DE1283834B

DE1283834B - Verfahren zur Herstellung von 11 alpha-Halogen-6-desoxy-6-desmethyl-6-methylen-tetracyclinen bzw. ihren Salzen

Info

Publication number: DE1283834B
Application number: DE1961P0031281
Authority: DE
Inventors: Rennhard Hans Heinrich; Beereboom John Joseph; Blackwood Robert Keith; Stephens Jun Charles Robert
Original assignee: Pfizer Inc
Current assignee: Pfizer Inc
Priority date: 1960-05-23
Filing date: 1961-05-19
Publication date: 1968-11-28
Also published as: CY480A; OA00136A; MY6900209A; CY381A; SE302119B; GB998294A; CH434238A; GB995032A; MY6700047A; CY365A; CH459189A; DE1298522B; CH444853A; GB995031A; FI40534B; MY7400226A; CY366A; FR1430859A; DE1300934B; GB995033A

Description

Die Tetracyclinantibiotika umfassen eine Gruppe von biologisch aktiven Perhydronaphthacenverbindungen mit den folgenden, wesentlichen strukturellen Merkmalen. Als Numerierungssystem wird das der »Chemical Abstracts« verwendet.

mit einer starken Säure dehydratisiert und gegebenenfalls aus dem Salz in an sich bekannter Weise die amphotere Verbindung oder andere Salze herstellt. Die neuen Tetracyclinverbindungen und die Verfahren zu ihrer Herstellung- werden durch die im folgenden wiedergegebene Reaktionsfolge und Strukturformeln erläutert. Hierbei bedeutet X ein Halogenatom, und Z und E besitzen die vorstehende Bedeutung.

N(CH₃),

OH O

Unter den biologisch aktiven Gliedern dieser Gruppe sind diejenigen, welche die folgenden Reste enthalten:

Substituenten	übliche Bezeichnung
4-N(CHs)₂, 6-OH, 6-CH_:i,	Tetracyclin
12a-OH
4-N(CH₃)₂, 5-OH, 6-OH,	5-OxytetracycIin
6-CH3, 12a-0H
4-N(CHa)₃, 6-OH, 6-CH_;!,	7-Chlortetracyclin
7-Cl, 12a-0H
4-N(CHs)₂, 5-OH, 6-CH₃,	6-Desoxy-5-oxy-
12a-0H	tetracyclin
4-N(CHs)₂, 6-CH₃,	6-Desoxytetracyclin
12a-0H
4-N(CH₃J₂, 12a-0H	6-Desoxy-6-desmethyl-
	tetracyclin
4-N(CHs)₂, 6-OH.6-CH:),	7-Bromtetracyclin
7-Br, 12a-OH
4-N(CHs)₂, 6-OH, 7-Cl,	6-Desmethyl-7-chIor-
12a-0H	tetracyclin
4-N(CHs)₂, 6-OH,	-6-Desmethyltetracyclin
12a-0H

CONH,

O O

Z H E-

CH₃Oi

Halogenierung
N(CH₃),

Das vorliegende Verfahren zur Herstellung von Ha- Halogen - 6 - desoxy - 6 - desmethyl - 6 - methylentetracyclinen bzw. ihren Salzen ist dadurch gekennzeichnet, daß man eine Tetracyclinverbindung der allgemeinen Formel

OH O OH O

Dehydratisierung
Z CH₂ E N(CH₃)₂

OH

CONH,

OH O

a) lla-Halogenierung

N(CHj)₂

in der H Wasserstoff oder eine Hydroxylgruppe dar^ »teilt und Z ein Chlor- oder Wasserstoffatom bedeutet, jedoch nur Wasserstoff bedeutet, wenn Fluor eingeführt wird oder Ii eine Hydroxylgruppe darstellt, mit einem an sich bekannten milden HaIogenierungsrnittel in einem gegenüber der Umsetzung inerten Lösungsmittel bei Temperaturen bis etwa 50 C umseUt, das erhaltene 1 la-Halogentetracyclin-6,12-hemiketal in an sich bekannter Weise Die neuen lla-Halogentetracycline (II) werden durch Umsetzung eines geeigneten Tetracyclins (I) mit einem an sich bekannten milden Halogenierungsmittel in einem gegenüber der Umsetzung inerten Lösungsmittel hergestellt. Aus der Strukturformel geht deutlich .hervor, daß das Halogenatom X in ^:lla-Stellung der neuen Verbindungen sowohl in

ss eis- als auch in trans-Stellung zu dem Wasserstoffatom in 5a-Stelhing des Tetracyclinkerns vorkommt. Man nimmt an, daß diejenigen Verbindungen, bei welchen das Halogenatom in cis-Stellung steht, vor-

₌_ wiegend in der angegebenen Struktur vorkommen, ■'«' das heißt in der Struktur, welche eine Sauerstoffbiiicke zwischen der 6- und 12-Stellung des Tetracyclinkerns enthält, welche sich aus der Bildung eines Hemiketals zwischen der C'arbonylgruppe in 12-Stellung und der Hydroxylgruppe in 6-Stellting

f>; ergibt. In kristallinem Zustand scheinen diese Verbindungen vorwiegend in Form des Hemiketals vorzuliegen. Diese Annahme wird durch das Fehlen einer Carbonylabsorption bei der I 'ltrarotanalyse

(keine Banden im Bereich von 5 bis 6 μ) erhärtet. Natürlich existieren derartige Strukturen im Gleichgewicht mit der nicht ketalisierten Form

NiCH₃),

	\	CH₃	OH	/	\	Λ	— OH
/	Γ ^	><	H		\	Loh \ /	— CONH₂
	\ /	/^			Y
			γ	Il O
OH	γ	X	Il O
Il O

Dies gilt besonders, wenn derartige Formen in Lösung vorliegen. Wenn im folgenden von den Hemiketalverbindungen gesprochen wird, so soll diese Bezeichnung cis-lla-Halogenverbindungen sowohl in nicht ketalisierter Form als auch als Hemiketal umfassen. Die neuen Epoxydverbindungen sind 11 a-Halogen-l,4,4a,5.5a,6,l 1,11 a,12,12a-decahydro-3,10,12,12a-tetrahydroxy-1,11 -dioxo-2-carboxamtdonaphthacen-6,12-epoxyd. Der Einfachheit halber werden die neuen Halogenverbindungen im folgenden als Tetracyclin-6,12-hemiketale bezeichnet.

Wie erwähnt, wird die Halogenierung durch Umsetzung eines geeigneten Tetracyclins (I) mit einem milden Halogenierungsmittel in einem gegenüber der Umsetzung inerten Lösungsmittel durchgeführt. Geeignete Tetracyclinausgangsverbindungen sind beispielsweise Tetracyclin, Oxytetracyclin und Chlortetracyclin. Die Tetracyclinausgangsverbindung muß natürlich eine Hydroxylgruppe in 6-Stellung aufweisen, um die Hemiketalstruktur zu bilden. Zur Herstellung der neuen lla-Halogentetracycline, bei welchen das Halogen Chlor, Brom oder Jod ist, kann man eine Vielfalt von Halogenierungsmitteln in einem gegenüber der Umsetzung inerten Lösungsmittel verwenden. Geeignete Halogenierungsmittel sind beispielsweise Brom; Chlor, Jodchlorid; Jodbromid; am Stickstoffatom chlorierte, jodierte oder bromierte niedermolekulare Alkansäureamide, wie N-Chlor- und N-Bromacetamid, chlorierte, jodierte oder bromierte Dicarbonsäureimide, wie N-Chlor-, N-Brom- oder N-Jodsuccinimid oder -phthalimid, oder niedermolekulare N-Alkanoylanilide, wie N-Bromacetanilid oder -propionanilid; 3-Chlor-, 3-Brom-, 3,5-Dichlor- und 3,5-Dibrom-5,5-dimethylhydantoin; Pyridiniumperbromid- und -perchioridhydrohalogenide, wie Pyridiniumperbromidhydrobromid oder Pyridiniumperchloridhydrochlorid; und niedermolekulare Alkylhypochlorite, wie tertiäres ßutylhypochlorit. Es ist offenbar, daß im allgemeinen jedes üblicherweise in der Technik benutzte milde Halogenierungsmittel verwendet werden kann. Jedoch werden die im vorstehenden genannten bevorzugt.; fm allgemeinen verwendet man vorzugsweise 1 bis 1.2 Mol des Halogenierungsmittels je Mol der- Teiracyclinausgangsverbindung.
..Unter einem »gegenüber der Umsetzung inerten I üsungsniitte!« wird hier ein Lösungsmittel verstanden,.; welches-.unter den Reaktionsbedingungen nicht in unerwünschter Weise entweder mit den Ausgangsverbimlimgen oder mit den Endprodukten reagiert. Hin Mindestmaß an Laborversuchen ermöglicht die Auswahl von geeigneten Lösungsmitteln für das Verfahren nach der Erfindung. Beispiele tür derartige Lösungsmittel sind Dioxan, Tetrahydrofuran, der Methyläther des Diäthylenglykols und der Methyläther des Äthylenglykols. Im allgemeinen bevorzugt man den Ausschluß von Wasser, wenn die Ausgangsverbindung eine lla-Brom- oder -Jodverbindung ist, welche etwas empfindlich gegen Wasser zu sein scheinen. Jedoch ist dies nicht wesentlich. Falls Wasser in der Reaktionsmischung vorhanden, ist, soll man eine verlängerte Einwirkung

ίο auf die 1 la-Brom- oder -Jodverbindungen vermeiden, um eine merkliche Verminderung der Ausbeute des gewünschten Produkts zu verhindern. Die Temperatur scheint bei dieser Umsetzung nicht kritisch zu sein. Temperaturen von O bis 50"C haben sich als geeignet erwiesen. Temperaturen oberhalb 50 C vermeidet man, um die mögliche Bildung von 5a.6-Anhydroverbindungen auszuschließen, welche die Wirksamkeit des Verfahrens vermindern. Die Auswahl der besten Reaktionsbedingungen, wie Temperatur, Lösungsmittel, Halogenierungsmittel usw., ist eine Frage von Routineversuchen. Vorzugsweise wählt man ein Lösungsmittelsystem aus, aus welchem das 1 la-Halogenprodukt auskristallisiert, insbesondere wenn es sich um die Brom- und Jodverbindungen handelt.

Ein Lösungsmittelsystem aus Benzol und dem Dimethyläther des Äthylenglykols (Verhältnis 1:1) stellt ein bevorzugtes Lösungsmitteisystem zur Ha-Bromierung von Oxytetracyclin dar. Das Reaktionsprodukt trennt sich leicht aus der Reaktionsmischung ab. Falls dieses Produkt längere Zeit in der Lösung verbleibt, tritt anscheinend ein merklicher Abbau mit einer wesentlichen Verminderung der Produktausbeute auf. Wie bereits erwähnt, scheinen die lla-Brom- und -Jodverbindungen sehr wasserempfindlich zu sein. Löst man beispielsweise lla-Brom - 5 - hydroxytetracyclin - 6,12 - hemiketal - hydrobromid in Wasser zu einer Lösung mit einem pH-Wert von etwa 2, so ist nach etwa l'/a Stunden das Produkt nicht mehr feststellbar, da es zu einer Substanz abgebaut worden ist, die anscheinend ein Lacton ist. Kocht man das 1 la-Halogenprodukt mit Aceton, . so erhält man die Ausgangsverbindung 5-Hydroxytetracyclin in großer Menge zurück. Bei Behandlung mit wäßrigem Natriumhydrosulfit erhält man die Alisgangsverbindung auch aus dem lla-Brom-hemiketal. Die Chlor-hemiketal-Verbindungen stellt man im allgemeinen vorzugsweise in einem mit Wasser mischbaren Lösungsmittel her, wie Tetrahydrofuran, Dioxan, Aceton, niedermolekulare Dialkyläther des Äthylenglykols oder Propylenglykol. Das Produkt wird durch einfache Verdünnung der Reaktionsmischling mit Wasser, welches das 11 a - Chlortetracyclin - 6,12 - hemiketal ausfällt, erhalten.

Die 1 Ia-CChlorverbindungen sind anscheinend nicht so stark reaktionsfähig wie die entsprechende lla-Bromverbindung. so daß spezielle Maßnahmen bei der Herstellung nicht erforderlich sind. Diese

fio Verbindungen sind tatsächlich in wäßrigen 1 ösungui recht stabil, auch bei niedrigen pH-Werten. So zeigt beispielsweise 11 a-( 'hlortetracyclin-6,12-hcniiketalhydiOchlni'i bei lHstündiüem Stehenlassen bei einem pf I-Wert von etwa 1 und Zimmertemperatur

^(>5 in Wasser keine feststellbare Zersetzung.

Die Herstellung der 1 la-i luortetracycline nimmt man durch Umsetzung- der Tetracyclinausgangsverbindung mit PerchlorylfUiorid in Gegenwart einer

starken Base, vorzugsweise einem Alkalihydroxyd oder -alkoholat, vor. Die Umsetzung wird üblicherweise so ausgeführt, daß man die Ausgangsverbindung in dem ausgewählten Lösungsmittel, vorzugsweise einem niedermolekularen Alkanol, das ist ein Alkanol mit bis zu 3 Kohlenstoffatomen, welches wenigstens eine molaräquivalente Menge der Base enthält, löst und Perchlorylfluorid, das bei Zimmertemperatur gasförmig ist, zugibt. Mit fortschreitender Umsetzung fällt der pH-Wert der Lösung von alkalischen Werten auf nahezu neutrale Werte. Das Produkt beginnt sich üblicherweise bei einem pH-Wert von annähernd 8 abzuscheiden. Das kristalline Produkt wird in üblicher Weise gesammelt und getrocknet.

Außer den 11 a - Halogentetracyclin - 6,12 - hemiketalen führt das Verfahren nach der Erfindung auch zu lla-Halogentetracyclinen, das sind Verbindungen, bei denen keine Hemiketalbildung eingetreten ist. Es wird angenommen, daß bei diesen Verbindungen das lla-ständige Halogenatom auf der anderen Seite des lla-ständigen Kohlenstoffatoms wie das Halogenatom der Hemiketale steht. Es wird weiter angenommen, daß die stereochemische Stellung des lla-ständigen Halogenatoms die Bildung der Hemiketalstruktur verhindert. Diese Verbindungen erhält man im allgemeinen durch Eindampfen der Reaktionsmischung nach Ausfällung der 6,12-Hemiketalverbindungen. Die trans-1 la-Halogenverbindungen werden durch die folgende allgemeine Formel wiedergegeben, in welcher Z. E und X die oben angegebenen Bedeutungen besitzen:

Eisessig (Bortrifluorid enthaltend), Fluorwasserstoff (vorzugsweise in flüssiger Form) und Trihalogenessigsäuren, wie Trifluoressigsäure. Außerdem werden die Mineralsäuren vorzugsweise in konzentrierter Form, beispielsweise als wenigstens 60%ige wäßrige Säuren, verwendet. Verwendet man Mineralsäuren, so erhält man besonders vorteilhafte Ergebnisse mit Säuren in folgenden Konzentrationen:

Schwefelsäure 90 bis 95°/«

Phosphorsäure 80 bis 85%

Perchlorsäure 60 bis 70°/_(ι

OH O

O O

Die neuen 1 la-Halogenverbindungen der allgemeinen Formel II sind brauchbar zur Herstellung der entsprechenden, im D-Ring substituierten Tetracycline durch aromatische Substitutionsreaktionen, wobei man in 7- und'oder 9-Stellung substituierte Verbindungen erhält. Beispiele von derartigen aromatischen Substitutionsreaktionen sind die Halogenierung und die Nitrierung.

b) Dehydratisierung

Die lla-Halogen-hemiketale der allgemeinen Formel II. bei welchen der Rest X ein Chlor- oder Fluoratom bedeutet, werden in Substanzen von überraschend hoher biologischer In-vivo-Aktivität gegen Krankheiten verursachende Mikroorganismen umgewandelt. Bei der Prüfung in vitro zeigen die Verbindungen eine merkliche Aktivität. Die Umwandlung wird durch Behandlung der Ausgangsverbindung der allgemeinen Formel II mit einer starken Säure, welche dehydratisierend wirkt, bewerkstelligt. Hierzu ist eine Anzahl von Säuren geeignet. Bevorzugt verwendet man Mineralsäuren, wie Schwefelsäure. Phosphorsäure. Polyphosphorsäure. Perchlorsäure, sowie andere Säuren, wie Reaktionszeit und -temperatur scheinen nicht kritisch zu sein. Bei Durchführung dieses Verfahrens ,₅ wird die Ausgangsverbindung zu der ausgewählten Säure gegeben und die Mischung eine verhältnismäßig kurze Zeit stehengelassen. Beispielsweise gibt man die Ausgangsverbindung zu Fluorwasserstoff, vorzugsweise flüssigem Fluorwasserstoff, bei O bis 50 C und läßt die Mischung 5 bis 7 Minuten oder auch länger, beispielsweise bis zu mehreren Stunden, stehen. Danach läßt man den Fluorwasserstoff verdampfen. Der Rückstand wird in üblicher Weise zur Gewinnung eines kristallinen Produkts, wie des Hydrofluoridsalzes, behandelt, beispielsweise durch Umrühren in einem Nichtlösungsmittel und Umkristallisieren aus Lösungsmitteln, wie niedermolekularen Alkanolen. Verwendet man Schwefelsäure, so wird vorzugsweise eine Temperatur unterhalb 20 C benutzt. Verwendet man Perchlorsäure, so wird die Umsetzung vorzugsweise bei Temperaturen von etwa 50 C und höher, vorzugsweise von etwa 60 bis 70 C, durchgerührt. Stärker konzentrierte Perchlorsäure kann bei dieser Umsetzung benutzt werden. Jedoch werden diese höheren Konzentrationen wegen der Explosionsgefahr, die dem Fachmann bekannt ist, nicht bevorzugt. Die Reaktionszeit scheint nicht kritisch zu sein, da die Reaktion praktisch augenblicklich abzulaufen scheint. Im allgemeinen gibt beispielsweise eine Reaktionszeit von 5 bis 15 Minuten ausgezeichnete Ergebnisse, wenn die Reaktionstemperatur 60 bis 70 C beträgt. Längeres Erhitzen ist zwar nicht nachteilig, bringt jedoch keinen merklichen Vorteil und wird aus diesem Grunde nicht durchgeführt. Bei niedrigeren Temperaturen können etwas längere Umsetzungszeiten notwendig sein, um gute Ausbeuten zu erhalten. Verwendet man Trifluoressigsäure oder Essigsäure, so wird die Umsetzung vorzugsweise bei Zimmertemperatur innerhalb von etwa 24 Stunden vorgenommen. Nach beendeter Umsetzung wird das Produkt durch übliche Maßnahmen gewonnen. Beispielsweise ist es sehr zweckmäßig, die Reaktionsmischung einfach mit einem Nichtlösungsmittel, wie Wasser, zu verdünnen, was zur Ausfällung des Produktes als Säuresalz führt. Die erhaltenen sauren Salze kann man in die freie Base oder in ein beliebiges Salz in üblicher Weise umwandeln. Wenn als Ausgangsverbindung für diese Umsetzung eine 1 la-Fluorverbindung verwendet wird, erhält man die besten Ergebnisse bei Verwendung von Perchlorsäure.

Die Produkte der Dehydratisierungsreaktion sind lla-Halogentetracycline der allgemeinen Formel III. welche als 6 - Desoxy - 6 - desmethyl - 6 - methylen-1 la-halogentetracycline bezeichnet werden. Die Verbindung, in welcher Z ein Wasserstoffatom bedeutet, zeigt als mineralsaures Salz bei der Ultrarotanalyse (KBr) eine Carbonylabsorption bei oder nahe bei

5,70 μ. Es wurde oben erwähnt, daß diese Absorption bei der lla-Halogen-hemiketal-Ausgangsverbindung fehlt. Weiterhin wird eine interessante Verschiebung der UV-Absorptionsmaxima (gemessen in 0,01 normaler methanolischer Salzsäure) aus dem Bereich von 345 πΐμ (welcher charakteristisch für die Hemiketalausgangsverbindungen ist) in den Bereich von 375 Vd[J. (welcher charakteristisch für die dehydratisierten Produkte ist) beobachtet. Die dehydratisierten Produkte zeigen außerdem zwei zusätzliche UV-Absorptionsmaxima, welche etwa 4,2- bzw. 5mal stärker sind als das Maxima bei 375 ηΐμ. Diese zwei zusätzlichen Maxima liegen bei oder etwa bei 240 bzw. 277 m μ. Das obenerwähnte charakteristische Maximum bei etwa 375 πΐμ bei Verbindungen, in weichen Z ein Wasserstoffatom bedeutet, findet sich bei Verbindungen, in welchen Z ein Chloroder Bromatom bedeutet, bei etwa 380 bis 390 πΐμ.

Die lla-Halogen-6-methylentetracycline der allge- /inn**\

meinen Formel III sind wertvoll für weitere Substi- 20 ⁴⁰⁰ ' tutionsreaktionen, beispielsweise für Substitutionsreaktionen im Ring D, d. h. für die Nitrierung und Halogenierung. Weiterhin erfolgen bei Verbindungen der allgemeinen Formel III, bei denen E ein Wasserstoffatom bedeutet, auch Substitutionsreaktionen in der 6-MethyIengruppe.

Für die Umwandlung des lla-Halogentetracyclinhemiketals in lla-Halogen-o-nvuiylentetracycIine werden die lla-Chlortetracyclin-hemiketale bevorzugt, da diese Verbindungen im allgemeinen ziemlieh stabil zu sein scheinen.

Die folgende Tabelle faßt die Aktivität von 1 la-Halogen-6-methylentetracyclinen gegen eine Vielfalt von krankheitsverursachenden Mikroorganismen einschließlich antibiotikaresistenten Stämmen zusammen. Die Mindesthemmkonzentration (MHK) wird durch die bekannte Technik der Verdünnungsreihe bestimmt.

Organismus

Bruceila bronchiseptica

Malleomyces mallei

Vibrio comma

Pasteurella multocida

Streptococcus adalactiae ...

Mycobacterium 607

Mycobacterium berolinense.

Candida albicans

Sarcina lutea

Antibiotikaresistente Stämme von
Mikrococcus pyogenes var.aureus:
376*)

MHK
(ml)

6,25
25

6,25
25
12,5

0,78

0,39
>100
100

100
50

Organismus	MHK
	(ml)
Mikrococcus pyogenes var.aureus ...	50 (25 p)
Streptococcus pyogenes	12,5
Streptococcus faecalis	25
Diplococcus pneumoniae	25
Erysipelothrix rhusiopathiae	--
Corynebacterium diphtheriae	>100
Listeria monocytogenes -	25
Bacillus subtilis	3,12
Lactobacillus casei ,	100 (50 p)
Bacterium ammoniagenes	12,5
Aerobacter aerogenes	>100
Escherichia coli	>100
Proteus vulgaris	>100
Pseudomonas aeruginosa	>100
Salmonella gallinarum	>100
Salmonella pullorum	100 (p)
Klebsiella pneumoniae	>100
Neisseria gonorrhoeae	12,5
Hemophilus influenzae	6.25
Shigella sonnei

*) Tetracyclinresistent bei einer Konzentration unter 100 y/ml. **) Tetracyclinresistent bei einer Konzentration unter 50 y/ml. (p) = Teilhemmung.

In die Erfindung sind insbesondere auch die Salze der neuen, amphoteren Tetracycline eingeschlossen. Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1
a) 1 la-FIuortetracyclin-o.ll-hemiketal

Zu einer Suspension von 20 g Tetracyclinbase in 800 ml Wasser, gekühlt auf 0⁰C, gibt man 45 ml (2 Äquivalente) 2 n-Natriumhydroxydlösung. Das Tetracyclin löst sich zu einer Lösung mit einem pH-Wert von annähernd 11. Man läßt Perchlorylfluorid durch die gerührte Lösung, welche unter Stickstoff gehalten wird, perlen, bis der pH-Wert der Mischung annähernd 7 beträgt. Zwischen einem pH-Wert von 8 und 8,5 beginnt sich ein starker Niederschlag zu bilden. Das überschüssige Perchlorylfluorid spült man mit einem Stickstoffstrom aus, filtriert das nahezu weiße, kristalline Material ab, wäscht es mit Wasser und trocknet es im Vakuum bei Zimmertemperatur, wobei man 7,9 bis 8,5 g des Produktes erhält. Das Ultraviolettabsorptionsspektrum zeigt Maxima bei 267 und 340 πΐμ; das Ultrarotabsorptionsspektrum zeigt keine Carbonylabsorption unterhalb 6 μ. Der biologische Versuch gegen Klebsiella pneumoniae zeigt eine Aktivität von 8 yjmg, bezogen auf Tetracyclin. Die Elementaranalyse ergibt die folgenden Werte:

C₂₂HuN₂OsF · H₂O:

Berechnet ... C 54,95, H 5,20, N 5,83%;
gefunden ... C 54,97, H 5,19, N 5,85%.

b) 1 la-Fluor-ö-desoxy-o-desmethyl-6-methylentetracyclin

250 mg 1 Ia-Fl uortetracyclin-6,12-hemiketal werden in 2 ml 63%ige wäßrige Perchlorsäure eingerührt. Der feste Stoff löst sich bei 15minutigem Erwärmen auf 60 bis 65 C. Danach wird die Mischung gekühlt und Wasser zugesetzt. Man erhält llä-Fluor-6-desoxy-ö-desmethyl-o-methylentetracyclin als Perchloratsalz. Das Produkt zeigt bei der Ultraviolett- und Ultrarotanalyse die gleiche Absorption wie die Verbindung des Beispiels 3 b).

809639/1926

Beispiel 2 a) 1 la-Fluor-5-hydroxytetracyclin-

6,12-hemiketal

Man gibt zu einer Mischung aus 6,9 g wasserfreier Oxytetracyclinbase, gelöst in 285 ml Methanol und gekühlt in einem Eisbad, 1 Äquivalent in Natriummethylat-Methanol-Lösung. Das gelbe Natriumsalz fallt aus. Man läßt Perchlorylfluorid durch die Reaktionsmischung perlen. Das Natriumsalz löst sich wieder auf. Wenn die Mischung sich dem Neutralitätspunkt nähert, .beginnt sich ein starker Niederschlag zu bilden. Das überschüssige Perchlorylfluorid wird mit einem Stickstoffstrom ausgespült, das Produkt filtriert, mit kaltem Methanol gewaschen und im Vakuum bei Zimmertemperatur getrocknet, wobei man 5,1 g fahlgelbe Kristalle erhält. Das Ultrarotabsorptionsspektrum zeigt keine Carbonylabsorption unterhalb 6 μ. Der biologische Versuch gegen Klebsiella pneumoniae ergibt eine Aktivität von 4 y/mg, bezogen auf Tetracyclin. Das Ultra-. Violettabsorptionsspektrum zeigt Maxima bei 265 und 336 ηΐμ. Die Elementaranalyse ergibt nach der Umkristallisation des Produktes aus Wasser die folgenden Ergebnisse:

C₂₂H₂₃O₉N₂F

Berechnet.
gefunden .

2H₂O:

. C 51,4, H 5,25, N 5,5%; . C 51,2, H 5,3, N 5,7%.

b) 11 a-Fluor-S-hydroxy-6-desoxyo-desmethyl-o-methylentetracyclin

6 g 11 a - Fluor - 5 - hydroxytetracyclin - 6,12 - hemiketal werden in 45 ml Fluorwasserstoff gelöst und über Nacht bei Raumtemperatur stehengelassen. Das Lösungsmittel wird im Stickstoffstrom entfernt und der Rückstand in Methanol gelöst. Die Lösung wird zu Äther gegeben und der Niederschlag abfiltriert und getrocknet. Man erhält 5,1g lla-Fluor-5 - hydroxy - 6 - desoxy- 6 - desmethyl - 6 - methylentetracyclin mit Ultraviolettabsorptionsmaxima in 0,01normaler methanolischer HCl bei 236, 268 und 365 τημ und einem Ultrarotabsorptionsmaximum in Kaliumbromid bei 5,7 μ.

Beispiel 3 a) 1 la-ChlortetracycIin-f. ^-hemiketal

Zu einer Lösung von 2,2 g wasserfreiem Tetracyclin in 25 ml des Dimethyläthers des Äthylenglykols gibt man 800 mg N-Chlorsuccinimid unter Rühren, um das Reagens zu lösen. Man läßt die Mischung 7 Minuten stehen und verdünnt sie dann mit 25 ml Wasser. Es kristallisieren 873 mg des Produktes als weiße Nadeln. Die biologische Untersuchung des Produktes ergibt eine Tetracyclmaktivität von etwa 4 y/mg gegenüber Klebsiella pneumoniae. Das Ultrarotabsorptionsspektrum zeigt keine Carbonylbanden zwischen 5 und 6 μ. Das Ultraviolettabsorptionsspektrum zeigt Maxima bei 267 und 340 bis 342 ηΐμ.

Das kristalline Hydrochlorid dieses Produktes erhält man durch Lösen in überschüssiger, wäßriger Salzsäure (pH-Wert ungefähr 1) und Gefriertrocknung der Mischung.

b) lla-Chlor-o-desoxy-ö-tiesmethyl-6-methylenteträcyclin

Man löst lla-Chlortetracyclin-o.n-hemiketal in flüssigem Fluorwasserstoff (in einem Verhältnis von 2 g/15 ml) bei OC. Man hält die Mischung 10 bis 15 Minuten bei dieser Temperatur. Danach wird der Fluorwasserstoff abgedampft. Der Rückstand wird zur Gewinnung des Hydrofluoridsalzes des 11 a-Chlor-o-desoxy-o-desmethyl-o-methylentetracyclins als festes Produkt mit Äther verrieben und das feste Produkt aus Methanol umkristallisiert.

Andererseits kann man auch 10 g des rohen Hydrofluoridproduktes durch Erwärmen und Rühren ίο in 350 ml Wasser lösen. Zu der klaren Lösung gibt man einen gleichen Raumteil konzentrierter Salzsäure, worauf das Produkt als Hydrochloridsalz kristallisiert. Die Elementaranalyse des Hydrochloridsalzes ergibt die folgenden Werte:

C₂₂H₂₂O₇N₂Cl₂:

Berechnet:

C 53,11, H 4,56, N 5,63, Cl 7,13%;
gefunden:
C 52,62, H 4,63, N 5,54, Cl 6,84%.

Die Ultrarotanalyse des Produktes als Hydrochloridsalz (KBr) in l%iger Konzentration ergibt eine Carbonylabsorption bei 5,70 μ und ebenso die folgenden wesentlichen Maxima: 6,1; 6,23; 6,36; 6,45 (Schulter); 6,91; 7,85; 8,14; 8,55; 10,22; 10,55 und 10,89.

Die biologische Untersuchung mit dem Produkt (Klebsiella pneumoniae) zeigt eine Oxytetracyclinaktivität von 50 bis 100; 'mg. Die Ultraviolettanalyse der Probe in 0,01 n-Methanol-HCl zeigt Maxima bei 3,76, 278 und 242 πΐμ. Das Produkt zeigt einen Rf-Wert von 0,02 bis 0,3 in dem folgenden System:

"

Mobile Phase

Toluol—Pyridin (gesättigt
mit einem pH-4,2-Puffer)
(20 : 3)

Immobile Phase

pH-4,2-Puffer
(wäßrig)

Bei der Analyse des Papierdiagramms mit ultraviolettem Licht fluoresziert der Fleck des Produktes nicht stark, jedoch zeigt er nach Besprühen mit wäßrigem Natriumhydrosulfit eine starke Fluoreszenz.

Kocht man das Produkt in einer Mischung von Methanol und konzentrierter Salzsäure, so wird das unveränderte Produkt gewonnen. Unter den gleichen Bedingungen wird die Ausgangsverbindung in eine Verbindung umgewandelt, welche wahrscheinlich lla-Chlorisotetracyclin ist und die bei der Behandlung mit wäßrigem Natriumhydrosulfit Isotetracyclin ergibt.

Man kann auch lla-Chlor-o-desoxy-o-desmethyl-6-methylentetracyclin-hydrofluorid in Wasser lösen und die Lösung auf einen pH-Wert von 5 einstellen. Die ausfallende amphotere Verbindung wird filtriert und getrocknet. Man löst die amphotere Verbindung in Methanol, welches lmolares Äquivalent Chlorwasserstoff enthält, und fallt das Hydrochloridsalz durch Zugabe von Äther aus. Durch Ersatz des Chlorwasserstoffs durch andere Mineralsäuren kann man die entsprechenden anderen Salze erhalten.

Zum Beispiel können Hydrobromid, Sulfat, Hydrojodid, Nitrat und Phosphat auf diese Weise hergestellt werden.

11 12

Man kann auch organische Carbonsäuren, wie gefunden:

Weinsäure, Zitronensäure, Apfelsäure, Benzoesäure, rim

Glykolsäure, Gluconsäure, Gulonsäure, Bernstein- rHn'uo '

säure oder Essigsäure, verwenden. Die mit pharma- CHiU 5,4 /n.

zeutisch einwandfreien Säuren gebildeten Salze sind 5 ^) lla-Chlor-o-desoxy-o-desmethyl-

für die Therapie verwendbar; die mit pharmazeutisch o-methylen-S-hydroxytetracyclin
nicht einwandfreien Säuren gebildeten Salze sind

zur Reinigung der Produkte und zur Herstellung von 5 g 1 la-Chlor-S-hydroxytetracyclin-o^-hemiketal

pharmazeutisch einwandfreien Salzen geeignet. werden in 15 ml flüssigem Fluorwasserstoff gelöst.

Verwendet man unter denselben Bedingungen 10 Man rührt die Reaktionsmischung bei 0 bis 5"C

85%ige Phosphorsäure an Stelle von Schwefelsäure, 3,5 Stunden und gießt sie dann zu 100 ml kaltem

so erhält man das Phosphatsalz des lla-Chlor- Aceton, das 7,5 mm einer 7%igen wäßrigen Jod-

o-desoxy-o-desmethyl-o-methylentetracyclins. wasserstoffsäure und einige Keimkristalle des Produktes enthält. Man rührt 45 Minuten auf einem

B e i s ρ i e 1 4 15 Eisbad, gewinnt das Produkt durch Vakuumfiltra-

x η 11 rv 11 * * i- c it t. ·ι*ι tion, wäscht mit Aceton und trocknet es an Luft,

a) 7,lla-D₁ch!ortetracycl.n-6,12-hem_Iketal _{Dje Ausbeute} ^ _kristalHnem ,,a-Chlor-o-desoxy-

Man rührt eine Mischung aus 2,4 g wasserfreiem o-desmethyl-o-methylen-S-hydroxytetracyclin-hydri-

7-Chlortetracyclin, 800 mg N-Chlorsuccinimid und odid, das 2 Mol Kristallaceton enthält, beträgt 3,4 g

■25 ml 1,2-Dimethoxyäthan 2'/2 Minuten, gibt da- 20 (47^u/o). Das Produkt zeigt Ultrarotabsorptions-

nach 100 ml Äther hinzu und anschließend 300 ml maxima bei 5,70 (in KBr) und 5,86 μ (in Aceton)

Hexan. Der sich bildende Niederschlag wird durch und Ultravioiettabsorptionsmaxima in 0,01 normaler

Filtration gesammelt, mit Hexan gewaschen und methanolischer HCl bei 223, 271 und 374 πΐμ;

getrocknet. log *· = 4,47, 4,27 und 3,56.

Man erhält 2,1 g 7,11 a - Dichlortetracyclin- 25

6,12-hemiketal, das keine Aktivität gegen Klebsieila C₂₂H₂₁NoOnCl · HI · 2 CH₃COCH₃:

pneumoniae zeigt. In Gegenwart von Natriumhydro- Berechnet·

sulfit zeigt es dagegen gegen Klebsiella pneumoniae C 46 6 H 4 8 N 3 9 Cl 4 9 I 17 6%·

eine Aktivität von 500 y/mg, was die Reduktion zu Neuträlisationsäquivälent 721;

7-Chlortetracychn anzeigt, wie auch durch Papier- 30 gefunden·

Chromatographie in einer 20 : 10 : 3-Mischung von C46 4H48 N38 Cl 50 I 17 5°/o"

Nitromethan zu Chloroform zu Pyridin gegen einen Neut'rälisatiönsäqui'välent 706.
wäßrigen Puffer vom pH-Wert 3,5 gezeigt wird. Die

Reduktion wird durch Zugabe von gleichen Ge- Das Produkt kann auch aus flüssiger Fluorwasser-

wichtsmengen Natriumhydrosulfit zu dem in der 35 stoffsäure als p-Toluolsulfonsäuresalz gewonnen

Lösung befindlichen Produkt bewirkt; die Lösung werden. An Stelle der Aceton-Jodwasserstoff-Mi-

läßt man 2 Stunden vor der Aktivitätsprobe stehen. schung, die vorher beschrieben wurde, verwendet

b) Die Dehydratisierung zum Hemiketal unter man dann 50 ml Isopropylalk*ohol, 50 ml Aceton Bildung von 7,lla-Dichlor-6-desoxy-6-desmethyl- und 5 g p-Toluolsulfonsäure. Nach dem Waschen 6-methylentetracyclin wird in gleicher Weise vor- 4° mit Aceton erhält man dann 5,6 g (81%) des luftgenommen wie im Beispiel 3 b). trocknen Materials.

B e is ρ iel 5

a) lla-Chlor-S-hydroxytetracyclin-o^-hemiketal · B e 1 s ρ 1 e 1 5 a) (α)

10 g S-Hydroxytetracycliii-hydrochlorid werden in 45 10 g S-Hydroxytetracyclin-hydrochlorid werden in 200 ml 50°/«igem wäßrigem 1,2-Dimethoxyäthan, 110 ml 70%igem wäßrigem Aceton gelöst. Die das vorher auf 5°C gekühlt wurde, mit Hilfe von Lösung wird auf 4°C gekühlt, und dazu werden 6 g 3,5 ml Triäthanolamin gelöst. Unmittelbar darauf Natrium-p-toluolsulfonchloramid (»Chloramin T«) gibt man 4,4 g gepulvertes N-Chlorsuccinimid zu. in 40 ml 70%igem Aceton gegeben. Die Mischung Die Temperatur der durch ein Eis-Wasser-Bad 50 wird kalt ?0 Minuten gerührt, filtriert und der Filtergekühlten Reaktionsmischung erhöht sich während kuchen viermal mit 10-ml-Portionen 70%igem wäßder Zugabe auf 12^DC. Die Mischung, in welcher das rigem Aceton gewaschen, wobei man 6,66 g Produkt sehr schnell auskristallisiert, wird 10 Minu- 11 a - Chlor - 5 - hydroxytetracyclin - 6,12 - hemiketal ten auf einem Eisbad gerührt, filtriert und mit einer erhält, das das gleiche Ultraviolettabsorptionsspekausreichenden Menge Aceton gewaschen, um dunkel- 55 trum zeigt wie das Produkt nach Beispiel 5 a).
gefärbte Verunreinigungen zu entfernen. Die Ausbeute an lla-Chlor-S-hydroxytetracydin-o^-hemi- Bei s nie 1 5 a) (ß)
ketal beträgt 5,0 g (50%). ■ ^p

Ein analysenreines Produkt erhält man durch 20 g S-Hydroxytetracyclin-hydrochlorid werden in

Umkristallisation aus Methanol—Salzsäure. Das 60 148 ml 70%igem wäßrigem Aceton gelöst, auf

Produkt zeigt Ultravioiettabsorptionsmaxima in -20⁰C gekühlt und dann mit 7,0 ml Triäthylamin

0,01normaler methanolischer HCl bei 265, 338 ηΐμ; und anschließend mit 6,1g p-Toluolsulfondichlor-

log f = 4,39 und 3,67. amid (»Dichloramin T«) in 20 ml 70%igem wäß-

n u nun runw HrJ- ^{rigem Aceton}> ^{das auf} -20⁰C vorgekühlt war,

C₂₂H₂₁₁OyNaCl · LH₃UH- HU. 6₅ behandelt. Nach 5 Minuten werden 225 ml Wasser

Berechnet: bei 0⁰C langsam zugegeben, und nach 14 Minuten

C 49,0, H 5,0, N 5,0, Cl 6,3, Cl 12,6, wird der erhaltene Brei filtriert, und der Filterkuchen

CH₃O 5,5°/«; wird mit zwei 20-ml-Portionen 70%igem wäßrigem

Aceton und drei 20-ml-Portionen Aceton gewaschen. Der Rückstand wird bei 35"C im Vakuum getrocknet, wobei man 10,20 g lla-Chlor-5-hydroxytetracyclin-6,i-2-hemiketal erhält, das Ultraviolettabsorptionsmaxima in 0,03normaler methanolischer HCl 5 bei 266 und 339 ΐημ zeigt.

Beispiel 5 a) {γ)

50 g S-Hydroxytetracyclin-hydrochlorid werden in 370 ml 70%igem wäßrigem Aceton gelöst und auf -25⁰C gekühlt. Dazu gibt man 17,5 ml Triäthanolamin und anschließend 9,6 g Trichlorcyanurtriamid (»Trichlormelamin«), das in 50 ml eines auf 20"C vorgekühlten 70%igen wäßrigen Acetons gelöst ist. Nach 5 Minuten werden 562 ml Wasser langsam bei 0⁰C zugefügt, und nach 14 Minuten wird der erhaltene Brei bei —8 "C filtriert. Der Filterkuchen wird mit zwei 50-ml-Portionen 70%igem wäßrigem Aceton gewaschen und drei 50-ml-Portionen trockenem Aceton bei 35 "C im Vakuum getrocknet, wobei man 25,35 g lla-Chlor-S-oxytetracyclin-o^-hemiketal erhält, das Ultraviolettabsorptionsmaxima in 0,03normaler methanolischer Salzsäure bei 266 (EU = 346) und 340 m<x (E¹^_n, = 81) zeigt.

Arbeitet man in der gleichen Verfahrensweise, ersetzt jedoch »Trichlormelamin« durch andere Halogenierungsmittel, so erhält man die folgenden Resultate:

HalogenierungsmiUel

13,2 g 1,3-Dichlor-5,5-dimethylhydantoin

9,8 g Trichlorisocyanursäure

Ausbeute an Hemi ketal

(g)

22,35
22,75

UV-

Absorptionsmaxima

(mu)

35

265 und 340 268 und 360

Beispiel 5 b) («)

111 ml (205 g) konzentrierte Schwefelsäure werden auf 15 C gekühlt und unter Rühren mit 14 ml Wasser verdünnt. Nach dem Wiederabkühlen auf 15 C werden zu der 90"oigen Säure innerhalb 30 Minuten portionsweise 51 g lla-Chlor-5-hydroxytetracyclin-6,12-hemiketal gegeben, wobei man die Temperatur durch Kühlen auf 18 bis 22 C hält. Die fast klare, dunkelrote Lösung wird 1 Stunde bei 20 bis 25 C gerührt, und dann werden eine Mischung von 1070 ml Aceton und 1.00 g Ascorbinsäure (Antioxydationsmittel) sowie 75 ml 47°Oige Jodwasserstoffsäure und Keimkristalle von lla-Chlor-5-hydroxy-6-desoxy-6-desmethyl - 6 -methylentetracyclin zugegeben. Die Zugabe dauert 20 Minuten, während denen man die Temperatur auf 5 bis 10 C hält. Man gibt etwas Aceton hinzu und rührt die schnell abgekühlte Lösung 30 Minuten, bis sich ein Kristallbrei bildet. Das Produkt wird durch Filtrieren gewonnen, mit Aceton gewaschen und unter vermindertem Druck bei 40 bis 45 C getrocknet, wobei man 37 g lla-Chlor-S-hydroxy-ö-desoxy-o-desmethyl-ö-methylentetracyelin erhält, das die gleichen Ultrarotabsorptionsmaxima zeigt wie das im Beispiel 5 b) erhaltene Produkt, das unter Verwendung von Fluorwasserstoff erhalten worden ist. -

Beispiel 6

a) 11 a-Brom-S-hydroxytetracyclin-o, 12-hemiketal

250 ml 5-Hydroxytetracyclinbase werden in 10,2 ml einer Benzol-1,2-Dimethoxyäthan-Mischung 1 : 1 bei 35"C gelöst. Dazu wird tropfenweise innerhalb von 10 Minuten eine Lösung von 0,51 ml Brom in 10 ml einer Benzol-1,2-Dimethoxyäthan-Mischung 1 : 1 gegeben. Es scheidet sich bald ein verfarbter Niederschlag ab. Man rührt das Gemisch 30 Minuten bei 35 "C, filtriert die Reaktionsmischung und wäscht den Filterkuchen mit Benzol—Dimethoxyäthan. Der etwas hygroskopische Feststoff wird in 10 ml Benzol—Dimethoxyäthan aufgeschlämmt, durch Filtrieren gewonnen und im Vakuum getrocknet, wobei man 173 mg kristallines 1 la-Brom-5-hydroxytetracyclin-6,12-hemiketal erhält. Weitere 52 g werden erhalten, indem man die vereinten Filtrate über Nacht bei Raumtemperatur stehenläßt, abfiltriert, den Filterkuchen mit Äther wäscht und dann im Vakuum trocknet. Das Produkt zeigt keine Ultrarotabsorption im Bereich von 5 bis 6 μ (gemessen in Kaliumbromid) und zeigt Ultraviolettabsorptionsmaxima in 0,01normaler methanolischer HCl bei 272 und 420 ιπμ (Ej* = 184). Kocht man das Produkt mit Aceton, so zeigt es eine Aktivität gegen Klebsieila pneumoniae von 600 )'/mg, was die Umbildung zu 5-Hydroxytetracyclin anzeigt.

b) Die Dehydratisierung des Hemiketals unter Bildung von lla-Brom-S-hydroxy-o-desoxy-ö-desmethyl-6-methylentetracyclin-tetrafluorid wird vorgenommen, indem man 150 mg des Hemiketals in 1 ml Fluorwasserstoff löst und 1 Stunde bei 0 C stehenläßt, den Fluorwasserstoff im Stickstoffstrom entfernt und den Rückstand mit Äther wäscht. Das Produkt zeigt ein Ultrarotabsorptionsmaximum in Kaliumbromid bei 5,7 μ.

Die Hydrochloridsalze der oben beschriebenen lla-Halogentetracyclin-6,12-hemiketale stellt man her. indem man die freie Base in Wasser löst, welches eine äquimolekulare Menge Chlorwasserstoff enthält, und die erhaltene Lösung gefriertrocknet. In ähnlicher Weise werden Salze mit Schwefelsäure, Bromwasserstoffsäure und Phosphorsäure gebildet.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von lla-Halogen-6 - desoxy - 6 - desmethyl - 6 - methylentetracyclinen bzw. ihren Salzen, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Tetracyclinverbindung der allgemeinen Formel

N(CH₃J₂

O O

in der E Wasserstoff oder eine Hydroxylgruppe darstellt und Z ein Chlor- oder Wasserstoffalom bedeutet, jedoch nur Wasserstoff bedeutet, wenn

Fluor eingeführt wird oder E eine Hydroxylgruppe darstellt, mit einem an sich bekannten milden Halogenierungsmittel in einem gegenüber der Umsetzung inerten Lösungsmittel bei Temperaturen bis etwa 50 "C umsetzt, das erhaltene lla-Halogentetracyclin-6,12-hemiketal in an sich bekannter Weise mit einer starken Säure dehydratisiert und gegebenenfalls aus dem Salz in an sich bekannter Weise die amphotere Verbindung oder andere Salze herstellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Halogenierungsmittel

N-Chlor-, N-Brom-, N-Jodsuccinimid, freies Brom bzw. Perchlorylfluorid verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halogenierung in Gegenwart eines mit Wasser mischbaren Lösungsmittels vorgenommen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als dehydratisierend wirkende Säure wäßrige Perchlorsäure oberhalb 50° C, vorzugsweise bei 60 bis 7O⁰C, flüssigen Fluorwasserstoff bei 0 bis 5O⁰C oder konzentrierte Schwefelsäure bei unterhalb etwa 20°C verwendet.

809639/1920