DE1695015C3 - Verfahren zur Gewinnung von hochgereinigtem N-(7-2'-Thienylacetamidoceph-3-em-3-y!-methyl)-pyridinium-4carboxylat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Cefaloridin von großer Reinheit und in guter Ausbeute.

In den britischen Patentschriften 9 12 541 und 9 66 221 werden Cephalosporin-Ca-Verbindungen und deren Herstellung durch Kondensation einer 7-Acylaminocephalosporansäure mit Pyridin oder einer ähnlichen tertiären organischen Base in einem polaren Medium wie z. B. Wasser beschrieben. Eine Cephalosporin-CA-Verbindung von großer Bedeutung als Antibiotikum mit breitem Spektrum ist Cefaloridin, nämlich N-(7-2'-Thienyl-acetamidoceph-3-em-3-ylmethyl)-pyridinium-4-carboxylat, das in den bekanntgemachten Unterlagen des belgischen Patents 6 41 338 beschrieben ist. Cephalosporin-CA-Verbindungen, einschließlich Cefaloridin, sind in hoher Ausbeute und/oder Reinheit durch einfache Kondensation einer 7-Acylamidocephalosporansäure mit Pyridin in einem wäßrigen Medium schwer herzustellen.

In der belgischen Patentschrift 6 55 273 wird ein Verfahren zur Reinigung von Cephalosporin-CA-Verbindungen durch Überführung des unreinen Betains in ein Säureadditionssalz desselben und nachfolgende Regenerierung des Betains aus dem Salz mit Hilfe einer Base beschrieben. Die vorliegende Erfindung betrifft eine erfinderische Weiterentwicklung des Verfahrens der beigischen Patentschrift 6 55 273.

Die belgische Patentschrift 6 52 148 beschreibt die Herstellung von Cefaloridin durch Kondensation von 7-2'-Thienylacetamido-cephalosporansäure mit Pyridin in einem wäßrigen sauren Medium, das Kaliumthiocyanat enthält. Das Cefaloridin wird aas dem Reaktionsge misch durch Behandlung mit einem flüssigen Anionenaustauscher in der Acetatform isoliert Dieses Verfahren und Varianten desselben können zu einer verbesserten Ausbeute der Cephalosporin-CA-Verbindung führen, doch läßt die Reinheit der letzten viel zu wünschen übrig.

Es wurde nun gefunden, daß erfindungsgemäÖ N-(7-2'-Thienylacetamidoceph-3-em-3-yl-methyl)-pyri-

dinium-4-carboxylat in hoher Reinheit und guter

Ausbeute nach einem Verfahren hergestellt werden

kann, das die folgenden Schritte umfaßt:

(A) Umsetzung einer 7-2'-Thienylacetamidocephalosporansäure oder eines Salzes derselben mit Pyridin in Lösung in einem wäßrigen Reaktionsme dium in Gegenwart von einer mindestens qäuimo- laren Menge, bezogen auf die 7-2'-Thienylacetamidocephalosporansäure, an Thiocyanat- oder Jodidionen, Ansäuern des Reaktionsgemisches und Isolierung des ausgefallenen rohen Hydrothiocy anat- oder Hydrojodidsäureadditionssalzes des N-(7-2'-Thienylacetamidoceph-3-em-3-yl-methyl)-pyridinium-4-carboxylats;

(B) Umsetzung des rohen Hydrothiocyanat- oder Hydrojodidsäureadditionssalzes aus (A) mit einem

-,o basischen Ionenaustauscher in einem Zweiphasensystem, das aus einer wäßrigen und einer mit Wasser nicht mischbaren organischen Phase besteht;

(C) Leiten der wäßrigen Phase aus (B) durch einen oder mehrere kationische und anionische Ionenaustauscher und gewünschtenfalls durch entfärbende Adsorptionsmittel;

D) Umsetzung der wäßrigen Phase aus (C) in

bekannter Weise mit Salpetersäure; (E) Abtrennung des unlöslichen Säureadditionssalzes aus (D) und Umsetzung des Salzes mit einer Base in bekannter Weise.

Das Betain, das aus Stufe (B) gewonnen wird, das

heißt bei der Umsetzung des Hydrothiocyanat- oder

Hydrojodid-Säureadditionssalzes mit einem basischen Ionenaustauscher, ist sehr viel weniger rein als das, das

durch Behandlung des Säureadditionssalzes der Stufe

(D) mit einer Base gemäß Stufe (E) gewonnen wird. Das Betain aus Stufe (B) ist ziemlich unbefriedigend bei der mehr oder weniger direkten Anwendung von Cefaloridin wegen der restlichen Verunreinigungen wie Thiocyanat- oder Jodidionen und Spuren des entsprechenden /1²-Isomeren und anderer Verunreinigungen, die am Schluß der Stufe (B) vorhanden sind. Das Hydronitratsalz der Stufe (D) ist demgegenüber ein kristallines Zwischenprodukt, das relativ frei von Begleitstoffen ist und bei der Behandlung mit einer Base ein bemerkenswert reines Produkt ergibt.

Stufe (A)

Die Umsetzung wird wünschenswerterweise in Gegenwart großer Mengen von Thiocyanai- oder Jodidionen durchgeführt, so daß nicht nur ein großes Verhältnis dieser Ionen zu dem 7-2'-Thienylacetamidocephalosporinsäure-Ausgangsmaterial, vorzugsweise in einem Verhältnis von mindestens 2 :1 und möglichst bis zu 25 :1 vorliegt, sondern vorzugsweise auch eine hohe

Konzentration dieser Ionen in dem Reaktionsmedium besteht Höhere molare Verhältnisse bei hohen Konzentrationen sind mit Thiocyanaten eher als mit Jodiden möglich. So können mit Alkalimetallthiocyanaten Molarverhältnisse von bis zu 25:1 bei hoher Konzentration verwendet werden. Das Thiocyanat oder Jodid wird bequemerweise als ein Alkalimetall- oder Erdalkalimetallsalz verwendet, insbesondere als das Kaliumsalz.

Das Pyridin wird bequemerweise von etwa 1,3-Äquivalenten aufwärts, bezogen auf das Cephalosporin-Ausgangsmaterial, verwendet Das letztere kann als die freie Säure angewandt werden, wird jedoch bequemerweise als ein Alkalimetall-, z. B. Natriumsalz verwendet Die Umsetzung in Stufe (A) kann von 40 bis 60° C oder auch höher bewirkt werden.

Am Schluß der Stufe (A) wird das Hydrothiocyanat- oder Hydrojodidsalz aus dem Reaktionsgemisch durch Ansäuern und Abkühlen gewonnen, um das gewünschte Salz auszufällen.

Stufe (B)

Die Umwandlung des Hydrothiocyanats oder Hydrojodids aus (A) in das Betain wird mit Hilfe eines Zweiphasensystems bewirkt einer wäßrigen Phase zur Gewinnung des Betains und einer mit Wasser nicht mischbaren organischen Phase, die einen Ionenaustauscher zur Entfernung der Thiocyanat- oder Jodidionen enthält. Dies kann bequemerweise dadurch bewirkt werden, daß man das aus (A) gewonnene Säureadditionssalz mit Wasser und einem mit Wasser nicht mischbaren basischen Ionenaustauscher kontaktiert. Das entstandene Gemisch wird dann gerührt, bis das Säureadditionssalz in Lösung geht, das gebildete Gemisch wird dann mit einem mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel gerührt, die Phasen werden getrennt und die wäßrige, betainhaltige Phase wird nötigenfalls weiter mit einer mit Wasser nicht mischbaren organischen Phase, die basischen Ionenaustauscher enthält, extrahiert, um weitere Thiocyanat- oder Jodidionen zu entfernen, und sie wird gewünschtenfalls weiter mit einem mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel extrahiert. Geeignete basische Ionenaustauscher für diesen Schritt sind schwach basische, hochmolekulare, harzartige, sekundäre Amine, die fast völlig unlöslich in Wasser sind. In der freien Basenform sind sie flüssig. Zu geeigneten organischen Lösungsmitteln gehören halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe, z. B. Tetrachlorkohlenstoff, Methylenchlorid, Dichloräthan oder Chloroform.

Das so erhaltene Betain ist unrein und enthält als Verunreinigungen Thiocyanat- oder Jodidionen und Spuren der entsprechenden 7-2'-Thienylacetamidocephalosporansäure, /^-Cephalosporine und andere geringe Verunreinigungen.

Stufe (C)

Durch diese Stufe werden weitere Verunreinigungen, insbesondere saure Verunreinigungen, wie z. B. freie do Z^'-Thienylacetamidocephalosporansäure, basische Verunreinigungen, wie z. B. decarboxyliertes Cefaloridin, und Farbstoffe entfernt. Dieser Reinigungsschritt wird bequemerweise dadurch bewirkt, daß man die wäßrige Phase aus Stufe (B) durch eine Säule leitet, die (,5 in beliebiger Reihenfolge ein mineralisches Adsorptionsmittel, wie z. B. Aluminiumoxiyd zur Entfernung von Farbstoffen: einen Kationenaustauscher. wie z. B.

ein schwaches Kationenaustauscherharz, das durch direkte Polymerisation von Methacrylsäure und Divinylbenzol hergestellt wird, um basische Verunreinigungen zu entfernen, und einen Anionenaustauscher, wie z. B. starke Anionenaustauscherharze, die aus vernetztem Polystyrolharz durch Behandlung mit Chlormethyl-methyläther und anschließende Behandlung mit einem tertiären Amin hergestellt werden, um saure Verunreinigungen zu entfernen, enthält

Stufe (D) und Stufe (E)

Die Herstellung des Hydronitrats einer Cephalospo-γϊπ-Ca-Verbindung und die nachfolgende Regenerierung des ursprünglichen Betains daraus in praktisch reiner kristalliner Form ist im Detail in der belgischen Patentschrift 6 55 273 beschrieben, und dieselben Verfahrenseinzelheiten gelten im wesentlichen auch für die Stufen (D) und (E) des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Umwandlung des Hydronitrats in das ursprüngliche Betain kann in Lösung oder Suspension in einem organischen Lösungsmittel, wie z. B. N,N-disubstituiertem Säureamid, wie Dimethylacetamid oder Dimethylformamid, bewirkt werden durch Umsetzung mit einer Base und vorzugsweise einer starken organischen Base wie Triäthylamin, um ein lösliches Säureadditionssalz dieser Base zu bilden und aus dem Reaktionsgemisch das Betain, wie in der belgischen Patentschrift 6 55 273 beschrieben, zu isolieren.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, das Cefaloridin in sehr viel reinerer Form und sehr viel besserer Ausbeute, als es bisher möglich war, zu erhalten, und es war nicht vorauszusehen, daß durch die einzelnen Verfahrensschritte in der genannten Reihenfolge ein derartiger Effekt erzielt werden würde. Bei der Umsetzung gemäß Stufe (A) wird das Hydrothiocyanat- oder Hydrojodidsäureadditionssalz erhalten, das gemäß Stufe (B) in das Betain übergeführt wird, welches gemäß Stufe (C) mittels kationischer und anionischer Ionenaustauscher gereinigt wird, wobei weitere Verunreinigungen entfernt werden; insbesondere wird decarboxyliertes Cefaloridin durch diese Stufe entfernt, welches eine sehr toxische Verbindung ist und infolgedessen die Toxizität des Endprodukts beeinflußt, wenn es durch den erfindungsgemäß vorgenommenen Reinigungsschritt nicht entfernt würde. Es ist überraschend, daß durch diesen Reinigungsschritt dieser Effekt erzielt wird, denn normalerweise wäre die Gewinnung des gewünschten Produktes durch die Bildung des inneren Salzes in Stufe (B) beendet gewesen. Es war weiterhin nicht vorauszusehen, daß trotz dieses wichtigen Reinigungsschritts noch eine weitere Reinigung und Erhöhung der Ausbeute am Endprodukt dadurch erzielt wird, daß anschließend nochmals mit einer Säure ein unlösliches Säureadditionssalz gebildet wird und dieses dann abgetrennt und durch Reaktion mit einer Base wieder in Betain-Form übergeführt wird. Durch die speziellen Maßnahmen und die Reihenfolge der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte wird daher ein außerordentlich reines Produkt erhielt

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Die spezifischen Drehwerte des Cefaloridinhydronitrats, -hydrothiocyanats und -hydrojodids wurden in 0,1-m Dikaliumhydrogenphosphatlösung durchgeführt, die durch Zugabe von Orthophosphorsäure auf pH 7 eingestellt worden war.

Die obigen Lösungen wurden zur Bestimmung der

Ultraviolettabsorption in einem Unicam-SP800-Gerät mit Wasser verdünnt

Beispiel 1

Ein Gemisch aus 100 g Natrium^^'-thienylacetamidocephalosporanat (94% Reinheit), 450 g Kaliumthiocyanat, 100 ml Wasser, 25 ml Pyriüin und 5 ml 85%ige Phosphorsäure wurden bei 6O⁰C 5 Stunden gerührt

Das Gemisch wurde mit 3,9 I Wasser verdünnt und dreimal mit jeweils 100 ml Dichloräthan extrahiert Die Extrakte wurden jeweils mit 100 ml Wasser gewaschen. Die vereinigte Lösung und Waschwässer wurden unter vermindertem Druck zur Entfernung von Dichloräthan entgast, auf 0° C gekühlt und mit 85 ml 6 η-Salzsäure auf einen pH-Wei t von 2 eingestellt Die Suspension wurde bei 0⁰C eine Stunde gerührt und das rohe Cefaloridinhydrothiocyanat wurde durch Filtration gesammelt und mit 500 ml eiskaltem Wasser gewaschen.

Der nasse Filterkuchen (270 g) wi.'rde mit 170 ml Wasser, 180 ml Aceton und 90 ml eines flüssigen schwach basischen, hochmolekularen Amin-lonenaustauschers aus N-Laury!-N-trialkylmethylamin gewaschen, bis sich der gesamte Feststoff gelöst hatte. Das Gemisch wurde mit 325 ml Wasser verdünnt und mit 450 ml Tetrachlorkohlenstoff extrahiert Die abgetrennte wäßrige Schicht wurde zweimal mit 9 ml des vorerwähnten schwach basischen hochmolekularen Amin-anionenaustauschers in 90 ml Tetrachlorkohlenstoff und zweimal mit 90 ml Tetrachlorkohlenstoff extrahiert Die Extrakte wurden mit jeweils 75 ml ^o Wasser gewaschen. Die vereinigten wäßrigen Lösungen wurden unter vermindertem Druck entgast aut 1% (V/V) mit Pyridin eingestellt und durch eine Säule aus 50 g Aluminiumoxyd (sauer) auf 50 ml eines Kunstharzkationenaustauschers mit vernetztem Methacrylsäuregerüst (Pyridinform) und 50 ml eines stark basischen Polystyrolanionenaustauschers (Acetatform), die in 1 % Pyridin (V/V) hergestellt worden war, geleitet, und mit 1% (V/V) Pyridin eluiert Die Lösung wurde gesammelt, bis der Wert für «d(1 dm) <0,05° betrug und mit 180 ml 4 η-Salpetersäure versetzt Die gebildete Suspension wurde zwei Stunden auf 0"C gekühlt und das Cefaloridinhydronitrat durch Filtration gesammelt, mit 300 ml Aceton gewaschen und im Vakuum bei 40⁰C getrocknet, wobei 68,35 g, entsprechend 64% der Theorie, eines weißen kristallinen Produktes erhalten wurden; [«]_D + 41,3°; X_max 238 mμ, £",^ 331; λ_Μ 255mu,£',^ 303.

Lovibond-Farbe (1 g + 4 ml n-Natriumacetatlösung; 1 cm Zelle) 0,4 gelb, 0,1 rot. Die Elektrophorese zeigte, so daß das Produkt eine Spur an Verunreinigung enthielt (die entsprechende Δ²-Verbindung), die etwas schneller als das Cefaloridin lief.

60 g des obigen Cefaloridinhydronitrats wurden in 300 ml Ν,Ν-Dimethylacetamid (DMA) gelöst, und die Lösung wurde rasch gerührt, während 26,25 ml (1,5 Mol-Äquiv.) Triäthylamin zugegeben wurden, und anschließend langsam eine Stunde lang gerührt, wobei sich ein kristalliner Niederschlag bildete. Das Reaktionsgemisch blieb hell gefärbt, und der Niederschlag wurde durch Filtration gesammelt unter Ersatz mit 150 ml DMA und anschließend mit 720 ml Aceton gewaschen und im Vakuum bei 40° C getrocknet. Das weiße Produkt (41,35 g, entsprechend 80% der Theorie) wie die folgenden Charakteristika auf: [a]o + 48,1° (c, 1 in Wasser); pH 4,7 einer 1 %igen Lösung in Wasser; X_max. (Wasser) 240 ιτιμ, E\":\ 387; Inflexion bei 255 πιμ, £!"" 355.

Lovibond-Farbe (Ig + 4,4 ml Wasser; 1 cm Zelle), 0,6 gelb, 0,1 rot Die Elektrophorese zeigte, daß das Produkt nur eine Spur an Verunreinigung (die entsprechende 4²-Verbindung) enthielt die etwas schneller lief als das Cefaloridin.

Die Mutterlaugen wurden mit dem 5fachen Volumen Aceton versetzt und auf 0⁰C gekühlt wobei 8,85 g (17,1 % der Theorie) Cefaloridin von geringerer Qualität erhalten wurde.

Beispiel 2

a) Herstellung von Cefaloridinhydronitrat aus

Natrium-7-2'-ihienylacetamidocephalosporanat

über das Hydro jodid

Ein Gemisch aus 20 g Natrium^^'-thienylacetamidocephalosporanat (94% Reinheit), 30 g Kaliumjodid, 20 ml destilliertes Wasser, 5 ml Pyridin und 0,5 ml o-Phosphorsäure (88%) wurde bei 60° C 5 Stunden gerührt Die gebildete sirupartige Lösung wurde mit 380 ml destilliertem Wasser verdünnt und dreimal mit 20 ml 2,2-Dichloräthan extrahiert und die Extrakte wurden mit 20 ml Wasser erneut extrahiert Die wäßrigen Schichten wurden unter vermindertem Druck bei 25 bis 30°C entgast und bis zum Trübungspunkt mit 6 η-Salzsäure angesäuert Die trübe Lösung wurde auf <5°C gekühlt und langsam mit 6 η-Salzsäure (Gesamtvolumen 20 ml) auf einen pH < 2 angesäuert. Nach zwei Stunden bei 2° C wurde der Niederschlag durch Filtration gesammelt, unter Ersatz mit 100 ml eiskaltem destilliertem Wasser gewaschen und unter Vakuum der Wasserstrahlpumpe zur Trockene abgesaugt. Der feuchte Filterkuchen wurde im Dunkeln über Nacht aufbewahrt und dann mit 20 ml eines flüssigen schwach basischen hochmolekularen Amin-ionenaustauschers aus N-Lauryl-N-trialkylmethylamin und 40 ml Aceton geschüttelt, bis sich der gesamte Feststoff gelöst hatte. Es wurden 100 ml destilliertes Wasser und 100 ml Tetrachlorkohlenstoff zu dem Gemisch zugesetzt, das dann kräftig geschüttelt und anschließend absetzen gelassen wurde. Die wäßrige Schicht wurde abgelassen, zweimal mit 2 ml des vorerwähnten Amin-ionenaustauschers in 20 ml Tetrachlorkohlenstoff und anschließend zweimal mit 20 ml Tetrachlorkohlenstoff extrahiert Die Extrakte wurden mit 30 ml Wasser erneut extrahiert. Die vereinigten wäßrigen Schichten wurden unter vermindertem Druck bei 25 bis 30°C entgast und dann 10 Minuten mit 4 g Aluminiumoxyd (sauer) geschüttelt. Zu der Suspension wurde Pyridin (1 ml/100 ml Lösung) zugegeben, und das Gemisch wurde durch eine Säule aus 20 g Aluminiumoxyd (sauer), 20 ml eines Kunstharzkationenaustauschers mit vernetztem Methacrylsäuregerüst (Pyridinform), 20 ml eines Kunstharzanionenaustauschers mit einem Gerüst aus vernetzten Polystyrol mit quaternären Ammoniumgruppen (Acetatform), das auf 1% (V/V) mit Pyridin eingestellt war, geleitet und mit 1% (V/V) Pyridin eluiert Das das Produkt enthaltende Eluat (durch <x_D bestimmt) wurde gesammelt und mit 40 ml 4 η-Salpetersäure versetzt. Die erhaltene Suspension wurde mehrere Stunden bei 2° C stehengelassen, und der Niederschlag wurde durch Filtration gesammelt und unter Ersatz mit Aceton gewaschen. Das weiße kristalline Produkt wurde im Vakuum bei 40° getrocknet und ergab 10,6 g Cefaloridinhydronitrac in 49%iger Ausbeute mit [a]_D + 41,3°C, A_m„. (pH 7) 238 ιτιμ, E \!'; 329; λ,_ηΠ»,_Οη 255 πιμ, E \ „ 298.

b) Herstellung von Cefaloridin aus Cephaloridinhydronitrat

Die Herstellung wurde nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren durchgeführt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von hochgereinigtem N-^-^-Thienylacetamido-tephO-em-S-yl-methyl)-

pyridinium-4-carboxyIat, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

(A) Umsetzung einer 7-2'-Thienylacetamidocephalosporansäure oder eines Salzes derselben mit Pyridin in Lösung in einem wäßrigen Reaktionsmedium in Gegenwart von einer mindestens äquimolaren Menge, bezogen auf die 7-2'-Thienylacetamidocephalosporansäure, an Thiocyanat- oder Jodidionen, Ansäuern des Reaktionsgemisches und Isolierung des ausgefallenen rohren Hydrothiocyanat- oder Hydrojodidsäureadditionssalzes des N-(7-2'-Thienylacetami-

doceph-S-em-S-yl-methylJ-pyridinium^-carboxylats;

(B) Umsetzung des rohen Hydrothiocyanat- oder Hydrojodidsäureadditionssalzes aus (A) mit einem basischen Ionenaustauscher in einem Zweiphasensystem, das aus einer wäßrigen und einer mit Wasser nicht mischbaren organischen Phase besteht;

(C) Leiten der wäßrigen Phase aus (B) durch einen oder mehrere kationische und anionische Ionenaustauscher und gewünschtenfalls durch entfärbende Adsorptionsmittel;

(D) Umsetzung der wäßrigen Phase aus (C) in bekannter Weise mit Salpetersäure;

(E) Abtrennung des unlöslichen Säureadditionssalzes aus (D) und Umsetzung des Salzes mit einer Base in bekannter Weise.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als basischen Ionenaustauscher in Stufe (B) ein hochmolekulares sekundäres Amin verwendet.