CS202571B2 - Způsob výroby selektivně chráněného derivátu kanamycinu A nebo kanamycinu B - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu výroby selektivně chráněného· derivátu kanamycinu A neíbo kanamycinu B.

Vynález se zvláště týká způsobu výroby N-chráněných derivátů uvedeného typu.

Příklady 1-N-substituovaných kianamycinových derivátů jsou uvedeny v čs. patentu čís. 195 713, další deriváty jsou známé látky, například l-N-(4-amino-2-hydroxybutyryljkanamycín A (BB-K8), popsaný ,v britském patentu č. 1 401 221. Při výrobě těchto látek z kanamycinu, který je běžně dostupný, je žádoucí chránit některé aminoískupiny v poleze odlišné než poloha 1 mého všechny tyto aminoskupiny. Pak je možno provést substituci téměř výlučně na aminoskupině v poloze 1. Tím se také usnadní izolace výsledného 1-N-suibstituovaného produktu.

Předmětem vynálezu je tedy způsob výroby selektivně chráněného derivátu kanamycinu' A nebo kanamycinu B obecného· vzorce II

CH.NHR³ ηο-^ΛΛο

(II) kde

R² znamená atom vodíku nebo benzyl,

R³ je acetylová nebo trifluoracetylová skupina,

R⁴ znamená hydroxylovou skupinu nebo skup ^:nu NHR³, kde

R³ má svrchu uvedený význam, vyznačující se tím, že se uvede v .reakci triflnoracetát kanamycinu A, kanamycinu B nebo 3-N-be'nzylkanamyeinu A, 1,3,6‘,3“-tetra-N-benzyloxykarbonylkanamycin A, l,3,2‘,6‘,3“-penta-N-benzyloxykarbonyIkanamycn B nebo 3-N-benzyl-l,6‘,3“-tri-N-benzyloxýkairbonalkanaimycin A obecného vzorce IV

kde (R²J‘ zhamená atom vodíku, benzyl nelbo

b.enzyloxykarbonyl, (R³)‘ znamená atom vodíku nebo benzyloxykarbonyl a (R⁴) zmámená hydroxyskupinu nebo skupinu NH(R³j‘ za předpokladu, že každá ze skupin (R³)‘ má vždy týž význam, s acetylačním nebo trifluoroacetylačním činidlem, katalytickou hydrogenací se odstraní případně přítomné benzyloxykarbonylové skupiny, získaný 0-acetylový derivát se neutralizuje zásadou při teplotě místnosti, načež se hydrolýzou odstraní zbývající O-acylové skupiny a izoluje se 'selektivně N-chráněný derivát vzorce II.

Tento způsob je zvláště účinný pro výrobu těch látek, v nichž R⁴ znamená hydroxylovou skupinu a R³ znamená trifluoracetylovou skupinu. V tomto případě se kanaimycin A nebo 3-N-benzylkanamycin A rozpustí v kyselině trifluoroctové a při teplotě 0 °C se uvede v reakci s anhydridem kyseliny trifluoroctové. Reakce je ukončena po několika hodinách při teplotě 0°C a pak je možno izolovat výsledný per-O-trifluoracetylalkanamycinový derivát a jeho sůl s trifluoracefátem odpařením rozpouštědla ve vakuu. Produkt se rozpustí v inertním organickém rozpouštědle, s výhodou tetrahydrofuranu a neutralizuje zásadou, například uhličitanem sodným. nebo draselným. Bylo zjištěno, že za těchto podmínek je možno provést přesun 0 N acylové skupiny velmi rychle, reakce je ukončena za 20 imimut při teplotě místnosti. Zbývající O-trifluoracetylové skupiny se odstraní běžným způsobem, například methanolýzou s výsledným 3“,6‘-di-N-trifluoracetylový derivát je možno izolovat odpařením rozpouštědla a čistit běžnou sloupcovou chromatografii.

Je také možno postupovat tak, že se kanamycin A nebo 3-N-benzylkanamycin A nejprve uvede v reakci s činidlem, jímž je možno zavést odstranitelnou ochrannou skupinu na aminoskupině. Vhodnými skupinami jsou například t-butaloxykarbonylová skupina nebo benzyloxyikarbonyiová skupina. Takto chráněný produkt se pak podrobí O-acylaci známým způsobem, například působením anhydridu nebo chloridu kyseliny, jako anhydridu kyseliny octové v pyridinu nebo působením alikylchlormravenčanu, načež se tyto blokující skupiny opět odstraní, například tak, že t-bu,tyloxykarbonylová skupina se odstraní působením kyseliny trifluoroctové a benzyloxykáribonylová skupina katalytickou hydrogenolýzou. Přesun 0 -> N acylových skupin se pak provádí .stejně jako svrchu a zbývající O-acylové skupiny se odstraní a produkt se izoluje uvedeným způsobem.

Způsob podle vynálezu je .možno provádět také při použití kanamycinu B, acyiová skupina se v tomto případě přemístí z 3‘-hydroxylové skupiny na sousední 2‘-aminoskuipinu za vzniku tri-N-acylovaného meziproduktu.

Sloučeniny vzorce II mohou existovat v několika formách. Substituenty obvykle mohou být ekvatoriální vzhledem ke kruhu. Mimoto glylkosidická vazba mezi hexopyranosyldvým kruhem a 2-desoxystreptoaminovým kruheim je obvykle v poloze X.

V následujících příkladech je v příkladu 1 popsána výroba 3-N-benzylkanamycinu A. Příklady 2 až 5 popisují výrobu nových látek vzorce II.

Ghromatografie byla prováděna na tenké vrstvě kysličníku křemičitého při použití uvedeného systému rozpouštědel. Skvrny byly vyvolány po usušení desek postřikem 5% t-butylhýpochloritem v cyklohexainu, usušením desek při 100 °C na 10 minuit ve větrané sušárně, zchlazením a následným postřikem roztokem jodidu draselného a škrobu.

Teploty jsou uvedeny ve stupních Celsia, „Amberliit“ je chráněná slojvní známka označující ionexovou pryskyřici z polystyrénového základu zesítěného 3 až 5 °/o divinylbenzeriu a obsahující zbytky sulfonové kyseliny zavedené sulfonací.

Příklad 1

24,3 g (0,03 molu) kanamycinu A ve formě síranu se rozpustí ve 150 ml vody a pH se upraví na hodnotu 6 tak, že se po kap202571 káich přidává 5-N-kyselina chlorovodíková. Přidá se 1,95 g (0,03 molu) kyanborohydridu sodného a směs se zchladí ;na 0 °C smíchá, přičemž se v průběhu 2,5 hodiny pomalu přidává roztok 3,61 g (0,33 molu) benzaldehydu v 15 .ml methanu. Smě's se nechá ohřát na teplotu místnosti. Po 16 hodinách se- pH roztoku upraví na 5,5 přidáním 1 N kyseliny chlorovodíkové a roztok se zfiltruje a nanese na sloupec iontoměničové pryskyřice (Amiberlilt CG-50) v NHáMorimě. Sloupec se vymývá vodou a pak se postupně zvyšujícím množstvím amoniaku ve vodě, koncentrace amoniaku vzrůstá v rozmezí 0 až 0,7 N, čímlž se získá jako hlavní produkt 3 N-benzylkanamycin A spolu s malým množstvím 1-N-benzylového derivátu, množství produktu je 5,0 g, výtěžek ,28 %, Rf 0,44 ve směsi methanolu, chloroformu a 17 % hydroxidu amonného v poměru 4:1:2. Čistý kanamycin A má hodnotu R_f 0,15.

Vzorek produktu je možno převést na těkavý tetra-N-acetylhepta-O-trimethylsilylderivát působením anhydridu kyseliny octové v methanolu při teplotě místnosti 24 hodin s následnou reakcí se směsí hexamethyldisilazanu a trimethylchlorsilanu v poměru 2 : 1 při teplotě místnosti 24 hodin, im/e pro C54H106N4O15SÍ7: vypočteno 1246 a nalezeno 1246.

Poloha substituentu byla potvrzena následujícím sledem reakcí:

a) působením t-hutyloxykarbonylazidu se získá sloučenina obsahující 3-t-butyloxykarbonylové skupiny a současně benzylovou skupinu, jak bylo potvrzeno NMR-'spektrem, ,b) hydrogenaci je možno· odstranit benzyIoýou skupinu,

c) acylací je možno provést pomocí N- [ (S) -4-benzyloxykarbonyla,mino-2-hydroxybutyryloxyjsukcinimidu a dj N-ochrannou skupinu je možno odstranit hydrogenaci s následným působením kyseliny trifluoroctové, čímž se získá jako hlavní produkt 3-N-(S)-4-amino-2-hydroxybutyryljkanaimycin A (BB-K29) identický se vzorkem, získaným způsobem podle publikace Naito a další (J. Antibiotics, 1973, 26, 297).

Příklad 2

5,0 ml anhydridu kyseliny trifluoroctové se pomalu přidá za stálého míchání k roiztoku 1,0 g kanamycinu A ,ve 40 ml kyseliny trifluoroctové při 0 ^CC. Roztek se nechá stát při teplotě 0 až 4 °C 20 hodin. Rozpouštědlo se pak odpaří ve vakuu a odparek se smísí s 10 ml toluenu a odpaří do .sucha. Trifluoracetátová sůl se smísí s bezvodým terahydrofuranem a pomalu neutralizuje tak, že se za stálého míchání přidává přebytek suspenze bezvodého uhličitanu draselného v tetrahydrofuranu. Směs se míchá při teplotě místnosti 20 minut a suspenze se pak zfiltruje a filtrát se odpaří do sucha. Produkt se smísí s 20 ml methanolu a neichá stát 30 minut při teplotě místnosti. Rozpouštědlo 'se Odpaří za sníženého tlaku a odparek se chromatografuje na kysličníku křemičitém, sloupec se vymývá při proměnné koncentraci nejprve směsí .chloroformu a methanolu v poměru 3 : 1, směsí chloroformu, methanolu a 170/₀ hydroxidu amonného v poměru 8:4:1, čímž se získá 0,52 g hydrátu 3“,6‘-di-N-trifluoracetylkanamycinu A jako bílá hygroskopická látka. R_f = 0,7 při použití směsi methanolu, chloroformu a 17^ÍO/o hydroxidu amonného v poměru 4:1: 1, kanasmycin A má R_f 0,05. i>_c=0 1665 cm'¹.

Vzorek produktu se převede na těkavý di-N-aceitylhepta-O-trimethylsilylový derivát podle příkladu 1. m/e pro C47H94N4O15F6SÍ7: vypočteno 1264, nalezeno 1264.

P ř í k 1 a d 3

0,7 ml (5 mmolů) anhydridu kyseliny trifluoroctové se přidá pomalu k .rozteku 0,23 g (0,4 mmolu) 3-N-benzylkanamycinu A v 15 ml kyseliny trifluoroctové při 0 ^QC. Roztok se udržuje 20 hodin na teplotě —4°C. Pak se rozpouštědlo odpaří a odparek se smísí s 10 ml toluenu a odpaří do sucha. Produkt se rozpustí ve 20 ml tetrahydrofuranu a pomalu se přidá za stálého míchání k suspenzi přebytku uhličitanu draselného v tetrahydrofuranu. Suspenze se uníchá při teplotě místnosti 30 minut, zfiltruje se a filtrát se odpaří do sucha za sníženého tlaku. Odparek se smísí s 20 ml methanolu a nechá stát 30 minut při teplotě místnosti. Pak se rozpouštědlo odpaří ve vakuu, čímž se získá 3-N-benzyl-3“,6‘-di-.N-ⁱtrifluo,racetylka.namycin A o R_f 0,5 při použití methanolu, chloroformu a 8% hydroxidu amonného- v poměru 4:1: 0,1; 3-N-benzyl,kanamycin A má R_f 0,01.

Příklad 4

A. Roztok 189,4 g l,3,3“,6‘-tetra-N-’benzyloxyfeanbonylkanaimycinu A (Bull. Chem. Soc. Japan, 1965, 36, 1181) v 568 ml pyridinu a 189 ml anhydridu kyseliny octové se míchá přes noc při teplotě místnosti a pak se vlije do 1,9 litrů vody. Vodný roztok se extrahuje chloroformem (1 x 1,8 litru a 1 x 1,0 litr) a organický extrakt se odpaří do sucha za sníženého tlaku. Smísením odparku s etherem se získá 224,8 g penta-O-acetyl-l,3',3“,6‘-tetra-N-'benzyloxykarbonylkanamycin A, který se odfiltruje a suší ve vakuu. Teplota tání produktu je 203 až 2i29“C, R_f = 0,55 v chloroformu, δ = 1,8 až 2,05 (15 protonových mulťipletů, 5 acetylových skupin) a 7,4 (20 protonových singletů, 4 fenylové skupiny).

B. Roztok 53 g penta-O-acetyl-l,3,3“,6‘-tetra-N-benzyloxykarbonylkana,myicin A ve 260 ml ethylacetátu s obsahem 260 ml ledové kyseliny octové se hydrogenuje při použití 5 % paládia na aktivním uhlí v celkovém množství 15 g při teplotě 60 °C a tlaku 446 kPa 7 hodin. Roztok se zfiltruje a filtrát se odpaří do sucha za sníženého tlaku. Odparek se smísí s etherem a výsledný penta-O-acetylkanamycin v množství 32,9 g se usuší ve vakuu. Produkt má teplotu tání 97 až 105 °'C, R 0,0 ve 'směsi chloroformu a ethylalkoholu denaturovaného methanolem v poměru 12 : 1 ve srovnání s R_f 0,55 výchozí látky. Při protonové magnetické rezonanci byla prokázána úplná nepřítomnost aromatických protonů.

C. Roztok 139,2 g penta-O-acetylkanamycinu A v 1,4 litrech methanolu, nasyceného amoniakem se nechá stát přes noc při teplotě místnosti a pak se odpaří do sucha za sníženého tlaku. Odparek se rozpustí ve 140 ml methanolu a surový produkt se vysráží 2,5 litry chloroformu, zfiltruje a odpaří ve vakuu. Surový produkt se uvede iv suspenzi ve 400 ml technického ethylalkoholu denaturovaného methanolem a 91,9 g výsledného 3“,6‘-di-N-acetylkanamycinu A se oddělí filtrací, promyje etherem a suší ve vakuu. Produkt má teplotu tání 150 až 180 ^CC, Rf 0,77 v imethanolu, a 0,880 hydroxidu amonném v poměru 1: 1. NMR-spektrum a protonové spektrum bylo v plném souladu s předpokládanou strukturou.

Příklad 5

3,6 ml anhydridu kyseliny trifluoroctové se pomalu přidá za stálého míchání k roztoku 960 mg (2 mmoly) kanamycinu B v 50 ml kyseliny trifluoroctové při teplotě 0 °C. Roztok se nechá stát při teplotě 0 až 4°C 20 hodin. Pak se rozpouštědlo odpaří za sníženého tlaku a odparek se smísí s 10 ml toluenu, načež se odpaří do sucha. Trifluoracetátová sůl se rozpustí ve 30 ml tetrahydrofuranu a roztok se pomalu přidá za stálého míchání k přebytku triethylaminu v tetrahydrofuranu. Roztok se nechá stát minut při teplotě místnosti, načež se rozpouštědlo odpaří za sníženého tlaku. Odparek se rozpustí v methanolu, čímž se hydrolyzuje zbývající O-trifluoraceťylová skupina a po dalších 30 minutách při teplotě místnosti se rozpouštědlo odpaří za sníženého tlaku a produkt se chromatografuje na kysličníku křemičitém, přičemž se k vymývání sloupce užije směs chloroformu a imethaamonnéiho v poměru 20 :10 :1, čímž se zíshydroxidu amonného až do výsledné směsi chloroformu, methanolu a 17% hydroxidu nolu v poměru 3 : 1 se stoupajícím podílem ká 45i2 mg ('29 %) 2‘,3“,6‘-tri-N-trifluor,a'cetylkanamycinu B ve formě sklovité hmoty. Produkt má R_ř 0,70 ve směsi methanolu, chloroformu a 8% hydroxidu amonného v poměru 4:1: 0,1, kanamycin B má R_f 0,0.

Struktura produktu byla potvrzena následujícím sledem reakcí:

a) byla provedena acetylace působením anhydridu kyseliny octové v methanolu 20 hodin při teplotě místnosti s následným působením 1 N hydroxidu amonného 18 hodin k odstranění trifluoracetyloivé skupiny, čímž byl získán produkt s obsahem dvou acetylových skupin, m/e pro C22H41N5O12: vypočteno 568, nalezeno 568;

b) působením anhydridu kyseliny octové s obsahem deuteria v methanolu při teplotě místnosti 24 hodin s následnou reakcí se směsí hexámeťhyldisilazanu a trimethyl chlorsilanu v poměru 2 :1 při teplotě místnosti 24 hodin byl získán těkavý tri-N-deuteroacetyl-dl-N-acetylhexa-O-triimethylsilylový derivát, m/e pro C46H86N5O15D9SÍ6: vypočteno 1134, nalezeno 1134. Došlo k diacetylaci na 2-desoxystreptaminovém kruhu, čímž je možno prokázat, že trifluoracetylace byla původně provedena v polohách 2‘,3“ a 6‘ kanamycinu B.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT

   1. Způsob výroby selektivně chráněného derivátu kanamycinu A nebo kanamycinu B obecného vzorce II (II)

   VYNALEZU kde

   R² znamená atom vodíku nebo benzyl,

   R³ je acetylová nebo trifluoracetylová skupina,

   R⁴ znamená hydroxylovou Skupinu nebo skupinu N'HR³, kde¹

   R³ má svrchu uvedený význam, vyznačující se tím, že se uvede v reakci trifluoracetát kanamycinu A, kanamycinu B nebo 3-N-benzylkanamycinu A, l,3,6‘,3“-tetra-N-benzyloxykarbonylkanamycin A, 1,3,2‘,6‘,3“-penta-N-benzyloxykarbO'nylkanamycin B nebo 3-N-benzyl-l,6‘,3“-tri-N-benzyloxykaťbonylkanamycin A obecného vzorce IV kde (R²znamená atom vodíku, benzyl nebo benzyloxykarbonyl, (R³j‘ znamená atom vodíku nebo benzyloxykarbonyl a (R⁴)‘ znamená hydroxyskupinu nebo skupinu NH’(R³)‘ za předpokladu, že každá ze skupin (R³)‘ má vždy týž význam, ,s acetylačním nebo trifluoroacetylačnlm činidlem, katalytickou hydrogenací se odstraní případně přítomné benzyloxykarbonylové skupiny, získaný 0-acetylovaný derivát se neutralizuje zásadou pří teplotě místnosti, načež se hydrolýzou odstraní zbývající O-acylové skupiny a izoluje se selektivně N-chráněný derivát vzorce II.
2. 2. Způsob podle bodu 1 vyznačující se tím, že se acyluje sůl kyseliny trifluoroctové s kanamycinem A, kanamycinem B nebo 3-N-benzylkanamycinem A pomocí anhydridu kyseliny trifluoroctové.
3. 3. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se jako acetylačního činidla použije anhydridu kyseliny octové.