DE1670022A1 - Process for the production of semi-synthetic penicillins and their non-toxic salts - Google Patents
Process for the production of semi-synthetic penicillins and their non-toxic saltsInfo
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Description
zur Eingabe vom 2. Febr. 1968 Nam« d. Anm. Ankerfarm J.p.A.on the submission of Feb. 2, 1968 Nam «d. Note Ankerfarm J.p.A.
'/erfahren zum Herstellen halbsynthetischer Penicilline und ihrer ungiftigen Salze. '/ experienced in the manufacture of semi-synthetic penicillins and their non-toxic salts.
Die Erfindung betrifft die Herstellung halbsynthetischer Penicillins und ihrer ungiftigen Salze. Diese Verbindungen haben die allgemeine FormelThe invention relates to the production of semi-synthetic penicillins and their non-toxic salts. These compounds have the general formula
R-NH-CH - CHR-NH-CH-CH
CH CO N CH - COOHCH CO N CH - COOH
in der R eine Amino-substituierte Acylgruppe der Formel R' - (CH2)n - CH-CO- (II) in which R is an amino-substituted acyl group of the formula R '- (CH 2 ) n - CH-CO- (II)
R" - NH R "- NH
in der R1 H, -NH2* -COOH, mono- oder polysubstituiertes Alkyl, Arylalkyl oder eine heterocyclische Gruppe bedeuten; R" (CH2)n ist und η gleich Null oder eine ganze Zahl bis 5 ist. in which R 1 is H, -NH 2 * -COOH, mono- or polysubstituted alkyl, arylalkyl or a heterocyclic group; R "is (CH 2 ) n and η is zero or an integer up to 5.
Da die nach dem Verfahren vorliegender Erfindung erhaltenen Penicilline ein asymmetrisches Kohlenstoffatom haben, nämlichSince the penicillins obtained by the process of the present invention have an asymmetric carbon atom, viz das Atom, an dem die Aminogruppe gebunden ist, betrifft die Er-the atom to which the amino group is attached relates to the
findung beide optisch aktiven D(-) und L(+) Formen.Finding both optically active D (-) and L (+) forms.
Aus der britischen Patentschrift 373 049 sind Penicilline bekannt, welche eine der oben aufgeführten Formel I analoge allgemeine Formel haben und die besonders antibakterielle Aktivität gegen Gramm-positive und Gramm-negative Organismen besitzen, Diese Penicilline können mit Vorteil als Futterzusatzmittel verwendet werden.Penicillins are known from British patent specification 373 049, which have a general formula analogous to the formula I listed above and the particularly antibacterial activity against gram-positive and gram-negative organisms, These penicillins can be used with advantage as feed additives will.
Da diese Verbindungen eine beachtenswerte Widerstandsfähigkeit gegen einen Abbau durch in den Magensäften erzeugten Säuren besitzen, ist ihre Anwendung für therapeutische Zwecke per os zu empfehlen.Because these connections have a remarkable resistance against degradation by acids produced in the gastric juices, their use for therapeutic purposes per os is to recommend.
Nach dem Verfahren der Erfindung wird ein organisches 3alz der 6-Aminopenicillansäure mit den N-Carboxyanhydriden der Aminosäuren der Formel II in einem geeignet hydratisiertem Medium umgesetzt, das bei niedriger Temperatur eine bestimmte spezifische für die molekulare Struktur der Antibiotika gefährliche Leitfähigkeit besitzt, und die Reaktionskinetik wird mittels eines Katalysators und geeigneter physikalisch-chemischer Bedingungen erhöht.According to the process of the invention, an organic salt is obtained 6-aminopenicillanic acid with the N-carboxyanhydrides of the amino acids of the formula II in a suitably hydrated medium implemented that at low temperature a certain specific dangerous for the molecular structure of the antibiotics Has conductivity, and the reaction kinetics is determined by means of a catalyst and suitable physicochemical conditions elevated.
Die besonderen Merkmale vorliegender Erfindung sind folgende.The particular features of the present invention are as follows.
Wie z.B. aus Greenstein und Winitz "Chemistry of the Amino Acids, Vol. II, John Wiley 4 Sons, Inc., N.Y., bekannt, fordern die N-Carboxyanhidride der Aminosäuren wegen ihrer ausgesprochenen Instabilität besondere Vorkei^hungen, bezüglich der zu verwen-As known, for example, from Greenstein and Winitz "Chemistry of the Amino Acids, Vol. II, John Wiley 4 Sons, Inc., NY, the N-carboxyanhidrides of the amino acids, because of their pronounced instability, require special precautions with regard to the
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ienden Acyl !erdungsmittel. -^ienden acyl grounding agent. - ^
Diese Tatsache beschränkt ihre Anwendung besonders auf industrieller Basis. Man hat versucht diese Nachteile durch verschiedene Hilfsmittel zu überwinden; am erfolgreichsten hat sich erwiesen, die Acylierungsumsetzung in einem durch Zusatz von geeigneten Pufferini schungen stabilisierten Medium durchzuführen. Die Bestandteile iiesei· Mischungen müssen jedoch, sobald die Reaktion beendet ist/ aus lern Medium entfernt werden, da sie die Gewinnung der Antibiotika stören könnten, indem man das Reaktionsgemisch z.B. durch sehr aktive deionisierende Harze leitet.This fact limits their application particularly on an industrial basis. Attempts have been made to overcome these disadvantages by means of various aids; It has proven most successful to carry out the acylation reaction in a medium stabilized by the addition of suitable buffer mixtures. However, the components iiesei · mixtures must once the reaction has been completed / to be removed from learning medium, as they could interfere with the production of antibiotics by passing the reaction mixture eg by very active deionizing resins.
Diese Arbeitsweisen verhindern die Anwendung von N-Carboxyanhydri- ' den auf iniustrieller Basis und führen so zu einer Verringerung der Ausbeute von Penicillinen. Die besonders bei der Anwendung von deionisierenden Harzen eintretende Verringerung kann auf Adsorptionserscheinungen zurückgeführt werden, die kaum in einem praktischen Ausmaß rückgängig gemacht werden können.These working methods prevent the use of N-carboxyanhydride on an industrial basis and thus lead to a reduction in the yield of penicillins. Especially when using deionizing Reduction occurring in resins can be attributed to adsorption phenomena, which are hardly ever practical Extent can be reversed.
E- wurde gefunden, daß eine beachtenswerte katalytische Wirkung auf die Acylierung erreicht wird, wenn man die Acylierungsumsetzungen zwischen den N-Carboxyanhydriden der oben angegebenen Aminosäuren und der 6-Aminopenicillansäure in Gegenwart von 2,4-Lutidin A oder einer analogen, eine zyklische Struktur aufweisenden organischen Base durchgeführt, wobei diese' als freie Base im Überschuß vorliegt.It has been found that a notable catalytic effect on the acylation is achieved if the acylation reactions between the N-carboxyanhydrides of the amino acids indicated above and the 6-aminopenicillanic acid in the presence of 2,4-lutidine A or an analogous, a cyclic structure having carried out organic base, this' being present as a free base in excess.
Der Mechanisrnus dieser katalytischen Wirkung kann noch nicht eindeutig erklärt werden; aber es ist kennzeichnend, daß die Ausbeuten der Acylierungsurasetzungen eindeutig höher liegen, wennThe mechanism of this catalytic effect cannot as yet be clearly explained; but it is characteristic that the yields of the acylation urase compositions are clearly higher when
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man verschiedene Salz bildende, organische oder anorganische Baden, die wie im vorliegenden Fall eine zyklische, polyzyklische oder lineare Struktur besitzen, verwendet.different salt-forming, organic or inorganic Baden, which, as in the present case, is a cyclical, polycyclical or have a linear structure.
Die Verwendung von 2,4-Lutidin oder· einer analogen organischen Base rr.it einer entsprechenden zyklischen Struktur in einer größeren als der stöchiorr.etrischen Menge als JmIz bildendes Mittel für 6-Aminopenicillansäure erweist sich höchst wirkam als Pufferungsnedium bei den Acelierungsumsetzungen vorliegender Erfindung. Diese Pufferwirkung entwickelt sich bei einem pH im Bereich von 6,9 und 3» d.h. bei einem .7ert, der eine gute Beständigkeit der verwendeten N-Carboxyanhydride der Aminosäuren gewährleistet.The use of 2,4-lutidine or an analogue organic Base rr.with a corresponding cyclic structure in a larger than stoichiometric amount as a JmIz-forming agent for 6-aminopenicillanic acid proves to be highly effective as a buffering medium in the acellation reactions of the present invention. This buffering effect develops at a pH in the range of 6.9 and 3 », i.e. at a value of .7ert, which has a good resistance to the used N-carboxyanhydrides of the amino acids guaranteed.
Die für das Verfahren der Erfindung verwendeten organischen Busen zyklischer Struktur können nach Beendigung der Umsetzung mittels einer starken basischen Säure und einer darauffolgenden Verwendung eines inerten wasserunrnischbaren Lösungsmittels, in dem das erhaltene Penicillin praktisch unlöslich ist, entfernt werden. Die Verwendung eines inerten wasserunmischbaren Lösungsmittels erlaubt die Entfernung der Substanzen, die niht völlig umgesetzt, polymerisiert oder zersetzt sind, indem man sie löst oder durch Agglomerierung in eine leicht filtrierbare Form überführt. The organic breasts used in the method of the invention cyclic structure can after completion of the reaction by means of a strong basic acid and a subsequent one Use of an inert water-immiscible solvent, in which the penicillin obtained is practically insoluble, can be removed. The use of an inert water immiscible solvent allows the removal of substances that have not fully reacted, polymerized or decomposed by dissolving them or converted into an easily filterable form by agglomeration.
und
In der so gereinigten/ infolgedessen geschichteten wässrigen Phase verbleibt das Penicillin in einer ausreichenden Konzentration,
um es bei seinem charakteristischen isoelektrischen Punkt zur Kristallisation zu bringen. Um eine schnelle Umsetzung bei ausreichend
nie-drigen Temperaturen zu erreichen, um so zu vermeiden,and
In the aqueous phase that has been purified / consequently stratified in this way, the penicillin remains in a concentration sufficient to cause it to crystallize at its characteristic isoelectric point. In order to achieve a quick implementation at sufficiently low temperatures, in order to avoid
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daß die empfindlichen neu gebildeten Moleküle Schaden erleiden, ist 33 sehr wichtig, wie gefunden wurde, aus der Mischung das gebildete Kohlendioxyd zu entfernen, was dadurch geschehen kann, daß wan das Raaktionsgemisch auf einem viel niedrigeren Spiegel hält als für die Sättigung bei normaler Arbeitstemperatur erforderlich. that the sensitive newly formed molecules suffer damage, 33 is very important as was found out of the mix that to remove carbon dioxide formed, which can be done by waning the reaction mixture at a much lower level holds than necessary for saturation at normal working temperature.
Zu diesem Zweck wird völlig trockener und sauerstofffreier Stickstoff in feinen Bläschen durch das auf tiefe Temperatur gekühlte, stark gerührte und unter einem hohen Unterdruck (ma- % ximaler Restdruck gleich 6O mm Hg) gehaltene Reaktionsgemisch geführt. In dem Reaktionsgen.isch wird ferner als Adsorptionsmittel aktive Kohle suspendiert, die eine völlige Entfernung des gebildeten Kohlendioxydes ermöglicht.For this purpose, totally dry and oxygen-free nitrogen (equal to 6O mm Hg ximaler% by mass of residual pressure) led reaction mixture held in fine bubbles through the cooled to low temperature, and vigorously stirred under a high vacuum. Active charcoal is also suspended in the reaction mixture as an adsorbent, which enables complete removal of the carbon dioxide formed.
Auf die vorstehend angegebene V/eise kann die oben angegebene Umsetzung selbst in einem inerten, schwach hydratisiertem Medium durchgeführt \7erden, das keine spezifisch hohe Leitfähigkeit hat, wie sie die Instabilität der N-Carboxyanhydride der oben angegebenen Aminosäuren erfordert.The reaction indicated above can be carried out in the manner indicated above carried out even in an inert, weakly hydrated medium that does not have a specifically high conductivity as required by the instability of the N-carboxyanhydrides of the amino acids given above.
Die Synthesetemperaturen liegen im Bereüi von -10 - -5 C, d.h. innerhalb eines Temperaturbereiches, der bei der Durchführung des Verfahrens auf industrieller Basis leicht zu erzielen ist.The synthesis temperatures are in the range of -10 - -5 C, i.e., within a temperature range easily achievable when carrying out the process on an industrial basis is.
Das Verfahren zur Gewinnung und Reinigung der erfindungsgemäß erhaltenen halbsynthetischen Penicilline ist sehr einfach und führt zu hohen Ausbeuten der Produkte mit guter mikrobiologischer 'Aktivität.* "*""- 5 -The process for obtaining and purifying the semisynthetic penicillins obtained according to the invention is very simple and leads to high yields of products with good microbiological activity. * "*" "- 5 -
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In den folgenden Beispielen ist die ■ .srfin-iung. näher ■ beschrieben. In the following examples, the .srfin-ix is. ■ described in more detail.
Baispiel 1Example 1
3s wurden 1,2 Mol N-Carboxyanhydrid der DL-alpha-amino-phenylessigsäure in Toluol gelöst und die Lösung auf -10J C gekühlt.3s, 1.2 mole of N-carboxyanhydride of DL-alpha-amino-phenylacetic acid dissolved in toluene and the solution cooled to -10 C J.
In einem besonderen Ansatz wurde eine 23/sige wässrige Lösung von 1 Mol 6-Aminopenicillansäure (1OO;j) und 2 Mol 2,4-Lutidin,hergestellt und die Lösung auf -10 C gekühlt. Die beiden Lösungen wurden dann unter heftigem Rühren bei Einhaltung einer Temperatur von -10° C gemischt und der so erhaltenen Lösung 2,"J Holzkohle zugesetzt, die vorher unter Toluol mit 2.% Kohlendioxyd gesättigt war. Unter ständigem Rühren wurde ein 3trom völlig trockenen und sauerstofffreien Stickstoffs mittels einer Platte aus porösem Jenaglas durch das Reaktionsgemisch durchperlen gelassen, wobei der Druck des Re akt ions raunies auf etwa oQ mm Quecksilber gehalten wurde. Die Umsetzung würde chromatographisch" auf Platten aus Kieselsäuregel und unter Anwendung einer alkoholischen Lösung von Ninhydrin bis zum Verschwinden des durchIn a special approach, a 23% aqueous solution of 1 mol of 6-aminopenicillanic acid (100; j) and 2 mol of 2,4-lutidine was prepared and the solution was cooled to -10.degree. The two solutions were then mixed with vigorous stirring while maintaining a temperature of -10 ° C. and charcoal, which had previously been saturated with 2% carbon dioxide under toluene, was added to the resulting solution 2, "J. With constant stirring, a stream was completely dry and oxygen-free nitrogen bubbled through the reaction mixture by means of a plate of porous Jenaglas, the pressure of the reaction raunies being kept at about oQ mm of mercury. The reaction would be chromatographed "on plates of silica gel and using an alcoholic solution of ninhydrin up to Disappearance of the
6-die/Aminopenicillansäure gebildeten Fleckens verfolgt.6-the / aminopenicillanic acid traced the stain formed.
Dann wird die Zufuhr von Stickstoff abgebrochen und das Re akt ionsgemisch auf üblichen Druck gebraiit und dann auf 00C. Das Reaktiongemisch wird mit 40$iger Schwefelsäure auf eh pH von 1,5 gebracht; eine gleiche Menge Butanol wird zugesetzt, stark geeine Then, the feed is interrupted by nitrogen, and the Re nude ionsgemisch on customary printing gebraiit and then at 0 0 C. The reaction mixture is reacted with 40 $ strength by weight sulfuric acid to eh pH of 1.5; an equal amount of butanol is added, strongly geeine
rührt, mit Hilfe von Filterpapier filtriert und **r&h Schichtenbildung vor sich gehen gelassen. Nach der Abscheidung der organischen Phase wird mit Wasser gewaschen und dann abgelassen. Diestirs, filtered with the help of filter paper and ** r & h layer formation let go on. After the organic phase has separated off, it is washed with water and then drained off. the
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ν,-ä.;zrige.η .sauren Phasen werden, vereinigt, ir.it zwei Prozent HoIz- >:.)hl-2 entfärbt uni ::.it JSO.'iiger Natriuinhyiroxydlösung auf ein pH v-;!-. ·_' '.iirirje.jt'ilit. Nach de. in Stehenlassen bei 2° C -während 24 3tuni-ii; -dri i-2r Kristallin·.* Feststoff filtriert, mit SisKasser gev,-.i3Cheri uni d.-inn in einem Luftstrom bei etwa. 50° "C getrocknet.ν, -ä .; zr ige.η .sauren phases are combined, ir.it two percent HoIz-> :.) hl-2 discolored uni :: it JSO.'iiger Natriuinhyiroxydlösung to a pH v -;.! -. _ ''.Iirirje.jt'ilit. After de. in standing at 2 ° C -for 24 3tuni-ii; -dri i-2r crystalline ·. * solid filtered, with SisKasser gev, -. i3Cheri uni d.-inn in a stream of air at about. 50 ° C dried.
weisses hat ein sehr fejsüitie Aussehen und eine iodio-white has a very fejsüitie appearance and an iodio-
. .etrisch'-.v. Prüfung ergibt 8;' - ro,- wasserfreies alpha-Air.inobenzyl-■ „-iiioillln un! ' Γ - 15/ '.Ϊ asser j üj Bestimmung erfolgte nach. .etrisch '-. v. Test gives 8; ' - ro, - anhydrous alpha-air.inobenzyl- ■ „-iiioillln un! 'Γ - 15 /' .Ϊ ater y üj determination took place after
Das Verfiuironspro.lukt '»^urle auf einer dünnen, 0,5 r,:m starken .311 ika^ol- i.'hieiit-Chromatoplatten geprüft und i:.it Batanol-V/asser- ^Döi^oäur-i Li-: Verhältnis 40i50j10 entwickelt und rr.it einer alkoii-i.ioohen ^csciit; von Kinhydrin siehtbar geniachtj es ergab sich ei:i einziger F.ecken mit Rf 0,35 ~ Oj4 - identisch eines als Pro'; e dieivnieii DL-a-ipha-AminobenzylpenicillintrihydratThe Veriuironspro.lukt '»^ urle on a thin, 0.5 r ,: m thick .311 ika ^ ol- i.'hieiit-Chromatoplatte checked and i: .it Batanol-V / ater- ^ Döi ^ oäur-i Li-: ratio 40i50j10 developed and rr.it an alkoii-i.ioohen ^ csciit; siehtbar of Kinhydrin geniachtj it was found ei: i only F.ecken with Rf 0.35 ~ Oj 4 - same as a Pro '; e dieivnieii DL-a-ipha-aminobenzylpenicillin trihydrate
(c 0,32(c 0.32
gefunden C = ^l, $2 ;tfound C = ^ l, $ 2 ; t
H = 6,45H = 6.45
H = 10, .1S ■ ■ 3 = 6,72 H = 10, .1S ■ ■ 3 = 6.72
berechnet C - 47,6 % calculated C - 47.6 %
H = 6,3 N = 10,4 3 = 7,9 H = 6.3 N = 10.4 3 = 7.9
- 7 -109809/2133- 7 -109809/2133
Es wurde wie im Beispiel I angegeben W-Carboxyanhydrid der N-alpha-aminophenylessigsäure umgesetzt.It was as indicated in Example I of W-carboxyanhydride N-alpha-aminophenylacetic acid implemented.
Das Endprodukt wurde einer Jodornetrischen und n.ikrobiellen Analyse und einer DünnschichtChromatographie unterworfen und gefunden, daß es DL-alpha-ansinobenzylpenicillintrihydrat war.The final product was subjected to an iodometric and n.icrobial analysis and subjected to thin-layer chromatography and found that it was DL-alpha-ansinobenzylpenicillin trihydrate.
Es wurde wie im Beispiel I angegeben N-Carboxyanhydrid des DL-Nor^aLins umgesetzt.It was as indicated in Example I N-carboxyanhydride des DL-Nor ^ aLins implemented.
Das Verfahrensprodukt wurde jodometrisch geprüft und einer chromategraphischen Slernentaranalyse unterworfen. 3s zeigte sich, daß es DL-alpha-arr.inobjtylpenicillin v;ar.The product of the process was tested iodometrically and a chromatographically Subject to learning analysis. 3s showed that there is DL-alpha-arr.inobjtylpenicillin v; ar.
Elementaranalyse:Elemental analysis:
gefunden . C = 47,^5 H= 6,35 N = Ό,75 3 = 10,10found . C = 47, ^ 5 H = 6.35 N = Ό.75 3 = 10.10
berechnet C = 47J calculated C = 47 J
". ' H = 6,63". 'H = 6.63
-N = 13,9-. 3 = 10,6-N = 13.9-. 3 = 10.6
PatentansprücheClaims
109809/2133109809/2133
Claims (1)
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