DE1259881B - Verfahren zur Herstellung von wasserloeslichen Methylotetracyclinen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

C07c

Deutsche Kl.: 12 ο-25

1 259 881
J23297IVb/12o
6. März 1963
!.Februar 1968

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung wasserlöslicher Methyloltetracycline und ist dadurch gekennzeichnet, daß man ein Tetracyclinantibiotikum in amphoterer Form oder als Salz mit einer Base oder Säure in an sich bekannter Weise mit einer Formaldehyd abgebenden Verbindung bei 20 bis 100⁰C bei einem pH-Wert von 4 bis 9 in Gegenwart von Äthern, wie Dioxan oder Tetrahydrofuran, Halogenderivaten, wie Chloroform, Methylenchlorid oder Äthylenchlorhydrin, aromatischen Verbindungen, wie Benzol oder Toluol, aliphatischen Alkoholen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Dimethylformamid bzw. deren Gemischen, die das Reaktionsprodukt oder eines seiner Salze zu lösen vermögen, umsetzt.

Die erhaltenen Produkte sind Methylolverbindungen der Tetracycline mit guter antibiotischer Aktivität sowohl in vitro als auch in vivo. Erfindungsgemäß können alle Antibiotika, welche den Kern des Tetracengerüstes haben, insbesondere diejenigen der folgenden allgemeinen Formel als Ausgangsstoffe verwendet werden:

CONH,

OH

OH O
OH

Darunter fallen, wenn R = OH, Ri = H ist: 4-Dimethylamino - l,4,4a,5,5a,6,ll,12a - oktahydro - 3,5, 6,10- 12,12a-hexahydroxy-6-methyl-1,11 -dioxotetracen-carbonsäureamid, bekannt unter der Bezeichnung 5-Oxytetracyclin; wenn R = Rj = H ist: 4-Dimethylamino - l,4,4a,5,5a,6,ll,12a - oktahydro - 3,6, 10 -12a - pentahydroxy - 6 - methyl -1,11 - dioxotetracen-2-carbonsäureamid, bekannt unter der Bezeichnung Tetracyclin; wenn R = H, Ri .= Cl ist: 4-Dimethyl· amino-7-chlor-1,4,4a,5,5a,6,11,12a-oktahydro-3,6,10, 12,12a- pentahydroxy - 6 - methyl -1,11- dioxotetracen-2-carbonsäureamid, bekannt unter der Bezeichnung 7-Chlortetracyclin.

Aus der Literatur (s. zum Beispiel The Journal of Antibiotics, Bd. 13 [1960], S. 180) ist bekannt, daß diese Substanzen besonders pH-empfindlich sind.

Verfahren zur Herstellung

von wasserlöslichen Methyloltetracyclinen

Anmelder:

ICAR Industria di Ricerca e Produzione

del Farmaco S. p. A., Rom

Vertreter:

Dr.-Ing. A. van der Werth, Patentanwalt,
2100 Hamburg 90, Wilstorfer Str. 32

Als Erfinder benannt:
Dr. Feriano Banci,
Dr. Ezio Tubaro, Rom

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 15. März 1962 (3045)

So sind z. B. Tetracyclin und Oxytetracyclin bei einem alkalischen pH-Wert stabiler als bei einem sauren pH-Wert; Chlortetracyclin dagegen ist bei einem leicht sauren pH-Wert stabiler als bei einem alkalischen pH-Wert.

Wenn man in Betracht zieht, daß das Reaktionsoptimum in einem Intervall von pH 6 bis 8 variiert, sieht man, daß das Chlortetracyclin als labilste Substanz Abbaureaktionen besonders leicht unterworfen ist. Deshalb besteht die Notwendigkeit für ein Verfahren, daß nicht nur die Gefahr eines Abbaus ausschließt, sondern zugleich auch die Qualität des Produktes und die Ausbeuten verbessert.

Das neue Verfahren, welches die Gewinnung von N-Methylolderivaten von Tetracyclinen in organischen Lösungsmitteln betrifft, ist dem mit wäßrigen Medien arbeitenden Verfahren sowohl hinsichtlich der Reinheit der Produkte als auch der Ausbeute an diesen überlegen, weil in einem praktisch wasserfreien Medium die Abbaureaktionen von Tetracyclin in erheblichem Maße verlangsamt werden.

Die USA.-Patentschrift 2 861 991 betrifft ebenso wie die Erfindung die Umsetzung von Formaldehyd mit Verbindungen mit aktiven Wasserstoffatomen. Jedoch handelt es sich um verschiedene Reaktionen. Nach der Erfindung entstehen einfache Methylolderivate, während nach dem bekannten Verfahren die Reaktion einen Oxazin-Ring entstehen läßt. Im übrigen ist das erfindungsgemäße Verfahren im allge-

709 747/578

meinen, d. h. die Reaktion zwischen Formaldehyd und dem aktiven Wasserstoffatom eines Amins, schon 1905 (s. E i η h ο r η , Lieb. Ann. d. Chem., Bd. 343, 1905, S. 255) in bezug auf die Herstellung von Methylolprodukten von Aminen, beschrieben worden. Das Verfahren der USA.-Patentschrift dagegen geht eher in der Richtung der Mannich-Reaktion (Mannich und K r ö s c h e , Arch. Pharm., Bd. 250, 1912, S. 647, Organic Reactions, Bd. I, 1947, S. 304), welche gerade die Umsetzung zwischen Formaldehyd, einem primären oder sekundären Amin und einer dritten Verbindung· mit aktivem Wasserstoffatom, im spezifischen Fall Phenol, vorsieht.

Die französische Patentschrift 785 M betrifft die Herstellung von völlig anderen Produkten wie die der Erfindung; sie haben nur ein gemeinsames Merkmal, nämlich die hohe Wasserlöslichkeit. Tatsächlich sind die bekannten Produkte, deren Zusammensetzung übrigens nie ausdrücklich genannt wird, aus einer Reaktion zwischen Tetracyclin und einem sauren Chlorid im alkalischen Milieu hergestellt und müssen daher zu den Acylderivaten des Tetracyclins selbst gezählt werden.

Die Produkte der deutschen Patentschriften 1 044 806, 1 063 598 und 1 088 481 sind unter die Aminomethylderivate des Tetracyclins einzureihen, d. h., sie werden dadurch erhalten, daß Tetracyclin selbst eine Reaktion des Mannich-Typs eingeht. Im vorstehenden wurden bereits die Unterschiede zwischen der Mannich- und der Einhorn-Reaktion dargelegt. Außerdem ist bei den Verfahren der deutschen Patentschriften außer Formaldehyd und Tetracyclin, die aktiven Wasserstoff liefern, stets noch ein primäres oder sekundäres Amin vorhanden.

Ferner geht aus den später folgenden Vergleichsversuchen deutlich hervor, daß, obwohl die beiden Reaktionen in gewisser Beziehung als ähnlich gelten könnten, sie tatsächlich zu verschiedenen Produkten führen, wobei die erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen vorteilhaftere Eigenschaften zeigen. Zum Vergleich wurde das Pyrrolidinomethyltetracyclin, beschrieben in der deutschen Patentschrift 1 044 806, ausgewählt, da es sicherlich das beste der Gruppe ist, nachdem es sich schon im Handel befindet.

Als Quelle für Formaldehyd kann eine Lösung von Formaldehyd in einem der für die Reaktion verwendeten Lösungsmittel gebraucht werden oder auch eine Substanz, wie Trioxymetfaylen, welche das Formaldehyd in dem Reaktionsmilieu nach und nach zu liefern vermag.

Das Antibiotikum kann entweder in der amphoteren Form eingesetzt werden oder in Form eines seiner Salze mit Säuren oder Basen, allerdings unter der Bedingung, daß der pH-Wert des Reaktionsgemisches in geeigneter Weise eingestellt wird, damit die Bildung von Abbauprodukten vermieden wird.

So kann z. B. für das Chlortetracyclin der pH-Wert zwischen 4 und 7 variieren, mit einem Optimum bei 6,5, während für das Tetracyclin und das Oxytetracyclin bei einem pH-Wert 8 ohne die Gefahr eines Abbaus gearbeitet werden kann.

Bei Befolgung des vorliegenden Verfahrens, das in den Beispielen noch deutlicher gemacht wird, werden wasserlösliche Produkte erhalten, die nicht nur sehr rein sind,-sondern die sich auch gegenüber bekannten Tetracyclinen durch überlegene, Eigenschaften auszeichnen, wie die nachstehenden Vergleichs versuche zeigen. · . : -

Tabelle I

Akute Toxizität (LD50). An Swiss-Albinoratten

durchgeführt. Sämtliche LD50-Werte wurden auf die

Basis Tetracyclin bezogen, um einen direkten

Vergleich zu ermöglichen.

Substanz

Tetracyclinhydrochlorid
Pyrrolidinomethyltetracyclin

N-Methyloltetracyclin

Art der Verabreichung (g/kg)

Intravenös

0,155

0,145 0,172

Intraperitonal

0,338

0,325 0,360

Peroral

2,55

1,32 3,00

Tabelle II

Chronische Toxizität (LDgn chronisch;

Beauvillainesche Methode). An Swiss-Albinoratten durchgeführt. Sämtliche LD50-Werte wurden auf die

Basis Tetracyclin bezogen.

Substanz

Art der Verabreichung Intraperitonal

Tetracyclinhydrochlorid ... 1,4 g

Pyrrolidinomethyltetracyclin 1,0 g

N-Methyloltetracyclin 3,7 g

Tabelle III

Blutspiegel beim Menschen. Die Blutspiegel sind auf eine einmalige Verabreichung des Antibiotikums, entsprechend 150 mg Tetracyclinbase peroral bezogen.

1 Stunde
3 Stunden
6 Stunden

Tetracyclinhydrochlorid

_r/ml

0,06
0,73
0,42

Pyrrolidinomethyltetra cyclin

r/ml

0,06

N-Methyloltetracyclin

r/ml

0,15 1,30 0,95

Weitere Vergleichsversuche wurden gegenüber Chlortetracyclinhydrochlorid ausgeführt.

Tabelle IV

Akute Toxizität (LD50). An Swiss-Albinoratten durchgeführt. Sämtliche LD50-Werte wurden auf die Basis Tetracyclin bezogen, um einen direkten ■ Vergleich zu ermöglichen.

Substanz

Chlortetracyclinhydrochlorid. .

N-Methylolchlortetracyclin ...

Art der Verabreichung (g/kg)

Intravenös

0,093
0,115

Intraperitonal

0,214 0,273

Peroral

2,15 2,83

Tabelle V

Chronische Toxizität (LD50); Beauvillainesche Methode. An Swiss-Albinoratten durchgeführt.

Die LD50-Werte sind auf die Basis Chlortetracyclin

bezogen.

Substanz	Art der Verabreichung Peroral
Chlortetracyclinhydrochlorid N-Methylolchlortetracyclin	5,8 g 24 g

1 Stunde .
3 Stunden
6 Stunden

Chlortetracyclinhydrochlorid

-//ml

0,85
1,40
1,0

N-Methylolchlortetracyclin

r/ml

1,05 1,80 1,40

Nach intravenöser Verabreichung von 0,010 g/kg (wieder auf Chlortetracyclinbasis) wurden die folgenden Blutspiegel (wie oben bestimmt) gemessen:

1 Stunde .
3 Stunden
6 Stunden

Chlortetracyclinhydrochlorid

v/ml

4,95
2,50
1.30

Blutspiegel beim Menschen Peroral

N-Methylolchlortetracyclin

-/ml

5,50 2,80 2,10

Die Mittelwerte von 100 Patienten sind aufgeführt, welche 150 mg (ausgedrückt als Chlortetracyclinbasis) von Chlortetracyclinhydrochlorid und N-Methylolchlortetracyclin erhielten, und zwar alle 6 Stunden in Perioden von 3 bis 15 Tagen. Beim größten Teil der Patienten mußte die Verabreichung von Chlortetracyclinhydrochlorid während der ersten Tage unterbrochen werden, um schwerwiegende Nebenwirkungen zu vermeiden, während diejenigen Patienten, welche N-Methylolchlortetracyclin erhielten, den Zyklus ohne Störungen vollendeten.

Die Blutspiegel wurden mikrobiologisch festgestellt mittels Bazillus cereus var. mycoides als »germ test« gegen eine Chlortetracyclinkontrolle.

1 Stunde*)
3 Stunden .
6 Stunden .

Chlortetracyclinhydrochlorid

r/ml

1,20
0,62
0,21

N-Methylolchlortetracyclin

r/ml

1,25 0,70

Nach Verabreichung von 300 mg (auf Chlortetracyclinbasis) alle 6 Stunden entstanden die folgenden Werte, wie oben bestimmt:

Blutspiegel beim Hund

Nach peroraler Verabreichung von 0,050 g/kg (auf Chlortetracyclinbasis) von Chlortetracyclinhydrochlorid und N-Methylolchlortetracyclin wurden die folgenden Blutspiegel mikrobiologisch mittels Bazillus subtilis var. mycoides gegenüber Chlortetracyclin festgestellt.

1 Stunde .
3 Stunden
6 Stunden

Chlortetracyclinhydrochlorid

r/ml

1,8
1,2
0,5

Intravenös

N-Methylolchlortetracyclin

r/ml

3,8 2

1,65

Nach Verabreichung an 50 Patienten von N-Methylolchlortetracyclin (entsprechend 250 mg Chlortetracyclinbasis), gelöst in 10 ecm bidestilliertem Wasser, alle 12 Stunden während 20 Tagen, entstanden diese Blutspiegel in Stunden nach den letzten Verabreichungen gerechnet:

30 Minuten 14,8 y/ml

1 Stunde 9,3 y/ml

3 Stunden 5 y/ml

6 Stunden 3,4 y/ml

12 Stunden 0,9 y/ml

24 Stunden 0,25 y/ml

In diesem Fall war es unmöglich, einen Vergleich zu machen, da unter diesen Bedingungen und während einer solch langen Zeitspanne Chlortetracyclin oder irgendein anderes Derivat von Chlortetracyclin intravenös nicht zu verabreichen war.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung des Verfahrens.

B e i s ρ i e 1 1

5,15 g Chlortetracyclinhydrochlorid werden in 40 ecm Äthylenchlorhydrin suspendiert. 1 ecm einer Lösung von 30%igem Formaldehyd in Äthylenchlorhydrin wird zugefügt. Dann wird mit einer 10%igen methylalkoholischen Lösung von Natriumhydroxyd der pH-Wert auf 6,5 gebracht. Die Temperatur wird 1 Stunde auf 30⁰C gehalten. Dann wird vom unlöslichen Teil abfiltriert. Das Filtrat wird bei vermindertem Druck auf ein kleines Volumen eingedampft. Das Produkt fällt beim Abkühlen oder nach dem Zusatz von Äther in einer Menge von ein Zehntel des Volumens der konzentrierten Flüssigkeit aus.

Das entstandene Produkt wird bei 40⁰C unter vermindertem Druck getrocknet. Es ist gelb. Seine wäßrige Lösung hat ungefähr den pH-Wert 6,5. Das Produkt hat eine biologische Aktivität von 970 bis 980 Einheiten/mg, bezogen auf Chlortetracyclinhydrochlorid. Ausbeute: 95%. Das Produkt zersetzt sich beim Erhitzen zwischen 140 bis 170⁰C.

*) Von der letzten Verabreicnung gerechnet.

Beispiel 2

5,15 g Chlortetracyclinhydrochlorid werden in 30 ecm Chloroform suspendiert. Die Suspension wird mit 1 ecm einer Lösung von 30%igem Formaldehyd in Chloroform versetzt und mit einer 10%igen methylalkoholischen Lösung von NaOH auf einen pH-Wert von 6,5 eingestellt. Die Mischung wird 1 Stunde auf 3O⁰C gehalten, anschließend filtriert und das Filtrat auf ein kleines Volumen eingeengt. Dann

wird der pH-Wert mit einer methylalkoholischen NaOH-Lösung auf 8 eingestellt und die Fällung durch Abkühlen oder Zugabe von Äther durchgeführt. Das unter vermindertem Druck bei 4O⁰C getrocknete Produkt ist ein gelbes Pulver mit einer Aktivität von 950 bis 960 Einheiten/mg, bezogen auf Chlortetracyclin. Die 5%ige wäßrige Lösung hat einen pH-Wert von 8 bis 8,1 und eignet sich aufs beste zur parenteralen oder intravenösen Verabreichung. Ausbeute: 90%.

Beispiel 3

4,8 g Tetracyclinhydrochlorid werden in 30 ecm Methylenchlorid suspendiert. 1 ecm einer 30%igen Lösung von Formaldehyd in Methylenchlorid wird hinzugegeben. Der pH-Wert wird mit einer 10%igen methylalkoholischen Lösung von Natriumhydroxyd auf 7 eingestellt.. Nach 2stündigem Einhalten einer Temperatur von 30⁰C wird vom unlöslichen Teil abfiltriert. Das Filtrat wird auf ein kleines Volumen eingeengt und das Produkt durch Zugabe von Äther oder durch Abkühlung ausgefällt. Ausbeute: 96%. Das Produkt schmilzt unter Zersetzung zwischen 150 bis 180°C.

Beispiel 4

25

4,9 g Oxytetracyclinhydrochlorid werden in 40 ecm Methylenchlorid suspendiert. 1 ecm einer 30%)igen Lösung von Formaldehyd im gleichen Lösungsmittel wird zugefügt. Dann wird mit einer 10%igen methylalkoholischen Lösung von Natriumhydroxyd auf den pH-Wert von 7,5 eingestellt und die Mischung 3 Stunden auf 30⁰C gehalten. Anschließend wird das Ungelöste abfiltriert. Aus dem Filtrat wird das Produkt durch Zugabe von Äther gefällt. Ausbeute: 93%. Das Produkt schmilzt unter Zersetzung zwischen 150 bis 170° C.

Beispiel 5

5 g Tetracyclinbase mit einem Wassergehalt von bis 20% werden in 30 ecm 96%igem Äthylalkohol suspendiert; die Suspension wird auf dem Wasserbad auf 5O⁰C erwärmt. 1,2 ecm 40%ige wäßrige Formaldehydlösung und eine l%ige wäßrige Lösung von Natriumhydroxyd bis zur Erreichung des pH-Wertes 8 werden zusammengegeben. Die Mischung wird Minuten bei 50⁰C gehalten, nachher filtriert. Das Filtrat wird in Äther gegeben. Das entstandene flockige, leichte, in Wasser sehr gut lösliche Produkt wird gesammelt. Eine 10%ige Lösung des Produktes in Wasser hat den pH-Wert 8 und hält sich mehrere Stunden, ohne einen festen Rückstand abzusetzen. Ausbeute: 92%.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung wasserlöslicher Methyloltetracycline, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Tetracyclinantibiotikum in amphoterer Form oder als Salz mit einer Base oder Säure in an sich bekannter Weise mit einer Formaldehyd abgebenden Verbindung bei 20 bis 100⁰C bei einem pH-Wert von 4 bis 9 in Gegenwart von Äthern, wie Dioxan oder Tetrahydrofuran, Halogenderivaten, wie Chloroform, Methylenchlorid oderÄthylenchlorhydrin, aromatischen Verbindungen, wie Benzol oder Toluol, aliphatischen Alkoholen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Dimethylformamid bzw. deren Gemischen, die das Reaktionsprodukt oder eines seiner Salze zu lösen vermögen, umsetzt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 044 806,1 063 598, 481;

   französische Patentschrift Nr. 785 M;
   USA.-Patentschrift Nr. 2 861 991.

   709 747/578 1.68 © Bundesdruckerei Berlin