DE1156405B - Verfahren zur Herstellung eines saeurebestaendigen Schwefelsaeureesters von Oxytetracyclin - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung eines neuen, sehr wertvollen, säurebeständigen Schwefelsäureesters von Oxytetracyclin.

Bisher war nur die Herstellung von Acylderivaten und bestimmten D-ringalkylierten Derivaten von Oxytetracyclin wie die 4-Desdimethylamino-, die 6-Deoxy- oder die 4a,12-Anhydroverbindungen, bekannt, die als Teilzerfallsprodukte der Ausgangsverbindung angesehen werden können. Der Mangel an Derivaten, bei denen ein Substituent in den Antibiotikumkern eingeführt worden ist, muß auf die Unbeständigkeit des Moleküls unter z. B. stark sauren Bedingungen zurückgeführt werden sowie auf die Tatsache, daß die im Ausgangsmolekül anwesenden Gruppen mehrere Funktionen besitzen. Die Herstellung eines Oxytetracyclinderivats von angemessener Beständigkeit unter sauren Bedingungen, das als Zwischenprodukt für die Herstellung von bisher nicht erhältlichen Derivaten von Oxytetracyclin dienen kann, stellt daher einen bedeutenden Fortschritt auf diesem Gebiet dar.

Es wurde gefunden, daß es möglich ist, ein neues Derivat von Oxytetracyclin, nämlich einen Schwefelsäureester, herzustellen, der in saurem Medium überraschend beständig ist und sich daher außerordentlich gut als Zwischenprodukt für weitere Synthesen eignet.

Verfahren zur Herstellung

eines säurebeständigen Schwefelsäureesters

von Oxytetracyclin

Anmelder:

Chas. Pfizer & Co., Inc.,
Brooklyn, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. W. Beil, A. Hoeppener

und Dr. H. J. Wolff, Rechtsanwälte,

Frankfurt/M.-Höchst, Antoniterstr. 36

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 8. Juli 1959 (Nr. 825 669)

John Joseph Beereboom, Waterford, Conn.

(V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Es wird angenommen, daß die neue Verbindung folgende Formel besitzt:

CH₃

OH O

H^ OH

-OH

-CONH₂

Diese wertvolle und neue Verbindung läßt sich im allgemeinen durch Behandlung von Oxytetracylin mit einem Sulfonierungsmittel herstellen, wobei eine Sulfonsäuregruppe in 12-Stellung unter gleichzeitiger Bildung eines 6,12-Hemiketals eingeführt wird.

Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird Oxytetracyclin in einem wasserfreien Lösungsmittel mit den Schwefeltrioxydkomplexverbindungen von Ν,Ν-Dimethylanilin, Dioxan, Pyridin, N,N-Dimethylformamid oder Triäthylamin oder sogar Schwefeltrioxyd selbst umgesetzt. Zwar können die Pyridin-Schwefeltrioxyd-Komplexverbindung sowie die anderen aufgeführten Verbindungen in etwa stöchiometrischen Mengen Verwendung finden, doch wird im allgemeinen ein Überschuß von etwa 1 bis 4 Mol, bezogen auf das anwesende Schwefeltrioxyd, verwendet. Die Verwendung größerer Überschüsse der Schwefeltrioxydkomplexverbindung bietet keinen Vorteil gegenüber jenen Ergebnissen, die mit einem etwa 4molaren Überschuß erzielt werden. Die als Reaktionsteilnehmer verwendeten Schwefeltrioxydkomplexverbindungen lassen sich nur schwer in reiner Form herstellen und erhalten.

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Aus diesem Grunde und zur Gewährleistung einer möglichst vollständigen Ausnutzung des Oxytetracyclins wird ein Überschuß der Schwefeltrioxydkomplexverbindung verwendet.

Bezüglich der Reaktionsfähigkeit der Schwefeltrioxydkomplexverbindungen wurde folgende Reihenfolge ermittelt: Dioxan, Pyridin, N,N-Dimethylanilin, ^N-Dimethylformamid.Triäthylamin. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung jedoch ist die Aktivität

Temperatur von etwa —50 bis etwa 1O⁰C durchgeführt, um Nebenreaktionen zu vermeiden. Sobald die Bildung der Schwefeltrioxydkomplexverbindung in situ vollzogen ist, kann die Reaktionstemperatur — falls gewünscht — auf etwa 70^cC erhöht werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Reaktion in einem geschlossenen Rohr durchzuführen. Dieses Verfahren wird vorzugsweise an der oberen Grenze des Temperaturbereiches durchgeführt, da in

der Schwefeltrioxydkomplexverbindungen nicht so io einem geschlossenen Rohr die Zersetzung der Schwefelausschlaggebend. Man kann auch eine andere Reihen- trioxydkomplexverbindung auf ein Minimum herabfolge angeben, gemäß der die Schwefeltrioxydkomplexverbindungen auf Grund ihrer leichten Herstellung,

Handhabung und Ausbeute an Oxytetracyclinschwefel-

gesetzt wird.

Die Reaktionszeit ist ebenfalls kein kritischer

Faktor. Die zur Erzielung einer praktisch vollständigen

säureester beurteilt werden: Pyridin, N,N-Dimethyl- 15 Reaktion notwendige Zeit variiert selbstverständlich formamid, Dioxan, N,N-Dimethylanilin, Triäthyl- je nach Reaktionstemperatur und Reaktionsfähigkeit

der verwendeten Schwefeltrioxydkomplexverbindung.

Im allgemeinen erlauben höhere Reaktionstemperaturen die Anwendung verhältnismäßig kurzer Reak-

Außer den obenerwähnten, bevorzugten Schwefeltrioxydkomplexverbindungen kann die Schwefeltri-

oxydkomplexverbindung vieler anderer tertiärer, or- 20 tionszeiten und niedriger Reaktionstemperaturen. Wie

ganischer Basen als Reaktionsteilnehmer beim Ver- erwartet, vollzieht sich die Reaktion bei Anwendung

fahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden, der reaktionsfähigen Dioxan-Schwefeltrioxyd-Kom-

z. B. die des Trimethylamins, Tripropylamins, Tri- plexverbindung in etwa 3 Stunden, während bei An-

butylamins, Dimethylcyclohexylamins, Dimethylben- Wendung der weniger reaktionsfähigen Triäthylamin-

zylamins, 1-Methylpiperidins, 4-Methylmorpholins, 35 Schwefeltrioxyd-Komplexverbindung insbesondere bei

^Äthylmorpholins^-Kcolins^-Picolins^entamethyl- niedrigen Temperaturen, beträchtlich längere Reak-

guanidins, Pentaäthylguanidins und Isochinoline. tionszeiten erforderlich sind. Innerhalb des bevor-

Die als Reaktionsteilnehmer verwendeten Schwefel- zugten Temperaturbereiches von etwa 20 bis 70⁰C

trioxydkomplexverbindungen können auch in situ führt eine Reaktionszeit von etwa 3 bis 20 Stunden zu

hergestellt werden. Bei einer Ausführungsform des 30 einer praktisch vollständigen Umwandlung des Oxy-

erfindungsgemäßen Verfahrens setzt man das Schwe- tetracylins zu dem gewünschten Schwefelsäureester.

feltrioxyd einer Lösung von Oxytetracylin und dem Komplexbildner, z. B. Pyridin, Dioxan, N,N-Dimethylanilin und Ν,Ν-Dimethylformamid, in einem geeigneten Lösungsmittel zu. Das Molverhältnis von Schwefeltrioxyd zum Komplexbildner sollte mindestens

1 : 1 betragen. Im Falle von Dioxan kann die entstandene Schwefeltrioxydkomplexverbindung 1 oder

2 Mol Schwefeltrioxyd pro Mol Dioxan enthalten.

Reaktionszeiten von mehr als etwa 20 Stunden scheinen zu keiner weiteren Verbesserung der Ausbeute zu führen.

Der Zusatz einer organischen Base zum Reaktionsgemisch, wie z. B. Trimethylamin, Triäthylamin, ist nicht erforderlich. Die Reaktion vollzieht sich in ihrer Abwesenheit glatt und führt zu befriedigenden Ausbeuten des gewünschten Produktes. Bei Verwendung

Tatsächlich ist in den meisten Fällen ein Gemisch aus 40 eines sauren Salzes von Oxytetracyclin, d. h. des Mono- und Dikomplexverbindungen anwesend. Dies Hydrochloridsalzes, als Reaktionsteilnehmer muß

selbstverständlich genügend Base zur Neutralisierung der anwesenden Säure verwendet werden.

Das Produkt kann durch Filtrieren vom Reaktions-45 gemisch abgetrennt werden. Bei Verwendung von Ν,Ν-Dimethylformamid oder Dimethylsulfoxyd als Lösungsmittel läßt sich eine optimale Abtrennung durch Zusatz eines Lösungsmittels, wie Wasser oder Methanol, erzielen, das mit dem Reaktionslösungsmit Chlorsulfonsäure als Schwefeltrioxydquelle in 50 mittel mischbar ist und das Produkt nicht löst. Das auf einem Molverhältnis von 2:1. diese Weise erhaltene Produkt kann man kurz mit

Geeignete Lösungsmittel für das Verfahren der vorliegenden Erfindung sind z. B. Tetrahydrofuran, Dioxan, Ν,Ν-Dimethylformamid, Dimethylsulfoxyd, 1.2 - Dimethoxyäthan,
Äthylendichlorid.

ist auch dann der Fall, wenn die Schwefeltrioxydkomplexverbindung vorher hergestellt wurde, denn es ist nicht notwendig, eine reine Komplexverbindung zu isolieren.

Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Herstellung der Schwefeltrioxydkomplexverbindung in situ durch Reaktion der tertiären, organischen Base, z. B. Pyridin,

verdünnter wäßriger Salzsäure aufschlämmen, um die Entfernung der tertiären organischen Base, z. B. des Pyridins, zu ermöglichen, anschließend filtrieren und Diäthylenglykoldiäthyläther, 55 trocknen. Zur Beschleunigung des Trocknungsvorgangs kann man es mit flüchtigen organischen Lösungs-

Die Temperatur ist kein kritischer Faktor. Es mitteln waschen. Das auf diese Weise erhaltene Prokönnen Temperaturen von etwa —50 bis etwa 100⁰C dukt kann aus Ν,Ν-Dimethylformamid umkristalliverwendet werden. Eine Temperatur von etwa 20 bis siert werden, so daß man die reine wasserfreie Verbinetwa 70^c C wird jedoch bevorzugt, da sich bei ihr das 60 dung erhält.

gewünschte Produkt in guter Ausbeute bildet. Höhere Der Oxytetracyclinschwefelsäureester zeigt in vitro

Temperaturen sind möglich, führen jedoch zu herab- eine niedrigere antibakterielle Wirksamkeit als die gesetzten Ausbeuten auf Grund teilweiser Zersetzung Ausgangs verbindung. In vivo dagegen zeichnet sich der Schwefeltrioxydkomplexverbindungen bei Durch- das Produkt durch einen allmählichen Anstieg der führung der Reaktion bei Atmosphärendruck. Die 65 antibakteriellen Wirksamkeit aus, die sich jener von Herstellung der Schwefeltrioxydkomplexverbindungen Oxytetracyclin selbst infolge von Hydrolyse unter in situ, insbesondere durch Reaktion von Chlorsulfon- Umwandlung zu Oxytetracyclin nähert. Die unter säure und z. B. Pyridin, wird vorteilhaft bei einer Standardbedingungen ermittelte, antibakterielle Wirk-

samkeit des Schwefelsäureesters von Oxytetracyclin ist in der Tabelle angegeben. Die Mindesthemmkonzentrationen in mg/ccm sind aufgeführt.

Biologische Aktivität von Oxytetracyclin und dem Schwefelsäureester von Oxytetracyclin

Organismus

Micrococcus pyogenes var. aureus .

Streptococcus pyogenes

Streptococcus faecalis

Diplococcus pneumoniae

Erysipelothrix rhusiopathiae

Listeria monocytogenes

Bacillus subtilis

Lactobacillus casei

Baceterium ammoniagenes

Aerobacter aerogenes

Escherichia coli

Proteus vulgaris

Pseudomonas aeruginosa

Salmonella typhosa

Salmonella pullorum

Klebsiella pneumoniae

Neisseria gonorrhoeae

Hemophilus influenzae

Shigella sonnei

Erwinia amylovora

Phytomonas tumefaciens

Bruceila bronchiseptica

Malleomyces mallei

Desulfovibrio desulfuricans

Vibrio comma

Mycobacterium 607

Candida albicans

Pityrosporum ovale Traub

Pityrosporum ovale 12078

Saccharomices cerevisiae

Resistente Stämme von Micrococcus pyogenes var. aureus:

Nr. 376

Nr. 400

Xanthomonas vesicatoria

Phytomonas phseolicola

Mindesthemmkonzentration

in 7/cm² j

1,0

3,0

1,0 5,0

100 3,0 10,0 3,0

3,0

50

12,5 100 100 100 100

12,5 100 100 100 100 100 100 100 100 100

25

25 100 100 100 100 100

50

25

12,5 100 100 100 100

100 100 100 100

20

35

40

45

Das Verfahrensprodukt läßt sich in ähnlichen Dosierungsformen wie die Stammverbindung verwenden. Es kann z. B. mit verschiedenen, geeigneten pharmazeutischen Trägern in Dosierungsformen gebracht werden, die für die Verabreichung an Tiere bei der Behandlung einer Reihe von Infektionen wertvoll sind. Im wesentlichen kann jeder inerte, pharmazeutische Träger verwendet werden, der die antibiotische Substanz nicht inaktiviert. Das Produkt kann also mit verschiedenen, inerten Stoffen in Kapseln gebracht werden, oder es kann mit bestimmten Tablettierungsmitteln, wie einem natürlichen oder synthetischen Gummi, Süßstoffen oder Überzugsmitteln in Tabletten eingebracht werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Produkte der vorliegenden Erfindung in Form injizierbarer Präparate zu verwenden. Es sei darauf hingewiesen, daß das Produkt bei längerer Lagerung in wäßrigen und alkoholischen Lösungen hydrolysieren kann und sich in Oxytetracyclin zurückverwandelt. Bestimmte andere Dosierungsformen, wie Salben, lassen sich mit einem geeigneten, vorzugsweise wasserabstoßenden Träger, wie Vaseline, herstellen.

Der Schwefelsäureester von Oxytetracyclin ist ein blaßgelber kristalliner Feststoff, der in Säuren, Chloroform, Aceton, Äther, Alkoholen, aromatischen Kohlenwasserstoffen, wie Benzol, Toluol, Xylol und Wasser, unlöslich ist und in Ν,Ν-Dimethylformamid und Dimethylsulfoxyd etwas löslich ist. Er läßt sich durch Umkristallisation aus Ν,Ν-Dimethylformamid reinigen.

Der Oxytetracyclinschwefelsäureester weist in saurer Lösung eine unerwartet hohe Stabilität auf. In basischer Lösung ist er sehr unbeständig und zerfällt unter Bildung von Zerfallsprodukten des Oxytetracyclins. Aus dem Produkt wird Oxytetracyclin beim Stehen in Alkoholen, wie Methanol, in Freiheit gesetzt. Die Umwandlungsgeschwindigkeit steigt bei zunehmender Temperatur, und die Umwandlung vollzieht sich ziemlich rasch in siedendem Methanol. Apoxytetracyclin erscheint als Nebenprodukt. Eine frisch hergestellte Lösung des Schwefelsäureesters von Oxytetracyclin in 0,01 n-HCl — CH₃OH zeigt Maxima im Ultraviolettbereich bei 262 und 332 πιμ bei log ε-Werten von 4,39 bzw. 3,76 und in 0,01 n-NaOH — CH₃OH bei 260 und 372 ηιμ bei log ε-Werten von 4,40 bzw. 3,70. Das anfängliche Ultraviolettabsorptionsspektrum ähnelt jenem von 8-Oxytetralhydronaphthalin-l-on. Eine langsame Hydrolyse der Verbindung macht sich durch eine Änderung des Ultraviolettabsorptionsspektrums bei längerem Stehen bemerkbar. Nach etwa 24 Stunden zeigt eine 0,01 n-NaOH — CH₃OH-Lösung Absorptionsmaxima bei 250 bis 265 und 336 ΐημ. Ihr Infrarotspektrum (KBr-Pellet) zeigt starke Absorptionsmaxima bei 3333, 1661, 1618, 1543, 1355, 1266, 1232, 1178, 1099, 967, 827 und 810 cm"¹.

Außer durch seine charakteristischen Ultraviolett- und Infrarotabsorptionsspektren läßt sich der Oxytetracyclinschwefelsäureester auch mittels Papierchromatographie identifizieren. Der Rf-Wert bei Verwendung von Chloroform—Pyridin—Nitromethan—n-Butanol (10: 3 : 20: 5) als bewegliche Phase und Mac-Ilvaines Puffersubstanz (Phosphat/Citrat), pn-Wert 3,5 als unbewegliche Phase ist 0,65.

Das vorliegende Verfahrensprodukt reagiert mit Benzolsulfonylchlorid in Pyridin unter Bildung des Schwefelsäureesters von Oxytetracyclinnitril. Bei Behandlung mit einer verdünnten wäßrigen Natriumbicarbonatlösung entsteht ein Gemisch aus vier Verbindungen, von denen eine durch Papierchromatographie als 4-Desdimethylaminooxytetracyclin identifiziert wird. Die Reaktion mit Zinkstaub in Essigsäure ergibt ein saures unlösliches Material, von dem man annimmt, daß es das 4-Desdimethylaminoderivat ist.

Der neue säurebeständige Oxytetracyclinschwefelsäureester dient als Zwischenprodukt für die Herstellung einer Reihe von am D-Ring substituierten Derivaten des Oxytetracyclins, die aus Oxytetracyclin selbst nicht herstellbar sind. Er kann z. B. am D-Ring oder in der 4-Stellung nitrosiert werden, so daß man ein Nitrosoderivat erhält, das sich wiederum als Zwischenprodukt für die Herstellung eines Aminoderivates des Oxytetracyclins verwenden läßt. Die am D-Ring substituierten Aminoderivate lassen sich sodann zu Diazoniumsalzen und z. B. mit Phenolen und Anilinen in verschiedene Kupplungsprodukte umwandeln. Im übrigen kann diese Aminogruppe auf Grund wohlbekannter, über das Diazoniumsalz ver-

laufender Reaktionen durch andere Gruppen ersetzt werden, z. B. durch eine Halogengruppe nach der Gattermann- oder Sandmeyer-Reaktion; durch eine Hydroxylgruppe mittels Säurehydrolyse; durch eine Nitrogruppe durch Reaktion mit Natriumnitrit, durch Arsensäure nach der Bart-Reaktion oder durch die Fluorgruppe gemäß der Schiemann-Reaktion.

Das Nitrosierungsprodukt des Oxytetracyclinschwefelsäureesters erhält man als braunes kristallines Produkt, das beim Ausfällen aus Dimethylformamidlösung in Form eines fahlgelben Feststoffes erhalten wird, der mit konzentrierter Schwefelsäure eine rote Farbe ergibt. Sein Infrarotabsorptionsspektrum (KBr) zeigt Absorptionsmaxima bei 3390, 1667—1575 mit einer Spitze bei 1592 cm"¹. Es ist in Natriumbicarbonatlösung löslich und in verdünnter (5%iger) Salzsäure unlöslich. Papierchromatographie in dem obenerwähnten Lösungsmittelsystem ergibt einen /?/-Wert von 0,85.

Verschiedene andere Substituenten lassen sich über ao den Schwefelsäureester in den D-Ring des Oxytetracyclins einführen. Zur Einführung einer Brom-, Nitro- bzw. Sulfonsäuregruppe kann Bromierung, Nitrierung oder Sulfonierung angewandt werden. Die Kupplung mit p-Nitrobenzoldiazoniumchlorid in wäßrigem Dimethylformamid bei einem pn-Wert von etwa 3 dient als Verfahren zur Einführung einer Benzoldiazoniumgruppe in das Molekül.

Beispiel ^⁰

Zu einer Lösung von 4,6 g (0,01 Mol) wasserfreiem Oxytetracyclin in 40 ecm trockenem Tetrahydrofuran werden unter Rühren 3,5 g (0,021 Mol) der Pyridin-Schwefeltrioxyd-Komplexverbindung gegeben. Nach 16stündigem Rühren bei Raumtemperatur wird die entstandene Suspension filtriert und der Feststoff 10 Minuten mit 25 ecm 2%iger Salzsäure aufgeschlämmt, filtriert und gründlich mit Methanol und anschließend mit Äther gewaschen. Das blaßgelbe kristalline Produkt schmilzt bei 210⁰C. Ausbeute 3,82 g. Nach Umkristallisieren aus N,N-DimethyI-formamid erhält man das reine Produkt in wasserfreier Form; Schmelzpunkt 225⁰C. Ausbeute 2,68 g.

Analyse für C₂₂H₂₄O₁₂N₂S:

Berechnet ... C 48,89, H 4,47, N 5,28, S 5,92%; gefunden ... C 49,0, H 4,5, N 4,9, S 5,6%.

Es zeigt Maxima im Ultraviolettbereich bei 262 und 332 πιμ mit log ε-Werten von 4,39 bzw. 3,76 in 0,0In-HCl-CH₃OH gelöst und bei 260 und 372 ηιμ mit log «-Werten von 4,40 bzw. 3,70 in 0,01 n-NaOH — CH₃OH gelöst. Das Spektrum der zuletzt genannten Lösung ändert sich während des Stehens, bis nach 24 Stunden die Absorptionsmaxima bei 250 bis 265 und 336 ηιμ auftreten. Ihr Infrarotspektrum (KBr) zeigt starke Absorptionsmaxima bei 3333, 1661, 1618, 1543, 1456, 1355, 1266, 1232, 1178, 1099, 967,

Die Papierchromatographie bei Verwendung von Whatman-Papier Nr. 1 bei Einhaltung eines ph-Wertes von 3,5 mit Macllvaines Puffer (Phosphat/ Citrat) und mit Chloroform—Pyridin—Nitromethan— n-Butanol (10: 3 : 20: 5) als bewegliche Phase ergibt einen /?/-Wert von 0,65.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung eines säurebeständigen Schwefelsäureesters von Oxytetracyclin, dadurch gekennzeichnet, daß man Oxytetracyclin oder eines seiner Salze in üblicher Weise mit SO_S oder einer Komplexverbindung von SO₃ in einem wasserfreien inerten organischen Lösungsmittel bei einer Temperatur von etwa —50 bis etwa 100° C umsetzt, wobei das Molverhältnis des im Reaktionsgemisch anwesenden Schwefeltrioxyds zu Oxytetracyclin mindestens etwa 1 : 1 beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Komplexverbindung die Komplexverbindung von SO₃ an N,N-Dimethylanilin, Dioxan, Pyridin, N,N-Dimethylformamid, Triäthylamin oder Trimethylamin verwendet.

© 309 730/342 10.63