DE1930956C3

DE1930956C3 - Verfahren zur Abtrennung von 7-Aminocephalosporansäure

Info

Publication number: DE1930956C3
Application number: DE1930956A
Authority: DE
Inventors: Thomas William Indianapolis Ind. Mcintyre (V.St.A.)
Original assignee: Eli Lilly and Co
Current assignee: Eli Lilly and Co
Priority date: 1968-06-19
Filing date: 1969-06-19
Publication date: 1974-01-03
Also published as: BE734720A; IL32407A0; IE33374L; NL6909332A; FR2011244A1; IL32407A; IE33374B1; DE1930956A1; GB1281172A; CH513208A; AT292920B; SE369603B; DE1930956B2

Description

in der LisA.-fatentschrift 3 367 933 ist ein Verfahren beschrieben, nach dem Cephalosporin C mit Nitrosylchlorid in einem Mischlösungsmittel umgesetzt, das erhaltene Zwischenprodukt mit Methanol behandelt und die 7-Aminocephalosporansäure (7-ACA) aus derMethanollösungdurchZugabevonAmmoniumhydroxid gefällt wird.

Die so hergestellte 7-ACA muß vor der Acylierung einem Reinigungsverfahren unterworfen werden.

Es wurde nun gefunden, daß man 7-Aminocephalosporansäure aus gegebenenfalls eingedampften oder mit einem Alkanol mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen verdünnten Gemischen, die durch Umsetzung von" Cephalosporin C oder einem Salz davon mit einem Nitrosierungsmittel, einem carbocyclischen Aryldiazoniumsalz oder einer positives Halogen liefernden Substanz in einem Lösungsmittel erhalten worden sind, in einer zur Acylierung unmittelbar geeigneten Reinheit erhalten kann, wenn man das Gemisch, gegebenenfalls nach Wiederauflösung oder Aufschwämmung mit 3 bis 30 Mol pro Mol eingesetzter Cephalosporinverbindung eines Oxirans mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen oder /9-Propiolacton, die in Acetonitril, Äthylacetat, n-Butylacetat, Aceton, Methyläthylketon, Dioxan oder Tetrahydrofuran gelöst sein können, behandelt. Geeignete Salze des Cephalosporin C sind beispielsweise Metallsalze, wie das Natrium-, Kalium- und Lithiumsalz, das Ammoniumsalz und substituierte Ammoniumsalze.

Geeignete Nitrosierungsmittel sind beispielsweise Nitrosylchlorid, Nitrosylbromid, salpetrige Säure, Stickstoffdioxid, Stickstofftetroxid, Stickstofftrioxid, Alkylnitrite, N-Nitroso-3-nitrocarbazol, Nitrosylschwefelsäure, Nitrosylfluoborat und Nitrosylhexafluophosphat; positives Halogen liefernde Substanzen, z. B. N-Bromsuccinimid, N-Chlorsuccinimid, N-Bromphthalimid, N-Chlorphthalimid, N-Bromacetamid, Aryldiazoniumsalze, z. B. Benzoldiazoniumchlorid und Naphthalindiazoniumchlorid.

Das Molverhältnis von Reagens zu Cephalosporine beträgt wenigstens 1 und liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 1,5 bis etwa 3. Die Anwendung eines größeren Überschusses ist nicht empfehlenswert, da nach beendeter Umsetzung alles nichtumgesetzte Reagens zersetzt oder entfernt_w5rden soll.
Die

fernt wurden soll

des Cephalosporin C kann bei Tem-

Wahl des Lösungsmittels beeinflußt die Ausbeute an 7-ACA, wirkt sich jedoch nicht wesentlich au die

ίο Reinheit des erhaltenen Produkts aus. Zur Erzielung optimaler Ausbeuten wird es bevorzugt, ein gemischtes Lösungsmittelsystem aus Ameisensäure mn Nnromethan Acetonitril oder einer Mischung aus N.tromethan und 2-Nitropropan zu verwenden

t₅ Die Reaktion läuft bei den angegebenen Temperaturen rasch ab und ist nach vollständiger Zugabe des Reagens innerhalb von Minuten beendet. Es genügen beispielsweise Reaktionszeiten in der Größenordnung von 5 bis 15 Minuten. Wenn Temperaturen von weni-

ger als etwa -10 C angewandt werden, verlauft die Reaktion langsamer, und es sind längere Reaktionszeiten erforderlich.

Das so erhaltene Gemisch wird z. B. mit Wasser, Methanol, Äthanol oder Propanol versetzt Es können

_a5 auch Mischungen verwendet werden. Methanol wird bevorzugt. Diese Behandlung Kann auc. so «urcn-Keführt werden, daß zuerst das Lösungsmittel durch Verdampfung entfernt wird, vorzugSjreise unter vermindertem Druck, und dann wird der^RjJcks^nd mit

Wasser oder einem niederen Alkanol versetzt. Wenn diese Arbeitsweise angewandt wird, wird so viel Wasser oder Alkohol zugegeben, daß sich der Rückstand löst. Alternativ kann ein großes Volumen Alkohol mit der Reaktionsmischung ohne Verdampfung des Lösungsmittels vermischt werden. In jedem Fall wird eine im wesentlichen wäßrige oder alkoholische Lösung von 7-ACA erhalten.

Wenn das Lösungsmittel vor Zugabe von Wasser dder eines Alkohols entfernt wird, wird vorzugsweise vor "Verdampfung des Lösungsmittels ein Zusatz zugegeben, der sich mit überschüssigem Reagens umsetzt. Wenn d^e Reaktionsmischung mit einem großen Volumen Alkohol vermischt wird, kann das Oxiran oder /J-Propiolacton in dem Alkohol beim

Vermischen enthalten sein oder später zugesetzt werden. Es wurden keine wesentlichen Unterschiede in den Ergebnissen festgestellt, die nach diesen beiden Arbeitsweisen erhalten wurden.

Die Behandlung des Rückstands mit einem Oxiran oder /9-Propiolacton kann durch direkte Zugabe des Oxirans oder /3-Propiolactons zu dem Rückstand erfolgen. Es wird jedoch bevorzugt, folgende inerte Lösungsmittel für diese Stufe zu verwenden: Acetonitril, Äthylacetat, n-Butylacetat, Aceton, Methyläthylketon, Dioxan oder Tetrahydrofuran. In diesen Lösungsmitteln ist 7-ACA schlecht löslich. Besonders bevorzugt wird Acetonitril.

Vorzugsweise wird der Rückstand mit einer Lösung des Oxirans oder /9-Prop'olactons in dem inerten Lösungsmittel versetzt. Alternativ kann der Rückstand zuerst in dem Lösungsmittel gelöst oder dispergiert werden, worauf das Oxiran oder /J-Propiolacton zu der Mischung zugegeben wird. In jedem Fall wird eine Aufschlämmung von 7-ACA-Produkt in dem Lösungsmittel erhalten. Dieses Produkt kann durch jede geeignete Maßnahme, z. B. durch Abfiltrieren oder Zentrifugieren, gewonnen und getrocknet werden.

Der Rückstand kann jedoch auch in einer kleinen

Menge Dimethylformamid oder Dimethylacetamid gelöst und dann mit einem Nichtlösungsmittel, z. B. n-Butylacetat, das das Oxiran oder /2-Propiolacton enthält, versetzt werden. Wenn nur ein Nichtlösungsmittel verwendet wird, ist der viskose Rückstand schwer aufzubrechen und zu dispergieren. Diese Schwierigkeit wird durch Verwendung einer Kombination aus einem guten Lösungsmittel und einem Nichtlösungsmittel überwunden.

Auf diese Weise erhaltene 7-ACA weist bis auf bestimmte wasserlösliche Verunreinigungen, die in dem Präzipitat- vorhanden sind, eine hohe Reinheit auf. Diese wasserlöslichen Verunreinigungen können aus der 7-ACA durch Waschen mit Wasser entfernt werden, nachdem die 7-ACA gründlich getrocknet worden ist. Auf diese Weise wird eine hochreine 7-ACA in guter Ausbeute erhalten, ohne daß eine Behandlung des Zwischenprodukts mit Wasser oder einem Alkohol oder die Abscheidung durch Zugabe einer Base erforderlich ist. Viele Acylierungen von 7-ACA werden in wäßrigem Medium durchgeführt, und die wasserlöslichen Verunreinigungen stören in solchen Fällen nicht. Es ist deshalb nicht immer erforderlich, das Produkt mit Wasser zu waschen.

Als Beispiele für Oxirane dienen Äthylenoxid, »5 1,2-Propylenoxid, Buten-1-oxid und Buten-2-oxid. Ferner kann auch ß-Propiolacton verwendet werden, das als Oxetan-2-on angesehen werden kann. Äthylenoxid und 1,2-Propylenoxid werden bevorzugt.

Es ist besser, das Oxiran oder (5-Propiolacton, das offenbar eine verhältnismäßig langsame Kristallisation bewirkt, rasch auf einmal als langsam über einen längeren Zeitraum zuzusetzen.

Es ist ferner vorteilhaft, in solchen Fällen, in denen ein Alkohol zur Behandlung des Zwischenprodukts verwendet wird, einige Minuten nach der Zugabe des Oxirans oder /J-Propiolactons eine kleine Menge Wasser zuzusetzen. Eine solche Arbeitsweise führt zu einem reineren Produkt. Optimal ist offenbar ungefähr die gleiche Volumenmenge Wasser wie die zugesetzte Volumenmenge Oxiran oder/J-Propiolacton. Es können auch höhere oder geringere Mengen verwendet werden.

Beispiel 1

Eine Lösung von 168 g Cephalosporin-C-Nairiumsalzmonohydrat in 420 ml Ameisensäure wird mit 11 einer Mischung aus Nitromethan und 2-Nitroporpan im Volumenverhältnis 1:1 versetzt. Die Lösung wird auf -S⁰C .abgekühlt und in 7 Minuten mit einer Lösung von 39 ml Nitrosylchlorid in 240 ml der Nitroalkanmischung versetzt. Die Mischung wird weitere 13 Minuten bei 0^GC gerührt und dann in 5,4 1 Methanol gegossen. Nach 3 Minuten langem Rühren der Methanollösung werden zur Abscheidung von 7-ACA 250 ml Propylenoxid zugegeben, und die Temperatur wird 1 Stunde bei 10³C gehalten. Das Produkt wird abfiltriert, mit Methanol gewaschen und bei 42^rC in einem Vakuumofen getrocknet. 7-ACA wird in einer Ausbeute von 49,8% erhalten und hat eine Reinheit von 94,2%, wie durch Ultraviolettspektroskopie festgestellt wird.

Beispiele 2 bis 15

In einer Reihe von Spaltungsversuchen merden jeweils 28 g Cephalosporin C-Natriumsalzmonohydrat mit 6,5 ml Nitrosylchlorid wie im Beispiel 1 in einem Lösungsmittel, das aus Ameisensäure und einem Verdünnungsmittel besteht, umgesetzt. 7-ACA wird durch Vermischen der Reaktionsmischung mit einer großen Volumenmenge Methanol oder Äthanol wie im Beispiel 1 gewonnen. Die Ergebnisse sind in Tabelle I zusammengestellt. In der Tabelle bezeichnet das Symbol R-NO₂ die im Beispiel 1 verwendete Nitroalkanmischung. In den Beispielen 2 bis 4 und 6 bis 11 ist das Oxiran oder ß-Propiolacton in dem Alkohol während der Zugabe der Reaktionsmischung enthalten. In den Beispielen 5 und 12 bis 15 wird das Oxiran etwa 3 Minuten nach Zugabe der Reaktionsmischung zu dem Alkohol zugesetzt. Die angegebene Temperatur ist die Temperatur, bei der die Mischung nach Zugabe von Oxiran oder Propiolacton und vor dem Filtrieren gehalten wird. Im Beispiel 14 werden nur 14 g Cephalosporin C verwendet. In den Beispielen 12 bis 14 wird das in der Tabelle angegebene Wasser nach Zugabe des Oxirans zugesetzt.

Tabelle I

Beispiel	HCO₈H	. ■ Verdünnungsmittel	— 210	— Alkoho	1	900	Oxiran oder ^-Propiolacton	20	Temperatur	Reinheit
	(ml) -	(ml)	210	(ml)		900	(ml)	40	CC)	(°/o) ——-———~~~~~~
2	70	R-NO₂	210	CH₃OH	900	Propylenoxid	100	— 20	90,5
3	70	R-NO₂	210	CH₃OH	900	Propylenoxid	40	20	91,5
4	70	R-NO₂	210	CH₃OH	500	Propylenoxid	100	20	90,0
5	70	R-NO₂	210	CH₃OH	500	Propylenoxid	100	20	92,4
6	70	R-NO₂	210	CH₃OH	900	Propylenoxid	20	20	90,8
7	70	R-NO₂	210	CH₃OH	900	/i-Propiolacton	40	20	89,8
8	70	R-NO₂	210	CH₃OH	900	Äthylenoxid	60	4	93,2
9	70	R-NO₂	210	CH₃OH	600	Äthylenoxid	60	6	95,0
10	70	R-NO₂	210	CH₃OH	900	Äthylenoxid	50	10	92,0
11	70	R-NO₂		CH₃OH		ß-Propiolacton	50	37	94,4
12	70	R-NO₂	200	CH₃OH	900	Propylenoxid	50	20	95,3
						H₂O	50
13	80	CH₃CN	100	CH₃OH	450	Propylenoxid ·	25	20	93,1
						H₂O	25
14	50	CH₃CN	200	C₂H₆OH	900	Propylenoxid	200	10	92,4
						H₂O
15	100	CH₃CN		CH₃OH		2,2-Dimethoxy-	50	20	91,6
				propan
				Propylenoxid

Beispiel 16

28 g Cephalosporin C-Natriumsalzmonohydrat werden mit 6,5 ml Nitrosylchlorid wie im Beispiel 1 unter Verwendung von 100 ml Ameisensäure und 200 ml Acetonitril als Lösungsmittel umgesetzt. Nach beendeter Umsetzung wird das Lösungsmittel unter vermindertem Druck verdampft, und der Rückstand wird in 200 ml Eiswasser aufgenommen. Diese Löiung wird mit 50 ml Propylenoxid versetzt, und die Mischung wird bei 12° C stehengelassen. Das Produkt wird abfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Die Reinheit beträgt 99,0 %.

Nach einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nach beendeter Spaltungsreaktion das Lösungsmittel durch Verdampfung entfernt, vorzugsweise unter vermindertem Druck. Der erhaltene Rückstand wird dann mit einem Oxiran mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen oder /J-Propiolacton behandelt.

Beispiel 17

Eine Lösung von 56 g Cephalosporin C-Natriumsalzmonohydrat in 200 ml Ameisensäure und 280 ml Acetonitril wird auf —8°C gekühlt und in 4 Minuten mit 100 ml Acetonitril, das 12,6 ml Nitrosylchlorid enthält, versetzt. Die Reaktionsmischung wird weitere 11 Minuten bei O⁰C gerührt und dann allmählich mit 8 g Ammoniumsulfamat versetzt, wobei die Fleaktionstemperatur durch Kühlen unter 4° C gehalten wird. Die Reaktionsmischung wird im Vakuum zu einem gummiartigen Rückstand eingeengt. Dieser gummiartige Rückstand wird mit 300 ml Acetonitril, das 80 ml Propylenoxid enthält, aufgeschlämmt. Die Aufschlämmung wird 15 Minuten stehengelassen, das unlösliche Produkt abfiltriert und mit 200 ml Acetonitril gewaschen. Nach Trocknen bei 42° C in einem Vakuumofen wird 7-ACA in 53,2% Ausbeute erhalten. Dieser Ausbeutewert ist ein korrigierter "Wert, der die Reinheit des erhaltenen 7-ACA von 94,5 °/„ berücksichtigt. Die Verunreinigungen in der Probe sind hauptsächlich wasserlösliche Stoffe.

B e i s ρ i e 1 e 18 bis 26

Eine Reihe von Spaltungsversuchen wird in der gleichen "Weise wie im Beispiel 17 mit jeweils 28 g Cephalosporin C-Natriumsalzmonohydrat durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in Tabelle II

is zusammengefaßt. In den Beispielen 18 und 19 werden jeweils 6,3 ml Nitrosylchlorid und in den Beispielen zusammengefaßt. In den Beispielen 18 und 19 werden 20 bis 26 jeweils 6,5 ml Nitrosylchlorid verwendet. In den Beispielen 20 bis 22 wird der nach dem Ver-

ao dampfen erhaltene Rückstand zuerst in dem inerten Lösungsmittel dispergiert, und dann wird das Oxiran zugesetzt. In den anderen Beispielen wird der Rückstand mit einer Lösung des Oxirans in dem Lösungsmittel versetzt. In der Tabelle bezeichnet das Symbol

»5 R-NO₂ eine Mischung aus gleichen Volumenteilen Nitromethan und 2-Nitropropan. Vor dem Eindampfen wird in allen Beispielen Ammoniumsulfamat zugegeben. Als Oxiran wird in allen Beispielen bis auf Beispiel 26, in dem Äthylenoxid verwendet wird, Propylenoxid zugesetzt. Das Produkt der Beispiele 18, 19 und 26 wird vor dem Trocknen mit 200 ml Acetonitril gewaschen. Die Ausbeutewerte sind korrigiert und geben die Ausbeute an reinem 7-ACA wieder.

Tabelle II

ReisDiel	HCO.H	Verdünnungsmittel	200	NH₁SO₃NH₁	Lösungsmittel	Acetonitrol	100	Oxiran	Ausbeute
	(mi)	im!)	210	S	(ml)	Acetonitril	150	(ml)	(7o)
18	100	CH₃CH	200	4	Acetonitril	300	40	49,1
19	70	R-NO₄	200	4	Dioxan	300	35	40,0
20	100	CH₃CH	200	6	Dimethylformamid	50	30	47,5
21	100	CH₃CN		6	n-Butylacetat	250	30	40,0
22	100	CH₃CN	200	6	R—NOjj	250	30	55,4
			200		Aceton	250
23	100	CH₃CN	200	6	Äthylacetat	250	30	55,8
24	100	CH₃CN	200	6	Acetonitril	250	30	41,5
25	100	CH₃CN	6		30	55,2
26	100	CH₃CN	6		40	53,0

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Abtrennung von 7-Aminocephalosporansäure aus gegebenenfalls eingedampften oder mit einem Alkanol mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen verdünnten Gemischen, die durch Umsetzung von Cephalosporin C oder einem Salz davon mit einem Nitrosierungsmittel, einem carbocyclischen Aryldiazoniumsalz oder einer positives Halogen liefernden Substanz in einem Lösungsmittel erhalten worden sind, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch, gegebenenfalls nach Wiederauflösung oder Aufschwemmung, mit 3 bis 30 Mol pro Mol eingesetzter Cephalosporinverbindung eines Oxirans mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, oder /J-Propiolacton, dk in Acetonitril, Äthylacetat, n-ButyJaceiai, Aceton, Methyläthylketon, Dioxan oder Tetrahydrofuran gelöst sein können, behandelt.