DE1470068A1 - Verfahren zur Herstellung von Penicillinderivaten - Google Patents

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DR.-ING. WALTER ABITZ H70068 ^Mündien

DR. DIETER F. MORF DR. HANS-A. BRAUNS

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Patentanwälte Pienzenauerstraße 28

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/ M Ol 277

P lh 70 068. 6 Neue Unterlagen

MERCK & CO., INCORPORATED

Rahvmy, New Jersey, V.St.A.

Penicillir.dörivate und Verfahren zu ihrer H

Die Erfindung betrifft neue, antibiutlsch wirksfune Verbindungen und ein Verfahren zu deren Iie-rst«lluK&;. IiiuLuveiA' vi bezieht sie sich auf neue Penicilline Salze doisulbcvn, Zwischenprodukte und Vorfahren zur Herstellung dieser V^rüiridungen.

Die Penicilline haben die allgemeine Formel

R C NH—-GH—-CH

L-I

I
CH

COOH

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in der R einsn organischen Reet bedeutet. und habon sich als sehr wertvoll XUr die Therapie von Infektionen, bsnc^dsrß von duroh gxT.ni-positive Bakterien verursauhten In/Vikfclorr.n, erwiesen. Solehe Penicilline, wie Benzylpenicillin und Phenoxymethylpenicillin, erfreuen eich v;eitverbrcitetor Verwendung zur Behandlung verschiedener Infektionen. Ob« wohl Penicilline eine weitverbreitete Anwendung gefunden haben, leiden die bisher bekannten Penicilline an einem oder mehreren Nachteilen. Einige Penicilline, wie z.B. Bonzyl penicillin, besitzen z.B. eine verhältnismäesig niedrige Aktivität in vivo, selbst wenn sie parenteral appliziert werden. Einige Penicilline sind gegen bestimmte gram-negative Stämme von Bakterien unwirksam, und die Verwendung dieser Penicilline muss daher auf die Behandlung von Infektionen beschränkt werden, die durch Bakterien hervorgerufen sind, welche für die Wirkung der Penicilline empfänglich sind. Man sucht daher immer noch nach anderen Penicillinen, die die Nachteile der bekannten Penicilline nioht aufweisen.

Sine Aufgabe der Erfindung ist es, Penicilline und Salze derselben zur Verfugung zu stellen, die besonders wirksam gegen gram-negative Bazillen sind und eine hohe Aktivität in vivo gegen duroh solohe Mikroorganismen erregte Infektionen aufweisen. Ferner betrifft die Erfindung neue Zwischenprodukte und Verfahren zur Herstellung dieser Penicilline.

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BAD OFtiialNAL

Gegenstand dor Erfindung sind Penicillinderivate der all gemeinen Formel

NH--CH-- CH^ C¹C (I)

COOH

in der R einen Ouanidinoaryl-, Ouanidlnoaralkyl-, Quanidino methylaryl-, Quanldinomethylaralkyl- oder Guanidinoarylisoxazolylreet bedeutet« sowie deren Salze und Ester, und ein Verfahren zur Herstellung dieser Verbindungen, das daduroh gekennzeichnet ist, dass man eine Verbindung der allgemeinen Formel

, (II) X

in der R die entsprechende, oben definierte Bedeutung hat und X eine Hydroxylgruppe oder ein Halogenatom bedeutet, mit 6-Aminopenicillansäure, Salzen oder Estern derselben umsetzt.

Für die Durchführung des erfindungsgemüsaen Verfahrens geeignete Ester der 6-Aminopenicillansäure sind z.B. der Allylester, der Benzylester, substituierte Benzyl-

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ester, der Phenylester, substituierte Phenylester und dergleichen. Da der Benzyleeter sich am leichtesten herstellen lässt, wird er gegenwärtIk für die Herstellung der neuen Penicilline bevorzugt.

Bei der Herstellung der als Aoylierungßmittel dienenden neuen guanidino°sub8tltuierten Carbonsäuren oder Säurehalogenide wird die entsprechende Aminosäure in eine Carbonsäure übergeführt, die anstelle des Amino» eubstituenten einen Quanidinosubstituenten trägt, und diese guanidino-substituierte Carbonsäure v/ird aus dem Reaktionsgemisch gewonnen. Das entsprechende Säurehalogenid wird durch Umsetzung der so erhaltenen Ouanidino»

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carbonsäure mit einem Halogenierungsmittel, wie Thionylchlorid, in Gegenwart eines tertiären Amins hergestellt.

Sie neuen guanidiito-substituierten Carbonsäuren und Säurehalogenide, die alB Zwischenprodukte für die Herstellung der

neuen guanidlno-subetituierten Penicilline durch Umsetzung mit 6-Aminopenicillansäure oder Estern derselben verwendet werden, gehören vier allgemeinen Arten an» nämlich Guanidinoaryloarbonsäuren, Guanidinomethylaryloarbonsäuren, Guanidinoaralkyloarbonsäuren und Ouanidinomethylaralkyloarboneäuren.

Gemäes der Erfindung kann die guanidino-substituierte Carbonsäure aus der entsprechenden amino-substituierten Carbonsäure hergestellt werden, indem diese Aminosäure mit S-Methy1-isothionitroharnstoff zu einem Zwischenprodukt, nämlioh der entsprechenden Nitroguanidinocarbonsäure, umgesetzt wird, die dann durch katalytische Hydrierung in die gewünschte guanidinosubstituierte Carbonsäure übergeführt wird. Die auf diese Weise erhaltene guanidino-substituierte Carbonsäure kann, z.B. duroh Umsetzung mit Thionylchlorid, in das entsprechende Säurechlorid umgewandelt werden.

Naoh einer bevorzugten Methode zur Herstellung von Guanidinoaryloarbonsäuren und Guanidinoaralkylcarbonsäuren wird die Jeweilige Aminoaryl- bzw. Aminoaralkyloarbonsäure in innige Berührung mit Benzoylcyanamid gebracht und das sich hierbei bildende Produkt hydrolysiert. So wird z.B. p-Guanidinobenzoesäure duroh Umsetzung von p-Aminobenzoesäure mit Benzoyloyanamid und ansohliessende Hydrolyse des Reaktionsprodukteθ hergestelltι

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5-Methyl-3-(p--ßuanidinophenyl)-4-isoxazolyloarboneäure .wird duroh Umsetzung von 5-Methyl-3-(p-aminophenyl)-4-isoxazolyloarbonsäure mit Benzoyloyanamid und anschliessende Hydrolyse des Reaktionsproduktes zu der gewünschten guanidino-substituierten Carbonsäure hergestellt, und p-Guanidinophenylessigsäure wird durch Umsetzung von p-Aminophenylesaigsäure mit Benzoyloyanamid und anschliessendo Hydrolyse dee Reaktioneproduktee hergestellt.

Nach einer bevorzugten Methode zur Herstellung der Guanidinomethylarylcarboneäuren und der Guanidinomethylaralkyl-Carsonsäuren wird die betreffende Aminomethylarylcarbonsäure bzw. Aminomethylaralkyloarbonsäure in alkalischer Lösung mit O-Methylisoharnstoff umgesetzt. So wird z.B. p-Guanidinomethylbenzoesäure duroh Umsetzung von p-Aminomethylbenzoesäure mit O-Methylisoharnstoff in alkalischer Lösung hergestellt, und p-Guanidinomethylphenyleaaigoäure wird in ähnlioher Weise aus p-Aminomethylphenylessigsäure erhalten.

Naoh den obigen Verfahren lassen sich die folgenden, neuen»

guanldino-eubatituierton Carbonsäuren, Carbonsäurehalogenide

derselben
und Salze/IeTcht aus den entsprechenden Aminosäuren herstelleni 2-Fhenyl-4-guanidinobenzoesäure, 4-öuanidino-2-äthoxy-1-naphthoesäure, 2,6-Dimethoxy-4-guanidinobenzoesäure, 2-Phenyl-4-guanidinomethylbenzoesäure, 4-Guanidinotuethyl-2-äthoxy-i-naphthoesäure, 2,6-Diaethoxy-4-guanldinometbylbenzoesäure, 4-Ouanidinophenyleseigeäure, 4-Guanidinophenoxyeesigeäure, 2-(4-Guanidinophenoxy)-propionsäure, 5-Kethyl-3-(4-guanidinophenyl)-4-isoxazolyloarbonsäure, p-Guanidinophenyl-a-aaino-

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eBaigBäuro, 2-(4-Guanidinophenoxy)-buttersäuro, 5-Methyl-3-(2-chlor-4-guanidinophenyl)-4-iooxazolyloarbon8äure, 4-Guanidinomethylphenyleesigoaure, 4-Guanidinomethylphenoxyeeeigeäure, 2-(4-Guanidinomethylphenoxy)-propionsäure, 5-Methyl-3-(4-guanidinomethylphonyl)-4-iaoxazolyloarbonsäure, p-Guanidinomethylphenyl-oc~aminooaoigsäure, 2-(4-Guanidinomethylphenoxy)-buttersäuro, 5-Mothyl-3-(2-chlor-4-guanidinomethylphenyl)-4-iooxaysolylcarbonsäuro. Duroh Umsetzung einer der obigen Säuren mit oinom Haloßoniorungoniittel, wio Thionylchlorid, erhält man das entsprechende Säurehalogenid oder das Salz desselben, e«B· 2-Fhenyl~4~guanidinobensoylchlorid-hydroohlorid.

Die Umsetzung des e-Aminopenicillansäureestera mit der guanidino-Bubatituierten organischen Carbonsäure wird vorteilhaft durchgeführt, indem die Reaktionsteilnehmer in Gegenwart eines Carbodiimides, wie 1,3-Dioyclohe>:yloarbodiimid oder 1,3-DiiBopropylcarbodiimid, und eines geeigneten Lösungsmittels bei Raumtemperatur miteinander in Berührung gebracht werden* Naoh Beendigung der Umsetzung wird der aus dem Dicarbodiimid entstandene Harnstoff von Reaktionsgemisch abgetrennt und der Penicillinester auf an sich bekannte Weise aus der Lösung gewonnen .

Der so erhaltene Ester des neuen Penicillins lässt sioh leioht durch katalytische Hydrierung in die freie Säure überführen. Sie katalytische Hydrierung erfolgt vorzugsweise an einem Edolmetallkatalysator, wie Palladium, Platin oder Rhodium, der eioh vorzugsweise auf einem inerten Träger, wie Kohlenetoff,

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Bariumcarbonate Dlatomeenerde und dergleichen» befindet· Naoh beendeter Hydrierung wird die freie Penioillansäure aus dem Reaktionsgemisoh auf bekannte Art gewonnen.

Zu den neuen Verbindungen gehören Penicilline_t bei denen ein guanidino-substituiertor Arylsubstituent an den Aoylteil des Penioillinmoleküla gebunden ist. Die neuen Penicilline können, wie oben beschrieben, duroh Umsetzung einer entsprechend substituierten Alkancarbonsäure oder eines entsprechend substi- : tuierten Säurehalogenidee mit 6-Aminoponioillansäure oder einen Ester derselben hergestellt werden. Als organische Säure oder Säurehalogenid wird vorzugsweise eine Verbindung ausgewählt, bei der ein monooyolischer Aryleubstituent, der seinerseits weiter duroh einen Guanidino- oder Guaiiidinomethylrest substi-. tuiert ist, an die Carbonsäuregruppe gebunden ist. Ausser dem Guanidino- oder Guanidinomethylsubstituenten kann die Carbonsäure oder das Säurehalogenid noch andere Substituenten an den monooyollsohen Arylkern oder an irgendeine andere Stelle der Kohlenstoffkette der aliphatischen Carbonsäure gebunden enthalten. Zu den erfindungsgemäss herstellbaren Guanidinoaryl-, Guanidinomethylaryl-, Guanidinoaralkyl- und Guanidinomethylaralkylpenicillinen gehören auch solche, bei denen sich zwisohen dem Arylkern und der Amidbindung des Penicillinmoleküls ein Heteroatom oder ein heterocyclischer Ring befindet. Besondere, in den Rahmen der Erfindung fallende Penicilline sind 2-Phenyl-4-guanidinophenylpenicillin, 2-Äthoxy-4-guanidinonaphthylpenioillin, 2,6-])imethoxy-4-guanidinophenylpenloillin, 2-Phenyl-4-guanidino-

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methylphenylpenloi.ilin, 2-Äthoxy-4-guanidlnomethylnaphthylpeniolllin, 2_#6-Oimethoxy-4-guanldlnomethylphenylpheniolllin₄ 4-Ouanidinobenzylpeniclllin, 4-OuanidlnophenoxymethylpeniolUln, a-(4-.Ouanidinophenoxy)-äthylpenioillin, 5-Methyl-2-(4-guanldinophenyl)-4-isoxazolylpenloillin, ot-Amino-p-guanidinobenzylpenlcillin, a-(4-0uanidinophenoxy)-propylpenioillin, 5-Methy1-3-(2-OhIor-4-guanldlnophenyl)-4-isoxazolylpenloillln, 4-Guanidinomethy!benzylpenicillin, 4-Ouanidlnomethylphenoxyroethylpenioillln, a-(4*0uanldinomethylphenoxy)-äthylpenioillin, 5-Methyl-?-(4-guanidlnomethylphenyl)-4-l8oxazolylpenloillln» a-Amino-p-guanidinomethylbenzylpenioillin, a-(4-auanidinomethylphenoxy)-propylpenioillln, 5-Methyl -3- (2-ohlor-4-guanidinomethylphenyl)-A-ieoxazolylpenioillin. Dieee Penioilllne können In Form ihrer inneren Salze gewonnen, oder mit Säuren zu den entsprechenden PenloillanaKureealxen umgesetzt werden. Die inneren Salsie und die nioht-toxliohen Säureealse können für die Darreiohung an Meneohen und Tiere mit geeigneten, nioht-toxleohen flüssigen oder fetten pharraazeutieohen Trägern gemischt werden. Diese pharmazeutischen Präparate können auch noch andere aktive therapeutische Mittel enthalten und oral oder parenteral verabfolgt werden.

Die neuen Penioilllne und ihre nioht-toxisohen Salze sind wertvolle antibakterielle Mittel, die sioh zur Behandlung von Oeflllgel und anderen Tieren sowie auoh Meneohen, besonders gegen Infektionen eignen, die duroh gegen diese Mittel empfindliche gram-positive und gram-negative Bakterien verursacht sind. Die neuen Verbindungen, die auoh als 6-(0uanldinoarylaoylamino)-penioillansäuren bezeichnet werden können, haben auoh im Vergleloh zu den entsprechenden Penicillinen, die keinen Ouanidlnosubstituenten tnthalten, eine höhe Aktivität In vivo. 909883/1640

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Sie Verbindungen eignen sich auch ale Sierfutterzusätze.

Die folgenden Beispiele erläutern Methoden zur Herstellung der neuen Penicilline, ihrer nicht-toxischen Salze und der bei der Herstellung der neuen Penicilline als Zwisohen-

produkte dienenden neuen guanidino-substituierten organischen Carbonsäuren. -

Beispiel 1

p-Guanidinophenylpenicillin

650 mg festes p-Guanidinobenzoylchlorid-hydroohlorld werden in kleinen Anteilen unter Rühren zu einer Lösung von 648 mg 6-Aminopenicillansäure in 8,5 #iger wässriger Natriumbicarbonat-Iusung zugesotzt. Während der Umsetzung wird der pH-Wert des Reaktionsgomisches duroh ständigen Zusatz von gesättigter wässriger Natrium"bicarbonatlöaung auf 7,8 gehalten. Dann wird das Reaktionsgemisch noch 45 Minuten gerührt, wobei das p-Guanidinophenylponicillin aus dem Reaktionsgemisch ausfällt. Der Niedersohlag wird abfiltriert und durch Umkristallisieren aus einem Gemisch aus Aoeton und Wasser gereinigt. Das so erhaltene Produkt hemmt das Wachstum von Staphylococcus aureus bei einer Konzentration von 3,9 γ/ml.

Das als Ausgangsstoff dienende p-Guanidinobonzoylchloridhydrochlorid wird folgendermassen aus p-Aminobenzoesäure hergestellt« Eine Lösung von 1,5 g p-Aminobanzoesäure und 1,62 g Benzoylcyanamid in 5 ml Äthanol wird bei Dampfbadtemperatux zur Srookne eingedampft. Nach Zusatz weiterer 5 al Äthanol wird das Eindampfen in der gleichen Weise wiederholt. Der Rückstand wird

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1 Stunde in 5 #iger wäoariger Natriumbicarbonatlösvng gerührt und abfiltriert. Das Filtrat wird mit 4 Äquivalenten Natriumhydroxyd versetzt und die Lösung 20 Minuten auf Rüokflusstemperatur gehalton. Dann wird die Lösung mit Aktivkohle entfärbt und das entfärbte Piltrat mit weiteren 6 Äquivalenten Natriumhydroxyd versetzt und 30 Minuten auf Raumtemperatur gehalten· Nach dem Ansäuern der Lösung mit Eisesoig kristallisiert p-Guanidinobenzoesäure aus, die abfiltriert und getrocknet wird.

Ein Gemisch aus 5 ml Thionylchlorid, 3 Tropfen Pyridin und 537 mg p-Guanidinobenzoesäure wird 1 Stunde unter Rühren erhitzt und dann mit Benzol versetzt, um das p-Guanidinobenzoylohlorid-hydroohlorid auszufällen. Der Niederschlag wird abzentrifuglert und im Vakuum getrocknet.

Beispiel 2

5-Methyl-3-(p-guonidinopheny3 )-4-lcOxazol_fylpenicillin Ein Gemisch aus 400 mg 5-Kethyl-3-(p-guanldinophenyl)-4-isoxazolylcarbonsäure und 4 ml Thionylchlorid wird 15 Minuten unter Rühren auf Rückflusstemporatur erhitzt. Dann wird das Reaktionsgemisch im Vakuum eingeengt, um das Thionylchlorid abzutreiben, woboi alo Rückstand 5-Methyl-3-(p-guanidinophenyl)-4-isoxazolylcarbonsäurechlorld-hydrochlorid hinterbleibt. Dieses Säurechlorid wird in 5 ml trockenem Aoeton gelöst und die Lösung zu einer Lösung von 283 mg 6-Aminopenicillansäure in einer geringen Menge gesättigter Natriumbioarbonatlösung zugesetzt.. Das Oemisoh wird 30 Minuten bei 0 bis 5° 0 gerührt, wo-

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bei dor pH-Viert duroh Zuaatz von wässriger NatriumbioarbonatlÖBung zwiBchen 7 und 8 gehalten wird, und der Niederschlag wird abfiltriort und verworfen, während das Produkt im Filtrat in Lösung bleibt. Das Piltrat wird im Vakuum eingeengt, bis das 5-Methyl-3~(p-guanidinophenyl)-*4-iaoxazolylpenioillin ausfällt. Sas letztere wird abfiltriert. Das Produkt hemmt das Wachstum von Staphylococous aureus bei einer Konzentration von 3,9 γ/ml»

Die 5-Mothyl-3-(p-guanidinophenyl)-4-ieoxazolylcarbonsäure wird hergestellt, indem p-Nitrobenzaldehyd mit Hydroxylaminhydroohlorid zu p-Nitrobenzaldoxim umgesetzt, das letztere durch Behandeln mit Chlorwasserstoff und Chlor in das p-Nitrobenzohydroximsäureohlorid übergeführt und dieses duroh Behandeln mit AoetoQsigsäureäthylester in Gegenwart einer starken Baee zu ^"*Methyl-3-(p-nitrophenyl)-4-isoxazolyl7-oarboneäureäthylester umgesetzt wird, der mit Natriumhydroxyd zu der entsprechenden freien Säure verseift wird. Diese Säure wird in Gegenwart eines Katalysators zu 5-Methyl-3-(p-aminophenyl)-4-isoxazolylcarbonsäure hydriert, die dann mit Bonzoyioyanamid in Gegenwart von Natriumhydroxyd zu der gewünschten Säure umgesetzt wird. Diese Reaktionen sind nachstehend im einzelnen beschrieben.

Eine Lösung von 50 g p-Nitrobenzaldehyd in 500 ml Pyridin wird unter Rühren mit 25,3 g Hydroxylamin-hydrochlorid versetzt. Die sioh bildende Lösung wird 1 Stunde auf Dampfbadtenperatur erhitzt, dann mit 3 Raumteilen Wasser versetzt und gekühlt, bie

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das p-Nitrobenzaldoxim aus der Lösung auskristallisiert. Das kristalline Produkt wird abfiltriert und aus einem Gemisoh aus Äthanol und Wasser umkr,istallisiert.

52 g p-Nitrobenzaldoxim werden in .202 ml 8,3n wässriger

Salzsäure suspendiert, und das Gemisch wird auf 0° C gekühlt. Durch die Lösung wird 1 Stunde Chlor geleitet, worauf p-Nitrobenzaldoximchlorid aus der Lösung auskristallisiert und abfiltriert wird.

Eine Lösung von 18,2 g Natriummethylat in 113 ml Methanol wird sohneil zu 44 g Aoetoseigsäureäthyleeter zugesetzt. Nach 10 Hinuten langem Rühren wird die Lösung auf -25° C gekühlt.

Eine Lösung von 51 g p-Nitrobenzaldoximchlorid in 113 ml Hothanoi wird auf 10° C gekühlt und zu der Lösung des Aoeteesigsäureäthylesters mit solcher Geschwindigkeit zugesetzt, dass die Temperatur des gekühlten Reaktionsgemische unter 0° C bleibt. Das Reaktionsgemisch wird dann nooh etwa 18 Stunden bei 25- 0 gerührt, worauf der orangefarbene Niederschlag von ^5"-Methyl-3-(p-nitrophenyl)~4-isoxazolyl7-oarbonsäureäthyleater abfiltriert, mit Methanol und Wasser gewaschen und durch Umkristallisieren aus einem Gemisch aus Methanol und Äther gereinigt wird.

Eine Lösung von 43 g /5"-Hothyl~3-(p-nitrophenyl)-4-ieoxazolyl7-oarbonBäureäthyleeter in 755 ml Methanol wird unter Stioketoff auf Rückflusstemperatür erhitzt und mit 167 ml 1n wässriger Natronlauge versetzt, worauf man das Gemisch nooh 1 1/2 Stunden auf Rückflusstemperatur hält. Dann wird die Lösung auf

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25° C gekühlt, mit 20 ml Eisessig versetzt und im Vakuum eingeengt, bis das Produkt ausfällt. Das Reaktionsgomieoh wird mit Waeeer versetzt, um die Ausfällung vollständig zu maohen, worauf das Produkt abfnitriert, gewaschen und getrocknet wird. Durch Umkristallisieren aus Äthanol erhält man praktisoh reine 5-Methyl-3-(p-nltrophenyl)-4-isoxazolylcarbonsäure.

1 g 5 9»iger Rhodium-auf-Kohle-Katalysator, der mit Wasserstoff vorreduziort worden ist, wird zu einer Lösung von 2,4 g 5-Methyl-3-(p-nitrophenyl)-4-isoxazolyloarbonsäure in 250 ml Methanol zugesetzt und das Gemiaoh unter ständigem RUhren bei einem Wasserstoffdruck von 2,8 kg/cm hydriert, bie die Hydrierung praktisch beendet ist. Der Katalysator wird von der Lösung abfiltriert und das Lösungsmittel im Vakuum abgedampft. Das als Rüoketand hinterbleibende Produkt wird in Äther gelöst und mit Methanol verrührt. Durch weitere Reinigung durch Extrahieren mit Äthylacetat und Äbtreiben des Lösungsmittels erhält man praktisch reine 5-Methyl-3-(p-aminophenyl)-4-isoxazolylcarbonsäure.

973 mg 5-Methyl-3-(p-aminophenyl)-4-isoxazolyloarbonsäure und 362 mg Benzoylcyanamid werden mit 5 ml Äthanol gemischt, und die Lösung wird bei Dampfbadtomperatur zur Trockne eingedampft. Nach Zusatz von 5 ml Äthanol zum Rückstand wird das Eindampfen zur Trookno noch zweimal wiederholt. Der Rückstand des Reaktionsgemisches wird in 5 zeiger wässriger Natriumbicarbonatlösung suspendiert und das Gemisch 1 Stunde gerührt und filtriert, um den nicht umgesetzten Ausgangsstoff au ent-

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fernen. Das Piltrat wird mit 250 mg Natriumhydroxyd vorsetzt und die Lösung 15 Hinuten unter Stioketoff auf Rüokflusθtemperatur erhitzt. Sann wird die Lösung mit Aktivkohle entfärbt« mit 750 rag Natriumhydroxyd versetzt und 30 Minuten bei 25° 0

ι
gerührt. Das Produkt, 5-Methyl-3-(p-guonidinophenyl)-4-isoxa zolyloarbonsäure, wird durch Neutralisation der alkalisohen Lösung mit Eisessig ausgefällt. Der Niederschlag wird abfiltriert und aus heisoem V/asser uokrietallisiert.

Beispiel 3 p-Guanidinophonoxymcthylponiolllin

Ein Gemisch aus 0,208 g 6-(p-Guanidinophenoxyaoetamido)-penicillansäurebenzylester-hydroohlorid und 0,2 g 10 tigern Palladium-auf-Kohle-Katalysator in 10 ml 50 #igem wässrigem Methanol wird 2 Stunden unter einem Wasserstoffdruck von 2,8 kg/cra gehalten. Das eingeengte Reaktionsgemisch wird filtriert, um den Katalysator zu entfernen, und der Katalysator wird durch Waschen mit 50 tigern wässrigem Methanol von eingesohlossenoiD Produkt befreit. Das Piltrat und die Wasohflüssigkeiten enthalten das gewünschte Produkt, welches durch Eindampfen im Vakuum als Rückstand gewonnen wird. Der Rückstand wird durch Gegenstromverteilung zwischen n-Butanol und Wasser weiter gereinigt und das praktisch reine Produkt, p-Guanidinophenoxymethylpenicillin, aus der wässrigen Phase gewonnen.

Das 6-(p-Guanidinophonoxyaoetamido)-penicillansäurebenzylester-hydroohlorid wird hergestellt, indem p-Aminophenoxyeeeigeäure mit S-Hethylieothionitroharnetoff au dem Zwisohenprodukt

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p-Nitroguanidinophcnoxyessigsäuro umgesetzt wird, welohes zu dem zweiten Zwischenprodukt p-Guenidinophenoxyessigsäurehydroohlorid hydriert wird, worauf daa letztere mit 6-Aminopenieillansäurobenzylester in Gegenwart; von N,N'-Dioyolohexylcarbodiimid umgesetzt wird. Diese Reaktionen werden folgendermaseen durchgeführt!

Ein Gemisoh aus 1,4 g p-Arainophenoxyessigsäuro und wässriger Natronlauge, die etwa 10 Mill!äquivalente Natriuiohydroxyd, 2 ml Dimethylformamid und 1,4 g S-Methylisothionitroharnstoff enthält, wird 1,5 Stunden bei 60° C gerührt. Die erhaltene Lösung wird gekühlt und mit 10 Milliäquivalenten verdünnter SaIesäure versetzt, um die p-Nitroguanidinophenoxyessigsäure auszufällen. Das Produkt wird abfiltriert, an der luft getrocknet und in wässriger Natronlauge gelöst. Sie Natronlaugelösung wird filtriert, um Fremdstoffe zu entfernen, und mit Äthylacetat gewaschen. Durch Ansäuern und Kühlen erreicht man die Kristallisation von praktisch reiner p-Nitroguanidinophenoxyessigsäure. aus der wässrigen Lösung. Das kristalline Material wird abfiltriert und getrocknet; Fp » 239° C (zers.).

7,3 g p-Nitroguanidinophenoxyessigsäure werden in 450 ml 90 tigern wässrigem Methanol gelöst und bei einem Wasserstoff-

druck von 2,8 kg/cm in Gegenwart von 4,5 g 10 £igem Palladiumauf-Kohle-Katalysator reduziert, bis 4 Mol Wasserstoff aufgenommen worden sind. Der Katalysator wird abfiltriert und mit Methanol gewasohen. Das feste Katalysatorgemiaoh wird mit siedendem Wasser extrahiert, um das reduzierte Produkt in Lösung

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zu bringen, und filtriert. Das das Produkt enthaltende FiItrat wird auf ein kleines Volumen eingeengt und mit verdünnter Salzsäure versetzt. Man erhält p-Guanidinophenoxyeesigsäure-hydroohlorld, welches duroh ^Eindampfen der wässrigen Lösung im Vakuum zur Trockne gewonnen wird; Fps 170 C.

518 mg Ν,Ν'-Dicyclohexyloarbodiimid und 779 mg 6-Aminopenioillansäurobenzylester werden in 0,87 ml Dimethylformamid _v gelöst. Diese Lösung wird mit einer Lösung von 500 mg p-Guanidinophenoxyessigsäure-hydrochlorid in 0,87 ml Dimethylformamid versetzt und das Gemisch 1 Stunde bei 25° C stehen gelassen. Das Reaktionsgemisoh, welches das Produkt enthält, wird zwecke Sohiohtentrennung zentrifugiert und die überstehende Sohioht entfernt. Der Rückstand wird mit einem Gemisch aus gleichen Raumteilen Dimethylformamid und Methylenohlorid gewaschen, nochmals zentrifugiert und die überstehende Schioht entfernt. Die Überstehenden Schichten werden vereinigt und mit Äther verdünnt, wobei ein Ul ausfällt, welches das gewünschte Produkt enthält. Das Produkt wird in fester Form durch Verrühren mit Äther gewonnen. Der rohe feste Stoff wird in Methylenchlorid gelöst und wieder mit Äther ausgefällt, um nicht umgesetzten 6-Äminopenicillansäurebenzylester zu entfernen. Das ausgefällte Produkt wird der Gegenstromverteilung zwischen n-Butanol und Wasser unterworfen, wobei praktisch reines 6-(p-Guanidinophenoxyacetamido)-penioillaneäurebenzyleeter-hydroohlorid in der Butanolphaee gewonnen wird.

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Beispiel· 4

p~Guanidinoroothylphenylponicillin

Ein Gemisch aus 153 mg 6-(p-Guanidinoniethylbenzamido)-penioillinaäurebenzylester-hydrochlorid, 10 mg Natriumbioarbonat und 500 rag 10 #igem Palladium-auf-Kohle-Katalysator in 17 ml 90 #igem wässrigem Methanol wird bei 25° C 45 Minuten bei Atmoephärendruok hydriert. Per Katalysator wird von dem Reaktionsgemlech abfiltriert und mit Methanol gewasohen, um eingeschlossenes Produkt zu entfernen. Dae FiItrat und die damit vereinigten Waschflüssigkeiten werden unter verminderten Druck eingeengt, um das Methanol abzutreiben, und der Rüoketand, der daa p-Guanidinoroethylphenylpenieillin enthält, wird lyophilieiert. Man gewinnt das Produkt als amorphen festen Stoff. Das so erhaltene Produkt hommt das Waohstum von Staphylococcus aurous bei einer Konzentration von 7,8 γ/ml.

Das 6-(p-Guanidinomethylbenzamldo)-penioillansäurebenzyleeter-hydrochlorid wird hergestellt, indem p-Cyanbenzoesäure zu dem Zwiuchenprodukt p-Aminooethylbenzoesäure hydriert, diesee mit O-Methyliaoharnotoff in alkalischer Lösung zu p-Guanidlnomethylbenzoesäure als zweitem Zwischenprodukt umgesetzt und das letztere in Gegenwart von Dicyolohoxyloarbodiimid mit e-Aminopenicillansäurebonzylester umgesetzt wird. Diese Reaktionen werden folgendermaooon durchgeführtι

Eine Lösung von 2 g p-Cyanbenzoesäure in 40 ml mit Ammoniak gesättigtem Äthanol wird in Gegenwart von 2 g Raney-Hickel bei 85° C und 105 kg/cm² Wasserstoffdruck hydriert. Der

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Katalysator wird von dom Reaktionsgemisch abf iltr.·* ort und das Produkt auB dem Plltrat durcb Ansäuern mit 2_f5n Salzsäure gewonnen. Die kristalline p-Aminomothylbenzoesäure fällt aus der Lösung aus und wird abfiltriert.

Eine Lösung von 1,2g p-Aminomethylbenzoesäure in 16 al Wasser, die 5,76 ml konzentriertes Ammoniumhydroxyd enthält» wird mit 2j 26 g O-Methylieoharnstoff-hydroohlorid gemieoht. Das Reaktionsßomisch wird 16 Stunden gerührt und das dabei ausgefallene Produkt abfiltriert. Das Produkt wird in heiesem wässrigem Äthanol gelöst und duroh Ansäuern der Lösung bis zu einem pH-Wert von 2 wieder ausgefällt. Das so erhaltene praktisch reine p-Guanidinomethylbeneoesäure-hydroohlorid wird abfUtriert und getrocknet.

Eine Lösung von 500 mg Dioyclohtjxyloarbodiimid und 1 g 6-Amlnoponioillansäurebenzyleeter in 2 ml Methylenohlorid wird untor Rühren mit '^74 mg p-Guanidinomethylbenzoesäurehydrochlorid in 2 ml Dimethylformamid versetzt. Das Gemisoh wird 30 Minuten bei 25° C und dann 2 Stunden bei 0 bis 5° C gerührt. Nach Zusatz von Mothylenchlorid wird der ausgefallene Dioyclohexylharnstoff abfiltriert. Das Piltrat, welches das Produkt enthält, wird mit Äthyläther bis zur Ausfällung des p-Guanidlnomethylphenylpenicillinbonzylester-hydrochloride versetzt. Das auegefallene Produkt wird duroh weiteres Verrühren mit zusätzlichen Mengen Äther in praktieoh reiner Fora gewonnen.

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Beispiel 5

p-Guanidinoraethylbonzylpanioillin

Naoh den Verfahren* der vorhergehenden Beiepiele wird p-Cyanphenylesaigsäure durch katalytlaohe Hydrierung in

p-Aminomethylphenylessigsäure übergeführt» die dann mit O-Methylisoharn8toff-hydrochlorid in konzentriertem Ammoniumhydroxyd zu p-GuanidinomethylphenyleBaigsäure umgesetzt wird, welche als Hydroohlorid isoliert wird. Dieses Produkt wird in Gegenwart von Dioyclohoxylcarbodiimid mit 6-Aminoponioillaneäurebenzylester zu dem Benzylester von p-Guahidinomethylbenzylpenicillin-hydroohlorid umgesetzt, der in Gegenwart von Palladium als Katalysator zu p-Guanidinomethylbenzylpenloillin hydriert wird.

Beispiel 6

p-Guanidinobonzylponicillin

Ein Gemisch aus 0,2 g p-Guanidinophenyleselgsäure und 0,3 ml Thionylchlorid wird 10 Minuten nach seiner Herstellung bei 25° C stehen gelassen. Sas Reaktionagemioch wird mit 10 ml Äther versetzt, wobei das Produkt als harzartiger Rückstand ausfällt. Der Rückstand wird abzentrifugiert und die überstehende Flüssigkeit verworfen. Das Produkt, p-Guanidinophenylacetylohlorid-hydrochlorid, wird durch Zusatz von 1 ml Aceton zum Kristallisieren gebraoht. Das kristalline Material wird von der überstehenden Flüssigkeit abgetrennt, mit Äther gewaeohen und getrocknet, wobei praktisch reines p-Guanidinophenylaoetylohlorid-hydroohlorid hinterbleibt} Fp · 127 bis 130° C (sere.).

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Das so erhaltene Produkt wird unter Rühren mit einer Lösung aus 0,23 g Natrium-6-aminopenicillanat in einem Gemisch aus 1 ml Tetrahydrofuran und 1 ml Wasser versetzt, worauf 2 al 0,5n wässrige ITatriumbicarbonatlÖsung zugesetzt werden. Pas Gemisch wird 10 Hinuten bei 25° 0 gerührt und zentrifugiert, wobei das Produkt in der überstehenden Flüssigkeit verbleibt. Die überstehende Flüssigkeit wird im Vakuum zur Trockne eingedampft, und das als Rückstand hinterbleibende p-Guanidinobenzylpenloillin wird duroh Wasohen mit Natriuobicarbonatlösung und Wasser weiter gereinigt und getrocknet) Fp = 195 bis 200° (zers·). Das Produkt hemmt das Wachstum von Staphyloooooue aureue bei einer Konzentration von 0,24 γ/ml.

Sie bei der obigen Umsetzung verwendete p-Guanidinophenyleseigsäure wird hergestellt, indem p-Aminophenylessigsäure mit 1-Nitro-2-methylisothioharnstoff zu dem Zwischenprodukt p-Hitroguanidinophenylessigs&ure umgesetzt und die letztere in Gegenwart von Raney-Nickel katalytisch zu p-Guanidinophenyleeeigsäure reduziert wird. Das Verfahren wird folgendermassen durchgeführt»

Eine Lösung von 6,04 g p-Aminophenylessigsäure in 50 ml Wasser und 15 ml 2,7n Natronlauge wird mit 5»4 g feingemahlenem 1-Nitro-2-Dethylisothioharnstoff versetzt. Das Gemisch wird 16 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, filtriert und dann sorgfältig unter Kühion angesäuert. Das auskristallisierende Produkt wird aus Wasser umkristallieiert. Man erhält 4,4 g p-Nitroguanidinophenyleesigsäurei Fp « 188 bis 190° 0.

Sine heisse Lösung von 2,0 g p-Kitroguanidinophenyleseig-

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säure in 75 ml Methanol wird nit 1 g R&ney-Bickel versetzt und daa Gemisch 15 Minuten auf Rtickfluaetemperatur erhitzt. Me mit den Waschflüesigkeiten vereinigte filtrierte Lösung (79 al) wird mit 1 g frischem Raney-Nickel vermischt und bei 2,8 kg/om und 25° 0 hydriert. Nach 3 Stunden ist die Vaseerstoffabsorption Yollstttndlg. Der Katalysator wird von des Reaktlonsgenleoh abfiltriert und das Piltrat, welches die p-Guanidinophenylessigsäure enthält» in Vakuum zur Trockne eingedampft. Der RUokstand wird aus Wasser uakristallisiert. Sie erste Auebeute beträgt 550 mg, gibt eine positive Sakaguchi-Reaktion und sohmilzt unter Zersetzung bei 320 bis 322° C.

Beispiel 7

2,6-Dimethoxy-4-ftuanidinophonylpeniolllln Eine Lösung von 274 mg 2,6-Dimethc>xy-4-guanidinobenzoesäure-hydroohlorld in 1 ml Dimethylformamid wird zu einer Lösung von Of31 g 6-Aminopenieillansäurebenzyleeter und 0,25 g Dioyclohoxylcarbodiimid in 0,5 ml Dimethylformamid zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wird 1/2 Stunde auf 25° C gehalten und filtriert, um den als Nebenprodukt entstandenen Dioyclohexylharnstoff ssu entfernen. Der abfiltrierte Dioyclohexylhamstoff, der nooh eingeschlossenes Produkt enthält, wird mit 2 ml Mothylenchiorid gewasohen, um das zusätzliche Produkt in Lösung zu bringen, und die WaschflUssigkelten werden mit dem Piltrat vereinigt. Das Piltrat wird zu 100 ml Äther zugesetzt und der aus der Lösung ausgefalleno Niederschlag mit Äther verrührt, um das Produkt zum Erstarren zu bringen. Daa feste 6-(2,6-Dimethoxy-A-guanidinobenzamidoJ-penicillansäurebenzyleeter-hydro-

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oblorld wird abfiltriert und mit Äther gewaschen.

Eine Lösung von 300 ng dieses Produktes in 15 ml 80 vol.-#igen wässrigen:Methanols wird 2 Stunden unter einem Wasseratoffdruck von 2,8 kg/cm in Gegenwart von 10 tigern Palladium-auf-Kohle-Katalysator hydriert. Der Katalysator wird abflltrlert und das Piltrat, welches das Produkt enthält, mit wässriger Natriumbioarbonatlösung bis zu einem pH-Wert von 7 neutralisiert. Dann wird das Piltrat im Vakuum zur Trookne eingedampft, wobei als fester Rückstand 2,6-Dimethoxy-4-guanidinophenylpenicillin erhalten wird.

Das zur Herstellung des Penicilllnderivates verwendete 2,6-Dimethoxy-4-guanidinobenzoeeäure-hydroohlorld wird hergestellt, indes zunächst 3-Brom-2,6-dimethoxybenzoesäure in ihren Benzylester übergeführt, der Benzyloster mit Natriumamid in flüssigen Ammoniak zu dem Zwischenprodukt 4-Amino-2,6-dimethoxybenzoesäurebenzylester umgesetzt, dieser mit Benzoylcyanamid in Reaktion gebracht, das Reaktionsprodukt hydrolysiert und daa Hydrolyseprodukt, 2,6~Diaethoxy-4-guanidinobenzoesäurehydroohlorid, durch Zusatz von Salzsäure gewonnen wird. Dieses Verfahren wird folgenderaaesen durchgeführt:

Bin Gemisch aus 11g 3-Brom-2,6-din»ethoxybenzoesäure, 3,7 g Kaliumcarbonat und 6 ml Benssylbromid in 100 ml Ao et on wird 20 Stunden auf RUckflusstenperatur erhitzt. Das Reaktionsgemische wird filtriert und das 711trat, welches 3-Brom-2,6-dimethoxybenzoesäurebenzylester enthält, eingedampft, um das Aoeton abzutreiben, wobei das Produkt ale öliger Rüoketand hinterbleibt. Daa Produkt wird gereinigt, indem es in 100 al Äther

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gelöst, die Lösung mil; wässriger Natriumbioarbonatlösung gewasohon wird und der Äther sowie das nicht umgesetzte Benzylbromld durch 1-stUndiges Einengen unter vermindertem Druok (bei 100° 0 und 0,1 mm Ug) abgetrieben werden. Hierbei hinter-

bleibt das Produkt ale Rückstand·

Eine duroh Umsetzung von 1,2 g Natrium mit 200 ml flüssigem Ammoniak hergestellte Lösung von Natriumamid wird unter Rühren mit 11 g ?-Brom-2,6-dlmethoxybonzoe8äurebenzyle8ter versetzt und das Gemisch nooh 3 1/2 Stunden gerührt. Sann wird das Reaktionsgemisch mit 3,5 6 Ammoniumohlorid Tersetat und dae Ammoniak abgedampft. Der Rückstand, der dun 4-Araino-2,6-dioethoxybenzoesäurebenzylester enthält, wird mit einem Gemisch aus 150 ml Äther und 150 ml Wasser extrahiert und dae ungelöste Produkt abfiltriert. Weiteres Produkt wird aus dem Ätherextrakt duroh Rüokextraktlon mit wässriger verdünnter Schwefelsäure gewonnen. Der wässrige saure Extrakt wird dann neutralisiert, wobei die weitere Produktmenge ausfällt. Die vereinigten Produktauebeuten worden aus Methanol umkristal3.isiert j Pp « 115 bis 116° C. Das kernmagnetisch© Resonanzspektrum bestätigt, dass das so gewonnene Produkt 4-Amino-2,6-dliiiethoxybenzoesäurebenzylester ist.

Bin Gemisch aus 574 mg 4-Amino-2,6-dimethoxybenzoesäurebenzyleeter und 324 mg Benzoyloyanamid in 5 ml Äthanol wird 30 Minuten auf Dampfbadtemperatur erhitzt, wobei das Äthanol verdampft. Der Rückstand wird mit weiteren 5 ml Äthanol verdünnt, und dae Eindampfen und Erhitzen wird weitere 1 1/2 Stunden fortgesetzt-. Der Rückstand wird dann mit 5 ml Äthanol und 0,5

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11,7n Natronlauge) veraetzt und das Gemisch 45 Minuten erhitzt und dann 1Θ Stunden bei 25° C aioh selbst Überlassen. Der so erhaltene Rüokstand wird in 20 ml Wasser gelöst und die wässrige Lösung des Produktes mit 20 ml Äther gewaschen. Sie wässrige Lösung des Produktes wird auf einen pH-Wert von 2 angesäuert und mit Äther gewasohen, um die Benzoesäure zu entfernen. Sie wässrige Lösung wird dann auf 10 ml eingeengt und mit wässriger Natriumbioarbonatlöeung neutralisiert» wobei 2,6-Di-B)ethoxy-4—guanidinobenzoesäure ausfällt, die abfiltriert und mit Wasser gewaschen wird. Das Produkt eohmilzt unter Zersetzung bei etwa 220° C.

Das so erhaltene Produkt wird in 1 ml wässriger Salzsäur· gelöst und die Lösung zur Trookne eingedampft. Als Rüokstand erhält man 2,6-Dimethoxy-4-guanidinobenzoesäure-hydroohlorid_f welohes duroh Verrühren mit Aceton zum Kristallisieren gebracht, dann abfiltriert und mit Xther gewaeohen wird) Pp « 220° C (zers.)·

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Claims (4)

P 14 70 06β. 6 3t( 1. M 61 2ϊί IVd/12 ρ Merck & Co., Inc. 043b Neu e Patentansprüche

1. Penloillinderivate der allgemeinen Formel

R c NH CH CH^

0.C N CH *

COOH

In der R einen Quanidinoaryl-, Quanidlnoaralicyl-, Ouanldinoinethylaryl-, Ouanldinomethylaralkyl- oder Quanidinoarylisoxazulylreet bedeutet, sowie deren Salze und Ester.

2. Penicillinderivate nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass R den p-Ouanidinophenyl-, ij-Methyl-3-(i--guanidinophenyl)-4-isoxazolyl-, p-Quanidinophenoxymethyl-, p-Guanidinomethylphenyl-, p-Ouanidinobenzyl- oder 2,6-Dimethoxy-4-guanidinophenyl-Reat bedeutet.

3. Verfahren zur Herstellung der Penicillinderivate und deren Salze und Ester gernäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der allgemeinen Formel

S R-C^ , (II)

oo ^Λ

^w in der R die entsprechende, in Anspruch 1 definierte Bedeutung ^ hat und X eine Hydroxylgruppe oder ein Halogenatom bedeutet, onlt 6-Aminopenicillansäure, Salzen oder Estern derselben mrseczt.

Neue Unteiiayea iAn.2 ii Aftew 2 W. ι sau - 26 -

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4. Verfahren nach Anspruch 3 zur Herstellung von Penlci Hans Suren der Forne) I₁ dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der Forme] RCOOH, In der R die im Anspruch 1 angegebene Bedeutung hat, wit einen Ester der 6-Aminopenicillansäure umsetzt und das Ruaktlonsprodukt katalytisch hydriert.

5· Verfahren nach Anspruch 3 &ur Herstellung von Penioillane'iuren der Formel I, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der Forntl RCO Hai, In der Hai ein Halogenatom bedeutet und H die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung besitzt« umsetzt.

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