CH634324A5

CH634324A5 - Acides amino-spiro(oxa(ou thia)cycloalcane-penam)-carboxyliques.

Info

Publication number: CH634324A5
Application number: CH44878A
Authority: CH
Inventors: Ludovic Rodriguez; Jacques Leclercq; Pierre Ykman; Eric Cossement
Original assignee: Ucb Sa
Priority date: 1977-01-18
Filing date: 1978-01-17
Publication date: 1983-01-31
Also published as: PT67537A; DK15678A; SU786902A3; CA1101411A; IL53825A; DD135284A5; FR2377408A1; AT355721B; AU512338B2; GB1567561A; ZA78304B; SE7800367L; PT67537B; US4137236A; NL7800397A; YU8578A; FI780088A; IT1103123B; IT7847658A0; HU173788B

Description

La présente invention se rapporte à de nouveaux composés chimiques des acides aminospiro[oxa(ou thia)cycloalcane-pénam]carboxyliques, aux sels et aux esters de ces acides, ainsi qu'à leurs procédés de préparation et à leurs applications.

Ces acides aminospiro[oxa(ou thia)cycloalcanepénam]carboxyli-ques sont des composés analogues aux acides 6-amino-pénicilla-niques dans lesquels l'atome de carbone en position 2 du noyau pénam (voir définition ci-dessous) est susbstitué par une chaîne oxa-ou thia-alkylène, qui forme avec cet atome de carbone un hétéro-cycle. Ces composés comportent donc un hétérocycle spirannique constitué par le noyau pénam et par un hétérocycle monocyclique saturé possédant un atome d'oxygène ou de soufre.

Ces composés sont des précurseurs de nouvelles pénicillines qui font l'objet du brevet belge N° 862973. Ils présentent en outre une activité antibiotique propre, nullement négligeable par rapport à celle de l'acide 6-amino-pénicillanique correspondant, et ce pour un spectre antibactérien étendu.

Les composés de l'invention répondent à la formule générale I

I>h2)/ / \

* " COOH

h2n

40

(III)

N-CH

-CH I

HN —

0 0-tert.C^Hç (IV)

JH \

COOH

2) dont on prépare l'ester benzylique de formule V par réaction 45 avec un halogénure de benzyle, selon l'équation:

+ Bz-Hal h2n—CH-

^ S\

?H

0

S

-N

, (CH2}n^ C^ n X

CH ^ CH2 ^ m*-

cooz dans laquelle

Z représente de l'hydrogène, un ion de métal alcalin ou un groupement ester, par exemple un groupe benzyle,

X représente un atome de soufre ou d'oxygène, et n et m sont indépendamment l'un de l'autre les nombres entiers 1 ou 2, de préférence 2.

Etant donné l'existence de trois centres asymétriques en C3, C5 et C6) ces composés peuvent se présenter sous la forme d'un mélange de 8 isomères qui peuvent être groupés en 4 diastéréo-isomères racémi-ques. La cinétique des réactions conduit en fait à la formation seulement de 3 des racémiques, alpha, bêta et gamma. Le composé racémique alpha, dont la configuration relative correspond à celle de la pénicilline, est isolé préférentiellement du mélange réactionnel.

c: x

^(cVf

COOBz

(V)

3) l'ester benzylique de formule V étant ensuite soumis à une hydrazinolyse conduisant à un alpha-aminodithia(ou oxathia)azas-piroalcanacétate de tert.-butyle de formule VI sous la forme de son 60 chlorhydrate, selon l'équation:

55

0 0-tert.C^H^

(V) + h2n-nh2

HC1.H_N 2 V

65

r

Â

-?H

HN—

\

Ö 0-tert.C^Hg COOBz

(VI)

634324 4

4) on soumet ensuite le composé de formule VI à une hydrolyse Z représentant un atome d'hydrogène,

acide partielle pour obtenir un acide alpha-aminodithia(ou oxa- p-TS représentant l'acide p-toluènesulfonique,

thia)azaspiroalcanacétique correspondant de formule VII, sous la Hai un atome d'halogène, par exemple un atome de brome,

forme de son chlorhydrate, selon l'équation: X un atome d'oxygène ou de soufre, et

5 n et m indépendamment l'un de l'autre étant les nombres entiers H+ HCl.HgK /(CH ) \ lou2-

(VI) j Cil CÏI C X II est évident que pour obtenir les composes de formule I ou Z

représente un groupe benzyle, on se borne à exécuter uniquement les stades 1 à 7 du procédé décrit ci-dessus.

io Pour obtenir les composés de formule I où Z représente un ion de Ö ÖH COOBz métal alcalin, on peut neutraliser de manière connue en soi avec un

(VU) hydroxyde de métal alcalin l'acide aminospiro [oxa(ou thia)cycloal-

5) qui par réaction avec le chlorure de trityle'fournit un acide canepénamjcarboxylique obtenu au stade 8. alphatritylaminodithia(ou oxathia)azaspiroalcanacétique de formule La préparation du 2-formyl-2-phtalimidoacétate de tert.-butyle VIII, selon l'équation: 15 de formule II est décrite dans la littérature [Sheehan et coll., «J. Am.

Chem. Soc.» 76(1954), 158-60],

(VII) + ( CgH_ ) =C-C1 —* Les composés de départ de formule III, qui sont également des composés nouveaux, peuvent être préparés par exemple selon le ( Cz-Hj- ) =C-NH q /«g ) procédé suivant:

D ' 3 y V. 2 n** 20 1) on condense un 2-isocyanoacétate de R' de formule XI avec

ÇH ÇH C ^ X une Oxa(ou thia)cycloalcanone de formule XII, au moyen d'une

ç qjj ( CHg ) ^ suspension d'hydrure de sodium dans du tétrahydrofuranne (THF),

jj y ^ pour obtenir un alphaformamido-oxa(ou thia)cycloalcane-A°-acétate

0 OH COOBz de R'de formule XIII, selon l'équation:

25

(VIII)

C=N-CH2-C00R » + x>

6) on cyclise ensuite un composé de formule VIII avec un ( q jj ) ^ çjj j carbodiimide (en abrégé CI) pour obtenir un tritylaminospiro[oxa(ou ^ m thia)cycloalcanepénam]carboxylate de benzyle de formule IX, selon (XI) „

l'équation: 30 0

CI

(VIII) >

(XII)

NaH

(C6H5)3.0-BHNci!_cr.S-v^(CH2)n^j! THF

I I I ^^7 nji ) —"

C N CH 2 m HCONH-C-COOH'

ì \

OOBz

(XIII)

(IX) 40 2) qui par traitement avec du pentasulfure de phosphore se cyclise pour conduire à un dithia(ou oxathia)azaspiroalcène-

7) que l'on traite ensuite avec de l'acide p-toluènesulfonique pour carboxylate de R' de formule XIV, selon l'équation :

obtenir le p-toluènesulfonate d'un aminospiro[oxa(outhia)cyclo- . .

alcanepénam]carboxylate de benzyle de formule X, selon l'équation: ^U^IO /'®2 ^

• j „ 45 (XIII) > (| a X

(IX) ° I Neu,)/

p-toluenesulfonique j,

p-TS.HjH (0 ) COOR*

CH—CH cC * " <*,W) I I l(CH_)

C N 1 CH 2 m 3) le composé de formule XIV est ensuite soumis à une hydro-

// \ lyse, s'accompagnant d'une décyclisation, ce qui conduit à l'acide

0 COOBZ alpha-aminomercapto-oxa(ou thia)cycloalcanacétique de formule III

(X) 55 selon l'équation:

HS

8) que l'on soumet enfin à une hydrogénolyse pour obtenir un HCl \ CHg ) n\^

acide aminospiro[oxa(ou thia)cycloalcanepénam]carboxylique de (XIV) * Ç. ,X

formule I, selon l'équation: HgO

q frw 60

H~N COOH

A /s\

-CH çf -

I J,„ (CH0) ^ (III)

-H CH c m dans ces formules

0

dans ces formules

(I) COOZ 65 R' rePr®sentant un radical alkyle en Ci-C3 ou benzyle, et

X représentant un atome d'oxygène ou de soufre,

dans ces formules m et n indépendamment l'un de l'autre étant les nombres entiers

Bz représentant le groupe benzyle, 1 ou 2.

5

634 324

Il est clair que l'on peut séparer les deux formes énantiomères des composés de formule III, ce qui conduit directement au diastéréo-isomère IV recherché à l'état pur.

Application des composés de l'invention

L'intérêt des composés de la présente invention réside dans le fait qu'ils conduisent par des réactions simples et connues en elles-mêmes à de nouvelles familles de composés analogues aux pénicillines. Ces composés se différencient structurellement des pénicillines traditionnelles uniquement par la présence de l'hétérocycle monocyclique saturé oxygéné ou soufré en position 2, à la place d'un substituant gemdiméthyle. Ces nouveaux composés répondent à la formule générale XV suivante:

H ( pC(CH)/

^ „ I

N COOH

(XV)

dans laquelle

X représente un atome de soufre ou d'oxygène ou le groupe sulfinyle, et m et n sont indépendamment l'un de l'autre les nombres entiers 1 ou 2.

Ces composés, leur procédé de préparation et leur application font l'objet du brevet belge N° 862973.

Les substituants R! et R2 sont les substituants traditionnels connus dans la chimie des pénicillines, tels que ceux présentés par exemple dans Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4e éd., vol. 7 (1974), 651 et 652.

A titre d'exemple, on peut obtenir à partir des composés de l'invention les acides de formule XV dans lesquelles R! représente de l'hydrogène et R2 représente un radical choisi parmi les radicaux 2-phénylacétyle, 2,6-diméthoxybenzoyle, 2-amino-2-phénylacétyle, 5-méthyl-3-phényl-4-isoxazolecarbonyle, 2-carboxy-2-phénylacétyle, ou bien Rj et R2 représentent ensemble un radical bivalent R3, de préférence le radical (hexahydro[lH]azépin-l-yl)méthylène, ainsi que leurs sels non toxiques pharmaceutiquement acceptables.

Les composés de formule XV, dans lesquelles Rt représente de l'hydrogène et R2 un radical choisi parmi les radicaux cités précédemment, sont obtenus en soumettant les composés de la présente invention à une réaction d'acylation avec un halogénure d'un acide monocarboxylique de formule R2Hal ou un de ses équivalents fonctionnels, R2 ayant la même signification que précédemment.

Ainsi pour les radicaux R2 cités précédemment, par exemple, on peut utiliser comme agent d'acylation le chlorure de phénylacétyle, le chlorure de 2,6-diméthoxybenzoyle, le chlorure de 5-méthyl-3-phényl-4-isoxazolecarbonyle, le chlorure de 2-phénylglycyle et le chlorure de 2-carboxy-2-phénylacétyle.

Comme exemples non limitatifs d'équivalents fonctionnels des halogénures d'acide ci-dessus servant d'agents d'acylation pour le radical amino primaire des acides aminospiro[oxa(ou thia)cyclo-alcanepénam]carboxyliques conformes à la présente invention, on citera notamment les anhydrides, y compris les anhydrides mixtes et, en particulier, les anhydrides mixtes formés avec des acides plus forts, comme les monoesters aliphatiques inférieurs de l'acide carbonique, les acides alkylsulfoniques et arylsulfoniques et les acides à empêchement plus marqué comme l'acide diphénylacétique. En outre, un azide d'acide ou un ester ou thioester actif (par exemple avec le p-nitrophénol, le 2,4-dinitrophénol, le thiophénol ou l'acide thioacéti-que) peut être utilisé, mais en variante l'acide libre lui-même peut être condensé avec les acides aminospiro[oxa(ou thia)cycloalcanepénam]-carboxyliques, après que l'acide libre a été activé par réaction avec du chlorure de (chlorométhylène)diméthylammonium [voir le brevet britannique N° 1008170 et Novak et Weichet, «Experientia», XXI, 6

(1965) 360] ou au moyen d'enzymes, ou avec un N,N'-carbonyl-diimidazole ou un N,N'-carbonylditriazole (voir le brevet britannique N° 967108), ou avec un carbodiimide, par exemple le N,N'-dicyclohexylcarbodiimide, le N,N'-diisopropylcarbodiimide ou le N-cyclohexyl-N'-(2-morpholinoéthyl)carbodiimide [voir Sheehan et Hess, « J. Am. Chem. Soc.» 77 (1955), 1067] ou une alkynylamine [Buijle et Viehe, « Angew. Chem. International Edition» 3 (1964), 582] ou une cétène-imine [Stevens et Münk, «J. Am. Chem. Soc.» 80 (1958), 4065] ou un sel d'isoxazolium [Woodward et coll., «J. Am. Chem. Soc.» 83 (1961), 1010]. On peut également utiliser, à la place des halogénures d'acides, les azolides correspondants.

Lorsque le composé de départ utilisé pour préparer les composés de formule XV est un acide aminospiro[oxa(ou thia)cycloalcane-pénam]carboxylique de formule I, dans laquelle Z représente un groupement protecteur de la fonction carboxylique, de préférence un radical benzyle, le procédé de synthèse des composés de formule XV comporte une seconde étape qui consiste en une hydrogénoylse des esters obtenus en acides correspondants.

A ce sujet, il faut signaler que les composés de départ pour synthétiser les composés de formule XV peuvent être indifféremment les acides aminospiro[oxa(ou thia)cycloalcanepénam]carboxyliques conformes à l'invention, leurs sels ou encore leurs esters. On a cependant pu constater qu'il était préférable, quant au rendement, d'opérer dans certains cas à partir des esters et dans d'autres cas à partir des acides libres eux-mêmes. En particulier, lorsque R2 représente les radicaux 2-phénylacétyle et 2-amino-2-phénylacétyle, il est préférable de partir de l'ester, de préférence benzylique, de l'acide correspondant et, ensuite, de soumettre l'ester ainsi obtenu à une réaction de débenzylation pour obtenir l'acide libre de formule XV désiré. Par contre, lorsque R2 représente le radical 5-mêthyl-3-phényl-4-isoxazolecarbonyle, il est préférable de partir de l'acide libre correspondant. Néanmoins, il ne faut pas perdre de vue que les acides aminospiro[oxa(ou thia)cycloalcanepénam]carboxyliques sont dans tous les cas obtenus à partir des esters correspondants, car il est nécessaire de protéger temporairement la fonction acide en cours de synthèse. Autrement dit, l'étape de transformation de l'ester en acide, qui peut être parfois nécessaire pour obtenir les composés de formule XV, n'est pas une étape supplémentaire, car elle est en fait simplement décalée dans le processus général de synthèse: elle est dans certains cas effectuée avant la réaction d'acylation et dans certains cas après cette réaction d'acylation.

Par sels non toxiques pharmaceutiquement acceptables, on entend notamment les sels de métaux, comme le sodium, le potassium, le calcium et l'aluminium, les sels d'ammonium et les sels d'amines comme les trialkylamines, notamment la triéthylamine, la procaïne, la dibenzylamine, la N-benzylbêtaphénéthylamine, la 1-éphénamine, la N,N'-dibenzyléthylènediamine, la déhydroabiétyl-amine, la N,N'-bis-déhydroabiétyléthylènediamine, les N-(alkyle inférieur)pipéridines, comme la N-éthylpipéridine et de manière plus générale les sels déjà connus pour les pénicillines G et V (voir Ullmanns Encyklopädie, loc. cit., p. 653). Ces sels peuvent être obtenus à partir des acides correspondants par des méthodes connues en elles-mêmes.

Lorsque dans la formule XV le radical R2 est par exemple le radical 2-amino-2-phénylacétyle, les composés peuvent se présenter également sous forme de sels d'addition d'acides pharmaceutiquement acceptables, comme par exemple les acides acétique, citrique, succinique, ascorbique, chlorhydrique, bromhydrique, sulfurique ou phosphorique.

Les composés de formule XV dans lesquelles R, et R2 représentent un radical bivalent R3 sont obtenus à partir des composés de l'invention par réaction avec un dérivé activé d'un composé de formule R3 =0, R3 ayant la même signification que précédemment. Ainsi, par exemple, lorsque le radical R3 est le radical (hexahydro-[lH]azépin-l-yl)méthylène, on fait réagir un acide aminospiro[oxa-(ou thia)cycloalcanepénam]carboxylique, l'un de ses sels ou l'un de ses esters, avec un dérivé activé de l'hexahydro[lH]azépine-l-carboxaldéhyde. Les dérivés activés des composés R3 = 0 sont

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

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60

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6

généralement le chlorure d'amide correspondant, obtenu par l'action du chlorure d'oxalyle, ou encore le complexe obtenu par l'action du sulfate de diméthyle.

Les composés de formule XV ainsi que leurs sels non toxiques pharmaceutiquement acceptables sont utilisés en tant qu'agents antibactériens, en tant que suppléments diététiques pour la nourriture des animaux-et comme agents thérapeutiques pour les animaux, de même que pour l'homme dans le traitement des maladies infectieuses provoquées par les bactéries Gram positives ou Gram négatives.

Ces composés possèdent, en effet, un spectre très vaste d'activité antibactérienne, à la fois contre les bactéries Gram positives et Gram négatives, mais ils sont tout particulièrement intéressants pour combattre les souches Gram négatives productrices de bêta-lactamases.

Propriétés pharmacologiques

On a effectué de nombreux essais comparatifs concernant l'activité biologique intrinsèque des composés de formule XV vis-à-vis de diverses souches bactériennes du type Gram positif ou Gram négatif. Les produits de référence des essais comparatifs sont respectivement la pénicilline G, l'oxacilline, l'ampicilline, la méthicilline et l'acide 6-aminopénicillanique. On donne ci-après quelques renseignements sur l'origine et les caractéristiques des souches bactériennes utilisées.

A. Souches bactériennes Gram+

— Staphylococcus aureus 6538

Il s'agit d'une coque Gram positive particulièrement sensible aux pénicillines et qui présente un mécanisme de résistance peu important. Cette souche de staphylocoque est donc représentative d'une sensibilité maximale de l'espèce.

— Staphylococcus aureus 52149

Il s'agit d'une coque Gram positive dont la sensibilité intrinsèque du récepteur est équivalente à celle de la souche précédente, mais qui produit une bêta-lactamase typique de l'espèce qui la rend résistante à toutes les pénicillines sensibles à l'hydrolyse.

B. Souches bactériennes Gram~

— Escherichia coli B.

Il s'agit d'une souche classique de collection d'Escherichia coli, qui produit très peu de bêta-lactamase (de type I) et est donc très sensible aux pénicillines. En ce qui concerne la classification des bêta-lactamases, on utilise ici celle proposée par M. H. Richmond et R. B. Sykes dans « Advances in Microbial Physiology» 9, (1973), p. 43 et 45.

— Escherichia coli B-ampi R

Il s'agit d'un mutant de la souche précédente, créé par la titulaire. Cette souche, par contre, est hyperproductrice de bêta-lactamase de type I déjà produite par la souche mère Escherichia coli B. Elle présente une résistance accrue aux pénicillines, qui est liée, semble-t-il, directement à la production de la bêta-lactamase.

— Escherichia coli K 12-44

Il s'agit d'un mutant de Escherichia coli K 12, souche mère de référence typique de l'espèce. Ce mutant n'est pas producteur de bêta-lactamase.

— Escherichia coli K 12-44 S

Il s'agit d'un mutant pléiotropique & Escherichia coli K 12-44, non producteur de bêta-lactamase, créé par la titulaire. Il est très sensible aux pénicillines par hyperperméabilité.

— Escherichia coliK 12-44 R

Cette souche est un mutant pléiotropique à'Escherichia coli K 12-44, créé par la titulaire. Il n'est pas producteur de bêta-lactamase et présente une résistance aux pénicillines, vraisemblablement par modification de la perméabilité des enveloppes.

C. Résultats des essais comparatifs d'activité

Pour un certain nombre de composés de formule XV préparés à partir des composés de l'invention, on a déterminé la concentration minimale inhibitrice (en abrégé MIC) selon la procédure décrite ci-après.

Les produits à tester sont introduits en concentrations croissantes dans un milieu de culture gélosé en boîtes de Pétri. Un inoculateur multiple est utilisé pour déposer simultanément des gouttes (soit en tout 10 |il) d'inoculum (suspension à environ 105 bactéries/ml) à la surface du milieu. Après incubation à 37° C pendant 24 h, la croissance des bactéries est observée. Par définition, la MIC est exprimée par la concentration minimale de composé testé inhibant la multiplication des bactéries. Dans les résultats qui suivent, toutefois, la MIC est posée égale à 1 pour les produits de référence et les chiffres d'activité indiqués pour les composés de formule XV testés sont donc des valeurs relatives. Cette présentation des résultats est la plus correcte et la plus reproductible car, pour une même souche bactérienne, on peut observer des valeurs de MIC différentes si elles ont été mesurées à des moments différents. Cela est lié aux variations saisonnières des souches et de leur milieu nutritif.

Les composés qui ont été testés sont les suivants:

— Acide 6-(2"-phénylacétamido)-2',3',5',6'-tétrahydrospiro-[pénam-2,4'-[4H]pyranne]-3-carboxylique (sel potassique) (formuleXV: n=m=2, X=0, Rj =H, R2=2-phénylacétyle) (composé A).

— Acide 6-(2"-amino-2"-phénylacétamido)-2',3',5',6'-tétra-hydrospiro[pénam-2,4'-[4H]pyranne]-3-carboxylique (formuleXV:n=m=2,X=0, R, =H, R2=2-amino-2-phénylacétyle) (composé B).

— Acide 6-(5"-méthyl-3"-phényl-4"-isoxazolecarboxamido)-2',3',5',6'-tétrahydrospiro[pénam-2,4'-[4H]pyranne]-3-carboxylique (sel sodique) (formule XV : n=m=2, X=0, Ri =H, R2=5-méthyl-3-phényl-4-isoxazolecarbonyle) (composé C).

— Acide 6-amino-2',3',5',6'-tétrahydrospiro[pénam-2,4'-[4H]-pyranne]-3-carboxylique (formule I:n=m = 2, X=0;Z=H) (composé D).

— Acide 6-(2"-phénylacétamido)-2',3',5',6'-tétrahydrospiro-[pénam-2,4'-[4H]thiopyranne]-3-carboxylique (sel potassique) (formule XV, n=m=2, X=S, Rj = H, R2 = 2-phénylacétyle) (composé E).

— Acide 6-(2"-amino-2"-phênylacétamido)-2',3',5',6'-tétra-hydrospiro[pénam-2,4'-[4H]thiopyranne]-3-carboxylique (formule XV, n=m=2, X=S, R t = H, R2 = 2-amino-2-phénylacétyle) (composé F).

— Acide 6-(2",6"-diméthoxybenzamido)-2',3',5',6'-tétrahydro-spiro[pénam-2,4'-[4H]thiopyranne]-3-carboxylique (sel sodique) (formuleXV, n=m=2, X=S, Ri =H, R2=2,6-diméthoxybenzoyle) (composé G).

— Acide 6-(2"-phénylacétamido)-2',3',5',6'-tétrahydrospiro-[pénam-2,4'-[4H]thiopyranne]-3-carboxylique 1'-oxyde (sel potassique) (formuleXV, n=m=2, X=SO, Rj =H, R2=2-phénylacétyle) (composé H).

— Acide 6-(2"-amino-2"-phênylacétamido)-2',3',5',6'-tétra-hydrospiro[pénam-2,4'-[4H]thiopyranne]-3-carboxylique 1 '-oxyde (formule XV, n = m = 2, X = SO, Rj = H, R2 = 2-amino-2-phénylacétyle) (composé J).

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

7 634 324

a) Essais comparatifs avec la pénicilline G

Souche utilisée

Pénicilline G

Composé A

Composé E

Composé H

S. aureus 6538

1

2

10

1

S. aureus 52149

1

2

1

E. coli B

1

4

5

1

E. coli B ampi-R

1

2

>2

—

b) Essais comparatifs avec 1'Oxacilline

Souche utilisée

Oxacilline

Composé C

S. aureus 6538 5. aureus 52149

1 1

2 1

c) Essais comparatifs avec l'ampicilline

Souche utilisée

Ampicilline

Composé B

Composé F

Composé J

S. aureus 6538

1

2

E. coli B

1

3,5

7

1

E. coli B ampi-R

1

3

2

E. coli K 12-44

1

3,5

10

3

E. coli K12-44S

1

1,9

15

3

E. coli K 12-44R

1

1,5

>1,5

2

d) Essais comparatifs avec l'acide 6-aminopênicillanique

35

40

Il découle de ces résultats que les composés de formule XV présentent des activités sensiblement du même ordre que celles des pénicillines traditionnelles correspondantes. Toutefois, l'intérêt essentiel de ces composés sera démontré par les résultats suivants. En effet, les composés de formule XV se distinguent des pénicillines traditionnelles par une résistance accrue aux bêta-lactamases, qui sont des enzymes désactivantes hydrolysant la fonction lactame du noyau pénicillanique.

Souche utilisée

Acide pénicillanique

Composé D

S. aureus 6538

1

0,5

5. aureus 52149

1

0,5

E. coli B

1

0,3

E. coli B ampi-R

1

0,3

e) Essais comparatifs avec la mêthicilline

Souche utilisée

Mêthicilline

Composé G

S. aureus 52149

1

0,5

Cette propriété est démontrée par les résultats d'une cinétique d'hydrolyse comparée de l'ampicilline et du composé B vis-à-vis de deux bêta-lactamases de bactéries Gram négatives. Ces résultats sont repris dans le tableau ci-après:

Activités résiduelles (fimol) de l'ampicilline et du composé B en présence de bêta-lactamases, en fonction du temps

Bêta-lactamase TEM

Bêta-lactamase P 99

Temps d'incubation (min)

Ampicilline

B

Temps d'incubation (min)

Ampicilline

B

0

500

0

500

2

469

3

262

458

4

453

6

138

422

6

<50

438

9

<50

334

12

<50

334

12

<50

312

18

<50

225

20

<50

300

Ces résultats montrent que, après 6 min d'incubation dans la alors qu'il subsiste une activité correspondant à 438 (imol du bêta-lactamase TEM, l'activité de l'ampicilline n'est plus décelable, composé B, soit 87%. La même constatation peut être faite pour la

634324

8

bêta-lactamase P 99 avec laquelle, après 9 min d'incubation, l'activité de l'ampicilline n'est plus décelable, alors qu'il subsiste encore une activité correspondant à 334 (imol du composé B, soit 67%.

Ces résultats sont d'ailleurs confirmés par les essais d'activité qui ont été décrits plus haut. En effet, on peut constater que, entre l'activité du composé B sur E. Coli B et sur son mutant hyperproduc-teur de bêta-lactamase E. Coli B ampi-R, il y a une différence d'un facteur 3,5.

Une résistance accrue à ces bêta-lactamases est également observée pour le composé F. Elle est cependant moins prononcée que pour le composé B. Aucune modification du comportement vis-à-vis de ces bêta-lactamases n'a été décelée pour le composé J par rapport à l'ampicilline.

Une très nette augmentation de la résistance à la bêta-lactamase TEM est également observée pour les composés E et H, homologues de la pénicilline G. Cette propriété peut être mise en évidence par la mesure de la vitesse d'hydrolyse exprimée en terme de consommation par minute d'une solution de soude caustique de concentration donnée. Cette méthode permet le dosage de l'acide pénicilloïque résultant de l'hydrolyse de la fonction bêta-lactame par l'enzyme lytique. Les résultats de cette cinétique dans le tableau ci-après montrent clairement la supériorité des composés E et H par rapport à la pénicilline G.

|xl de soude caustique 0,005N consommés par minute pénicilline G 3,83

composé E 0,64

composé H 0,50

Cela confirme donc bien l'intérêt des composés de formule XV par rapport aux pénicillines déjà connues, tout particulièrement pour combattre les souches Gram négatives productrices de bêta-lactamases.

D. Posologie et utilisation

L'administration des composés de formule XV se fait par voie orale ou parentérale.

A titre d'exemple, la posologie du composé A est comprise entre

0.4 et 6 g/d, celle du composé C entre 4 et 8 g/d, celle du composé E entre 2 et 10 g/d et celle du composé H entre 0,2 et 3 g/d. Pour les homologues de l'ampicilline (composés B, F et J) une posologie identique de 0,7 à 7 g/d peut être estimée, ces doses étant bien entendu susceptibles d'adaptation en fonction du malade et de la maladie à traiter.

Les homologues de l'acide 6-aminopénicillanique, par exemple le composé D, ne sont pas utilisés en thérapeutique. Néanmoins, à titre purement indicatif, on a comparé les spectres d'activité de l'acide 6-aminopénicillanique avec celui du composé D. Il découle que le produit D présente une meilleure activité que l'acide 6-aminopénicillanique tant pour les bactéries Gram positives que pour les bactéries Gram négatives.

1. Préparation des acides alpha-aminomercapto-oxa(ou thiajcycloal-

canacètiques de formule III

1.1. Acide alpha-amino-4-mercapto-2,3,5,6-tétrahydro[4H]

pyranne-4-acétique 1.1 .a. Alphaformamido-2,3,5,6-tétrahydro[4H]pyranne-

A4*a-acétate d'éthyle (formule XIII : n=m=2, X=0, R'=Et)

A une suspension de 12,5 g (0,5 mol) d'hydrure de sodium dans 500 ml de tétrahydrofuranne anhydre, on ajoute, sous azote et à température ambiante, une solution contenant 50 g (0,5 mol) de tétrahydro[4H]pyran-4-one (formule XII: n=m=2, X=0) et 56,5 g (0,5 mol) de 2-isocyanoacétate d'éthyle dans 300 ml de tétrahydrofuranne anhydre. On agite le mélange réactionnel à température ordinaire pendant 3 h. Le solvant est évaporé sous vide et l'on reprend le résidu par une solution de 45 g d'acide acétique dans 500 ml d'eau. Cette solution est extraite par de l'éther, puis la phase organique est lavée successivement avec une solution de bicarbonate de sodium et de l'eau. Après séchage sur sulfate de sodium, l'éther est évaporé pour laisser un résidu brut de 160 g qui après recristallisation dans un mélange acétate d'éthyle/hexane fournit 58 g (rendement

55%)d'alphaformamido-2,3,5,6-tétrahydro[4H]pyranne-A4'°-acétate d'éthyle. PF: 109° C.

Analyse pour C10H15NO4 (PM=213):

Calculé: C 56,33 H 7,04 N6,57%

Trouvé: C 56,20 H 7,10 N6,60%

1.1 .b. 8-Oxa-l -thia-3-azaspiro[4.5]-déc-2-ène-4-carboxylate d'éthyle (formule XIV : n=m=2, X=0, R'=Et)

53 g (0,25 mol) d'alphaformamido-2,3,5,6-tétrahydro[4H]-pyranne-A4'a-acétate d'éthyle et 14,5 g de pentasulfure de phosphore (forme P4S10) sont mis en suspension dans 300 ml de benzène anhydre. Après ébullition à reflux de 4 h avec agitation, la solution benzénique est décantée de la partie insoluble, traitée par du charbon actif et filtrée sur Hyflocel. Après évaporation du solvant, il reste une huile brunâtre qui distille sous une pression de 0,5 mmHg à 130-135° C. On obtient ainsi 30 g (rendement 52%) du 8-oxa-l-thia-3-azaspiro[4.5]-déc-2-ène-4-carboxylate d'éthyle qui est utilisé sans autre purification pour la suite de la synthèse.

1.1 .c. Acide alpha-amino-4-mercapto-2,3,5,6-tétrahydro-[4H]pyranne-4-acétique (formule III : n=m=2, X=0)

2 g (0,0087 mol) de 8-oxa-l-thia-3-azaspiro[4.5]-déc-2-ène-4-carboxylate d'éthyle sont dissous dans 100 ml d'acide chlorhydrique 6N. On porte au reflux durant 3 h, puis on concentre sous vide dans un évaporateur rotatif. Le résidu gommeux obtenu est trituré à trois reprises par 50 ml de benzène que l'on évapore sous pression réduite pour éliminer les traces d'eau et d'acide chlorhydrique restantes. On reprend le résidu par 100 ml d'eau, on traite la solution par la norite puis on lyophilise. La trituration du lyophilisât avec de l'éther sec fournit 1,6 g du chlorhydrate d'acide alpha-amino-4-mercapto-2,3,5,6-tétrahydro[4H]pyranne-4-acétique (rendement 80,5%). Le produit fournit une seule tache en Chromatographie sur couche mince de silice (éluant: butanol, acide acétique, eau: 4:1:1, Rf=0,35), PF: 196-197° C (décomposition).

1.2. Acide alpha-amino-4-mercapto-2,3,5,6-tétrahydro[4H]thio-

pyranne-4-acètique

I.2.a. Alphaformamido-2,3,5,6-tétrahydro[4H]thiopyranne-

A4-a-acétate d'éthyle (formule XIII : n=m = 2, X=S, R' = Et)

A une suspension de 29 g d'hydrure de sodium (1,21 mol) dans 1,41 de tétrahydrofuranne anhydre, on ajoute, sous agitation vigoureuse et sous atmosphère d'azote sec, un mélange constitué par 127,2 g (1,1 mol) de tétrahydro[4H]thiopyran-4-one et par 124 g (1,1 mol) de 2-isocyanoacétate d'éthyle dans 800 ml de tétrahydrofuranne sec. Il y a dégagement d'hydrogène qui s'accompagne d'une légère élévation de la température (environ 35-40° Ç). On maintient l'agitation pendant une nuit, puis on évapore le solvant à l'évapora-teur rotatif sous vide (à 25° C environ). Le résidu est ensuite traité prudemment (réaction exothermique) par une solution de 99 g (1,65 mol) d'acide acétique dans 1,41 d'eau. La phase aqueuse est extraite par le chloroforme et la phase organique est à son tour lavée par une solution à 5% de bicarbonate de sodium et par l'eau. Après séchage sur sulfate de sodium, le chloroforme est éliminé sous vide pour laisser un résidu brut de 210 g. Après recristallisation dans le benzène et Chromatographie sur silice des eaux mères, on obtient 173 g d'alphaformamido-2,3,5,6-tétrahydro[4H]thiopyranne-A4-a-acétate d'éthyle fondantà 112-113° C (rendement 67%).

I.2.b. l,8-Dithia-3-azaspiro[4.5]-déc-2-ène-4-carboxylate d'éthyle (formule XIV : n=m=2, X=S, R' = Et)

57,2 g (0,25 mol) d'alphaformamido-2,3,5,6-tétrahydro[4H]thio-pyranne-A4-a-acétate d'éthyle et 15 g (0,0675 mol) de pentasulfure de phosphore (forme P4S10) sont mis en suspension dans 600 ml de benzène anhydre. Après un chauffage à reflux de 4 h avec agitation, la solution benzénique est décantée de la partie insoluble et évaporée

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

9

634 324

à sec pour donner un résidu de 55 g. Ce résidu est distillé sous une pression de 5.10—2 mmHg. Entre 154 et 162° C, on recueille environ 27,2 g du l,8-dithia-3-azaspiro[4.5]-déc-2-ène-4-carboxylate d'éthyle, soit un rendement de 45%. Le produit est utilisé tel quel pour la suite de la synthèse.

1.2.C. Acide alpha-amino-4-mercapto-2,3,5,6-tétrahydro[4H]-thiopyranne-4-acétique (formule III : n=m=2, X=S)

27,2 g (0,11 mol) de l,8-dithia-3-azaspiro[4.5]-déc-2-ène-4-carboxylate d'éthyle sont dissous dans 865 ml d'acide chlorhydrique 6N et portés à l'ébullition à reflux pendant 5 h. On concentre ensuite la solution sous vide dans un évaporateur rotatif. Le résidu est repris plusieurs fois par du benzène sec pour éliminer les traces d'eau résiduelles, puis il est trituré dans l'éther et filtré. On obtient ainsi 27 g (soit environ 100%) du chlorhydrate de l'acide alpha-amino-4-mercapto-2,3,5,6-tétrahydro[4H]thiopyranne-4-acétique. Le produit fournit une seule tache en Chromatographie sur couche mince de silice (éluant : butanol, acide acétique, eau : 4:1:1 ; Rf=0,45), PF : 193-197° C.

On prépare de la même manière les composés suivants:

1.3. Acide alpha-amino-3-mercaptotétrahydro-3-furannacétique (formule III : n = 1, m=2, X=0)

1.4. Acide alpha-amino-3-mercaptotêtrahydro-3-thiophènacétique (formule III : n = 1, m=2, X=S)

1.5. Acide alpha-amino-3-mercapto-3-oxètannacètique (formule III: n=m = 1, X=0)

1.6. Acide alpha-amino-3-mercapto-3-thiètannacétique (formule III:n=m=l,X=S)

II. Préparation des alphaphtalimidodithia(ou oxathia)azaspiro-

alcanacêtates de tert.-butyle de formule IV et des esters benzyliques correspondants de formule V II. 1 .a. 4-Carboxyalphaphtalimido-8-oxa-l -thia-3-azaspiro[4.5]-

décane-2-acétate de tert.-butyle (formule IV : n=m=2, X=0)

On mélange dans un ballon, à température ordinaire, 28,9 g (0,1 mol) de 2-formyl-2-phtalimidoacétate de tert.-butyle, 22,75 g (0,1 mol) de chlorhydrate de l'acide alpha-amino-4-mercapto-2,3,5,6-tétrahydro[4H]pyranne-4-acétique, 12,3 g d'acétate de sodium, 430 ml d'éthanol et 350 ml d'eau. On agite sous atmosphère d'azote et l'on chauffe progressivement jusqu'à dissolution complète (65-70° C). On maintient l'agitation tout en laissant progressivement le mélange réactionnel revenir à température ambiante. On laisse reposer toute la nuit, puis on filtre le précipité blanc formé (44 g). Ce produit contient en mélange les diastéréo-isomères alpha, bêta et gamma.

L'isomère alpha, seul compatible avec la stéréochimie de la pénicilline naturelle, peut être isolé par cristallisation du mélange dans la pyridine. L'épimérisation jusqu'à l'équilibre thermodynamique des eaux mères dans la pyridine à 100° C enrichit celles-ci en isomère alpha, celui-ci pouvant à nouveau en être séparé par cristallisation. Le même processus est répété jusqu'à ce que l'isomère alpha ne puisse plus être isolé par cristallisation. On recueille ainsi 21,5 g de l'isomère alpha de 4-carboxyalphaphtalimido-8-oxa-l-thia-3-azaspiro[4.5]décane-2-acétate de tert.-butyle, soit un rendement de 46,6%, PF : 199-200° C (décomposition).

Analyse pour C22H26N207S (PM=462)

Calculé: C 57,14 H 5,63 N 6,06%

Trouvé: C 57,10 H 5,70 N 6,10%

Il.l.b. 4-Benzyloxycarbonylalphaphtalimido-8-oxa-l-thia-3-

azaspiro[4.5]-décane-2-acétate de tert.-butyle (formule V : n=m=2,X=0)

A une solution de 4,62 g (0,01 mol) de l'isomère alpha de 4-carboxyalphaphtalimido-8-oxa-l-thia-3-azaspiro[4.5]décane-2-acé-tate de tert.-butyle dans 50 ml de diméthylformamide, on ajoute 3,3 g (0,019 mol) de bromure de benzyle en une seule fois, puis on ajoute ensuite en l'espace de 20 min 1,32 g (0,013 mol) de triéthylamine dans 5 ml de diméthylformamide. On maintient sous agitation faible pendant une nuit à température ambiante. La solution limpide ainsi obtenue est versée sur un mélange eau/glace que l'on extrait par le benzène. Après lavage de la phase organique avec une solution à 5% de bicarbonate de sodium, puis avec de l'eau, on évapore à sec. Le résidu obtenu est recristallisé dans l'éther pour fournir 4,7 g (0,00085 mol) de 4-benzyloxycarbonylalphaphtalimido-8-oxa-l-thia-3-azaspiro[4.5]décane-2-acétate de tert.-butyle (rendement: 85,2%). PF : 168-169° C. Un autre essai sur des quantités 10 fois plus grandes a donné un rendement de 93,6%.

Analyse pour C29H32N207S (PM = 552)

Calculé: C 63,04 H 5,79 N5,07%

Trouvé: C 63,05 H 5,80 N5,03%

II.2.a. 4-Carboxyalphaphtalimido-l,8-dithia-3-azaspiro[4.5]-

décane-2-acétate de tert.-butyle (formule IV : n=m=2, X=S)

A un mélange de 178 g (0,616 mol) de 2-formyl-2-phtalimido-acétate de tert.-butyle et de 150 g (0,616 mol) de chlorhydrate de l'acide alpha-amino-4-mercapto-2,3,5,6-tétrahydro[4H]thiopyranne-4-acétique dans 2,111 d'éthanol ordinaire, on ajoute en une seule fois et à-température ambiante une solution de 75,7 g (0,924 mol) d'acétate de sodium dans 2,111 d'eau.

On chauffe vers 55-60° C pour achever la dissolution (pendant environ 5 min). On laisse revenir le mélange à température ambiante et l'on maintient l'agitation pendant une nuit. Le précipité formé (185 g) est filtré et les eaux mères sont concentrées jusqu'à évapora-tion complète de l'éthanol, puis le résidu est extrait par le chloroforme. L'extrait est séché sur du sulfate de sodium, puis évaporé sous vide pour fournir un résidu de 200 g. Le précipité et le résidu, qui contiennent un mélange des diastéréo-isomères alpha,

bêta et gamma, sont réunis et sont épimérisés pour obtenir l'isomère alpha, seul compatible avec la stéréochimie de la pénicilline naturelle. Le procédé est le même que celui décrit au paragraphe II. I .a., ci-dessus. On obtient ainsi 159,6 g de l'isomère alpha de 4-carboxyalphaphtalimido-l,8-dithia-3-azaspiro[4.5]décane-2-acétate de tert.-butyle. PF: 210-212° C.

Analyse pour C22H26N206S2 (PM=478)

Calculé: C55,2 H 5,44 N5,85%

Trouvé: C56,l H 5,50 N5,80%

11.2.b. 4-Benzyloxycarbonylalphaphtalimido-1,8-dithia-3-azaspiro-[4.5]décane-2-acétate de tert.-butyle (formule V : n=m=2, X=S)

A une solution de 3,26 g (0,019 mol) de bromure de benzyle et de 4,8 g (0,01 mol) de l'isomère alpha de 4-carboxyalphaphtalimido-l,8-dithia-3-azaspiro[4.5]décane-2-acétate de tert.-butyle dans 50 ml de diméthylformamide, on ajoute goutte à goutte, en maintenant la température à environ 25° C par un bain de glace, 1,34 g (0,013 mol) de triéthylamine. On maintient l'agitation pendant la nuit à la température ambiante. La solution limpide ainsi obtenue est versée sur un mélange eau/glace et on extrait au benzène. La phase benzénique est séparée, puis lavée successivement au bicarbonate de sodium en solution aqueuse à 5% et à l'eau. On sèche, on concentre à sec et on recristallise le produit brut dans un mélange benzène/ hexane. Le 4-benzyloxycarbonylalphaphtalimido-l,8-dithia-3-azaspiro[4.5]décane-2-acétate de tert.-butyle ainsi obtenu (4,2 g, soit un rendement de 74%), fond à 197-198° C.

Analyse pour C29H32N206S2 (PM = 568)

Calculé: C61,3 H 5,64 N4,93%

Trouvé: C62,0 H 5,62 N4,88%

On prépare de la même manière les composés suivants :

11.3.a. 4-Carboxyalphaphtalimido-7-oxa-l-thia-3-azaspiro[4.4]nonane-2-acétate de tert.-butyle (formule IV : n=l,m=2,X=0)

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

634324

10

11.3.b. 4-Benzyloxycarbonylalphaphtalimido-7-oxa-l-thia-3-azaspiro[4.4]-nonane-2-acétate de tert.-butyle (formule V : n=l,m=2,X = 0)

11.4.a. 4-Carboxyalphaphtalimido-1,7-dithia-3-azaspiro[4.4]nonane-2-acétate de tert.-butyle (formule IV:n = l,m=2,X = S)

11.4.b. 4-Benzyloxycarbonylalphaphtalimido-1,7-dithia-3-azaspiro[4.4]nonane-2-acétate de tert.-butyle (formule V : n = l,m=2,X = S)

11.5.a. 8-Carboxyalphaphtalimido-2-oxa-5-thia-7-azaspiro[3.4]-octane-6-acétate de tert.-butyle (formule IV:n=m=l,X=0)

11.5.b. 8-Benzyloxycarbonylalphaphtalimido-2-oxa-5-thia-7-azaspiro[3.4]-octane-6-acétate de tert.-butyle (formule V: n=m=l,X=0)

11.6.a. 8-Carboxyalphaphtalimido-2,5-dithia-7-azaspiro[3.4]octane-6-acétate de tert.-butyle (formule IV:n=m=l,X=S)

II.6.b. 8-Benzyloxycarbonylalphaphtalimido-2,5-dithia-7-azaspiro[3.4]octane-6-acétate de tert.-butyle (formule V : n=m=l,X=S)

III. Préparation des alpha-aminodithia(ou oxathia)azaspiroalcanacè-tates de tert.-butyle de formule VI et des acides alpha-aminodithia(ou oxathia)azaspiroalcanacétiques correspondants de formule VII

III. 1 .a. Alpha-amino-4-benzyloxycarbonyl-8-oxa-l-thia-3-

azaspiro[4.5]décane-2-acétate de tert.-butyle (formule VI: n=m=2, X=0)

A une suspension de 4,4 g (0,008 mol) de 4-benzyloxycarbonyl-alphaphtalimido-8-oxa-l-thia-3-azaspiro[4.5]décane-2-acétatede tert.-butyle dans 6 ml de diméthylformamide anhydre, on ajoute à 0° C, goutte à goutte et sous atmosphère d'azote, 4,4 ml d'une solution de diméthylformamide anhydre contenant 2 mol/1 d'hydrate d'hydrazine (soit 0,0088 mol). On laisse revenir progressivement à température ambiante (environ en 30 min). A la solution jaune clair ainsi obtenue, on ajoute goutte à goutte 7,7 ml d'acide chlorhydrique 1,18N. Le milieu réactionnel se trouble puis cristallise en masse. Après une heure, on filtre le précipité, le redissout dans du chloroforme additionné d'un peu de méthanol, on filtre, sèche et évapore à sec. Le résidu obtenu est retrituré avec de l'hexane et l'on obtient de cette manière 3,3 g (0,0072 mol) de chlorhydrate d'alpha-amino-4-benzyloxycarbonyl-8-oxa-l-thia-3-azaspiro[4.5]décane-2-acétatede tert.-butyle (rendement 90%), PF : 156-157° C.

111.1.b. Acidealpha-amino-4-benzyloxycarbonyl-8-oxa-l-thia-3-azaspiro[4.5]-décane-2-acétique (formule VII : n=m=2, X=0)

On fait barboter de l'acide chlorhydrique gazeux sec dans une suspension de 6,6 g (0,0144 mol) de chlorhydrate d'alpha-amino-4-benzyloxycarbonyl-8-oxa-l-thia-3-azaspiro[4.5]décane-2-acétatede tert.-butyle dans 150 ml de nitrométhane anhydre à 0° C. Après 15 min, le produit est dissous en grande partie et on prolonge le barbotage d'acide chlorhydrique pendant 1 h. On filtre l'insoluble, puis on dégaze la solution de nitrométhane sous une pression de 20 mmHg dans un évaporateur rotatif à température ambiante afin d'éliminer le maximum d'acide chlorhydrique gazeux. On ajoute ensuite 700 ml d'éther anhydre et on refroidit à — 5° C pendant 4 h. On obtient ainsi un précipité que l'on sépare par filtration, qu'on lave à l'éther et qu'on sèche sous vide pour obtenir finalement 4,2 g (0,0104 mol) de chlorhydrate d'acide alpha-amino-4-benzyloxy-carbonyl-8-oxa-l-thia-3-azaspiro[4.5]décane-2-acétique (rendement 72,5%), PF: 152-153° C.

111.2.a. Alpha-amino-4-benzyloxycarbonyl-l ,8-dithia-3-azaspiro[4.5]décane-2-acétate de tert.-butyle (formule VI : n=m=2,X=S)

A une suspension de 156,3 g (0,275 mol) de 4-benzyloxycarbonyl-alphaphtalimido-1,8-dithia-3-azaspiro[4.5]décane-2-acétate de tert.-

butyle dans 170 ml de diméthylformamide anhydre, on ajoute (entre 0 et 5° C) 151,5 ml d'une solution de diméthylformamide contenant 2 mol/1 d'hydrate d'hydrazine (soit 0,3025 mol). L'addition est effectuée en 1 % h et s'accompagne d'une dissolution complète du produit. On laisse revenir à température ambiante pendant 1 h et l'on ajoute goutte à goutte, entre 20 et 25° C, 309 ml d'acide chlorhydrique IN. On filtre le précipité du phtalhydrazide formé et on évapore les eaux mères à sec. Le résidu est repris par du méthanol et est précipité par l'éther. On obtient ainsi 119,1 g de chlorhydrate d'alpha-amino-4-benzyloxycarbonyl-l,8-dithia-3-azaspiro[4.5]-dé-cane-2-acétate de tert.-butyle (rendement 91,5%), PF : 178-181° C.

Analyse pour C21H30N2O4S2 • HCl (PM =475)

Calculé: C 53,00 H 6,53 N5,90%

Trouvé: C 52,98 H 6,54 N5,85%

ÎII.2.b. Acide alpha-amino-4-benzyloxycarbonyl-l,8-dithia-3-azaspiro[4.5]-décane-2-acétique (formule VII: n=m=2, X=S)

On fait barboter de l'acide chlorhydrique gazeux sec dans une suspension de 39,1 g (0,0824 mol) de chlorhydrate d'alpha-amino-4-benzyloxycarbonyl-1,8-dithia-3-azaspiro[4.5]décane-2-acétate de tert.-butyle dans 1,3 1 de nitrométhane anhydre, entre 0 et 5° C pendant l'A h. Après filtration, on obtient 27,7 g de chlorhydrate d'acide alpha-amino-4-benzyloxycarbonyl-l,8-dithia-3-azaspiro[4.5]-décane-2-acétique (rendement environ 80%), PF : 170-173° C (décomposition)

On prépare de la même manière les composés suivants :

III.3.a. Alpha-amino-4-benzyloxycarbonyl-7-oxa-l-thia-3-

azaspiro[4.4]nonane-2-acétate de tert.-butyle (formule VI: n=l,m=2,X=0)

111.3.b. Acide alpha-amino-4-benzyloxycarbonyl-7-oxa-l-thia-3-azaspiro[4.4]-nonane-2-acétique (formule VII:n = l,m=2, X=0)

111.4.a. Alpha-amino-4-benzyloxycarbonyl-l,7-dithia-3-azaspiro-[4.4]nonane-2-acétate de tert.-butyle (formule VI: n= 1, m=2,X=S)

111.4.b. Acide alpha-amino-4-benzyloxycarbonyl-l,7-dithia-3-azaspiro[4.4]-nonane-2-acétique (formule VII: n= 1, m=2, X=S)

111.5.a. Alpha-amino-8-benzyloxycarbonyl-2-oxa-5-thia-7-azaspiro[3.4]octane-6-acétate de tert.-butyle (formule VI: n=m=l,X=0)

111.5.b. Acide alpha-amino-8-benzyloxycarbonyl-2-oxa-5-thia-7-azaspiro[3.4]-octane-6-acétique (formule VII: n=m= 1, X=0)

111.6.a. Alpha-amino-8-benzyloxycarbonyl-2,5-dithia-7-azaspiro[3.4]octane-6-acétate de tert.-butyle (formule VI: n=m=l,X=S)

III.6.b. Acide alpha-amino-8-benzyloxycarbonyl-2,5-dithia-7-azaspiro[3.4]-octane-6-acétique (formule VII: n=m= 1, X=S)

IV. Préparation des tritylaminospiro[oxa(ou thia)cycloalcane-pènamJcarboxylates de benzyle de formule IX

IV.I. 6-Tritylamino-2',3',5',6'-tétrahydrospiro(pénam-2,4'-[4H]pyranne)-3-carboxylate de benzyle (formule IX: n=m=2,X=0)

On mélange dans 750 ml de dichloromêthane anhydre 43 g (0,107 mol) de chlorhydrate d'acide alpha-amino-4-benzyloxy-carbonyl-8-oxa-l-thia-3-azaspiro[4.5]décane-2-acétique et 100 g (0,36 mol) de chlorure de trityle. On refroidit à —20° C. On ajoute en l'espace de 1 Vi h 100 g (1 mol) de triéthylamine dans 200 ml de dichloromêthane anhydre. Le mélange réactionnel est mis au repos à —5° C pendant la nuit. On le verse ensuite sur un mélange glace/eau que l'on acidifie à pH 6 par de l'acide phosphorique dilué. La phase

5

.10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

11

634 324

aqueuse est extraite par le chloroforme, cet extrait est ensuite lavé à l'eau. Après séchage et évaporation, on obtient 160 g de produit amorphe que l'on redissout dans 800 ml de nitrométhane sec. A cette nouvelle solution, on ajoute 55 g (0,437 mol) de N,N'-diisopropylcarbodiimide (en abrégé DCI) dans 100 ml de dichloromêthane. Un précipité de diisopropylurée apparaît progressivement et on laisse la réaction se poursuivre durant la nuit. Le précipité est filtré et le solvant évaporé sous vide pour fournir 147 g de produit solide. Une première cristallisation dans un mélange benzène/hexane suivie d'une seconde dans un mélange éther/hexane fournit finalement 46,5 g de 6-tritylamino-2',3',5',6'-tétrahydrospiro(pénam-2,4'-[4H]pyranne)-3-carboxylate de benzyle (rendement 73,6%), PF: 144-145° C.

Analyse pour C36H34N204S (PM = 590)

Calculé: C 73,22 H 5,76 N4,74%

Trouvé: C 71,30 H 6,01 N4,80%

IV.2. 6-Tritylamino-2',3',5',6'-tétrahydrospiro(pénam-2,4'-[4H]thiopyranne)-3-carboxylate de benzyle (formule IX: n=m=2,X=S)

A une suspension de 1,4 g (0,0033 mol) de chlorhydrate d'acide alpha-amino-4-benzyloxycarbonyl-l,8-dithia-3-azaspiro[4.5]décane-

2-acétique dans 30 ml de dichloromêthane anhydre à —10° C, on ajoute en une seule fois 2,42 g (0,012 mol) de chlorure de trityle et, ensuite, goutte à goutte, une solution de 3,25 g (0,0322 mol) de triéthylamine dans 30 ml de dichloromêthane. Après avoir laissé reposer une nuit dans une glacière, on verse la solution sur 100 ml d'un mélange glace/eau et on acidifie à pH 6 avec de l'acide phosphorique. La phase organique est décantée, lavée à l'eau, séchée sur sulfate de sodium et évaporée pour laisser un résidu brut de 4,7 g. Ce résidu est repris dans 30 ml de nitrométhane et on y ajoute à température ambiante 1,68 g (0,0134 mol) de DCI. On agite pendant une nuit. Après filtration d'un insoluble, le filtrat est évaporé à sec et le résidu est chromatographié sur silice. On obtient 0,8 g de 6-tritylamino-2',3',5',6'-tétrahydrospiro(pénam-2,4'-[4H]thiopyranne)-

3-carboxylate de benzyle, qui, après recristallisation dans un mélange éther/hexane, fond à 147-148° C.

Analyse pour C36H34N203S2 (PM = 606)

Calculé: C 71,25 H 5,61 N4,62%

Trouvé: C 71,18 H 5,62 N4,59%

On prépare de la même manière les composés suivants: IV.3. 6'-Tritylamino-4,5-dihydrospiro(furanne-3[2H],2'-pénam)-3'-

carboxylate de benzyle (formule IX : n = 1, m=2, X=0) IV.4. 6-Tritylamino-4',5'-dihydrospiro(pénam-2,3'[2'H]-thiophène)-. 3-carboxylate de benzyle (formule IX : n = 1, m=2, X=S)

IV.5. 6'-Tritylaminospiro(oxétanne-3,2'-pénam)-3'-carboxylate de benzyle (formule IX:n=m=l,X=0)

IV.6. 6-Tritylaminospiro(pênam-2,3'-thiëtanne)-3-carboxylate de benzyle (formule IX:n=m=l,X=S)

V. Préparation desp-toluènesulfonates d'aminospiro[oxa(ou thia)cy-cloalcanepênam]carboxylates de benzyle

V.l. p-Toluènesulfonate de 6-amino-2',3',5',6'-tétrahydrospiro-(pénam-2,4'-[4H]pyranne)-3-carboxylate de benzyle (formuleX: n=m=2,X=0)

A une suspension de 17,7 g (0,03 mol) de 6-tritylamino-2',3',5',6'-tétrahydrospiro(pénam-2,4'-[4H]pyranne)-3-carboxylate de benzyle dans 100 ml d'acétone, on ajoute en une seule fois, sous agitation et à température ambiante, 5,7 g (0,3 mol) d'acide paratoluènesulfonique monohydraté. Après dissolution rapide du composé tritylé, le p-toluènesulfonate précipite progressivement en 3 h. On ajoute alors 300 ml d'éther anhydre, on agite vigoureusement et on filtre. Après rinçage du précipité à l'éther et séchage, on obtient 13,6 g de p-toluènesulfonate de 6-amino-2',3',5',6'-tétrahydrospiro(pénam-2,4'-

[4H]pyranne)-3-carboxylate de benzyle (rendement 87,2%), PF: 163-164° C.

Analyse pour C17H20N2S - C7H803S (PM = 520)

Calculé: C 55,38 H 5,38 N5,38%

Trouvé: C 55,45 H 5,45 N5,36%

V.2. p-Toluènesulfonate de 6-amino-2',3',5',6'-tètrahydrospiro-(pênam-2,4'-[4H]thiopyranne)-3-carboxylate de benzyle (formule X:n=m=2,X = S)

0,4 g (0,0006 mol) de 6-tritylamino-2',3',5',6'-tétrahydrospiro-(pénam-2,4'-[4H]thiopyranne)-3-carboxylate de benzyle sont mis en suspension dans 3,5 ml d'acétone anhydre. On y ajoute goutte à goutte une solution de 0,125 g (0,0006 mol) d'acide p-toluènesulfonique monohydraté dans 3,5 ml d'acétone anhydre. Une précipitation en masse se produit et on dilue encore par 8 ml d'acétone. Après filtration et rinçage à l'éther, on obtient 0,3 g de p-toluènesulfonatede6-amino-2',3',5',6'-tétrahydrospiro(pénam-2,4'-[4H]thiopyranne)-3-carboxylate de benzyle, PF : 171-173° C.

Analyse pour Q 7H2oN203S2 — C7H803S (PM = 536)

Calculé: C 53,70 H 5,22 N5,22%

Trouvé: C 53,68 H 5,21 N5,27%

On prépare de la même manière les composés suivants, sous la forme de leurs p-toluènesulfonates.

V.3. 6'-Amino-4,5-dihydrospiro(furanne-3[2H] ,2'-pénam)-3'-carb-oxylate de benzyle (formule X:n=l,m=2, X=0)

V.4. 6-Amino-4',5'-dihydrospiro(pênam-2,3'[2'H]-thiophène)-3-carboxylate de benzyle (formule X:n=l,m=2, X=S)

K.J. 6'-Aminospiro(oxétanne-3,2'-pénam)-3'-carboxylate de benzyle (formuleX: n=m=l,X=0)

V.6. 6-Aminospiro(pénam-2,3'-thiétanne)-3-carboxylate de benzyle (formuleX: n=m = l, X=S)

VI. Préparation des acides aminospiro[oxa(ou thia)cycloalcane-pénam] carboxy liques de formule I

VI.1. Acide 6-amino-2',3',5',6'-tétrahydrospiro(pênam-2,4'-[4H]-pyranne ) -3-carboxylique (formule I:n=m=2, X=0, Z=H)

A une suspension de 3,12 g (0,006 mol) de p-toluènesulfonate de 6-amino-2',3',5',6'-tétrahydrospiro(pénam-2,4'-[4H]pyranne)-3-carb-oxylate de benzyle dans 200 ml de dichloromêthane, on ajoute en une seule fois, à température ambiante, 0,660 g (0,006 mol) de triéthylamine. La phase dichloromêthane est séparée, lavée à l'eau, séchée sur sulfate de sodium et évaporée à sec. On obtient ainsi 2,6 g de base libre. On la redissout dans 600 ml d'éthanol à 96% et on effectue l'hydrogénolyse à une pression de 3 kg d'hydrogène en présence de 5 g de catalyseur Pd/C à 10% de Pd pendant 16 h. On filtre sur Hyflocel, évapore le filtrat à sec, reprend le résidu par l'éther, filtre et sèche. On obtient ainsi 1,22 g (rendement 79%) d'acide 6-amino-2',3',5',6'-tétrahydrospiro(pênam-2,4'-[4H]pyranne)-3-carboxylique, PF: 189-192° C.

Analyse pour C10H14N2O4S (PM=258)

Calculé: C46,5 H 5,42 N 10,83%

Trouvé: C46,3 H 5,89 N 9,30%

Spectre IR (KBr)

cm-1

Attributions

3500-2500

nh3+

2950

ch2 et ch

1765

co bêta-lactame

1580

coo-

1510

nh3+

On prépare de la même manière les composés suivants : VI.2. Acide 6-amino-2',3',5',6'-tètrahydrospiro(pénam-2,4'-[4H]-thiopy ranne ) -3-carboxylique (formule I:n=m=2,X = S, Z=H)

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

634324

12

VI.3. Acide 6'-amino-4,5-dihydrospiro (furanne-3[2H],2'-pénam) -3'- VI.5. Acide 6'-aminospiro (oxétanne-3,2'-pénam) -3'-carboxylique carboxylique (formule I:n=l,m=2,X=0,Z=H) (formule I:n=m=l,X=0,Z=H)

VI.4. Acide 6-amino-4',5'-dihydrospiro(pénam-2,3'[2'H]-thiophène)- VI.6. Acide 6-aminospiro(pénam-2,3'-thiétanne)-3-carboxylique

3-carboxylique (formule I : n = 1, m=2, X=S, Z=H) 5 (formule I:n=m=l,X=S,Z=H)

Claims

634324

REVENDICATIONS

1. Acides aminospiro[oxa(ou thia)cycloalcanepénam]carboxy-liques, leurs sels de métaux alcalins et leurs esters de formule

H2N-

' CHg )m"

SX

Ö O-tert.C^Hç

S\^(CH2)n\ C>. X

CH ^2^

OOBz

\

cooz dans laquelle

Z représente de l'hydrogène, un ion de métal alcalin ou un groupement ester, 15

X représente un atome de soufre ou d'oxygène, et n et m sont indépendamment l'un de l'autre les nombres entiers 1 ou 2.
2. Composés selon la revendication 1, caractérisés en ce que n et m=2. 20
3. Composés selon la revendication 1, caractérisés en ce que Z est un groupe benzyle.
4. Composé selon la revendication 1, l'acide 6-amino-2', 3', 5', 6'-tétrahydrospiro (pénam-2,4'-[4H]pyranne)-3 carboxylique et son ester benzylique. . 25
5. Composé selon la revendication 1, l'acide 6-amino-2', 3', 5', 6'-tétrahydrospiro (pénam-2,4'-[4H]thiopyranne)-3 carboxylique et son ester benzylique.
6. Procédé de préparation des composés sous forme acide selon l'une des revendications 1,2,4 ou 5, caractérisé en ce que 30

1) on fait réagir du 2-formyl-2-phtalimidoacétate de tert.-butyle de formule

0

" 0

" 35

4) on soumet à une hydrolyse acide partielle le chlorhydrate de I'alpha-aminodithia(ou oxathia)azaspiroalcanacétate de tert.-butyle, ainsi obtenu, de formule

HCl.H

CH—CH^

I I

C HN

//V

(CH^ (CHj

Xc^

I »W« , — CH x 2 m

Ö Ò-tert.Cj^^COOBz

5) on fait réagir le chlorhydrate de l'acide alpha-aminodithia(ou oxathia)azaspiroalcanacétique, ainsi obtenu, de formule

HCl.HgN.

CH— CH I I

C HN -

0 ÒH

•c/(CH2)n-

-CH ^2^ \

COOBz avec le chlorure de trityle,

6) au moyen d'un carbodiimide, on cyclise l'acide alphatrityl-aminodithia(ou oxathia)azaspiroalcanacétique, ainsi obtenu, de formule

CH — ÇH Cl X

I I (ch Y*

HN CH 2 m

\

0 OH COOBz

I

A

Ö 0-tert.C^Hç

avec un acide alpha-aminomercapto-oxa(ou thia)cycloalcanacétique de formule

HSvc^-(CH2)n^x

C(CH='»"

CH /\

HgH COOH

2) on fait réagir l'isomère alpha de l'alphaphtalimidodithia(ou oxathia)azaspiroalcanacétate de tert.-butyle, ainsi obtenu, de formule

7) on traite le tritylaminospiro[oxa(ou thia)cycloalcanepênam]-carboxylate de benzyle, ainsi obtenu, de formule

(CgH^^C-NH^

f

/

.N CH *CH2^nf

^COOBz avec de l'acide p-toluènesulfonique, et

8) on soumet à une hydrogénolyse le p-toluènesulfonate de l'aminospiro[oxa(ou thia)cycloalcanepénam]carboxylate de benzyle, ainsi obtenu, de formule

N-CH-

c' A

g <5 0-tert.CuHç

/ ^(CH ) \ -CH ZI X

I l>(CHj^ 60

HN CH v 2 m

\

COOH

p-TS.H2N /SN / (CH)V

CH CH C.

I I i/(CHj C N CH ?

H ^

0 COOBz

2 m avec un halogénure de benzyle,

3) on soumet à une hydrazinolyse l'ester benzylique, ainsi obtenu, de formule dans ces formules

Bz représentant le groupe benzyle,

p-TS représentant l'acide p-toluènesulfonique,

X un atome d'oxygène ou de soufre, et n et m indépendamment l'un de l'autre étant les nombres entiers 1 ou 2.
7. Utilisation d'un acide aminospiro[oxa(ou thia)cycloalcane-pénam]carboxylique selon l'une des revendications 1 à 5 pour la

634 324

synthèse de dérivés de l'acide aminospiro[oxa(ou thia)cycloalcane-pénam]carboxylique de formule

Dans la présente spécification, la nomenclature utilisée est celle présentée par R. J. Stoodley dans «Progress in Organic Chemistry» 8 (1973), 102-103. En particulier, on désigne par pénam le noyau suivant:

\C00H

dans laquelle

X représente un atome d'oxygène ou de soufre,

Rj représente un atome d'hydrogène,

R2 un radical choisi parmi les radicaux 2-phénylacétyle, 2,6-diméthoxybenzoyle, 2-amino-2-phénylacétyle, 5-méthyl-3-phényl-4-isoxazolecarbonyle et 2-carboxy-2-phénylacétyle, et n et m sont indépendamment l'un de l'autre les nombres entiers 1 ou 2,

ainsi que leurs sels non toxiques pharmaceutiquement acceptables, par réaction de l'acide aminospiro[oxa(ou thia)cycloalcane-pénam]carboxylique ou un de ses esters avec un halogénure d'un acide monocarboxylique de formule R2 Hai ou un de ses équivalents fonctionnels, R2 ayant la même signification que ci-dessus et, lorsque le produit de départ est un ester, par transformation de l'ester obtenu en l'acide correspondant par hydrogénolyse.

io Les composés de formule générale I sous forme acide sont préparés selon un procédé caractérisé en ce que:

1) on fait réagir du 2-formyl-2-phtalimidoacétate de tert.-butyle de formule II avec un acide alpha-aminomercapto-oxa(ou thia)cyclo-alcanacétique de formule III pour obtenir l'isomère alpha d'un 15 alphaphtalimidodithia(ou oxathia)azaspiroalcanacétate de tert.-butyle de formule IV, selon l'équation:

0-tert.

(II)

30