DE1230794B

DE1230794B - Verfahren zur Herstellung von niederen N-Alkylderivaten von Neomycinen, deren Additionssalzen bzw. quaternaeren Ammoniumverbindungen

Info

Publication number: DE1230794B
Application number: DER34844A
Authority: DE
Inventors: Hubert Vanderhaeghe
Original assignee: RIT RECH IND THERAPEUT
Current assignee: RIT RECH IND THERAPEUT
Priority date: 1962-04-03
Filing date: 1963-04-02
Publication date: 1966-12-22
Also published as: US3282783A; BE630462A; NL291070A; ES286383A1; FR2676M; FI41016B; US3350387A; CH411240A

Description

Verfahren zur Herstellung von niederen N-Alkylderivaten von Neomycinen, deren Additionssalzen bzw. quatemären Ammoniumverbindungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von niederen -N-Alkylderivaten -von Neomycinen sowie von deren Additionssalzen: und .quatemären Ammoniumverbindungen.
Das erfindungsgemäße Verfahren b-e_steht darin, daß man die l#Teornycine in an sich. bekannter Weise entweder nach L e u c k a r t oder. durch- Umsetzung mit einem. Aldehyd oder Keton in Gegenwart von Wasserstoff und einem Hydrierungskatalysator, wie ]Platinoxyd;-- Palladium oder Nickel, bzw. -in Gegenwart von naszierendem Wasserstoff reduktiv alkyliert, wobei- die eingeführten Alkylreste geradkettige oder verzweigte Alkylreste und .:substituierte Alkylreste mit -1 bis 5 Kohlenstoffatomen_ in dem -Alkylteil sein können,- und gegebenenfalls die erhaltenen. Verbindungen in an sich -bekannter -Weise in. Additionssalze oder quaternäre-Ammoniumverbindungen überführt.
Als Substituenten für die - Alkylreste kommen, sofern der- Alkylrest nur ein - Kohlenwasserstoffatom enthält, substituierte Arylgruppen in- Frage, wobei die Substituenten der Arylgruppen Hydroxyl-,. niedere Alkoxy- mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, Trifluormethyl-, Arninogruppen und niedere Alkylaminogruppen der allgemeinen Formeln sein können, worin R1 und R, niedere Alkylgruppen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeuten.
An substituierten Alkylgruppen mit mindestens 2 Kohlenstoffatomen in- der Alkylgruppe kommen insbesondere Alkylgruppen mit nachstehenden Substituenten in Frage: Hydroxyl-, niedere Alkoxy- mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, Aryloxy- und Trifluormethylgruppen; niedere Alkylaminogruppen der allgemeinen Formeln worin R1 und R2 gleiche oder verschiedene niedere Alkylgruppen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeuten, Arylgruppen und substituierte Arylgruppen, wobei die Substituenten der Arylgruppen Hydroxyl-, Alkoxy- - mit 1 bis _5 . Kohlenstoffatomen, Trifiuorsein können, worin R, und R2 niedere Alkylgruppen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeuten. -Es wurde überraschenderweise gefunden, daß die erfindungsgemäß hergestellten neuen chemischen Verbindungen frei von der Toxizität der Ausgangsmaterialien sind; sie sind entweder von der antibiotischen Wirksamkeit der Ausgangsmaterialien. völlig frei oder haben eine im Vergleich zu. den Ausgangsmaterialien stark herabgesetzte antibiotische Wirksamkeit. Daneben besitzen die erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen eine stark senkende Wirkung auf den Cholesterinspiegel im Serum: Da die erfindungsgemäß hergestellten- Verbindungen die Toxizität und die antibiotische Wirksamkeit der Ausgangsmaterialien nicht zeigen, können sie über längere Zeitspannen verabreicht werden und sind daher zur Behandlung von Arteriosklerose und verwandten Erkrankungen, für welche bekanntlich die Serumlipide eine ursächliche Rolle spielen, wertvoll.
Die bisher zur Senkung des Cholesterinspiegels verwendeten Mittel haben im allgemeinen durch ihre Art der Einwirkung auf den Patienten bedingte Nachteile, die besonders gravierend deshalb sind, weil Behandlungen zur Senkung des Cholesterinspiegels im Blut und zur Niedrighaltung des Cholesterinspiegels im Blut sich über lange Zeiträume erstrecken.
Verschiedene der bekannten Mittel wirken bei der Biosynthese des Cholesterins im Organismus mit und verursachen die Bildung anderer Verbindungen neben dem Cholesterin selbst, insbesondere führen sie zu einer Anhäufung des Desmosterins (J. A v ig a n und D. S t e i n b e r g, Lancet, 1962, S. 572). Andere Mittel führen zu Funktionsstörungen der Leber und des Magendarmtraktes (K. G. B e r g e und Mitarbeiter, Am. J. of Med., Bd.31, 1961, S.32-33).
Wieder andere bekannte Mittel zur Senkung des Cholesterinspiegels führen zu einer Steigerung des Grundumsatzes (D. O. M i n t z und Mitarbeiter, New Engl., J. Med., Bd. 266, S. 811, 1962). Schließlich gibt es noch Mittel, die eine übermäßige Herabsetzung der Blutgerinnung zur Folge haben, wenn gleichzeitig mit ihnen blutgerinnungshemmende Mittel verabreicht werden, wie sie bei den an überhöhten Cholesterinspiegel erkrankten Patienten im allgemeinen notwendig sind (S. D. R o b e r t s, J. Ath. Res., Bd. 3, 1963, S.657); diese zuletzt genannten Mittel führen auch zu einer Gewichtszunahme der Patienten, was gerade bei diesen Patienten meist auch schädlich ist (M. F. O 1 i v e r, Practitioner, 1964, S. 428).
Die Nebenerscheinungen bekannter Mittel rühren daher, daß diese Mittel im allgemeinen vom Organismus resorbiert werden. Es wurde festgestellt, daß die erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen den Cholesterinspiegel nach einem anderen Mechanismus senken und die auf die Resorption zurückgehenden schädlichen Nebenerscheinungen nicht haben. Die erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen . werden nämlich nicht resorbiert; sie werden im Darmtrakt wirksam und beeinflussen dort die Absorption des Cholesterins und der Gallensäuren, sei es, indem sie die Emulgierung der Fette verhindern, sei es, indem sie die Gallensäuren im Darmtrakt binden (Nature, Bd.204, Nr. 4965, S. 1306).
Es wurden Vergleichsversuche durchgeführt, und zwar, wie nach der -Natur der zum Vergleich eingesetzten Verbindungen nicht anders zu erwarten, zunächst an Tieren An Gruppen von jeweils sechzehn Eintagsküken wurde eine Grundnahrung aus 45"/, Sucrose, 20"/, Kasein und 611/, Maisöl verabreicht.
Eine Kontrollgruppe erhielt nur diese Grundnahrung. Eine erste Testgruppe erhielt die Grundnahrung mit einem Zusatz von Natriumdextrothyroxin, letzteres in einer Menge von 10 mg/kg Grundnahrung. Eine zweite Testgruppe erhielt mit der Grundnahrung einen Zusatz von 0,250/, Cholesterin, bezogen auf das Gewicht der Grundnahrung. Eine dritte Testgruppe erhielt mit der Grundnahrung 0,25 °/o Cholesterin und Natriumdextrothyroxin in einer Menge von 10 mg/kg Grundnahrung. Eine vierte Gruppe schließlich erhielt mit der Grundnahrung 0,25 °/o Cholesterin und erfindungsgemäß hergestelltes N-diäthylaminoäthyliertes Neomycinhydrochlorid in einer Menge von 1 g/kg Grundnahrung.

Nach 14tägiger Behandlung wurde von der Leber und vom Blut eines jeden Tieres eine Probe entnommen, letztere durch Herzpunktierung. Aus den Proben wurde Cholesterinspiegel genommen; diese sind in der nachstehenden Tabelle I zusammengestellt. Sämtliche Zahlen der Tabelle stellen Mittelwerte dar.

Tabelle I

Grundnahrung

Zusatz Zusatz von 0,250/0 Cholesterin

ohne von 10 mg kein weiterer Zusatz Weiterer Zusatz

Zusatz Natriumdextro- weiterer von 10mg Natrium- von 1 g *»RIT 1137«

thyroxin Zusatz dextrothyroxin/kg (HCl)/kg

Grundnahrung Grundnahrung

Gewicht des Tieres in g . . . . . . . . . . . . . 163 158 164 158 188

Gewicht der Leber in g . . . . . . . . . . . . . 4,8 5,9 5,7 6,2 6,3

Gewicht der Leber in Gewichtsprozent,

bezogen auf das Gewicht des Tieres 2,9 3,8 3,5 3,9 3,3

Cholesterin im Plasma in mg/100 ml.. 193 198 315 322 236

Cholesterin in der Leber in mg/100 g . . 361 325 1090 1077 736

Gesamtgewicht des Cholesterins in der

Leber in mg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17,2 19,2 62,4 81,9 45,6

Gesamtgewicht des Cholesterins im

Plasma und in der Leber . . . . . . . . . 33,0 34,8 88,2 107,3 67,8

Gesamtgewicht des Cholesterins im

Plasma und in der Leber in mg/100 g

Körpergewicht .................. 20,2 22,0 53,8 67,9 36,1

»RIT 1137« ist N-diäthylaminoäthyliertes Neomycinhydrochlorid.

Der Tabelle läßt sich entnehmen, daß das zum Vergleich herangezogene und früher als Mittel zur Senkung des Cholesterinspiegels eingesetzte Natriumdextrothyroxin nicht nur den Cholesterinspiegel im Plasma und in der Leber nicht absinken läßt, solange es in den angegebenen Mengen verwendet wird, sondern außerdem eine Gewichtszunahme der Leber und gleichzeitig eine Ansammlung von Cholesterin in diesem Organ zur Folge hat. Diese Gewichtszunahme der Leber stellt sich auch dann ein, wenn der Grundnahrung nur Natriumdextrothyroxin, aber kein Cholesterin zugesetzt wird (Spalte 2). Andererseits neutralisiert der Zusatz von »RIT 1137<c zum größten Teil die Wirkung des Cholesterinzusatzes Die absoluten und relativen Mengen des Cholesterins im Plasma und in der Leber werden erheblich gesenkt. Es wurde noch eine andere erfindungsgemäß hergestellte Verbindung untersucht, nämlich das N-methylierte Neomycinsulfat (»RIT 1017«-Sulfat). Es wurde genauso experimentiert, wie oben angegeben: Drei Gruppen von je fünfzehn Eintagsküken wurden mit der oben angegebenen Grundnahrung gefüttert; der Grundnahrung waren einmal 0,250/, Cholesterin und ein andermal neben 0,25"/, Cholesterin 0,30/, »RIT 1017«-Sulfat zugesetzt. Die Ergebnisse dieser Versuchsreihe sind in der nachstehenden Tabelle II mitgeteilt.

Tabelle Il

Grundnahrung

!

ohne 0,25 °/o Cholesterinzusatz Zusatz kein weiterer Zusatz weitererZusatz von0,3 °/0

»IZIT 1017«-Sulfat

Cholesterinspiegel im Plasma in mg/100 ml . . . . . . . . . 216 410 294

Cholesterinspiegel in der Leber in mg/100 g . . . . . . . . 333 1409 1076

Auch aus der Tabelle 1I entnimmt man eine merkliche Senkung des Cholesterins im Plasma, auch des Cholesterins in der Leber.

Es ist weiter oben gesagt worden, daß die erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen vom Organismus nicht resorbiert würden; dies ergibt sich auch daraus, daß bei Verabreichung durch Injektion die erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen nicht wirksam werden.
Es wurden die LDbo-Werte (Letaldosis für 50111, aller Versuchstiere) an Mäusen ermittelt, die mit »RIT 1017«-Sulfat behandelt wurden. Die Ergebnisse waren wie folgt: a) bei intravenöser Verabreichung LDso=100mg/kg Körpergewicht; b) bei intraperitonialer Verabreichung LDso = 560 mg/kg Körpergewicht; c) bei oraler Verabreichung LDso = 15000 mg/kg Körpergewicht.
Zur Untersuchung der verzögerten Toxizität erfindungsgemäß hergestellter Verbindungen wurde »RIT 1017«-Sulfat oral an Ratten verabreicht, und zwar einen Monat lang in einer Menge von 500 mg pro Tag und pro Kilogramm Körpergewicht. Dies würde umgerechnet auf das Gewicht eines erwachsenen Menschen eine Menge von etwa 30 g pro Tag bedeuten. Es wurden keine Funktionsstörungen und keine histologischen Veränderungen festgestellt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in der Weise durchgeführt werden, daß man die Alkylierung reduktiv durch Umsetzung des basischen Antibioticums mit einem Aldehyd oder Keton in Gegenwart von Ameisensäure nach L e u c k a r t erfolgen läßt. Aldehyde verdienen vor dem Keton den Vorzug in Anbetracht ihrere besseren Reaktionsfähigkeit.
Eine andere Möglichkeit, zu den erfindungsgemäßen Verfahrensprodukten zu gelangen, besteht darin, Wasserstoff entweder in Form von naszierendem Wasserstoff, beispielsweise durch Metall und Säure einzusetzen oder gasförmigen Wasserstoff zusammen mit einem Hydrierungskatalysator anzuwenden, z. B. Platinoxyd, Palladium oder Nickel.
Grundsätzlich bestehen die Verfahren zur reduktiven Alkylierung von Aminen in der Addition der Aminogruppe an der Carbonylgruppe eines Aldehyds oder eines Ketons und der Reduktion der Additionsverbindung oder ihres Dehydratationsderivats.
Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen die nachstehenden Gleichungen. Verfahrensart I In diesen Formeln bedeuten R und R' gleiche oder voneinander verschiedene Alkyl- oder substituierte Alkylreste, wie sie oben definiert wurden.
Die Umsetzung wird in einem Lösungsmittel bei Zimmertemperatur in Gegenwart eines Hydrierungskatalysators durchgeführt. Palladium, Platinoxyd und Nickel sind Beispiele für geeignete Katalysatoren, doch können auch andere bekannte Katalysatoren gut verwendet werden. Wasser ist ein geeignetes Lösungsmittel und wird vorzugsweise mit einer Säure, beispielsweise Essigsäure, zur vollständigen Löslichmachung des Amins verwendet, doch sind auch andere Lösungsmittel ebenfalls geeignet. Verfahrensart 11 In diesem Schema bedeuten R und R' gleiche oder verschiedene Alkyl- oder substituierte Alkylgruppen, wie sie oben definiert wurden. Die Umsetzung wird in einem Lösungsmittel bei der Rückflußtemperatur des Gemisches in Gegenwart von Ameisensäure und dem Aldehyd, beide im Überschuß; durchgeführt. Wird Formaldehyd verwendet, so kann das N-Monomethylderivat nicht isoliert werden. -Die entsprechendere Reaktionen verlaufen dann unter den gleichen Arbeits-Bedingungen wie folgt. Verfahrensart I In diesen Formeln bedeutet R einen Alkyl- oder substituierten Alkylrest, wie er oben definiert wurde. Verfahrensart 1I In diesen Formeln bedeutet R einen Alkyl- oder substituierten Alkylrest, wie er oben definiert wurde.
Aus den obigen Ausführungen ist ersichtlich, daß die reduktive Alkylierung entweder alle oder zumindest eine der in den Ausgangsantibiotica vorhandenen Aminogruppen angreifen kann. In ähnlicher Weise kann die reduktive Alkylierung jede primäre Aminogruppe in eine sekundäre oder tertiäre Aminogruppe überführen. Diese Modifikationen stellen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung dar.
Die obigen erfindungsgemäßen N-alkyherten Verbindungen lassen sich leicht in die entsprechenden quaternären Ammoniumverbindungen unter Anwendung an sich bekannter Methoden überführen. Zu diesem Zweck wird die Reaktion vorzugsweise bei Zimmertemperatur in einem inerten Lösungsmittel, beispielsweise Acetonitril, durchgeführt. Die Herstellung der quaternären Ammoniumverbindungen gehört zum Bereich der vorliegenden Erfindung.
Zu Beispielen pharmazeutisch verwendbarer quaternärer Ammoniumverbindungen gehören Chlor-, Brom-oder Jodmethylate oder -äthylate und Chlor- und Brombenzylate oder -allylate.
Zu Beispielen pharmazeutisch verwendbarer Additionssalze gehören die Hydrochloride, Sulfate, Phosphate, Maleinate, Fumarate, Succinate, Tartrate, Oxalate, Citrate, Methansulfonate und Äthansulfonate.
Die erfindungsgemäß hergestellten Produkte wurden Menschen und Tieren oral mehrere Wochen lang verabreicht. Während der Versuche wurde eine beträchtliche Herabsetzung der Cholesterinspiegel ohne irgendeine Spur von Toxizität erzielt.
Die tägliche Mindestdosis beträgt etwa 1 g (als Gewicht der Base) für den Menschen, doch können auch viel höhere Dosen verabreicht werden. Bevorzugte Dosen liegen zwischen 2 und 20 g (als Gewicht der Base) je Tag.
Die erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen können oral in jeder für diese Verabreichung bekannten pharmazeutischen Form gegeben werden. Zu Beispielen pharmazeutischer Formen gehören Pulver, Kapseln, Tabletten, Sirupe und Präparatformen mit gesteuerter Freisetzung, wobei die Kapselform in der Praxis bevorzugt wird.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Beispiel 1 7,1 g Neomycin A werden langsam zu einem Gemisch von 1 g Ameisensäure (98°/oig) und 2,5m1 Wasser zugegeben. Dann wird ein Gemisch aus 15 g 35°/oiger Formaldehydlösung und 19 g Ameisensäure (98°/oig) zugegeben, und das Gemisch wird 3 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Anschließend werden 2 ml Salzsäure zugesetzt, und die Mischung wird unter vermindertem Druck auf die Hälfte seines Volumens eingedampft. Weitere 4 ml Salzsäure in 5 ml Wasser werden zugegeben, und das Gemisch wird unter vermindertem Druck bis zur Bildung eines Gels eingeengt. Dieser Rückstand wird in einer Lösung von 6 ml Salzsäure in 25 ml Wasser aufgenommen und die erhaltene Lösung zur Trockene eingedampft. Der Rückstand wird in Wasser aufgenommen und die erhaltene Lösung zur Trockene eingeengt. Der Rückstand wird mit einem kleinen Volumen absolutem Äthanol verrieben, -und durch Zugabe von Äther werden 11,55 g N-Octamethylneomycin-A-hydrochlorid erhalten.
Das erhaltene Produkt wird in 400 ml Wasser (kohlendioxydfrei) gelöst und die Lösung auf eine Säule von 120 ml stark basischem Anionenaustauscher mit quaternären Ammoniumgruppen und einem Vernetzungsgrad 8 (Prozentgehalt Divinylbenzol im Harz) gegossen. Die Elution wird mit 21 Wasser vorgenommen. Das Eluat wird zur Trockene eingedampft, und der Rückstand wird in absolutem Äthanol aufgenommen, das anschließend verdampft.wird. Der Rückstand wird in heißem Aceton gelöst. Durch Abkühlen erhält man 4,63 g N-Octamethylneomycin A vom F. = 202 bis 204°C, [a] ö = -I- 91 + 1° (c = 1 in Wasser), [a] D = -I- 98 + 1° (c = 1 in 2n-Schwefelsäure).
Dieses Produkt ist frei von der antibiotischen Wirksamkeit des als Ausgangsprodukt verwendeten Neamins gegen Escherichia coli und Micrococcus pyogenes var. aureus (ATCC 6538 P).
Wird das N-Octamethylneomycin A durch aufsteigende Papierchromatografie an Schleicher & Schüll Papier No. 2043 (mit Säure gewaschenes Papier) in dem System n-Propano - Essigsäure - Pyridin - Wasser (9: 1: 1: 10) und anschließenden Nachweis mit Ninhydrin geprüft, so wird ein blauvioletter Fleck mit Rf = 0,60 (t 0,03) erhalten. Unter den gleichen Bedingungen gibt das als Ausgangsprodukt verwendete Neomycin A einen violettbraunen Fleck mit Rf = 0,42 0,03).
Das O-Tetraacetyl-N-octamethylneomycinAwirdwie folgt erhalten: 3,10 g N-Octamethylneamin werden in 180 ml Essigsäureanhydrid gelöst, und die Lösung wird 4 Tage bei Zimmertemperatur gehalten. Das Medium wird dann zur Trockene eingedampft und der Rückstand in 25 ml Benzol gelöst, das anschließend verdampft wird. Der Rückstand wird zweimal mit je 100 ml Petroläther (Siedebereich 40 bis 60°C) extrahiert. Durch Abkühlen der Lösung scheidet sich O -Tetraacetyl - N - octamethylneomycin A ab; [a] = -E-70 j- 1° (c = 1 in absolutem Äthanol); F. = 144 bis 146°C.
3 g des erhaltenen N-Octamethylneomycins A werden in 850 ml Acetonitril gelöst, und 32 g Methyljodid werden bei Zimmertemperatur zugegeben. Es scheiden sich allmählich Kristalle ab. Nach 1wöchigem Stehenlassen wird das Gemisch filtriert, und die Kristalle werden mit Methylenchlorid gewaschen. Man erhält 3,9 g N-Octamethylneomycin A-Methojodid, das bei etwa 210 bis 220°C unter Zersetzung schmilzt. Beispiel 2 180m1 Wasser und 23g 35o/oige Formaldehydlösung werden in ein Hydrierungsgefäß eingebracht, und 9 g Neomycin-A-sulfat werden in dem Gemisch gelöst. 600 mg Platinoxyd werden dann zugegeben, und das Gemisch wird 51/2 Stunden unter einem Wasserstoffdruck von 2 kg/cm2 geschüttelt. Nach dieser Reaktionszeit werden zurückgebliebener Wasserstoff und der Katalysator durch Filtrieren entfernt. 600 mg Platinoxyd werden wieder zugegeben, und das Gemisch wird über Nacht unter einem Wasserstoffdruck von 2 kg/cm2 geschüttelt. Der nicht umgesetzte Wasserstoff wird dann entfernt, der Katalysator abfiltriert und das Lösungsmittel unter vermindertem Druck verdampft.
Der Rückstand wird mit absolutem Äthanol bedeckt. Nach Verreiben wird eine Suspension erhalten, und der Niederschlag wird abfiltriert und getrocknet. Man erhält 10 g N-Octamethylneomycin-A-sulfat, das bei etwa 225 bis 235°C unter Zersetzung schmilzt; [a] D' = -I-60 ± 1 ° (c = 1 in Wasser) und [a] ö' _ -I--60 #- 1° (c = 1 in n-Schwefelsäure).
Nach Durchleiten durch eine Säule von stark basischem Anionenaustauscher mit quaternären Ammoniumgruppen und einem Vernetzungsgrad 8 (Prozentgehalt im Harz), wie im Beispiel 1 angegeben, erhält man N-Octamethylneomycin A vom F. = 204 bis 206°C (unverändert nach Zugabe des gemäß Beispiel 1 erhaltenen Produkts) und [x] 91,5 ± 1 ° (c = 1 in Wasser). Beispiel 3 15 ml Essigsäure werden in ein Hydrierungsgefäß eingebracht, und 0,300 g Neomycin A werden hierin gelöst. 50 mg Platinoxyd und 5 ml 30o/oige Formaldehydlösung werden zugegeben, und das Gemisch wird 2 Stunden unter einem Wasserstoffdruck von 3 kg/cm', geschüttelt.
Nach dieser Reaktionszeit wird der nicht umgesetzte Wasserstoff entfernt, der Katalysator abfiltriert und das Lösungsmittel unter vermindertem Druck verdampft.
Der Rückstand wird in 15 ml 1 n-Salzsäure aufgenommen und die erhaltene Lösung unter vermindertem Druck auf ein kleines Volumen eingeengt. Durch Zugabe von absolutem Äthanol erhält man 0,445 g N-Octamethylneomycin-A-hydrochlorid. Dieses Produkt zeigt die gleichen Eigenschaften wie das gemäß Beispiel 1 erhaltene Produkt. Beispiel 4 60 ml Essigsäure werden in ein Hydrierungsgefäß eingebracht, und 2,4g handelsübliches Neomycin, d. h. ein Gemisch von Neomycin B und etwas Neomycin C, werden darin gelöst. Zu dieser Lösung werden dann 250 mg Platinoxyd und 5 ml 30o/oige Formaldehydlösung zugegeben. Das Gemisch wird 3 Stunden unter einem Wasserstoffdruck von 3 kg/cm2 geschüttelt.
Nach Ablassen des Wasserstoffs und Abfiltrieren des Katalysators wird das Lösungsmittel unter vermindertem Druck abgedampft. Der Rückstand wird in einem kleinen Volumen in Salzsäure aufgenommen. Nach Zugabe von Äthanol erhält man das Hydrochlorid von N-methyliertern Neomycin, das abfiltriert und getrocknet wird. Ausbeute: 3,7 g N-methyliertes Neomycinhydrochlorid.
Das erhaltene N-methylierte Neomycinhydrochlorid ist frei von der antibiotischen Wirksamkeit des als Ausgangsmaterial verwendeten Neomycins gegen Escherichia coli und Micrococcus pyogenes var. aureus (ATCC 6538P).
Beispiel 5 50 ml Wasser werden in ein Hydrierungsgefäß eingebracht, und 3,6 g handelsübliches Neomycin, d. h. ein Gemisch von Neomycin B und etwas Neomycin C, werden darin gelöst. Der pH-Wert der Lösung wird durch Zugabe von 2n-Schwefelsäure auf 3 bis 4 gebracht. 200 mg Platinoxyd und 20 ml 30o/oige Formaldehydlösung werden zugesetzt, und das Medium wird 3 Stunden unter einem Wasserstoffdruck von 3 kg/cm2 geschüttelt.
Nach dieser Reaktionszeit wird der nicht umgesetzte Wasserstoff abgelassen und der Katalysator abfiltriert. Das Lösungsmittel wird unter vermindertem Drück verdampft, und der Rückstand wird mit absolutem Alkohol bedeckt. Nach Verreiben wird eine Suspension erhalten, und der Niederschlag wird abfiltriert und getrocknet. Das isolierte N-methylierte Neomycinsulfat (4,090 g) besitzt nicht die antibiotische Wirksamkeit des als Ausgangsmaterial verwendeten Neomycinsulfats gegen Escherichia coli und Micrococcus pyogenes var. aureus (ATCC 6538P).
Beispiel 6 150m1 Wasser werden in ein Hydrierungsgefäß eingebracht, und 21,6g handelsübliches Neomycin- Sulfat, d. h. ein Gemisch von Neomycin B und etwas Neomycin C, fix] ö' = +55 ± 1° (c = 1 in Wasser), werden darin gelöst; 600 mg Platinoxyd und 60 ml 30°/oige Formaldehydlösung werden zugegeben, und das Gemisch wird 4'/2 Stunden unter einem Wasserstoffdruck von 3 kg/cm2 geschüttelt. Nach dieser Reaktionszeit wird der nicht umgesetzte Wasserstoff entfernt und der Katalysator durch Filtrieren entfernt. 600 mg Platinoxyd werden erneut zugegeben, und das Gemisch wird 6 Stunden unter einem Wasserstoffdruck von 5 kg/cm2 geschüttelt. Der nicht umgesetzte Wasserstoff wird dann entfernt, der Katalysator abfiltriert und das Lösungsmittel unter vermindertem Druck abgedampft.
Der Rückstand wird mit absolutem Äthanol bedeckt. Nach Verreiben wird eine Suspension erhalten, und der Niederschlag-wird abfiltriert, gut mit Methanol gewaschen und getrocknet. Man erhält 24,1g N-methyliertes Neomycinsulfat; [a]ö' = +44 ± 1° (c = 1 in Wasser). Dieses Produkt ist wie das gemäß Beispiel 5 erhaltene Produkt frei von der antibiotischen Wirksamkeit des Ausgangsmaterials.
Das erhaltene -Produkt wird in 11 Wasser (kohlendioxydfrei) gelöst und die Lösung auf eine Säule von 200 ml stark basischem Anionenaustauscher mit quaternären Ammoniumgruppen und einem Vernetzungsgrad 8 (Prozentgehalt Divinylbenzol im Harz) (»Dowex 2 - 8«) gebracht. Die Elution wird mit 11 Wasser vorgenommen. Das Eluat wird zur Trockene eingedampft und der Rückstand- in absolutem Äthanol aufgenommen, das anschließend verdampft wird. Der Rückstand wird in heißem Aceton gelöst. Durch Abkühlen, erhält man N-methyliertes Neomycin, [oc]ö = +68 ± 1° (c-= 1 in Wasser). Dieses Produkt ist frei von der -antibiotischen Wirksamkeit des als Ausgangsmaterial verwendeten Neomycinsulfats gegen Escherichia coli und Micrococcus pyogenes var..aureus (ATCC 6538 P).
Wird das N-methyherte Neomycin durch aufsteigende Papierchromatographie an Schleicher & Schüll Papier Nr: 2043 (mit Säure gewaschenes Papier) in dem System n-Propanol-Essigsäure-Pyridin-Wasser (9:1:1:10) und anschließenden Nachweis mit Ninhydrin geprüft, so wird ein blaugrauer Fleck mit Rf = 0,51 - (± 0,03) erhalten. Unter den gleichen Bedingungen - ergibt das Ausgangsneomycin (Base) einen violettbraunen Fleck mit -Rf = 0,35 (:L 0,03). Beispiel? 150m1 Wasser werden in ein Hydrierungsgefäß eingebracht, und 10,8g handelsübliches - Neomycinsulfat, d. h. ein Gemisch von -Neomycin B und etwas Neomycin C, werden darin gelöst. Dann werden zu dieser Lösung-30 ml 35°/oige Formaldehydlösung und 4 g 10°/Qige Palladiumkohle zugegeben. Das Gemisch wird 2 Stunden unter einem Wasserstoffdruck von 2 kg/cm2 geschüttelt. Nach dieser Reaktionszeit wird der nicht umgesetzte Wasserstoff entfernt, der Katalysator abfiltriert und das Lösungsmittel unter vermindertem Druck eingedampft.
Der Rückstand wird mit absolutem Äthanol bedeckt. Nach Verreiben wird eine Suspension erhalten, und der Niederschlag wird abfiltriert, gut mit Methanol gewaschen und getrocknet. Man erhält 10 g. N-methyliertes . Neomycinsulfat,- das von der antibiotischen Wirksamkeit des als Ausgangssubstanz verwendeten Neomycinsulfats gegen Escherichia coli und Micrococcus pyogenes var. aureus (ATCC 6538P) frei ist.
Beispiel 8-Eine Lösung von 1,61g Neomycin A in 25m1 Wasser wird in ein Hydrierungsgefäß eingebracht. Dann werden 2,6 g Acetaldehyd und 400 mg Platinoxyd zugegeben. Das Gemisch wird 3 Stunden unter einem Wasserstoffdruck von 3 kg/cm2 geschüttelt. -Nach dieser Reaktionszeit wird der nicht umgesetzte Wasserstoff abgelassen und der Katalysator abfiltriert. Das Filtrat wird mit 1 n-Salzsäure auf einen pH-Wert von 2,5 eingestellt und das Lösungsmittel zur Trockene eingedampft. Der Rückstand wird in einem kleinen Volumen absolutem Äthanol aufgenommen, das Gemisch filtriert und Äther zugesetzt. Auf - diese Weise wird ein Niederschlag erhalten, der abfiltriert und getrocknet wird. Man erhält 2,620 g N-äthyliertes Neomycin-A-hydrochlorid. Dieses Produkt ist frei von der antibiotischen Wirksamkeit des Ausgangsmaterials gegen Escherichia coli und Micrococcus pyogenes var. aureus (ATCC 6538P).
- Werden das N-äthylierte Neomycin-A-hydrochlorid und. das Ausgangsneomycin A (Hydrochlorid) durch aufsteigende Papierchromatographie an Schleicher & Schüll Papier Nr. 2043 (mit Säure gewaschenes Papier) in dem System n-Propanol-Essigsäure-Pyridin-Wasser (9:1:.1:10) und anschließenden Nachweis mit Ninhydrin geprüft, so sind die Rf-Werte und die Färbungen der Flecken verschieden. Beispiel 9 6,44g Neomycin A und 5,9g Isobutyraldehyd werden in 20 ml Äthanol gelöst, und 500 mg Platinoxyd werden der Lösung zugesetzt. Das Gemisch wird 3 Stunden unter einem Wasserstoffdruck von 3 kg/cm2 geschüttelt.
Nach dieser Reaktionszeit wird der nicht umgesetzte Wasserstoff abgelassen und der Katalysator abfiltriert. Das Filtrat wird mit ln-Salzsäure auf einen pH-Wert von 2,5 eingestellt und das Lösungsmittel bis zur Trockene abgedampft. Der Rückstand wird in einem kleinen Volumen absolutem Äthanol aufgenommen. Auf diese Weise erhält man einen Niederschlag, der abfiltriert und getrocknet wird. Man erhält so 11,5 g N-isobutyliertes Neomycin-A-hydro= Chlorid. .
Gegen Escherichia coli und Micrococcus pyogenes var. aureus (ATCC 6538P) ist die antibiotische Wirksamkeit von N-isobutyliertem Neomycin-A-hydrochlorid geringer als die des Ausgangsneomycins A.
Werden N-isobutyliertes Neomycin-A-hydrochlorid und das Ausgangsneomycin A (Hydrochlorid) durch aufsteigende Papierchromatographie an Schleicher & Schüll Papier Nr. 2043- (mit Säure - gewaschenes Papier) in dem System n-Propanol-Essigsäure-Pyridin-Wasser (9:1:1:10) und anschließenden Nachweis mit Ninhydrin geprüft, so sind die Rf-Werte und Färbungen der Flecken verschieden.

Beispiel 10 Die folgenden Derivate werden durch. reduktive Alkylierung von Neomycin mit den unten genannten Aldehyden nach den obigen Verfahren hergestellt. -

Aldehyde Neomycinderivat Rf Werte')

Glycolaldehyd N-2-Hydroxyäthyl- 0,79 7L 0,03

Methoxyacetaldehyd N-2-Methoxymethyl- 0,75 ::L 0,05

a-Äthoxypropionaldehyd N-2-Äthoxypropyl- 0,81 ± 0,04

Monomethylaminoacetaldehyd N-2-Monomethylaminoäthyl- 0,76 ± 0,04

Dimethylaminoacetaldehyd N-2-Dimethylaminoäthyl- 0,78 ± 0,05

Methyläthylaminoacetyldehyd N-2-Methyläthylaminoäthyl- 0,80 ± 0,03

Phenylacetaldehyd N-2-Phenyläthyl- 0,91 ± 0,05

Phenoxyacetaldehyd N-2-Phenoxyäthyl- 0,88 ::L 0,04

o-Methoxybenzaldehyd N-o-Methoxybenzyl- 0,91 ± 0,05

p-Trifluormethylbenzaldehyd N-p-Trifluormethylbenzyl- 0,90 ± 0,04

p-Aminobenzaldehyd N-p-Aminobenzyl- 0,84 ± 0,03

p-Methylaminobenzaldehyd N-p-Methylaminobenzyl- 0,85 ± 0,03

p-Dimethylaminobenzaldehyd N-p-Dimethylaminobenzyl- 0,87 ± 0,05

') Cellulosepulver - Dünnschicht - Chromatographie. System: n-Propanol-Essigsäure-Pyridin-Wasser (9: 1: 1 : 10).

Nachweis: Ninhydrin.

Alle diese Neomycinderivate zeigen eine antibiotische Wirksamkeit, die unter 5111, der antibiotischen Wirksamkeit des als Ausgangsmaterial verwendeten Neomycins gegenüber Escherichia coli und Micrococcus pyogenes var. aureus (ATCC 6538P) liegt.

Beispiel 11 13 g Neomycin B werden in 23 g 98 bis 100o/oiger Ameisensäure gelöst, und dieser Lösung werden 8,3 g Paraformaldehyd zugesetzt. Unter Rühren wird die Mischung 21/2 Stunden zum Rückfluß erhitzt. Danach wird die Mischung auf Zimmertemperatur abgekühlt, und 200 ml Wasser werden zugesetzt. Die Lösung wird auf eine Säule von 400 ml eines stark basischen Anionenaustauschers mit quaternären Ammoniumgruppen und einem Vernetzungsgrad 8 (Prozentgehalt Divinylbenzol im Harz) [»Dowex 2.8u] in OH-Form gegeben und das Eluat gesammelt. Das Austauscherharzbett wird mit 31 Wasser gewaschen, das Waschwasser wird mit dem Eluat vereinigt, und die gesammelten Fraktionen werden unter vermindertem Druck zur Trockene eingedampft.
Der Rückstand wird mit 35 ml absolutem Äthanol aufgenommen und mit 1,3 1 trockenem Äther langsam versetzt. Nach etwa 5stündigem Stehen wird der Niederschlag abfiltriert und das Filtrat unter vermindertem Druck eingedampft. Der Rückstand wird mit Petroläther (K 40 bis 60°C) durchgerieben, dann wird der Petroläther abfiltriert und verworfen.
Nach dem Trocknen erhält man Dodeca-N-methylneomycin B, Zersetzung 140 bis 145°C, [rx]p' = +61-(c = 1 in N/10-H,SOJ.
Eine zweite Fraktion Dodeca-N-methylneomycin B kann aus dem Niederschlag gewonnen werden, der nach dem 5stündigen Stehen erhalten wird, indem man diesen in 15 ml absolutem Methanol löst und anschließend mit trockenem Äther fällt.
Beispiel 12 1,175g des nach Beispiel 11 erhaltenen Dodeca-N-methylneomycins B werden in 25m1 absolutem Äthanol gelöst und mit 9,1 g Benzylchlorid versetzt. Die Lösung wird 5 Stunden zum Rückfluß erhitzt. Nach dieser Reaktionszeit wird der Rückstand mit 30 ml Wasser aufgenommen, und die wäßrige Lösung wird dreimal mit je 15 ml Äther zur Entfernung von nichtumgesetztem Benzylchlorid extrahiert. Die wäßrige Lösung wird dann unter vermindertem Druck zur Trockene eingeengt, und der Rückstand wird in 30 ml absolutem Äthanol aufgelöst. Durch Zugabe von Äther erhält man einen Niederschlag. Nach Abfiltrieren und Trocknen ergeben sich 1,5 g Dodeca-N-methylneomycin-B-polychlorbenzylat, Zersetzung 168 bis 172°C, [a]ö = +36° (c = 1 in Wasser).
Die Untersuchung von Dodeca-N-methylneomycin-B-polychlorbenzylat durch aufsteigende Papierchromatographie auf Schleicher & Schüll-Papier Nr. 2043 (Papier mit Säure gewaschen) im System n-Propanol-Essigsäure-Pyridin-Wasser 9:1:1:10, gefolgt von Entwicklung mit Dragendorff=Reagens ergibt einen orangegelben Fleck vom Rf 0,87 -#- 0,02.
Beispiel 13 9,8g des nach Beispiel 11 erhaltenen Dodeca-N-methylneomycins B werden in einer Mischung von 200 ml absolutem Äthanol und 600 ml Acetonitril gelöst und bei Zimmertemperatur mit 85 g Methyljodid versetzt.
Die Mischung wird 3 Tage bei Zimmertemperatur stehengelassen und dann unter vermindertem Druck auf ein Viertel ihres Anfangsvolumens eingeengt. Der während der Einengung gebildete Niederschlag wird abfiltriert, mit Methylenchlorid gewaschen und getrockent, wobei 13,2 g Dodeca-N-methylneomycinpolyjodmethylat erhalten werden.
Dieses Produkt wird in 200 ml Wasser gelöst, und die Lösung wird durch eine Säule mit einem Durchmesser von 1,5 cm, die 50m1 Dowex 1. 2 (Cl-Form; stark basischer Polystyrolanionenaustauscher mit quaternären Ammoniumgruppen mit Vernetzungsgrad 2) enthält, gegeben. Das Austauscherharzbett wird mit 200 ml Wasser gewaschen, und die Eluate werden vereinigt und zu einem dicken Sirup eingedampft.
Dieser Sirup wird in 100 ml absolutem Äthanol gelöst, der dann abgedampft wird. Der Rückstand wird mit trockenem Äther bedeckt. Nach Durchreiben erhält man eine Suspension. Der Niederschlag wird abfiltriert und getrocknet, wobei 8,9 g Dodeca-N-methylneomycin-B-polymethochlorid, Zersetzung 222 bis 225°C, [ix] 'D' = -f-44° (c = 1 in Wasser), erhalten werden. Beispiel 14 150m1 Aceton und 125m1 Wasser werden in ein Hydriergefäß gebracht, und 18g handelsübliches Neomycin (Base) werden in der Mischung gelöst. Dann werden 10 g 5°/oiges Palladium auf Aluminiumoxyd zugesetzt, und die Mischung wird 36 Stunden bei einem Wasserstoffdruck von 4 at geschüttelt.
Nach Evakuieren des restlichen Wasserstoffs und Abfiltrieren des Katalysators wird die Lösung bei vermindertem Druck auf ein Endvolumen von 100 ml eingeengt.
Durch langsame Zugabe von 5n-Schwefelsäure unter Rühren wird der pH-Wert der eingeengten Lösung auf 6 gebracht. Die gelbliche Lösung wird durch 15minutigen Kontakt bei Zimmertemperatur mit Aktivkohle entfärbt und dann auf 50 ml eingeengt. Die eingeengte Lösung wird unter Rühren in 500 ml Methanol eingegossen. Der erhaltene Niederschlag wird abfiltriert und mit Methanol und dann mit Äther gewaschen. Nach dem Trocknen erhält man 26,4 g am Stickstoffatom isopropyliertes Neomycinsulfat.
Wird N-isopropyliertes Neomycin durch aufsteigende Papierchromatographie an Schleicher & Schüll-Papier Nr. 2043 (mit Säure gewaschenes Papier) im System Propanol-Essigsäure-Pyridin-Wasser 9:1:1:10 und anschließende Entwicklung mit Ninhydrin geprüft, so erhält man einen Fleck vom Ry 0,60 -#- 0,05.
Dieses Produkt ist frei von der antibiotischen Wirksamkeit des als Ausgangsprodukt verwendeten Neomycins gegen Escherichia coli und Micrococcus pyogenes var. aureus (ATCC 6538P).

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von niederen N-Alkylderivaten von Neomycinen, deren Additionssalzen bzw. quaternären Ammoniumverbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß man die vorstehend genannten Neomycine in an sich bekannter Weise entweder nach L e u c k a r t oder durch Umsetzung mit einem Aldehyd oder Keton in Gegenwart von Wasserstoff und einem Hydrierungskatalysator, wie Platinoxyd, Palladium oder Nickel, bzw. in Gegenwart von aaszierendem Wasserstoff reduktiv alkyhert, wobei die eingeführten Alkylreste geradkettige oder verzweigte Alkylreste und substituierte Alkylreste mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen in dem Alkylteil sein können, und gegebenenfalls die erhaltenen Verbindungen in an sich bekannter Weise in Additionssalze oder quaternäre Ammoniumverbindungen überführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Alkylgruppen mit einem Kohlenstoffatom einführt, die durch substituierte Arylgruppen substituiert sind, wobei die Substituenten der Arylgruppen Hydroxyl-, Alkoxy- mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, Trifluormethyl- und Aminogruppen und niedere Alkylaminogruppen der allgemeinen Formeln sein können, worin R1 und R2 niedere Alkylgruppen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeuten.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Alkylgruppen mit mindestens 2 Kohlenstoffatomen einführt, die durch nachfolgende Substituenten substituiert sein können: Hydroxyl-, niedere Alkoxy- mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, Aryloxy- und Trifluormethylgruppen; niedere Alkylaminogruppen der allgemeinen Formeln worin R1 und R, niedere Alkylgruppen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeuten; Arylgruppen und substituierte Arylgruppen, wobei die Substituenten der Arylgruppen Hydroxyl-, Alkoxy- mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, Trifluormethyl- und Aminogruppen und niedere Alkylaminogruppen der allgemeinen Formeln sein können, worin R1 und R2 niedere Alkylgruppen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeuten. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1044 806, 1088 481; französische Patentschrift Nr. 1003 M.