DE1445517B2 - Derivate des ampicillins und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Description

O S CH₃

Il / \/

C—NH-CH-CH C

NH,

O=C-

CH₃

-CHCOOH

oder eines seiner Salze mit einem Methyl-(niedermolekularen)alkyl-keton bei einem pH-Wert von etwa 5,5 bis etwa 9,5 und bei einer Temperatur von mindestens etwa 15° C umgesetzt, gegebenenfalls die überschüssige Carbonylverbindung abgedampft, anschließend die wäßrige Lösung des Reaktionsprodukts angesäuert und das ausgefallene Reaktionsprodukt oder dessen pharmazeutisch verträgliche Salze isoliert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert 7,5 bis 9,0 beträgt.

Die Erfindung betrifft synthetische Derivate des Ampicillins mit wertvollen therapeutischen Eigenschaften.

Gegenstand der Erfindung sind Ampicillinderivate der allgemeinen Formel

CH N-

S CH₃

/ \/
CH-CH C

CH₃

NH-C—Alk C N CHCOOH

CH,

in der Alk eine niedermolekulare Alkylgruppe ist, und Kohlenwasserstoffgruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffato-

deren pharmazeutisch verträgliche Salze. men.

Der hier verwendete Ausdruck »niedermolekulare Die Struktur der Verbindungen wurde an der

Alkylgruppe« umfaßt gerad- und verzweigtkettige 55 Verbindung gemäß der Formel

Il

C S CH₃

CH N CH-CH C

NH-C-CH₃ C- -N-

CH₃
!HCOOH

CH₃

dem Hetacillin, durch Röntgenstrukturanalyse bestimmt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Derivate des Ampicillins ist dadurch gekennzeichnet, daß Ampicillin der Formel

CH-C —NH-CH-CH C

NH,

O=C-

CH,

CH₃

-N-

-CHCOOH

oder eines seiner Salze mit einem Methyl-(niedermolekularen)alkyl-keton bei einem pH-Wert von etwa 5,5 bis etwa 9,5 bei einer Temperatur von mindestens etwa 15° C umgesetzt, gegebenenfalls die überschüssige Carbonylverbindung abgedampft, anschließend die wäßrige Lösung des Reaktionsprodukts angesäuert und das ausgefallene Reaktionsprodukt oder dessen pharmazeutisch verträgliche Salze isoliert werden. Vorzugsweise wird bei einem pH-Wert von 7,5 bis 9,0 gearbeitet.

Für die Umsetzung des Ampicillins mit der Carbonylverbindung sind die Verhältnisse der Reaktionsteilnehmer nicht wesentlich. Eine gewisse Umsetzung findet unabhängig von den Verhältnissen der Reaktionsteilnehmer statt. Zur Erzielung größtmöglicher Ausbeuten ist es jedoch vorteilhaft, einen Überschuß von einem Mol der Carbonylverbindung zu verwenden. Es können auch große Überschüsse an Carbonylverbindung verwendet werden, und die Carbonylverbindung kann sowohl das Reaktionsmedium als auch den Reaktionsteilnehmer darstellen, wenn sie bei der Reaktionstemperatur flüssig ist. Ist die Carbonylverbindung bei der Reaktionstemperatur fest, kann die Reaktion in einem inerten Lösungsmittel wie Methylenchlorid vorgenommen werden. Das Reaktionsmedium kann wäßrig oder wasserfrei sein. Die Reaktion zwischen dem Ampicillin und der Carbonylverbindung ist eine Gleichgewichtsreaktion, während der Wasser abgespalten wird. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, wenn keine zu große Menge Wasser im Reaktionsmedium vorliegt.

Der pH-Wert der Reaktionsmischung kann, falls erforderlich, durch Zusatz von alkalischen Verbindungen, wie Natriumhydroxyd, Natriumcarbonat, Kaliumhydroxyd, Kaliumcarbonat, Ammoniumhydroxyd, Ammoniumcarbonat, organischen Aminen (z. B. Triäthylamin) eingestellt werden.

Die Temperatur während der Umsetzung ist nicht wesentlich. Die Reaktion schreitet bei Raumtemperatur befriedigend fort und kann durch Erwärmen beschleunigt werden.

Nach erfolgter Reaktion des Ampicillins mit der Carbonylverbindung kann das so entstandene Produkt in Form des Salzes durch Eindampfen des flüssigen Reaktionsmediums gewonnen werden. Wenn das Reaktionsmedium aus einer flüssigen Carbonylverbindung, wie Aceton besteht, kann das Ampicillinderivat in Form seines Salzes durch Verdampfen des Acetons auf diese Weise erhalten werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Derivat durch Zugabe von Wasser zu dem Reaktionsmedium und rasches Einstellen des pH-Wertes der Mischung auf 1 bis 3 erhalten. Die Ampicillinderivate der Erfindung sind bei diesem pH-Wert in Wasser unlöslich und können deshalb aus der wäßrigen

Mischung ausgefällt werden. Da das Ampicillin an sich in Wasser eines pH-Wertes von 1 bis 3 löslich ist, bleibt nicht umgesetztes Ampicillin in Lösung. Diese Arbeitsweise bietet eine ausgezeichnete Möglichkeit, die erfindungsgemäßen Verbindungen zu isolieren.

In die Erfindung eingeschlossen sind auch die pharmazeutisch verträglichen Salze der neuen Ampicillinderivate. Solche Salze sind beispielsweise (1) die pharmazeutisch verträglichen carbonsauren Salze, wie ίο die des Natriums, Kaliums, Calciums und Aluminiums, die Ammoniumsalze und die substituierten Ammoniumsalze, beispielsweise die ungiftigen Salze von Aminen, wie

Trialkylamine einschlielich des Triäthylamins,
Procains, Dibenzylamins,

N-Benzyl-/3-phenäthylamins,

N-Methyl-l,2-diphenyl-2-hydroxyäthylamins,

Ν,Ν'-Dibenzyläthylendiamins,

Dehydroabietylamins,

N,N-bis-Dehydroabietyläthylendiamins,

der niederen N-Alkylpiperidine, wie z. B. des N-Äthylpiperidins und andere Amine, die zur Bildung von Salzen mit Benzylpenicillin verwendet wurden und (2) die pharmazeutisch verträglichen sauren Additionssalze dieser Amine, wie der (a) mineralsauren Salze, so Hydrochlorid, Hydrobromid, Hydrojodid, Sulfat, Sulfonat und Phosphat sowie (b) die sauren organischen Additionssalze, wie Maleat, Acetat, Citrat, Tartrat, Oxalat, Succinat, Benzoat, Fumarat, Malat, Mandelat, Ascorbat, jS-Naphthalinsulfonat, Toluolsulfonat.

Mit den Verbindungen der Erfindung sind Vergleichsversuche durchgeführt worden, bei denen die minimale Hemmkonzentration bestimmt wurde. Als vergleichbares anerkannt gutes Breitspektrum-Penicillin wurde das Ampicillin (internationaler Freinahme) nämlich das D-(—)-a-Aminobenzylpenicillin verwendet. Wie die folgenden zwei tabellarischen Übersichten erkennen lassen, besitzen die erfindungsgemäßen Verbindungen praktisch die gleichen in vitro Aktivitäten gegenüber den geprüften Organismen wie die Vergleichssubstanz.

Weitere Untersuchungen haben ergeben, daß die Verbindungen nach der Erfindung stabiler sind als das zum Vergleich herangezogene Ampicillin. Als erfindungsgemäße Verbindung wurde für die betreffende Bestimmung das Aceton-Reaktionsprodukt des D-(—)-a-Aminobenzylpenicillins, bekannt unter dem internationalen Freinamen Hetacillin. Die Ergebnisse der Versuche sind in der folgenden Tabelle 2 zusammengefaßt.

Tabelle 1

	Minimale Hemm	Hetacillin
	konzentration, y/ml	>250
	Ampicillin	0,6
Proteus morganii	>250	0,15
Proteus vulgaris	0,6	0,8
SaLenteritidis	0,13	0,3
Salparatyphi	0,8	2,5
Sal-schottmuelleri	0,3	0,004
SaLtyphosa	2,5	0,6
Sarcina lutea	0,004	0,13
Shigella dysenteriae	0,6	0,03
S.aureus	0,13	2,5
Stagalactiae	0,03
Stfaecalis	2,5

Tabelle 2

Prozentualer Verlust an Bioaktivität
Stunden nach Verabreichung

Proben
Hetacillin

Originalversuch 1
in mg/ml

24

65L1026	257	0	2.7	12,0	2,7	2,7	26,1
65L1028	260	0	0	12,0	0	11,6	27,0
65L1029	260	6,0	( + 7,7)')	20,0	( + 3,8)')	0	19,1
65Ll273	60,32)	5,9	0,5	22,0	( + 2,8)0	2,1
65Ll 297	54,02)	9,8	4,6	25,0	4,6	5,5
65L1364	31,03)	7,4	6,4	24,0	5,5	9,7
Ampicillin		7,5		18,0
62Ll 126	240	0	8,0	9,1	14,0	siehe 4)
62Ll 127	250	5,6	—	12,9	18,0
62Ll 136	250	3,3	8,0	9,5	24,0
62Ll143	255	16.0	32,0
62Ll 147	255	5,9	28,0
62Ll 150	270	15,0	30,0
62Ll 161	230	11,0	20,0
63Ll 000	220	9.1	18,0
63Ll 139	233	10.7	23,0
63L1251	210	1,4	15,7

Erläuterungen der Fußnoten ·) bis ⁴) wie in Tabelle 2 erwähnt

') Die Lösungen zeigten selbstverständlich keine Zunahme des Wirkungsvermögens. Die wahrnehmbare kleine Steigerung zeigt lediglich den experimentellen Schwankungsbereich, der biologischen Untersuchungen eigen ist Es ist äußerst wahrscheinlich, daß diese Lösungen, sowie die anderen, in der Tat einen sehr kleinen Teil ihrer antibakteriellen Wirksamkeit verloren.

²) Verringerte Konzentrationen, da diese Gefäße mit 5,0 ml statt 1,0 ml Wasser versetzt wurden, um eine verdünntere Lösung zu untersuchen.

³) Verringerte Konzentration, da dieses Gefäß mit 10,0 ml statt 1,0 ml Wasser versetzt wurde, um eine verdünntere Lösung zu untersuchen.

⁴) Die Ampicillinlösungen wurden nach 4 Stunden nicht mehr weiter untersucht, da sie nach diesem Zeitraum viel zu sehr an Wirkungsvermögen verloren hatten, um noch weiteres Interesse zu besitzen.

Aus der Tabelle 2 ist zu ersehen, daß von den 6 Hetacillinproben 5 (83%) mindestens 90% ihrer Aktivität nach 6 Stunden behalten hatten. Hingegen waren es bei dem Ampicillin nur 6 Proben (60%) von 10, für die nach 2 Stunden 90% der Aktivität bestimmt worden waren.

Bei Untersuchungen an Menschen, die der Bestimmung des Blutspiegels dienten, wurden wiederum Ampicillin und Hetacillin verwendet Die Antibiotika wurden in den Blutstrom langsam und regelmäßig in einer Menge von 0,5 g pro Stunde eingeführt. Nach 2 Stunden hatten die Blutspiegel in jedem der Fälle einen konstanten Wert erreicht. Der Blutspiegel für Ampicillin betrug 28,95 y/ml, während der Blutspiegel für Hetacillin nach 2 bis 3 Stunden 24% höher lag.

In diesem Zusammenhäng ist es von großer Wichtigkeit zu betrachten, in welchem Umfang die Antibiotika im Harn ausgeschieden werden. Messungen haben ergeben, daß während eines Zeitraumes von 6 Stunden nach Beginn der Infusion des Antibiotikums im Harn 75,69% Ampicillin und 92,25% Hetacillin ausgeschieden wurden. Die Mengen des Antibiotikums festzustellen, die die Harnwege erreichen, ist deshalb von großer Wichtigkeit, weil Infektionen des Harnsystems des Menschen oft sehr schwierig zu heilen sind.

Werte wie die angegebenen zu erhalten ist bedeutungsvoll, da sie zeigen, wieviel des Antibiotikums wirksam während der Zeit bleibt, in der es im Blut und den Geweben des Körpers zirkuliert.

Das Hetacillin kann am besten durch Mischen des Natriumsalzes des Ampicillins mit Aceton bei 24 bis 35°C bis zum Entstehen einer Lösung (1 bis 5 Stunden) hergestellt werden. Die Acetonlösung wird im Vakuum auf etwa ¹A ihres Volumens eingeengt und einem großen Volumen kalten Wassers zugesetzt der pH-Wert wird auf 2 bis 3 eingestellt, worauf sich ein weißes, kristallines Produkt abscheidet Die rechteckigen Platten schmelzen bei etwa 180 bis 190⁰C unter Zersetzung (ändert sich gering in Abhängigkeit vom Wassergehalt), lösen sich in Methanol und Dimethylformamid, während sie in Aceton mäßig löslich und unlöslich in Wasser und den meisten organischen Lösungsmitteln sind. Das Infrarotspektrum der Substanz enthält Absorptionsbanden bei 5,6 μ (0-Lactam), 5,8 bis 5,9 μ (Kohlenstoff-Sauerstoff- oder Kohlenstoff-

Stickstoff-Doppelbindung) und bei 8,0 μ (Ätherbindung). Auf Grund der Elementaranalyse und der Methode von Karl Fischer an einer gereinigten Probe besitzt diese Verbindung die empirische Formel C19H23N3O4S.

Analyse für C19H23N3O4S:

Berechnet: C 58,6; H 5,94; MG. 389;
gefunden: C 58,8; H 6,25; MG. 389; 393.

Die spezifische Drehung in einem Puffer von pH-Wert 7 ist +266°, und der durch Elektrophorese bestimmte isoelektrische Punkt ist 2,5. Die Verbindung reagiert nicht mit 2,4-Dinitrophenylhydrazin in wäßriger, alkoholischer Schwefelsäure bei Raumtemperatur. Die Jodometrische Prüfung ergab 700 bis 800 y/mg und die biologische Prüfung 900 bis 1000 y/mg im Vergleich mit Ampicillin, bei dem eine durchschnittliche Aktivität von 1000 y/mg ermittelt wurde.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

Ampicillin (8,4 g; 0,023 Mol) wird in einer Mischung von Wasser (100 ml) und Aceton (400 ml) bei einem pH-Wert von 8,8 und Raumtemperatur gelöst. Die Lösung wird dann bei 36° C 2 Stunden gerührt, wobei der pH-Wert auf 7,9 fällt. Der pH-Wert der Lösung wird auf 7,0 eingestellt und das Aceton im Vakuum entfernt. Die entstandene blaßgelbe Lösung (100 ml) wird mit Äther extrahiert. Die gelbe Farbe bleibt Die wäßrige Schicht, die einen pH-Wert von 8,0 aufweist, wird filtriert. Das Filtrat wird dann mit HCl angesäuert. Es beginnen sich cremefarbene Kristalle bei einem pH-Wert von 4,5 abzuscheiden. Dieser Niederschlag ist auch bei einem pH-Wert von 1,0 noch unlöslich. Dann wird der pH-Wert auf 2,0 eingestellt, der Brei etwa 1 Stunde abgekühlt und filtriert. Der kristalline Niederschlag wird mit kaltem Wasser gewaschen und getrocknet. Die Substanz (1,4 g) weist die j3-Lactamstruktur auf, wie aus der Infrarotanalyse hervorgeht, schmilzt bei 189,2 bis 191⁰C unter Zersetzung, ist in einer Pufferlösung von pH-Wert 6,9, in Methylalkohol und Dimethylformamid löslich und in Aceton nur mäßig löslich. Die erhaltene Verbindung, das Hetacillin, ergab nach biologischer Prüfung eine Aktivität von 920 y/mg gegenüber Ampicillin. Sie hemmt Staph. aureus Smith bei Konzentrationen von 0,001 Gewichtsprozent.

Beispiel 2

Das Natriumsalz des Ampicillins (3,9 g; 0,01 Mol) wird in 200 ml Aceton 21 Stunden bei Raumtemperatur aufgeschlämmt. Nach 16 Stunden ergibt sich eine trübe Lösung. Danach wird Wasser (50 ml) zugefügt und das Aceton im Vakuum entfernt. Die entstandene gelbe wäßrige Lösung wird filtriert und das Filtrat mit 2O°/oiger HCl angesäuert. Bei einem pH-Wert von 4,0 beginnt sich eine amorphe, feste Substanz abzuscheiden, die nach Schaben kristallisiert. Die teigige Masse wird PA Stunden bei einem pH-Wert von 2,9 bis 3,0 kalt gerührt. Sie wird filtriert, das Produkt mit kaltem Wasser gewaschen und getrocknet. Das erhaltene Hetacillin (1,4 g) schmilzt bei 183,1 bis 185,0°C unter Zersetzung und besitzt auf Grund der biologischen Prüfung eine Aktivität von 960y/mg; es weist gemäß der Infrarotanalyse die 0-Lactamstruktur auf. Es hemmt Staph. aureus Smith bei einer Konzentration von 0,05 y/ml, Diplococcus pneumoniae bei einer Konzentration von 0,025 y/ml und Salmonella enteriditis bei einer Konzentration von 0,4y/ml und besitzt nach intramuskulärer Injektion bei Mäusen eine CD50 von 3,8 mg/kg gegenüber Staph. aureus Smith.

Beispiel 3

Das Natriumsalz des Ampicillins (58,4 g; 0,15 Mol) wird bei 35 bis 40° C 19 Stunden in 750 ml Aceton aufgeschlämmt. Die gelbe Farbe der Masse ist leicht fluoreszierend. Die Mischung wird mit 250 ml Wasser verdünnt und das Aceton im Vakuum entfernt Der verbleibende gelbe wäßrige Anteil (750 ml) wird filtriert und der pH-Wert von 8,5 auf 3,0 eingestellt Während der Einstellung des pH-Wertes bilden sich weiße Kristalle. Die Mischung wird dann mit Wasser auf ein Volumen von 800 ml verdünnt Die entstandene Masse wird in einem Eisbad gekühlt und 1 Stunde gerührt Sie wird dann filtriert, während der abgeschiedene Niederschlag gewaschen und im Vakuum bei 50° C getrocknet wird. Das Produkt (16,5 g) schmilzt bei 184,0 bis 189° C unter Zersetzung. Es wird in 150 ml Wasser bei einem pH-Wert von 8,0 gelöst die Lösung filtriert und der pH-Wert des Filtrats durch Zusatz 70%iger HCl auf 3,0 eingestellt Dabei scheiden sich Kristalle ab, die in kaltem Wasser aufgeschlämmt, filtriert, gewaschen und getrocknet werden. Man erhält 8,3 g Hetacillin mit einem Schmelzpunkt von 184,7 bis 186° C, unter Zersetzung.

Analyse für C19H23N3O4S - '/2 H2O:
Berechnet: C 57,4; H 6,08;
gefunden: C 57,2, 57,4; H 5,80, 5,96.

Die Verbindung hemmt Staph. aureus Smith bei einer Konzentration von 0,1 y/ml. Sie behält annähernd 50% ihrer Aktivität nach 24 Stunden in einem wäßrigen Medium von einem pH-Wert von 1,0. Unter denselben Bedingungen behält Ampicillin nur 10% seiner Aktivität.

Beispiel 4

Zu 100 g in 2500 ml Aceton aufgeschlämmten Ampicillin wird eine Lösung von Kaliumäthylhexanoat (22%ige Lösung) in 200 ml n-Butanol gegeben und die Mischung auf 45° C erwärmt, wobei sich die Säure löst. Nachdem die Mischung 1 Stunde bei 40 bis 45° C gerührt wurde, beginnt das Produkt auszukristallisieren. Das Rühren wird 4 Stunden bei 45° C forgesetzt, worauf die Verbindung, das Kaliumsalz des Hetacillins, abfiltriert, mit 500 ml trockenem Aceton gewaschen und 17 Stunden bei 4O⁰C getrocknet wird; das Gewicht beträgt 70,0 g. Das Produkt hemmt Staph. aureus Smith bei einer Konzentration von 0,001 Gewichtsprozent.

Beispiel 5

Ampicillin-trihydrat (270 g) wird in 1350 ml Aceton aufgeschlämmt Die Masse wird mit Triäthylamin (189 ml) versetzt und auf 40⁰C erwärmt wobei sich die Säure auflöst. Die Lösung wird 5 Stunden bei 40 bis 45°C gerührt mittels einer Filterhilfe und langsam in 1500 ml Wasser von 5° C gegossen, wobei der pH-Wert des Wassers durch ab und zu erfolgende Zugabe von 6 n-Chlorwasserstoffsäure auf 2,5 gehalten wird. Nach Zufügen der gesamten Acetonlösung zu dem Eiswasser wird der entstandene Brei (der den kristallinen Niederschlag enthält) 1 Stunde in einem Eisbad gerührt. Das erhaltene Hetacillin wird dann abfiltriert, mit 500 ml kaltem Wasser gewaschen und 17 Stunden bei 40⁰C getrocknet; es wiegt 127,4 g und hemmt Staph. aureus Smith bei einer Konzentration von 0,001 Gewichtsprozent.

Beispiel 6

60 g des Produktes von Beispiel 5 werden in 1200 ml Wasser von 20⁰C auf geschlämmt Dem entstandenen Brei werden 300 ml einer 40%igen wäßrigen Lösung von j9-Naphthalinsulfonsäure zugesetzt. Die Masse wird 4 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, wobei das Produkt das jS-naphthalinsulfonsaure Salz des Hetacillins, in Form langer Nadeln aus der Lösung auskristallisiert, abfiltriert mit 1200 ml kaltem Wasser gewaschen und 20 Stunden bei 40⁰C getrocknet wird; das Gewicht beträgt 76,5 g. Die Verbindung hemmt Staph. aureus Smith bei einer Konzentration von 0,001 Gewichtsprozent

Beispiel 7

Teil A: 300 g Ampicillin-trihydrat werden mit 1500 mi Aceton vermischt. Dem Brei wird Triäthylamin (210 ml)

609 524/48C

zugesetzt, der dann erwärmt und 20 Stunden auf 30° C gehalten wird. Die Lösung wird dann mittels einer Filterhilfe filtriert und das Filter mit 200 ml Aceton gewaschen. Das vermischte Filtrat und das Waschaceton werden dann langsam 1500 ml Eiswasser von einem pH-Wert von 2,5, eingehalten durch Zusatz von 6 n-HCl, zugefügt. Die entstandene Lösung wird 2 Stunden bei 0 bis 10° C gerührt, wobei die Kristallisation des Hetacillins erfolgt. Das kristalline Produkt wird abfiltriert, auf dem Filter mit 600 ml Eiswasser gewaschen und getrocknet; es wiegt 134,0 g.
Teil B: 120 g des Produktes von Teil A werden in

2200 ml Wasser von 15° C aufgeschlämmt. Die Masse wird gerührt, während 200 ml konzentrierte Chlorwasserstoffsäure zugesetzt werden und die feste Substanz sich löst. Die stark saure Lösung wird 4 Stunden bei 27° C gerührt, währenddessen die Kristallisation erfolgt. Das kristalline Produkt, das chlorwasserstoffsaure Salz des Hetacillins, wird abfiltriert, mehrere Male rasch mit 200 ml Eiswasser auf dem Filter und einige Male mit trockenem Aceton gewaschen und 18 Stunden bei —40°C getrocknet; es wiegt 75 g. Die Verbindung hemmt Staph. aureus Smith bei einer Konzentration von 0,001 Gewichtsprozent.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Ampicillinderivate der allgemeinen Formel

CH N-

S CH₃

/ \/ -CH-CH C

NH- C—AIk C-

CH₃ CHCOOH

CH₃

in der Alk eine niedermolekulare Alkylgruppe ist, und deren nicht-toxische pharmazeutisch verträgliche Salze.

2. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ampicillin der Formel