DE1670063A1

DE1670063A1 - Verfahren zur Herstellung von Penicillinen

Info

Publication number: DE1670063A1
Application number: DE19661670063
Authority: DE
Inventors: Harry Smith; Hatt Brian William
Original assignee: Beecham Group PLC
Current assignee: Beecham Group PLC
Priority date: 1965-03-23
Filing date: 1966-03-21
Publication date: 1970-10-29
Also published as: NL6603463A; US3553202A; FR1472473A; DE1795533A1; CH473835A; GB1064893A; ES324454A1; BR6677772D0; BE678304A

Description

DR. ELISABETH JUNG DR VOLKER VO3SIUS PATENTANWÄLTE München 23 - Siegesstr.26 ■ ' 1670063

München, den 21.3*1966

B 9'52/H

BEECHAM GROUP LIMITED, Brentford, Middlesex / England

Verfahren zur Herstellung von Penicillinen

Priorität: 23. März 1965 j Großbritaiden 17 ο Juli 1965 ) Anmeldö-Hr. 12 138/65 und 30 479/65

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Penicillinen der allgemeinen Formel

^S CH,

,-CH^ CO^ NH^CH CH C^ (D

pCH

I I | pCH

ΝΗ_Λ ' '

CO N CiWCOOH

in der R eine substituierte oder unsubetituierte Alkyl-, Aralkyl-, Aryl- oder heterocyclische Gruppe bedeutet, sowie deren nicht-toxischen Salzen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Penicillin mit einer geschätzten Aminogruppe

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der allgemeinen Formel

R^CH^CO»-WU-CH —-CH C Γ/ (II)

J« I I I "»

I CO — N ———' CIMJOOIi COQXSO₂R.

in der R die vorgenannte Bedeutung hat, X einen zweiwertigen gesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen der durch benachbarte Kohlenstoffatome an die Gruppen an beiden Seiten gebunden ist, und R., eine substituierte oder unsubstituierte Alkyl-, Aralkyl- oder Arylgruppe darstellen, oder ein nicht-toxisches Salz davon

a) mit einer basischen Verbindung umgesetzt wird oder

b) mit. einer nicht wässrigen Base zu einem Carbamat der

allgemeinen Formel

H _ CH _C0	^ NH ^ CH -
I NH	I
I	CO -
COQM
— CH
I

CSvOOOB

in der M ein Metall bedeutet, umgesetzt wird, das dann durch Behandlung mit einer Säure in das Aminopenlcillin (I) umgewandelt wird ο

BAD ORiGiMAL 009844/1855

Vorzugsweise bedeutet der Substituent X einen flthylenrest und FL eine p-Tolylgruppe.

Die Penicilline (II) mit der geschlitzten Amlnogruppe werden durch Umsetzung von 6-Aminopenicillansäure oder deren Salz in wässrigem oder wasserfreiem Medium mit einem reaktionsfähigen Derivat einer Carbonsäure der allgemeinen Formel

R-CH- COOH

L· (HI)

COOXSO₂R₁

in der R_f X und R^ die vorgenannte Bedeutung haben» hergestellt.

Beispiele für geeignete reaktionsfähige derivate sind die gemischten Anhydride einsc. ließlich der durch Behandlung eines Salzes der Säure in wasserfreiem Medium mit einem Chlorkohlensäurealkyleeter erhaltenen Verbindungen und die durch Umsetzung der Säure mit einem Carbodiimide z.B. H,N'-Dicycl,hexyloarbodiimid, oder mit Carbonyldiimidazol erhaltenen Zwischenprodukte.

Bei einer bevorzugten Ausführungsfom des erfindungegemäßen Verfahrens wird dae Penicillin (II) mit der geschützten

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Aminogruppe nicht isoliert, sondern direkt in situ in das Aminopenicillin umgewandelt.

Die Aminopenicilline (I) werden durch die Einwirkung einer Base auf das Penicillin mit der geschützten Aminogruppe gebildet. Geeignete Basen sind Alkalimetallhydroxyde, Erdalkalimetallhydroxyde, Alkalimetallcarbonate, Alkalimetallalkoxyde, tertiäre aliphatische Amine, quaternär© Ammoniumhydroxyde oder geeignete Pufferlösungen. Die Umsetzung wird gewöhnlich in wässriger oder teilweise wässriger Lösung bei einem pH zwischen 8 und 11,5 und einer Temperatur zwischen 0 und 5O⁰C, insbesondere bei Raumtemperatur, durchgeführt« Im allgemeinen ist es nicht ratsam, das Penicillin langer als es zur Durchführung der Umsetzung erforderlich ist, schärferen Bedingungen bezüglich des pH- Wertes oder der Temperatur auszusetzen-

Die Beendigung der Umsetzung wird durch das Verschwinden des Ausgangspenicillins mit der geschützten Aminogruppe bei der papierchromatographischen Untersuchung angezeigt. Das gewünschte Penicillin der Formel Cl) wird nach einem der für Aminopenicilline üblichen Verfahren isoliert und gereinigte

Bei der Ausfü'irungsform (b) wird das Penicillin (II) mit der geschützten Aminogruppe mit einer nicht-wässrigen Base, z«B,

00984 A/1855

einem Alkaliiaetallhydroxyd (MOH) oder einem Alkoxyd (MOR₂, wobei R₂ eine Alkylgruppe bedeutet) behandelt. Andere Beispiele für nicht wässrige Basen, die für das erfindungagemäße Verfahren geeignet sind, sind metallorganische Verbindungen, wie Phenyllithium, CH₃SO GH₂' Ha⁺ (Lösung von Natriumhydroxyd in Dimethylsulfoxyd, auch bekannt unter der Bezeichnung "Dimsylnatrium) und Alkalimetallthiolate, wie Katriuathiophenolate. Geeignete Lösungsmittel für diese Umsetzung sind tert.Butanol, Acetonitril, Formamid, Dimethylformamid, N.N'-Dimethylacetamid und Dimethylsulfoxyd.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden die Salze der Verbindungen der allgemeinen Formel (II) in waseerfreien organischen Lösungsmitteln, wie Dimethylformamid oder N, N¹= Oimethylace-tamidc gelöst oder suspendiert und einige Minuten

der Stunden bei Raumtemperatur mit einem geringen Überschuß einer matal^rrganischen Verbindung,, wie Kalium-terte-butcxyd

der IlatriuBithiophenolats, behandelt ₀ Das Gemisch wird dann mit Wasser verdünnt und angesäuert, mit einem mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel, wie Chloroform, extrahiert, um etwa nicht umgesetztes Penicillin (II) zu entfernen, wieder auf einen pH von 4-5 eingestellt und schließlich unter vermindertem Druck eingeengt, Wobei man das Aminopenicillin erhält_o

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Die erfindungsgemäß hergestellten 1-enicilline können asymmetrische Kohlenstoffatome in der Seitenkette enthalten und in B- und L-Formen vorkcmmen. Es wird bemerkt, daß die Erfindung sowohl die B- und L-Formen als auch deren Gemische einschließt»

Bie erfindungsgemäß hergestellten Penicilline sind als antibakterielle Mittel, als Hahrungszusätze im Tierfutter, als Mittel zur Behandlung von Mastitis beim Vieh und als therapeutische Mittel für Federvieh und andere Tiere von Bedeutung, Die Penicilline eignen sich auch für menschliche Patienten, insbesondere zur Behandlung von durch grampositive oder gramnegative Bakterien verursachte Infektionskrankheiten.

Bie nickt-toxischen Salze schließen Metallsalze- wie Natrium=·, Kalium-cCalcium- und Aluminiumsalze, das Ammoniumsalz sowie substituierte Ammoniumsalze, z.B_o die Salze nicht-toxischer Amine, wie Trialkylamine_r Triäthylamin, Procain, Dibenzyl·- amin, N-Benzyl-beta-phenäthylamin., 1-Ephenamin, Ν,Ν'-Μ-benzyläthylendiamin, Dehydroabietylamin, !,H'-Bie-dehydroabietyläthylendiamin und andere Amine ein, die bereits zur SaJzbildung mit Benzylpenicillin verwendet worden sind«

Die Erfindung wird durch die folgenden Baispiele näher erläutert.

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!"ine Lösung von 20 & Natrium- 6- £']>-£ -(2-p-toluolsulfonylathoxycarbonylarranoi-;;* phenylacetamido_7-penicillanat in 90 nl Va3Ger wird mit Triethylamin auf einen pH-Wert von 11,2 eingestellt und auf diesem pH gehalten. Die Lösung wird 30 Minuten bei Raur. temperatur gerührt, wobei sich eine weiße kristalline Fällung bildete Das Gemisch wird mit 100 ml Äther extrahiert, wobei sich der feste Stoff im Äther löst, die Extrakte werden verworfen, Die wässrige Phase wird mit 100 ml Isobutylrnethylketon überschichtet» Das Gemisch wird kräftig gerihrt und durch Zugabe konzentrierter Salzsäure auf einen pK von 1,5 ein^esteilt, Kan trennt die Schichten, stellt die wässrige .'hase mit IC η Natronlauge auf einen pH von 5,3 f»in und la:?c 3ie dann 3 Stunden im Kühlschrank stehen. Die sich cii'tchoiuenden farblosen Kristalle werden abfiltriert, mit IC nl Wasser gewaschen und an der Luft bei 35· 40 C ge trocknet. Man erhält 3,06 g 6 /~D(-)dT -Anino-c^ phenylacetarr.idc __7-penicillansHure~trihydrat vom Smp. 200-201°

(Sere ), jjfij ²⁰ + 257° (C 0,5 in H_?0).

^ri6^H19^N3°4^S' ^{3 H}2° ^{ber# G 47}'⁶' ^{H 6}'^{2; K 10}·⁴' ^{S 8}

gef - C 47,5; H 6,4; N 10_P6; S 8

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Beispiel 2

In einer Versuchareihe wird das Kaliumsalz der 6-/""D-0O-(2-p-Toluolsulfonyläthoxycarbonylamino)-oC-phenylacetamido_-7"penicillansäure unter verschiedenen Bedingungen mit verschiedenen basischen Verbindungen behandelt. Bei Jedem Versuch werden 0,005 Mol des Penicillins in 5,0 ml des gewählten Lösungsmittels gelöst oder suspendiert und eine bestimmte Zeit mit der basischen Verbindung behandelt. Dann gibt man Wasser zu and neutralisiert das Reaktionsgemische wäscht es zweimal mit Äther und prüft es auf seinen Penicillingehaltο Die relative Menge des AuegangsmaterialB(A) und der gebildeten 6-if*D(-) S -Amino- dT-phenylacetamidoJP-penicillaneäure (B) wird papierChromatograph!sah bestimmt. In dfcm verwendeten Lösungsmittelsystem (Butanol-Xthanol-Waeaer <jlt5t ober· Schicht) trennen sich die beiden Verbindungen"gut (B^ * 0,65 - 0,70 bzw_o 0,35 - 0,40).

Die in dem Versuch eingesetzte 6-2[~D-0(.-(2-p-toluolsulfonyläthoxyoarbonylamino)-ö(/-phenylacetamido_-7-penicillaneäure wird durch Umsetzung von 6-(D-OC-aiainopbenylacetamido)-penicillansäure in wässriger Lösung bei einem pH von 7 mit 2-p-Toluolsulfonyläthoxycarbonylehlorid hergestellt. Sie wird beim pH von 2 mit Äther extrahiert und dann durch Extraktion der Ätherlösung mit einer Kaliumbicarbonatlösung und Gefriertrocknung der erhaltenen wässrigen Phase in Form ihres Kaliumsalzee isoliert. 0098A4/1855

Die Versuchsergebnisse gibt

Talselle wieder:

Basische
Verbindung

KOH
C₂II₅ONa

C₆H₅Li

(CH₃J₃C-OK

(CHj)₃C-OK
(CHj)₃C-OK

Einge- Lösunga- Reaktisetite mittel onszeit Äquivalente

Auebeu te an

1.1

I₈I le 1 I₅-I 1,1

0_P15 0,1

H-CON(CH₃)₂ CH₃SOCH₃ 0,75 (CHj)₃COH 1,5 CH₃CN

C₂H₅OH C₂H₅OH

O₆H₅SNa

CH₃SOCH₃ 1,1 H-C0N(CH₃)₂ 1,1 H-CON(CH₃)₂ Op I₉I CH₃COH(CH₃)₂ 1,1 H-CON(CH₃)₂

Penic lin^

28 54 88 90 30 35 76 96 103 81

Zusammensetzung dee Produkts j> λ Β

60 50 40 60 40 100 70 95 100

95

100

50 10 10 60

Beispiel 3

4 g (^ίΛ,0065 Mol) des Ka'liumsalzee des a-(2=p-Toluoleulfonyläthoxycarbonylamino) - ^*~methylthiopropy!penicillins werden
in 100 ml trockenem Dimethylformamid gerührt und in 1 Stunde mit 0,9 g (0,007 Mol) Natriumthiophenolat versetzt_β Dae Gemisch wird in Wasser gegossen, bis zum pH von 2 angesäuert
und mit Chloroform gewaschen« Die wässrige Phase wird auf
einen pH von 2 eingestellt und unter vermindertem Druck bei

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- ίο ~

Raumtemperatur eingeengt, wobei man mehrere Fraktionen von festen Stoffen erhält. Eine dieser Fraktionen von 1,1 g enthält tf. -Amino-r -methylthijpropylpenicillin in einer Reinheit von 45$ (Hydrosylaminprüfung mit dem Kaliumsalz des Benzylpenicillins als Standardsubstanz).

Das IR·= Spektrum dieser erhaltenen Verbindung weist eine starke Bande bei 1770 cm auf, die für den ß-Lactamring eines Penicillins charakteristisch ist. Es hat sich gezeigt, daß diese Verbindung das Wachstum von Stapho aureus Oxford bei einer Konzentration von 0,25 mcg/ml hemmt.

In gleicher Weise werden aus den entsprechenden 2-p-Toluoleulfönyläthoxycarbony!-Verbindungen die folgenden Aminopenicilline hergestellt. In der Tabelle sind angegeben: Ausbeute und Reinheit der in jedem Fall erhaltenen reinsten Fraktion und die geringste Hemnkonzentration (M.I.C) gegenüber Staphn aureus Oxford, die für dieses Produkt in einer VerdUnnungstestreihe auf Agarplatten festgestellt worden ist.

Penicillin Ausbeute Reinheit Minimale Hemmkonzentratlcr

ψ^ ψ (M~I.C_s(mcg/ml;

4JL 'Amiiiopropylpenicillin 39 34 1,25

dT-Aminobutylpenicillin 23 31 1,25

(f -Amincyenty!penicillin 70 . 39 0,63·

\f. -Amino·»·/* -methylthiopro
^ pyl

py!penicillin 42 38 0,25

009844/1855

Beispiel 4-

2.1 g .0,0045 KoI ι des Kaliumsalzes des<£-(2-p-Toluolsulfonyloathexycarbony j amine) y ine thylbutylpenicillina und 5_f5 ml einer 0,89 η Losung vcn Kalium tert butoxyd (0.0049 Mol) in tert.Butanoj werden £usamaen 10 Minuten in 50 ml trockenem Dimethylformamid perJhrt Das Gemisch wird in Wasser gegossen, auf eJnr-n pH v:n 2 eingestellt und mit Äther gewaschen. Die wässrige Thase wird -lärm auf einen pH von 4,5 eingestellt und unter verminderten. ")ruck eingeengt, wobei man 0_t5 g «dee OC -Amino-Jf* * rnethylbutylpenicillins in einer Reinheit vcn 55$ erhält (HydroxylaminprUfung mit dem Kaliumsalz des Benzylpenicillin fils Standardsubstanz)-

ras IH·Spoktrum dieser Verbindung zeigt eine starke Bande bei '^?65 .m . was für das Vorhandensein eines ß-Lactamringee

isp.cioht

Beispiel S

Eine Löeurv£ vo\ 6,1 g (0,0094 KoI) des Kaliumsalzes der 6 /E ■(£ (2-p Toluolsulfonyläthoxyoarbonylamino)-«*-phenyla^e*ami(io_7 penicillanaäure (Reinheit 94^) in-ΊΟΟ ml Dimethylformamid wird unter Rühren bei Raumtemperatur mit 11,1 ml einer 0 99 η Kalium-tert.butoxydlösung in tert„Butanol (OiJlI Mol) versetzte Nach 5 Minuten kühlt man das erhaltene Gemisch auf 5⁰G und gibt tropfenweise unter kräftigem Rühren 10 ml 2 η Salzsäure \.0.02 KoI^%; dazu- Zu der so erhaltenen, fast klaren

009844/1855 Ό O^^

Lösung werden 100 ml Äther zugegeben, wobei man 6 fß{ -)-4JC"Ami«- η (k -phenylace⁵;amid:_jr' penicil!ansäure als Fällung erhält, die nach dem Waschen mit Äther und dem Trocknen 4·»7 g wiegt und eine Reinheit von 54$ aufweist (Hydroxylaminprtlfung), d_eh. die Gesantausbeute beträgt

2.3 g des Produktes werden durch Auflösen in 32 ml Wasser bei oineni pH von 1,8 und Wiederausfällen durch Einstellung des pH Wertes auf 4,5 gere⁴nigt. Man läßt eo 30 Minuten im Eisbad 3tehen, filtriert dann das Penicillin ab_e wäscht und trocknet es und erhält O₁.35 g in einer Reinheit von 88₈5#·> £cfj J * + 262° [O - O₁;, Citrat Phosphat Puffer vom pH 4.5)ο Nach dem Einengen der Mutterlauge erhält man eine zweite Menge von 0,6 g In einer Reinheit von 74%. Die Gesamtausbeute beträgt

00984A/1855

Claims

Patentansprüche

I, Verfahren zur Herstellung von Penicillinen der allgemeinen Formel

R-CH-CO,-NH,-CH CH ^C^„„

ι ι ι I ^CH3

KH₂

I I

N ■' OiWCOOH

in der R eine substituierte oder unsubstituierte Alkyl~_P Aral- kyl·*, Aryl- oder heterocyclische Gruppe bedeutet, sowie deren nicht-toxischen Salzen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Penicillin mit einer geschützten Aminogruppe der allgemeinen Formel

IW-CH ,-COv NH ,-CH

NH I

in der R die vorgenannte Bedeutung hat, X einen zweiwertigen gesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, der an die Gruppen an beiden Seiten durch benachbarte Kohlenstoffatome gebunden ist, und R^ eine substituiert· oder unsubstituierte Alkyl-, Aralkyl- oder ^Arylgruppe darstellen«

der ein nicht-toxisches Salz davon

a) mit einer basischen Verbindung urageaetzt wird "der

b) mit einer nicht-wässrigen Ease zu einem Garbamat der allgemeinen Formel

- CH-CO -NH^-CH — CH I
NH I I I CO -— N COOM

Z. (IV)

j ^ CH 1 ⁵

in der M ein Metall bedeutete umgesetzt wird·, das dann durch Behandlung mit einer Säure in das Aminopenicillin (I; uwge wandelt wird.

2~ Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet_P daß X ein Äthylenrest und R^ eine p-Tolylgruppe ist -

3λ Verfahren nach Anspruch 1 und 2_t dadurch gekennzeich net, daß das Penicillin (IT) mit der geschützten Aminogruppe durch Umsetzung der 6-Aminopenicillansäure oder deren Salz in wässrigem oder wasserfreiem Medium mit einem reaktionsfähigen •Derivat einer Carbonsäure der allgemeinen Formel

R-CH- COOH (III)

' RH

COOXSO₂R₁

Q09844/18S5

in dor R, X und fydie vorcenannte Bedeutung haben, hergestellt worden ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß ale reaktionsfähige8 Derirat ein gemischtes Anhydrid verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, da!3 eic reaktionsfähiges Derivat das durch Umeetzung der Can:·? (III) mit einem Carbodiimid oder einem Carbonyldii;aiciazol nebildete Zwischenprodukt verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1-5» dadurch gekennzeichnet. do3 alD basische Verbindung ein Alkalimetallhydroxid, Alkaliraetullcarbonat, iCrdalkalioetallhydroxyd, Alkalimetall· tilkcxyd, terticiröB aliphatischea Anin oder quaternäree Aauaoniumtydroxyd ver.vendet wirdt

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daii die Uaieetzunc in wässriger oder teilweise wässriger Lo-8un£ bei einem pH-Wert zwischen 8 und 11»5 und einer Temperatur zwischen 0 und 50⁰C durchgeführt wird·

00984W1855

8„ Verfahren nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß ele nicht-wäesrige Base ein Alkalimetallhydroxyd oder ein Alkoxyd oder eine metallorganische Verbindung in einem wasserfreien organischen Lösungsmittel verwendet wird·

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