DE1795868B1 - Verfahren zur Herstellung von 7-Aminocephalosporansaeure aus Cephalosporin C oder seinen Salzen in Gegenwart von Silylierungsmitteln - Google Patents

Description

CH₂-OCOCH₃

O=C-OR

worin Y eine geschützte Aminogruppe und R—O— ein Silylesterrest der allgemeinen Formel

^Ri R₂-Si-O-

R₃

in dem Ri, R2 und R3 gleich oder verschieden sind und Alkyl-, Aryl- oder Aralkylreste bedeuten oder ein Silylester-Rest ist, der bei Einwirkung von Dimethyldichlorsilan auf ein an der Aminogruppe geschütztes Cephalosporin C entsteht, verwendet und die Behandlung des gebildeten Imidchlorids mit einem Alkohol bei Zimmertemperatur oder unter Kühlen bis -15° C durchführt.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von 7-Amino-cephalosporansäure (7—ACA) durch Umsetzung von Cephalosporin C, dessen Carboxylgruppen und Aminogruppen geschützt sind, mit Phosphorpentachlorid in Gegenwart eines tertiären Amins bei Zimmertemperatur oder unter Kühlen und Behandlung des gebildeten Imidchlorids mit einem Alkohol, Hydrolyse des entstandenen Iminoäthers und Spaltung gegebenenfalls erhaltener Ester der 7-Aminocephalosporansäure, und ist dadurch gekennzeichnet, daß man als Ausgangsprodukt eine aus einem an der Aminogruppe gegebenenfalls geschützten Cephalosporin C oder einem Salz davon, mit Ausnahme des Zink-Komplexes, und einem Silylierungsmittel erhaltene Verbindung der allgemeinen Formel

Y—CH- CCHt)₃- CO— NH

J-CH₂-OCOCH₃

= C-OR

worin Y eine geschützte Aminogruppe und R—O— ein Silylesterrest der allgemeinen Formel

R₁

R₂-Si-O-

in dem Ri, R2 und R3 gleich oder verschieden sind und Alkyl-, Aryl- oder Arakylreste bedeuten oder ein Silylester-Rest ist, der bei Einwirkung von Dimethyldichlorsilan auf ein an der Aminogruppe geschütztes Cephalosporin C entsteht, verwendet und die Behandlung des gebildeten Imidchlorids mit einem Alkohol bei Zimmertemperatur oder unter Kühlen bis —15° C

55 durchführt. Es war nicht vorhersehbar, daß 7-ACA auf vorteilhaftere Weise als im DE-PS 14 45 615 gewonnen werden kann, wenn man ein Salz eines an der Aminogruppe (A) gegebenenfalls geschützten Cephalosporins C mit einem silylierenden Mittel behandelt, die so erhaltene Verbindung nach dem Verfahren dieses Patents in ein Imidchlorid und im angegebenen Temperaturbereich mittels eines Alkohols in einen Iminäther überführt und die Iminoätherdoppelbindung durch Behandlung mit einem hydroxylgruppenhaltigen Lösungsmittel spaltet. Die Imidchloridgruppe wird vorzugsweise durch Behandlung mit einem niederen Alkanol, insbesondere Methanol, in eine Iminoäthergruppe übergeführt. Der

ORIGINAL INSPECTEb

Iminoäther wird ζ. B. durch Behandlung mit Wasser, beispielsweise bei einem pH von ca. 0 bis 4, vorzugsweise ca. 2, gespalten.

Diese Operationen können in an sich bekannter Weise, z.B. wie im DE-PS 14 45 615 beschrieben, vorgenommen werden. Die Bildung des Iminoäthers wird in Abwesenheit von Wasser vorgenommen.

Das neue Verfahren bietet außerordentlich wertvolle Möglichkeiten zu einer großtechnisch einfachen Ausführung. So kann man zweckmäßig so vorgehen, daß man aus Fermentationslösungen Cephalosporin C als Salz isoliert und dieses Produkt, gegebenenfalls nach weiterer Reinigung, direkt mit einem silylierenden Mittel behandelt.

Dabei erhält man, gegebenenfalls nach Filtration, eine fast farblose, klare Lösung, die unmittelbar zur Herstellung des Imidchlorids verwendet werden kann. Im gleichen Reaktionsmedium erfolgt auch die Bildung des Iminoäthers und dessen Solvolyse zu 7-ACA. Aus der Lösung kristallisiert 7-ACA direkt aus, vorzugsweise bei einem pH von 3 bis 4. Sie ist von solcher Reinheit (dünnschichtchromatographisch einheitlich), daß sie direkt zur Acylierung an der 7-Aminogruppe weiterverwendet werden kann.

Als Aminoschutzgruppen im Rest Y kommen beispielsweise die in dem französischen Patent 13 94 820 genannten in Betracht. Die Wahl dieser Schutzgruppe ist nicht kritisch, da die Gruppe nicht abgespalten zu werden braucht, sondern mit der ganzen Seitenkette bei der Hydrolyse des Iminoäthers abgespalten wird. Beispielsweise kann man die Aminogruppe durch Niederalkyl-, Aryl- oder Acylreste blockieren, insbesondere durch Reste, die die Basizität der Aminogruppe herabsetzen. Die Arylreste, wie Phenyl- oder Naphthylreste, sind unsubstituiert oder substituiert, z. B. durch Halogenatome, Cyano-, Sulfo-, Carbamoyl-, Carbalköxy- oder insbesondere Nitrogruppen; zu nennen sind z.B. der 4-Cyanophenyl-, 4-Carbomethoxyphenyl-, 2,4-Dinitrophenyl- und besonders der 2,4,6-Trinitrophenylrest. Als Acylreste kommen vor allem Niederalkanoylreste mit 1—6 Kohlenstoffatomen, z.B. Acetyl, Propionyl, Butyryl, ferner Aroylreste, wie Benzoyl, sowie durch Nitro-, Cyano-, Sulfogruppen, Halogenatome, Niederalkyl- oder Niederalkoxygruppen substituiertes Benzoyl, und vorzugsweise Ν,Ν-Phthaloyl, in 45 men. Betracht; weiter können Arylniederalkanoylreste, wie Phenylacetyl, oder der Carbobenzoxy- oder tert-Butyloxycarbonylrest oder auch der Benzol- oder Toluolsulfonylrest zur Blockierung der Aminogruppe verwendet werden.

Man kann als Amino-Schutzgruppe aber zweckmäßig auch den Silylrest verwenden, welcher auch in der Estergruppe enthalten ist oder die Aminogruppe durch Protonierung schützen. Die N-Silylgruppe kann unter gleichen Bedingungen wie die entsprechende Estergruppe eingeführt werden.

Die Silylestergruppen R—O— sind Gruppen der allgemeinen Formel

estergruppen, die bei Einwirkung von Dimethyldichlorsilan auf ein an der Aminogruppe geschütztes Cephalosporin C entstehen. In den Gruppen der allgemeinen Formel (A) sind Ri, R2 und R3 vorzugsweise gleich und stehen für Methyl-, Äthyl oder η-Butyl, ganz besonders für Methyl.

Die Bildung der Estergruppen R—O— und gegebenenfalls einer N-Silyl-Schutzgruppe erfolgt beispielsweise mit einer Verbindung der allgemeinen Formel

R₁

R₂-Si-X

R₃

worin Ri, R2 und R3 die obige Bedeutung haben und X Halogen, insbesondere Chlor, darstellt oder mittels Dimethyldichlorsilan.

Beispielsweise wird ein Salz des Cephalosporins C mit Chlortrimethylsilan umgesetzt. Zur Einführung der Silylestergruppe kann man auch mit Hexamethylsilazan oder N-Trimethylsilyldiäthylamin oder mit Bis-trimethylsilylacetamid oder Trimethylsilyl-N-methylacetamid umsetzen. Man kann beispielsweise auch ein an der Aminogruppe geschütztes Cephalosporin C, z. B. N-Phthalyl-Cephalosporin C, mit Dimethyldichlorsilan umsetzen. Die Umsetzungen werden in Abwesenheit von Alkohol und Wasser, in einem inerten organischen Lösungsmittel, wie Kohlenwasserstoffen, z.B. Benzol oder Toluol, oder vorzugsweise chlorierten Kohlenwasserstoffen, wie Chloroform oder Methylenchlorid, oder in Äthern, wie Tetrahydrofuran, Äthylenglykol-dimethyläther, oder Nitrilen, wie Acetonitril, vorzugsweise bei Raumtemperatur oder bei leicht erhöhter Temperatur (bis 60° C) vorgenommen.

Die Überführung der geschützten Verbindung in das Imidhalogenid erfolgt nach bekannten Methoden, z. B. wie im französischen Patent 13 94 820 beschrieben, durch Umsetzung mit Phosphorpentachlorid. Die Umsetzung wird vorzugsweise in obengenannten inerten organischen Lösungsmitteln und in Gegenwart tertiärer Amine, z. B. Triäthylamin, Chinolin oder vorzugsweise Pyridin oder Dimethylanilin, vorgenom-

60

R₂-Si-O-

R₃

(A)

worin Ri, R₂ und R3 gleich oder verschieden sind und für Alkyl-, insbesondere Niederalkyl-, Aryl-, z. B. Phenyl-, oder Aralkyl-, z.B. Benzylgruppen stehen oder SiIyI-

65 Die Erfindung wird in den nachfolgenden Beispielen beschrieben. Die Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben.

Für die Dünnschichtchromatographie (an Silicagel) werden folgende Systeme verwendet:

System 52A:

n-Butanol-Essigsäure-Wasser (67 :10 :23)
System 101A:

n-Butanol-Pyridin-Eisessig-Wasser

(42:24:4:30)
System 101B:

n-Butanol-Pyridin-Essigsäure-Wasser

(40 :24 : 6 :30)
System 110:

Essigester-n-Butanol-Pyridin-Eisessig-Wasser

(42:21 :21 :6:10).

Beispiel 1

5,50 g 72%iges Ν,Ν-Phthaloyl-cephalosporin C (entsprechend 3.96 g = 7.26 mMol lOO°/oiges Produkt) werden in 15OmI absolutem Methylenchlorid suspendiert und unter Rühren und Ausschluß von Feuchtigkeit

mit 4,1 g Bis-trimethylsilylacetainid (0,02 Mol) versetzt. Es erfolgt eine rasche Lösung des suspendierten Materials und nach 15 Minuten Rühren bei 30—35° resultiert eine klare goldgelbe Lösung..

Nach Abkühlung auf — 20° werden 16,1 ml Pyridin (15,8 g, 0,20 Mol) und dann portionsweise 104,2 ml einer 10%igen Lösung von Phosphorpentachlorid in absolutem Methylenchlorid (w/v, 10,42 g, 0,05 Mol) zur Reaktionslösung gegeben. Es wird darauf geachtet, daß die Innentemperatur dabei nicht über —10° ansteigt. Die Lösung wird während 40 Minuten bei — 10 bis — 13° gerührt, wobei sie sich dunkelbraun färbt. .

Hierauf werden 100 ml eisgekühltes absolutes Methanol rasch zugegeben. Es wird während 30 Minuten bei — 10° weitergerührt, die nun klare rotbraune Lösung mit dem Wasserbad auf Zimmertemperatur erwärmt und während 45 Minuten ausreagieren gelassen. Dann werden 12 ml Wasser zugegeben und das pH der Lösung mit Triäthylamin auf 2,0 eingestellt. Nach l'/2 Stunden Rühren bei Raumtemperatur wird das pH mit Triäthylamin auf 3,4 bis 3,5 gebracht, die trübe Lösung während 30 Minuten im Eisbad gekühlt und filtriert. Zur Entfernung von Pyridinium- und Triäthylammoniumsalzen wird der leicht gelbliche Niederschlag mit Methanol und Methylenchlorid gut gewaschen. Auf dem Filter bleiben 1,46 g (73,8%) dünnschichtchromatographisch reine 7-AGA zurück, welche im Vakuum bei Raumtemperatur getrocknet wird.
Rf52A = O,lO;Rfiom = 0,33; Rmo = 0,18;
Smp.>200°C(Zers.); [oc]f = +114° ±1° (C- 1 in 0,5n NaHCO₃).

Beispiel 2

35

8,31 g 86proz. Cephalosporin C (freie Säure, entsprechend 7,15 g oder 17,2 mMol 100⁰/oigem Produkt) in 700 ml absolutem Methylenchlorid werden mit 9,7 ml (0,12 Mol) absolutem Pyridin und 18,4 ml (0,146 Mol) Trimethylchlorsüan umgesetzt. Innerhalb von wenigen Minuten entsteht eine klare hellgelbe Lösung, welche nach 2 Stunden bei 30° analog wie in Beispiel 1 mit 21,7 ml (0,27 Mol) absolutem Pyridin und 14,2 g (68 mMol) Phosphorpentachlorid zur Reaktion gebracht wird. Unter guter Kühlung läßt man vorsichtig 250 ml absolutes Methanol zufließen. Die Reaktionslösung wird während 30 Minuten bei -10° und während 30 Minuten bei 25° stehengelassen und dann mit 40 ml 25proz. wässeriger Ameisensäure versetzt Der pH-Wert des Reaktionsgemisches wird sofort mittels Triäthylamin auf 2,0 erhöht, wobei die Abscheidung eines feinen Niederschlages einsetzt Nach 45 Minuten bei Raumtemperatur wird durch erneute Zugabe von Triäthylamin (40,3 ml) ein pH-Wert von 3,3 eingestellt Nach 90 Minuten Kühlen im Eisbad wird zunächst die überstehende, fast klare Lösung filtriert. Der zurückbleibende schlammartige und bräunlich gefärbte Niederschlag kann hierauf abgenutscht werden. Nach mehrmaligem Waschen mit Methanol, dann mit Methylenchlorid und Aether, erhält man ein schwach cremefarbiges Produkt, das während 2 Stunden im Hochvakuum getrocknet wird: 3,90 g (=83,3%) Ausbeute. Aus den methanolischen Spüllösungen werden weitere Mengen von fast farbloser 7-ACA isoliert.

Beispiel 3

4,04 g ca, 91,5prozentiges Phthalyl-cephalosporin C (entsprechend 3,70 g 100%iges Phthalyl-cephalosporin C=6,78 mMol) werden in 200 ml absolutem Methylenchlorid suspendiert und mit 3,94 ml absolutem Pyridin und 3,12 ml Dimethyldichlorsilan (n= 1,404), entsprechend 24.9 mMol, versetzt Nach 2 Stunden Rühren bei 30° kühlt man die klare zitronengelbe Lösung auf unter —20° ab und gibt 8,16 ml absolutes Pyridin und dann 65ß ml einer 8prozentigen Lösung von Phosphorpentachlorid in absolutem Methylenchlorid zu. Nach 40 Minuten bei —12° wird die Lösung erneut auf ca. —20° abgekühlt. Hierauf läßt man 90 ml absolutes Methanol zufließen, wobei man die Innentemperatur nicht über -10° ansteigen läßt. Die goldgelbe Lösung wird 30 Minuten bei -10° und 30 Minuten bei Raumtemperatur weitergerührt. Dann gibt man 20 ml 25prozentige wäßrige Ameisensäure zu und stellt den pH-Wert durch Zugabe von 3,4 ml Triäthylamin von 1,35 auf 2,0. Dabei tritt eine starke Trübung auf. Man rührt die Suspension 45 Minuten bei Raumtemperatur und erhöht darauf das pH auf 3,35, wozu 15,7 ml Triäthylamin benötigt werden. Nach 90 Minuten Kühlung im Eisbad wird der feine Niederschlag abgenutscht und auf der Filterplatte mit Methylenchlorid, Methanol und Aether gewaschen. Nach dem Trocknen im Vakuumexsikkator erhält man 1,442 g (=78,1 %) weiße ACA welche gemäß UV-Extinktion bei 263 ηιμ eine Reinheit von 99,5% aufweist.
(UV: A_max=263 πιμ (ε=8250);
λπ,_ιπ=223 ΐημ (ε=4800) in 0,1-n. NaHCO₃).

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von 7-Amino-eephalosporansäure durch Umsetzung von Cephalosporin C, dessen Carboxylgruppen und Aminogruppen geschützt sind, mit Phosphorpentachlorid in Gegenwart eines tertiären Amins bei Zimmertemperatur oder unter Kühlen, Behandlung des gebildeten Imidchlorids mit einem Alkohol, Hydrolyse des entstandenen Iminoäthers und Spaltung gegebenen-

   10

   Y—CH-(CHj)J- CO-NH CO OR falls erhaltener Ester der 7-Amino-cephalosporansäure, dadurch gekennzeichnet, daß man als Ausgangsprodukt eine aus einem an der Aminogruppe gegebenenfalls geschützten Cephalosporin C oder einem Salz davon, mit Ausnahme des Zink-Komplexes, und einem Silylierungsmittel erhaltene Verbindung der allgemeinen Formel