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3-Mercaptothiazol- oder -Mercaptotetrazolcephalosporine und Verfahren
zu ihrer Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf Cephalosporine, die in 3-Stellung
durch ein Mercaptothiazol oder Mercaptotetrazol und in 7-Stellung durch eine Phenyl-
oder Thienylacetylgruppe mit einer a-Ainino- oder -Hydroxygruppe substitulert sind.
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Gegenstand der Erfindung sind Verbindungen der Formel
Formel I worin R die Gruppe
Y ein Wasserstoffatom, ein Chloratom, ein Bromatom, ein Fluoratom,
einen Trifluormethylrest, eine Aminogruppe, eine Nitrogruppe, eine Hydroxygruppe,
einen C1-C3-Alkylrest oder einen C1 -C3-Aikoxyrest, R1 die Gruppe
Z ein Wasserstoffatom oder einen C1-C3-Alkylrest, Q einen 01-C3-Alkylrest, X -WH2,
-NHR2 , -OH oder
und R2 den Rest
oder bedeutet und deren pharmazeutiach annehmbaren Salze.
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Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung
dieser Verbindungen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine Cephalosporinverbindung
der Formel
Formel II
worin R3 ein Wasserstoffatom oder den Rest
bedeutet, in dem R und X wie oben definiert sind, mit einem Thiol der Formel
worin Z und Q wie oben definiert sind, unter Verdrängung der Acetoxygruppe in 3-Stellung
der Verbindung der Formel II umsetzt, und, wenn R3 ein Vlasserstoffatom bedeutet,
die AminoGruppe in 7-Stellung der Verbindung der Formel II durch Umsetzung mit einem
Acylierungsmittel, das wenigstens einen Rest der Formel
aufweist worin R wie oben definiert ist und X' die Gruppe
oder -WHR2 bedeutet, wobei R2 wie oben definiert ist, acyliert.
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Die erfindungsgemäßen Cephalosporinantibiotica zeichnen sich durch
ein hohes Maß an Aktivität aus, sind aber dennoch ungewöhnlich beständig. Die neuen
Verbindungen sind nicht nur verhältnismäßig beständig gegen Leberenzyme, sondern
auch beständig gegen die Cephalosporinasen, die won gramnegativen Bakterien erzeugt
werden. Deshalb bleibt die antimikrobielle Aktivität der Verbindungen länger erhalten.
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Kationen, die mit Säuren pharmazeutisch annehmbare Salze bilden, sind
dem Fachmann bekannt. Zu den für diesen Zweck häufiger verwendeten Kationen gehören
das Natrium-, Kalium-, und Ammoniumion. Auch die Aminogruppe in der Seitenkette
kann durch Behandlung mit Säuren wie Chlorwassertoffsäure, Bromwasserstoffsäure
und p-Toluolsulfonsäure in ein Salz UbergefLihrt werden.
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Diese Verbindungen können durch Verdrät>ng der 3-Acetoxygruppe
von 7-Aminocephalosporansäure mit einem 1-Alkyl-1 ,2,3,4-tetrazol-5-thiol oder einem
1 einem 1,3,4-hisdiazol-5-thiol z1nd anschlließende Acylierung der 7-Anilnogruppe
Mit der gewünschten Hydroxy- oder Aminoessigsäure hergestcllt werden. Der Austausch
einer Este-gruppe- durch eine Thiolgruppe ist eine bekannte Reaktion und kann in
wässriger Lösung bei einer Temperatur im Bereich von etwa 50 bis 1000C in Gegenwart
einer milden Base wie Natriumbicarbonat durchgeführt werden. Vorzugsweise wird ein
Uberschuß des Thiols angewandt. Die Alkylgruppe in der 1-Stellung des verwendeten
Tetrazols kann eine Nethyl-, äthyl oder Propylgruppe sein. Das' verwendete Thiadiazol
kann in 2-Stellung ein Wasserstoffatom oder eine Nethyl-, Athyl- oder Propylgruppe
aufweisen.
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Die Verbindungen der Formel 1 werden dann durch Acylierung der 7-Aminogruppe
der aus der Austauschreaktion erhaltenen Thioverbindungen mit der geeigneten Amino-oder
Hydroxyessigsäure erhalten. Die Acylierung der 7-Aminogruppe von Cephalosporinen
ist eine bekannte Reaktion und kann mit Hilfe des Säurehalögenids oder eines gemischten
Anhydrids durchgeführt werden. Welche besondere Acylierungsmethode angewandt wird,
ist für die Erfindung ohne Bedeutung.
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Typische Säuren, die für die Acylierung der Ehioverbindungen zur Herstellung
erfindungsgemäßer Verbindungen verwendet werden können, sind die Phenylessigsäure,
die substituierten Phenylessigsäure und die Thienylessigsäuren, die am a-Kohlenstoffatom
durch eine Amino- oder Hydroxygruppe substituiert sind. Zu Substituenten, die an
dem Phenylring der Säure vorliegen können, gehören Chlor, Brom, Fluor,der Trifluormethylrest,
die Aminogruppe, die Nitrogruppe, die Hydroxygruppe, C1-C-Alkylreste und
C1-C3-
Alkoxyreste. Beispiele für geeignete Säuren sind
Stereoisomerie tritt am asymmetrischen α-Kohlenstoffatom dieser Säuren auf.
Es ist bekannt, daß es im allgemeinen das D-Isomere ist, das biologische Aktivitat
aufweist.
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Es wird darauf hingewiesen, daß die a-Amino- und (A-Hydroxygruppen
der Säure während der Acylierung geschützt werden, So kann benspielsweise die Hydroxygruppe
in der Ameisens.iurees'er übergeführt werden, die Aminogruppe kann dagegen durch
Gruppen wie die tert.-Butyloxycarbonylgruppe oder die 2,2,2-Trichloräthoxycarbonylgruppe
oder als das mit Methylacetoacetat erzeugte Enamin geschützt werden.
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Diese Schutzgruppen können dann nach beendeter Acylierung zur Gewinnung
der antibiotisch aktiven Verbindungen entfernt werden.
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In der oben angegehenen Formel sind daher Verbindungen, in denen X
-NHR² oder
bedeutet, lediglich Zwischenprodukte bei der Herstellung der gewünschten Antibiotica.
Diejenigen Verbindungen, in denert X die Amino- oder Hydroxygruppe bedeutet, sind
die aktiven Verbindungen nach der Erfindung. Die bevorzugten Verbindungen nach der
Erfindung sind diejenigen, in denen
R den Phenylrest oder 2- oder
3-Thienylrest, X die A£ino- o>er Hydroxygruppe und Z oder Q den Methylrest bedeutet.
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Die Herstellung dieser Verbindungen wird durch die folgenden Beispiele
erl'iutert.
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Beispiel 1 Eine Mischung von 27,2 g (0,1 Mol) 7-Aminocephalosporansäure
in 200 ml Wasser und 100 ml Aceton wird unter Rühren mit einer gesättigten Natriumbicarbonatlösung
bis zu einer pH-Wert von 7,9 versetzt. Diese Lö-Lösung wird in ein Bad von 800C
gestilt, und wenn die Innentemperatur 45°C erreicht hat, mit einer Lösung von 1D,6
g (1,15 Mol) 2-Methyl-1,3,4-thiadiazol-5-thiol in 200 ml Aceton versetzt. Die Mischung
wird in dem Bad von 800C 3 Stunden lang erwärmt, dann auf 100C abgekühlt und durch
Zugabe von 6 n Salzsäure auf pH 3,9 eingestellt. Die kalte Mischung wird 15 Minuten
lang gerührt, und der Feststoff wird abfiltriert, mit Aceton gewaschen und getrocknet.
Es werden 24 g (70 %0) 7-Amino-3-(2-methyl-1,3,4-thiadiazol-5-thiomethyl)-#³-cephem-4-carbonsäure
erhalten. Die erwartete Struktur wird durch Kernresonanz-und Ultraviolettspektroskopie
bestätigt.
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Beispiel 2 Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wird unter Verwendung
von 1-Methyl-1,2,3,4-tetrazol-5-thiol anstelle des Thiadiazols wiederholt. Es werden
25 g (76 %) 7-Amino-)-(1-methyl-1,2,3,4-tetrazol-5-thiomethyl)-#³-cephem-4-carbonsäure
erhalten. Die Struktur wird wiederum durch Kernresonanz-und Ultraviolettspektroskopie
bestätigt.
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Beispiel 3 15,2 g (0,1 Nol) D-Mandelsäure werden in 250 ml Ameisesäure
eingerührt, und die Mischung wird 2 Tage lang bei Raumtemperatur stehen gelassen.
Man engt die Lösung in Vakuum ein, löst den Rückstand in Benzol, wäscht die Benzollösung
mit Wasser, trocknet über Msgnesiumsulfat, filtriert und engt zur Trockne ein, wodurch
13,2 g D-Mandelsaureformiatester erhalten werden. Eine Lösung von 3,6 £ (0,02 Mol)
des D-Mandelsäureformiatesters in 25 ml trockenem Benzol mit Raumtemperutur wird
mit 5 ml Oxalylchlorid und n Tropfen Dlmethylformamid versetzt.
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Nach 2 Stunden langem Rühren bei Raumtemperatur wird die Lösung im
Vakuum eingeengt, wodurch der Formiatester von D-Mandelylchlorid als öl erhalten
wird, das in 40 ml Aceton gelöst wird. Die Säurechloridlösung wird zu einer eiskalten
Lösung von 3,44 g (0,01 Mol) des produkts vom Beispiel 1 und 5 g Natriumbicarbonat
in 100 ml Wasser und 100 ml Aceton gegeben. Diese Mischung wird 1 Stunde in der
Kälte und dann 2 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Das Aceton wird unter vermindertem
Druck entfernt, dnd die erhaltene wässrige Mischung wird unter Rühren zu einer kalten
Mischung aus.100 ml Wasser und 200 ml Äthylacetat gegeben. Der pH-Wert wird durch
Zugabe von 6n Salzsäure auf 2,0 eingestellt. Nach Filtrieren durch eine Filtetrhilfe
wird die wässrige Schicht wrworfen, und die Äthylacetatschicht mit Wasser gewaschen,
über Magnesiurnsulfat getrocknet und im Vakuum zu einem öl eingeengt. Das öl wird
mit Ähter verrieben, wodurch es fest wird, und der Feststoff wird abfiltriert und
getrocknet. Es werden 4 g 7-(D-2-Formyloxy-2-phenylacetamido)-3-(2-methyl-1,3,4-thiadiozol-5-thiomethyl)-
A 3-cephem-4-carbon§ure erhalten.
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2,64 g (0,54 Mol) der formiatgeschützten Thiadiazolcephalosporansäure
in 30 ml Wasser werden mit 2,5 g Natriumbicarbonat versetzt, und die Mischung wird
3 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Die Mischung wird mit Wasser auf 50 ml verdünnt,
mit 50 ml Äthylacetat überschichtet, in einem Eisbad gekühlt und durch Zugabe von
Salzsäure auf pH2 eingestellt. Die Schichten werden getrennt, und die Athylacetatschicht
wird mit Wasser gewaschen, huber Magnesiumsulfat getrocknet und mit Ather zur Abscheidung
des Produkts aufgeschlämmt. Nach Abfiltrieren werden 1,4 g rohe 7-D-Mandelamido-3-(2-methyl-1,3,4-thiadiazol-5-thiomethyl)-
#³-cephem-4-carbonsäure erhalten. 1,3 ,3 g (0,0026 Mol) der rohen Säure in 5 ml
absolutem Athanol werden mit 2,6 ml 1 n Lösung von Natriumacetat in Methanol versetzt.
Die Mischung wird gekühlt und gerührt, und der abgeschiedene Feststoff wird abfiltriert,
wodurch 1,1 g des Natriumsalzes der Cephalosporinsäure erhalten werden. Dieses Natriumsalz
wird durch Auflösen in Methanol und Abscheiden durch Zugabe von Isopropanol umkristallisiert.
Diese Behandlung liefert Natrium-7-D-mandelamido-3-( 2-methyl-1,3,4-thiadiazol-5-thiomethyl)-#³-cephem-4-carboxylat.
Die Struktur wird dadurch Kernresonanz- und Ultraviolett-Spektroskopie bestätigt.
Die Verbindung hat einen pKa-Wert von 4,9. Die freie Säure wird ferner in das Dicyclohexalaminsalz
übergeführt, dessen Elementaranalyse folgende Werte liefert: Analyse: berechnet
für 019H18N40553.01 2H23N: C .56,42; H 6,26; N 10,61.
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gefunden: C 56,45; H 6,34; N 10,41.
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Beispiel 4 Die Arbeitsweise von Beispiel 3 wird unter Verwendung
des Produkts von Beispiel 2 wiederholt. Es werden 1,1 g
lXatrium-7-D-mandelamido-3"(1-methyl-1,2,3,4-tetrazol-5-thiomethyl)-3-cephem-4-carboxylat
erhalten. Die Struktur wird durch Kernresonanz- und Ultraviolettspektroskopie bestätigt.
Das Produkt hat einen pKa-Wert von 5,2.
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Beispiel 5 Eine Lösung von 2,46 g (0,01 Mol) D-Phenylglycin, dessen
Aminogruppe durch die tert.-Butyloxyearbonylgruppe geschützt ist, in 50 ml Tetrahydrofuran
wird in einem Eis/Aceton-Bad auf -100C gekühlt. Diese kalte Lösung wird mit 1,4
ml Triäthylamin und 1,3 ml Isobutylchlorformiat versetzt. Die Lösung des erhaltenen
gemischten Anhydrids wird 20 Minuten lang in der Kälte gerührt und dann unter Rühren
zu einer kalten Lösung von 3,44 g (0,01 Mol) des Produkts von Beispiel 1 und 1,4
ml Triäthylamin in 50 ml Wasser und 50 ml Tetrahydrofuran gegeben. Diese Reaktionsmischung
wird 1 Stunde in der Kälte und 2 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Das Tetrahydrofuran
wird im Vakuum entfe.nt,und die wässrige Mischung wird unter Rühren in eine kalte
Mischung aus 50 ml Wasser und 100 ml Athylacetat gegossen. Der pH-Wert wird durch
Zugabe von 6n Salzsäure auf 2 eingestellt. Die Mischung wird durch eine Filterhilfe
filtriert, und die wässrige Schicht und die Äthylacetatschicht werden getrennt.
Die Äthylacetatschicht wird mit Wasser gewaschen, huber Magnesiumsulfat getrocknet,
filtriert und im Vakuum zur Trockne eingedampft. Der ittickstand wird mit Äther
verrieben und filtriert, wodurch 4 g festes Produkt erhalten werden. Zur Entfernung
der tert.-Butyloxycarbonylgruppe wird dieser Feststoff 5 Minuten in 20 ml eiskalter
Trifluoressigsäure gerührt, und dann wird die Mischung im Vakuum eingeengt. liach
Zugabe von 10 ml Athylacetat wird die Mischung
erneut im Vakuum
eingedampft. Der Rückstand wird mit 30 ml Wasser und 30 ml Methylisobutylketon gerührt
und bis zu p 4,0 mit Tributylamin versetzt. Nach Abfiltrieren des abgeschiedenen
Feststoffs werden 0,75 g rohe 3-(2-Methyl-1 ,3,4-thiadiazol-5-thiomethyl)-7-D-phenylglycylamido
L 3-cephem-4-carbonsäure erhalten. Die Wasserschicht wird mit Methylisobutylketon
gewaschen, zur Trockne eingedampft, und der Rückstand wird mit Acetonitril aufgeschlämmt
und filtriert, wodurch weitere 0,86 g festes Produkt erh.nlten werden. Zur Gewinnung
von reinem Produkt werden 0,59 g des bei pH 4 abgeschiedenen Feststoffs mit 3 ml
Formamid 3 ml Wasser und 1 ml Methanol gerührt, die Lösung wird filtriert, und es
werden 20 ml Acetonitril zugesetzt. Diese Mischung wird mehrere Stunden lang gekühlt,
und der abgeschiedene Feststoff wird abfiltriert, wodurch 0,15 g reines Produkt
erhalten werden. Das Kernresonanzspektrum stimmt mit der angenommenen Struktur überein,
und im Bioautogramm ergibt das Produkt einen einzigen Fleck.
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Analyse berechnet für C19H19N504S3.H20: a 46,04; H 4,27; N 14,13.
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gefunden: C 46,10; H 4,55; N 14,06.
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Beispiel 6 Nach der Arbeitsweise von Beispiel 5 wird mit 1-Nethyl-1
,2,3,4-tetrazol-5-thiol anstelle des Thiadiazols 3(1 Methyl-1,2,3,4-tetrazol-5-thiomethyl)-7-D-phenylglycylamido-A3-cephem-4-carbonsäure
erhalten. Das Kernresonanzspektrum und das Bioautogramm des rohen Produkts bestätgten,
daß die gewünschte Verbindung entstanden ist.
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Nach der Arbeitsweise der Beispiele 9 bis 6 können durch Acylierung
mit der geeigneten Säure die entsprechenden Thienylverbindurlgen und substituierten
Phenylverbindungen hergestellt werden. Es ist ferner möglich, zunächst 7-Aminocephalosporansäure
zu acylieren und darein die Verdrängungsreaktion zum Austausch der Acetoxygruppe
durch die jeweilige Thiogruppe durchzuführen. Es kommt also nicht darauf an, welche
besondere Herstellungsmethode gewählt wird.