DE1645969C3 - Kristalline, teilweise dehydratisierte oder wasserfreie Formen von 6-(1 - Amirtocycloalkylcarboxamido) -penicillansäuren und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

CH,

-N-

-CH-COOH

NH,

worin π eine ganze Zahl von 2 bis 4 ist und m einen Wert von V:> bis O hat

2. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entweder ein Hydrat einer Verbindung der in Anspruch 1 angegebenen allgemeinen Formel mit Wasser in Anwesenheit oder Abwesenheit eines mit Wasser völlig mischbaren organischen Lösungsmittels, wobei das aus Wasser, wasserhaltiger Verbindung der obigen allgemeinen Formel und gegebenenfalls organischem Lösungsmittel bestehende Gemisch einen pH-Wert von 3,0 bis 7,0 aufweist, auf eine Temperatur von 50 bis 100° C erhitzt wird oder die Kristalle eines Hydrats einer Verbindung der in Anspruch :l angegebenen allgemeinen Formel unmittelbar dampfbehandelt werden und die erhaltene Verbindung anschließend in üblicher Weise getrocknet wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser mindestens 50 Gewichtsprozent des Gemisches ausmacht.

4. Verfahren gemäß Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Lösungsmittel dem Gemisch nach dem Erhitzen zugegeben wird.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch einen pH-Wert von 5,0 bis 5,5 aufweist und auf eine Temperatur von 60 bis 70° C erhitzt wird.

CH,

Die Erfindung betrifft kristalline, teilweise dehydratisierte oder wasserfreie Formen von 6-(l-Aminocycloalkylcarboxamido)-penicillansäuren der allgemeinen Formel

(CH,

C-C-NH-CH-CH C-CH₃-(H₂O)_n,

CH,

NH,

C-

Ii ο

-N CH COOH

worin π eine ganze Zahl von 2 bis 4 ist und m einen Wert von '/2 bis 0 hat, sowie Verfahren zur Herstellung dieser Verbindungen.

Die völlig hydratisierten Formen von 6-(l-AminocycloalkylcarboxEimidoJ-penicillansäuren und ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren für ihre Herstellung sind in der USPS 31 94 802 beschrieben. Die Bezeichnung »völlig hydratisierte Formen«, wie sie hier in spezifischer Weise verwendet wird, betrifft solche kristallinen Formen, die wenigstens 1 Molekül Wasser pro Molekül Penicillin, chemisch gebunden, haben, d. h. wenigstens das Monohydrat derselben.

Die bezeichneten e-O-Aminocycloalkylcarboxamido)-penicillans.äuren in den bisher bekannten Formen haben bedeutenden Wert hinsichtlich ihrer breiten, antibakteriellen Wirksamkeit und sind als therapeutische Mittel bei Geflügel und Säugetieren und besonders beim Menschen durch parenteral oder orale Anwendung bei der Behandlung durch von gram-positiven und gram-negativeti Bakterien verursachten infektiösen ^Krankheiten brauchbar. Darüber hinaus haben sie j/erwendbarkeit als Antitumormittel, antivirale Mittel und antiimmune Mittel bei Säugetieren gezeigt.
■\ Wie in der US-PS 31 94 802 beschrieben, werden die bekannten, völlig hydratisierten Verbindungen im allgemeinen hergestellt durch Umsetzen eines geeigneten 4-subst.-2,!5-Oxazolidindions (ebenso bekannt als ein N-Carboxyaminosäureanhydrid) mit 6-Aminopenicillansäure. Die Reaktion sollte in einer kalten, wäßrigen Lösung stattfinden, die mehrere Stunden bei einer Temperatur von gerade über dem Gefrierpunkt des wäßrigen Gemisches bis ungefähr 37° C und vorzugsweise im Bereich von 0 bis 1O⁰C gerührt wird.

Die nach dem vorausgehenden Verfahren (und nach allen anderen bekannten Verfahren) hergestellten

6-(l-Aminocycloalkylcarboxamido)-penicillansäuren
enthalten ungefähr 8% Wasser, wie dies durch das Karl-Fischer-Verfahren bestimmt wird. Es zeigt, daß die bisher hergestellten Verbindungen in der Form ihrer vollen Hydrate waren, d. h. gewöhnlich wenigstens in der Form des Monohydrats.

Es wurde nunmehr überraschend gefunden, daß bestimmte 6-(l-Aminocycloalkylcarboxamido)-penicillansäuren in bisher unbekannten teildehydratisierten und wasserfreien Formen hergestellt werden können. Die Bezeichnung »teildehydratisierte und wasserfreie Formen«, wie sie hier verwendet wird, bezeichnet solche kristallinen Formen der Penicillansäuren, die als neue Verbindungen nicht mehr als '/2 Molekül Wasser enthalten.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen haben Kristallstrukturen, die sich in wesentlicher Weise von ihren verwandten, bisher bekannten Verbindungen unterscheiden, wie dies durch ihre unterschiedlichen Infrarot-

Spektren gezeigt wird, die in den F i g. 1 bis 7 der Zeichnungen aufgezeigt sind. In diesen Zeichnungen ist

F i g. 1 ein Infrarotspektrum des erfindungsgemäßen Anhydrats von 6-(l-Aminocyclopentancarboxamido)-penicillansäure,

F i g. 2 ein Infrarotspektrum des bekannten Monohydrats von e^l-AminocyclopentaücarboxamidoJ-penicillansäure,

F i g. 3 ein Infrarotspektrum des erfindungsgemäßen Hemihydrats von 6-(l-Aminocyclohexanearboxamido)-penicillariaäure,

F i g. 4 ein Infrarotspektrum des bekannten Monohydrats von 6-(l-Aminocyclohexancarboxamido)-penicillansäure,

F i g. 5 ein Infrarotspektrum des erfindungsgemäßen Hemihydrats von G^l-Aminocycloheptancarboxamido)-penicillansäure,

F i g. 6 ein Infrarotspektrum des bekannten Monohydrats von ö^l-AminocycloheptancarhoxamidoJ-penicillansäure,

F i g. 7 ein Infrarotspektrum des erfindungsgemäßen Anhydrats von ö^l-AminocyclohexancarboxamidoJ-penicillansäure.

Die erfindungsgemäßen 6-(l-Aminocycloalkylcarboxamido)-penicillansäuren weisen eine größere Stabilität bei der Lagerung auf als die bekannten Hydrate.

Die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen teildehydratisierten oder wasserfreien Verbindungen ist, im Hinblick auf das Gewicht, gleich der der bekannten Verbindungen. Wenn beispielsweise Mäuse intraperitonal mit einem penicillinsensitiven Stamm von S.aureus und einem virulenten Stamm von S.typhosa infiziert werden und beide, die bekannten Typen von Verbindungen und solche der Erfindung, oral bei getrennt infizierten Mäusen angewendet werden, so wird durch die beiden Verbindungstypen ein gleicher Schutz ermöglicht.

Die erfinaungsgemäßen Verbindungen werden hergestellt, indem ein Hydrat einer Verbindung der angegebenen allgemeinen Formel mit Wasser in Anwesenheit oder Abwesenheit eines mit Wasser völlig mischbaren organischen Lösungsmittels, wobei das aus Wasser, wasserhaltiger Verbindung der obigen allgemeinen Formel und gegebenenfalls organischem Lösungsmittel bestehende Gemisch einen pH-Wert von 3,0 bis 7,0 aufweist, auf eine Temperatur von 50 bis 100⁰C erhitzt wird.

Vorzugsweise ist das freie Wasser in einer Menge vorhanden, die wenigstens 50 Gewichtsprozent der völlig hydratisierten Verbindung in der Beschickung entspricht, und das Erhitzen wird bei der Gesamtbeschickung unter Vakuum so lange angewendet, bis das trockene, teilhydratisierte Produkt erhalten wird. Vorzugsweise wird ein organisches Lösungsmittel, das mit Wasser völlig mischbar ist, z. B. Äthanol oder Isopropanol, der Beschickung nach durchgeführtem Erhitzen, aber vor dem Trocknen zugegeben. In einer anderen Ausführungsform können die gewünschte Wärme und das Wasser durch unmittelbare Dampfbehandlung der Kristalle der voll hydratisierten Verbindung zugeführt werden. Vom Standpunkt des leichteren Arbeitens und der Wirtschaftlichkeit wurde <:s als zweckmäßiger gefunden, das Trocknungsarbeitsverfahren bei einem pH von 5,0 bis 5,5 und einer Temperatur von 60 bis 70⁰C in Gegenwart von wenigstens 65 Volumprozent organischem Lösungsmittel, wie oben erläutert, durchzuführen.

Vorhandensein von freiem Wasser in der Beschickung, die die hydratisierte Verbindung zur Umwandlung in die entsprechende erfindungsgemäße teildehydratisierte oder wasserfreie Verbindung enthält, und die minimale Erhitzungstemperatur auf 50⁰C zur Bewirkung der Umwandlung haben sich beide als wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren gezeigt. In diesem Zusammenhang wurde bewiesen, daß das Trocknen allein nicht die gewünschte Umwandlung verursacht. Zu einem solchen Nachweis wurden verschiedene Beweismittel verwendet. So wurde gefunden, daß es außerordentlich schwierig ist, den Wassergehalt einer im voraus getrockneten, völlig hydratisierten 6-(l -AminocyclohexancarboxamidoJ-penicillansäure-Verbindung nach dem Stand der Technik unter den des Monohydrats nach einer Vielzahl von Verfahren zu senken, wie durch Abderhaldentrocknen bei 55°C mit P2O5, azeotrope Destillation mit Benzol, Reaktion mit 2,2-Dimethoxypropan und Säure, Vakuumofen über P2O5 bei 55° C und Behandeln der Dimethylformamidlösung mit einem »Molekularsieb« mit nachfolgender Trockenätherkristalüsation. In allen Fällen war das Endprodukt immer die bereits bekannte, völlig hydratisierte Verbindung. Die vorausgehenden Angaben sind ein weiterer Hinweis dafür, daß ein Unterschied hinsichtlich der bekannten, völlig hydratisierten Verbindungen und der teilhydratisierten oder wasserfreien Verbindungen der Erfindung in der Kristallbildung besteht.
Wenn jedoch die dehydratisierten Verbindungen der Erfindung in Wasser gelöst werden, sind sie augenscheinlich identisch mit den bekannten, in Wasser gelösten Verbindungen, und man kann sie zu der bekannten hydratisierten Form kristallisieren lassen nach bereits bekannten Kristallisationsverfahren bei geringerer Temperatur und geringerem Wassergehalt. Es wurde kein Anzeichen dafür gefunden, daß die dehydratisierten Verbindungen der Erfindung sich zu ihrer entsprechenden hydratisierten Form im festen Zustand ändern. Weiterhin werden die neuen, nach der Erfindung geschaffenen Verbindungen leicht zu den bekannten Verbindungen durch Lösen in Wasser bei irgendeinem pH und durch Kristallisieren unter 4O⁰C oder Gefriertrocknen umgewandelt. Andererseits, wie dies bereits erwähnt wurde, erfordert die Umwandlung der bekannten Verbindungen in die kristalline Form von Verbindungen der vorliegenden Erfindung Wärme und das Vorhandensein von Wasser. Die Reaktion kann durch die Erhitzungszeitdauer, Wassergehalt, pH-Wert und die Zugabe von organischem Lösungsmittel vor der Trocknungsstufe, wie dies in weiteren Einzelheiten nachfolgend noch zu ersehen ist, beeinflußt werden.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

Anhydrat von 6-(l - Aminocyclopentancarboxamido)-penicillansäure

A. Eine Suspension aus 10,8 g 6-Aminopenicillansäure (6-APA), 6,3 g Triäthylamin und 58 ml Methylendichlorid wurden bei Zimmertemperatur 1 Stunde gerührt. Sie wurde dann auf O⁰C abgeschreckt und 4,1 g 1-Aminocyclopentancarbonsäure-N-carboxyanhydrid (Cycloleucin NCA) zugegeben. Nach 1 Stunde wurden weitere 4,1 g NCA zugegeben und das Gemisch 2 Stunden gerührt. Es wurde filtriert und 150 ml Äthylacetat zu dem Filtrat zugegeben. Diese Lösung wurde auf 60 ml konzentriert und 40 ml Äthylacetat, das 4 g Eisessig enthielt,

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zugegeben. Eine Ausfällung des bekannten Hydrais wurde gebildet, und nach Trocknen unter Vakuum über Silicagel wog diese 13,3 g und enthielt 5,89% Wasser. ··

B. Das Anhydrat der in A hergestellten hydratisieren Verbindungen wurde wie folgt gebildet: 2 g des Hydrats wurden mit 2 ml Wasser gemischt und bei 7O'^JC 2 Minuten erhitzt. Dann wurden 20 ml Isopropanol zugegeben und das Gemisch filtriert. Der 900 mg betragende Rückstand zeigte ein merklich geändertes Infrarolspektrum (vgl.· F i g. 1 und 2 der Zeichnungen) und wies 0,1 % Wasser nach der Karl-Fisclier-Probe auf.

C. Proben des Hydrats von 6-(l-Aminocyclopentancarboxamido)-penicillansäure (Cycloleucylpenicillinhydrat) (3,8% Wasser), die nach dem Verfahren von A erhalten wurden, und das neue nach dem Verfahren von B hergestellte Anhydrat desselben (0,0% Wasser) wurden in geschlossenen Behältern 17 Stunden lang bei 78⁰C gelagert. Das Hydrat verlor 35% seines ß- Lactams, während das Anhydrat nur 4% verlor.

Beispiel 2

Hemihydrat von 6-(l -Aminocyclohexancarboxamido)-penicillansäure.

2 g Monohydrat b-(l-Aminocyclohexancarboxamido)-penicillansäure, die nach einem ähnlichen Verfahren wie dem von Beispiel 1 A erhalten wurden, wurden in 2 ml Wasser gelöst und die Lösung bei 6O⁰C 4 Minuten erhitzt. Es erfolgte eine Ausfällung. 20 ml Isopropanol wurden dann zugegeben und das Gemisch filtriert. Der Filterkuchen wurde mit Isopropanol gewaschen und das Produkt getrocknet.

Analyse für die Bruttoformel C15H23N3O4S: V2 H2O: Errechnet (%): 51,5 C, 6,85 H, 12,0 N; 2,58 H2O;
gefunden (%): 51,3 C.6,60 H, 12,0 N; 2,49 H2O.

Das Produkt besaß ein Infrarotspektrum (F i g. 3 der Zeichnungen), das sich deutlich von dem des Monohydrats ( F i g. 4 der Zeichnungen) durch das Vorhandensein der charakteristischen Absorptionsbanden unterschied durch die nachfolgenden Frequenzen (cm-¹): 1670,1510 und 765.

Beispiel 3

Hemihydrat von 6-(l-Aminocyclohexancarboxamido)-penicillansäure.

Eine Beschickung des Monohydrats von 6-(l-Aminocyclohexancarboxamido)-penicillansäure, die 8,6 g wog, wurde mit 7 ml Wasser gemischt und bei 60 bis 65° C 5 Minuten erhitzt 80 ml Isopropanol wurden dann zugegeben und das Gemisch filtriert Nach Trocknen unter Vakuum über Phosphorpentoxid besaß das Produkt ein Infrarotspektrum (Fig. 3), das sich von dem des Monohydrats (Fig. 4), wie oben beschneben, unterschied. Nach 73 Stunden Erhitzen bei 100° C behielt das feste Penicillin nach den Hydroxamat-Versuchen sein gesamtes ß-Lactam.

Beispiel 4

Hemihydrat von 6-(l-Aminocycloheptan-

carboxamido)-penicillansäure. ^6s

7 g des Monohydrats von 6-(l-Aminocycloheptancarboxamido)-penicillansäure, die nach dem Verfahren von Beispiel 1 A, unter Verwendung der entsprecherir den NGA plus 5 ml Wasser, erhalten wurden, wurden bei 6O⁰C 5 Minuten erhitzt. Nach Zugabe¹ von* 70 ml Isopropanol wurde, das System'filtriert;-wodurch man ein Hemihydrat-Produkt mit einem veränderten. Infrar rotspeklrum (s. F ig. 5 und 6) erhielt» die scharfe Banden bei UlO, 1070und791 cm-¹ aufwiesen; ' ' .·:,

Beispiel 5

Hemihydrat vori e^l-Aminocycioheptan:,
carboxamido) penicillansäure.

11g Monohydrat von 6-(l-Aminocycloheptancarboxamido)-penicillansäure plus 7 ml Wasser wurden bei 55 bis 58" C 4 Minuten erhitzt. Die Viskosität des Systems schien sich plötzlich zu erhöhen, und es bildete sich eine Ausfällung. Das getrocknete Produkt zeigte ein verändertes Infraroispeklrum ( F i g. 5) des Hemihydrats. Bei einer Stabilitätsuntersuchung unter 73 Stunden Erhitzen bei 100⁰C verlor das Ausgangsmale· rial 90% seines ß- Lactams, im Gegensatz dazu war der Verlust des veränderten Produkts nur 29%.

Beispiel 6

Anhydrat von 6-( 1 -Aminocyclohexan-

carboxamido)-penicillansäure

A. 1 g Monohydrat wurde mit 0,5 ml Wasser und 0,5 ml Isopropanol gemischt und dann in einem siedenden Wasserbad 3 Minuten lang erhitzt Weitere 8 ml Isopropanol wurden zugegeben, das System zum Sieden gebracht und dann filtriert. Der unlösliche Bestandteil war das Anhydrat mit einem Infrarotspektrum (Fig.7), das sich deutlich vor dem des Hemihydrats (F i g. 3) und des Monohydrats ( F i g. 4) unterschied.

B. 1 g Monohydrat wurde mit 0,2 ml Wasser unc 0,8 ml Isopropanol gemischt und dann 4 Minuter lang in einem 100⁰C Wasserbad erhitzt. Weitere 8 ml Isopropanol wurden zugegeben, das Systen zum Sieden gebracht und dann filtriert. Dei unlösliche Bestandteil war das gewünschte Penicil· linanhydrat mit einem Infrarotspektrum, wie ir F i g. 7 gezeigt

C 2 g Monohydrat wurden mit 0,6 ml H2O und 6 m Nitromethan gemischt Das System wurde zun Kochen erhitzt und filtriert Der unlöslich« Bestandteil wog 600 mg und besaß einen Wasser gehalt von 1 % nach der Karl-Fischer-Analyse.

D. 39 g Monohydrat plus 30 ml Isopropanol plus 7,5 m Wasser wurden erhitzt Bei 40⁰C erfolgte eim vollkommene Lösung. Bei 50° C wurde die Lösunj zäher, und zwischen 50 und 6O⁰C fiel ein Feststof aus. Isopropanol wurde zugegeben unter Bildun; eines Endvolumens von 200 ml, die Temperatu: wurde auf 47° C gebracht und das Gemisch filtrier) Der unlösliche Bestandteil besaß einen Wasserge halt von 1% (Karl-Fischer) und hatte das in Fig.; gezeigte Infrarotspektrum.

Beispiel 7

Wasserfreie 6-{l-Aminocyclohexan-

carboxamido)-penicillansäure.
Ig wasserhaltige ö-il-Aminocyclohexancarboxami do)-penicillansäure wird 5 Minuten mit Dampf von etw 105⁰C in Berührung gebracht Die Kristalle werden i; einem Ofen bei 50⁰C getrocknet und die wasserfrei 6-(l -AminocyclohexancarboxamidoJ-penicillansäure er halten.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Kristalline, teilweise dehydratisierte oder wasserfreie Formen von 6-(l-AminocycIoalkylcarboxamido)-penicillansäuren der allgemeinen Formel

CH, O S CH₃

/ \ Il / Μ

(CH,),, C—C —NH- CH-CH C-CH₃-(H₂O)₁₁₁