CH647788A5

CH647788A5 - Methylsulfate von n,n,n-trimethylammonium-polyenmakroliden und verfahren zu deren herstellung.

Info

Publication number: CH647788A5
Application number: CH6665/79A
Authority: CH
Inventors: Leonard Falkowski; Barbara Stefanska; Jan Zielinski; Elzbieta Troka; Jerzy Golik; Pawel Kolodziejczyk; Andrzej Jarzebski; Emilia Cybulska; Edward Borowski
Original assignee: Politechnika Gdanska
Priority date: 1978-07-19
Filing date: 1979-07-18
Publication date: 1985-02-15
Also published as: RO76051A; YU163179A; NL7905502A; JPS591718B2; DE2929058C2; CS221510B2; PL122884B1; FI71747C; BE877661A; NL177409B; NL177409C; HU179569B; GB2027698B; FI71747B; IN151199B; FR2431508A1; FI792252A; US4294958A; ES482590A1; PL208519A1

Description

Die Erfindung betrifft neue Methylsulfate von N,N,N-Tri-methylammonium-Polyenmakroliden sowie Verfahren zu deren Herstellung.

Antibiotika aus der Gruppe der Polyenmakrolide finden einen umfangreichen Einsatz bei der Behandlung von Mykosen bei Menschen und Tieren, sowie bei der Bekämpfung beziehungsweise Verhütung von Pilzinfektionen.

Bisher bekannt ist eine Reihe von Polyenmakrolidderi-vaten mit einigen physikalisch-chemischen Eigenschaften, welche günstiger sind als diejenigen der Ausgangsantibiotika, s Bekannt ist zum Beispiel ein Komplex des Amphotericin B mit Natriumdesoxycholat, N-Acylderivate - US-PS 3244590, Methylesterhydrogenchloride - Mechlinski W., Schaffner C.P., J. Antibiot., 25,256 (1954), Kondensationsprodukte mit Formaldehyd - französische Patentschrift Rhone-Poulenc, l» Nr. 41 272, oder mit oxydierten Polysacchariden - belgische Patentschrift Nr. 620 619, und N-Glykosilderivate - belgische Patentschrift Nr. 787 531.

Ein Nachteil der oben beschriebenen Derivate besteht darin, dass eine Verbesserung der physikalisch-chemischen 15 Eigenschaften meistens die anderen Eigenschaften dieser Verbindungen negativ beeinflusst, wobei im Falle von N-Acylderivaten eine wesentliche Verminderung der antimykotischen Aktivität erfolgt, und die Estersalze sehr unbeständig sind.

20 Aus der BRD-Offenlegungsschrift Nr. 2 706156 ist eine Information über das Erhalten von N,N,N-Trimethylderi-vaten des Amphotericin B, Nystatin und Mycoheptin mit unsubstituierter Karboxylgruppe bekannt, wobei deren Struktur nicht nachgewiesen wurde. Gleichzeitig sind diese 25 Verbindungen wasserunlöslich, was deren Anwendung unmittelbar in Lösungen unmöglich macht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung wasserlöslicher, sehr beständiger Methylsulfate von Polyen-makrolid-Antibiotika mit verbesserten physikalisch-chemi-30 sehen Eigenschaften ohne Verminderung der antimykotischen Aktivität.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die Methylsulfate der eingangs genannte Art gekennzeichnet durch die allgemeine Formel

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R-N(CH3)3

I

(COOCH3>

HsCOSOî

worin R-N den Rest eines Polyenmakrolids aus dgr Gruppe enthaltend Nystatin, Polyfungin, Amphotericin B, Candi-cidin, Pimaricin, Mycoheptin, Candidin, Trichomycin, Levorin, Rhimocidin, aureofacin bedeutet und n = 1 ist oder 4s R-N den Rest des Polyenmakrolids Perimycin bedeutet und n = 0 ist.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemässen Methylsulfate, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man das Poly-50 enmakrolid in einem organischen Lösungsmittel bei Raumtemperatur und unter kontinuierlichem Rühren mit Dime-thylsulfat in Anwesenheit eines Neutralisationsmittels, z.B. Natriumbikarbonat, umsetzt, und danach das gewonnene Produkt aus dem Reaktionsmedium mit Äthyläther ausfällt, 55 in Butanol auflöst, die Lösung mit Wasser wäscht, unter vermindertem Druck einengt und daraus mit Äthyläther das Endprodukt ausfällt, für n = 1 in Form des Methylsulfats des Methylesters des N,N,N-Trimethylammonium-Polyenma-krolids und für n = 0 in Form des Methylsulfats des N,N,N-60 Trimethylammonium-Polyenmakrolids.

Als organische Lösungsmittel verwendet man zweckmässig Dimethylacetamid, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid und aliphatische Alkohole mit Kettenlänge von CI bis C5.

Enthält das Antibiotikummolekül eine aromatische Ami-65 nogruppe, unterliegt diese einer Substitution mit einer oder zwei Alkylgruppen. Zu solchen Antibiotika gehört z.B. Levorin, Candicidin, Trichomycin.

Die durchgeführten Untersuchungen haben bewiesen, dass

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die von uns vorgeschlagenen Alkylierungsbedingungen ausreichend mild sind, um keine Degradation des Antibiotikums zu bewirken. Unter den in der Literatur beschriebenen Alkylierungsbedingungen würde die Wirkung des Dimethylsulfats eine Öffnung des Makrolidrings, eine Abspaltung des Zuk-kerrests, eine Degradation des Polyenchromophors und im Ergebnis den Verlust der biologischen Aktivität bewirken.

Die antimykotische und hämolytische Aktivität in vitro der DMS-Derivate von Antibiotika im Vergleich mit den Ausgangssubstanzen ist in der beiliegenden Tabelle dargestellt.

Die Struktur der erhaltenen Derivate wurde in spektrome-trischen Verfahren nachgewiesen. Als Beispiel führen wir ein Verfahren zur Identifikation des Candicidinderivates an, das im Ergebnis der Alkylierung nach vorgeschlagenem Verfahren mit Dimethylsulfat erhalten, und nachstehend DMS-Candicidin genannt wird.

Unter den Bedingungen der Acidolyse wird der Myko-saminrest befreit. Die als Ergebnis der Spaltung der O-Gly-kosidbindung durch Einwirkung der verdünnten Säurelösungen auf das DMS-Candicidin erhaltene Substanz wurde als N,N,N-Trimethylmykosamin identifiziert.

Die Struktur dieser Verbindung wurde auf Grund der Spektrumanalyse ermittelt, und zwar des in der Desorptions-technik mit dem Feld (Grundion, das bei m/e = 206 ein Massenion zugleich ist) ausgeführten Massenspektrums, und des Spektrums der protonenmagnestischen Resonanz (Signal bei S = 3,68 kennzeichnend für mit Stickstoffatom verbundene Methylgruppen, mit Intensität dreimal höher als jene des Signals bei ô = 1,68, kennzeichnend für drei Protonen der Methylgruppe in der Position 6 des Aminozuckers). Ein Beweis für die Anwesenheit der Esterbindung im Molekül des Antibiotikumderivats ist die Anwesenheit eines Absorptionsbands im Infrarotspektrum bei V = 1730 cm-1 beim gleichzeitigen Fehlen des Carboxylationbandes, kennzeichnend für das Ausgangsantibiotikum bei V = 1590 '. Die Absorptionsspektra, innerhalb des Bereiches der sichtbaren und der ultravioletten Strahlung, von Candicidin und dessen Derivat, unterscheiden sich nur unbedeutend mit der Intensität. Die Lagen der Absorptionsmaxima und die Oszilla-tionsstruktur sind hingegen identisch. Dies beweist eine unveränderte Struktur des Polyenchromophors im DMS-Derivat.

Im Spektrum des protonenmagnetischen Resonanz des persililierten DMS-Candicidins (alle OH-Gruppen in DMS-Candicidin mit der Siliziumtrimethylgruppe substituiert) wurde die Anwesenheit der Banden bei S = 3,65 und 8 = 3,03, welche für Wasserstoffe der Methoxyl- und der N-substitu-ierten Methylgruppe kennzeichnend sind, festgestellt. In wässrigen Lösungen von Basen wird aus dem Candicidin p-Aminoazetophenon befreit, aus dem DMS-Candicidin hingegen -N-Dimethyl-, N-Methyl- und unsubstituierters p-Aminoacetophenon in Molverhältnissen 3:5:2.

Ein Vorteil der erfindungsgemässen Methylsulfate besteht in deren vollkommenen Wasserlöslichkeit, und dabei die hohe antimykotische Aktivität und vorzüglichere selektive Toxizität in vitro im Verhältnis zum Ausgangsantibiotika.

Die Methylsulfate der N,N,N-Trimethylammonium-Poly-enmakroliden und das Verfahren zur deren Herstellung illustrieren die nachstehend gegebenen Beispiele.

Beispiel I

2,0 g Polyfungin mit E]' °m = 800 bei 304 nm werden in 20 ml einer Mischung von Dimethylformamid mit Methanol im Verhältnis 1:1 gelöst, danach werden 2 g Natriumhydrogenkarbonat zugegeben und 2 ml Dimethylsulfat eingetropft. Das Ganze wird bei Raumtemperatur während 10 Stunden gerührt. In dieser Zeit wird praktisch die Gesamtheit des Antibiotikums umgesetzt. Nachher wird unter vermindertem

Druck, unter Zugabe von Äthyläther Methanol abgedampft und ein Niederschlag ausgefällt, dem 50 ml Butanol zugegeben werden. Das Ganze wird von dem nicht gelösten Natriumhydrogenkarbonat zentrifugiert und die Lösung in Butanol zweimal mit 20 ml Wasser gewaschen. Die Butanol-fraktion wird azeotrop mit Wasser und unter vermindertem Druck bis auf ein Volumen von etwa 15 ml eingeengt und danach wird mit Äthyläther der Methylester des Trimethyl-aminsalzes von Polyfungin ausgeschieden.

Nach zweifachem Waschen, nacheinanderfolgend mit Äthyläther und Hexan, wird das Derivat im Vakuum getrocknet. Erhalten werden 1,6 g Methylester des N,N,N-Trimethylammoniumsalzes von Polyfungin mit Efc°m = 700 bei 304 nm, was 80% der theoretischen Ausbeute entspricht.

Beispiel II

20 g Nystatin mit E[°c"m = 860 bei 304 nm werden in 50 ml Methanol gelöst, danach werden 2 g Natriumhydrogenkarbonat zugegeben und 2 ml Dimethylsulfat eingetröpfelt. Das Ganze wird bei einer Temperatur von 25°C während 4 Stunden gerührt. Der weitere Verfahrensgang ist wie in Beispiel I beschrieben.

Erhalten werden 1,3 g Methylester des N,N,N-Trimethyl-ammoniumsalzes von Nystatin mit Ei^m = 760 bei 304 nm, was 75% der theoretischen Ausbeute entspricht.

Beispiel III

1,0 g Amphotericin B mit El°c°m = 1420 bei 382 nm werden in 20 ml einer Mischung des Dimethylformamids mit Methanol im Verhältnis 10:1 gelöst, danach wird 1 g Natriumhydrogenkarbonat zugegeben und 1 ml Dimethylsulfat eingetropft. Das Ganze wird bei einer Temperatur von 15°C während 24 Stunden gerührt. Der weitere Verfahrensgang ist wie in Beispiel I beschrieben.

Erhalten werden 0,9 g Methylester des N,N,N-Trimethyl-ammoniumsalzes von Ämphotericin B mit E j'en, = 900 bei 382 nm, was 90% der theoretischen Ausbeute entspricht. Der erhaltene Niederschlag wird im Gegenstromverteilungsverfahren in dem System: Chloroform: Methanol: Wasser (2:2:1) gereinigt. Erhalten werden 0,3 g Methylester des N,N,N-Trimethylammoniumsalzes von Amphotericin B mit El°°ra = 1400 bei 282 nm.

Beispiel IV

1 g Candidin mit E|°®m = 820 bei 383 nm wird in 20 ml einer Mischung von Dimethylazetamid mit Methanol im Verhältnis 10:1 gelöst, danach werden 1 g Natriumhydrogenkarbonat zugegeben und 1 ml Dimethylsulfat eingetropft.

Das Ganze wird bei einer Temperatur von 20°C während 15 Stunden gerührt.

Der weitere Verfahrensgang ist wie in Beispiel I beschrieben.

Erhalten werden 0,5 g Methylester des N,N,N-Trimethyl-ammoniumsalzes von Candidin mit Ej°çm = 550 bei 383 nm, was 80% der theoretischen Ausbeute entspricht.

Das erhaltene Produkt wird im Säulenchromatographieverfahren auf mit Wasser vorgesättigtem Kieselgel, im System: Chloroform: Methanol: Wasser (20:10:1) gereinigt.

Erhalten werden 0,2 g Candidinderivat mit E|!c°m = 850 bei 378 nm.

Beispiel V

1 g Trichomycin mit E^m = 450 bei 378 nm wird in 20 ml einer Mischung von Dimethylcetamid und Methanol im Verhältnis 10:1 gelöst, danach werden 1 g Natriumhydrogenkarbonat zugegeben und 1 ml Dimethylsulfat eingetropft. Die Gesamtheit wird bei einer Temperatur von 20°C während 15

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Stunden gerührt. Der weitere Verfahrensgang ist wie in Beispiel I beschrieben.

Erhalten wurden 0,6 g DMS-Trichomycin mit E1,^ = 560 bei 378 nm.

Beispiel VI

1 g Pimaricin mit E}"^m =960 bei 304 nm wird in 2 ml Methanol gelöst, nachher werden 1 g Natriumhydrogenkarbonat zugegeben und 1 ml Dimethylsulfat eingetropft. Das Ganze wird bei einer Temperatur von 25°C während 15 Stunden gerührt. Der weitere Verfahrensgang ist wie in Beispiel I beschrieben.

Erhalten wurden 0,85 g Methylester des N,N,N-Trime-thylammoniumsalzes von Pimaricin mit Ej'^ = 700 bei 304 nm, was 80% der theoretischen Ausbeute entspricht.

Beispiel VII

1 g Levorin mit E'"^ = 800 bei 378 nm wird in 20 ml einer Mischung von Dimethylformamid mit Methanol im Verhältnis 10:1 gelöst, danach werden 1 g Natriumhydrogenkarbonat zugegeben und 1 ml Dimethylsulfat eingetropft.

Das Ganze wird bei einer Temperatur von 20°C während 15 Stunden gerührt. Der weitere Verfahrensgang ist wie in Beispiel I beschrieben.

Erhalten wurden 0,7 g DMS-Levorin mit E j'é°ra = 600 bei 304 nm, was 70% der theoretischen Ausbeute entspricht.

Beispiel VIII

1 g Rhimocidin mit E}'cm=600 bei 304 nm wird in 20 ml einer Mischung von Dimethylformamid mit Methanol im Verhältnis 10:1 gelöst, danach werden 1 g Natriumhydrogenkarbonat zugegeben und 1 ml Dimethylsulfat eingetropft. Die Gesamtheit wird bei einer Temperatur von 20°C während 15 Stunden gerührt. Der weitere Verfahrensgang ist wie in Beispiel I beschrieben.

Erhalten wurden 0,8 g Methylester des N,N,N-Trimethyl-ammoniumsalzes von Rhimocidin mit Ej^ = 560 bei 304 nm, was 80% der theoretischen Ausbeute entspricht.

Beispiel IX

0,1 g Perimycin mit Ei^ra = 650 bei 380 nm werden in 2 ml einer Mischung von Dimethylacetamid mit Methanol im Verhältnis 10:1 aufgelöst, danach werden 0,1 g Natriumhydrogenkarbonat zugegeben und 0,1 ml Dimethylsulfat eingetropft. Das Ganze wird bei einer Temperatur von 20°C wäh-5 rend 10 Stunden gerührt und weiter wie im Beispiel I beschrieben, behandelt.

Erhalten wurden 0,05 g N,N,N-Trimethylammoniumsalz von Perimycin mit Ej'£m = 600 bei 380 nm, was 50% der theoretischen Ausbeute entspricht.

Beispiel X

1 g Aureofacin mit Ej^m = 800 bei 378 nm wird in 20 ml einer Mischung von Dimethylformamid und Methanol im Verhältnis 10:1 aufgelöst, danach werden 1 g Natriumhydrogenkarbonatzugegeben und 1 ml Dimethylsulfat eingetropft. Das Ganze wird bei einer Temperatur von 20°C während 20 Stunden gerührt und weiter wie im Beispiel I beschrieben behandelt.

Erhalten wurden 0,7 g DMS-Aureofacin mit Ej^ = 760 bei 378 nm, was 65% der theoretischen Ausbeute entspricht.

Beispiel XI

0,1 g Candicidin mit Ej^m = 400 bei 378 nm werden in 5 ml einer Mischung von Dimethylformamid und Methanol im Verhältnis 10:1 aufgelöst, danach werden 0,1 g Natriumhydrogenkarbonatzugegeben und 0,1 ml Dimethylsulfat eingetropft. Das Ganze wird bei einer Temperatur von 20°C während 15 Stunden gerührt und weiter wie im Beispiel I beschrieben behandelt.

Erhalten wurden 0,04 g DMS-Candicidin mit E|°c°m = 560 bei 378 nm, was 45% der theoretischen Ausbeute entspricht.

Beispiel XII

1 g Mycoheptin mit E[ec'm = 700 bei 378 nm wird in 20 ml einer Mischung von Dimethylacetamid und Methanol im Verhältnis 10:1 zugegeben und 1 ml Dimethylsulfat eingetropft. Das Ganze wird bei einer Temperatur von 20°C während 15 Stunden gerührt und weiter wie im Beispiel I beschrieben behandelt.

40 Erhalten wurden 0,8 g Methylester des N,N,N-Trimethyl-ammoniumsalzes von Mycoheptin mit Ej5^, = 680 bei 378 nm, was 85% der theoretischen Ausbeute entspricht.

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Tabelle

Antimykotische und hämolythische Aktivität von Polyenmakroliden und deren Derivaten

Antibiotikum

ICso

(mcg/ml)

EHso (mcg/ml)

DMS

Primaricin Primaricin l

1,7

100 400

DMS

Polyfungin Polyfungin

0,08 0,15

20 120

DMS

Nystatin Nystatin

0,1 0,25

50 100

DMS

Rhimocidin Rhimocidin

1.5

2,5

30 50

DMS

Amphotericin B Amphotericin B

0,03 0,08

5 5

DMS

Mycoheptin Mycoheptin

0,05 0,2

15 65

DMS

Candidin Candidin

0,054 0,15

20 70

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Tabelle (Fortsetzung) Antimykotische und hämolythische Aktivität von Polyenmakroliden und deren Derivaten

Antibiotikum

ICso

(mcg/ml)

EHso (mcg/ml)

DMS

Kandicidin Kandicidin

0,005 0,005

2,5 15

DMS

Aureofacin Aureofacin

0,005 0,003

0,35 15

DMS

Levorin Levorin

0,007 0,009

2,5 20

DMS

Trichomycin Trichomycin

0,005 0,01

3 10

DMS

Perimycin Perimycin

0,002 0,003

5

12

Worin: charomyces cerevisiae auf flüssigen Nährboden bewirkt,

spektrophotometrisch ermittelt bei X = 660 nm, nach 24stün-

DMS - bedeutet ein anorganisches Salz von Methylester diger Inkubation bei einer Temperatur von 28°C.

des Trimethylammonium-Polyenmakrolids oder ein anorga- 25 EHso - bedeutet die Konzentration der Substanz, welche nisches Salz des Trimethylammonium-Polyenmakrolids unter Normalbedingungen in 50% das Ablösen von Hämo-

ICso - bedeutet die Konzentration der Substanz, welche globin bewirkt, spektrophotometrisch ermittelt bei eine 50%ige Hemmung des Wachstums der Zellen von Sac- X = 550 nm.

B

Claims

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PATENTANSPRÜCHE 1. Methylsulfate von N,N,N-Trimethylammonium-Polyenmakroliden gekennzeichnet durch die allgemeine Formel

R-N(CH3>

I

(COOCHB)„

HjCOSOJ

worin R-N den Rest eines Polyenmakrolids aus der Gruppe enthaltend Nystatin, Polyfungin, Amphotericin B, Candi-cidin, Pimaricin, Mycoheptin, Candidin, Trichomycin, Levorin, Rhimocidin, Aureofacin bedeutet und n = 1 ist.
2. Verfahren zur Herstellung von Methylsulfaten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Polyenmakrolid in einem organischen Lösungsmittel bei Raumtemperatur und unter kontinuierlichem Rühren mit Dimethyl-sulfat in Anwesenheit eines Neutralisationsmittels umsetzt, und danach das gewonnene Produkt aus dem Reaktionsmedium mit Äthyläther fällt, in Butanol auflöst, die Lösung mit Wasser wäscht, unter vermindertem Druck einengt und daraus mit Äthyläther das Endprodukt in Form des Methylsulfats des Methylesters des N,N,N-Trimethylammonium-Polyenmakrolids ausfällt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als organische Lösungsmittel Dimethylacetamid, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid und aliphatische Alkohole mit einer Kettenlänge von CI bis C5 verwendet.
4. Methylsulfate von N,N,N-Trimethylammonium-Polyenmakroliden gekennzeichnet durch die allgemeine Formel

R-N(CH3)3

I

(COOCH3)n

HaCOSOs worin R-N den Rest des Polyenmakrolids Perimycin bedeutet und n-O ist.
5. Verfahren zur Herstellung von Methylsulfaten nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man das Polyenmakrolid in einem organischen Lösungsmittel bei Raumtemperatur und unter kontinuierlichem Rühren mit Dimethyl-sulfat in Anwesenheit eines Neutralisationsmittels umsetzt, und danach das gewonnene Produkt aus dem Reaktionsmedium mit Äthyläther ausfällt, in Butanol auflöst, die Lösung mit Wasser wäscht, unter vermindertem Druck einengt und daraus mit Äthyläther das Endprodukt in Form des Methylsulfats des N,N,N-Trimethylammonium-Polyenmakrolids ausfällt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man als organische Lösungsmittel Dimethylacetamid, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid und aliphatische Alkohole mit einer Kettenlänge von CI bis C5 verwendet.
7. Verfahren nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass man als Neutralisationsmittel Natriumbikarbonat verwendet.