DE1670598B2 - Neue Cephalosporine und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

COOH

CH,-CO —NH-CH-CH

CH, S

Ii ι ' Il •

CO — N C — CH, — S — C — N^

COO

R₁

worin R eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, eine Allyl- oder 2-Hydroxyälhylgruppe und R₁ eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet, wobei R und R₁ zusammen nicht mehr als 8 Kohlenstoffatome enthalten, und die pharmazeutisch annehmbaren Salze dieser Verbindungen.

2. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in an sich bekannter Weise T-u-Thienylacetamidocephalosporansäure mit einer Verbindung der allgemeinen Formel

Il ^

M— S — C — N N —R

oder

M —S —

N-R₁

worin M ein Alkalimetallatom ist, umsetzt und gewünschtenfalls die erhaltene Verbindung mit einem Alkylhalogenid mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder mit Allylbromid in eine Verbindung der allgemeinen Formel II überfuhrt.

Gegenstand der Erfindung sind neue Verbindungen der allgemeinen Formeln

CH₂-CO-NH-CH-CH CH₂

CO-N

C — CH₂ — S — C — N N — R

COOH

/ \ -CH₂-CO-NH-CH-CH CH₂

CO- N

C —CH,-S-C-N N

C COO

worin R eine Alkylgruppe mit I bis 6 Kohlenstoffatomen, eine Allyl- oder 2-Hydroxyäthylgruppe und

H, eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen gedeutet, wobei R und R₁ zusammen nicht mehr als S Kohlenstoffatome enthalten, und die pharmazeutisch annehmbaren Salze dieser Verbindungen.

Diese neuen Verbindungen sind Antibiotica, die beständig sind gegenüber Penicillinass und gut wirksam gegenüber einem breiten Spektrum grampositiver und gramnegativer phatogener Organismen.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen der obengenannten allgemeinen Formeln I uncf II lassen sich herstellen, indem man in an sich bekannter Weise T-u-Thienylacetamidocephalosporansäure mit einer Verbindung der allgemeinen Formel

«5

M — S — C — N

M-S-C

N-R

N-R,

worin M ein Alkalimetallatom ist, umsetzt und gewünschtenfalls die erhaltene Verbindung mit einem Alkylhalogcnid mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder mit Allylbromid in eine Verbindung der allgemeinen Formel II überführt.

Unter der Angabe »Alkyl« werden primäre, sekundäre und tertiäre geradkettige oder verzweigte Alkylreste verstanden, wie Methyl. Äthyl. n-Propyl. Isopropyl, η-Butyl, IsobutyK sec.-Butyl, ten.-Butyl, n-Amyl. Isoamyl, 2-Amyl, 3-Amyl. neo-Pentyl. n-Hexyl oder Isohexyl.

Die Angabe »pharmazeutisch annehmbare Salze« bezieht sich auf Salze mit Natrium, Kalium. Lithium, Calcium, Barium, Magnesium. Aluminium und anderen Metallen mit annehmbar niedrigem Toxizitütsspiegel, sowie mit Ammonium und eine Reihe organischer Stickstoffbasen. wie Methylamvnonium. Dimethyiammonium, Trimethylammonium. Tetramethylammonium, Cholin, die entsprechend substituierten Äthylammoniumionen. Procain. Chinin und Dibenzyläthylendiamin.

Zur Herstellung der Verbindungen der Formel I löst man ein Salz der 7-a-Thienylacetamidocephalosporansaure in Wasser, versetzt mit einer wäßrigen Lösung eines Alkalipiperazinodithiocarooxylals. vorzugsweise in wenigstens geringem Molüb?rsehuß, und rührt und erwärmt mehrere Stunden bei gewöhnlicher oder etwas erhöhter Temperatur. Der pH-Wert der Piperazinodithiocarboxyiatlösung soll etwa 7.5 bis 8 nicht überschreiten und kann gegebenenfalls mit Salzsäure oder Schwefelsäure entsprechend eingestellt werden. Die Umsetzung kann bei Temperaturen zwischen etwa 25 und 100 C. vorzugsweise bei etwa 40 bis 60 C". und für eine Zeit von etwa I bis /u eiwa 24 Stunden oder mehr durchgerührt werden Die so erhaltenen Produkte sind in vielen Fällen wasserunlöslich und können zweckmäßig abfiltriert und aus Chloroform Äther umkrislallisiert werden. Wenn sie wasserlöslich sind, lassen sie sich durch Zugabe von Natriumchlorid bis zu etwa dem halben Sältigungswert als gelbe, glasartige Körper aussalzen. Die Ausgangs- (15 stoffe und Nebenprodukte bleiben dabei weitgehend in Lösung. Die gelben, glasartigen Körper lassen sich leicht durch Auflösen in Chloroform. Waschen mit halbgesättigter wäßriger Natriumchloridlösung zur Entfernung von Verunreinigungen, Verdünnen mit Äther und Kristallisation reinigen.

Die oben erhaltenen Verbindungen der allgemeinen Formel I können dann zur Herstellung der Verbindungen der allgemeinen Formel II mit einem entsprechenden Alkylhalogenid, wie Methyljodid oder -bromid oder Allylbromid in üblicher Weise umgesetzt werden.

Die als Ausgangsstoff verwendete 7-u-Thienylacetamidocephalosporansäure läßt sich leicht nach seit einiger Zeit wohlbekannten Methoden herstellen. Die zweckmäßigste und einfachste Arbeitsweise besteht in der Acylierung von 7-Aminocephalosporansäure mit einem Acyliermittel der gewünschten Struktur unter üblichen Bedingungen.

Die als Ausgangsprodukte ferner verwendeten Piperazinodithiocarboxylate lassen sich am besten nach dem Verfahren von Böge mann. Methoden der Organischen Chemie (Houben — Weyl). Stuttgart: Georg Thicme Verlag. 1955, Bd. 9, S. 826, hersteilen.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele erläutert. Mit nur geringen Abweichungen geht man zui Herstellungder Verbindungen der allgemeinen Formel 1 wie folgt vor:

0.(X)12 Mol Natrium - 7 - a - thienylacetamidocephaiosporanat und eine äquimobre Menge des entsprechenden Natriumpiperazinodilhiocarboxylats werden in 10 ml Wasser gelöst und in einem thermostatisierten ölbad 24 Stunden auf 40 bis 45 C erwärmt. Nach dieser Zeit ist die Lösung im allgemeinen klar. Das Produkt wird als gelber, glasartiger Körper durch Zugabe eines gleichen Volumens wäßriger gesättigter Natriumchloridlösung gefällt und mehrere Stunden lang gekühlt. Die überstehende Lösung wird von der festen Phase dekantiert, und der Feststoff wird in 25 bis 50 ml Chloroform gelöst. Die Chloroformlösung wird etwa lOtnal nacheinander mit jeweils 12 bis 15 ml einer halbgesäüigten wäßrigen Natriumchloridlösung gewaschen. In manchen Fällen, besonders gegen Fnde der Waschbehandlung, bilden sich störende Emulsionen, die sich jedoch durch Zentrifugieren leicht brechen lassen. Zweckmüßigerweise werden während des Waschens qualitative Prüfungen der Ultraviolettspektren der Waschlösungen vorgenommen. Ein Verschwinden des Spektrums der Ausgangsstoffe und ein Auftreten des Spektrums des Produkts zeigt an, wann das Waschen beendet ist. Die gewaschene Chloroformlösung wird auf das halbe Volumen oder weniger eingedampft, dann mit Äther verdünnt und gekühlt. Das sich hierbei als feines Pulver abscheidende Natriumsalz des gewünschten Produkts wird zentrifugiert und im Vakuum getrocknet.

Die Schmelzpunkte der Produkte sind infolge einer Zersetzungsneigung nicht scharf und schwanken daher in Abhängigkeit von der Temperatur des Schmelzpunktblocks, bei der die Verbindungen aufgebracht werden. Sämtliche Produkte weisen jedoch mit der erwarteten Struktur übereinstimmende Infrarotspektren auf und ergeben gegen Bacillus subtilis einen Fleck in Bioautogrammen von Papierehromatograminen. die mit wassergesättigtem Methylethylketon entwickelt werden, bicsc "Werte reichen zusammen mit den Ultravioletlspektren. Titrationen und Analysen zur vollständigen Charakterisierung der Substanzen aus.

Beispiel 1

7 - α - Thienylacetamido - 3 - (4' - methylpiperazino- thiocarbonylthiomethyl) - 3 - cephem - 4 - carbonsäure- natriumsalz wird aus 7-a-Thienylacetamidocephalo- sporansäure und 4-Methylpiperaznodithiocarboxylat erhalten. Ausbeute: 23,5% der Theorie. pK^, 4,6 und 6,1. Ultraviolettabsorptionsmaximum bei 272 mu U = 21 600).

Beispiel 2

7 - " - Thienylacetamido - 3 - (4' - äthylpiperazinothiocarbonylthiomethyl) - 3 - cephem-A- carbonsäurenatriumsalz wird aus 7-a-Thienylacetamidocephalosporansäure und 4 -Äthylpiperazinodithiocarboxylat erhalten. Ausbeute 6,1% der Theorie. Ultraviolettabsorptionsmaxima bei 242 und 270 ηΐμ U = 16 550 bzw. 19 500).

Beispiel 3

7 - u - Thienylacetamido - 3 - (4' - η - propylpiperazinothiocarbonylthiomethyl) - 3 - cephem - 4 - carbonsäurenatriumsalz wird aus 7-u-Thienylaceiamidocephalosporansäure und 4 - η - Propylpiperazinodithiocarboxylat erhalten. Ausbeute: 25.2% der Theorie. pK.;, 4,4 und 6,2. Ultraviolettabsorptionsmaximum bei 270 mu. U = 22 200).

Beispiel 4

7-(i-Thienylacetamido -3-(4'- isopropylpiperazinothiocarbonylthiomethyl) - 3 - cephem - 4 - carbonsäurenatriumsalz wird aus 7-u-Thienylacetamidocephalosporansäure und 4-Isopropylpiperazinodithiocarboxylat erhalten. Ausbeute: 13,3% der Theorie. pK^, 4.5 und 6,5. Ultraviolettabsorptionsmaxima bei 240 und 270 Γημ U = 18 200 bzw. 20 600).

Beispiel 5

!-α- Thienylacetamido - 3 - (4' - η - butylpiperazinothioearbonylthiomethyl) - 3 - cephem - 4 - carbonsäurenatriumsalz wird aus 7-u-Thienylacetamidocephalosporansäure und 4 - η - Butylpiperazinodithiocarboxylat erhalten. Ausbeute 23.2% der Theorie. pK.,, 4,5 und 6,25. Ultraviolettabsorptionsmaximum bei 271 mu. U = 21 6(X)).

Beispiel 6

T-Ii- Thienylacetamido - 3 - (4' - η -amylpiperazino-(hiocarbonylthiomethyl) - 3 - cephem - 4 - carbonsäurenatriumsalz wird aus 7-«-Thienylacetamidocephalosporansäure und 4 - η - Amylpiperazinodithiocarboxylat erhalten. Ausbeute: 14,2% der Theorie. pK^, 4.4 und 6,2. Ultraviolettabsorptionsmaximum bei 270 ιτίμ U = 19 700).

Beispiel 7

T-a- Thienylacetamido - 3 -(4' - {ß- hydroxyäthyl)-piperazinothiocarbonylthiomethyl) - 3 - cephem - 4 -carbonsäure-natriumsalz wird aus 7 - u - Thienylacetamidocephalosporansäure und 4-(/i-Hydroxyäthyl)-piperazinodithiocarboxylat erhalten. Das chloroformunlösliche Rohprodukt wird als zwitterionische Verbindung bei pH 5,5 gefällt. Der Feststoff wird abfiltriert, mit Wasser gewaschen und mit wäßriger 1 n-Natriumhydroxidlösung bei pH 7.2 wieder gelöst. Die Lösung wird im Vakuum zur Trockne eingedampft und der Rückstand aus Methanol/Isopropanoi umkristallisicrt. Ausbeute: 9.6% der Theorie. pK^.4.4 und 5 8 Ultraviolettabsorptionsmaxima bei 235 und 270 ΐημ U = 16 500 bzw. 20 500).

Die Herstellung der quaternären Piperaziniumverbindungen der allgemeinen Formel II wird folgendermaßen durchgeführt:

Das 4-Alkylpiperazinodithiocarboxylaiderivat des Cephalosporins wird wie in den vorhergehenden Beispielen beschrieben hergestellt mit der Ausnahme, daß man die Chloroformlösung nur 2mal mit der

Natriumchloridlösung wäscht, dann eindampft und den Rückstand trocknet. Das öo erhaltene rohe Natriumsalz (etwa 0,01 Moljwirdin 100 ml trockenem Chloroform gelöst und mit einer Lösung von 0,0105 Mol von Alkylhaiogenid oder Allylbromid in

10 ml Chloroform vermischt. Die Mischung wird bei Zimmertemperatur 4 bis 7 Tage unter gelegentlichem Schütteln in einem verschlossenen Kolben aufbewahrt. Während dieser Zeit erfolgt eine allmähliche Ausfällung von Feststoff. Der cremefarbene Niederschlag

wird abfiltriert und luftgetrocknet, und dann zur Entfernung von mitgefälltem Natriumiodid mit Wasser verrieben. Das Produkt, ein gelbes wasserunlösliches Rohkristallisat, wird in Dimethylformamid (25 bis 35 ml g) unter leichtem Erwärmen und vorsichtiger Zugabe von Wasser bis zum Verschwinden der Trübung aufgelöst. Dann werden 5 bis 10 Volumteile Tetrahydrofuran zugegeben, und die trübe Mischung wird abgekühlt. Der gebildete Niederschlag wird zentrifugiert, mit Äther gewaschen und vakuumgetrocknet.

Beispiel 8

7-fi-Thienylacetamido-3-(4',4'-dimethylpiperazinothiocarbonylthiomethyl) - 3 - cephem - 4 - carbonsäure-

betain wird aus 7-a-fhienylacetamido-3-(4'-methylpiperazinothiocarbonylthiomethyl)-3-cephem-4-carbonsäure und Methyljodid erhalten. Das gebildete Betain ist im Gegensatz zu den anderen 4',4'-quaternierten Produkten in Dimethylformamid unlöslich.

Es wird daher in warmem Dimethylformamid verrieben, abfiltriert, mit Wasser und dann mit Äther gewaschen und getrocknet. Ausbeute: 48.0% der Theorie. pK^, 4,58. Ultraviolettabsorptionsmaximum bei 269 ηΐμ 0 = 20 400).

Beispiel 9

7 - α -Thienylacetamido - 3 -[A' - methyl - 4 - η - propylpiperazinothiocarbonylthiomethyl)- 3 -cephem -4-carbonsäure-betain wird aus 7-a-Thienyiacetamido-3 -.(4' - η - propylpiperazinothiocarbonyllhiomelhyl)-3-cephem-4-carbonsäure und Methyljodid erhalten. Ausbeute 26,4% der Theorie. pK.;, 4,6. Ultraviolettabsorptionsmaximum bei 273 ΐτίμ (f = 23 OQO).

B e i s ρ i e 1 10

7-a-Thienylacelamido-3-(4'-methyl-4-allylpiperazinothiocarbonylthiomethyl)-3 -cephem-4 -carbonsäure - betain wird aus 7 - u - Fhien;,iai_etamido-3 - (4' - methylpiperazinothiocarbon; Ithiomethyl)-3-cepheni-4-carbonsäure und Allylbroniid erhalten. Ausbeute: 66,3% der Theorie. pK;, 4,6. Ultraviolettabsorptionsmaximum bei 271 ηΐμ (f = 21 650).

Beispiel Il

T-Ii- Thienylacetamido - 3 - (4' - methyl - 4' -11 - butylpi perazinothioca rbonylthiomct hyll-3-cephcm- 4-carbonsäure-betain wird aus 7-<i-Thienvlacetamido-

- (4' - η - butylpiperazinothiocarbonyllhiomethyl)-i-cephem-4-carbonsäure und Melhyljodid erhalten. Ausbeute: 25% der Theorie. pK;, 4,6. Ultraviolettibsorptionsmaximum bei 271 ηΐμ U = 22 900).

Die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Verjindungen gegenüber den bekannten Antibiotica Tephalothin und Penicillin G geht aus einer Arbeit η »Journal of Medicinal Chemistry«, 8, S. 174 bis

181, mit dem Titel »The Chemistry of Cephalosporins IV« hervor, in der die zur Ermittlung dieser Daten herangezogenen Arbeitsweisen auch näher beschrieben sind. Die Versuchsergebnisse sind dabei insbesondere in Tabelle I zusammengefaßt, wobei die Zuordnung für die vorliegenden Verbindungen aus den Tabellen IV und VI hervorgeht. Im einzelnen wurden dabei folgende Ergebnisse erhalten:

Vergleichsversuche
Biologische Wirksamkeit

Beispiel oder

Verbindung

Versuch mit
Penicillin G°)

S. aureus
MIC*)

Pen. resist. S. aureus')

(Einheiten/mg) (-//mi)

S pyogenes Gramnegalive Organismen (MlC, y/ml)')

oral-Maus¹¹)

Shigella sp. E. coli Aero- Kleb-(N-9) (N-26) bäder sp. Stella sp.

(ED₅₀ (χ 68) (X-26)

mg/kg χ 2)

1	350—400	0,025	0.4—> 1,0	11,4	2	3	4	2
2	330—430		0,5— > 1,0 :	>41	12	4,5	6	2,8
3	435	0,05	0,4—> 10 :	>41	26	16	22	5
4	350	0,5	0,5—> 10 :	>41	46	14	26	5
5	370-^60	0,05	1,0— > 10 :	>41	15	24	28	4.5
6	360--53O	0,05	0,6—> 10 :	>41	40	34	72	5
7	260	0,1	0,4—> 1	19,4	14	6	13	6
8	620	0,05	0,4—0,2	1,64	37	7	16	10
9	530	0,05	0,5—0,4	2,6	131	18	24	7
10	700	0,1	0.8-0,4	4,6	88	12	16	6
11	460	0,05	0,4-0,3	4,3	106	19	28	7
Cephalothin	325	0,02	0.5 — > 1	41,5	11	8	5	6
Penicillin G	16(X)	0,01	77—108	1,0	32	42	42	109

") Dieser Versuch betrifft den üblichen Scheiben-Plat ten-Versuch für Penicillin G.

*) Scheiben-Platten-Versuch fiir die Minim.ilinhibierungskimzentration (MlC).

') Typ V-30. Der erste Wert dieser Spalte wurde ohne menschliches Serum ermittelt, und der zweite Wert stellt eine Ermittlung mit menschlichem Serum dar.

^J) Der Wert fur die ED₅₀ (bei 50% der Versuchstiere wirksame Dosis) ist zweimal der angegebene Wert. Diese Dosis wurde 1 Stunde und 5 Stunden nach der Infizierung gegeben

') Gradientenplatlenversuch.

509 533/

Claims (1)

1. Patentansprüche:
   1. Verbindungen der allgemeinen Formeln

   CH, — CO — NH — CH — CH

   I

   CO-N

   CH, S

   I " Il ,

   C —CH,-S —C—N

   N-R