DE1813918B2 - 2-Hydroxymethyl-3-carbonsäureamido--chinoxalin-M-di-N-oxide, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und diese Verbindungen enthaltende antibakterielle Mittel - Google Patents

Description

R² i CH, OH

(D

2. Verbindung der Formel

CO-NHCH₂CH₂OH

CH₂OH

(H)

H-N

(III)

R⁴

IO

15 worin R³ und R⁴ die oben angegebenen Bedeutungen haben, in einem Verdünnungsmittel im Temperaturbereich von O bis 80''C umsetzt.

4. Antibakterielle Mittel, gekennzeichnet Jurch einen Gehalt an einem 2-Hydroxymethyl-3-carbonsäureamidochinoxalin-1,4-di-N-oxid gemäß Ansprüchen 1 und 2.

worin einer der Reste

R¹ und R₂ ein Wasserstoffatom ist und der andere für ein Wasserstoff- oder Chloratom oder einen niederen Alkylrest steht,

R₃ und R⁴ gleich oder verschieden sind und für Wasserstoff, gegebenenfalls durch Hydroxy, Alkoxy mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Phenyl substituiertes Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Alkenyl mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen oder gegebenenfalls durch Methyl substituiertes Cycloalkyl mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen stehen oder zusammen mit dem Amidstickstoffatom einen 5- oder ogliedrigen Ring bilden, der im Falle des ogliedrigen Ringes in p-Stellung zum Stickstoffatom als weiteres Heteroatom ein Sauerstoff- oder Schwefelatom sowie eine N-Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkylteil enthalten kann, oder R³ für Wasserstoff und R⁴ für eine Amino- oder Hydroxygruppe steht.

Die Erfindung betrifft 2-Hydroxymethyl-3-carbonsäureamido-chinoxalin-l,4-di-N-oxide, ein Verfahren zu ihrer Herstellung sowie die Verwendung der neuen Verbindungen als Arzneimittel in der Human- und Tiermedizin, aber auch als Futterzusatzmittel bei der Aufzucht von Jungtieren oder Mastvieh.

Es wurde gefunden, daß man 2-Hydroxymethyl-3-carbonsäureamidochinoxalin-l,4-di-N-oxide erhält, wenn man Lactone der allgemeinen Formel I

40 worin einer der Reste

R¹ und R² ein Wassersloffatom ist und der andere für ein Wasserstoff- oder Chloratom oder einen niederen Alkylrest steht,

mit Aminen der allgemeinen Formel I

45

50 worin Η—Ν

R³

R⁴

(H)

3. Verfahren zur Herstellung von 2-Hydroxymethyl - 3 - carbonsäureamidochinoxalin - 1,4 - di-N-oxiden gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in an sich bekannter Weise Lactone der allgemeinen Formel II

60

65

worin R¹ und R² die oben angegebenen Beueutun-R³ und R⁴ gleich oder verschieden sind und' für Wasserstoff, gegebenenfalls durch Hydroxy, Alkoxy mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Phenyl substituiertes Alkyl mit I bis 4 Kohlenstoffatomen, Alkenyl mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen oder gegebenenfalls durch Methyl substituiertes Cycloalkyl mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen stehen oder zusammen mit dem Amidstickstoffatom einen 5- oder ogliedrigen Ring bilden, der im Falle des ogliedrigen Ringes in p-Stellung zum Stickstoffatom als weiteres Heteroatom ein Sauerstoff- oder Schwefelatom sowie eine N-Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkylteil enthalten kann, oder R³ für Wasserstoff und R⁴ Tür eine Amino- oder Hydioxygruppe steht,

in einem Verdünnungsmittel im Temperaturbereich von 0 bis 80''C umsetzt.

Als niedere Alkylreste R¹ und/oder R² seien vorzugsweise Methyl, Äthyl, n-Propyl und iso-Propyl genannt.

Alkylreste R³ und/oder R⁴ sind geradkettige oder verzweigte mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen.

Als Amine seien beispielhaft genannt: Ammoniak, Methylamin, Äthylamin, Propylamin, Isopropylamin, Butylamin, Isobutylamin, tert. Bulylamin, Äthanolamin, 2-Hydroxypropylamin, 2-Methoxyäthylamin, Cyclohexylamin, 4 - Methylcyclohexylamin, Benzylamin, Allylamin, Dimethylamin, Pyrrolidin, Morpho-

10 lin, Thiomorpholin, Hydroxylamin und Hydrazin.

Pro Mol Lacton wird mindestens 1 Mol Amin eingesetzt. Es kann aber auch ein Überschuß an Amin verwendet werden. Die Reaktion wird im Temperaturbereich von etwa 0 bis etwa 80" C, vorzugsweise bei etwa 20 bis 40°C, durchgeführt. Als Verdünnungsmittel können sowohl polare als auch unpolare Lösungsmittel wie z. B, Wasser, Alkohole (I bis 4 Kohlenstoffalome), Dimethylformamid, Dioxan, Tetrahydrofuran, Dialkyläther (1 bis 4 Kohlenstoffatome) Benzol, Toluol oder Benzine verwendet werden.

Als Beispiel sei die Umsetzung mit Morpholin aufgefiihrt:

Benzol

+ HN O

CH₂

Im allgemeinen suspendiert man das Lacton in einem Verdünnungsmittel und versetzt mit mindestens der äquivalenten Menge eines primären oder sekundären Amins oder mit Ammoniak. Die Reaktion ist schwach exotherm, und nach kurzer Zeit scheiden sich die 2 - Hydroxymethyl - 3 - carbonamido - chinoxalin-l,4-di-N-oxide kristallin ab. Bei Verwendung von Dimethylformamid als Lösungsmittel sind die Reaktionsprodukte häufig gelöst. In diesem Fall kann man die erhaltenen Lösungen im Vakuum eindampfen bzw. mit Äther versetzen, wobei sich die 2-Hydroxymethyl - 3 -carbonamido -chinoxalin -1,4 -di - N - oxide kristallin abscheiden.

Die Temperaturangaben in den nachfolgenden Beispielen sind Celsiusgrade.

Beispiel 1

CO-N(CH₃J₂

CH₂OH

21,8 g (0,1 Mol) l-Oxo-l,3-dihydro-furo[3,4-b] so chinoxalin-4,9-dioxid werden in 100 ml Dimethylformamid suspendiert und mit 12 g 40—50%iger wäßriger Dimethylaminlösung versetzt. Die Temperatur steigt auf ca. 30° an, und es entsteht eine braune Lösung. Nach 15 Min. versetzt man mit 200 ml Äther und erhält 24 g (91,2% der Theorie) 2-Hydroxy-methy 1 - 3 - N₁N -dimethylcarbonsäursamido - chinoxalin-

1 CH₂OH
O

1,4-di-N-oxid als blaßgelbe Kristalle, die nach dem Umlösen aus Alkohol bei 169 bis 172° unter Zersetzung schmelzen.

Analyse Tür C_nH₁₃N₃O₄ (Mol.-Gew. 263):

Berechnet ... C 54,6, H 4,9, N 16,0%;
gefunden ... C 54,7, H 4,6, N 16,0%.

Beispiel 2

CO-N

40

45

CH₂OH

21,8 g (0,1 Mol) 1 -Oxo-1,3-dihydro-furo [3,4-b] chinoxalin-4,9-dioxid werden in 200 ml Benzol suspendiert und tropfenweise mit 17,4 g (0,2 Mol) Morpholin versetzt. Es entsteht ein dicker weißgelber Brei. Nach 10 Stunden wird abgesaugt und mit Benzol nachgewaschen.

Man erhält 28 g (91,7% der Theorie) 2-Hydroxymethyl - 3 -morpholino - carbonyl - chinoxalin -1,4 - di-N-oxid ais blaßgelbe Kristalle, die nach dem Umlösen aus Acetonitril bei 210—212° unter Zersetzung sch melzen.

Analyse Tür Ci₄H₁₅N₃O₅ (Mol.-Gew. 305):
Berechnet ... C 55,1, H 4,9, N 13,8%;
gefunden ... C 55,3, H 5,2, N 13,8%.

Analog wurden dargestellt:

Beispiel Nr. Verbindung

Farbe

F. °C

ΐ CO-NH₂

weißgelb

185 (Zers.)

Forlsetzung

Beispiel Nr. Verbindung

Farbe

F. "C

t CO-NHCH₃

i CH₂OH 0

t CO-NH-C₂H₅

(Y¹Y

1 CH₂OH 0

t CO-NH-C₃H₇

I CH₂OH 0

T CO —NH-CH

I CH₂OH O

t CO—NH-< H

I CH₂OH O

t CO—NH-CH-- CH₂OH

n\

1 CH₂OH O

T CO-NH-CH₂-CH₂-OCH₃

CCY

1 CH₂OH O

T CO-NH-CH₂

αχ

I CH₂OH O blaßgelb

blaßgelb

blaßgelb

blaßgelb

blaßgelb

blaßgelb

blaßgelb

blaßgelb

174-177 (Zers.)

179—181 (Zers.)

151—153 (Zers.)

186—187 (Zers.)

170—171 (Zers.)

173—175 (Zers.)

142—145 (Zers.)

170—173 (Zers.)

Fortsetzung

Beispiel Nr. Verbindung

ί CO-NH-CH₂-CH=CH₂

Cy":

I CH₂OH 0

T CO-NH-NH₂ 'Nv/

1 CH₂OH O

I CO— NH- OH

I CH₂OH 0

CH₃

T CO-N O

I CH₂OH O

\Αν^\

1 CH₂OH 0 Farbe

gelb gelb orange gelb

gelb

F. °c

144—145 (Zers.)

162—165 (Zers.)

156—158 (Zers.)

189—191 (Zers.)

198—199 (Zers.)

ί CO-N

1 CH₂OH O

O λ-χ

ΐ CO-N N-CH₃

ν\

I CH₂OH O gelb gelb

177—179 (Zers.)

125—127

OH

ο I

1 CO-NH-CH₂-CH-CH,

CH₂OH

weißgclb 157—160

Fortsetzung

to

Beispiel Nr. Verbindung

Farbe

F. "C

CO-NH-CH₂-CH₁-Ch-CH,

CH₂OH

CO-NH-CH₂-Ch₂-CH₂-OH

gelb

149—151

CH₂OH

Die Herstellung der Ausgangsverbindungen sei an folgendem Beispiel erläutert:

29,1 g(O,l Mol) 2-Acetyloxymethyl-3-carbonsäuremethylamido-chinoxalin-1,4-di-N-oxid werden in 100 ml Methanol, das 10 g 37%ige Salzsäure enthält, eingetragen und 5 Min. lang auf 80°C erhitzt. Das Ausgangsprodukt löst sich dabei auf, und nach kurzer Zeit scheidet sich das I-Oxo-i,3-dihydro-furo[3,4-b]-chinoxalin-4,9-dioxyd in Form gelber Kristalle ab, die nach dem Umlösen aus Dimethylformamid bei 207° unter Zersetzung schmelzen.

Ausbeute: 15,5 g (71% der Therie).

Das verwendete 2-ACeIyI-OXyHIeUIyI-S-Ca^nsäure-methylamido-chinoxalin-1,4-di-N-oxid wurde wie folgt gewonnen:

26,7 g (0,1 Mol) 2-ChIormethyl-3-carbonsäuremethylamido-chinoxalin- 1,4-di-N-oxid werden in 100 ml Äthanol suspendiert und mit 16,4 g (0,2 Mol) Natriumacetat, gelöst in 40 ml Wasser, versetzt. Man erhitzt 5 Stunden auf 70° und kühlt anschließend auf 0 bis 5° ab. Es fallen 17 g (58,4% der Theorie) gelbe Kristalle von 2 - Acetyloxymethyl - 3 - carbonsäuremethylamido-cinoxalin- 1,4-di-N-oxid aus, die nach dem Umlösen aus Acetonitril bei 167—169° schmelzen.

Auch die anderen für das vorliegende Verfahren Verwendung findenden Verbindungen können in analoger Weise erhalten werden.

Wie bereits erwähnt, zeigen die erfindungsgemäßen Verbindungen chemotherapeutische Wirksamkeit. Ihre chemotherapeutische Wirkung wurde im Tierversuch (oral und subcutan) bei akuten bakteriellen Infektionen und in vitro geprüft. Sie zeigen in beiden Fällen sehr gute antibakterielle Wirkung, wobei der Wirkungsbereich sowohl gramnegative als auch grampositive Bakterien umfaßt. Weiterhin sind die Verbindungen in vitro gegen Mycoplasmen wirksam. Die Verbindungen können sowohl oral als auch parenteral verabreicht werden. Im Falle der oralen Anwendung beim Tier ist auch eine Aufnahme über das Futter oder Trinkwasser möglich. Sie können auch als Futterzusatzmittel bei der Aufzucht von Geflügel oder anderen Jungtieren zur Vermeidung von Aufzuchlkrankheiten und zur besseren Futterverwertung dienen.

Im allgemeinen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, bei akuten Infektionen Mengen von etwa 5 mg bis etwa 300 mg pro Kilo Körpergewicht pro Tag zur Erzielung wirksamer Ergebnisse zu verabreichen.

beige

141 — 143

Trotzdem kann es gegebenenfalls erforderlich sein, von den genannten Mengen abzuweichen, und zwar in Abhängigkeit vom Infektionsmodell oder der Bakterienart, vom Körpergewicht des Versuchstieres bzw. des zu behandelnden Tieres, der Art des Applikationsweges, aber auch augrund der Tierart und deren individuellem Verhalten gegenüber dem Medikament bzw. der Art von dessen Formulierung und dem Zeitpunkt bzw. Intervall, zu welchem die Verabreichung erfolgt. So kann es in einigen Fällen ausreichen sein, mit weniger als der vorgenannten Mindestmenge auszukommen, während in anderen Fällen die genannte obere Grenze überschritten werden muß. Im Falle der Applikation größerer Mengen kann es empfehlenswert sein, diese in mehrere Einzelgaben über den Tag zu verteilen. Für die Humanmedizin ist derselbe Dosierungsspielraum vorgesehen, wobei aufgrund der unterschiedlichen Stoffwechselverhältnisse sogar niedrigere Dosierungen in Betracht kommen können.

Die neuen Arzneimittel können entweder als solche oder aber in Kombination mit pharmazeutisch annehmbaren Trägern zur Anwendung gelangen. Als Darreichungsformen in Kombination mit verschie-

denen inerten Trägern kommen Tabletten, Kapseln, Puder, Sprays, wäßrige Suspensionen, injizierbare Lösungen, Elixiere, Sirupe und dergleichen in Betracht. Derartige Träger umfassen feste Verdünnungsmittel oder Füllstoffe, ein steriles wäßriges Medium sowie verschiedene nichttoxische organische Lösungsmittel und dergleichen. Selbstverständlich können die für eine orale Verabreichung in Betracht kommenden Tabletten und dergleichen mit Süßstoffzusatz und ähnlichem versehen werden. Die therapeutisch wirksame Verbindung soll im vorgenannten Fall in einer Konzentration von etwa 0,5 bis 90 Gewichtsprozent der Gesamlmischung vorhanden sein, d. h. in Mengen, die ausreichend sind, um den obengenannten Dosierungsspielraum zu erreichen.

Im Falle der oralen Anwendung können Tabletten, selbstverständlich auch Zusätze wie Natriumeitrat, Calciumcarbonat und Dicalciumphosphat zusammen mit verschiedenen Zuschlagstoffen wie Stärke, vorzugsweise Kartoffelstärke und dergleichen und Bindcmitteln wie Polyvinylpyrrolidon, Gelatine und dergleichen enthalten. Weiterhin können Gleitmittel wie Magnesiumstearat, Nalriumlaurylsulfat und Talkum zum Tablettieren mitverwendet werden. Im Falle

Il

wäßriger Suspensionen und/oder Elixieren, die für orale Anwendungen gedacht sind, kann der Wirkstoff mit verschiedenen Geschmacksaufbesserern, Farbstoffen, Emulgier- und/oder zusammen mit Verdünnungsmitteln wie Wasser, Äthanol, Propylen- ^r> glycol, Glyzerin und ähnlichen derartigen Verbindungen bzw. Kombinationen Verwendung finden.

Für den Fall der parenteralen Anwendung können Lösungen der Wirkstoffe in Sesam- oder Erdnußöl oder in wäßrigem Propylenglycol oder N,N-Dimethylformamid eingesetzt werden, ebenso wie sterile wäßrige Lösungen im Falle der wasserlöslichen Verbindungen.

Derartige wäßrige Lösungen sollten im Bedarfsfall in üblicher Weise abgepuffert sein, und weiterhin sollte das flüssige Verdünnungsmittel vorab durch Zusatz der erforderlichen Menge Salz oder Glucose isotonisch eingestellt werden. Derartige wäßrige Lösungen eignen sich insbesondere für intravenöse, intramuskuläre und intraperitoneale Injektionen.

Die Herstellung derartiger steriler wäßriger Medien erfolgt in bekannter Weise.

Aus der nachfolgenden Zusammenstellung ist die Wirksamkeit einiger der beschriebenen Verbindungen ersichtlich, wobei die Nummern der geprüften Verbindüngen den Nummern der oben angeführten Beispiele entsprechen. In den Tierversuchen mit der weißen Maus wurden die intraperitoneal infizierten Tiere subcutan oder oral wie folgt behandelt:

1) Einmalige Gabes. c. oder p. o. in unterschiedliehen Dosen von 1000 mg, 500 mg, 200 mg, 100 mg, 50 mg, 25 mg, 12,5 mg bzw. 6,25 mg/kg 15 Min. vor oder 90 Min. nach Infektion.

2) Zweimalige (bzw. dreimalige) Gabe jeweils in unterschiedlichen Dosen von 6,25 mg, 12,5 mg, 25 mg, 50 mg bzw. 150 mg/kg zwei Stunden vor und 5 Stunden nach Infektion.

3) Viermalige Gabe jeweils in zwei unterschiedlichen Dosen von 50 mg bzw. 150 mg/kg, und zwar am Tage der Infektion, zwei Stunden vor Infektion, kurz vor Infektion, 3 Stunden und 5 Stunden, dann am folgenden Tage 21 Stunden und 29 Stunden nach Infektion.

Als Infektionskeime wurden E. coli, Klebsielle, Staphylococcus aureus, Diplococcus pneumoniae, bzw. Streptococcus pyogenes, Proteus mirabilis und Pseudomonas aeruginosa verwendet.

Die EDioo der gegen E. coli C 165 bzw. Staph. aureus 133 wirksamsten Verbindungen (z. B. die Verbindungen gemäß Beispielen 1, 6, 3,4, 7,9, 10, 12 und 13) liegt bei einmaliger Gabe oral oder subcutan zwischen 6 mg/kg und 300 mg/kg. Die DL₅₀ liegt in dem Dosierungsbereich von etwa 400 mg/kg bis etwa 3000 mg/kg nach einmaliger oraler Gabe an Mäuse. Die Substanzen sind damit relativ ungiftig, da sich die relativ weniger gut verträglichen durch höhere Wirksamkeit auszeichnen und deshalb nur in niedriger Dosierung angewendet werden. Auch bei Behandlung von Ratten mit zweimal täglich 60 mg/kg oral über 17 Tage waren die Substanzen gut verträglich.

Bei akuten ascendierenden Harnwegsinfektionen der Ratte mit Proteus mirabilis (Pyelonephritiden) wurden Dosierungen von 2 χ 15 mg/kg täglich über 7—10 Tage mit Erfolg angewendet und wurden gut vertragen. In vitro wirken die Substanzen bakteriostatisch und bakterizid.

Stamm	Verbindung aus	12 p. 0.	1	10	Beispiel	50	3	6 p. 0.	4	6 p. 0.	5	6	25 p. 0.	7	12 p. 0.
	1	50 p. 0.		20	2	50		25 p. 0.		25 s. c.			50 p. 0.		50 p. 0.
A) Tierversuche (weiße Maus)		—					125 p. 0.		125 s. c.			150 s. c.		50% mit 250 p. 0.
Überlebende in % am l.Tag			—		—
nach Infektion		150		—
(ED100 in me/ii)		5		50
p.o. bzw. S.C.						10		10	10
E. coli C 165	10		50	150	10	200 p. 0.	10	10
Staph. aureus 133	10		10			125 s. c.
Pseudomonas erug. W				—	100		150	150
B) »In vitro«-Versuche	50		100	—	100		150	150
MHK in y/ml Medium nact	50		100	—	10		10	10
Klein						10
E. coli 14			—	10	10	100	50
E. coli A 261	50	—	100	5		100	50
Pseudomonas					100
aerug. 1			—	20	100	20	20
Bonn			150	20	10	100	100
Proteus vulgaris sp.
Klebsielle					10
KlO			200		5	6
8085			100			50
Staph. aureus		200		20	25	50
Flensungen			100
Streptococcus pyogenes				100	40—100
Mycoplasma
gallisepticum
S6
MS
M 278 K
in PPLO-NährbrUhe
Mycobacterium
tuberculosis H17R1,
(Difcc-TB-broth bzw.
Eimedium)

	!Fortsetzung)	A) Tierversuche (weiße Maus)	aus Beispiel	18 13	918	30	45	12	14	13 15	9	mcg/ml	coli C 165
13	Stamm Verbindung	überlebende in % am l.Tag	9			150					mcg/ml		coli A 261
8	nach Infektion									Escherichia		coli 183/58
(ED100 in mg/kg)				—				S Escherichia
p. o. bzw. S.C.		10	11	—				Escherichia
E. coli C 165 —				20	50			Ampicillin	Escherichia coli C 165
Staph. aureus 133 1OO s. c.						25 p.o.	25 s. c. —	MHK in	Escherichia coli A 261
Pseudomonas erug. W —	30 p.o.			.—		100 p. ο	100 S.C. —	12	Escherichia coli 183/58
B) »In vitrow-Versuche MHK	100 s. c.			10		25 s. c.	125. c. —	>500
in y/ml Medium nach	50% mit							>500
Klein	100 SX.	25 p. o.	—	50
E. coli 14 30		100 s. c.	100 p.o.	50
E. coli A 261 150		—	—		50	100 —
Pseudomonas	10			—	100	100 —
aerug. 1 150	10			—
Bonn 150				—	—	— —
Proteus vulgaris sp. 30	150	10		150	150 150
Klebsielle	50	10		10	150 —
KlO —	5				100
8085 30		150		50
Staph. aureus	5	100		10	100 —
Flensungen 20	5	5	Die erfindungsgemäBen Verbindungen zeigen auch eine starke Wirkung gegenübe
Streptococcus pyogenes 50			Ampicillin (D-a-Aminobenzyl-penicillin) resistent sind.	100	— —
Mycoplasma gallisepticum	100	10		100	— —
S6 —	50	10	Die erfindungsgemäßen Verbindungen zeigen auch 40
MS —			eine starke Wirkung gegenüber Escherichia coli-Bak	—	— —
M 278 K —	12,5	30	terien, die gegen das bekannte Ampicillin (C-a-Amino-	—	— —
in PPLO-Nährbrühe	25—50	50	benzyl-penicillin) resistent sind.	—	— —
Mycobacterium	50
tuberculosis H37R1, 100		—	Verbindung des
(Difco-TB-broih bzw.		—	Beispiels 1
Eimedium)		—	MHK in mcg/ml
			10 Escherichia coli C 165
			10 Escherichia coli A 261		r Escherichia coli-Bakterien, die gegen das bekannte
		10 Escherichia coli 183/58
		Verbindung des
		Beispiels
	MHK in
	25
	12—2i
	12

Claims (1)

Patentansprüche:

1. 2- Hydroxymethy! -3 -carbonsäureamidochinoxalin-l,4-di-N-oxide der allgemeinen Formel I

gen haben, mit Aminen der allgemeinen Formel 111

R³

O /

R¹ T CO-N

YYY - V