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Acylaminopenicillansäuren und Verfahren zu ihrer Herstellung Gegenstand
der vorliegenden Erfindung sind Acylaminopenicillansäuren der allgemeinen Formel
I
in der R1, R² und R3 Wasserstoff oder niedrige Alkylreste, auch wobei R¹ und R²
zusammen einen gegebenenfalls substituerten Älkylenrest bilden können, und A einen
gegebenenfalls substituierten Phenylen- oder Thienvenlrest bedeuten.
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Gegenstand der Erfindung ist ferner die Herstellung der Acylaminopenicillansäuren
der allgemeinen Formel I und deren Salzen, indem man 6-Aminopenicillansäure (-APS)
oder ein Salz der 6-APS mit einer Carbonsäure der allgemeinen Formel II
in der R¹, R², R³ und A die oben angegebene Bedeutung besitzen, insbesondere in
Form eines gegenüber einer Aminogruppe reaktionsfähigen Derivates, oder eines Salzes
einer solchen Verbindung umsetzt.
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Soweit R1, R2 und R3 einen Alkylrest darstellt, kommen hierfür geradkettige
oder verzweigte Alkylreste mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomin-Betracht, wobei vorzugsweise
die Summe der Kohlenstoffatome in den Resten R1, R2 und R3 nicht größer als 6 sein
soll.
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Als-Alkylenreste kommen insbesondere soche in Betracht, die 2 bis
4 Kohlenstoffatome enthalten. Als Substituenten des Alky1eeests seien beispielsweise
genannt, niedrigmolekulare Alkylreste, die ihrerseits auch zu einem gegebenenfalls
durch ein Heteroatom, vorzugsweise ein Sauerstoffatom, unterbrochenen Ring geschlossen
sein können.
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Die Substituenten des Alkylenrestes können ein Heteroatom, vorzugsweise
ein Sauerstoffatom enthalten.
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A steht insbesondere für den 1,4-Phenylen- oder den 2,5-Thienylenrest,
wobei diese Reste wiederum beispielsweise durch niedrigmolekulares Alkyl, Alkoxy
oder Halogen substituiert sein können.
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Frfindungsgemäß kommen beispielsweise die folgenden Verbindungen der
Formel II als Ausgangsmaterialien in Betracht: 4-N-Methyl-amidino-phenylessigsäure,
4-N,N-Dimethyl-amidino-phenylessigsäure, 4-N,N'-Dimethyl-amidino-phenylessigsäure,
4-N,N,N'-Trimethyl-amidino-phenylessigsäure, 4-N-Äthyl-amidino-phenylessigsäure,
4-N,N'-Dipropyl-amidino-phenylessigsäure, 4-N-i-Pentyl-amidino-phenylessigsäure
4-N,N-Dimethyl-N'-äthylamidino-phenylessigsäure, 4-(2-Imidazolinyl)-phenylessigsäure,
4-(1,4,5,6-tetrahydro-2-pyrimidyl)-phenylessigsäure,
4-(1-Methyl-1,4,5,6-tetrahydro-2-pyrimidyl)-phenylessigsäure,
4-(1,5-Dimethyl-2-imidazolinyl)-phenylessigsäure, 4-(5,5-Dimethyl-1,4,5,6-tetrahydro-2-pyrimidyl)-phenylessigsäure
4-(1,4,6,7,8,9-Hexahydro-5H-cyclopenta[d]pyrimidyl-2)-phenylessigsäure 4-(9-Oxa-2,4-diazaspiro
[5,5] undec-2-en-3-yl)-phenylessigsäure 4-N,N'-Tetramethylen-amidino-phenylessigsäure
3-Amidino-phenyles sigsäure 4-Amidino-2-methyl-phenylessigsäure oder 4-Amidino-2-chlor-phenylessigsäure,
bzw. die entsprechenden Thienylessigsäuren.
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Die IIerstellung der Carbonsäuren der allgemeinen Formel II erfolgt
in an sich bekannter Weise ausgehend von 4-Cyan-phenyl-bzw. 5-Cyanthienyl-essigsäureestern.
Nach Überführung der Nitrilgruppe in einen Iminäther wird mit Ammoniak oder einem
Amin bzw. einem Diamin zum Amidin umgesetzt und schließlich die Carbonestergrtlppe
.oder eine aus ihr hervorgegangene Säureamidgruppe verseift.
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Die neuen Penicilline besitzen im Molekül eine gegebenenfalls substituierte
Amidinogruppe und zeigten deshalb amphoteren Charakter. Es wurden bereits andere
amphotere Peniilline beschrieben, die als basischen Resz eine Aminogruppe tragen.
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Unter diesen ist das Ampicillin besonders bekannt geworden.
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Diese amphoteren Penicilline vom'Typ des Ampicillin werden wie die
Verfahrensprodukte auf halbsynthetischem Wege durch Acylierung der 6-APS gewonnen.
Es ist zwar beschrieben worden, daß dies durch Einwirkung des Hydrochlorids'des
entsprechenden Aminosäurechlorids auf'- die zu 6-APS möglich ist. Wegen des geringen
Unterschieds der Basizität der Aminogruppen der 6-PS
und der für
die Acylierung verwendeten Aminosäure-ist diese Reaktion aber von zahlreichen Nebenreaktionen
begleitet und liefert nur sehr schlechte Ausbeuten. Man ist deshalb gezwungen, die
Aminogruppe der Acylierungskomponente zu schützen. Die Schutzgruppen müssen schließlich
wieder entfernt werden, was wegen der Empfindlichkeit des Penicillinmoleküls gegen
hydrolysierende, reduzierende und oxydierende Einfliisse sehr verlustreich ist.
Die neuen, eine gegebenenfalls substituierte-Amidinogruppe enthaltenden Acylaminopenicillansäuren
können dagegen überraschenderweise ohne Verwendung einer Schutzgruppe in einheitlicher
Reaktion und mit hohen Ausbeuten dargestellt werden.
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Die neuen Acylderivate der 6-APS werden besonders vorteilhaft dadurch
erhalten, daß man ein Salz der 6-APS wie beispielsweise ein Alkali- oder tert. Aminsalz,
z.B. das Natriurn-, Kalium- oder Triäthylaminsalz, mit einem realctionsfähigen Derivat
einer Carbonsäure der allgemeinen Formel Ii in einem möglichst neutralen pH-Bereich,
vorzugsweise bei einem pH-Wert von 6 - 9, umsetzt.
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Die Salze der 6-APS können direkt eingesetzt, oder auch erst in der
zur Reaktion verwendeten Lösung aus 6-APS und beispielsweise Natriumhydrogencarbonat,
Dinatriumhydrogenphosphat oder Triäthylamin hergestellt werden.
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Im allgemeinen wird die erfindungsgemäße Umsetzung in Wasser vorgenommen.
Es kann aber auch in Gegenwart von mit Wasser mischbaren Lösungsmitteln, wie z.B.
Aceton, Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Dioxan oder Tetrahydrofuran gearbeitet
werden.
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Ftjr die Acylierung der 6-APS gemäß er Erfindung haben sich besonders
die Säurechloride der Carbonsäuren der allgemeinen Formel II bewährt. Sie können
in an sich bekannter Weise aus den Carbonsäuren durch Einwirkung von Thionylchlorid
in einem inerten Lösungsmittel wie z.B. einem aromatischen
Kohlenwasserstoff
gewonnen werden. Sie fallen dabei als Hydrochloride an, die man direkt für die weitere
Umsetzung verwenden kann. Außer den Säurechloriden können auch andere reaktionsfähige
Derivate der Carbonsäuren der Formel II eingesetzt werden, wie beispielsweise Säurebromide,
aktivierte Ester, wie z.B. p-Nitrophenylester, p-Nitrophenylthioester oder Cyanmethylester,
Säureazide oder symmetrische bzw.
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gemischte Anhydride.
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Die Acylierung der 6-APS wird vorteilhaft in der Weise vorgenommen,
daß man zu der Lösung eines Salzes der 6-APS in Wasser oder in einem Gemisch aus
Wasser und einem mit Wasser mischbaren Lösungsmittel äqui:uolare Mengen oder einen
kleinen Überschuß einer Verbindung der Formel II fügt.
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Besonders bewährt hat es sich, wenn man das Hydrochlorid des Säurechlorids
in fester Förm einträgt. Zur Bindung des Chlorwasserstoffes setzt man der Lösung
vorher zwei Äquivalente einer Base wie z.B. Natriumhydrogencarbonat oder Triäthylamin
zu. Die Umsetzung wird bei Raumtemperatur oder schwach erniedrigten Temperaturen,
vorzugsweise zwischen -5 und +5°C durchgeführt. Der zunächst schwach alkalische
pH-Wert sinkt während der Reaktion auf etwa 7 ab. Schließlich Salzsäure auf etwa
5 ein, so daß die entstandene, eine Amidinogruppe enthaltende Acylaminopenicillansäure
als inneres Salz vorliegt. Zur Isolierung des neuen Penicillins dampft man die Lösung
zur Trockne ein, wobei man sich vorteilhaft der Methode der Lyophilisierung bedient.
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Man erhält auf diese Weise ein Produkt, das neben dem Penicillin
noch die während der Reaktion entstandenen Salze enthält.
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vorzugsweise Wurden die Ausgangsprodukte in molarem Verhältnis eingesetzt,
liegen als Verunreinigungen im wesentlichen nur die im Laufe der Reaktion entstandenen
Alkali- bzw. Aminsalze vor. Bei
Verwendung von Natriumhydrogencarbonat
für die Herstellung des 6-APS-Salzes und bei Einsatz eines Säurechlorids enthält
das rohe Penicillin z.B. im wesentlichen nur Kochsalz. Infolge des glatten Verlaufs
der Reaktion sind die Penicillin-Salzgemische bereits so rein, daß sie direkt therapeutisch
eingesetzt werden können Sie können jedoch auch noch auf die reinen Penicilline
aufgearbeitet werden.
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So läßt sich z.B. das gewonnene Penicillin-Salzgemisch sehr konzentriert
inh Wasser lösen. Aus der so erhaltenen Lösung /das Penicillin scheidet sich in
der Regel in kristalliner Form ab. Durch Absaugen und Waschen mit Eiswasser kann
es dann praktisch frei von Salzen erhalten werden.
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Die neuen Acylaminopenidllansäuren der Formel I enthalten im Molekül
eine gegebenenfalls substituierte Amidinogruppe und besitzen daher amphoteren Charakter.
Sie bilden innere Salze und sind in Wasser gut mit einem pH-Wert von etwa 5 löslich.
Im IR-Spektrum zeigen alle die für den ß-Laktamrig charakteristische Absorptionsbande
bei 1770 cm-1. Die Produkte können ferner durch das Dünnenschichtchromatogramm charakterisiert
werden. Die Gehaltsbestimmung läßt sich in üblicher Weise auf jedometrischem Weg
durchführen.
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Die erfindungsgemäßen Produkte können als solche, in Form ihrer physiologish
verträglichen Salze oder gegebenenfalls auch in Form der oben beschriebenen Rohprodukte
zur Verwendung kommen.
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Als derartige physiologisch verträgliche Salzbilsner seien erwähnt
beispielsweise Salzsäure, Bromwasserstoffsäure, Amidosulfonsäure, Zitronensäure,
Essigsäure, sowie geeignete Basen wie Natriumhydroxyd, Ammoniak oder Äthanolamin.
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Die neuen Acylaminopenicillinsäuren besitzen hervorragende antibakterielle
Eigenschaften. Das Wirkungsspektrum erstreckt sich auf grampositive Bakterien und
umfaßt wie bei anderen amphoteren Penicillinen, wie z.B. dem Ampicillin, auch eine
Reihe
gramnegativer Keime. Dabei ergeben sich beim Vergleich mit anderen, in der Therapie
verwendeten Penicillinen deutliche Unterschiede hinsichtlich der Empfindlichkeit
der einzelnen Keime. In bestimmten Fällen werden die bekannten Penicilline von den
neuen, eine gegebenenfalls substituierte Amidinogruppe enthaltenden Produkten erheblich
übertroffen, so daß sie bei der Bekämpfung von auf solche Bakterien zurSickgehenden
Infektionen entscheidende therapeutische Vorteile besitzen. In der Tabelle 1 werden
einige der neuen mit bereits bekannten Penicillinen verglichen. Bei den angegebenen
Werten handelt es sich um die minimalen Hemmkonzentrationen, wie sie bei Streptokoken
(serolog- Gruppe A) im Reihenverdünnungstest bei einer Keimeinsaat von 105 Keimen
pro Röhrchen ermittelt wurden.
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Tabelle 2 enthält die Ergebnisse vergleichender chemotherapeutischer
Versuche an der mit Streptokokken infizierten Maus.
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Tabelle 1 Minimale Hemmkonzentration in γ/ml Keim: Strept.
ser. Gr. A Substanz MHK a 0,003' b -0,001 c 0,001 d 0,003 e 0,0015 f 0,003 g 0,003
Penicillin V 0,006 Oxacillin 0,025 Ampicillin 0,01 a = 6-(4-Amidinophenylacetylamino)-penicillansäure
b = 6-(5-Amidino-2-thienylacetylamino)-penicillansäure c = 6-[4-(2-Imidazolinyl)-phenylacetylamino]-penicillansäure
d = 6-[4-(1,4,5,6-Tetrahydro-2-pyrimidyl)-phenylacetyl-amino] penicillansäure e
= 6-[4-(1-Methyl-1,4,5,6-tetrahydro-2-pyrimidyl)-phenylacetylamin£7-penicillansäure
f = 6-[4-(1,5-Dimethyl-2-imidazolinyl)-phenylacetylamino]-penicillansäure g = 6-[4-(5,5-Dimethyl-1,4,5,6-tetrahydro-2-pyrimidyl)-phenylacetylaminjo-penicillansäure
Tabelle
2 Chemotherapeutischer Versuch Versuchstier: Maus Infektion: Strept. ser. Gr. A
Behandlung subcutan DC95 Substanz mg/kg a 0,8 b 1,6 c 0,4 d 0,8 e 0,8 f 0,8 g 0,8
Penicillin V 10 Oxacillin 9 Ampicillin 12 Die Tabellen unterstreichen die wertvollen
Eigenschaften und den überlegenen Effekt, welche die neuen Penicilline bei speziellen
Infektionen besitzen können.
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Die erfindungsgemäß Produkte stellen demnach wertvolle Therapeutika
dar, die in hervorragender Weise zur Bekämpfung bakterieller Infektionen geeignet
sind. Sie können als solche oder zusammen mit therapeutisch Ublieherweise eingesetzten
Hilfsstoffen in Form galenischer Zubereitung angewandt werden.
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Beispiele nie in den Beispielen beschriebenen neuen Penicilline wurden.
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durch den Rf-Wert des Dünnschichtchromatogramms charaktisiert.
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Als Schicht wurde Kieselgel (Merck) und als Fließmittel eine 0,1 n
wässrige' Ammoniumacetatlösung verwendet. Die. Entwicklung der Platten erfolgte
durch die Einwirkung von Joddampf.
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Der Rf-Wert der 6-APS beträgt unter diesen Bedingungen 0,83.
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f.
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a) 4-Amidinophenylessigsäurechlorid-hydrochlorid 5,35 g 4-Amidinophenylessigsäure
(Fp 295 - 2970C Zers.) werden in 45 ccm trockenem Benzol suspendiert. Man-gibt zwei
Tropfen Dimethylformamid und 17,9 g Thionylchlorid zu und erhitzt 1 1/2 Stunden
unter. Rückfluß. Nach dem Abkiihlen saugt man das feste Produkt ab, wäscht es mit
trockenem Benzol und trocknet es im Vakuum. Man erhält 6,9 g 4-Amidinophenylessigsäurechlorid-ydrochlorid
vom Fp 174 - 1770C (Zers.) b) 6-(4-Amidinophenylacetylamino)-penicillansäure In
einem Gemisch von 80 c-cm Wasser und 20 ccm Aceton löst man 7,55 g Natriumhydrogencarbonat
und 6,48 g 6-Aminopenicillansäure, kühlt auf 0°C und fügt 6,9 g 4-Amidinophenylessigsäurechlorid-hydrochlorid
zuo Man rührt dann eine Stunde bei der gleichen Temperatur nach. Während dieser
Zeit sinkt der pH-Wert auf etwa 6,8. Schließlich stellt man ihne durch Zugabe von
2 n Salzsäure vorsichtig auf 5,0 ein, filtriert die Lösung und lyophilisiert sie.
Man erhält 14,6 g eines Rohproduktes, das neben der 8-f4-AidinophenylBCstylamino)-penicillansäure
noch das während der Reaktion entstandene Natriumchlorid enthält.
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Man löst das rohe Penicillin in 25 ccm Wasser und läßt etwa zwei Stunden
im Eisbad stehen. Es kristallisieren 6,5 g 6-(4-Amidinophenylacetylamino)-penicillansäure
aus, die abgesaugt, mit wenig Eiswasser, Aceton und Äther gewaschen und im Vakuum
getrocknet werden. Das Produkt zersetzt sich bei 208 -210°C. Nach der jodometrischen
Bestimmungsmethode beträgt der Gehalt 94 %. Rf-Wert: 0,51 In analoger Weise wurden
als Rohprodukte erhalten: 6-(5-Amidino-2-thienylacetylamino)-penicillansäure, Rf-Wert
= 0,53 6-[4-(2-Imidazolinyl)-phenylacetylamino]-penicillansäure, Rf-Wert = 0,33
6-[4-(1,4,5,6-Tetrahydro-2-pyrimidyl)-phenylacetylamino]-penicillansäure, R-Wert
= 0,25 6-[4-(1-Methyl-1,4,5,6-tetrahydro-2-pyrimidyl)-phenylacetyl amino]-penicillansäure,
Rf-Wert = 0,17 6-[4-(1,5-Dimethyl-2-imidazolinyl)-phenylacetylamino]-penicillansäure,
Rf-Wert = 0,27 6-[4-(5,5-Dimethyl-1,4,5,6-tetrahydro-2-pyrimidyl)-phenylacetylamino]-penicillansäure,
Rf-Wert=0,23 6-[4-(1,4,6,7,8,9-Hexahydro-5H-cyclopenta [d] pyrimidyl-2-)-phenylacetylamino]-penicillansäure,
Rf-Wert = 0,25 6-[4-(9-Oxa-2,4-diazaspiro[5,5]undec-2-en-3-yl)phenylacetyl amino]-penicillansäure,
R-Wert = 0,28