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Acylaminopenicillansäuren und Verfahren zu ihrer Herstellung Gegenstand
der vorliegenden Erfindung sind Acylaminopenicillansäuren der allgemeinen Formel
I
in der R , R2 und R3 Wasserstoff oder niedrige Alkylreste, wobei R1 und R² zusammen
auch einen gegebenenfalls substituierten Alkylenrest bilden können und der Phenylenrest
gegebenenfalls auch substituiert sein kann, 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 und R³ die oben angegebene Bedeutung besitzen und der Phenylenrest
gegebenenfalls auch substituiert sein kann, insbesondere in Form eines gegenüber
einer Aminogruppe reaktionsfähigen Derivates, oder eines Salzes einer solchen Verbindung
umsetzt.
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Soweit R 2 und R3 einen Alkylrest darstellt, kommen hierfür gerad-1,
3 kettige oder verzweigte Alkylreste mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen in Betracht,
wobei vorzugsweise die Summe der C-Atome in den Resten R1, R2 und R3 nicht größer
als 6 sein soll.
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Als Alylenreste kommen insbesondere solche in Betracht, die 2 - 4
Kohlenstoffatome enthalten. Als Substituenten des Alkylenringes 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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Als Substituenten des Phenylenrestes kommen beispielsweise in Betracht
niedrigmolekulares Alkyl, Alkoxy-oder Halogen.
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Erfindungsgemäss kommen beispielsweise die folgenden Verbindungen
der Formel II als Ausgangsmaterial in etracht: 4-N-Methyl-amidino-phenoxyessigsäure,
4-N, N-dimethyl-amidino-phenoxyessigsäure, 4-N,N'-Dimethyl-amidino-phenoxyessigsäure,
4-N,N,N'-Trimethyl-amidino-phenoxyessigsäure, 4-N-Äthyl-amidino-phenoxyessigsäure,
4-N,N'-Dipropyl-amidino-phenoxyessigsäure, 4-N-i-Pentyl-alidino-phenoxyessigsäure,
4-N,N-Dimethyl-N'-äthyl-amidino-phenoxyessigsäure, 4-(2-Imidazolinyl)-phenoxyessigsäure,
4-(1,2,4,5,6-Tetrahydro-2-pyrimidyl)-phenoxyessigsäure, 4-(1-Methyl-1s4,5,6-tetrahydro-2-pyrimidyl)-pllenoxyessig8äure,
4-(1,5-Dimethyl-2-imidazolinyl)-phenoxyessigsäure, 4-(5,5-Dimethyl-1,4,5,6-tetrahydro-2-pyrimidyl)-phenoxyessigsäure,
4-(1,4,6,7,8,9-Hexahydro-5H-cyclopenta [d]pyrimidyl-2)-phenoxyessigsäure, 4-(9-Oxa-2,4-diazaspiro
[5,5] undec-2-en-3-yl)-phenoxyessigsäure, 4-N,N'-Tetramethylen-amidino-phenoxyessigsäure,
3-Amidino-phenoxyessigsäure,
4-Amidino-2-methyl-phenoxyessigsäure
oder 4-Amidino-2-chlor-phenoxyéssigsäure Die Herstellung der Carbonsäuren der allgemeinen
Formel II erfolgt in- an sich bekannter Weise ausgehend von 4-Cyanphenoxyessigsäureestern.
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Nach Überführung der Nitrilgruppe in einen Iminoäther wird mit Ammoniak
oder einem Amin bzw. einem Diamin zum Amidin umgesetzt und schliesslich die Carbonestergruppe
oder eine aus ihr hervorgegangene Säureamidgruppe verseift.
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Die neuen Penicilline besitzen im Molekül eine gegebenenfalls substituierte
Amidinogruppe und zeigXen deshalb amphoteren Charakter.
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Es wurden bereits andere amphotere Penicilline beschrieben, die als
z.B.
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basischen Rest eine Aminogruppe tragen. Unter diesen ist das Ampicillin
besonders bekannt geworden.
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Diese amphoteren Penicilline vom Typ des Ampicillin werden wie die
Verfahrensprodukte auf halbsynthethischem Wege durch Acylierung der 6-APS gewonnen.
Es ist zwar beschrieben worden, dass dies durch Einwirkung des Hydrochlorids des
entsprechenden Aminosäurechlorids auf die 6-APS möglich ist. Wegen des geringen
Unterschieds der Basizität der Aminogruppen der 6-APS und der für die Acylierung
verwendeten Aminosäure ist diese Reaktion aber von zahlreichen Nebenreaktionen begleitet
und liefert nur sehr schlechte Ausbeuten. Man ist deshalb gezwungen1 die Aminogruppe
der Acylierungskomponente zu schützen.
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Die Schutzgruppen müssen schliesslich wieder entfernt werden, was
wegen der Empfindlichkeit des Penicillinmoleküls gegen hydrolysierende, reduzierende
und oxydierende Einflüsse sehr verlustreich ist. Die neuen, eine gegebenenfalls
substituierte Amidinogruppe enthaltenden Acylaminoper.icillansäuren können dagegen
überraschenderweise ohne Verwendung einer Schutzgruppe in einheitlicher Reaktion
und mit hohen Ausbeuten dargestellt werden.
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nie neuen Acylderivate der 6-APS werden besonders vorteilhaft dadurch
erhalten, dass man ein Salz der 6-APS wie beispielsweise ein Alkali-oder tert. Aminsalze
z.B. das Natrium-, Kalium- oder Triäthylaminsalz,
mit einem reaktionsfähigen
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 eingesetzt1 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 vorgew
nommen. 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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Für die Acylierung der 6-APS gemäss der Erfindung haben sich besonders
die Säurechloride der Carbonsäuren der allgemeinen Formel II bewährt.
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Sie können in an sich bekannter Weise aus den Carbonsäuren durch Einwirkung
von Thionylchlorid in einem inerten Lösungsmittel wie z.B.
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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,
ie z.B. p-Nitrophenylester, p-Nitrophenylthioester oder Cyanmethylester, Säureazide
oder symmetrische bzw. 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 äquimolare Mengen oder einen
kleinen Uberschuss einer Verbindung der Formel 11 fügt.
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Besonders bewährt hat es sich, wenn man das Hydrochlorid des Säurechlorids
in fester Form einträgt. Zur Birdung des Chlorwasserstoffs setzt man der Lösung
vorher zwei Äquivalente einer Dase wie z.B.
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Natriumhydrogencarbonat oder Triäthylamir zu. I)ie Umsetzung wird
bei
Raumtemperatur oder schwach erniedrigten Temperaturen, vorzugsweise
zwischen -5 und +50 durchgefiihrt. Der zunächst schwach alkalische PH-Wert sinkt
während der Reaktion auf etwa 7 ab. Schliesslich stellt man ihn mit einer Säure,
vorzugsweise einer verdiinnten Salzsäure auf etwa 5 ein, sodass die entstandene,
eine Amidinogruppe enthaltende Acylyminopenicillansäure 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. Wurden die Aus-/ vorzugsweise
gangsprodukte in molarem Verhältnis eingesetzt,liegen als Verunreinigungen im wesentlichen
nur die im Laufe der Reaktion entstandenen Alkali-bzw.
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Aminsalze vor. Bei Verwendung von Natriumhydrogencarbonat für die
Herstellung des 6-APS-Salzes und bei Einsatz eines Säurechlorids enthält das rohe
Penicillin z.B. iii 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 so gewonnene Penicillin-Salzgemisch sehr konzentrjert
iii Wasser lösen. Aus der so erhaltenen Lösung scheidet r sich / das Penicillin
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 Acylaminopenicillansäuren der allgemeinen 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 löslici. Im Ilt-Spektrum @ zeigen alle die für den ß-Laktamring charakteristische
Absorptionsbande bei 1770 cm-1. Die Produkte können ferner durch das Dünnschichtchromatogramm
charakterisiert werden. Die Gelial tsbestimmung lässt sich in üblicher Weise auf
jedometrischem Weg durchführen. Die erfindungsgemässen Produkte können als solche,
in Form ihrer physiologisch verträglichen Salze oder gegebenenfalls auch in Form
der oben beschriebenen Rohprodukte zur Verwendung kommen.
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Als derartige, physiologisch verträgliche Salzbildner seien erwähnt
beispielsweise Salzsäure, Bromwasserstoffsäure, Amidosulfonsäure, Zitronensäure,
Essigsäure sowie geeigneten Basen wie Natriumhydroxyd, Ammoniak oder Äthanolamin.
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Die neuen Aminopenicillansäuren besitzen hervorragende antibakterielle
Eigenschaften. Das Wirkungsspektrum erstreckt sich auf grampositive Bakterien und
umfasst wie bei anderen amphoteren Penicillinen, wie z.B.
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dem Ampicillin, auch eine Reihe gramnegativer Keime. Dabei ergeben
sich bei 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 Bakterin zurückgehenden Infektionen entscheidende therapeutische
Vorteile besitzen. In der Tabelle 1 wird ein neues erfindungsgemäss hergestelltes
Penicillin mit bereits bekannten Penicillinen verglichen. Bei den angegebenen Werten
handelt es sich um die minimalen Hemmkonzentrationen, wie sie bei Streptokokken
(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 t/ml Keim: Strept. ser. Gr.
A Substanz MHK Penicillin V 0,006 Oxacillin 0,025 Ampicillin 0,01 6-(4-Amidinophenoxyacetylamino)-penicillansäure
0,001 Tabelle 2: Chemotherapeutischer Versuch Versuchstier: Maus Infektion: Strept.
ser. Gr. A Behandlung subcutan DC95 Substanz mg/kg Penicillin V 10 Oxacillin 9 Ampicillin
12 6-(4-Anidinopl-lenoxyacetylamino)-penicillansäure 0,4 Die Tabellen unterstreichen
die wertvollen Eigenschaften und den überlegenen Effekt, welche die neuen Penicilline
bei speziellen Infektionen hcsitzen können.
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Die erfindunysgemässen Produkte stellen demnach wertvolle Therapeutica
dar,-die in hervorragender Weise zur Bekämpfung bakterieller Infektionen geeignet
sind. Sie können als solche oder zusammen mit- therapeutisch üblicherweise eingesetzten
Hilfsstoffen in Form galenischer Zubereitungen angewandt werden.
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Beispiele Die in den Beispielen beschriebenen neuen Penicilline wurden
durch den -Wert des Dünnschichtchromatogramms charakterisiert. 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.
Der Rf-Wert der 6-Aminopenicillansäure beträgt unter diesen Bedingungen 0,83.
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Beispiel 1 a) 4-Amidinophenoxyacetylchlorid-hydrochlorid Nan suspendiert
9,7 g 4-Amidinophenoxyessigsäure (Fp. 324 - 3260) in 50 ccm trockellem Benzol, fiiyt
29,7 9 Thionylchlorid zu und erhitzt eine Stunde auf dem Dampfbad unter Rückfluss.
Nach dem Abkiihlen des Reaktionsgemisches saugt man das feste Produkt ab. Man erhält
11,4 g 4-Amidinophenoxyacetylchlorid-hydrochlorid, das einen Zersetzungspunkt von
142 - 143° C besitzt.
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b) 6-(4-Amidinophenoxyacetylamino)-penicillansäure Man löst 6,48 g
6-Aminopenicillansäure und 7,56 g Nat:riumhydrogencarbonat in einem auf 0° abgekühlten
Gemisch von 160 ccm Wasser und 70 ccm Aceton und fügt bei der gleichen Temperatur
auf einmal 7,47 g 4-Amidinophenoxyacetylchlorid-hydrochlorid zu. Nach fünf Minuten
ist praktisch alles in Lösung gegangen. Man filtriert und hält das Filtrat nocii
eine Stunde bei 00. Dann wird der PH PH-Wert durch Zugabe von 1 n Salzsäure auf
5,0 eingestellt. Es setzt Kristallisation ein, zu deren Vervollständigung man noch
einige Zeit bei OOC stehen lässt. Schliesslich wird aligesaugt und nacheinander
mit Eiswasser, Aceton und Äther gewaschen. Man erhält 5,1 g 6-(4-Amidinophenoxyacetylamino)-penicillansäure,
die sich ab 204°C zersetzt. Die jodometrische Bestimmung ergibt einen Gehalt von
95 i.
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Rf-Wert
Beispiel 2 a) 4-(2-Imidazolinyl)-phenoxyacetylchlorid-hydrochlorid
Zu einer Suspension von 4,4 g 4-(2-Imidazolinyl)-phenoxyessigsäure (Fp 278 - 2800
Zers.) in 25 ccm trockenem Benzol gibt man 25-ccm Thionylchlorid und erhitzt drei
Stunden unter Rückfluss. Nach dem Abkühlen des Reaktionsgemisches wird das feste
Produkt abgesaugt und im Vakuum getrocknet. Man erhält 4,9 g 4-(2-Imidazolinyl)-phenoxyacetylchlorid-hydrochlorid,
das sich ab 195°C zersetzt.
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b) 6-[4-(2-Imidazolinyl)-phenoxyacetylamino]-penicillansäure Man löst
bei 0 C 2,96 g 6-Aminopenicillansäure und 5,12 g Natriumhydrogencarbonat in 30 ccm
Wasser und fügt 4,9 g 4-(2-Imidazolinyl)-phenoxyacetylchlorid-hydrochlorid zu. Nachdem
man noch eine Stunde bei gleicher Temperatur nachgerührt hat, stellt man den PH-hrert
der H Lösung durch Zugabe von 1 n Salzsaure auf 5,0, filtriert und lyophilisiert.
Man isoliert 8,9 g eines lockeren Pulvers, das neben Natriumchlorid 51 % (jedometrisch)
6-[4-(2-Imidazolinyl)-phenoxyacetylamino]-penicillansäure enthält. Rf-Wert = 0,29