DE1141272B

DE1141272B - Process for the preparation of kanamycin derivatives

Info

Publication number: DE1141272B
Application number: DEB48517A
Authority: DE
Inventors: Yvon Gaston Perron; Henry Schmitz; William Joseph Gottstein
Original assignee: Bristol Laboratories International SA
Current assignee: Bristol Laboratories International SA
Priority date: 1957-12-16
Filing date: 1958-04-11
Publication date: 1962-12-20
Also published as: AT208000B; CH372133A; BE573764A

Description

Verfahren zur Herstellung von Kanamycinderivaten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kanamycinderivaten. Es besteht darin, daß man einen Aldehyd der allgemeinen Formel worin R,. Wasserstoff, Chlor, Brom, eine Hydroxyl-, eine niedere Alkyl- oder eine niedere Alkoxylgruppe, R2 Wasserstoff, Chlor, Brom, eine Hydroxyl-, eine niedere Alkyl-, eine niedere Alkoxyl-, Nitro- oder eine Dialkylaminogruppe ist, in an sich bekannter Weise mit Kanamycinbase bei einem pH-Wert von 10 bis 11 umsetzt und das wasserunlösliche Produkt abtrennt.Process for the Production of Kanamycin Derivatives The invention relates to a process for the production of kanamycin derivatives. It consists in making an aldehyde of the general formula wherein R ,. Hydrogen, chlorine, bromine, a hydroxyl, a lower alkyl or a lower alkoxyl group, R2 is hydrogen, chlorine, bromine, a hydroxyl, a lower alkyl, a lower alkoxyl, nitro or a dialkylamino group, in itself reacts in a known manner with kanamycin base at a pH of 10 to 11 and separates the water-insoluble product.

Die Produkte des Verfahrens nach der Erfindung zeichnen sich durch lang andauernde Blutspiegelwerte aus, wie aus der weiter unten aufgeführten Tabelle im einzelnen ersichtlich ist.The products of the method according to the invention are distinguished by long-lasting blood levels, as shown in the table below can be seen in detail.

Wie andere stark lösliche Antibiotika, so Streptomycin und Neomycin, wird auch Kanamycin bei der oralen Verabreichung nur spärlich absorbiert. Aus diesem Grund wird es bei systemischen Infektionen parenteral verabreicht. Hierunter werden Infektionen verstanden, die durch krankheitserregende Organismen, die von außen in den Körper eindringen, hervorgerufen werden, im Gegensatz zu solchen Fällen, wo örtliche Infektionen durch Organismen auf der Außenseite des Körpers auftreten. Indes bewirkt die Injektion von Lösungen der Kanamycinbase oder des Sulfates nur kurzdauernde Blutspiegelwerte. Es müssen deshalb die Injektionen oft wiederholt werden. Dies ist nachteilig, weil häufige Injektionen dem Patienten Schmerzen verursachen und außerdem Kosten. Als weiterer Übelstand muß es angesehen werden, daß eine häufige Kontrolle durch einen Arzt oder eine Krankenschwester vorgenommen werden muß. Schließlich führt das Injizieren zu einem unerwünschten Blutspiegeldiagramm, das durch häufige Spitzen und Täler gekennzeichnet ist.Like other highly soluble antibiotics, so streptomycin and neomycin, Kanamycin is also sparsely absorbed when administered orally. For this It is administered parenterally for systemic infections. Become below Infections understood that are caused by disease-causing organisms from the outside penetrate the body, in contrast to such cases, where local infections by organisms on the outside of the body occur. However, the injection of solutions of the kanamycin base or the sulfate only works short-term blood levels. Therefore the injections have to be repeated often will. This is disadvantageous because frequent injections cause pain to the patient and also costs. It must be seen as a further disadvantage that a frequent Must be checked by a doctor or nurse. In the end Injecting results in an undesirable blood level graph that is caused by frequent Peaks and valleys is marked.

Die Umsetzung nach dem Verfahren der Erfindung kann in wäßriger Phase sowie auch in Mischungen von Wasser und mit solchem mischbaren Lösungsmitteln, z. B. niederen aliphatischen Alkoholen vorgenommen werden. Die Lösungsmittel empfehlen sich zur Lösung des als Reaktionspartner verwendeten Aldehyds.The reaction according to the process of the invention can be carried out in the aqueous phase as well as in mixtures of water and with such miscible solvents, z. B. lower aliphatic alcohols are made. Recommend the solvents to dissolve the aldehyde used as a reactant.

Es ist angeraten, zur Reaktion einen Überschuß an Aldehyd zu verwenden, damit Gewähr gegeben ist, daß die gesamte Menge des wertvollen Antibiotikums umgesetzt wird. Es ist zweckmäßig, auf 1 Mol des eingesetzten Kanamycins 4 bis 10 Mol des Aldehyds zu verwenden.It is advisable to use an excess of aldehyde for the reaction, this ensures that the entire amount of the valuable antibiotic is implemented will. It is advantageous to use 4 to 10 moles of the kanamycin used for 1 mole To use aldehyde.

Die Reaktion wird bei alkalischen pH-Werten durchgeführt, um sicherzustellen, daß das Kanamycin in Form der freien Base vorliegt. So verwendet man eine wäßrige Lösung der freien Kanamycinbase, die einen pH-Wert von ungefähr 10 aufweist. Oder man verwendet die wäßrige Lösung eines Säureadditionssalzes von Kanamycin, z. B. von Kanamycinsulfat, und stellt auf einen pH-Wert von etwa 10 oder mehr, z. B. pH = 10, 10,5 oder 11 ein. Beim Alkalizusatz, z. B. von Natriumhydroxyd, geht das Kanamycinsalz in die Form seiner freien Base über. Die Produkte des vorliegenden Verfahrens können durch Zusatz von wäßriger Säure, z. B. Schwefelsäure oder Essigsäure, bei einem pH-Wert vorzugsweise unter 4 leicht wieder in Kanamycin zurückverwandelt werden. Bei der Umsetzung entstehende wasserunlösliche Produkte werden in an sich bekannter Weise abgetrennt.The reaction is carried out at alkaline pH values to ensure that the kanamycin is in the form of the free base. So one uses an aqueous one Kanamycin free base solution, which has a pH of approximately 10. or the aqueous solution of an acid addition salt of kanamycin, e.g. B. of kanamycin sulfate, and adjusts to a pH of about 10 or more, e.g. B. pH = 10, 10.5 or 11 a. When adding alkali, e.g. B. from sodium hydroxide, goes the kanamycin salt into the form of its free base. The products of the present process can by adding aqueous acid, e.g. B. sulfuric acid or acetic acid, with one pH value, preferably below 4, can easily be converted back into kanamycin. Water-insoluble products formed during the reaction are known per se Way separated.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung: Beispiel 1 Zu einer gerührten Lösung von 2 g Kanamycin in 15 ml Wasser gibt man 3,5 g Salicylaldehyd. Man rührt noch während 15 bis 20 Minuten und sammelt dann das ausgefallene gelbe Tetrasalicyliden-Kanamycin auf einem Filter und trocknet es. Die Ausbeute beträgt 4,8 g. Zersetzung über 165°C. Im LebendversuchnachderVerdünnungsmethodewurden340mcg/mg Kanamycin bestimmt. Das Produkt ist unlöslich in Wasser, löslich in wäßrigem Natriumhydroxyd und zersetzt sich in Gegenwart von Säuren.The following examples illustrate the invention: Example 1 To a 3.5 g of salicylaldehyde are added to a stirred solution of 2 g of kanamycin in 15 ml of water. The mixture is stirred for a further 15 to 20 minutes and collected then the unusual one yellow tetrasalicylidene kanamycin on a filter and dries it. The yield is 4.8 g. Decomposes above 165 ° C. In the live experiment by the dilution method, 340 mcg / mg was found Kanamycin determined. The product is insoluble in water, soluble in aqueous sodium hydroxide and decomposes in the presence of acids.

C46H52N4015 Berechnet ... C 61,32, H 5,83; gefunden ... C 60,52, H 5,96. Beispiel 2 Zu einer Lösung von 11,4g Kanamycin in 50m1 Wasser gibt man auf einmal eine Lösung von 6,80 g Anisaldehyd in Methanol. Die erhaltene Mischung wird während 15 Minuten gerührt, wobei ein Temperaturanstieg stattfindet. Nach dem Stehen während mehrerer Stunden setzte die klare farblose Lösung eine kristalline Fällung von Tetraanisyliden-Kanamycin ab, welches durch Filtration gewonnen, in kochendem Methanol gelöst, mit Kohle behandelt und filtriert wird. Das warme Filtrat wird mit Wasser verdünnt; nach dem Stehen über Nacht bei Raumtemperatur setzen sich 7,5 g eines weißen kristallinen, bei 193 bis 196°C (Zersetzung) schmelzenden Produktes ab.C46H52N4015 Calculated ... C 61.32, H 5.83; Found ... C 60.52, H 5.96. Example 2 A solution of 6.80 g of anisaldehyde in methanol is added all at once to a solution of 11.4 g of kanamycin in 50 ml of water. The mixture obtained is stirred for 15 minutes, with an increase in temperature. After standing for several hours, the clear, colorless solution deposited a crystalline precipitate of tetraanisylidene-kanamycin, which was obtained by filtration, dissolved in boiling methanol, treated with charcoal and filtered. The warm filtrate is diluted with water; after standing overnight at room temperature, 7.5 g of a white crystalline product melting at 193 to 196 ° C. (decomposition) settle out.

Der obige Versuch wurde, ausgehend von 20 g Kanamycin in 100 ml Wasser und 20 g Anisaldehyd in 100 ml Methanol, wiederholt. Das heißt, daß das Verhältnis von Aldehyd zu Kanamycin während der Wiederholung des Versuchs erhöht wurde und die Menge des anfallenden Produktes sich entsprechend proportional vergrößerte. Man erhält 28,5 g Tetra-pmethoxybenzyliden-Kanamycin vom Schmp. 193 bis 196°C (Zersetzung).The above experiment was repeated starting from 20 g of kanamycin in 100 ml of water and 20 g of anisaldehyde in 100 ml of methanol. This means that the ratio of aldehyde to kanamycin was increased during the repetition of the experiment and the amount of product obtained increased proportionally accordingly. 28.5 g of tetra-methoxybenzylidene-kanamycin with a melting point of 193 ° to 196 ° C. (decomposition) are obtained.

Die nach Beispiel 2 erhaltene Substanz wurde im Lebendversuch gegen B. subtilis geprüft und mit 400 mcg/mg Kanamycin bestimmt.The substance obtained according to Example 2 was in a live test against B. subtilis tested and determined to be 400 mcg / mg kanamycin.

Der Ausdruck 400 mcg/mg drückt die antibiotische Wirksamkeit der neuen Verbindung aus. Entsprechen 1000 mcg 1 mg, dann folgt, daß ein Antibiotikum von einer dem Kanamycin äquivalenten Stärke einen Wert von 1000 Kanamycin mcg/mg hat. In dem vorliegenden Versuch wurde festgestellt, daß das neue Derivat des Kanamycins eine Stärke hat, die 40 % des reinen Standardkanamycins beträgt.The term 400 mcg / mg expresses the antibiotic effectiveness of the new Connection off. If 1000 mcg correspond to 1 mg, then it follows that an antibiotic of a strength equivalent to the kanamycin has a value of 1000 kanamycin mcg / mg. In the present experiment it was found that the new derivative of kanamycin has a strength that is 40% of that of standard pure kanamycin.

C5oHsoN4015: Berechnet ... C 62,7, H 6,27; gefunden ... C 62,6, 1-16,66. Beispiel 3 Zu einer Lösung von 11,4g Kanamycin in 50m1 Wasser gibt man unter Rühren eine Lösung von 7,0 g p-Chlorbenzaldehyd in 50 ml Methanol. Die Temperatur der Lösung steigt auf etwa 40 bis 50°C, und bald darauf wird ein öliger Rückstand ausgeschieden; nach dem Ankratzen erstarrt das Öl zu Kristallen. Nach dem Stehen über Nacht bei Raumtemperatur trennt man die Rohkristalle des Produktes, nämlich Tetra-p-chlorbenzyliden-Kanamycin durch Filtration ab und löst sie in heißem, mit Kohle versetztem Methanol. Darauf wird filtriert und das heiße Filtrat bis zu beginnender Kristallisation mit Wasser versetzt. Der weiße kristalline Endstoff wurde auf einem Filter gesammelt, im Vakuum bei 61'C während 2 Stunden getrocknet und gewogen. Ausbeute 5,5 g. Zersetzung bei 213 bis 216°C. Wassergehalt 3,880/0. 310 mcg Kanamycin je mg im Lebendversuch.C5oHsoN4015: Calculated ... C 62.7, H 6.27; Found ... C 62.6, 1-1 6.66. Example 3 A solution of 7.0 g of p-chlorobenzaldehyde in 50 ml of methanol is added to a solution of 11.4 g of kanamycin in 50 ml of water, with stirring. The temperature of the solution rises to about 40 to 50 ° C, and soon an oily residue separates out; after scratching, the oil solidifies to form crystals. After standing overnight at room temperature, the crude crystals of the product, namely tetra-p-chlorobenzylidene-kanamycin, are separated off by filtration and dissolved in hot methanol to which charcoal has been added. It is then filtered and water is added to the hot filtrate until crystallization begins. The white crystalline end product was collected on a filter, dried in vacuo at 61 ° C. for 2 hours and weighed. Yield 5.5g. Decomposes at 213 to 216 ° C. Water content 3.880 / 0. 310 mcg kanamycin per mg in a live experiment.

C48H48N4011C14: Berechnet ... C 56,7, H 4,96; gefunden (unter Berücksichtigung von 3,88 % Feuchtigkeit) .... C 56,94 bzw. 56,74; H 5,02 bzw. 4,73.C48H48N4011C14: Calculated ... C 56.7, H 4.96; found (taking into account 3.88% moisture) .... C 56.94 and 56.74; H 5.02 and 4.73, respectively.

Der Versuch wird wiederholt, wobei zu einer gerührten Lösung von 20 g Kanamycin in 100 ml Wasser eine Lösung von 14 g p-Chlorbenzaldehyd in 150 ml Isopropylalkohol gegeben wird. Nach beendeter Eintragung wird die Lösung während 15 Minuten gerührt, auf 60°C erwärmt und mit 100 ml Wasser verdünnt. Nach dem Stehen bei Raumtemperatur werden 22 g eines farblosen kristallinen Produktes erhalten, welches nach Umkristallisieren aus Methanol-Wasser einen Zersetzungspunkt 213 bis 216°C aufweist.The experiment is repeated, resulting in a stirred solution of 20 g of kanamycin in 100 ml of water a solution of 14 g of p-chlorobenzaldehyde in 150 ml of isopropyl alcohol is given. After the entry is complete, the solution is stirred for 15 minutes, heated to 60 ° C and diluted with 100 ml of water. After standing at room temperature 22 g of a colorless crystalline product are obtained, which after recrystallization from methanol-water has a decomposition point of 213 to 216 ° C.

Beispiel 4 Nach dem Verfahren der Beispiele 1 bis 3 werden folgende Verbindungen hergestellt: Tetra-p-dimethylaminobenzyliden-Kanamycin vom Schmp. 255 bis 258'C, Tetraveratryliden-Kanamycin vom Schmp. 173 bis 175°C (Zersetzung), Benzyliden-Kanamycin vom Schmp. 235 bis 237°C (Zersetzung).Example 4 Following the procedure of Examples 1 to 3, the following are made Compounds made: Tetra-p-dimethylaminobenzylidene-kanamycin of melting point 255 up to 258'C, tetraveratrylidene-kanamycin from melting point 173 to 175 ° C (decomposition), benzylidene-kanamycin from m.p. 235 to 237 ° C (decomposition).

In der Beschreibung werden die Endstoffe des erfindungsgemäßen Verfahrens als Carboxyliden-, z. B. Benzylidenderivate bezeichnet. Da aber im Kanamycin die aktiven Aminogruppen zu Hydroxylgruppen benachbart stehen, kann die am Kanamycinmolekül stattfindende Reaktion wie folgt veranschaulicht werden: Der tatsächlich stattfindende Mechanismus ist eine Frage der Theorie. Es soll hier lediglich festgehalten werden, daß der Ausdruck Carboxyliden auch die isomere Oxazolidinform mit umfaßt. Mittlerer Blutspiegel (mcg Kanamycin/ml) Versuchs- Kanamycinderivate Stunden Nr. 0 I 1/- I 1 I 3 I 4 I 5 I 7 I 24 48 I I Kanamycinsulfat 0 55,6 76,2 31,4 13,1 4,4 0,8 1I Kanamycinsulfat 0 94,6 82,6 23,6 7,4 2,8 0,06i - 11I Tetraveratryliden 0 i 5,02 4,86 2,74 3,0 IV Tetraveratryliden 0 1,02I 1,48 @ 1,72 1,34 1,34 1,40 ; - V Tetra-p-chlorobenzyliden 0 4,18' 6,88 6,46' 6,12 5,38 3,46 VI Tetrasalicyliden 0 1,6 2,03 2,46 2,12 1,28 0,64I - VII Tetra-p-chlorobenzyliden 0 4,96 6,76 7,00 6,80 6,40 3,94 In the description, the end products of the process according to the invention as carboxylidene, z. B. called benzylidene derivatives. However, since the active amino groups in kanamycin are adjacent to hydroxyl groups, the reaction taking place on the kanamycin molecule can be illustrated as follows: The actual mechanism that takes place is a matter of theory. It should only be stated here that the term carboxylides also includes the isomeric oxazolidine form. Mean blood level (mcg kanamycin / ml) Experimental kanamycin derivatives hours No. 0 I 1 / - I 1 I 3 I 4 I 5 I 7 I 24 48 I. I Kanamycin Sulphate 0 55.6 76.2 31.4 13.1 4.4 0.8 1I Kanamycin Sulphate 0 94.6 82.6 23.6 7.4 2.8 0.06i - 11I tetraveratrylides 0 i 5.02 4.86 2.74 3.0 IV tetraveratrylidene 0 1.02 I 1.48 @ 1.72 1.34 1.34 1.40; - V tetra-p-chlorobenzylidene 0 4.18 '6.88 6.46' 6.12 5.38 3.46 VI Tetrasalicylidene 0 1.6 2.03 2.46 2.12 1.28 0.64 I - VII Tetra-p-chlorobenzylidene 0 4.96 6.76 7.00 6.80 6.40 3.94

Claims

PATENT CLAIM: Process for the production of kanamycin derivatives with long-lasting blood level values, characterized. that one has an aldehyde general formula R, OHC -.- Margin no

wherein R ,. Hydrogen, chlorine, bromine, a hydroxyl, a lower alkyl or a lower alkoxyl group, R2 is hydrogen, chlorine, bromine, a hydroxyl, a lower alkyl, a lower alkoxyl, nitro or a dialkylamino group, in itself reacts in a known manner with kanamycin base at a pH of 10 to 11 and separates the water-insoluble product. Papers considered: The Journal of Antibiotics, Ser. A 10 (1957), 5.107f%, 181ff., 228f-1 :, and 11 (1958), pp. 70 to 73.