DE2117377C2

DE2117377C2 - 6-(D-2,2-Dimethyl-5-oxo-4-phenyl-1-imidazolidinyl)-penicillansäure-Derivate, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verfahren zur Herstellung von 7-(D-α-Aminophenylacetamido)-3-methyl-3-cephem-4-carbonsäure

Info

Publication number: DE2117377C2
Application number: DE19712117377
Authority: DE
Inventors: Lee Cannon Fayetteville N.Y. Cheney; William Joseph Gottstein
Original assignee: Bristol Myers Co
Current assignee: Bristol Myers Co
Priority date: 1970-04-10
Filing date: 1971-04-08
Publication date: 1983-08-25
Also published as: YU35892B; JPS5544074B1; CA986098A; YU21379A; FR2104742B1; BE765596A; YU88171A; GB1290807A; NL172064C; FR2104742A1; DE2117377A1; DK145629B; CH582186A5; NL7104894A; DK145629C

Description

CH

worin X eine Nitroso- oder Formylgruppe bedeutet, und deren Sulfoxide.

2. Verfahren zur Herstellung der Verbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die 6-(D-2,2-Dimethyl-5-oxo-4-phenyI-1 -imidazolidiny!)-peniciliansäure in an sich bekannter Weise nitrosiert (für X = Nitroso) oder formyliert (für X = FormyI) und gewünschtenfalls die erhaltenen Verbindungen mit Natriumperjodat bei pH <5 oxidiert.

3. Verfahren zur Herstellung von 7-(D-a-Aminophenylacetamido^-methyl-S-cephem^-carbonsäure, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Sulfoxid nach Anspruch 1 in Acetanhydrid oder Tetramethylharnstoff als Lösungsmittel in Gegenwart eines sauren Katalysators mindestens 1 Stunde lang auf 120 bis 140" C erhitzt und anschließend die erhaltene 7-(D-2,2-Dimethyl-3-nitroso- oder -formyl-S-oxo-'tphenyl-1 -imidazolidinylJ-S-methyl-S-cepheiTM-carbonsäure in an sich bekannter Weise mit Zink und Essigsäure, mit Raneynickel und Wasserstoff oder mit Chlorwasserstoff in Dioxan in die 7-(D-a-AminophenylacetamidoJ-S-methylO-cepheiTM-carbonsäure überführt.

Die Erfindung betrifft die durch Anspruch 1 gekennzeichneten Penicillansäure-Derivate, das durch Anspruch 2 gekennzeichnete Verfahren zur ihrer Herstellung und ein Verfahren zur Herstellung von 7-(D-a-Aminophenylacetamido)-3-methyl-3-cephem-4-carbonsäure.

Die als Ausgangsmaterial verwendete 6-(D-2,2-Dimethyl-5-oxo-4-phenyl-1 -imidazolidinylj-penicillansäure ist eine bekannte, antibakteriell wirksame Verbindung, die von der 6-Aminopenicillansäure (6-APA) abgeleitet ist und beispielsweise in der US-Patentschrift 804 und in J. Org. Chem. 31. 897 (1966). beschrieben ist. Das erfindungsgemäß erhältliche Endprodukt 7-(D-_l-x-Aminophenylacetamido)-3-methyl-3-cephem-4-carbonsäure ist eine von der 7-Desacetoxycephalosporansäure (7-ADCA) abgeleitete, antibakteriell wirksame Verbindung und beispielsweise in J. Med. Chem. 12. Seiten 310 bis 313 (ί969). in der GB-PS 74 335. in der südafrikanischen Patentanmeldung 67/1260. in der japanischen Patentanmeldung 16 871/66 und in der BE-PS 6 96 026 beschrieben.

Die Umwandlung eines Penicillinsulfoxidesters durch Erwarmen in Gegenwart einer starken Säure in den entsprechenden Ester eines entsprechend N-acylierten Derivats von 7-ADCA ist in der US-Patentschrift 32 75 626 und in J. Amer. Chem. Soc, 85,1896 (1963), und 91(6), 1401 bis 1407 (1969), beschrieben. Varianten dieses ί Verfahrens sind in den niederländischen Patentanmeldungen 68/06532 und 68 /06533 beschrieben. In diesen Druckschriften handelt es sich bei der Seitenkette gewöhnlich um die eines fermentierbaren Penicillins, beispielsweise Penicillin G oder V (vgl. auch die Spalte 7

to der US-Patentschrift 32 75 626), und das Produkt ist ein Ester, der beispielsweise durch Hydrierung verseift werden muß, wobei die wirksame freie Säureform des Endderivats der 7-ADCA gebildet wird. Im Beispiel 3 der GB-PS 11 74 335 ist die Anwendung dieser

is Sulfoxidumlagerung auf einen Ester von Ampicillinsulfoxid, bei dem die «-Aminogruppe ebenfalls blockiert ist, d. h.auf 6-[N-(2Ä2-TrichIoräthylcarbonyl-D-ix-amino-aphenylacetamidoj-penicillansäuresulfoxid^^-trichloräthylester, beschrieben, wobei erhitzt und dann zur Entfernung der beiden blockierenden Gruppen und zur Herstellung von 7-(D-a-Aminophenylacetamido)-3-methy!-3-cephem-4-carbonsäure Zink und Essigsäure verwendet werden.

Penicillinsulfoxide und ihre Herstellung sind bereits in zahlreichen weiteren Vorveröffentlichungen beschrieben, beispielsweise von Chow et al. in ]. Org. Chem. 27, 1381 (1962), von Guddal et al. in Tetrahedron Letters Nr. 9, 381 (1962), von Essery et al. in J. Org. Chem. 30, 4388 (1965), der auch Ampicillinsulfoxid beschreibt, und in der US-PS 3197 466.

Die Nachteile dieser Verfahren bei der Anwendung auf die Herstellung von 7-(D-a-AminophenyIacetamido)-3-methyl-3-cephem-4-carborisäure bestehen darin, daß eine Reihe von Umsetzungen zum Ersatz der

J' ursprünglichen Seitenkette durchgeführt werden muß, wenn ein fermentiertes Penicillin, beispielsweise Penicillin V, als Ausgangsmaterial verwendet wird, und daß Schutzgruppen sowohl für die «-Aminogruppe als auch für die Carbonsäuregruppe zuerst eingeführt und später

■« entfernt werden müssen, wenn man mit der gewünschten Seitenkette (a-Aminobenzyl) beginnt.

Die erfindungsgemäße Weiterverarbeitung erfindungsgemäßer Penicillansäure-Derivate zu 7-(D-«- AminophenylacetamidoJ-S-methyl-S-cephem^-carbon-

■*3 säure ist dadurch gekennzeichnet, daß man 6-(D-2,2-Dimethyl-3-nitroso-5-oxo-4-phenyl-1 -imidazolidinyl)-penicillansäuresulfoxid oder 6-(D-2,2-Dimethyl-3-formyl-5-oxo-4-phenyI-l -imidazolidinyl) -penicillansäuresulfoxid in Acetanhydrid oder Tetramethylharnstoff als Lösungsmittel in Gegenwart eines sauren Katalysators mindestens 1 Stunde lang auf 120 bis 140°C erhitzt und anschließend die erhaltene 7-(D-2,2-Dimethyl-3-nitroso-5-oxo-4-phenyl-l-imidazolidinyl)-3-methyl-3cephem-4-carbonsäure oder 7-(D-

2,2-Dimethyl-3-formyl-5-oxo-4-phenyl-1 -imidazolidinyl)-3-methyl-3-cephem-4-carbonsäure in an sich bekannter Weise mit Zink und Essigsäure, mit Raneynickel und Wasserstoff oder mit Chlorwasserstoff in Dioxan in die 7-(D-a-Aminophenylacetamido)-3-methyl-3-

cephem-4-carbonsäure überführt.

Bei den erfindungsgemäßen Zwischenprodukten handelt es sich um folgende Verbindungen:
6-(D-2.2-Dimethyl-3-nitroso-5-oxo-4-phenyl-l-imidazolidinyl)-penicillansäure und ihr Sulfoxid und
6-(D-2.2-Dimeihyl-3-fomiyl-5-oxo-4-phenyl-l-imidazolidinyl)-penicillansäure und ihr Sulfoxid.

Die erfindungsgemäßeii Verfahren lassen sich schematisch folgendermaßen darstellen:

Il c

CH₃

N-

H-N-C-CH₃

CH₃

o^D-l^-Dimethyi-S-oxo-'t-phenyl-l-imidazolidinyty-penicillansäure

A. HNO,

CHj

N-

Il -c

ON-N C-CH₃

CH₃

(I) ö-iD^^-Dimethyl-S-nitroso-S-oxo^-phenyl-l-irnidazolidinyO-penicillansäure

NaJO₁, pH<5 O Il -c

T CH₃

N-

ON-N-C-CH₃ ^

CH₃

(II) o-iD^^-Dimethyl-S-nitroso-S-oxo^-phenyl-l-imidazoIidinylJ-penicillansäuresulfoxid

120 bis 140⁰C in Essigsäureanhydrid oder TetramethylharnstofT

COOH

(IV) T-iD^^-Dimethyl^-nitroso-S-oxo^-phenyl-l-imidazolidinylJO-methyl-S-cephem^-carbonsiiure

D. Zn + 90% HOAc
oder

E. Raney-Ni/H₂

Il

C₆H₅-CH-C-NH

NH₃

CH₃

COOH
7-(D-ff-AminophecyIacetamido)-3-methyl-3-cephem-4-carbonsaure

oder

trockene HCl in Dioxan

C₆H,- CH- C — NH-, /

NH₂ HCl

COOH

Neutralisation

7-(D-aw\minophenyIacetamido)-3-inethyl-3-cephern-4-carbonsäure

Wie in den folgenden Beispielen erläutert, kann ansieüe der N-Niirosogruppe auch eine N-Formylgruppe gewählt werden.

Bei der Umsetzung B hat es sich als notwendig erwiesen, die Reaktionsmischung bei einem pH-Wert von unterhalb 5 zu halten, um eine C-6-EpimerisierunR zu verhindern oder mindestens minimal zu halten. Die Umlagerung von 6-(D-2,2-Dimethyl-3-nitroso-5-oxo-4-phenyl-1 -imidazolidinylj-penicillansäuresulfoxid in

7-(D-2,?-Dimethy|-3-nitroso-5-oxo-4-phenyl-1 -imidazo-. Iidinyl)-3-methyl-3-cephem-4-carbonsäure kann auf verschiedene Art und Weise durchgeführt werden. So kann die Carboxylgruppe mit einer Silylgruppe. beispielsweise aus Dichlordimc'hylsilan oder in Form eines gemischten Anhydrids, z. B. Acetylchlorid, blockiert werden (auf eine Art und Weise, die ihre spätere Entfernung erleichtert), überraschenderweise wurde jedoch festgestellt, daß die Umlagerung ohne eine blockierende Gruppe an der Carbonsäuregruppe sehr wirksam abläuft. Man erwärmt mindestens eine Stunde auf 120 bis 140°C in Essigsäureanhydrid oder Tetramethylharnstoff. Ein sauerer Katalysator ist wesentlich, beispielsweise p-Toluolsulfonsäure oder Essigsäureanhydrid.

Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet die zahlreichen Stufen der bekannten Verfahren, die erforderlich sind, wenn der Cephalosporinkern ursprünglich durch direkte Fermentation von Cephalosporin C und anschließende Entfernung der Seitenkette. Reacylierung und an einem bestimmten Punkt Hydrierung der 3-Acetoxyin-thylverbindung zur 3-Methylverbindung hergestellt wurde.·

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung. Alle Temperaturen sbid in °C angegeben.

Beispiel 1

6-(D-2,2-Dimethyl-3-nitroso-5-oxo-4-phenyll-imidazolidinyl)-penicillansäure

Zu einer Suspension von 7,1 g (0,02 Mol) 6-(D-2,2-Dimethyl-5-oxo-4-phenyl-1 -imidazolidinylj-penicillansäure in 350 ml Wasser wurde bei Raumtemperatur 6 η Chlorwasserstoffsäure tropfenweise zugegeben, bis das gesamte 6-(D-2,2-Dimethyl-5-oxo-4-phenyl-1 -imidazolidinyl)-penicillanfäure gelöst war. Die Lösung wurde in einem Eisbad auf 10° abgekühlt und mit WOmI Äthylacetat überschichtet. Insgesamt 1,4 g (0,02 Mol) Ni.iriumnitrit, gelöst in 25 m\ Wasser, wurden in kleinen Portionen über einen Zeitraum von 5 Minuten zugegeben. Die Lösung wurde 20 Minuten lang bei 10° gerührt, und die Äthylacetatschicht wurde abgetrennt, mit Wasser gewaschen und unter vermindertem Druck (15 mm Hg) bei 5°C zu einem gelben öl eingedampft, das nach Aufschlämmung mit Äther kristallisierte. Das Produkt wurde aus Methanol/Wasser umkristallisiort unter Bildung von 4,5 g Krislallen (Ausbeute 54%), F. 195°(Zers.).

Analyse für Ci₉H₂ N₄O₅S:

ber.: C 54,54 H 5,30 N 13,39%
gef.: C 54.55 H 5,58 N 13.33%

IR (KBr) 2800 bis 3600 cm

(Carboxyl-Oll).
O

1803 und 1790 (/i-Lactam-C — N),

und

1750 und 1730 (Carboxyl-C
O

Imidazolidinon-C — N),
700(CH₅-);

NMR (DVtSO d„). 7,30 ppm ό (S. 5, C\M' —»·
5,64(S, 1,\—CH-N).

5.60 (d. 1. J -4Hz, NCIiCO),
5,45 (d, 1. J = 4 H/, NCHS),

4,35(S, 1. NCJlCO),
2.00(S. ή. CH,CH,CN).
1,48(S, 6. C^

Beispiel 2

b-(D-2.2-Dimethyl-3-nitroso-5-oxo-4-phenyll-imidazoiidinylj-penicillansäuresulfoxid

Insgesamt 10 g (0,024 Mol)6-(D-2.2-Dimethyl-3-nitroso-5-oxo-4-phenyl-1 -imidazolidinyl)-penicillansäure
wurden in 100 ml Wasser bei einem pH-Wert von 8 durch tropfenweise Zugabe von lO°/oigem Natriumhydroxid gelöst. Nach dem Abkühlen auf 0" wurde eine Lösung von 6 g (0.025 Mo!) Natriummetaperjodat in ml Wasser zugegeben, und das Rühren wurde drei Stunden lang fortgesetzt. Der pH-Wert der Lösung wurde mit 1 : !-Phosphorsäure auf 2 gesenkt. Das Produkt wurde in Äthylacetat extrahiert, mit Wasser gewaschen, und die Lösung wurde auf einem ölbad azeotrop destillier' und kristallisierte beim Aufschlämmen mit Äther unter Bildung von 6.5 g weißer Kristalle. F. >160° (langsame Zersetzung). Eine analytische Probe wurde aus Dimethylformamid und Wasser umkristallisiert.

Analyse für CnH₂-N₄O₆S:

ber.: C 52.52 H 5.11 N 12.92%
gef.: C 52,66 H 5,37 N 13.45%

IR(KBr) 3540 cm ' (Hydrat-OH).
2400 bis 3400 (Carboxy-OH).
O

1804 (>Lactam-C — N).

1720 bis 1750 (Imidazolidinon-C — N und

C&rboxyl-C ),

1050 (S > O), 705 (C₆H₅-);

NMR (DMSO d₆), 732 ppm δ (S, 5, C₆H₅-),
5,77(S, 1,V-CH-N),

5,72 fd, 1, J = 4,5 Hz, NCHCO),
4,83 (d, 1, J = 44 Hz, NCHS),
430 (S, 1, NCHCO),

2,12 und 2,05 (S, S, 6, CJJ,CH,CN),
1.47 und 1,20 (S, S, 3. 3. CJJ₁CHjCS).

Beispiel 3

6-(D-2.2-Dimethyl-3-formyl-5-oxo-4-phenyll-imidazolidinyl)-penicillansäure

Zu einer Lösung von 25 g (0.06 Mol) 6-(D-2,2-Dimethyl-5-oxo-4-phenyl-l-imidazolidinyl)-penicillansaure in 50 ml 97%iger Ameisensäure wurden 15 ml Essigsäureanhydrid zugegeben. Die Lösung wurde 15 Minuten lang gerührt, und die Temperatur stieg auf etwa 40\ Die Lösung wurde mit 100 ml Wasser verdünnt, und der weiße kristalline Feststoff wurde gesammelt und über Nacht an der Luft getrocknet. Die Ausbeute betrug 22 g, F.210bis2l5° (Zersetzung).

Analyse für C₂OH₂₂N
her- C57.53

gef.: C 57,20

H 5.55
H 5.85

N 10.06%
N 10.04%

Beispiel 4

6-(D-2,2-Dimethy!-3-formyl-5-oxo-4-phenyll-imidazolidinyl)-penicillansäuresulfoxid

Zu 12 g (0,024 Mol) 6-(D-2.2-Dimethyl-3-formyl-5-oxo-4-plienyl-1 -imidazolidinyl)-penicillansäure, gelöst in 250 ml Wasser bei pH 8 (10%ige NaOH-Lösung) wurden 6,2 g (0,03 Mol) Natriummetaperjodat zugegeben. Die Lösung wurde drei Stunden bei Raumtemperatur gerührt und dann mit 1 : 1-Phosphorsäure auf pH 2 angesäuert. Das Produkt wurde gebammelt, mit Wasser gewaschen und über Nacht an der Luft getrocknet: man erhielt 3.5 g Sulfoxid. F. 210 bis 215° (Zersetzung): nach der Umkristallisation aus Dimethylformamid und Wasser wurde die analytische Probe im Vakuum über P₂O₅ bei 56° C getrocknet.

Analyse fü : -0H₂₁N₁O₆S ■ ¹Z₂ H₂O:
ber.: C 5430 H 5,25 N 931%
gef.: C 54,01 H 5.44 N 9.99%

Beispiel 5

7-(D-2,2-Dimethyl-3-nitroso-5-oxo-4-phenyl-

1-imidazolidinyl)-3-methyl-3-cephem-4-carbonsäure

Eine Lösung von 21 g (0.0487 Mol) 7-(D-2,2-Dimethyl-S-nitroso-S-oxo^-phenyl-l-imidazolidinylJ-penicillansäuresulfoxid und 5 g wasserfreier p-Toluolsulfonsäure (TSA) in 500 ml Tetramethylharnstoff (TMU) wu.de zwei Stunden lang unter Rühren auf 135°C erhitzt. Das Lösungsmittel wurde bei 40°C/0,l mm Hg entfernt, wobei ein Öl zurückbüeb, das in 250 ml Äthylacetat gelöst wurde. Das Äthylacetat wurde zweimal mit 100-ml-Portionen Wasser gewaschen und mit einer verdünnten Natriumbicarbonatlösung extrahiert. Der End-pH-Wert betrug 6,7. Die wäßrige Schicht wurde abgetrennt und mit 100 ml Äthylacetat gerührt Der pH-Wert wurde mit 1 :1-H3PO4 auf 2 eingestellt, und die wäßrige Lösung wurde zweimal mit Äthalacetat extrahiert. Das Äthyiacetat wurde mit Wasser gewaschen und azeotrop bei 35°C/15 mm Hg abdestilliert wobei ein öl gebildet wurde. Der Rückstand wurde mit η-Hexan aufgeschlämmt und als amorphes Pulver gewonnen. Man erhielt 10,0 g Produkt Die Feststoffe wurden in 150 ml Wasser suspendiert, und es wurde eine

gesiittigie Nairiumcarbonatlösung zugegeben, bis d;is gesamte Material gelöst war (End-pll-Wert 7,5). Eine Lösungvon4 g(0,0l 1 MolJDibenzyliilhylendiamindiacetat in 75 ml Wasser wurde zugegeben, und die Mischung wurde mit l!/0ml 4-Methyl-2-pentanon in einem 2-Phasen-System gciührt. Die Mischung wurde eine halbe Stunde lang bei Raumtemperatur gerührt, und das kristalline Salz wurde gesammelt, mit Wasser und sch!' /Blich mit Aceton gewaschen. Nach dem Trocknen an der Luft erhielt man 7.1 g, F. 150 bis 152" (Zersetzung).

Analyse für C_MH_MNI₀O₁₀S₂ · 3 H₂O: ber.: C 57.53 H 5,90 N 12,43% gef.: C 57,54 H 6.21 N 12,71% C 57,49 H 6.38

IR (KBr) 3200-3600 cm '(NKH/); OH (Wasser);

Il

1760-1770 (/j-Laclam-C — N); O

Il

1600(C-O-); 755,700 C₆H,.

Die 7,1 g N,N-Dibenzyläthylendiammonium-7-(D-2.2-dimethylö-nitroso-S-oxo^-phenyl-1 -imidazolidinyl)-3-methyl-3-cephem-carboxylat wurden in 50 ml 1 : !-Phosphorsäure und 150 ml Wasser suspendiert. Die Mischung wurde mit 150 ml Äthylacetat überschichtet und heftig geschüttelt, bis das gesamte Salz gelöst war. Das Äthylacetat wurde entfernt, mit Wasser gewaschen und bei 40°C/15 mm Hg zu einem kristallinen Feststoff eingedampft, der ein Gewicht von 3,1 g aufwies, F. 175 bis 180° (Zersetzung). Die IR- und NMR-Spektren waren mit denjenigen von authentischer 7-(D-2,2-Dimethyl-3-nitroso-5-oxo-4-phenyl-1 -imidazolidinyl)-3-methyl-3-cephem-4-carbonsäure identisch.

7-(D-<x-Aminophenylacetamido)-3-methyl-3-cephem-4-carbonsäure

Zu I g (0,0025 Mol) 7-(D-2.2-Dimethyl-3-nitroso-5-oxo-4-phenyl-1 -imidazolidinyl)-3-methyl-3-cephem-4-carbonsäure in 50 ml Dioxan (gereinigt durch Durchlaufenlassen durch eine Aluminiumoxidsäure) wurde 5 Minuten lang bei Raumtemperatur trockener Chlorwasserstoff gegeben. Die Lösung wurde bei 30° C/ 15 mm Hg zu einem Harz eingedampft, das mit Äthylacetat aufgeschlämmt und gesammelt wurde. Der Feststoff wurde dann in 50 ml Wasser gelöst und mit einer wäßrigen Natriumbicarbonatlösung auf pH 8,4 basisch gemacht. Die Mischung wurde filtriert, und das Filtrat wurde bei 30°C/15 mm Hg zu einem glasartigen Produkt eingedampft, das durch azeotrope Destillation mit Äthylacetat weiter getrocknet wurde. Die Ausbeute an Natriumsalz betrug 600 mg. Die NMR- und IR-Spektren waren mit den Spektren von authentischer 7-(D-2,2-Dimethyl-5-oxo-4-phenyI-l-imidazolidinyl)-3-methyl-S-cephem^-carbonsäure-Natriumsalz identisch. Es wurden etwa 200 mg des Natriumsalzes in einer minimalen Menge Wasser (ca. 1 ml) gelöst, auf pH 4,5 mit Essigsäure angesäuert und bei 5° C über Nacht stehen gelassen. Der kristalline Feststoff wurde gesammelt, mit Wasser und schließlich mit Aceton gewaschen, und man erhielt nach dem Trocknen bei Raumtemperatur (15 mm Hg) über P₂Oi b0 mg kristalline 7-(D-vAminophenylacetamido)-3-mcthyl-3-cephem-4-carbonsäure. F. 195" (Zersetzung). Die NMR- und IR-Spektren waren mit denjenigen von authentischer 7-(D-\-Aminophenylacetamido)-3-methyl-3-ccpheni-4-c:;rbonsäure identisch.

Beispiel 6

7-(D-i\-Aminophenylaectamido)-3-methyl-3-cephein-4-carbonsäiire durch Reduktion von 7-(D-2.2-Dimethyl-3-nitroso-5-oxo-4-phenyl-

1 -imidazolidinyl) ^-nieihyl-S-cephem-4-carbonsäure durch Zink und Essigsäure

Zu 500 mg 7-(D-2,2-Dimethyl-3-nitroso-5-oxo-4-phcnyl-1 -imidazolidinyl)-3-methyl-3-cephem-4-carbonsäurc. gelöst in 20 ml 90%iger Essigsäure, wurden 500 mg Zinkstaub zugegeben. Die Mischung wurde drei Stunden lang in einem Eisbad bei 5° gerührt. Das Zink wurde durch Filtrieren gesammelt, und das Filtrat wurde bei 0,1 mm Hg zu einem öl eingedampft, das mit Äther aufgeschlämmt wurde und sich verfestigte unter Bildung von 420 mg. Das IR-Spektrum zeigte eine 0-Lactam-Gruppe bei 1755 cm-', eine Amidcarbonylgruppe bei 1695cm-' und eine starke Carboxylatgruppe bei 1580 cm"¹. Das Bioautogramm dieses Feststoffes gegenüber einer mit B. subtilis beimpften Agar-Platte eines Papierstreifens in einem n-Butanol/Äthanol/Wasser-(4/l/5)-System zeigte einen biologisch aktiven Fleck, der in dem Rj-Wert mit demjenigen der authentischen 7-(D-A-Aminophenylacetamido)-3-methyl-3-cephem-4-carbonsäure übereinstimmte. Die 420 mg wurden weiter gereinigt, indem man sie in 7 ml Wasser bei pH 8 unter Zfgabe von NaSH löste. Das Zinksulfid wurde gesammelt, und das Filtrat wurde zu einem öl eingedampft, das sich zu 31 mg Substanz verfestigte. Das Infrarotspektrum war mit dem Spektrum der authentischen 7-(D-«-Aminophenylacetamido)-3-methyi-3-cephem-4-carbonsäure identisch.

Beispiel 7

Hydrierende Spaltung von 7-(D-2,2-Dimethyl-3-nitroso-5-oxo-4-phenyl-1 -imidazolidinyl)-3-methyl-3-cephem-4-carbonsäure durch

Raneynickel zur Herstellung von

7-(D-a-Aminophenylacetamido)-3-methyl-

3-cephem-4-carbonsäure

Eine Suspension von 1 g (0,0024 Mol) 7-(D-2,2-Dimethyl-S-nitroso-S-oxo^-phenyl-1 -imidazolidinyl)-3-methyl-3-cephem-4-carbonsäure und 1 g feuchtem Raneynickel wurde zwei Tage lang unter einem Wasserstoffdruck von 332 kg/cm* geschüttelt. Nach einem Tag wurden zwei weitere Gramm Katalysator in 25 ml Wasser zugegeben. Nachdem 2,5 Äquivalente Wasserstoff aufgenommen worden waren, wurde das Nickel durch Filtrieren entfernt, und die Lösung wurde mit 2 η Chlorwasserstoffsäure auf pH 2 eingestellt. Die Mischung wurde filtriert, und das Filtrat wurde mit 10%igem Natriumhydroxid auf pH 4,7 eingestellt und bei 35°C/0,l mm Hg eingedampft, wobei man die 7-(D-a-Aminophenylacetamido)-3-methyl-3-cephem-4-carbonsäure in Form eines weißen Feststoffes in einer Menge von 0,6 g erhielt Ein Papierchromatogramm dieses Feststoffes gegen eine mit B. subitlis beimpfte Agar-Platte, entwickelt mit n-Butanol/Äthanol/Wasser (4/1/5), zeigte eine Inhibieningszone, die in ihrem Rf-Wert genau demjenigen von authentischem 7-(D-«-

Il

Aminophenylacetamido)-J-iiicthyl-J-cephem-4-carboM-säiire entsprach.

Beispiel 8

Säurehydrolyse von 7-(D-2,2-Dimethyl-3-formyl-

5-OXO-4- phenyl- 1-imidazolidiny l)-3-met hy I-

J-cephem-4-cai'bonsäure zu 7(D-i\-Aminophenyl-

acetamido^-methyl-J-cepheiTM-carbonsäure

Zu einer Lösung von 415 mg (0,001 Mol) 7-(D-2.2-DimethylO-formyl-S-oxo^-phenyl-1 -imidazolidinyl)-3-methyl-3-cephem-4-carbonsäure, gelöst in 25 ml einer 60%igen Dioxanlösung, wurden 1,4 ml einer 1,5 η Chlorwasscrstoffsiiure zugegeben. Die Lösung wurde auf einem Wasserdampfbad 15 Minuten lang erhitzt und bei Raumtemperatur über Nacht stehengelassen. Das Lösungsmittel wurde durch Vakuumdestillation bei 35°C/0,l mm Hg entfernt, und es wurde ein weißer Feststoff erhalten, der ein Gewicht von 275 mg hatte. Das Bioautogramm dieses Feststoffe«; gegen eine mit B. subtilis beimpfte Agar-Platte auf einem Papierstreifen zeigte zwei biologisch aktive Flecke in einem n-Butanol/Äthanol/Wasser-(4/l/5)-System, die hinsichtlich der Rf-Werte dem Ausgangsmaterial und der 7-(D-(X-Am inophenylacetamido)-3-mel hy l-3-cephem-4-carbonsäure entsprachen.

Beispiel 9

7-(D-«-Aminophenylacetamido)-3-methyl-3-

cephem-4-carbonsäure durch

Chlorwasserstoffspaltung von 7-(D-2,2-

Dimethyl-3-nitroso-5-oxo-4-phenyl-1 -

imidazolidinyl)-3-methyl-3-cephem-4-carbonsäure

In eine Lösung von 2 g (0,05 Mol) 7-(D-2,2-Dimethyl-3-nitroso-5-oxo-4-phenyl-1 -imidazolidinyl)-3-methyl-3-cephem-4-carbonsäure, gelöst in 50 ml Dioxan, wurde 5 Minuten lang trockenes Chlorwasserstoffgas eingeleitet. Die Lösung wurde 5 Minuten lang gerührt, und das Lösungsmittel wurde bei 30°C/15 mm Hg entfernt. Der Rückstand wurde mit Äthylacetat gerührt und gesammelt, und man erhielt 1,9 g Rohprodukt. Das Material wurde in verdünnter Chhvwasserstoffsäure bei pH 2.5 gelöst und 5 Minuten lang mit Aktivkohle behandelt. Das Filtrat wurde mit 10%igem Natriumhydroxid auf pH 4 eingestellt. Das Wasser wurde bei 40^cC/l 5 mm Hg abgedampft, wobei man 1,1 g der freien Aminosäure erhielt. Das Infrarotspektrum stimmte mit dem Spektrum von authentischer 7-(D-Ä-Aminophenylacetamido)-1-methyl-3-cephem-4-carbonsäure überein. Restliches NaCI 38,34%; die Bioprüfung ergab einen Wert von 350 y/mg. Die chemische Prüfung ergab einen Wert von 365 y/mg.

Weitere Anwendungsbeispiele

Die erfindungsgemäßen Penicillinsulfoxide lassen sich nicht nur nach dem erfindungsgemäßen Verfahren weiterverarbeiten. Es ist auch möglich, die Ringerweiterung nach Schutz der Carboxylgruppe mit einer Silylgruppe durchzuführen.

I. Zu einer gerührten Lösung von 2 g (0,0048 Mol) 6-(D-22-DimethyI-3-nitroso-5-oxo-4-phenyl-1 -imidazo-Iidinyl)-peniciilansäuresulfoxid, gelöst in 100 ml Tetrahydrofuran, wurden 0,5 g (0,0050 Mol) Triäthylamin zugegeben. Das Triäthylammoniumsaiz fiel aus, und zu der Aufschlämmung wurden 320 mg (0,0023 Mol) Dichlordimethylsilan zugegeben, wobei die At-fschlämmung nach ein paar Minuten deutlich klar wurde. Das

Rühren wurde 45 Minuten lang fortgesetzt. Das Triäthylammoniumchlorid wurde durch Filtrieren entfernt, und das Tetrahydrofuran wurde unter vermindertem Druck eingedampft unter Bildung eines hellgelben öligen Rückstandes, der in 100 ml Tetramethylharnstoff und 3 g Essigsäureanhydrid gelöst wurde. Der Kolben wurde mit Stickstoff gespült, und die Lösung wurde eine Stunde lang auf 130" erhitzt. Der Tetramethylharnstoff wurde bei 35"C/0,1 mm Hg entfernt, und der Rückstand wurde in Äthylacetat gelöst und mit einer verdünnten Natriumcarbonatlösung bei pH 8,5 extrahiert. Die basische Lösung wurde abgetrennt, und der pH-Wert wurde mit 1 : !-Phosphorsäure auf 2 gesenkt, und der Niederschlag wurde in Äthylacetat extrahiert, mit Wasser gewaschen und durch azeotrope Destillation getrocknet, wobei die 7-(D-2,2-Dimethyl-3-nitroso-5-oxo-4-phenyl-1 -imidazolidinyl)-3-methyl-3-cephem-4-carbonsäure in Form eines Feststoffes in einer Menge von 470 mg anfiel. Eine Bioautographie dieses Feststoffes (¹¹CgCn eine mit B. subtiüs beimpfte A.gar-Plat'i) einer mit n-Butanol. Äthanol und Wasser (4/1/5) entwickelten Celluloseplatte zeigte einen biologisch aktiven Fleck, der in seinem Rf-Wert genau demjenigen von authentischer 7-(D-2,2-Dimethyl-3-nitroso-5-oxo-4-phenyl-1 -imidazolidinyl)-3-methyl-3-cephem-4-carbonsaure entsprach. Beide Proben waren gegen Penicillinase resistent.

II. Zu 2 g (0,0048 Mol) 6-(D-2.2-Dimethyl-3-nitroso-5-oxo-4-phenyl-1 -imidazolidinyl)-penicillansäuresulfoxid, gelöst in 150 ml Tetrahydrofuran, wurden 0,5 g (0.0050 Mol) Triäthylamin und 0,32 g (0,0025 Mol) Dichlordimethylsilan zugegeben. Die Mischung wurde eine halbe Stunde lang gerührt und filtriert. Das Filtrat wurde unter vermindertem Druck zu einem öl eingedampft, das in 100 ml Tetramethylharnstoff und 10 ml Essigsäureanhydrid gelöst wurde. Die Lösung wurde eine Stunde lang auf 120 bis 122° erhitzt. Der Tetramethylharnstoff wurde bei 35°C/0,l mm Hg zu einem dunkelbraunen öl eingedampft, das in Äthylacetat gelöst und bei pH 7 bis 8 mit einer verdünnten Natriumcarbonatlösung extrahiert wurde. Die wäßrige Lösung wurde abgetrennt, mit Äther gewaschen, mit 1 : 1-Phosphorsäure auf pH 2 angesäuert und in Äthylacetat extrahiert. Das Äthylacetat wurde unter vermindertem Druck abgedampft, und der ölige Rückstand von 7-(D-2,2-Dimethyl-3-nitroso-5-oxo-4-phenyl-1 -imidazolidinyl)-3-methyl-3-cephem-4-carbonsäure wurde in 30 ml 90%iger Essigsäure gelöst und zwei Stunden lang bei 10° mit 2 g Zinkstaub gerührt. Das Zink wurde durch Filtrieren gesammelt und das Filtrat wurde bei 30°C/0,l mm Hg zu einem öl eingedampft, das sich beim Aufschlämmen mit trockenem Äther verfestigte, wobei man 470 mg 7-(D-A-AminophenylacetamidoJ-S-methylO-cephem^-carbonsäure erhielt Sein Papierchromatogramm gegen eine mit B. subtilis beimpfte Agar-Platte, entwickelt mit N-ButanoI/Äthanol/Wasser (4/1/5), zeigte eine Inhibierungszone, die in ihrem Rf-Wert genau demjenigen der authentischen 7-(D-«-Aminophenylacetamido)-3-methyl-3-cephem-4-carbonsäure entsprach.

III. Zu einer Lösung von 2 g (0,0047 Mol) 6-(D-2,2-Dimethyl-S-formyl-S-oxo^-phenyl-1 -imidazo!idinyl)-penicillansäuresulfoxid in 100 ml Tetrahydrofuran wurden 0,48 g (0,0048 Mol) Triäthylamin gegeben. Nach 15minütigem Rühren bei Raumtemperatur wurden 0,52 g (0,0048 Mol) Trimethylsilylchlorid zugegeben, und iiach ein paar Minuten wurde ein Niederschlag von Triäthylammoniumchlorid beobachtet Das Rühren wurde 15 Minuten lang fortgesetzt und das Salz wurde

^r'.ur;-h Filtrieren entfernt und verworfen. Das Tetrahydrofuran wurde unter vermindertem Druck (15 mm Hg) abgedampft, wobei ein harzaruger Rückstand zurückblieb, Her in 35 ml Tetramethylharnstoff und 3 g Essigsäureanhydrid gelöst wurde. Die Lösung wurde eine Stunde lang auf I31°C erhitzt. Der Tetramethylharnstoff wurde durch Destillation bei 35°C/0,l mm Hg entfernt, und der Rückstand wurde in Äthylacetat gelöst und bei pH 8,5 mit einer Natriumcarbonatlösung extrahiert. Die wäßrige Schicht wurde abgetrennt, mit Äthylacetat gewaschen und mit 1 : !-Phosphorsäure auf pH 2 angesäuert. Die Mischung wurde dann zweimal mit Äthylacetat extrahiert, mit Wasser gewaschen und bei 35°C/10 mm Hg eingedampft. Der Rückstand wurde in 15 ml Methanol gelöst und mit Aktivkohle behandelt. Die Aktivkohle wurde durch Filtrieren entfernt, und das Methanol wurde mit Wasser verdünnt und über Nacht stehengelassen. Es wurde ein gelber Feststoff gesammelt, der ein Gewicht von 120 mg hatte. Die Probe wurde mit Äthylacet aufgeschlämmt und man erhielt 22 mg 7-(D-2,2-Dimelhyl-3-formyl-5-oxo-4-phenyl-limidazolHinylJ-S-methyl-S-cephem^-carbonsäure in Form eines hellgelben Feststoffes. Das IR-Spektrum war mit dem Spektrum der nach einem anderen Verfahren hergestellten authentischen 7-(D-2,2-Dime-

thylO-formyl-S-oxo^-phenyl-1 -imidazolidiny l)-3-methyl-3-cephem-4-carbonsäure identisch. Die Bioautographie dieses Feststoffes gegen eine mit B. subtilis beimpfte Agar-Platte auf einem Papierstreifen in einem n-Butanol/Äthanol/Wasser-(4/l/5)-System zeigte einen biologisch aktiven Fleck, der in seinem RcWert genau demjenigen der authentischen Probe entsprach.

IV. Eine Lösung von 2,2 g (0,00475 Mol) Natrium-6-

(D^^-dimethylO-nitroso-S-oxo^-phenyl-1 -imidazolidinyl)-penicillanatsulfoxid in 100 ml Tetramethylharnstoff von 5° wurde mit 032 g (0,0025 Mol) Dichlordimethylsilan behandelt. Die Mischung wurde eine Stunde lang gerührt, und es wurden 10 ml Essigsäureanhydrid zugegeben. Dann wurde die Mischung eine Stunde iang auf 120⁰C erhitzt, und der Tetramethylharnstoff wurde bei 35°C/0,l mm Hg abgedampft, wobei ein dunkelbrauner Rückstand entstand. Er wurde in 50 ml Äthylacetat gelöst und zweimal mit einer Natriuiticarbonatlösung extrahiert. Die basischen Extrakte wurden vereinigt, mit Äthylacetat und schließlich mit Äther gewaschen. Die wäßrige Lösung wurde mit I : !-Phosphorsäure angcsäuert, und das Produkt wurde in Äthylacetat extrahiert. Das Äthylacetat wurde bei 35°C/I5mm Hg zu einem braunen Harz eingedampft. Das ProdLkt wurde mit einer minimalen Menge Athylacetdt aufgenommen und mit η-Hexan ausgefällt, wobei man 250 mg 7-(D-2,2-Di-

methyl-3-nitroso-5-oxo-4-phenyl-I-imidazolidinyl)-3
methyl-3-cephem-4-carbonsäure erhielt. Die Verbindung wurde in 50 ml Dioxan gelöst, und es wurde 5 Minuten lang trockenes Chlorwasserstoffgas durchgeleitet. Die Lösung wurde 5 Minuten lang gerührt, und das Lösungsmittel wurde unter vermindertem Druck bei 35°C/15mm Hg entfernt, wobei man die 7-(D-«-Aminophenylacetamido)-3-methyl-3-cephem-4-carbcnsäure in Form eines Feststoffes erhielt, der mit Äthylacetat aufgeschlämnit wurde und dann 200 mg ausmachte. Das Papierchromatogramm gegen eine mit B. subtilis beimpfte Agar-Platte. entwickelt mit n-Butanol/Äihanol/Wasser (4/1/5) zeigte eine Inhibierungszone, die in ihrem RcWert genau demjenigen von authentischer 7-(D-A-Aminophenylacetamido)-3-methyl-3-cephcm-4-carbonsäure entsprach.

V. Das in Beispiel !V für den Silylester beschriebene Verfahren wurde unter Verwendung von 6,5 g (0,014 Mol) des Natriumsalzes von 6-(D-2.2-Dimethyl-3-nitroso-5-oxo-4-phenyl-1 -imidazolidinylj-penicillansäuresulfoxid, 6 ml Essigsäureanhydrid und 1,18 g (1,3 ml) Acetylchlorid wiederholt. Es wurden 2,4 g (41,5%) Produkt isoliert. Nach dessen Behandlung mit trockenem Chlorwasserstoff auf übliche Weise wurden insgesamt 900 mg 7-(D-A-Aminophenylacetamido)-3-methyl-3-cephem-4-carbonsäure isoliert. Ein Papierchromatogramm gegen eine mit B. subtilis beimpfte Agar-Platte. entwickelt mit n-Butanol/Äthanol/Wasser (4/1/5) zeigte eine Inhibierungszone, die in ihrem Rf-Wert genau demjenigen der authentischen 7-(D-a-AminophenylacetamidoJ-S-methyl-S-cephetrM-carbonsäure entsprach.

Claims

Patentansprüche:

1. 5-(D-22-Dimethyl-S-oxo-^phenyl-1 -imidazolidinyl)-peniciUansäure-Derivate der Formel

C₆H₅

X-N

CH₃