DE1795701B2

DE1795701B2 - Alpha- substituierte benzylpenicillinsaeureester

Info

Publication number: DE1795701B2
Application number: DE19681795701
Authority: DE
Inventors: Erling Knud Holte; Godtfredsen Wagn Öle Vaerloese; Frederiksen (Niederlande)
Original assignee: Ausscheidung aus: 17 95 423 Loevens Kemiske Fabrik Produktionsaktieselskab, Ballerup (Dänemark)
Priority date: 1967-09-29
Filing date: 1968-09-27
Publication date: 1977-04-21
Also published as: DE1795701A1; DE1795702A1; FI51812C; DE1795702B2; IT1036011B; FI51812B; NL6813889A; NL144483B; CH516593A

Description

Die Erfindung betrifft Esier der α-substituierten Benzylpenicillinsäure der allgemeinen Formel

S CH₃

CH- CONH- CH- CH C

O=C

N-

♦) asymmetrisches Kohlenstoffatom

und ihre Stereoisomeren der allgemeinen Formel CH₃
CH-COOCH₂OCO-A

CH · CONH H HS CH₃

R C C C

(Ia)

CO — N CH₃
CH-COOCH₂OCO-A

in der A eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist oder die Phenyl- oder Pyridylgruppe bedeutet und R eine in üblicher Weise geschützte Aminogruppe 2_NH— oder eine Azido- oder eine Nitrogruppe oder ein Halogenatom ist, sowie die Salze dieser Ester mit pharmazeutisch verträglichen Säuren und Verfahren zur Herstellung der neuen Ester.

Die Alkylgruppen bzw. gesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und gerader oder verzweigter Kohlenstoffkette sind die Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl-, sek.Butyl- und tertButylgruppe. Der Substituent R ist eine Gruppe, die durch ausreichend milde Arbeitsweisen, damit das Molekül weder an der Estergruppe noch am Lactamring zerstört wird, in eine Aminogruppe umgewandelt werden kann. Entspricht der Substituent R der Formel Z-NH, so ist die Schutzgruppe Z eine Benzyloxycarbonyl-, p-Halogen-, p-Nitro- oder p-Meth- oxybenzyloxycarbonylgruppe, eine 0,0,0-Trichloroxycarbonyl- oder eine Allyloxycarbonylgruppe; Z kann auch eine schwefelhaltige Gruppe sein, z. B. eine Tritylsulfenylgnippe oder eine Arylsulfenylgruppe, wie die o-Nitrophenyisulfenylgruppe; weiterhin kann Z auch die Triphenylmethyl-CTrityl)-Gruppe, tertButoxycarbo- nylgruppe oder eine Gruppe sein, die durch Umsetzen der freien Aminogruppe mit einer 0-Dicarbonylverbin- dung, wie Acetylaceton, Acetessigsäureester oder Benzoylaceton, unter Bildung von Enaminen oder Schiffschen Basen erhalten wird. Ganz allgemein bedeutet Z jede beliebige Gruppe, die durch Reduktion, durch milde Säurehydrolyse oder durch andere per se

35 bekannte milde Reaktionen abgespalten wird, da Versuche ergeben haben, daß die Ester der allgemeinen

Formel I unter solchen Bedingungen beständig sind. Der Substituent R kann auch eine Azidogruppe, Nitrogruppe oder Halogenatom, z. B. Bromatom, sein.

Salze der neuen Ester werden mit anorganischen Säuren, z. B. Chlorwasserstoffsäure, Bromwasserstoff-

säure, Jodwasserstoffsäure und Schwefelsäure oder mit organischen Säuren, wie Zitronensäure, Weinsäure, Maleinsäure, gebildet

Aufgrund des asymmetrischen Kohlenstoffatoms in der Seitenkette der Verbindungen der allgemeinen Formel I treten diese Verbindungen in zwei epimeren Formen auf und die Erfindung bezieht sich auf beide epimeren Formen sowie auf deren Gemische. Die Form, in der die Verbindungen erhalten werden, hängt davon ab, welches epimere Ausgangsmaterial eingesetzt und

welche Kupplungsmethoden angewandt wurden. Die Gemische der epimeren Formen können durch fraktionierte Kristallisation oder andere an sich bekannte Verfahren aufgetrennt werden.

Die Verbindungen der allgemeinen Formel I dienen zur Herstellung von neuen antibiotisch wirksamen Derivaten des «-Aminobenzylpenicillins, die dem Λ-Aminobenzylpenicillin hinsichtlich adäquater Absorption, Verteilung im Organismus und ähnlichen Faktoren überlegen sind.

Dies wurde im Tierversuch folgendermaßen nachgewiesen: Mit Hilfe der erfindungsgemäße Verbindungen hergestellte «-Aminobenzylpenicillinester der allgemeinen Formel

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-CH-CO—NH-CH — CH NH₂

CH₃

r^

wurden an reinrassige Beagle-Hunde verabfolgt und der erzielte mittlere Penicillinspiegel im Blutplasma der Hunde mit den entsprechenden Werten für bekannte Penicilline — Ampicillin, Penicillin G und Penicillin G-acetoxymethylester — verglichen, nie Versuche wurden mit anaesthesierten 1 lunden (35 -CH-CO-OCH₂OCO-A

mg/kg Pentobarbital i.v.) in folgender Weise durchgeführt: auf der Bauchseite der betäubten Tiere wurde ein Mittellinien-Einschnitt geführt, das Jejunum identifiziert und ein ca. 15 cm langer Abschnitt des Jejunums ohne Unterbrechung der Blutzufuhr mit Darmklemmen abgeklammert. In den isolierten Dünndarm-Abschnitt

wurden Lösungen oder Suspensionen der Testverbindungen (25 mg Substanz — Ampicillin oder Penicillin iquivalent in 5 ml Salzlösung) injiziert, der Dünndarmabschnitt sorgfältig in die Bauchhöhle zurückgelegt und die Einschnittstelle mit mit Salzlösung getränkten Schwämmen bedeckt Die Temperatur der Hunde wurde mit Hilfe von Heizkissen bei 37 bis 38° C gehalten. Im Zeitpunkt 0 sowie nach Ablauf von 15 min, 30 min, 1, 2 und 4 h wurden Blutproben aus der Oberschenkelvene entnommen, schnell zentrifugiert und das Blutplasma zur mikrobiologischen Analyse in sterile Kunststoffröhrchcn verbracht Die Analyse wurde nach üblichem (Standard) Verfahren durchgeführt ... .

Jede Verbindung wurde an zwei Hunden getestet. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt:

Testverbindung

Mittlerer Ampicillinspiegel im Blutplasma ^g/ml) nach
0,5 h lh 2h

0,25 h

-C-(CH₃)₃

-O

1,40

1,19 1,94

1,91

1.32

1,63

0,72

0,80

4h

0.17

0,36

0,96	1,37	1,25	0,78	0.36
0,85	1,31	1,31	0,79	0,46
0,77	1,32	1,27	0,76	0,18
0,34	0,54	0,77	0,82	0,97
0,28	1,15	1,73	1,13	<0,25
0,21	0,57	0,78	0,48	0,33
0,25	0,26	0,24	0,13	0.07

-C₆H₅

-CH₂CH₂CH₃

-CH₃

Ampicillintrihydrat

Ampicillinhydrochlorid

Penicillin G

Penicillin G-acetoxymethylester

Zur Herstellung der «-substituierten Benzylpenicillinester wird ein ,»-substituiertes Benzylpenicillinderivat der allgemeinen Formel II mit einer Verbindung der allgemeinen Formel III zu der Verbindung I umgesetzt:

S. CH₃

In diesen Formeln haben A und R die oben angegebene Bedeutung; -COOY und X-CH₂- sind Gruppen, die miteinander unter Ausbildung der Gruppierung -COO-CH₂- reagieren können. Beispielsweise ist Y ein Wasserstoff- odor ein Alkaliatom oder eine tertiäre Ammoniumgruppe und X ein Halogenatom, vorzugsweise Chlor oder Brom, eine Acyloxygruppe mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen oder eine Alkylsulfonyloxy- oder Arylsulfonyloxygruppe. Die Umsetzung kann bei Raumtemperatur oder darunter oder unter leichtem Erwärmen bis zum Siedepunkt des Lösungsmittels vorgenommen werden, je nach der Bedeutung der Substituenten Y und X. Verschiedene organisches Lösungsmittel oder deren Gemische m:· Wasser können Anwendung finden, z. B. Aceton, Dioxan, Tetrahydrofuran, Methylenchlorid und Dimethylformamid. Die Reaktionsprodukte sind kristallin oder ölig. Durch wiederholtes Umfallen können die öligen Produkte als kristalline oder amorphe Pulver erhalten werden.

Ein anderer Weg zur Herstellung der Verbindungen Her allgemeinen Formel I besteht darin, daß ein reaktionsfähiges Derivat einer «-substituierten Phenylessigsäure der allgemeinen Formel

CHCOY'

mit einem 6-Aminopenicillansäureester der allgemeinen Formel

S , CH₃

\
CH₃

CHCOOCh₂OCO-A

umgesetzt wird. R und A haben die bereits oben angegebene Bedeutung. Die Gruppe -COY' steht für den Rest eines Säurehalogenids, z. B. eines Säurechlorids oder -bromids; eines Anhydrids, eines Mischanhy-

X'NHCH —CH

= C N-

drids mit einer Alkyl-Kohlensäure wie Isobutylkohlensäure, einer Carbonsäure, einer anorganischen Säure oder einer Sulfonsäure oder für eine Gruppe, die durch Umsetzen der α-substituierten Phenylessigsäure mit einem Carbodiimia oder Ν,Ν'-Carbonyldiimidazol erhalten worden ist. X' bedeutet Wasserstoff oder eine Trialkylsilylgruppe, deren Alkylreste jeweils nicht mehr als 5 Kohlenstoffatome aufweisen. Die Umsetzung erfolgt in einem organischen Lösungsmittel oder dessen Gemisch mit Wasser bei niederer Temperatur oder bei to leicht erhöhter Temperatur. Geeignete Lösungsmittel sind Methylenchlorid, Chloroform, Äthylacetat, Aceton, Dimethylformamid oder Dimethylacetamid, Äther, Tetrahydruforan oder Dioxan. Die Reaktionsprodukte werden auf übliche Weise isoliert, z. B. durch Umfallen oder Entfernen des Lösungsmittels und Rekristallisr*'on aus einem Lösungsmittel.

Derartige Umsetzungen sind an sich bekannt (BE-PS 6 48 560, FR-PS 14 91 583).

Die Ausgangsverbindungen der allgemeinen Formel II sind als Zwischenprodukte der Synthese von «-Aminobenzylpenicillin bekannt und werden nach den in der Peptidchemie gebräuchlichen Verfahren hergestellt. Sie kommen in zwei epimeren Formen, den D- und L-Epimeren vor und führen zu der entsprechenden epimeren Form der erfindungsgemäßen Verbindungen. Wird als Ausgangsmaterial ein Gemisch der epimeren Formen verwendet, so wird auch ein Gemisch als Endprodukt erhalten. Dieses Gemisch kann z. B. durch fraktionierte Kristallisation in die beiden epimeren Formen der neuen Verbindungen aufgetrennt werden.

Einige Ausgangsverbindungen der allgemeinen Formel III sind ebenfalls bekannte Verbindungen, deren Herstellung in der Literatur beschrieben ist Andere sind neu, können aber auf gleiche Weise wie die bekannten Verbindungen hergestellt werden, unter Anwendung gebräuchlicher Verfahren, beispielsweise durch Umsetzen eines Säurehalogenids mit Paraformaldehyd (beschrieben z. B. in J. Amer. ehem. Soc, 43,660[192I]) oder durch Halogenieren von Methylestern (beschrieben z. B. in Acta Chem. Scand. 20,1273 [1966] und darin zitierten Stellen).

Die Ausgangsverbindungen der allgemeinen Formel V sind bekannte Verbindungen, die mit Hilfe der aus der Peptidchemie bekannten gebräuchlichen Verfahren synthetisiert werden können.

Beispiel 1
Acetoxymethyl-a-azidobenzylpenicillinat

Ein Gemisch aus 2 g a-azidobenzylpenicillinsaurem Kalium, 0,5 g Kaliumcarbonat, 1,5 cm³ Acetoxymethylbromid und 20 cm³ Aceton (2% Wasser) wurde 1 h unter Rückfluß gehalten. Nach dem Abkühlen wurde die Suspension filtriert und das Filtrat in Vakuum eingedampft Der ölige Rückstand wurde wiederholt durch Dekalieren mit Petroläther gewaschen und ergab den gewünschten Ester als harzartige Masse (2£ gX die nicht kristallisierte. Hydrieren mit Palladiumkatajysator in phosphorsaurem Medium führte zu Acetoxymethyl-a-amino-benzylpenicillinat-hydrochlo-

Beispiel 2

Acetoxymethyl-a^o-nitrophenylsulfenylamino)-benzylpenicillinat

1,1 cm³ Acetoxymethylbrom'id wurden unter Rühren zu einer Lösung aus 5,0 g <x-(o-Nitrophenvlsulfenylamino)-benzylpenicillin und 1,4 cm³ Triethylamin in 45 cm³ Methylenchlorid gegeben. Das Reaktionsgemisch wurde über Nacht gerührt und darauf mit 25 cm³ Wasser, 10 cm³ wäßrigem Natriumbicarbonat und 10 cm³ Wasser gewaschen. Die organische Phase wurde getrocknet und im Vakuum eingedampft; es hinterblieb ein Harz, das durch Dekantieren mit Petroläther gewaschen wurde.

Wurde die o-Nitrophenylsulfenylaminogruppe mit Natriumthiosulfat in salzsaurem Medium (pH2) abgespalten, so erhielt man Acetoxymethyl-a-aminobenzylpenicillinat-hydrochlorid.

Beispiel 3

Acetoxymethyl-a-benzyloxycarbonylaminobenzylpenicillinat.

Ein Gemisch aus 2,6 g a-benzyloxycarbonylaminobenzylpenicillinsaurem Kalium, 0,5 g Kaliumbicarbonat, 1,5 cm³ Acetoxymethylbromid und 25 cm³ Aceton wurde 1 h unter Rückfluß gehalten. Nach dem Abkühlen wurde die Suspension filtriert und das Filtrat im Vakuum eingedampft Der Rückstand wurde in Äthylacetat gelöst und die Lösung mit Wasser, wäßrigem Kaliumbicarbonat und wiederum Wasser ausgezogen. Die organische Schicht wurde getrocknet und im Vakuum eingedampft Es hinterblieb ein Harz, das durch Überschichten mit Petroläther und Abdekantieren gewaschen wurde.

Hydrieren mit Palladium-bariumsulfatkatalysator führte zu Acetoxymethyl-a-aminobenzylpenicillinat-hydrochlorid.

Beispiel 4
Acetoxymethyl-D( - )-a-azidobenzylpenicillinat

Ein Gemisch aus 8,26 g D(—)-<%-azidobenzyIpenicillinsaurem Kalium, 1,0 g Kaliumbicarbonat und 4,1 cm³ Brommethylacetat wurde 1 h in einem Gemisch aus 50 cm³ Aceton und 1 cm³ Wasser unter Rückfluß gehalten.

Nach dem Abkühlen wurde die Suspension filtriert und das Filtrat im Vakuum eingedampft Der Rückstand wurde wiederholt mit Petroläther gewaschen, um überschüssiges Brommethylacetat zu entfernen. Der ölige Rückstand wurde in 50 cm³ Äthylacetat aufgenom men und die erhaltene Lösung mit wäßrigem Natriumbicarbonat und mit Wasser gewaschen. Nach dem Trocknen wurde das Lösungsmittel im Vakuum abgezogen; es hinterblieb die gewünschte Verbindung als Harz.

Beispiel 5 Acetoxymethyl-Ä-azido-benzylpenicillinat

580 mg p-Toluolsulfonat des Acctoxymethyl-6-aminopenicillanats wurden zu einem Gemisch aus 50 cm³ Äthylacetat und 50 cm³ 2%iger wäßriger Natriumbicarbonatlösung gegeben. Das Gemisch wurde unter kräftigem Rühren bei 0⁰C mit einer Lösung aus 250 mg α-Azido-oc-phenylacetylchlorid in 5 cm³ Benzol versetzt Nach '/2 h wurde die Äthylacetatschicht mit Eiswasser geschüttelt, über Magnesiumsulfat getrocknet und hu Vakuum eingedampft; es hmterblieb die gewünschte Verbindung.

[R-Spektrum

2125 cm-' (Azidogruppe)
1780 cm-' (β- Lactam)
1765 cm -' (Estercarbonyl)
1690 cm-' (Amid)

Beispiel 6
Acetoxymethyl-rx-azido-benzylpenicillinat.

600: rag p-Toluolsulfonat des Acetoxymethyl-C am: nopenicillanats wurden mit einem Gemisch aus 35 cm³ Äthykcetat und 17 cm³ kalter 2%iger Natriumbicarbonatlösung geschüttelt; die Schichten wurden getrennt und! die Äthylacetatlösung mit 20 cm³ Eiswasser geschüttelt, über Magnesiumsulfat getrocknet und eingedampft Es hinterblieb der freie Acetoxymethylester (360 mg). Er wurde in 8 cm³ Methylenchlorid gelöst, die Lösung Mt 255 mg N₁N' Dicyclohexylcarbodiimid versetzt undi die erhaltene Lösung schnell unter Rühren zu 22Sf)mg«-Äzidöphenytessigsäure in 2,5 cm³ N,N-Dimettgtfeirinaimid¹ bei CC gegeben. Es wurde 1 h bei Raumtemperatur weiter gerührt und darauf das Gemisch durch Diatomeenerde filtriert.

Das Filteat wurde im Vakuum eingeengt, mit 25 cm³ Äftylacetat versetzt, mit 0;01n Salzsäure und 2%iger Natriuinbicarbonatlosung geschüttelt und die ÄthylacetatscWcirt über Magnesiumsulfat getrocknet Das Lösungsmittel wurde beil Raumtemperatur abgezogen; es hinterbtiek eine Substanz, die mit der nach Beispiel 5 ernaltenen Verbindung identisch war.

Beispiel 7
Pr»aloyloxymethyl-D( - )-«-azidobenzylpenicillinat

Eine Suspension aus 4,14 g Kalium-D( - )-<x-azidobenzytpeniciffinat und 1,5 g Kaliumbicarbonat in 100 cm³

Aceton und 2 cm³ wäßriger 10%iger Natriumjodidlösung wurde mit 2,7 cm³ Chlormethylpivalat versetzt und das Gemisch 2 h zum Rückfluß erhitzt. Nach dem Abkühlen wurde die Suspension filtriert und das Filtrat im Vakuum zur Trockne eingedampft. Der Rückstand wurde wiederholt durch Überschichten mit Petroläther und Abdekantieren gewaschen, um nichtumgesetztes Chlormethylpivalat zu entfernen. Der ölige Rückstand wurde in 100 cm³ Äthylacetat aufgenommen und die ίο erhaltene Lösung mit wäßriger Natriumbicarbonatlösung und Wasser gewaschen, getrocknet und im Vakuum eingedampft. Die gewünschte Verbindung hinterblieb als gelbliches Harz, das aus Äther kristallisierte; Fp. 114 bis 115° C.

«■ : +42° (C=I₁CHCl₃)

Das IR-Spektrum (KBr) enthielt starke Banden bei 2130,1786,1760,1700,1530,1225,1110und973 cm-'.

Beispiel 8
Benzoyloxymethyl-D( - )-<x-azidobenzylpenicillinat.

Eine Suspension aus 4,14 g Kalium-D( — )-<x-azidobenzylpenicillinat in einem Gemisch aus 100 cm³ Acetor

und 2 cm³10%igem wäßrigem Natriumjodid wurde mil 2,5 g Chlormethylbenzoat versetzt und das Gemisch 6 r unter Rückfluß gehalten. Nach dem Abkühlen wurde die Suspension filtriert und das Filtrat im Vakuum zui Trockne eingedampft. Der Rückstand wurde mi

Petroläther gewaschen, um überschüssiges Chlorme thylbenzoat zu entfernen und darauf in 50 cm

Äthylacetat gelöst. Die Lösung würde mit wäßrigei Natriumbicarbonatlösung und mit Wasser gewaschen getrocknet und im Vakuum eingedampft Die gewünsch te Verbindung hinterblieb als Harz.

Claims

Patentansprüche: 1. α-substituierte Benzylpenicillinsäureester der allgemeinen Formel

f V-CH- CONH — CH- CH C

O=C N-

*) asymmetrisches Kohlenstoffatom

und ihre Stereoisomeren der allgemeinen Formel CH₃ CH-COOCH₂OCO-A

CONH H R C-

H S

I/ \ / C C

CO-N

in der A eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist oder die Phenyl- oder Pyridylgruppe bedeutet und R eine in üblicher Weise geschützte Aminogruppe Z—NH- oder eine Azido- oder eine Nitrogruppe oder ein Halogenatom ist, sowie die Salze dieser Ester mit pharmazeutisch verträglichen Säuren.

-CH COOCH₂OCO-A
2. Pivaloyloxymethyl-D( — )-a-azidobenzylpenicillinat nach Anspruch 1.
3. Verfahren zur Herstellung der Verbindungen nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß man entweder

a) ein «-substituiertes Benzylpenicillin der allgemeinen FGrmel

CH- CONH — CH-CH C

S CH₃

CH₃ CO-N CH-COOY

in der Y für ein Wasserstoffatom oder ein Kation steht oder dessen Salz mit einer Verbindung der allgemeinen Formel

X-CH₂-OCO-A

(III)

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in der X ein Halogenatom, eine Acyloxy-, Alkylsulfonyloxy- oder Arylsulfonyloxygruppe ist, wobei R und A die in Anspruch 1 gegebene Bedeutung haben, in an sich bekannter Weise zur Umsetzung bringt und die erhaltene Verbindung der allgemeinen Formel 1

/ X'—NH-CH-CH

CO-N-

gewünschtenfalls mit einer pharmazeutisch verträglichen Säure in ein Salz überführt, oder b) ein Derivat einer α-substituierten Phenylessigsäure der allgemeinen Formel

mit einem 6-AminopeniciIlansäureester der allgemeinen Formel

wobei CO-Y' und X' Gruppen darstellen, die miteinander unter Ausbildung einer —CO-NH-Bindung reagieren und R und A wie in Anspruch 1 definiert sind, in an sich bekannter -CH-COOCH₂OCO-A

Weise zur Umsetzung bringt und die erhaltene Verbindung der allgemeinen Formel I gewünschtenfalls wie unter a) in ein Salz überführt.