DE1114498B - Verfahren zur Herstellung von Erythromicinestern und deren Salzen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Erythromicinestern und deren Salzen Die Erfindung betrifft die Herstellung des Essigsäure-, Propionsäure- und Acrylsäureesters von Erythromycin und deren Salzen.
• Diese Ester bewirken bei der oralen Verabreichung einen erhöhten und länger anhaltenden Erythromycinspiegel im Blut als das Erythromycin selbst.
• Die Erythromycinester werden dadurch hergestellt, daß man die Erythromycinbase oder deren Salze mit Essigsäure, Propionsäure oder Acrylsäure verestert. Die Veresterung erfolgt mit den entsprechenden Säurehalogeniden, wie dem Fluorid, Chlorid oder Bromid, oder mit den entsprechenden Säureanhydriden. Bei der Verwendung dieser Acylierungsmittel ist zur Acylierung die äquimolare Menge des Säurehalogenids oder des Säureanhydrids notwendig.
• Die Veresterung erfolgt besonders in Gegenwart einer äquimolaren Menge eines alkalisch wirkenden Mittels, um die bei der Umsetzung gebildete Säure zu neutralisieren. Falls ein Erythromycinsalz verestert wird, sind natürlich 2 Mol des alkalisch wirkenden Mittels notwendig, um den Erythromycinester als freie Base zu erhalten. Als alkalisch wirkende Mittel sind zum Neutralisieren Metallhydroxyde, -carbonate, -oxyde und sogar starke organische Basen, wie Tributylamin, geeignet.
• Falls die Erythromycinbase mit dem Säureanhydrid, z. B. dem Propionsäureanhydrid, verestert wird, muß das Reaktionsgemisch nicht neutralisiert werden, da durch den Zusatz von Wasser das entstandene schwache Propionsäuresalz des Erythromycinesters hydrolysiert und der Ester dann als freie Base erhalten wird. Es ist jedoch auch in solchen Fällen zweckmäßig, das saure Reaktionsgemisch zu neutralisieren, da dadurch eine größere Ausbeute an der Esterbase erhalten werden kann. Die Erythromycinester werden durch übliches Umkristallisieren gereinigt.
• Die Ester sind weiße kristalline Verbindungen mit etwas unbestimmtem Schmelzpunkt. Sie sind in Wasser und Kohlenwasserstoffen unlöslich, jedoch in polaren Lösungsmitteln, wie Alkoholen, Ketonen und Estern, leicht löslich.
• Ebenso wie Erythromycin bilden die nach der Erfindung hergestellten Monoester sowohl mit anorganischen Säuren, wie Salzsäure, Schwefelsäure und Phosphorsäure, als auch mit stärkeren organischen Säuren, wie Oxalsäure, Dichloressigsäure und Naphthalinsulfonsäure, beständige Salze. Mit schwächeren organischen Säuren bilden die Ester ebenfalls Salze, welche allerdings dazu neigen, in Wasser zu hydrolysieren. Sowohl die Esterbasen als auch ihre Salze sind antibiotisch wirksam. Bei der Verwendung eines Salzes als Heilmittel darf die zur Salzbildung verwendete Säure nicht giftig sein.
• Die Erythromycinester können Kristallösungsmittel enthalten; die Menge ist von der Art der Lösungsmittel abhängig, aus dem die Verbindungen kristallisiert werden. Beispielsweise enthält das aus Pyridin umkristallisierte Monoacetylerythromycin Pyridin als Kristallösungsmittel und das aus etwa 50o/oigem wäßrigem Aceton umkristallisierte Aceton und Wasser. Das Kristallösungsmittel wird ziemlich hartnäckig festgehalten, besonders das Kristallwasser. Das Monohydrat ist sehr beständig, und das Kristallwasser kann nur bei längerer scharfer Trocknung entfernt werden, wodurch das Molekül seine Kristallstruktur verliert.
• Da mehrere Hydroxylgruppen mit Erythromycin vorhanden sind, ist eine Mehrzahl von Monoestern möglich. Auf Grund der durch elektrometrische Titrierung ermittelten Werte, welche im Vergleich zu den beim Erythromycin erhaltenen Werten eine Verschiebung des pKa-Wertes zur sauren Seite, also einen geringeren pH-Wert zeigen, wird wahrscheinlich die Hydroxylgruppe verestert, die in dem Erythromycinmolekül neben dem Stickstoffatom liegt. Daher werden die neuen Verbindungen der folgenden Formel entsprechen, in der R der Acetyl-, Propionyl- oder Acrylrest ist.
• Der wahrscheinliche Aufbau des Erythromycins ist im Journal of American Chemical Society, Bd. 79, 1957, S. 6062, beschrieben.
• Die überlegene Wirkung der Ester zeigen die nachstehenden Versuche.
• Durch klinische Untersuchungen am Menschen wurde mit mehreren Erythromycinestern nach deren oralen Verabreichung der Erythromycinspiegel im Blut ermittelt. Es wurden untersucht Erythromycinpropionat, Erythromycinbase, Erythromycinäthylcarbonat, Erythromycincaproat, Erythromycinsuccinat und Erythromycinthiocyanat.
• Sämtliche Verbindungen wurden in der Form von gefüllten Gelatinekapseln verabreicht; die Menge entsprach 250 mg Erythromycinbase. Die Versuchspersonen waren nüchtern. Vor der oralen Verabreichung des Erythromycinesters sowie 1, 2, 4, 6 und 8 Stunden nach der Verabreichung, wurden diesen Personen Blutproben entnommen. Eine Ausnahme bildeten die Personen, die Erythromycinsuccinat erhielten, diesen wurden 6 und 8 Stunden nach der Verabreichung keine Blutproben entnommen. Die antibakterizide Wirkung der Erythromycinester wurde in jeder Blutprobe unter Verwendung von »Streptococcus haemolyticus C 203« als Bakterium und durch Bestimmung der möglichen Verdünnung ermittelt.
• Die folgende Tabelle zeigt die bakterizide Wirkung der vorstehend genannten Erythromycinester. In der ersten Spalte der Tabelle sind die untersuchten Verbindungen, in der zweiten Spalte ist die Anzahl der Versuchspersonen, in der dritten Spalte die antibakterizide Wirkung des Blutes der Versuchspersonen vor der Verabreichung der zu untersuchenden Verbindung und in den sich daran anschließenden Spalten die im Blut der Versuchspersonen nach den jeweiligen, in Stunden angegebenen Zeitabständen vorhandene Erythromycinwirkung aufgeführt. Die Erythromycinwirkung wird als reziproker Wert der höchsten Verdünnung des Serums der untersuchten Blutproben angegeben; die Werte zeigen also, wie oft das Serum der Blutprobe verdünnt werden konnte, bevor es die wachstumshemmende Wirkung gegenüber dem Bakterium verlor.
• Aus diesen Versuchen geht hervor, daß von den untersuchten Verbindungen das Erythromycinpropionat bei weitem der wirksamste Erythromycinester ist, da mit ihr viel höhere Erythromycinspiegel im Blut als mit den anderen Estern erhalten wurden.

  Anzahl Antibakterizide

  Verbindung der Versuchs- Wirkung des Stunden nach der Verabreichung der Ester

  personen Blutes vor der

  Verabreichung 1 I 2 I 4 I 6 ( 8

  Erythromycinpropionat .............. 100 0 80 108 57 30 20

  Erythromycmbase ....... . . ... ....... 20 0 11 17 8 , 3 0

  Erythromycinäthylcarbonat .......... 12 0 11 5 ' 0 0 ( 0

  Erythromycincaproat ................ 12 0 2 , 3 1 0 0

  Erythromycinsuccinat . .. . . . . . . . . .. .. . 10 0 4 5 8

  Erythromycinthiocyanat ............. 10 0 4 , 16 15 4

  2

  Die Erythromycinester haben folgende Kennzahlen:

  Monoacetylerythromycin

  Schmelzpunkt = 124 bis 130° C

  [a] ö5 = - 81,7 (c = 1, in Aceton)

  Papierchromatographische Wanderungsgeschwindigkeit:

  Rf-Wert = 0,59 (4 Teile Methylisobutylketon

  und 1 Teil Äthylpropylketon)

  pKä Wert = 6,9 (in Dimethylformamid)

  Infrarotabsorptionsbänder in Chloroform: 2,87, 3,38, 5,75, 5,91, 6,85, 7,13, 7,27, 7,42, 7,78, 8,05, 8,57, 8,90, 9,01, 9,20, 9,47, 9,89, 9,99, 10,20, 10,43, 11,02, 11,51, 11,90

  Monopropionylerythromycin

  Schmelzpunkt = 122 bis 128° C

  [a] p5 = -81,6 (c = 1, in Aceton)

  Rf-Wert = 0,65 (4 Teile Methylisobutyl-

  keton und 1 Teil Äthyl-

  propylketon)

  pK"-Wert = 6,9 (in. Dimethylformamid)

  Infrarotabsorptionsbänder in Chloroform: 2,85, 3,38, 5,76, 5,91, 6,84, 7,13, 7,26, 7,43, 7,79, 7,86, 8,45, 8,58, 8,90, 9,02, 9,22, 9,50, 9,65, 9,90, 10,00, 10,20, 10,43, 11,20, 11,53, 11,90

  Monoacrylylerythromycin

  Schmelzpunkt = 126 bis 130° C

  [a] p5 = -82,2 (c = 1, in Aceton)

  Rf-Wert = 0,68 (4 Teile Methylisobutyl-

  keton und 1 Teil Äthyl-

  propylketon)

  pK,- Wert = 6,9 (in Dimethylformamid)

  Infrarotabsorptionsbänder in Chloroform: 2,85, 3,37, 5,77, 5,91, 6,84, 7,10, 7,24, 7,42, 7,72, 7,86, 8,42, 8,57, 8,99, 9,20, 9,47, 9,65, 9,88, 9,98, 10,15, 10,42, 11,16 Beispiel 1 Monoacetylerythromycin und dessen Hydrochlorid Zu einer Lösung von 30 g Erythromycin in 200 ccm Aceton von 0° C werden 15 g Natriumbicarbonat gegeben; diese Mischung wird tropfenweise unter Rühren mit 4,5 ccm Acetylchlorid, die in 50 ccm Aceton gelöst wurden, versetzt. Man läßt das Gemisch über Nacht bei Raumtemperatur stehen und gibt dann etwa 2 Volumen Wasser zu. Der weiße, kristalline Monoacetylerythromycinniederschlag wird abfiltriert, in 350 ccm Aceton gelöst, die Lösung zur Entfernung des Unlöslichen filtriert und dann zweimal durch Zusatz von Entfärbungskohle entfärbt. Zu dieser Lösung gibt man 425 ccm Wasser, das 2 g Natriumbicarbonat enthält, langsam unter Rühren und läßt die Mischung mehrere Stunden bei etwa 0° C stehen. Der entstandene kristalline Niederschlag wird abfiltriert und gut mit Wasser gewaschen. Das Monoacetylerythromycin wird einige Stunden an der Luft und weiterhin bei Raumtemperatur im Vakuum bei 10 bis 20 mm Quecksilber getrocknet. Es schmilzt scharf zwischen 125 und 130° C. Die Ausbeute beträgt 951%.
• Eine Lösung von 2 g Monoacetylerythromycin in 20 ccm Chloroform wird auf etwa 0° C gekühlt und in die Lösung trockenes Chlorwasserstoffgas geleitet. Das abgeschiedene Monoacetylerythromycinhydrochlorid wird abfiltriert und getrocknet. Es schmilzt unter Zersetzung bei etwa 150 bis 157° C. Die Ausbeute beträgt 100%.
• In der gleichen Weise können andere Salze der Erythromycinester hergestellt werden.
• Beispiel 2 Monopropionylerythromycin Zu einer Lösung von 10 g Erythromycin in 600 ccm trockenem Benzol werden 2,4 g Magnesiumoxyd und danach 1,32 g Propionylchlorid, das in 36 ccm trockenem Benzol gelöst worden ist, tropfenweise unter Rühren innerhalb einer Stunde gegeben. Das Rühren wird 2 Stunden fortgesetzt und der Niederschlag, der aus einem Gemisch aus Monopropionylerythromycin und Magnesiumverbindungen besteht, abfiltriert. Der Niederschlag wird viermal mit 50 ccm heißem Chloroform extrahiert, die Chloroformextrakte werden vereinigt und filtriert und das Filtrat wird zweimal mit je 100 ccm einer 2%igen wäßrigen Natriumbicarbonatlösung und zweimal mit je 100 ccm Wasser gewaschen. Das gewaschene Chloroformfiltrat wird im Vakuum zur Trockne eingedampft und liefert als Rückstand das Monopropionylerythromycin. Der Rückstand wird zweimal aus verdünntem wäßrigem Aceton umkristallisiert, wodurch weiße Kristalle des Monopropionylerythromycinhydrats erhalten werden. Durch Trocknen des Monohydrats bei 80° C im Vakuum bei 10 bis 20 mm Quecksilber über Phosphorpentoxyd erhält man wasserfreies Monopropionylerythromycin in einer Ausbeute von 90 0/0. Beispiel 3 Monoacrylylerythromycin 20 g Erythromycin werden in 140 ccm wasserfreiem und methanolfreiem Aceton gelöst. Zu dieser Lösung gibt man 10 g wasserfreies Natriumbicarbonat und dann tropfenweise unter Rühren 2,7 g Acrylsäurechlorid, das in 25 ccm wasserfreiem und methanolfreiem Aceton gelöst worden ist. Das Rühren wird nach dem Ende der Zugabe des Acrylsäurechlorids noch etwa 3 Stunden fortgesetzt. Zu dieser Lösung gibt man 160 ccm Wasser langsam unter Rühren, wodurch sich Monoacrylylerythromycin kristallin abscheidet. Die Mischung wird über Nacht im Eisschrank auf 5 bis 8° C gekühlt, der Niederschlag abfiltriert und mit kleinen Mengen einer kalten Mischung aus Aceton und Wasser gewaschen. Das Monoacrylylerythromycin wird in 160 ccm Aceton gelöst und durch langsames Zugeben von etwa 100 ccm Wasser unter Rühren wieder ausgefällt. Die umkristallisierte Verbindung wird im Vakuum bei 10 bis 20 mm Quecksilber 3 Stunden getrocknet. Es schmilzt mit einem unscharfen Schmelzpunkt bei etwa 126 bis 130° C. Die Ausbeute beträgt 9510/0.
• Beispiel 4 Monoacetylerythromycin 10 kg Erythromycin werden bei 25° C in 17 1 Aceton gelöst. Zu dieser Lösung gibt man 2040 g Kaliumbicarbonat und dann 1345 g (1,25 Äquivalente, bezogen auf das Erythromycin) Acetylchlorid innerhalb 1/2 Stunde unter heftigem Rühren; das Rühren wird noch 15 Minuten fortgesetzt. Zu dieser Mischung werden 211 Wasser mit einer Geschwindigkeit von 11 je Minute gegeben. Während der Zugabe fällt kristallines Monoacetylerythromycin aus; dann werden weitere 1411 Wasser langsam unter Rühren zugesetzt. Nach der Zugabe läßt man das Gemisch etwa 1/2 Stunde stehen, um das Monoacetylerythromycin vollständig auszufällen. Der kristalline Niederschlag wird abfiltriert und mit 151 Wasser gewaschen. Die Kristalle werden im Vakuum bei 10 bis 20 mm Quecksilber bei 50° C etwa 48 Stunden getrocknet. Es wird das Monoacetylerythromycinmonohydrat erhalten. Die Ausbeute beträgt 9511/o.
• Beispiel 5 Monopropionylerythromycin 15,7 kg Erythromycin werden in 60 1 Aceton bei 25° C gelöst. Zu dieser Lösung werden unter Kühlen mit kaltem Wasser 5470 g Propionsäureanhydrid unter Rühren gegeben. Man läßt das Gemisch ohne Rühren 4 Stunden stehen, wodurch die Temperatur des Gemisches auf 10° C abfällt. Zu dieser Mischung gibt man 61 28%iges wäßriges Ammoniumhydroxyd langsam unter Rühren und dann 1411 Wasser mit einer Geschwindigkeit von etwa 11 je Minute. Während der Zugabe des Wassers fällt kristallines Monopropionylerythromycin aus. Der Niederschlag wird abfiltriert und zweimal mit je 301 Wasser gewaschen. Die kristalline Verbindung wird etwa 3 Tage im Vakuum bei 10 bis 20 mm Quecksilber bei 50° C getrocknet; sie ist das Monohydrat des Monopropionylerythromycins. Die Ausbeute beträgt 98%.
• Beispiel 6 Monopropionylerythromycinhydrochlorid Zu einer kalten Lösung von 5 g Erythromycin in 30 ccm wasserfreiem Aceton werden unter Rühren 0,65 g Propionylchlorid gegeben, die in 5 ccm wasserfreiem Aceton gelöst worden sind. Während der Zugabe fällt Monopropionylerythromycinhydrochlorid aus, dieses wird abfiltriert, mehrmals mit wasserfreiem Aceton gewaschen und im Vakuum bei 10 bis 20 mm Quecksilber getrocknet. Das Monopropionylerythromycinhydrochlorid schmilzt unter Zersetzung bei etwa 140 bis 146° C. Die Ausbeute beträgt 95 %.
• Aus dem Hydrochlorid wird das freie Monopropionylerythromycin durch Lösen des Salzes in Wasser und Neutralisieren der Lösung mit Natriumbicarbonat erhalten. Das sich abscheidende Monopropionylerythromycinhydrat wird abfiltriert und im Vakuum bei 10 bis 20 mm Quecksilber getrocknet.
• Beispiel 7 Zu einer Lösung von 3,2 g Erythromycin in 40 ccm Aceton gibt man bei etwa Raumtemperatur 1,1 g Propionsäureanhydrid. Das Gemisch wird etwa 2 Stunden bei etwa Raumtemperatur gerührt und dann mit 200 ccm Eiswasser versetzt. Der sich abscheidende Niederschlag des Monopropionylerythromycins wird abfiltriert und getrocknet. Die Ausbeute beträgt 98 %.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Erythromycinestern und deren Salzen, dadurch gekennzeichnet, daß man Erythromycin oder seine Salze mit Essigsäure-, Propionsäure- oder Acrylsäurehalogenid oder mit dem entsprechenden Säureanhydrid in an sich bekannter Weise verestert. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 953 974; deutsche Auslegeschrift Nr. 1021363; britische Patentschrift Nr. 753 725; USA.-Patentschrift Nr. 2 791531.