DE1795701C3

DE1795701C3 -

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Publication number: DE1795701C3
Application number: DE19681795701
Authority: DE
Inventors: Erling Knud Holte; Godtfredsen Wagn Öle Vaerloese; Frederiksen (Niederlande)
Priority date: 1967-09-29
Filing date: 1968-09-27
Publication date: 1977-12-08

Description

Die Erfindung betrifft Ester der ^-substituierten Benzylpenicillinsäure der allgemeinen Formel

S CH₃

/ \ / -CH-CONH-CH-CH C

*) asymmetrisches Kohlenstoffatom

und ihre Stereoisomeren der allgemeinen Formel

CH₃
C N CH-COOCH₂OCO -A

CH · CONH I! HS

I Vi ··■/ \ ,

R C C C

I I

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 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-Methoxybenzyloxycarbonylgruppe, eine ]3,^,j3-Trichloroxycarbonyl- oder eine Allyloxycarbonylgruppe; Z kann auch eine schwefelhaltige Gruppe sein, z. B. eine Tritylsulfenylgruppe oder eine Arylsulfenylgruppe, wie die o-Nitrophenylsulfenylgruppe; weiterhin kann Z auch die Triphenylmethyl-(Trityl)-Gruppe, tertButoxycarbonylgruppe oder eine Gruppe sein, die durch Umsetzen der freien Aminogruppe mit einer 0-Dicarbonylverbindung, 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 CH,

(la)

CH COOCH₂OCO-A

bekannte milde Reaktionen abgespalten wird, da Versuche ergeben haben, daß die Ester der allgemeinen Formel 1 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, Bromwasserstoffsäure, Jodwasserstoffsäure und Schwefelsäure oder mit organischen Säuren, wie 21itronensäure, Weinsäure, Maleinsäure, gebildet.

Aufgrund des asymmetrischen Kohlenstoffatoms in der Seitenkette der Verbindungen der allgemeinen Formel ! 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 Ausgangsmateirial 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 1 dienen zur Herstellung von neuen antibiotisch wirksamen Derivaten des Λ-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 <x-Aminobenzylpenicillinester der allgemeinen Formel

^V-CH—CO—NH—CH —

NH₇

— C-

-N-

wurden an reinrassige Bcagle-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.
Die Versuche wurden mit anaesthesierten Hunden (35 CH₃
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 Blutzufuhir mit Darmklemmen abgeklammert. In den isolierten Dünndarm-Abschnitt

wurden Lösungen oder Suspensionen der Testverbindungen (25 mg Substanz — Ampicillin oder Penicillin äquivalent 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. Em Zeitpunkt 0 sowie nach Ablauf von 15 min, 30 min, 1, 2 und 4 h wurden Blutproben aus der

Oberschenkelvene entnommen, schnell zentrifugic-i und das Blutplasma zur mikrobiologischen Analyse in sterile Kunststoffröhrchen verbracht. Die Analyse wurde nach üblichem (Standard) Verfahren durchgeführt.

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

'Festverbindung
--A--

Minierer Ampicillinspiege! im Ululplasma (;;i;^;ml) nach
0.25 h 0.5 Ii 1 Ii 2 h

4 h

-C-(CH₃J₃	1,40	1,94	1.32	0.72	0,17
-O	1.19	1,91	1,63	0,80	0,36
	0,96	1,37	1,25	0,78	0,36
-CH₂CH₂CH₃	0,85	1,31	1,31	0,79	0,46
-CH₃	0,77	1,32	1,27	0,76	0,18
Ampicillintrihydrat	0,34	0,54	0,77	0,82	0,97
Ampicillinhydrochlorid	0,28	1,15	1,73	1,13	<O,25
Penicillin G	0.21	0,57	0,78	0,48	0,33
Penicillin G-acetoxymethylester	0,25	0,26	0,24	0,13	0,07

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

CHCONHCH —CH
R

O=C N-

C⁷ + XCH₂OCO-A

\
CH₃

—CHCOOY

(H)

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- oder 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 mit Wasser können Anwendung finden, z. B. Aceton, Dioxan, Tetrahydrofuran, Methylenchlorid und Dimeihyliorniarriid. 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 der allgemeinen Formel I besteht darin, da? ein (III)

reaktionsfähiges Derivat einer «-substituierten Phenylessigsäure der allgemeinen Formel

mit einem 6-Aminopenicillansäureesler der allgemeinen Formel

S CH₃

(10

X'NHCH — CH

-N-

C (IV)

CH₃
CHCOOCH,OCO—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-

drids mit einer Alkyl-Kohlensäure wie lsobutylkohlensäure, einer Carbonsäure, einer anorganischen Säure oder einer Sulfonsäure oder für eine Gruppe, die durch Umsetzen der α-substituierten Phenylessigsäure mit einem Carbodiimid oder N.N'-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 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 Rekristallisation aus einem Lösungsmittel.

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

Die Ausgangsverbindungen der allgemeinen Formel H sind als Zwischenprodukte der Synthese von a-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. Soo, 43,660 [1921]) 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. _so

Ein Gemisch aus 2 g oc-azidobenzylpenicillinsaurem Kalium, 0,5 g Kaliumcarbonat 1,5 cm³ Acetoxymethylb'romid 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 Dekantieren mit Petroläther gewaschen und ergab den gewünschten Ester als harzartige Masse (2,5 g), die nicht kristallisierte. Hydrieren mit Palladiumkatalysator in phosphorsaurem Medium führte zu Acetoxymethyl-a-amino-benzylpenicillinat-hydrochlo-

Beispiel 2

Acetoxymethyl-a-io-nitrophcnylsulfenylamino)- _(i<. benzylpenicillinat.

1,1 cm³ Acetoxymcthylbromid wurden unter Rühren zu einer Lösung aus 5,0 g «-(o-Nitrophcnylsulfcnylamino)-benzylpenicillin und 1,4 cm³ Triäthylamin 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-ot-aminobenzylpenicillinat-hydrochlorid.

Beispiel 3

Acetoxymethyl-a-benzyloxycarbonylaminobenzylpenicillinat.

Ein Gemisch aus 2,6 g Ä-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( - )-«-azidobenzylpenicillinat.

Ein Gemisch aus 8,26 g D(-)-a-azidobenzylpenicillinsaurem 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 aufgenommen 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.

ft-..
Beispiel 5

^cetoxymelhyl-ix-azido-benzylpenicillinat.

580 mg p-Toluolsulfonat des Acetoxymethyl-6-ami nopenicillanats wurden zu einem Gemisch aus 50 cm Äthylacetat und 50 cm³ 2%iger wäßriger Natriumbicar bonatlösung gegeben. Das Gemisch wurde unte kräftigem Rühren bei O⁰C mit einer Lösung aus 250 m| «-Azido-Ä-phenylacetylchlorid in 5 cm³ Benzol versetz Nach '/2 h wurde die Äthylacetatschicht mit Eiswasse geschüttelt, über Magnesiumsulfat getrocknet und ir Vakuum eingedampft; es hinterblieb die gewünscht Verbindung.

709 649/65

R-Spektrum

2125 cm-' (Azidogruppe)
1780 cm-' (0-Lactam)
1765 cm -' (Estercarbony 1)
1690 cm-' (Amid)

Beispiel 6
Acetoxymethyl-a-azido-benzylpenicillinat.

600 mg p-Toluolsulfonat des Acetoxymethyl-6-aminopenicillanats wurden mit einem Gemisch aus 35 cm³ Äthylacetat 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 mit 255 mg N.N'-Dicyclohexylcarbodiimid versetzt und die erhaltene Lösung schnell unter Rühren zu 220 mg <%-Azidophenylessigsäure in 2,5 cm³ N,N-Dimethylformamid bei 0⁰C gegeben. Es wurde 1 h bei Raumtemperatur weiter gerührt und darauf das Gemisch durch Diatomeenerde filtriert.

Das Filtrat wurde im Vakuum eingeengt, mit 25 cm³ Äthylacetat versetzt, mit 0,01η Salzsäure und 2%iger Natriumbicarbonatlösung geschüttelt und die Äthylacetatschicht ütsr Magnesiumsulfat getrocknet. Das Lösungsmittel wurde bei Raumtemperatur abgezogen; es hinterblieb eine Substanz, die mit der nach Beispiel 5 erhaltenen Verbindung identisch war.

Beispiel 7
Pivaloyloxymethyl-D( - )-«-azidobenzylpenicillinat.

Eine Suspension aus4,14 g Kalium-D(-)-«-azidobenzylpenicillinat 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 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.

λ',? :+42° (C=I₁CHCl₃)

Das IR-Spektrum (KBr) enthielt starke Banden bei 2130,1786,1760,1700,1530,1225,1110 und 973 cm-'.

Beispiel 8
Benzoyloxymethyl-D( - )-«-azidobenzylpenicillinat.

Eine Suspension aus 4,14 g Kalium-D(—)-<%-azidobenzylpenicillinat in einem Gemisch aus 100 cm³ Aceton und 2 cm³10°/oigem wäßrigem Natriumjodid wurde mit 2,5 g Chlormethylbenzoat versetzt und das Gemisch 6 h unter Rückfluß gehalten. Nach dem Abkühlen wurde die Suspension filtriert und das Filtrat im Vakuum zur Trockne eingedampft Der Rückstand wurde mit Petroläther gewaschen, um überschüssiges Chlormethylbenzoat zu entfernen und darauf in 50 cm³ Äthylacetat gelöst. Die Lösung wurde mit wäßriger Natriumbicarbonatlösung und mit Wasser gewaschen, getrocknet und im Vakuum eingedampft Die gewünschte Verbindung hinterblieb als Harz.

Claims

Patentansprüche: 1. Λ-substituierte Benzylpenicillinsäureester der allgemeinen Formel

S CH₃

<^<j;ir~^V-CH — CONH- CH- CH V

O = C

*) asymmetrisches Kohlenstoffatom

und ihre Stereoisomeren der allgemeinen Formel

N-CH₃
CH-COOCH₁OCO-A

· CONH

H S

(la)

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.

\ CH₃

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

a) ein α-substituiertes Benzylpenicillin der allgemeinen Formel

S CH₃

— CONH — CH- CH C

\ CH₃

CO-N CH-COOY

(H)

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

X-CH₂-OCO-A

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

45

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 I

X'— NH-CH- CH CH-CO—Y'

(V)

mit einem 6-Aminopenicillansäureester der allgemeinen Formel

CH,

CH₃ (IV)

— N CH-COOCH₂OCO-A

wobei CO-Y' und X' Gruppen darstellen, die miteinander unter Ausbildung einer —CO-NH-Bindung reagieren und R und A wie ir, Anspruch 1 definiert sind, in an sich bekannter Weise zur Umsetzung bringt und die erhaltene Verbindung der allgemeinen Formel 1 gewünschtenfaüs wie unter a) in ein Salz überführt.