CS201513B2 - Zpasob výroby nových 6’-N-substituovaných-3-N-formyl- -kanamycinových derivátů - Google Patents

Description

Vynález se týká nového postupu pro přípravu selektivně N-chráněných derivátů kanamycinu, jako meziproduktů pro přípravu aminoglykosidových antibiotik, zejména 1-N-alkyl-substituovaných kanamycinových derivátů.

Příklady takových 1-N-alkyl-substituovaných kanaimycinových derivátů jsou popsány v popise k britskému patentu č. 1 464 401; další jsou popisovány v belgickém patentovém sp^:se č. 855 709.

Mají-li se připravit podobné sloučeniny z kanamycinu, který je snadno dostupným produktem fermentování, je třeba, aby všechny aminoskupiny imimo l-aminoskupiny byly chráněny. Pak je možno provést selektivní alkylaci aminoskupiny v poloze —1, čí,mž se zjednoduší izolace konečného 1-N-substituovaného produktu.

V čs. patentu č. 201 512 je popsán postup pro přípravu. -N-alkyl-substituovaných kanamycinových derivátů obecného vzorce I

ve kterém

R znamená aminoskupinu nebo hydroxylovou skupinu,

R¹ znamená nižší alkylovou skupinu o 1 až 6 atomech uhlíku, přičemž kterýkoli z těchto uhlíkových atomů s výjimkou toho, který je vázán na atom dusíku, může být popřípadě substituován hydroxyskupinou nebo aminoskupinou, vyznačený tím, že se alkyluje sloučenina obecného· vzorce II

ve kterém

R³ znamená alkanoylovou skupinu se 2 až 4 atomy uhlíku nebo benzoylovou skupinu a

R⁴ znamená hydroxylovou skupinu nebo skupinu obecného vzorce NHR³, za vzniku sloučeniny obecného vzorce III

ve kterém Rl, R³ a R⁴ mají výše uvedený význam a po odstranění formylskupiny a skupiny, R³ se izoluje požadovaná sloučenina obecného vzorce I.

V popise znamená výraz nižší alkylová skupina takovou skupinu, která obsahuje 1 až 6 atomů uhlíku, a která může být přímá nebo rozvětvená. Jako příklady nižších alkylových substituovaných skupin R¹ lze uvést (S )-4-amino-2-hydroxybutylovou skupinu a l,3-dihydroxyprop-2-yl skupinu. Chránící skupinou R³ je s výhodou acetylová skupina.

Výše uvedený postup pro· přípravu sloučenin obecného vzorce I je popsán v čs. patentu č. 201 512.

6‘-N-Substituované-3-N-formyl-deriváty kanamycinu obecného vzorce II jsou nové sloučeniny. Podle tohoto vynálezu lze tyto nové sloučeniny obecného vzorce II připravit postupem, který se vyznačuje tím, že sloučeniny obecného vzorce II A

ve kterém substituenty R³ a R⁴ imají výše uvedený význam, jsou formylovány a výsledné sloučeniny jsou selektivně hydrolyzovány za účelem odstranění formylskupiny z polohy 1-amino, zatímco formylová skupina v poloze —3 zůstává nedotčena.

Příprava vhodně substituovaných acylkanamycinových derivátů substituovaných na aminoskupinách v poloze —3“— a —6‘—- kanamycinu A a dále na 2‘-aminoskupině kanamycinu B za použití alkanoylové skupiny se 2 až 4 atomy uhlíku nebo benzoylové skupiny, je popsána v belgickém patentovém spise č. 853 564. Tak například je popsána příprava 3“,6‘-di-N-acetylkanamycinu A provedením selektivní migrace acetylové skupiny z kyslíku na dusík. Jiné deriváty se mohou připravit podobným způsobem.

Formylační reakci je. možno provést celou řadou způsobů, které jsou obecně známé. Tak například je možno provést formylaci za použití směsi anhydridu kyseliny mravenčí a octové, ale podle našeho· zjištění se formylace pohodlně provádí působením 4-nitrofenylesteru kyseliny mravenčí. Z vhodných rozpouštědel pro tuto reakci lze uvést vodný dioxan, vodný tetrahydrofuran nebo dimethylformamid. Reakce se provádí tak, ža se k derivátu kanamycinu přidá přebytek (například až trojnásobný] 4-nitrofenylesteru kyseliny mravenčí. K usnadnění průběhu· reakce 'se obvykle přidává báze; k tomuto· účelu je možno použít i organickou bázi, například triethanolamin. S výhodou se přidává nejméně jeden ekvivalent báze na každou reagující aminoskupinu. Formylační reakce je zpravidla ukončena za 24 hodin při provádění při teplotě místnosti. Produkt se potom může izolovat běžnými způsoby, například oddestilováním rozpouštědla nebo vysrážením a je-li to žádoucí, může se dále čistit.

Selektivní hydrolýza se provádí s 1,3-di-N-formylderivátem kanamycinu rozpuštěným ve vodě nebo ve vodném organickém rozpouštědle, například ve vodném dioxanu nebo tetrahydrofuranu. pH roztoku se šetrně upraví do rozmezí 12,0 až 12,5 přidáním alkálie, například zředěného roztoku hydroxidu sodného nebo draselného. Roztok se míchá několik dní při teplotě místnosti a průběh reakce se sleduje chromatografii na tenké vrstvě, až do skončení konverze na požadovaný 3-N-formyl derivát obecného vzorce II. Pc-tom se roztek neutralizuje přidáním kyseliny, nebo lépe přidáním iontoměniče ve vodíkovém cyklu. Použití iontoměniče má ty výhody, že se v roztoku nehromadí anorganické látky a dále, že případné vedlejší produkty vzniklé odštěpením jak 1-, tak i 3-fonmylové skupiny se adsorbují na iontoměnič. Produkt se potom izoluje běžnými postupy, například odpařením rozpouštědla na malý objem a vysrážením organickým rozpouštědlem jako· například isopropylalkoholem. Další čištění, je-li to třeba, je možné pomocí chromatografie. Obvykle je ale produkt dostatečně čistý k přímému použití pro přípravu sloučenin obecného vzorce I.

Pro přípravu sloučenin obecného vzorce II lze použít 3“,6‘-di-N-acetylkanamycinu A za vzniku sloučeniny obecného· vzorce II, ve kterém substituent R³ znamená acetylskupinu a R⁴ hydroxylovou skupinu. Podobně lze použít 2‘,3“-6‘-tri-N-acetylkanamycinu B za vzniku sloučeniny obecného vzorce II, ve kterém substituent R⁴ znamená skupinu obecného vzorce NHR³, kde R³ znamená acetylovou skupinu..

Vynález je blíže popisován následujícími příklady.

Chromatografie na tenké vrstvě se provádí na tenké vrstvě silikagelu za použití dále uvedených soustav rozpouštědel. Detekce se provádí po· vysušení desek postřikem 5% roztokem terc.butylesteru kyseliny chlorné v cyiklohexanu, sušením ve větrané sušárně při 100 °C po dobu 10 minut a po ochlazení postřikem roztokem jodidu sodného se škrobem.

Elektroforéza na tenké vrstvě se provádí na 20 cm .silikagelových destičkách s potenciálovým rozdílem 900 V po dobu 45 minut. Jako elektrolyt, se použije směs kyseliny mravenčí a octové o pH 2 a detekce se provede výše uvedeným způsobem.

Příklad 1

Příprava 3“,6‘-dí-N-acetyl-3-N-formylkanajmycinu A

A) K suspenzi 3“,6‘-di-N-acetylkanamyeinu A (3,9 g) v 21 ml vody a 21 ml tetrahydrofuranu obsahující 6,91 g triethylaminu se po částech přidá během 45 minut 6,88 g 4-nitrofenylesteru kyseliny míravenčí. Reakční směs se míchá za teploty místnosti přes noc, potom se reakční směs zahustí na malý objem.· Poslední stopy vody se odstraní azeotropickou destilací za použití isopropylalkoholu (konečný objem reakční směsi 35 ml). Z roztoku se vysréží 2,42 g 3“,6‘-di-N-acetyl-1,3-di-N-forimylkanamycinu A, který se odfiltruje a suší ve vakuu při teplotě 50 °C.

Při elektroforéze na tenké vrstvě (pH = 2) má látka proti kanamycinu hodnotu 0,09. Při chromatografii na tenké vrstvě za použití soustavy methanol, ethylester kyseliny octové, amoniak a voda (40:40:1:30) jako mobilní fáze činí hodnota R_f 0,42. NMR spektrum dává signály δ = 7,96 ppm (formylový proton), 8,02 ppm (formylový proton) a 2,0*2 ppm (6 protonů acetylových skupin).

B) 2,4 g produktu z postupu A) se rozpustí v 72 ml vody, pH roztoku se upraví na hodnotu 12,0 až 12,5 přidáním 2,0 ml 2 N roztoku hydroxidu sodného. Roztok se míchá za teploty místnosti po 7 dní za udržování pH imezl 12,0 až 12,5, potom se neutralizuje přidáním 10 ml iontoměniče Amberlitu IR 120 ve vodíkovém cyklu. Ionex se odfiltruje, filtrát se zahustí na malý objem a poslední stopy vody se odstraní zahříváním s 5 ml dimethylformamidu k varu pod zpětným chladičem. K dimethylformamidovému roztoku se pomalu přidá 30 ml 2-p.ropanolu. Vysrážený 3‘,6‘-di-N-acetyl-3-N-formylkanamycln A se odfiltruje a suší ve vakuu při teplotě 4;0 °C. Výtěžek činí 1,75 g.

Získaná sloučenina je dostatečně čistá k použití v dalšto stupni postupu. Vzorek se dále čistí chromatografii na CM Sephadexu C25 v aimoniové formě za použití 0,1 M roztoku hydroxidu amonného jako elučního činidla. C-13 NMR spektrum je v dokonalém souladu s požadovanou strukturou, což potvrzuje monoformylaci aminoskupiny v poloze 3. Při elektroforéze na tenké vrstvě (pH = 2) má látka proti¹ kanamycinu A hodnotu 0,43. Při chromatografii na tenké vrstvě za použití methanolu, ethylesteru kyseliny octové, amoniaku a vody (40:40:1:30) jako mobilní fáze, má sloučenina hodnotu R_f 0,23.

P ř í k 1 a d 2

Příprava 2‘,3“,6‘-tri-N-acetyl-3-N-formylkanamycinu B

A) K roztoku 80,5 g sulfátu kanamycinu B a 76 g uhličitanu sodného ve 400¹ ml vody se během 10 minut přidá 128 g benzylesteru kyseliny chlormravenčí a roztok se .'míchá jednu hodinu při teplotě místnosti. Sraženina se odfiltruje, promyje vodou, zředěnou kyselinou chlorovodíkovou a znovu vodou a po vysušení se získá 125,7 g penta-N-benzyloxykarbonylkanamycinu B.

B) Ke směsi 189 ml acetanhydridu, 346 ml pyridinu a 346 ml dichlormethanu se za míchání během 15 minut po částech přidává 230,8 g penta-N-benzyloxykarbonylkanamycinu B a suspenze se míchá při teplotě místnosti 48 hodin. Potom se roztok vlije do směsi 1,5 1 dichlorimethanu a 2,3 1 vody, organická fáze se oddělí a promyje zředěným roztokem kyseliny chlorovodíkové o pH = 4 a potom vodou. Oddestilováním rozpouštědla se upraví objem organické fáze na 0,75 1 a tento roztok se vlije do 4 litrů diéthyletheru. Odfiltruje se sraženina tetra-O-acetyl-penta-N-benzyloxykarbonylkanamycinu B a vysuší se ve vakuu (výtěžek 244,8 g, 92,6 procent).

C) Roztok 33,0 g tetra-O-acetyl-penta-N-henzyloxykarbonyl kanamycinu B ve směsi 132 ml tetrahydrofuranu, 66 ml vody a 3,3 mililitru kyseliny octové se hydrogenuje za přítomnosti 3,3 g 5% paládia na aktivním uhlí 7 hodin za teploty 50 °C a za tlaku 0,35 NPa. Katalyzátor se odfiltruje a filtrát se zahustí na objem 25 ml. K tomuto zbytku se přidá 81,5 ml 7 N hydroxidu amonného a reakční směs se míchá přes noc při teplotě místnosti. Roztok se odpaří do sucha a zbytek se chromatografuje na sloupci ionexu Amberlitu CG-50 v amoniové formě (2 litry ionexu) za použití vody a potom 0,01 M vodného roztoku amoniaku jako elučniho činidla. Frakce obsahující požadovaný produkt se spojí a po odpaření rozpouštědla se izoluje 9,37 g, tj. 61,6 % 2‘,3“,6‘-tri-N-acetylkanamycinu B; teplota tání 191 až 198 °C (za rozkladu), v_max (bromid draselný) 1650, 1550 om'¹, Rf = 0,11 v soustavě methanol, diethylether, voda a 0,88 M vodný roztok hydroxidu amonného (6:3:1:2); R_f = 0,11 v soustavě methanol, ethylester kyseliny octové, voda a 0,88 M vodný roztok hydroxidu amonného· (40:40:30:1).

D) Ke chlazenému roztoku 93 g 2‘,3“,6‘-tri-N-acetylkanamycinu B ve směsi 465 ml vody, 558 ml tetrahydrofuranu a 154 g triethylaminu se během 45 minut po částech přidá 153,1 g p-nitroifenylesteru kyseliny mravenčí. Reakční směs se míchá přes noc při teplotě místnosti, načež se zahustí na malý objem. Vodný koncentrát se zředí přidáním isopropylalkoholu, vysráží se tím produkt. Zbytky vody se z produktu odstraní azeotropickou destilací s isopropylalkoholem. Nakonec se produkt odfiltruje, promyje isopropylalkoholem a vysuší ve vakuu. Izoluje se 89,2 g 2‘,3“,6f‘-tri-N-acetyl-l,3-di-N-formylkanamycinu B, teplota tání 310 až 318 °C (za rozkladu], v_max (v bromidu dra201513 selném) 1665, 1545 cm'¹, Rf = 0,49 v soustavě methanol, diethylether, voda a 0,88 M vodný roztok hydroxidu amonného (6:3:1:2), R_f = 0,54 v soustavě methanol, ethylester kyseliny octové, voda a 0,88 M vodný roztok hydroxidu amonného. (40:40:30:1).

E) Roztok 86,9 g 2‘,4“,6‘-trí-N-acetyl-l,3-di-N-formylkanamycinu B v 2,61 litrech vody se upraví přidáním 10 N hydroxidu sodného na pH 12,0 až 12,5. Reakční směs se ponechá 4 dny při teplotě místnosti a v případě potřeby se upraví hodnota pH na 12 přidáním roztoku hydroxidu sodného. Potom se roztok neutralizuje přidáním ionexu

Amberlit IR 120 ve vodíkovém cyklu. Směs se filtruje a filtrát ise chromatografuje na sloupci obsahujícím 5,5 litru ionexu Amberlitu 200 v amoniové formě za použití vody a potom 0,1 N vodného roztoku hydroxidu amonného jako· elučního činidla. Zahuštěním příslušných frakcí se izoluje 55,4 g 2‘,3“-,6‘-tri-N-acetyl-3-N-formylkanamycmu B; teplota tání 266 až 268 °C (za rozkladu); #max (v bromidu draselném) 1665, 1555 cim.“¹; R_f = 0,49 v soustavě methanol, ethylester kyseliny octové, voda a 0,88 M vodný hydroxid amonný (40:40:30:1). Struktura byla potvrzena C-13 NMR spektroskopií.

pRedmEt vynalezu

Claims (7)

1. pRedmEt vynalezu

   1. Způsob výroby 6‘-N-substituovaných-3-N-formylkanamycinových derivátů obecného vzorce II ve kterém

   R³ značí alkanoylovou skupinu ee 2 až 4 atomy uhlíku nebo benzoylovou skupinu a

   R⁴ značí hydroxyskupinu nebo· skupinu NHR³, vyznačující se tím, že se sloučenina obecného vzorce IIA ve kterém substituenty R³ a R⁴ mají výše uvedený význam, formyluje a vzniklá sloučenina se selektivně hydrolyzuje za odstranění formylskupiny z l-aminoskuplny.
2. 2. Způsob podle bodu 1 vyznačující se tím, že se jako výchozí sloučeniny použije 3“,6‘-di-N-acetyl-kanamycinu A.
3. 3. Způsob podle bodu 1 vyznačující se tím, že se jako výchozí sloučeniny použije 2‘,3“,6‘-tri-N-acetyHkanamycinu B.
4. 4. Způsob podle kteréhokoli z bodů 1 až 3, vyznačující se tím, že se formylace sloučeniny obecného vzorce IIA provádí 4-nitrofenylesterem kyseliny mravenčí.
5. 5. Způsob podle bodu 4 vyznačující se tím, že se formylace provádí ve vodném organickém rozpouštědle za přítomnosti báze.
6. 6. Způsob podle kteréhokoli z bodů 1 až 5 vyznačující se tím, že se selektivní hydrolýza provádí zředěným roztokem hydroxidu sodného nebo draselného.
7. 7. Způsob podle bodu 6 vyznačující se itím, že se selektivní hydrolýza proyádí při pH 12,0 až 12,5.

   Severografia, n. p., závod 7, Most