DE1943781C3

DE1943781C3 - Erythromycylamin und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1943781C3
Application number: DE1943781A
Authority: DE
Inventors: Koert Gerzon; Hubert William Murphy
Original assignee: Eli Lilly and Co
Current assignee: Eli Lilly and Co
Priority date: 1968-08-29
Filing date: 1969-08-28
Publication date: 1979-07-26
Also published as: AT301021B; GB1275473A; DK125852B; NL6913124A; DE1943781B2; NL148896B; DE1943781A1; IL32865A; DE1966310A1; DE1966310C3; SE363629B; IL32865A0; DE1966310B2; BE738083A; ZA695765B; CH520135A; IE33572L; FR2016612A1; IE33572B1; CA918651A

Description

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Die Erfindung betrifft das Erythromycylamin und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

In Croatica Chemica Acta, 39,273 (Tabelle II auf Seite 276), Tetrahedron Letters (1967), 1645-1647 und der GB-PS 11 00504, die der DE-PS 15 93 961 entspricht, wird bereits eine als Erythromycylamin bezeichnete Verbindung zusammen mit entsprechenden physikalisehen Daten beschrieben. In Wirklichkeit handelt es sich hierbei jedoch nicht um Erythromycylamin sondern um Erythromycinoxim. Bei der Nacharbeitung von Beispiel 2 der GB-PS 11 00 504 wird nämlich zwar zunächst ein Stoff isoliert, der die dort angegebenen Eigenschaften hat, jedoch nach weiterer Reinigung beispielsweise den gleichen Schmelzpunkt und das gleiche Röntgenbeugungsdiagramm aufweist wie eine durch Behandlung von Erythromycin mit Hydroxylamin in trockenem Methanol bei Raumtemperatur erhaltene und als Erythromycinoxim identifizierte Substanz, die im Gegensatz zum tatsächlichen Erythromycylamin bei Behandlung mit überschüssigem Acetanhydrid in Methanol kein Acetylderivat mit den oben erwähnten charakteristischen IR-Absorptionen ergibt Die DE-PS 15 93 961 wurde daher auf obiger Basis zwischenzeitlich auch für nichtig erklärt

In Houben — W-eyl, Methoden der organischen Chemie, 4. Auflage Band XI/1 (1957), Seite 495 bis 509 und 536 bis 538 werden bereits allgemein Methoden zur katalytischen Reduktion von Oximen und Hydrazonen beschrieben, deren Struktur jedoch so einfach ist, daß das Auftreten von Nebenreaktionen, die das Ausgangsmaterial an anderen Stellen als an der des Oximrestes angreifen würden, ausgeschlossen ist Eine Übertragung dieser allgemeinen Lehre auf die Reduktion sehr kompliziert gebauter Verbindungen, wie sie beispielsweise Erythromycinverbindungen darstellen, ist daher nicht ohne weiteres möglich. Bei der Reduktion sind daher auch hydrolytische oder reduktive Spaltungen anderer vorhandener Gruppen solcher Verbindungen zu erwarten, und solche Reduktionen treten in der Tat auch auf.

Neben der Schaffung eines neuen Erythromycinderivats mit besonders ausgeprägter antibiotischer Aktivitat nämlich des in GB-PS 11 00504 (DE-PS 15 93 961) aus den dargelegten Gründen nicht beschriebenen Erythromycylamins, liegt der Erfindung daher auch die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zur Herstellung dieser Verbindung durch Hydrierung entsprechender Oxim- oder Hydrazonverbindungen von Erythromycin bereitzustellen, das speziell auf die besondere Empfindlichkeit solcher Verbindungen ausgelegt ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Erythromycylamin ist demnach nun dadurch gekennzeichnet, daß man Erythromycinoxim oder ein Salz derselben, oder Erythromyrinhydrazon oder das N'-Isopropylidenderivat von Erythromycinhydrazon bei einem Wasserstoffdruck im Bereich von 3,5—140 kg/cm² in wäßriger Lösung, die 1 bis 2% <5 Gluconolacton enthält, oder in Eisessig in Gegenwart von Platinoxid als Katalysator hydriert

Die Hydrierung wird entweder in einer Hochdruckhydrierbombe bei dein angegebenen Druck oder im Fall des Isopropylidenderivats von Erythromycinhydrazon bei den niederen Drücken und bei Temperaturen von Raumtemperatur bis etwa 100° C durchgeführt

Erythromycylamin wird nach Abnitrieren des Katalysators aus der Hydrierungsmischung durch übliche Maßnahmen isoliert Die Verbindung stellt einen weißen kristallinen Stoff dar, der nach Umkristallisieren aus Äther bei 125-127°Cschmilzt

Erythromycylamin zeichnet sich durch ausgeprägte antibiotische Aktivität aus, deren Größenordnung der des Stammantibioticums entspricht Es ist oral zur Behandlung von Infektionen bei Mäusen durch verschiedene grampositive Organismen wirksam. Die folgende Tabelle I enthält Angaben über die antibiotische Aktivität von Erythromycylamin in vivo. In Spalte 1 der Tabelle I ist die Bezeichnung das zum Infizieren der Mäuse verwendete Organismus, in Spalte 2 die ED50 (Dosis, die 50% der infizierten Tiere heilt) für Erythromycylamin in mg/kg · 2 bei subkutaner Verabreichung und in Spalte 3 der entsprechende Wert bei oraler Verabreichung angegeben.

Tabelle I Organismus

ED₅₀ mg/kg · 2
subcutan

ED₅₀ mg/kg-2 oral

S. pyogenes

S. aureus

D. pneumonia

2,6
10,4
10,4

26
93
62,3

Erythromycylamin ist zur Bekämpfung der durch Streptococcus pyogenes verursachten Infektion ebenso wirksam wie Propionylerythromycin oder Erythromycinbase und überraschenderweise wirksamer als jede dieser Verbindungen gegen Staphylococcus aureus oder Diplococcus pneumoniae. Daraus geht hervor, daß Erythromycylamin selbst antibakteriell wirksam ist, d. h. daß keine chemischen oder enzymatischen Veränderungen erforderlich sind, um Erythromycylamin in eine antibiotisch aktive Form überzuführen.

Erythromycylamin ist in vitro gegen gramnegative und grampositive Bakterien wirksam. Tabelle II zeigt sein antibiotisches Spektrum in vitro gegenüber verschiedenen Mikroorganismen aufgrund von Bestimmungen nach der Scheibenmethode unter Verwendung von Trypticase-Soja-Agar als Kulturmedium. In Spalte 1 der Tabelle II ist die Bezeichnung des Testorganismus, in Spalte 2 die minimale Hemmkonzentration (in Mikrogramm pro Milliliter), bei der Erythromycylamin das Wachstum des in Spalte 1 angegebenen Organismus hemmt, und in Spalte 3 der entsprechende Wert für Erythromycin (in Form des Glucoheptonatsalzes) angegeben.

Tabelle Π

Organismus	MIC in	MIC in
	mcg/ml	mcg/ml für
	für Erythromy-	Erytliromycin- 5
	cylamin	Glucoheptonat

Pseudomonas sp. X-239 100,00 50,00

E. coli EC-0127 6,25 12,5

E.coliEC-14 6,25 12,5

Proteus sp. (Indol-) PR-6 25,00 50,00 Proteus sp.(Indol+)PR-9 100,00 100,00 K.aerobacterK-1 6,25 25,00 K.aerobacterKA-14 3,13 6,25

S.aureusPS-3055 0,2 0,2

S.aureusMR-3130 3,13 1,56

S. typhimurium S-4 6,25 25,00

S.typhosaT-36 6,25 25,00

Salmonella sp. S A-12 6,25 12,5 SbJgeUasp.SH-3 3,13 12,5

Erythromycylamin zeichnet sich also in vitro und in vivo durch antibiotische Aktivität gegen grampositive und gramnegative Organismen aus. Erythromycylamin kann daher zur Bekämpfung von Staphylococcen oder Streptococcen, die auf Geräten, Einrichtungen, Wänden und Böden in zahnärztlichen und ärztlichen Praxisräumen und in Krankenhäusern vorkommen, angewandt werden. Erythromycylamin kann ferner zur Behandlung von Infektionen bei Tieren und Menschen angewandt werden, die durch pathogene Mikroorganismen, zum

Beispiel Staphylococcen, Pneumococcen, Streptococcen (einschließlich hämolytische Streptococcen) sowie Stämme von Neisseria, Hemphilus, Cornyebacterium, Bruceila und Clostridium verursacht werden. Wenn Erythromycylamin zur Behandlung von Infektionen bei Säugetieren verwendet wird, kann es in mehreren Dosen in Mengen von 0,5 bis 2 g pro Tag verabreicht werden.

Erythromycylamin wird an Säugetiere gewöhnlich auf oralem Wege entweder in Form von Kapseln oder Tabletten verabreicht

Der Vorteil der Verwendung von Erythromycylamin liegt nicht nur darin, daß jede Gefahr, daß eine abnormale Leberfunktion induziert wird, praktisch vermieden wird, sondern auch darin, daß es im Vergleich zu Erythromycin die Darmbewegung nicht oder nur wenig erhöht

Die verringerte Darmbewegung bei Verabreichung von Erythromycylamin im Vergleich zu Erythromycin zeigt der folgende Versuch, bei dem Erythromycin und Erythromycylamin an Hunde mit dauerimplantierten Induktionsspulen an den Darmwänden verabreicht werden. In Spalte 1 der Tabelle III ist die Dosis des verwendeten Amiobioticums, in Spalte 2 der Verabreichungsweg, in Spalte 3 und 4 die Stärke der Reaktion auf Erythromycin, in Spalte 5 die Zahl der mit Erythromycin getesteten Hunde, die sich voa der getesteten Anzahl erbrechen, in Spalte 6 und 7 das Ausmaß und die Stärke der Reaktion auf Verabreichung von Erythromycylamin und in Spalte 8 die Zahl der Tiere, die sich von den getesteten Tieren erbrechen, angegeben.

Tabelle III

Dosis
mg/kg

Erythromycin Weg Stärke

Dauer

Erythromycylamin
Erbrechen Stärke Dauer Erbrechen

10 oral

2-4 iv
5-8 iv

++f

2 Stdn.

3/3
1/2

0/6
0/3

Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, daß Erythromycylamin den Darm nicht annähernd so reizt wie Erythromycin selbst

Erythromycylamin ist ferner beständiger gegen Säure als Erythromycin. Diese erhöhte Beständigkeit zeigt sich, wenn man Erythromycylamin in Experiment angesammeltem menschlichen Magensaft (pH= 1,2) aussetzt In der ersten Spalte von Tabelle IV ist das getestete Antibioticum, in Spalte 2 der Anteil des Antibioticums in Prozent, der nach 5 Minuten langer Einwirkung von angesammeltem menschlichem Magensaft noch vorhanden ist, und in Spalte 3 die nach 10 Minuten langer Einwirkung noch vorhandene Menge angegeben.

Tabelle IV	Nach 5 Min.	Nach 10 Min.
Geprüfte Verbindung	3% 67%	* 47%
Erythromycin Erythromacylamin * nicht gemessen.

Wie daraus zu ersehen ist, bleibt Erythromycylamin unter sauren Bedingungen wesentlich länger erhalten als Erythromycin.

B e i s ρ i e 1 1

8 g Erythromycinoxim werden in 350 ml einer wäßrigen Lösung suspendiert, die 4,2 g o-Gluconolacton enthält. Nach Zusatz von 2,5 g Platinoxid wird die Mischung in einer Hydrierbombe 16 Stunden bei etwa 28° C in einer Wasserstoffatmosphäre mit 49 kg/cm² gehalten. Die Reaktionsmischung wird aus der Hydrierbombe entnommen, und der Katalysator wird abfiltriert Das Filtrat wird mit 25 ml 1-n wäßriger Natriumhydro-

bo xidlösung versetzt und dann viermal mit 100 ml Methylenchlorid extrahiert Die organischen Schichten werden vereinigt, getrocknet und im Vakuum eingedampft. Nach Umkristallisieren des Rückstands aus Äther werden 5,5 g (71% Ausbeute) weißes kristallines Erythromycylamin erhalten, das bei etwa 125° C schmilzt.

Das hergestellte Erythromycylamin ergibt bei der Dünnschichtchromatographie unter Verwendung von

25% Dimethylformamid in Methanol als Eluiermittel und Kieselsäuregel F als Adsorbens einen einzigen Fleck. In diesem System hat die Verbindung einen Rf-Wert von 0,Z). Bei elektrometrischer Titration in 66%igem DMF wird ein pKa-Wert von 9,8 für die neu entstandene primäre Aminogruppen außer dem bekannten ρ Ka- Wert von 8,7 für die Dimethylaminogruppe des Desosaminteils gefunden. Das Vorliegen einer primären Aminogruppe wird eindeutig durch Behandlung von Erythromycylamin in Methanollösung mit Acetanhydrid nachgewiesen, wodurch es in das entsprechende Acetamid übergeführt wird, das sehr charakteristische Infrarotabsorptionsbanden bei 1525 cm-¹ und 1660 ecm-¹ aufweist Das Massenspektrum von Erythromycylamin zeigt ein Molekülion mit einem m/e-Wert von 734 (berechnetes Molekulargewicht 734,7). Gewichtsanalyse in %:

Ben: C 60,46, H 9,60, N 3,01.

gef.: C 60,50, H 9,73, N 3,78.

Alle diese Werte stützen die Schlußfolgerung, daß das Reduktionsprodukt aus Erythromycylamin (9S-Amino-9-deoxy-9-dihydroerythromycin A) besteht Die stereochemische Konfiguration und der ungefähre räumliche Bau von Erythromycylamin wird durch die folgende Formel veranschaulicht:

OH

CH

N(CH₃),

CH₃ CH₃

Erythromycinoximsalze, zum Beispiel das Bicarbonat oder Thiocyanat, können unter den gleichen Bedingungen hydriert und in Erythromycylamin übergeführt werden.

Beispiel 2

Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wird mit der Ausnahme wiederholt daß das nach Sigal und Mitarbeitern gemäß Journal of American Chemical Society, Bd. 78, S. 388 (1956) hergestelltes Erythromycinhydrazon in Eisessig hydriert wird. Nach Abfiltrieren des Katalysators und Entfernen des Lösungsmittels im Vakuum wird ein Rückstand erhalten, der in Äther gelöst wird. Die Ätherlösung wird mit 10%iger Natriumhydroxidlösung und Wasser gewaschen und dann getrocknet Durch Einengen und Abkühlen der Lösung fällt das Erythromycylamin aus.

Beispiel 3

Wasserstoffdruck von 4,2 kg/cm² 40 Stunden bei 28° C in Gegenwart von PtO2 hydriert

Die Reduktion verläuft über ein intermediäres Dihydroderivat, nämlich über das N'-lsopropylhydrazon von Erythromycin. Das gebildete Erythromycylamin wird nach der Arbeitsweise von Beispiel 2 aus der Reaktionsmischung isoliert

Das als Ausgangsmaterial verwendete N'-Isopropylidenderivat von Erythromycinhydrazon ist wie folgt hergestellt worden:

5 g Erythromycinhydrazon werden in Aceton gelöst und etwa 4 Stunden bei Raumtemperatur stehengelassen. Nach Abkühlen wird das N'-Isopropylidenderivat von Erythromycinhydrazon in kristalliner Form von F. 145 -147° C erhalten und durch Abfiltrieren isoliert Das kristalline Produkt liefert bei Dünnschichtchromatographie einen einzigen Fleck. Durch elektrometrische

so Titration, Röntgenbeugung und Spektralanalyse im Infrarot- und Ultraviolettgebiet wird nachgewiesen, daß die Verbindung die gewünschte Struktur hat

40 g N'-Isopropylidenderivat von Erythromycinhydrazon werden in 150 ml Eisessig gelöst und bei einem

Gewichtsanalyse in %:

Ber.: C 60,96, H 9,34, N 533.
gef.: C 60,99, H 9,46, N 5,20.

Claims

Patentansprüche:

1. Erythromycylamin.

Z Verfahren zur Herstellung von Erythromycylamin, dadurch gekennzeichnet, daß man Erythromycinoxim oder ein Salz derselben oder Erythromycinhydrazon oder das N'-Isopropylidenderivat von Erythromydnhydrazon bei einem Wassecstoffdruck im Bereich von 3,5—140 kg/cm² in wäßriger Lösung, die 1 bis 2% Ö-Gluconolacton enthält, oder in Eisessig in Gegenwart von Platinoxid als Katalysator hydriert