DE2209020A1

DE2209020A1 - 3-Methylencephalosporine

Info

Publication number: DE2209020A1
Application number: DE19722209020
Authority: DE
Inventors: Robert Raymond Indianapolis Ind. Chauvetter (V.StA.). C07d 105-02
Original assignee: Eli Lilly and Co
Current assignee: Eli Lilly and Co
Priority date: 1971-02-25
Filing date: 1972-02-25
Publication date: 1972-09-07
Also published as: BE779305A; DD96072A5; CA1011731A; NO147918B; JPS564557B2; FI57419C; HU163864B; AT318804B; CS183696B2; PH10522A; ES427863A1; BG20116A3; PL92431B1; JPS5598187A; YU36524B; NL173646C; PH9807A; ZA72796B; BG22839A3; AT318809B

Description

' DR. I. MAAS

DR. F. VOITHENLEITNER 8 MÜNCHEN 40

SCWiISSHElMER STR. 299-TEL 3592201/205

X-3435/86 559

Eli Lilly and Company, Indianapolis, Indiana, V.St.A.

3-Methylencephalosporine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 3-Methylencephalosporinverbindungen der Formel I und 3-Methyl-Delta -cepham-4-carbonsäureverbindungen der Formel II und die neuen Verbindungen der Formel I;

R -

COOR,

In den Formeln bedeuten:

ein Wasserstoffatom, einen C -c.-Alkylrest, eine Carboxylschutzgruppe oder ein pharmazeutisch annehmbares Kation,

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R ein Wasserstoffatom, einen C.-Cg-Alkanoylrest, Cg-C-Q-Cycloalkanoylrest, C^-Cg-Hydroxyalkanoylrest, einen C-j-Cg-Alkanoylrest, der durch eine Carboxygruppe und eine Aminogruppe oder geschützte Aminogruppe substituiert ist, einen Benzoylrest, einen substituierten Benzoylrest oder einen Acylrest der Formel

a O ^P - <^Z)n - ^(CH2>m - C - C -

worin

P ein alpha-Thienylrest, ß-Thienylrest, alpha-Furylrest, ß-Furylrest, Benzothienylrest, Benzofurylrest, Phenylrest oder substituierter Phenylrest,

Z Sauerstoff oder Schwefel,

η 0 oder 1,

m eine ganze Zahl von 0 bis 3,

a ein Wasserstoffatom oder ein niederer C₁-C₃-Alkylrest und

b ein Wasserstoff atom, ein niederer C₁-C₃-A^yI-rest, eine Hydroxygruppe, eine Aminogruppe oder eine geschützte Aminogruppe

ist, wobei P einen Phenylrest oder substituierten Phenylrest und b einen anderen Rest als eine Hydroxygruppe, Aminogruppe oder geschützte Aminogruppe bedeutet, wenn η 1 ist.

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Nach dem Cephemnomenklatur sy stern für die Cephalosporinantibiotica von Morin, et al. J. Am. Chem. Soc, 84, 3400 (1962) wird 7-ADCA als 3-Methyl-7-amino-Delta³-cephem-4-carbonsäure bezeichnet, worin Delta die endocyclische Lage der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung angibt. 7-Aminodesacetoxycephalosporansäure ist ein vorteilhaftes Zwischenprodukt für die Herstellung der Desacetoxycephalosporansäureantibiotica. Beispielsweise liefert die Acylierung von 7-ADCA in einer gemischten Anhydridreaktion mit tert.-butyloxycarbonyl(t-BOC)-geschütztem D-Phenylglycin unter Verwendung von Methylchlorformiat nach anschließender Entfernung der (t-BOC)-Gruppe 7-(alpha-D-Aminophenylacetamido)desacetoxycephalosporansäure, die gewöhnlich als Cephalexin bekannt ist. Es sind weitere vorteilhafte Cephalosporinzwischenprodukte bekannt, bei denen sich die Kohlenstoff-

2 Kohlenstoff-Doppelbindung in der 2-Stellung (Delta )

2 des Cephemrings befindet, zum Beispiel die 7-Acyl-Delta cephem-4-carbonsäureester, die in der US-PS 3 536 705 und J. Org. Chem., 35, 2429 (1970) beschrieben sind· Verbindungen mit der Cephamstruktur, die eine exocyclische Doppelbindung wie in der folgenden Formel angegeben aufweisen, sind dagegen bisher nicht beschrie-,ben worden.

Der Begriff "C.-Cg-Alkanoylrest", wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf Reste wie Formyl, Acetyl,

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Propionyl, n-Butyryl, Isobutyryl, Valeryl, Caproyl, Heptanoyl, Isooctanoyl und dergleichen. "Cg-C^ alkanoylrest" bezieht sich auf Reste wie Cyclopentanoyl, Cyclohexanoyl, 4-Methylcyclohexanoyl, Cycloheptanoyl, 3-Methylcycloheptanoyl, 3-Äthylcyclohexanoyl, 3,4-Dimethylcyclopentanoyl und dergleichen. "C₂-Cg-Hydroxyalkanoylrest" bezieht sich auf Reste wie Glycoloyl, alpha-Hydroxypropionyl, ß-Hydroxybutyryl, gamma-Hydroxybutyryl, gamma-Hydroxyvaleryl und ähnliche hydroxysubstituierte Alkanoylreste. Der Begriff "durch Carboxy- und Aminogruppen substituierter C₃-Cg-Alkanoylrest" bezieht sich auf Aminosäurereste wie 5'-Aminoadipoyl, 2'-Aminosuccinoyl, 4'-Aminoglutaroyl, 7'-Aminosuberoyl und dergleichen. "Substituierter Benzoylrest" bezieht sich auf Benzoylreste, die an einem oder mehreren Kohlenstoffatomen des Benzolrings Cj-C^-alkyl-, C₁-C₃-alkoxy-, halogen- oder aminosubstituiert sind, zum Beispiel 4-Methylbenzoyl, 4-Isopropylbenzoyl, 3,4-Dimethylbenzoyl, 4-Chlorbenzoyl, 3-Brombenzoyl, 4-Methoxybenzoyl, 3-Methoxy-4-äthoxybenzoyl, 3-Isopropoxybenzoyl, 2-Aminobenzoyl, 3-Amino-4-methylbenzoyl und ähnliche substituierte Benzoylreste.

Der Begriff "substituierter Phenylrest" bezieht sich auf Phenylreste, die an einem oder mehreren Ringatomen C₁~C₃-alkyl-, C₁-C^aIkOXy-, hydroxy-, halogen- oder aminosubstituiert sind, zum Beispiel 3,4-Dimethylphenyl, 4-Äthylphenyl, 4-Isopropylphenyl, 4-Methoxyphenyl, 4-Methoxy-3-äthoxyphenyl, 4-Isopropoxyphenyl, 3,4-Dichlorphenyl, 3-Hydroxyphenyl, 2-Bromphenyl, 4-Fluorphenyl, 3,4-Dihydroxyphenyl, 2-Hydroxyphenyl, 4-Aminophenyl, 4-Acetamidophenyl und dergleichen.

"Carboxylschutzgruppe" bezieht sich auf die organischen ester- oder anhydridbildenden Reste, die gewöhnlich zum

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Schutz der Carbonsäurefunktion der Penicillin- und Cephalosporinantibiotica und allgemeiner zum Schutz der Carbonsäurefunktion von Aminosäuren und Peptiden verwendet werden. Es werden solche Schutzgruppen verwendet, die verhältnismäßig labil und unter sauren oder basischen Hydrolyse- oder Hydrogenolysebedingungen spaltbar sind. Beispiele dafür sind die tert.-Butyl-, Benzyl-, p-Methoxybenzyl-, 2,2,2-Trichloräthyl-, p-Nitrobenzyl-, Benzhydryl-, 4-Methoxybenzhydryl-, Phenacyl-, p-Bromphenacyl- und Tetrahydropyranylester und die gemischten Anhydride, die mit Essigsäure und Propionsäure entstehen.

"Pharmazeutisch annehmbares Kation" bezieht sich auf die Alkalimetallkationen wie das Lithium-, Natrium- und Kaliumkation und die Erdalkalimetallkationen wie das Calcium- und Magnesiumkation und das Zinkkation.

Der Begriff "Halogen", wie er hierin verwendet wird, bezeichnet Fluor, Chlor, Brom und Jod.

Der Begriff "geschützte Aminogruppe", wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf eine primäre Aminogruppe, die durch eine der üblichen Aminoschutζgruppen substituiert ist, zum Beispiel tert.-Butyloxycarbonyl, Benzyloxycarbonyl, substituiertes Benzyloxycarbonyl, Trichloräthyloxycarbonyl, Adamantyloxycarbonyl, Trifluoracetyl, Chloracetyl, Pentan-l,3-dion, Phthaloyl, Pormyl und ähnliche Aminoschutzgruppen, die gewöhnlich auf dem Gebiet der Antibiotica und Polypeptide verwendet werden.

Die neuen Verbindungen der Formel I, in denen R ein Wasserstoffatom oder ein organischer Acylrest mit einer freien Aminogruppe, zum Beispiel der 5'-Amlnoadipoylrest, und R. ein Wasserstoffatom ist, können

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in der Zwitterionenform existieren. Wenn beispielsweise R und R. beide Wasserstoffatome sind, ergibt sich die Verbindung 3-Methylen-7-aminocepham-4-carbonsäure_# oder wenn R ein alpha-Phenylglycinrest und R. ein Wasserstoffatom ist, ergibt sich die Verbindung 7-(D-älpha-Phenylglycylamido)-3-methylencepham-4-carbonsäure. Beide Verbindungen können in ihren Zwitterionenformen existieren, die ebenfalls im Rahmen der Erfindung liegen.

Beispielhaft für die in Formel I mit R bezeichneten Acylreste sind Formyl, Acetyl, Propionyl, Hexanoyl, Phenylacetyl, Phenoxyacetyl, 4-Methylphenylacetyl, 4-Chlorphenylacetyl, alpha-Thienylacetyl, ß-Thienylacetyl, ß-Phenylpropionyl, alpha-Furylacetyl, ß-Furylacetyl, Benzoyl, Phenylmercaptoacetyl, alpha-Benzofurylacetyl, alpha-Benzothienylacetyl, Valeryl, 3,4-Dimethylphenylacetyl, 4-Methoxyphenylacetyl, o-Tolylmercaptoacetyl, 5'-Aminoadipoyl, alpha-Amino-alpha-phenylacetyl, 5'-(Chloracetamido)adipoyl, 5'-(Formamido)adipoyl, 5'-(Phthalimido)adipoyl, alpha-Hydroxy-alpha-phenylacetyl, alpha-Amino-alpha-(3-hydroxyphenyl)acetyl, Cyclopentylacetyl, S-Chlorphenylmercaptoacetyl, 2-Bromphenylmercaptoacetyl, alpha-Phenoxyisoamoyl, alpha-Phenoxyisobutanoyl, alpha-Phenoxy-n-butanoyl und alpha-(4-methoxyphenoxy)isobutanoyl.

Beispiele für die erfindungsgemäßen Verbindungen sind:

3-Methylen-7-aminocepham-4-carbonsäure, Benzyl-3-raethylen-7-aminocepham-4-carboxylat, 3-Methylen-7-acetamidocepham-4-carbonsäure, 3-Methylen-7-phenylacetamidocepham-4-carbonsäure, 3-Methylen-7-phenoxyacetamidocepham-4-carbonsäure, 3-Methylen-7-^2'-(alpha-thienyl)acetamido/cepham-4-carbonsäure,

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~⁷~ . 220902Q

3-Methylen-7-^2'-ß-thienyl)acetamido/cepham-4-carbonsäure, tert-Butyl-3-methylen-7-^2 '-(3-hydroxyphenyl)-2'-amino-

acetamido/cepham-4-carboxylat, 3-Methylen-7-/2'-(3-hydroxyphenyl)-2·-amihoacetamido/cepham-4-carbonsäure,

3-Methylen-7-/2'-(alpha-furyl)acetamido/cepham-4-carbonsäure, 3-Methylen-7-/2'-(ß-thienyl)-2'-aminoacetamido/-cepham-4-carbonsäure,

3-Methylen-7-(2'-phenyl-2'-aminoacetamido)-cepham-4-carbonsäure ,

3-Methylen-7-n-valeramidocepham-4-carbonsäure, 3-Methylen-7-caprylamidocepham-4-carbonsäure, 3-Methylen-7-/2'-(alpha-benzothienyl)acetamido/-cepham-4-

carbonsäure, 2,2,2-Trichloräthyl-3-methylen-7-(2'-phenoxyacetamido)-

cepham-4-carboxylat, 3-Methylen-7-(2'-phenoxy-2',2'-dimethylacetamido)cepham-

4-carbonsäure, 3-Methylen-7-(2'-phenyl-2'-hydroxyacetamido)-cepham-4-

carbonsäure, 3-Methylen-7-/2'-(4-methylphenyl)acetamidoy-cepham-4-carbonsäure,

3-Methylen-7-(5'-aminoadipamido)cepham-4-carbonsäure, p-Nitrobenzyl-S-methylen-?-(2'-phenoxyacetamido)cepham-4-carboxylat,

3-Methylen-7-propionamidcepham-4-carbonsäure, 3-Methylen-7-isovaleramidocepham-4-carbonsäure, 3-Methylen-7-n-butyramidocepham-4-carbonsäure, 3-Methylen-7-benzoylcepham-4-carbonsäure, 3-Methylen-7-cyclopentanamidocepham-4-carbonsäure, Benzhydryl-3-methylen-7-cyclohexanamidocepham-4-carboxylat, p-Nitrobenzyl-3-methylen-7-aminocepham-4-carboxylat, p-Methoxybenzyl-S-methylen^-aminocepham^-carboxylat, 3-Methylen-7-/2'-(4-methoxyphenyl)acetamido/-cepham-4-carbonsäure,

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3-Methylen-7-/2'-(4-chlorphenyl)acetamido/-carbonsäure, 3-Methylen-7-(2'-phenoxy-2'-athylacetamido)-cepham-4-

carbonsäure,
S-Methylen-?-^'-(3-aminophenyl)acetamido/-cepham-4-carbonsäure,

2,2,2-Trichloräthyl-3-methylen-7-aminocepham-4-carboxylat, 3-Methylen-7-(5'-hydroxyvaleramido)cepham-4-carbonsäure, S-Methylen-?-^'-(alpha-benzofuryl)acetamido/-cepham-4-carbonsäure,

t. -Butyl-S-methylen^-aminocepham-^-carboxylat, Phenacyl-S-methylen^-aminocepham^-carboxylat, 3-Methylen-7-formamidocepham-4-carbonsäure,

3-Methylen-7-(5'-acetylamidoadipamido)cepham-4-carbonsäure, 3-Methylen-7-(5'-phthaloylaminoadipamido)cepham-4-carbonsäure ,
Benzyl-3-methylen-7-^_2 ' - (alpha-thienyl)acetamidoy-cepham-

4-carboxylat,
3-Methylen-7-^2'-(o-tolylmercapto)acetamido/-cepham-4-

carbonsäure,
3-Methylen-7-^2'-(m-chlorphenylmercapto)acetamido/cepham-4-carbonsäure,

3-Methylen-7-(phenylmercaptoacetamido)cepham-4-carbonsäure ,
t.-Butyl-3-methylen-7-/2'-(o-methoxyphenylmercapto)-

acetamido/cepham-4-carboxylat, S-Methylen-?-^ ' - (p-äthoxypheny!.mercapto) acetamido/-

cepham-4-carbonsäure,
3-Methylen-7-(5'-propionylaminoadipamido)cepham-4-car-

bonsäure,
3-Methylen-7-(5'-propionylaminoadipamido)cepham-4-car-

bonsäure-di-p-nitrobenzylester, p-Nitrobenzyl-S-methylen-?-(alpha-aminophenylacetamido)-

cepham-4-carboxylat,
3-Methylen-7-(5'-thiobenzoylacetylaminoadipamido)cepham-4-carbonsäure.

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Die erfindungsgemäß erhältlichen 3-Methylencepham-4-carbonsäuren sind im allgemeinen hochkristalline Verbindungen, die in vielen Fällen eine verbesserte Wasserlöslichkeit im Vergleich zu den entsprechend substituierten 3-Methyl-Delta -cephem-4-carbonsäuren (Desacetoxycephalosporansäuren) aufweisen. Im Gegensatz zu den 3-Methyl-Delta -cephem-4-carbonsäuren zeigen die 3-Methylencephamverbindungen im 260 nm-Gebiet des Ultraviolettspektrums keine Absorption, jedoch ähnlich wie die 3-Methyl-

3 -1

Delta -cephemverbindungen Absorption bei etwa 1790 cm im Infrarotgebiet des Spektrums, die für das ß-Lactamcarbonyl charakteristisch ist. Die KernresonanzSpektren der 3-Methylencephamverbindungen zeigen die Anwesenheit eines Allylwasserstoffs bei C. und zwei Vinylwasserstoffatome an einem an C- gebundenen Kohlenstoffsubstituenten, was mit der hierin angegebenen Struktur für die 3-Methylencepham-4-carbonsäuren übereinstimmt.

Die neuen 3-Methylencephalosporinverbindungen werden durch Umsetzung einer 7-Amino- oder einer 7-Acylamido-Delta -cephem-4-carbonsäure oder eines Esters, die in der 3-Stellung des Cephemgrundsystems durch eine Gruppe der Formel -CH₃-S-R₂ substituiert sind, worin R₃ einen organischen Rest oder die Gruppe SO-" M mit einem Metallkation M bedeutet, unter reduzierenden Bedingungen hergestellt.

Erfindungsgemäß werden die 3-Methylencephalosporine der Formel I aus einem 3-substituierten Methylcephalosporin der Formel III

III,

COOR

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— ι Ω —

die gleiche Bedeutung wie in Formel I hat,

R ein Wasserstoffatom, ein Alkali-, Erdalkali- oder Zinkkation oder eine Carboxylschutzgruppe ist» und

einen CL-C.-Alkanoylrest, einen C^C.-Halogenalkanoylrest, einen Benzoylrest, einen substituierten Benzoylrest, einen niederen C.-C.-Alkylrest, einen C -C-^-Alkoxythionocarbonylrest, eine Amidinogruppe oder substituierte Amidinogruppe der Formel

^R4

N R

R-

in der R., R₅, R, und R₇, die untereinander gleich oder voneinander verschieden sind, Wasserstoffatome, C.-Cg-Alkylreste, C_-C_-Cycloalkylreste, Arylreste, Aralkylreste, substituierte Arylreste oder substituierte Aralkylreste sind, eine Thiocarbamoylgruppe der Formel

S R₀

Il /

-C-N

^R9

in der Rg und R₉, die untereinander gleich oder voneinander verschieden sein können, für sich allein

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Wasserstoffatome, C^Cg-Alkylreste, Phenylreste oder substituierte Phenylreste oder R_ß und R₉ zusammen eine 4- oder 5-gliedrige Alkylen-, Azaalkylen- oder Oxaalkylenbrücke bedeuten, einen monocyclischen Heteroarylrest oder bicyclischen Heteroarylrest, der Stickstoff, Schwefel oder Sauerstoff enthält, oder eine Sulfogruppe der Formel "SO₃ M bedeutet, worin M ein Alkali- oder Erdalkalikation ist, wobei R₁ ein Wasserstoffatom bedeutet, wenn R₃ eine Amidinogruppe oder substituierte Amidinogruppe ist oder R₁ ebenfalls M bedeutet, wenn R₂ -SO₃ M ist.

Beispiele für die leicht verdrängbaren nukleophilen Gruppen - S - R₉ sind

NH
- S - C - NH,

- S - aryl

- S	- alkyl
- S	ι O = CQ
	O Il - C -
- S	O Il - C ■
■ CN
- alkyl
-O- aryl

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- S - C - O - alkyl

S . alkyl

-S-C-N

^ alkyl

-S-C- aryl - S - SO~ Na⁺

Der Begriff "Aryl" bezieht sich auf Reste wie Phenyl, alpha-Naphthyl oder ß-Naphthyl, "Aralkyl" auf Reste wie Benzyl, ß-Phenäthyl, 3-Phenylpropyl, alpha-Naphthylmethyl, 2-(B-NaphthyDäthyl und dergleichen und "substituiertes Phenyl" und "substituiertes Aralkyl" auf solche Aryl- und Aralkylreste, die an einem oder mehreren Ringatomen durch niedere C.-C>-Alkylreste, niedere C.-C.-Alkoxygruppen, Halogenatome, Aminogruppen oder Hydroxygruppen substituiert sind.

Wenn in Formel III R- eine Thiocarbamoylgruppe der Formel

-C-N

bedeutet und darin R_ß und R- zusammen eine 4- oder 5-gliedrige Alkylen-, Azaalkylen- oder Oxaalkylenbrücke mit dem Stickstoff bilden, ergeben sich beispielsweise

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Reste wie Pyrrolidinothiocarbonyl, Piperidinothiocarbonyl, Piperazinothiocarbonyl, Morpholinothiocarbonyl und dergleichen .

Wenn R₂ einen "monocyclischen Heteroarylrest oder bicyclischen Heteroarylrest" bedeutet, sind Pyridyl, 2-Pyrimidyl, 2-Imidazolyl, 2-BenzimidazoIyI, 2-Thiazolyl, 2-Benzthiazo-IyI, 2-Benzoxazolyl, 2-Tetrazolyl, l-Methyl-2-tetrazolyl, Thiadiazolyl, 2-Methyl-5-thiadiazolyl und dergleichen Beispiele für solche Reste R₂.

Die Verbindungen der Formel III werden nach gebräuchlichen Methoden auf dem Gebiet der Cephalosporinantibiotica erhalten. Im allgemeinen werden sie durch eine nukleophile Austauschreaktion einer Cephalosporansäure mit einem nukleophilen Agens der Formel H-S-R₂ hergestellt. Die Verbindungen der Formel III, worin R₂ einen C.-C₁₂-Alkoxythionocarbonylrest bedeutet, werden beispielsweise nach dem Verfahren der US-PS 3 446 803 erhalten. Wenn R₂ eine Amidinogruppe oder substituierte Amidinogruppe bedeutet, werden die betreffenden 7-Acylamidocephalosporinisothiuroniumsalze oder substituierten Isothiuroniumsalze gemäß den Angaben der US-PS 3 278 531 hergestellt. Ähnlich sind die Herstellung und die Eigenschaften der übrigen Verbindungen der Formel III in den US-PS 3 261 832, 3 239 516 und 3 243 435 beschrieben.

Beispiele für 3-substituierte Methylcephalosporine der Formel III sind:

3-Amidinomethyl-7-(2'-phenoxyacetamido-Delta -cephem-4-carbonsäure, inneres Salz,

3-Amidinothiomethyl-7-(2'-pheaylacetamido)-Delta -cephem-4-carbonsäure, inneres SaIa,

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-?-^'-(alpha-thienyl)acetamido/-Delta³-cephem-4-carbonsäure,

S-Methylthiomethyl-V-acetamido-Delta -cephem-4-carbonsäure,

S-Amidinothiomethyl-V-(D-2"-hydroxy-2'-phenylacetamido)-Delta -cephem-4-carbonsäure, inneres Salz,

S-Benzoylthiomethyl-?-(D-2'-amlno-2'-phenylacetamido)-Delta -cephem-carbonsäure,

Benzyl-3-benzoylthiomethyl-7-caprylamido-Delta -cephem-4-carboxylat,

3-Amidinothiomethy 1-7-^/2 '- (alpha-thienyl) -2 '-aminoacetamido/-Delta -cephem-4-carbonsäure, inneres Salz,

t-Butyl-3-benzoylthiomethyl-?-(2'-phenoxyacetamide)-Delta -cephem-4-carboxylat,

S-Benzoylthiomethyl-T-amino-Delta -cephem-4-carbonsäure,

p-Nitrobenzyl-S-äthoxythionocarbonylthiomethyl-?-(D-2'-amino-2'-phenylacetamido)-Delta -cephem-4-carboxylat,

S-Isopropoxythionocarbonylthiomethyl-?-^'-(alpha-thienyl)-acetamido/-Delta -cephem-4-carbonsäure,

Phenacyl-S-äthoxythionocarbonylthiomethyl-T-propionamido-Delta -cephem-4-carboxylat,

3-(2-Pyridylthiomethyl)-7-^2'-(alpha-thienyl)acetamido/-Delta -cephem-4-carbonsäure,

3-(2-Benzimidazolylthiomethyl)-7-(2'-phenoxyacetamido)-Delta -cephem-4-carbonsäure,

3-(Methylthionocarbonylthiomethyl)-7-^2'-(ß-furyl)-acetamido/-Delta -cephem-4-carbonsäure,

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S-Piperazinothionocarbonylthiomethyl-?-(2'-phenoxyacetamido)-

3
Delta -cephem-4-carbonsäure,

3-Benzoylthiomethyl-?-(5'-amino-5'-carboxyvaleramido)-Delta -cephem-4-carbonsäure,

3-Benzoylthiomethyl-7-/5 '-(2-benzoylthioacetamido)-5'-carboxyvaleramido-Delta -cephem-4-carbonsäure,

B-Äthoxythionocarbonylthiomethyl-V-(5'-propionamido-5'-carboxyvaleramido)-Delta -cephem-4-carbonsäure,

S-p-Nitrobenzoylthiomethyl^-acetamido-Delta -cephem-4-carbonsäure,

3-/5-(l-Methyl-2-tetrazolyl)thiomethyl/-7-/2'-(alphathienyl)acetamido/-Delta -cephem-4-carbonsäure,

S-Methylthionocarbonylthiomethyl-?-amino-Delta -cephem-4-carbonsäure,

Benzhydryl-7-/5'-benzoylthioacetamido)-5'-(carbodiphenylmethoxy)valeramido/-3-benzoylthiomethyl-Delta -cephem-4-carboxylat,

S-Amidinothiomethyl-?-(5'-formamido-5'-carboxyvaleramido)-Delta -cephem-4-carbonsäure, inneres Salz,

S-Äthoxythionocarbonylthiomethyl-?-(5'-amino-5'-carboxy-

3
valeramido)-Delta -cephem-4-carbonsäure,

S-Äthoxythionocarbonylthiomethyl-?-^'-(alpha-thienyl)-acetamido/-Delta -cephem-4-carbonsäure,

S-Äthoxythionocarbonylthiomethyl-?-(2'-amino-2'-phenyl-

3
acetamido)-Delta -cephem-4-carbonsäure,

S-Sulfothiomethyl-?-^'-(alpha-thienyl)acetamido/-Delta³-cephem-4-carbonsäure-dinatriumsalz,

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3-Sulfothiomethyl-7-(5'-amino-5'-carboxyvaleramido)-Delta -cephem-4-carbonsäure-dinatriumsalz,

S-Benzoylthiomethyl-?-(5'-phthalimido-5'-carboxyvaleramido) -Delta -cephem-4-carbonsäure,

3-(4-Nitrobenzoylthiomethyl)-7-formamido-Delta -cephem-4-carbonsäure ,

3-Sulfothiomethyl-7-phenylacetamido-Delta -cephem-4-carbonsäure-dikaliumsalz,

S-Sulfothiomethyl-T-acetamido-Delta -cephem-4-carbonsäuredinatriumsalz,

S-Sulfothiomethyl-T-amino-Delta -cephem-4-carbonsäuredinatriumsalz,

S-Äthoxythinocarbonylthiomethyl-?-/^'-(2-methoxycarbonyl-1-methylvinylamino)-2'-phenylacetamidoy-Delta -cephem-4-carbonsäure .

Erfindungsgemäß wird eine Verbindung der Formel III mit Wasserstoff unter reduzierenden Bedingungen durch katalytische Hydrierung oder chemische Reduktion zu einem 3-Methylencephalosporin der Formel I umgesetzt. Die reduktive Verdrängungsreaktion zeigt die folgende Reaktionsgleichung

COOR,

L*J

CH₂-S-R₂

COOR,

III

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worin R, R. und R₂ wie vorher definiert sind. Die Reaktion wird hierin als reduktive Verdrängungsreaktion bezeichnet, weil unter den angewandten reduzierenden Bedingungen die Gruppe - S - R₂ unter Bildung einer exocyclischen Doppelbindung in der 3-Stellung des Cephamrings verdrängt wird. Die Gruppe SR~ kann als austretende Gruppe, die unter den angewandten reduzierenden Bedingungen verdrängt wird, bezeichnet werden.

Die reduktive Verdrängungsreaktion wird mit molekularem Wasserstoff in Gegenwart eines metallischen Hydrierungskatalysators oder mit naszierendem Wasserstoff durchgeführt, der durch ein reaktives Metallpaar, ein amalgamiertes Metall oder durch die Kombination eines Metalls und einer Säure in Gegenwart von DMF gebildet wird. Die reduktive Verdrängungsreaktion kann auch mit den Salzen von Chrom im Valenzzustand +2 durchgeführt werden.

Zur Durchführung der reduktiven Verdrängungsreaktion unter katalytischen Hydrierungsbedingungen wird eine 3-substituierte Methylcephalosporansäure oder ein Ester oder kationisches Salz davon in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst und die Lösung in einer Wasserstoffatmosphäre, die

2 bei einem Druck zwischen etwa 1,05 und etwa 35 kg/cm (15 - 500 psi) gehalten wird, hydriert. Die Hydrierung kann bei einer Temperatur von etwa 5 bis 65 ⁰C und vorzugsweise bei etwa 25 bis 45 C vorgenommen werden. Für die Umsetzung wirksame Hydrierungskatalysatoren sind beispielsweise die Metallkatalysatoren wie Nickel und Kobalt, vorzugsweise die aktivierten Katalysatoren des Raney-Typs, wie Raney-Nickel und Raney-Kobalt, und die Edelmetallkatalysatoren wie Platin, Palladium und Rhodium. Der bevorzugte Hydrierungskatalysator ist Raney-Nickel.

Die katalytische Reduktion kann in verschiedenen Lösungsmitteln durchgeführt werden. Im allgemeinen kann jedes wässrige oder nicht-wassrige Lösungsmittel, das mit dem

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Ausgangsstoff nicht reagiert und vorzugsweise ein solches, das selbst nicht reduziert wird, verwendet werden. Geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise Methanol, Äthanol, Isopropanol, Dimethylformamid, Dioxan, Tetrahydrofuran und dergleichen, entweder allein oder in Mischung mit Wasser. Wenn das 3-substituierte Methylcephalosporin in Salzform verwendet wird, kann Wasser allein als Lösungsmittel angewandt werden.

Die Hydrierung wird in dem bevorzugten Temperaturbereich etwa 24 Stunden durchgeführt, obwohl bei etwas höheren Temperaturen die Umsetzung rascher verläuft.

Die reduktive Verdrängungsreaktion kann auch unter bekannten chemischen Reduktionsbedingungen durchgeführt werden, wobei naszierender Wasserstoff erzeugt wird oder ein leicht oxydierbares Metallsalz als Reduktionsmittel dient. Chemische Reduktionsmittel, die für das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren verwendet werden können, sind beispielsweise Zinkmetall in Gegenwart einer geeigneten Säure, amalgamierte Metalle wie Zinkamalgam und Aluminiumamalgam, Bimetallpaare wie das Zink-Kupfer-Paar und die Salze von oxydierbaren Metallen, zum Beispiel Chromochlorid, Chromobromid, Chromoacetat und dergleichen.

Die chemische Reduktion wird in einem wässrigen Medium durchgeführt, das Dimethylformamid (DMF) oder Dimethylacetamid (DMA) enthält. Wenn es aufgrund der Löslichkeit des betreffenden 3-substitulerten Methylcephalosporins erforderlich ist, kann ein Cosolvens, zum Beispiel ein mit Wasser mischbarer Äther, zugesetzt werden. Geeignete Cosolventien sind beispielsweise Tetrahydrofuran, Dioxan und dergleichen.

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_ ig _

Die Reduktion wird mit einem der oben beschriebenen chemischen Reduktionsmittel während etwa 6 bis 24 Stunden bei einer Temperatur zwischen etwa O und 60 C durchgeführt. Die bevorzugte Reaktionstemperatur liegt gewöhnlich zwischen etwa 15 und 45 ⁰C.

Wenn ein amalgamiertes Metall für die reduktive Verdrängungsreaktion verwendet wird, wird ein Lösungsmittelsystem eingesetzt, das aus Wasser, einem alkoholischen Lösungsmittel wie Äthanol und Dimethylformamid besteht. Wenn Zink oder ein Metallpaar verwendet werden, besteht ein zweckmäßiges Lösungsmittelsystem aus einer Mischung von Wasser, einem mit Wasser mischbaren Cosolvens wie Tetrahydrofuran, Dimethylformamid und einer Säure wie Ameisensäure.

Das bevorzugte chemische Reduktionsmittel für das erfindungsgemäße Verfahren ist Zink in Gegenwart einer Säure. Zu Säuren, die in Kombination mit Zink verwendet werden können, gehören verdünnte wässrige Mineralsäuren wie Salzsäure und Schwefelsäure mit einer Konzentration von etwa 0,5 bis 5 % oder Carbonsäuren mit einem pKa-Wert von weniger als 4,0, zum Beispiel Ameisensäure oder die chlorierten Essigsäuren wie Mono-, Di- und Trichloressigsäure. Eine bevorzugte Säure ist Ameisensäure.

Wie bereits erwähnt, wird die chemische Reduktion in Gegenwart von Dimethylformamid oder Dimethylacetamid durchgeführt. Die verwendete Menge an DMF oder DMA ist nicht kritisch, sofern es in einer katalytischen Menge vorliegt, die wenigstens etwa 1 Gewichtsprozent der verwendeten Reduktionsmittelmenge entspricht. In manchen Fällen ist es jedoch vorzuziehen, eine größere Menge an DMF oder DMA zu verwenden, um die Löslichkeit des Ausgangsstoffs zu erhöhen.

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Das chemische Reduktionsmittel wird vorzugsweise im Überschuß angewandt. Das bevorzugte Reduktionsmittel Zink wird beispielsweise in einer Menge eingesetzt, die etwa 2 bis 10 Grammatomen Zink pro Gramm-Mol 3-substituiertes Methylcephalosporin entspricht.

Ebenso wird die in Verbindung mit dem Reduktionsmittel verwendete Säure vorzugsweise im Überschuß angewandt.

Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein 3-substituiertes Methylcephalosporin der Formel III/ z.B. 300 mg 3-Äthoxythionocarbonylthiomethyl-7-phenoxyacetamido-Delta -cephem-4-carbonsäure (0,6 mMol), in einer Lösungsmittelmischung aus 5,5 ml Tetrahydrofuran, 1,5 ml Wasser, 1,5 ml Ameisensäure und 1,5 ml DMF gelöst und mit 700 mg Zinkstaub versetzt. Die Reaktionsmischung wird 18 Stunden bei Umgebungstemperatur gerührt, wodurch 3-Methylen-7-phenoxyacetamidocepham-4-carbonsäure als überwiegendes Produkt erhalten wird.

Die reduktive Verdrängungsreaktion kann an einem 3-substituierten Methylcephalosporin in Form der freien Säure oder als Salz oder Ester davon durchgeführt werden. Wenn jedoch die Carboxylschutzgruppe eine säurelabile ester- oder anhydridbildende Gruppe ist und das bevorzugte chemische Reduktionsmittel, Zink in Gegenwart von Ameisensäure, verwendet wird, kann eine weitgehende Spaltung des labilen Esters zu der 3-Methylencephamverbindung der Formel I in Form der freien Säure erfolgen.

Wenn R. in Formel III eine Carboxylschutzgruppe wie den Benzyl-, Benzhydryl- oder p-Methoxybenzylrest bedeutet und die Hydrierung mit Raney-Nickel durchgeführt wird, bleibt die Estergruppe während der reduktiven Verdrängungsreaktion praktisch unversehrt. Ein ähnliches

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Ergebnis wird erzielt, wenn Zink in Gegenwart von Ameisensäure verwendet wird. Wenn dagegen Palladium oder Palladium auf einem Träger als Hydrierungskatalysator in Verbindung mit einem Benzyl-, substituierten Benzyl- oder Benzhydrylester verwendet wird, kann eine beträchtliche Hydrogenolyse der Estergruppe stattfinden, besonders wenn die reduktive Verdrängungsreaktion bei höheren Temperaturen durchgeführt wird.

Wenn daher ein 3-Methylencepham-4-carboxylat der Formel I hergestellt werden soll, worin R. eine Carboxylschutzgruppe bedeutet, die unter den Bedingungen der reduktiven Verdrängungsreaktion gegen Spaltung empfindlich ist, kann zuerst die ungeschützte 3-Methylencepham-4-carbonsäure hergestellt werden. Nach der reduktiven Verdrängungsreaktion kann die als Reduktionsprodukt erhaltene 3-Methylencepham-4-carbonsäure isoliert werden und dann mit der gewünschten Estergruppe durch Veresterung geschützt werden, oder es kann das gemischte Anhydrid davon mit Essigsäure oder Propionsäure nach bekannten Methoden erzeugt werden. Beispielsweise wird S-Äthoxythionocarbonylthiomethyl-?- amino-Delta -cephem-4-carbonsäure, die durch Umsetzung von 7-Aminocephalosporansäure (7-ACA) mit Äthylxanthat erhalten wird, in Gegenwart von Raney-Nickel zu 3-Methylen-7-aminocepham-4-carbonsäure hydriert. Die Cephamsäure wird dann nach bekannten Methoden zu dem gewünschten Ester der Formel I acyliert und verestert.

Wenn R₂ in Formel III die Gruppe

- SO₃" M⁺

bedeutet, liefern die betreffenden Verbindungen bei der reduktiven Verdrängungsreaktion unter katalytischen Hydrierungsbedingungen, vorzugsweise in Gegenwart von Raney-Nickel-Katalysator, die 3-Methylencephamverbindung der

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Formel I in befriedigenden Ausbeuten. Wenn dagegen die reduktive Verdrängungsreaktion unter sauren chemischen Reduktionsbedingungen durchgeführt wird, zum Beispiel mit Zink in Gegenwart von Ameisensäure und DMF, werden nur kleine Mengen der 3-Methylencepham-4-carbonsäure oder des Esters gebildet.

Die Bildung der S-Methylen-T-acylamidocepham^-carbonsäuren, -ester und -salze der Formel I nach der oben beschriebenen reduktiven Verdrängungsreaktion wird im allgemeinen von der Bildung der entsprechenden isomeren 3-Methyl-7-acylamido-Delta -cephem-4-carbonsäuren, -ester oder -salze begleitet, und in manchen Fällen wurden

die entsprechenden 3-Methyl-Delta -cephemisortieren beobachtet .

Die Reduktionsproduktmischung aus den 3-Methylen-cepham-

3 2

und den 3-Methyl-Delta - und -Delta -cephemsäuren, -estern oder -salzen kann durch Chromatographieren an einem geeigneten Adsorbens in die einzelnen isomeren Reduktionsprodukte aufgetrennt werden. Zur Durchführung der Trennung können chromatographische Adsorbentien wie Kieselgel, Aluminiumoxid und dergleichen verwendet werden. Alternativ kann die Reduktionsproduktmischung durch fraktioniertes Umkristallisieren oder durch präparative Dünnschichtchromatographie nach bekannten Methoden in die betreffenden Isomeren aufgetrennt werden.

Die erfindungsgemäßen 3-Methylencephalosporine selbst weisen verhältnismäßig niedrige antimikrobielle Aktivität auf. Sie sind jedoch wertvolle Zwischenprodukte für die Synthese von Desacetoxycephalosporinantibiotica mit hoher Aktivität.

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Beispielsweise wird 3-iithoxythionocarbonylthiomethyl-7-(2' -amino-2' -phenylacetamido) -Delta -cephein-4-carbonsäure in Gegenwart von Raney-Nickel zu 3-Methylen-7-(2'-amino-2'-phenylacetamido)cepham-4-carbonsäure als Produkt der reduktiven Verdrängung hydriert. Das 3-Exomethylencepham-Reduktionsprodukt wird dann nach der unten beschriebenen Methode zu dem Desacetoxycephalosporinantibioticum 3-Methyl-7-(2·-amino-2'-phenylacetamido)-Delta -cephem-4-carbonsäure (Cephalexin) isomerisiert.

Eine weitere Ausfuhrungsform der Erfindung betrifft daher ferner die Umwandlung der hierin beschriebenen 3-Methylencephalosporine durch ein Isomerisierungsverfahren in 3-Methyl-7-acylamido-Delta -cephem-4-carbonsäuren. Wie das folgende vereinfachte Reaktionsschema zeigt, beruht die Umwandlung durch Isomerisierung auf der Verschiebung der Exo-Doppelbindung in die Endo-Stellung, wodurch die Delta -Cephemverbindung aus der 3-Methylencephamverbindung entsteht.

COOR,

sind darin wie oben definiert.

Zur Durchführung der Isomerisierung wird eine durch reduktive Verdrängung aus einer 3-substituierten Methylcephalosporinsäure oder einem Ester davon erhaltene 3-Methylencephamsäure oder ein Ester davon mit einem

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aprotischen Lösungsmittel mit hoher Dielektrizitätskonstante und einem stark basischen tertiären organischen Amin vermischt. Für das Isomerisierungsverfahren verwendbare aprotische Lösungsmittel sind solche mit einer hohen Dielektrizitätskonstante, zum Beispiel Lösungsmittel wie Dimethylsulfoxid, Dimethylacetamid, Dimethylformamid und dergleichen. Das bevorzugte Lösungsmittel für die erfindungsgemäße Isomerisierung ist Dimethylacetamid (DMA).

Tertiäre organische Amine, die in dem Isomerisierungsverfahren in Kombination mit einem aprotischen Lösungsmittel verwendet werden können, umfassen Amine mit einem pKa-Wert von etwa 9,5 oder darüber, zum Beispiel die tertiären Alkylamine mit C.-C.Q-Alkylgruppen. Beispielhaft für solche Amine sind Trimethylamin, Triäthylamin, Tri-n-propylamin, Methyldiäthylamin, Tri-n-butylamin, Tri-n-octylamin, Tri-n-decylamin und dergleichen. Das bevorzugte Amin für die erfindungsgemäßen Zwecke ist Triäthylamin.

Das Amin wird vorzugsweise im Überschuß über die Menge an 3-Methylencephamverbindung angewandt, obwohl auch geringere Aminmengen eine erhebliche Isomerisierung ergeben. In vielen Fällen verläuft die Isomerisierung schon dann befriedigend, wenn eine katalytische Menge des Amins in Form weniger Tropfen angewandt wird.

Das Isomerisierungsverfahren wird zweckmäßig bei Umgebungstemperatur durchgeführt und findet offenbar bei einer Temperatur zwischen etwa 20 und 35 ⁰C mit hoher Geschwindigkeit statt. Die Isomerisierungsmischung wird jedoch im allgemeinen etwa 12 Stunden bei Umgebungstemperatur gerührt, um eine vollständige Isomerisierung und Verschiebung der Exo-Doppelbindung in die Endo-Stellung zu gewährleisten.

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Das erfindungsgemäße Isomerisierungsverfahren wird an folgendem Beispiel erläutert: 100 mg 3-Methylen-7-^/2 '- (alpha-thienyl) acetamido/-cepham-4-carbonsäure werden in 5 ml Dimethylacetamid gelöst, das etwa 15 Tropfen Triäthylamin enthält, und die Reaktionsmischung wird 18 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Die Reaktionsmischung wird in eine Mischung aus Wasser und Äthylacetat gegossen und mit Salzsäure auf pH 2 angesäuert. Die Äthylacetatschicht wird abgetrennt, mit einer Säure gewaschen und dann zur Trockne eingedampft, wodurch 3-Methyl-7-/2'-(alpha-thienyl)acetamido/-Delta -cephem-4-carbonsäure in 70 % Ausbeute erhalten wird.

Durch die Erfindung wird also ein Verfahren zur Herstellung von Desacetoxycephalosporansäuren oder -estern aus Cephalosporansäuren oder -estern geschaffen. Wie erwähnt liefert die Reduktion eines 3-substituierten Methylcephalosporins der Formel III in vielen Fällen eine Isomerenmischung, die sowohl eine 3-Methylencephamverbindung als auch die isomere Delta -cephemverbindung enthält. Bei der praktischen Durchführung der Erfindung kann die Isomerenmischung durch bekannte Chromatographie- oder Kristallisiationsmethoden in die einzelnen Isomeren aufgetrennt werden. Das 3-Methylencephamisomer kann dann den oben beschriebenen Isomerisierungsbedingungen unterworfen und dadurch in das gewü
den.

gewünschte Delta -Cephemantibioticum übergeführt wer-

Alternativ kann die Reduktionsproduktmischung, welche die 3-Exo- und 3-Endo-Isomeren enthält, den Isomerisierungsreaktionsbedingungen unterworfen werden, wodurch im wesentlichen das gewünschte Delta -Cephemantibioticum erhalten wird, das im allgemeinen durch fraktionierte Kristallisation abtrennbar ist.

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Die zweite Ausführungsform ist der ersten vorzuziehen, da sie die zeitraubenden Methoden der Chromatographie und fraktionierten Kristallisation in einer Zwischenstufe vermeidet.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Gruppe von neuen Verbindungen der Formel IV

worin R._Q ein Wasserstoffatom, einen C.-C.-Alkylrest, einen 4-Nitrobenzylrest, einen 4-Methoxybenzylrest, einen Benzylrest, einen Benzhydrylrest, einen 2,2,2-Trichloräthylrest, einen Trimethylsilylrest oder ein pharmazeutisch annehmbares Kation bedeutet.

Der Begriff "C.-C.-Alkylrest" bezeichnet Reste wie Methyl, Äthyl, n-Propyl, Isopropyl, η-Butyl, sec-Butyl, iso-Butyl und tert.-Butyl. Der Begriff "pharmazeutisch annehmbares Kation" hat die gleiche Bedeutung wie oben angegeben.

Beispielhafte Verbindungen der Formel IV sind

3-Methylen-7-aminocepham-4-carbonsäure,

3-Methylen-7-aminocepham-4-carbonsäure-natriumsalz,

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3-Methylen-7-aminocepham-4-carbonsäure-kaliumsalz, S-Methylen^-aminocepham^-carbonsäuremethylester, 3-Methylen-7-aminocepham-4-carbonsäure-t.-butylester,

3-Methylen~7-aminocepham-4-carbonsäure-4-nitrobenzylester,

S-Methylen-^-aminocepham^-carbonsäure-trimethylsilylester und

S-Methylen^-aminocepham^-carbonsäure^-methoxybenzylester.

Die Verbindungen der Formel IV sind wertvolle Zwischenprodukte zur Herstellung von Desacetoxycephalosporinantibiotica, zum Beispiel von Cephalexin. Sie werden erfindungsgemäß nach der oben beschriebenen reduktiven Verdrängungsmethode hergestellt und wie oben beschrieben zu 3-Methyl-7-amino-Delta ·
Estern davon isomerisiert.

zu 3-Methyl-7-amino-Delta -cephem-4-carbonsäure und

Zur praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen IsomerisierungsVerfahrens wird eine 3-Methylen-7-aminocepham-4-carbonsäure oder ein Ester davon mit einem aprotischen Lösungsmittel wie Dimethylacetamid in Gegenwart eines tertiären Amins, vorzugsweise Triäthylamin, vermischt, um die Exo-Doppelbindung durch Isomerisierung in die Endo-Stellung zu verschieben und die 3-Methyl-7-amino-Delta -cephem-4-carbonsäure (7-ADCA-Grundverbindung) oder den betreffenden Ester zu erhalten.

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Eine besonders vorteilhafte Verbindung der Formel IV zur Herstellung der Grundverbindung 7-Aminodesacetoxycephalosporansäure ist der Trimethylsilylester von 3-Methylen-7-aminocepham-4-carbonsäure (R_1Q = Trimethylsilyl) . Dazu wird eine Suspension von 3-Methylen-7-aminocepham-4-carbonsäure in Acetonitril mit einem Trimethylsilylierungsmittel wie W-(Trimethylsilyl)acetamid oder Bis-trimethylsilylacetamid zur Ereugung des Trimethylsilylesters versetzt. Wenn der Ester entsteht, bildet sich eine Lösung. Dann wird ein tertiäres organisches Amin, zum Beispiel Triäthylamin, zugesetzt, um die Exo-Doppelbindung durch Isomerisierung in die Endo-Stellung zu verschieben und eine Lösung des Trimethylsilylesters von 7-ADCA zu erzeugen. Die Lösung wird mit Wasser verdünnt, und der pH-Wert wird auf etwa 3,5 eingestellt, um den Trimethylsilylester von 7-ADCA unter Bildung eines kristallinen Niederschlags aus 7-ADCA zu hydrolysieren.

Die 7-ADCA wird abfiltriert und kann dann mit der gewünschten Acylgruppe acyliert werden, zum Beispiel mit dem Acylrest von an der Aminogruppe geschütztem Phenylglycin zu dem Antibioticum Cephalexin.

Alternativ kann die Acylierungsstufe mit dem in situ hergestellten Trimethylsilylester von 7-ADCA durchgeführt werden. Der Trimethylsilylester von Cephalexin wird gewonnen. Die Hydrolyse des Cephalexinesters mit Wasser ergibt dann Cephalexin. Die Acylierung von 7-ADCA mit einem an der Aminogruppe geschützten Phenylglycin, zum Beispiel N-(t.-Butyloxycarbonyl)-phenylglycin, kann nach allgemein bekannten Acylierungsmethoden durchgeführt werden. Ebenso wird die Hydrolyse der Trimethylsilylester von 7-ADCA und Cephalexin nach bekannten Methoden vorgenommen.

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Durch die folgenden Beispiele wird die Erfindung weiter erläutert.

Beispiel 1

Eine Lösung von 1 g 3-Amidinothiomethyl-7-(2'-phenoxyacetamido)-Delta -cephem-4-carbonsäure (inneres Salz) in 100 ml 50-prozentigem (Volumen) wässrigem Äthanol wird bei Raumtemperatur 18 Stunden in einer Atmosphäre

2 aus Wasserstoffgas mit einem Druck von 3,2 kg/cm (45 psi) in Gegenwart von 6 g Raney-Nickel-Katalysator hydriert. Die Hydrierung wird in einem Niederdruckhydrierapparat nach Parr durchgeführt. Der Katalysator wird abfiltriert, und das Filtrat wird zur Entfernung des Lösungsmittels Äthanol im Vakuum eingedampft. Das wässrige Konzentrat wird mit Äthylacetat versetzt und dann auf pH 2,5 angesäuert. Die Äthylacetatschicht wird abgetrennt, mit Wasser gewaschen, über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und im Vakuum auf ein kleines Volumen eingedampft. Beim Abkühlen scheidet sich aus dem Äthylacetatkonzentrat 3-Methylen-7-(2-phenoxyacetamide)-cepham-4-carbonsäure als weiße kristalline Verbindung aus.

Elementaranalyse ber. für ^ci g^Hi6ⁱⁱ2^O5^S:

theor.: C 55,17; H 4,63; N 8,04 gef.: C 55,38; H 4,86; N 8,09

Das Kernresonanzspektrum in D_g-Dimethylsulfoxid zeigt folgende Signale bei den angegebenen tau-Werten:

6,50 (s, 2H, C₂-H₂), 5,40 (s, 2H, Seitenkette-CH₂), 4,90 (s, IH, C₄-H), 4,72-4,42 (m, 4H, C₃-CH₂ und Cg-H und C₇-H), 3,20-2,60 (m, 5H, Aromaten-H) und 0,92 (d, IH, Amid-NH).

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Beispiel

Eine Lösung von 1 g 3-Amidinothiomethyl-7-(2-phenylacetamido)-Delta -cephem-4-carbonsäure in 100 ml 50-prozentigem (Volumen) wässrigem Äthanol wird 12 Stunden bei Raumtemperatur in einer Atmosphäre aus Wasserstoffgas

2
mit einem Druck von 3,2 kg/cm (45 psi) in Gegenwart von 6 g Raney-Nickel-Katalysator hydriert. Der Katalysator wird abfiltriert, und das Filtrat wird zur Entfernung des Äthanols im Vakuum eingedampft. Das wässrige Konzentrat wird mit Äthylacetat aufgeschlämmt und mit In Salzsäure auf pH 2,5 eingestellt. Die Äthylacetatschicht wird abgetrennt, mit Wasser gewaschen und über Magnesiumsulfat getrocknet. Die getrocknete Äthylacetatschicht wird im Vakuum auf ein kleines Volumen eingeengt und gekühlt, wodurch weiße Kristalle von 3-Methylen-7-(phenylacetamido)cepham-4-carbonsäure erhalten werden.

Elementaranalyse ber. für C₁₆H₁₆N₂O₄S:

theor.: C 57,82; H 4,85; N 8,43 gef.: C 57,84; N 5,04; N 8,31

Beispiel

Eine Lösung von 1 g S-Amidinothiomethyl-?-^'-(alphathienyl)acetamido/-Delta -cephem-4-carbonsäure in 100 ml 50-prozentigem (Volumen) wässrigem Äthanol wird 12 Stunden bei Raumtemperatur in einer Wasserstoffat-

2
mosphäre mit 3,2 kg/cm (45 psi) in Gegenwart von 6 g Raney-Nickel-Katalysator hydriert. Der Katalysator wird abfiltriet und mit Wasser gewaschen. Das Filtrat und die Katalysatorwaschlösung werden vereinigt und

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im Vakuum zur Trockne eingedampft. Der Rückstand wird in 25 ml Wasser gelöst und mit 50 ml Äthylacetat versetzt. Die Mischung wird mit In Salzsäure auf pH 2,5 angesäuert. Die Äthylacetatschicht wird abgetrennt, über Magnesiumsulfat getrocknet und zur Trockne eingedampft. Durch Umkristallisieren des amorphen Rückstands aus Methylendichlorid wird 3-Methylen-7-/2'-(alphathienyl)acetamido/cepham-4-carbonsäure als weiße kristalline Verbindung erhalten.

Das KernresonanzSpektrum in Dg-Dimethylsulfoxid zeigt folgende Signale bei den angegebenen tau-Werten:

6,49 (2d, 2H, C₂-H₂), 6,24 (s, 2H, Seitenkette-CH₃), 4,90 (s, IH, C₄-H), 4,72 (s, 2H, C₃-CH₂), 4,80-4,46 (m, 2H, Cg-H und C_-H, Überlappung C₃-CH₂), 3,11-2,60 (m, 3H, Aromaten-H) und 0,98 (d, IH, Amid-NH).

Beispiel 4

1 g a-Äthoxythionocarbonylthiomethyl-T-^'-ialphathienyl)acetamido/-Delta -cephem-4-carbonsäurenatriumsalz wird in 100 ml 50-prozentigem (Volumen) wässrigem Äthanol gelöst, und die Lösung wird bei Raumtemperatur über Nacht in einer Atmosphäre aus

2 Wasserstoff mit einem Druck von 3,2 kg/cm (45 psi) in Gegenwart von 6 g Raney-Nickel-Katalysator hydriert. Der Katalysator wird abfiltriert, und das Piltrat wird im Vakuum durch Verdampfen von Äthanol eingeengt. Das wässrige Konzentrat wird mit Äthylacetat versetzt, und die Mischung wird mit In Salzsäure auf pH 2,5 eingestellt. Die Äthylacetatschicht wird abgetrennt, getrocknet und im Vakuum zur Trockne eingedampft. Durch Umkristallisieren des Rückstands aus Methylenchlorid wird 3-Methylen-7-/2'-(alpha-thienyl)acetamidoZ-cepham-4-carbonsäure als weiße kristalline Verbindung erhalten,

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Beispiel 5

1 g 3-Benzoylthiomethyl-7-^2'-(alpha-thienyl)-acetamido/-Delta -cephem-4-carbonsäure-natriumsalz wird in einer Mischung aus 50 ml Wasser und 50 ml Äthanol gelöst, und die Lösung wird bei Raumtemperatur 12 Stunden in einer Wasserstoffatmosphäre mit einem

2
Druck von 3,2 kg/cm (45 psi) in Gegenwart von 6 g Raney-Nickel-Katalysator hydriert. Der Katalysator wird abfiltriert, und das Filtrat wird im Vakuum zur Trockne eingedampft, wodurch eine Mischung aus Ausgangsstoff und dem Reduktionsprodukt 3-Methylen-7-/2'-(alpha-thienyl)acetamido/cepham-4-carbonsäure als Natriumsalz erhalten wird, wie durch Dünnschichtchromatographie nachgewiesen wird.

Beispiel 6

Eine Lösung von 770 mg S-Methylmercaptomethyl-?- £2 '-(alpha-thienyl)acetamido/-Delta -cephem-4-carbonsäure-natriumsalz in einer Mischung aus 50 ml Wasser und 50 ml Äthanol wird 13 Stunden bei Raumtemperatur in einer Wasserstoffatmosphäre mit

2
einem Druck von 3,2 kg/cm (45 psi) in Gegenwart von 2,3 g Raney-Nickel-Katalysator hydriert. Der Katalysator wird abfiltriert, und das Filtrat wird zur Trockne eingedampft, wodurch eine Mischung mit je etwa 50 % des Ausgangsstoffs und des Reduktionsprodukts 3-Methylen-7-/2·-(alpha-thienyl)acetamido/-cepham-4-carbonsäure-natriumsalz erhalten wird, wie durch Dünnschichtchromatographie nachgewiesen wird.

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Beispiel 7

Eine Lösung von 1 g S-Sulfothiomethyl-?-^¹-(alphathienyl) acetamido/-Delta -cephem-4-carbonsäure-dinatriumsalz in 50-prozentigem Äthanol wird in Gegenwart von 6 g Raney-Nickel in einer Wasserstoffatmosphäre mit 3,2 kg/cm (45 psi) hydriert. Die Hydrierung wird 16 Stunden bei Raumtemperatur durchgeführt. Der Katalysator wird abfiltriert und mit Äthanol gewaschen. Das Filtrat und die Waschlösung werden vereinigt und im Vakuum zur Trockne eingedampft. Ein Dünnschichtchromatogramm des festen Hydrierungsprodukts, das als Rückstand erhalten wird, zeigt, daß es aus 3-Methylen-7-^2'-(alpha-thienyl)acetamido/cepham-4-carbonsäure besteht, die eine Spur 3-Methyl-7-^2'-(alpha-t
enthält.

(alpha-thienyl)acetamido/-Delta -cephem-4-carbonsäure

Der feste Rückstand wird in einer Mischung aus Äthylacetat und Wasser gelöst. Die Äthylacetatschicht wird abgetrennt, mit 5-prozentiger Salzsäure und mit Wasser gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet und dann im Vakuum auf ein Volumen von etwa 20 ml eingeengt. Das gereinigte Produkt 3-Methylen-7-^2'-(alpha-thienyl)-acetamido/cepham-4-carbonsäure kristallisiert bei Raumtemperatur aus und schmilzt bei einer Temperatur von etwa 178 ⁰C.

Beispiel 8

Eine Lösung von 1,1 g Benzyl-3-äthoxythionocarbonylthiomethyl-7-^2'-(alpha-thienyl)acetamido/-Delta cephem-4-carboxylat in 100 ml 50-prozentigem wässrigem Äthanol wird mit 10 g Raney-Nickel versetzt und in einem

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Niederdruck-Hydrierapparat nach Parr bei Raumtemperatur mit Wasserstoff mit einem Druck von 3,2 kg/cm (45 psi) 18 Stunden lang hydriert. Der Katalysator wird abfiltriert, und das Filtrat wird zu einem wässrigen Rückstand eingeengt. Der wässrige Rückstand wird mit Äthylacetat extrahiert. Der Extrakt wird über Natriumsulfat getrocknet und zur Trockne eingedampft. Der feste Rückstand wird aus einem kleinen Volumen Äthylacetat zu einem weißen kristallinen Produkt umkristallisiert, das 80 % Benzyl-3-methylen-7-£2'-(alpha-thienyl)acetamido/cepham-4-carboxylat enthält, wie das NMR-Spektrum des Reduktionsprodukts zeigt.

Beispiel 9

Eine Suspension von 1,8 g 7-(D-alpha-Hydroxy-alphaphenylacetamido)cephalosporansäure in 7 ml Wasser wird bis zu einem pH-Wert von 7 mit 2n Natriumhydroxidlösung versetzt. Der erhaltenen neutralen Lösung werden 600 mg Thioharnstoff zugesetzt, und die Reaktionsmischung wird 18 Stunden auf einem Wasserbad erwärmt, das bei einer Temperatur von 55 ⁰C gehalten wird.

Das Reaktionsprodukt kristallisiert aus, wird abfiltriert, mit Wasser gewaschen und in einem Vakuumexsikkator getrocknet, wodurch 950 mg trockenes kristallines Isothiuroniumsalz 3-Amidinothiomethyl-7-(D-alpha-hydroxyalpha-phenyl)-Delta -cephem-4-carbonsäure (inneres Salz) erhalten werden.

Elementaranalyse ber. für C.-H-QN₄OcS₂.Η~0

theor.: C 46,35; H 4,57; N 12,72 gef.: C 46,54; H 4,82; N 12,67

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- 35 - . 220902Q

Beispiel 10

Eine Lösung von 900 mg 3-Amidinothiomethyl-7-(D-alpha-

3 hydroxy-alpha-phenylacetamido)-Delta -cephem-4-carbonsäure (inneres Salz) in einer Mischung aus 50 ml Wasser und 50 ml Äthanol wird 12 Stunden bei Raumtemperatur in einer Wasserstoffatmosphäre mit einem Druck von

2
3,2 kg/cm (45 psi) in Gegenwart von 6 g Raney-Nickel-Katalysator hydriert. Der Katalysator wird abfiltriert, und das Filtrat wird auf pH 2,5 angesäuert. Das angesäuerte Filtrat wird zur Entfernung von Äthanol eingedampft und dann mit Äthylacetat extrahiert. Der Extrakt wird getrocknet und auf ein kleines Volumen eingeengt, wodurch sich das Reduktionsprodukt 3-Methylen-7-(D-alpha-hydroxy-alpha-phenylacetamido)cepham-4-carbonsäure als weiße kristalline Verbindung abscheidet .

Elementaranalyse ber. für ^ci6^Hi6^N2°5^S:

theor.: C 55,16; H 4,63? N 8,04 gef.: C 55,29; H 4,91; N 7,75

Die Dünnschichtchromatographie einer Probe des kristallinen Reduktionsprodukts zeigt die Gegenwart von zwei kleineren Verunreinigungen.

Beispiel 11

2 g 3-/5-(1-Methyltetrazolyl)thiomethyl/-7-/2·-(alphathienyl)acetamido/-Delta -cephem-4-carbonsäure-natriumsalz werden in 100 ml 50-prozentigem wässrigem Äthanol gelöst, und die Lösung wird mit 10 g Raney~Nickel versetzt. Die Mischung wird bei Raumtemperatur 18 Stunden

2 mit einem Wasserstoffdruck von 2,8 kg/cm (40 psi)

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220902Q

reduziert. Der Katalysator wird abfiltriert, und das Fdltrat wird zur Entfernung des Äthanols eingedampft. Der wässrige Rückstand wird mit verdünnter Salzsäure angesäuert und dann mit Äthylacetat extrahiert. Der Extrakt wird mit Wasser gewaschen und getrocknet. Durch Eindampfen des getrockneten Extrakts wird eine Mischung aus 3-Methylen-7-/2-(alpha-thienyl)acetamido/cepham-4-carbonsäure und 3-Methyl-7-/2-(alpha-thienyl)acetamido/-Delta -cephem-4-carbonsäure erhalten, wie durch einen dünnschichtchromatographischen Vergleich mit authentischen Proben der beiden Verbindungen festgestellt wird.

Die Produktmischung wird aus Methylenchlorid fraktioniert umkristallisiert, wodurch 500 mg des 3-Methylenprodukts als weiße kristalline Verbindung erhalten werden.

Beispiel 12

2 g 3-/5- (l-Methyltetrazolyl)-thiomethy 1/-7-/2¹ -(alphathienyl) acetamido/-Delta -cephem-4-carbonsäure-natriumsalz werden in einer Mischung aus 16 ml Tetrahydrofuran und jeweils 5 ml Wasser, Dimethylformamid und Ameisensäure gelöst, und die Lösung wird mit 2,8 g Zinkstaub versetzt. Die Reduktionsmischung wird 18 Stunden bei Raumtemperatur gerührt und filtriert. Das Filtrat wird zur Entfernung von Tetrahydrofuran eingedampft, und der wässrige saure Rückstand wird mit Äthylacetat extrahiert. Der Extrakt wird mit 5-prozentiger wässriger Salzsäure und mit Wasser gewaschen und dann getrocknet. Nach Eindampfen des trocknen Extrakts auf ein kleines Volumen und Verdünnung mit Äther scheidet sich ein kristallines Gemisch der Reduktionsprodukte 3-Methylen-7-/2-(alpha-thienyl)acetamido/cepham-4-carbonsäure und 3-Methyl-7-/2'-(a
4-carbonsäure ab.

-?-^'-(alpha-thienyl)acetamido/-Delta -cephem-

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Die kristalline Mischung wird aus Methylenchlorid fraktioniert umkristallisiert, wodurch 700 mg 3-Methylen-7-/2-(alpha-thienyl)acetamido/cepham-4-carbonsäure als weißer kristalliner Feststoff erhalten werden.

Beispiel 13

Eine Lösung von 300 mg 3-Äthoxythionocarbonylthiomethyl-

7-phenoxyacetamido-Delta -cephem-4-carbonsäure-natriumsalz in 5,5 ml Tetrahydrofuran, 1,5 ml Wasser, 1,5 ml Ameisensäure und 1,5 ml DMF wird mit 700 mg Zinkstaub versetzt. Die Reduktionsmischung wird etwa 18 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Das Zink wird abfiltriert, und das Filtrat wird im Vakuum eingeengt. Das Konzentrat wird in einer Mischung aus Äthylacetat und Wasser aufgenommen und auf pH 2,5 angesäuert. Die Äthylacetatschicht wird abgetrennt, nacheinander mit 5-prozentiger Salzsäure und Wasser gewaschen, getrocknet und zur Trockne eingedampft. Das NMR-Spektrum des Rückstands zeigt, daß dieser hauptsächlich aus 3-Methylen-7-phenoxyacetamidocepham-4-carbonsäure und etwas nicht-umgesetztem Ausgangsstoff besteht.

Beispiel 14

Eine Lösung von 500 mg 3-Benzoylthiomethy 1-7-^/2 '-(alphathienyl) acetamido/-Delta -cephem-4-carbonsäure-natriumsalz in einer Mischung aus 5,5 ml Tetrahydrofuran, 1,5 ml Wasser, 1,5 ml Ameisensäure und 1,5 ml Dimethylformamid wird mit 5 g Zinkstaub versetzt und unter Rühren 6 Stunden auf 50 ⁰C erwärmt. Die Reaktionsmischung wird auf Raumtemperatur abkühlen gelassen und filtriert. Das Filtrat wird im Vakuum zur Entfernung des Tetrahydrofurans eingedampft. Der Rückstand wird in einer Mischung

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aus Äthylacetat und Wasser gelöst und auf pH 2,5 angesäuert. Die Äthylacetatschicht wird abgetrennt, mit 5-prozentiger Salzsäure und Wasser gewaschen, getrocknet und auf ein kleines Volumen eingedampft. Nach Verdünnung mit 3 Volumenteilen Äther scheidet sich das Reduktionsprodukt 3-Methylen-7-[2 '-(alpha-thienyl)acetamido/cepham-4-carbonsäure als weiße kristalline Festsubstanz ab.

Beispiel 15

Eine Lösung von 8,2 g S-Amidinothiomethyl-?-^¹-(alphathienyl) acetamido/-Delta -cephem-4-carbonsäure (inneres Salz) in einer Mischung aus 60 ml Tetrahydrofuran, 20 ml DMF, 20 ml Ameisensäure und 25 ml Wasser wird mit 13 g Zinkstaub versetzt, und die Mischung wird über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. Das Zink wird aus der Reaktionsmischung abfiltriert und mit Tetrahydrofuran gewaschen. Das Fitrat und die Waschlösung werden vereinigt und im Vakuum zur Entfernung des niedrig-siedenden Lösungsmittels eingeengt. Der Rückstand wird in einer Mischung aus Wasser und Äthylacetat gelöst. Die organische Schicht wird abgetrennt, mit 5-prozentiger Salzsäure und mit Wasser gewaschen und dann getrocknet. Durch Eindampfen der getrockneten Lösung im Vakuum auf ein kleines Volumen werden 4 g 3-Methylen-7-^2'-(alpha-thienyl)-acetamido/cepham-4-carbonsäure erhalten.

Beispiel 16

5 g S-Benzoylthiomethyl-?-^¹-(alpha-thienyl)acetamido/-Delta -cephem-4-carbonsäure-natriumsalz werden in einer Mischung aus 55 ml Tetrahydrofuran, 15 ml DMF, 15 ml Ameisensäure und 15 ml Wasser gelöst. Die Lösung wird

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mit 7 g Zinkstaub versetzt, und die Mischung wird 12 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Die Reaktionsmischung wird filtriert, und das Zink wird auf dem Filter mit Tetrahydrofuran gewaschen. Das Filtrat und die Waschlösung werden vereinigt und im Vakuum zur Entfernung der leichterflüchtigen Lösungsmittel eingeengt. Das Konzentrat wird in Äthylacetat-Wasser-Mischung aufgenommen, und die Äthylacetatschicht wird abgetrennt. Die Äthylacetatlösung wird mit 5-prozentiger Salzsäure und Wasser gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet und im Vakuum auf ein Volumen von 20 ml eingeengt. Es scheiden sich 1,2 g des Reaktionsprodukts 3-Methylen-7-^2'-(alphathienyl)acetamido/-cepham-4-carbonsäure ab, das bei etwa 178 ⁰C schmilzt. Die folgenden physikalischen Daten, die für dieses Produkt erhalten wurden, stehen in Übereinstimmung mit der ihm zugeschriebenen Struktur.

NMR-Spektrum: (in CDCl₃-DMSO-D₆) in tau-Werten: 6,52 (2d, 2H, C₂-H₂), 6,20 (s, 2H, Seitenketten-CH₂), 4,98 (s, IH, C₄-H), 4,77 (s, 2H, C₃-CH₂), 4,70-4,32 (m, 2H, Cg-H und C₇-H), 3,10-2,8 (m, 3H, Aromaten-H) und 1,72 (d, IH, Amid-NH).

Infrarot-Absorptionsspektrumϊ (in Nujol) in Mikron: 2,95 (Amid-NH), 5,7 (ß-Lactamcarbonyl), 5,75 (Carboxylcarbonyl), 6,1 und 6,6 (Amidcarbonyl).

Die elektrometrische Titration in 66-prozentigem wässrigem DMF zeigt die Anwesenheit einer titrierbaren Gruppe mit einem pKa-Wert von 4,4.

Das aufgrund dieser Titrationswerte bestimmte Molekulargewicht beträgt 335 (berechnet 338).

Elementaranalyse ber. für ^ci4^Hi4^N2°4^S:

theor.: C 49,71; H 4,17; N 8,28 gef.: C 49,58; H 4,36; N 8,25

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Durch NMR-Spektroskopie und Dünnschichtchromatographie wird nachgewiesen, daß das nach Abfiltrieren des Reaktionsprodukts aus dem Äthylacetat-Konzentrat erhaltene Filtrat weitere Mengen 3-Methylen-7-^/2 ' - (alpha-thienyl) acetamido/cepham-4-carbonsäure und der isomeren 3-Methyl-7-/2'-(alpha-thienyl)acetamido/-Delta -cephem-4-carbonsäure enthält.

Beispiel 17

Eine Lösung von 500 mg 3-Benzoylthiomethyl-7-/2'-(alpha-

thienyl)acetamido/-Delta -cephem-4-carbonsäure-natriumsalz in einer Mischung aus 5,5 ml Tetrahydrofuran, 1,5 ml Wasser, 1,5 ml Ameisensäure und 2 Tropfen DMF wird mit 1 g Zinkstaub versetzt, und die Mischung wird 24 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Die Reaktionsmischung wird filtriert, und das Filtrat wird im Vakuum eingeengt. Der Rückstand wird mit Wasser verdünnt und mit Äthylacetat extrahiert. Der Extrakt wird mit 5-prozentiger Salzsäure und Wasser gewaschen, getrocknet und zur Trockne eingedampft. Das Reduktionsprodukt wird als amorpher Rückstand erhalten und in Methylenchlorid aufgeschlämmt, wodurch 222 mg S-Methylen-?-^'-(alpha-thienyl)acetamido/-cepham-4-carbonsäure als kristallines Produkt erhalten werden.

Beispiel 18

1 g S-Amidinothiomethyl-?-^'-(alpha-thienyl)acetamido/-Delta -cephem-4-carbonsäure wird in einer Lösungsmittelmischung aus 5,5 ml Tetrahydrofuran, 1,5 ml Wasser, 1,5 ml DMF und 1,5 ml Ameisensäure gelöst. Die Reaktionslösung wird auf eine Temperatur von O bis 5 ⁰C gekühlt und zusammen mit 1,4 g Zinkstaub 24 Stunden lang gerührt,

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Dann wird die Reaktionsmischung filtriert und das Filtrat im Vakuum eingeengt. Das Konzentrat wird mit Wasser versetzt, und dann wird mit Äthylacetat extrahiert. Der Extrakt wird mit 5-prozentiger Salzsäure und mit Wasser gewaschen, getrocknet und im Vakuum eingedampft, wodurch eine Mischung aus 3-Methylen-7-/2'-(alpha-thienyl)acetamido/-cephem-4-carbonsäure und 3-Methyl-7-^2'-(alpha-thienyl)-acetamido/-Delta -cephem-4-carbonsäure in einem Verhältnis von etwa 4 : 1 erhalten wird.

Beispiel 19

Eine Lösung von 11 g (31 mMol) 3-Äthoxythionocarbonylthiomethyl-7-amino-Delta -cephem-4-carbonsäure-natriumsalz in 260 ml einer 5-prozentigen Natriumbicarbonatlösung und 40 ml Äthanol wird 12 Stunden unter einem

Wasserstoffdruck von 3,2 kg/cm (45 psi) bei Raumtemperatur in Gegenwart von 6,6 g Raney-Nickel-Katalysator hydriert. Die Reaktionsmischung wird zur Entfernung des Katalysators filtriert. Das Filtrat wird in einem Eisbad gekühlt und mit konzentrierter Salzsäure auf pH 3,5 angesäuert. Ein Niederschlag aus nicht-umgesetztem Ausgangsstoff (ca. 2,2 g) wird abfiltriert, und das Filtrat wird im Vakuum auf ein kleines Volumen eingedampft. Das rohe Reaktionsprodukt scheidet sich aus dem Konzentrat ab und wird abfiltriert. Umkristallisieren des rohen Reaktionsprodukts aus Wasser liefert 4,5 g (85 % Ausbeute) reine S-Methylen-T-amino-cepham-4-carbonsäure.

Das Kernresonanzspektrum des Produkts in Dg-DMSO zeigt folgende Signale bei den angegebenen tau-Werten: 6,49 (g, 2H, C₂-H₂), 5,46 (d, IH, Cg-H), 5,07 (s, IH, C₄-H), 4,80 (breit s, 3H, C₃-CH₃ und C₇-H) und 4,13 (breit s, durch OJO ausgewaschen).

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Das Massenspektrum zeigt einen Peak bei 214 m/e, entsprechend der Zusammensetzung CgH₁₀N₃O-S mit dem berechneten Molekulargewicht von 214 ,2.

Das Infrarotspektrum zeigt Banden bei 5,65 (ß-Lactam) und 6,1 (Carboxylat) Mikron.

Elementaranalyse ber. für CgH₁₀N₂O₃S:

theor. C 44,85; H 4,70; N 13,08 gef.: C 45,12; H 4,73; N 13,11.

Beispiel 20

5 g 3-Benzoylthiomethyl-7-(alpha-thienyl)acetamido-Delta -cephem-4-carbonsäure-natriumsalz werden fast vollständig in 50 ml Dimethylacetamid gelöst, und die Lösung wird unter Rühren mit 2,9 g Benzylbromid versetzt Die Mischung wird über Nacht bei Raumtemperatur gerührt und dann in einem großen Volumen Wasser-Äthylacetat-Mischung aufgenommen. Die Äthylacetatschicht wird abgetrennt, mit 5-prozentiger Salzsäure und mit Wasser gewaschen, getrocknet und im Vakuum auf ein geringes Volumen eingedampft. Beim Abkühlen kristallisieren 4,5 g Benzyl-S-benzoylthiomethyl-?-^¹-(alpha-thienyl)-acetamido/-Delta -cephem-4-carboxylat aus; Schmelzpunkt 150 bis 151 ⁰C.

Elementaranalyse ber. für ^C28^H24^N2°5^S3

theor.: C 59,56; H 4,28; N 4,96 gef.: C 59,53; H 4,57; N 5,12

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Beispiel 21

Eine Lösung von 1 g Benzyl-3-benzoylthiomethyl-7-^2'-(alpha-thienyl)acetamido/-Delta -cephem-4-carboxylat in einer Mischung aus 6 ml Tetrahydrofuran, 1,5 ml DMF, 1,5 ml Wasser und 1,5 ml Ameisensäure wird mit 1,4 g Zinkstaub versetzt, und die Reduktionsmischung wird 18 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Das Zink wird abfiltriert, und das Filtrat wird durch Verdampfen im Vakuum eingeengt. Das Konzentrat wird in Wasser-Äthylacetat -Mischung aufgenommen. Die Äthylacetatschicht wird abgetrennt, mit 5-prozentiger Salzsäure und Wasser gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet und zur Trockne eingedampft. Der Rückstand wird aus Benzol-Äther zu 800 mg eines kristallinen Produkts umkristallisiert, das aus einer 3;2-Mischung von

3 Benzyl-3-methyl-7-/2'-(alpha-thienyl)acetamido/-Delta cephem-4-carboxylat und Ben2yl-3-methyl3n-7-/2'-(alphathienyl) acetamido/-cepharft-4-carboxylat bestellt _s ??ie das NMR-Spektrum der Produktraisehunej s

Das NMR-Spektrum (CDCl₃) zeigt Signale bei folgenden tau-Werten:

7,86 (s, C₃-Methyl)

6,68 (2d, 2H, ^-Wasserstoff) 6,15 (s, 2H, Seitenketten-Methylen)

5,03 (d, IH, ^-Wasserstoff)
ο

4,82-4,57 (m, ^-Wasserstoff, C₃~Methylen und Ester-CK₂) 4,21 (g, IH, C₇-Wasserstoff)
3,15-2,56 (m, Aromaten-Wasserstoff)

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Beispiel 22

Eine Lösung von 570 mg 3-Benzoylthiomethyl-7-/2'-(alphathienyl)acetamido/-Delta -cephem-4-carbonsäure-natriumsalz in IO ml Tetrahydrofuran, 10 ml Wasser und 10 ml DMF wird mit Chromochlorid (aus 5 g Chromichlorid in einer Atmosphäre aus Kohlendioxid hergestellt) versetzt, und die Reaktionsmischung wird bei Raumtemperatur 3 Stunden gerührt. Die Reaktionsmischung wird eingedampft, und der Rückstand wird in Äthylacetat aufgenommen. Das Äthylacetat wird mit V/asser gewaschen, getrocknet und eingedampft, wodurch eine Reaktionsproduktmischung erhalten wird, die hauptsächlich aus 3-Methylen-7-^2-(alphathienyl)acetamido/cepham-4-carbonsäure besteht. Das Dünnschichtchromatogramm zeigt die Anwesenheit von Ausgangsstoff sowie eine kleinere Menge 3-Methyl-7-/2-(alpha-thienyl)acetamido/-Delta -cephem-4-carbonsäure .

Beispiel 23

Eine Lösung von 2 g 3-Amidinothiomethyl-7-/2'-(alphathienyl) acetamido/-Delta -cephem-4-carbonsäure in 8 ml DMF und 3 ml Äthanol wird mit 1 g feingeschnittener Aluminiumfolie und 60 mg Mercurichlorid versetzt. Die Reaktionsmischung wird in einem Wasserbad, das bei einer Temperatur von 50 ⁰C gehalten wird, 1,5 Stunden lang gerührt, dann auf Raumtemperatur abgekühlt und in eine Wasser-Äthylacetat-Mischung gegossen. Die organische Schicht wird abgetrennt, nacheinander mit 5-prozentiger Salzsäure und Wasser gewaschen, getrocknet und zur Trockne eingedampft, wodurch 100 mg einer kristallinen Mischung erhalten werden, die hauptsächlich aus 3-Methy.1811-7-/2- (alpha-thienyl) acetamido/-cepham-4-carbonsäure besteht, wie das NMR-Spektrum zeigt

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Beispiel 24

Eine Lösung von 700 mg 3-Methylen-7-^2'-(alpha-thienyl)-acetamido/cepham-4-carbonsäure-natriumsalz in 7 ml Dimethylacetamid wird mit 600 mg Anisylbromid versetzt, und die Mischung wird bei Raumtemperatur über Nacht gerührt. Der Niederschlag wird abfiltriert und aus Äthylacetat zu p-Methoxybenzyl-S-methylen-?-^'-(alphathienyl) acetamido/cepham-4-carboxylat umkristallisiert/ das bei etwa 114 ⁰C schmilzt.

Elementaranalyse ber. für C₂₂H₂₂N₃O₅S₂:

theor.: C 57,64; H 4,84; N 6,11 gef.: C 57,76; H 4,94; N 6,02

Das NMR-Spektrum (in CDCl₃) zeigt Signale bei folgenden tau-Werten:

6.65 (2d, 2H, C₂-H)

4,20 (s, 5H, Ester-OCH₃ und Seitenketten-CH₂) 4,90-4,8 (m, 5H, C₄-H, C₃~Methylen und Ester-CH₂)

4.66 (d, IH, C.--H)

4,27 (g, IH, C₇-H) und

3,3-2,66 (m, 8-H, Amid-I7-H und Aromaten-Wasserstoff)

Beispiel 25

Eine Suspension von 677 mg 3-Methylen-7-^2'-(alphathienyl) acetamido/cepham-4-carbonsäure in 30 ml Wasser wird durch Einstellen des pH-Werts der Suspension mit In Hatriumhydroxidlösung auf 5,5 in das IJatriumsalz übergeführt. Die Salzlösung wird filtriert und im Vakuum zur Trockne eingedampft, um das trockne feste Natriumsalz zu gewinnen.

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Das Natriumsalz wird in 20 ml DMA gelöst, und die Lösung wird unter Rühren mit 475 mg p-Nitrobenzylbromid versetzt. Die Reaktionsmischung wird etwa 18 Stunden bei Raumtemperatur gerührt und dann im Vakuum eingedampft. Der Rückstand wird in iithylacetat gelöst. Die Äthylacetatlösung wird nacheinander mit 5-prozentiger Natriumbicarbonatlösung und Wasser gewaschen, getrocknet und auf ein kleines Volumen eingeengt. Das Reaktionsprodukt kristallisiert aus und liefert 300 mg p-Nitrobenzyl-3-methylen-7-/2'-(alpha-thienyl)acetamido/cepham-4-carboxylat, das bei etwa 157 °C schmilzt.

Das Kernresonanzspektrum des Produkts zeigt folgende Signale bei den angegebenen tau-Werten:

6,46 (2d, 2H, C₂-H₃)
6,21 (s, 2H, Seitenketten-CH₂)
4,71 (s, IH, C₄-H)
4,63 (s, 2H, C₃-CH₂)
4,55 (s, 2H, Ester-CH₂)
4,7-4,39 (m, 2H, Cg-H und C₇-H) 3,1-1,6 (m, 7H, Aromaten-H)
0,82 (d, IH, Amid-NH)

Das Infrarotspektrum (in Nujol) zeigt folgende Absorptionsmaxima bei den angegebenen Wellenlängen in Mikron:

5,70 (ß-Lactamcarbonyl)

5,75 (Estercarbonyl)

6,0 und 6,5 (Amidcarbonyl)

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Das Ultraviolettabsorptionsspektrum (in Äthanol) zeigt Absorptionsbanden bei 237 nm (€= 10 700) und 264 nm (€ = 9000).

Elementaranalyse ber. für C₂₁H₁₉N₃OgS₂:

theor.: C 53,28; H 4,05; N 8,88 gef.: C 53,09; H 4,32; N 8,61

Beispiel 26

5 ml Dimethylacetamid, das 4 Tropfen Triätliylarain enthält, werden mit 100 mg p-Nitrobenzyl-3-niethylen-7-[2'-(alpha-thienyl)acetamido/cepham-4-carboxylat ver setzt, und die erhaltene Lösung wird über Macht bei Raumtemperatur aufbewahrt. Dana wirä die Reaktionsmischung in eine Mischung aus Wasss^ ~mä Allylacetat gegossen. Die Xthylaser.-at-sshiclrfc mrd abgetsrsnnt ₃ mit 5-prozentiger Salzsäure ώκΊ Tfeaa-s" ^ja^/asahei^, über Magnesiumsulfat getrookns-b 'Xiia Ils 7-":]jiiü>u ss Trockne eingedampft, wodurch p-Kitrobs-igyl-S^aiethBfl= 7-^2'- (alpha-thienyl) acetamido/-Dal-ta*^-1-cepheHi=^>4 = carboxylat als weiße kristalline FestsuJastans erhalten wird.

Beispiel 27

In 5 ml Dimethylacetamid, das 15 Tropfen Triäthylamin enthält, werden 100 mg 3-MethyIen-7-£2'-(alpha-thienyl)- acetamido/cepham-4-carbonsäure gegeben, und die erhal tene Lösung wird über wacht bei Raumtemperatur aufbe wahrt . Dann wird die FieaktionsBiiseliiing in eine Wasser- Äthyl ace tat -Mischung i';;O3?3S und sofort mit 5-prozentiger Salzsäure auf pH 2 ?M*^z-2?\\a^t, Die ivihjiacetatschicbi

2 Π ft Q ν- '7 I '"; **' *ί ■/■

wird abgetrennt, mit 5-prozentiger Salzsäure und Wasser gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet und im Vakuum zur Trockne eingedampft. Der verbleibende feste Rückstand enthält aufgrund seines NMR-Spektrums und Dünnschichtchromatogramms an Kieselgel 70 % des isomerisierten Produkts 3-Methyl-7-/2 ■-(alpha-thienyl)acetamido/-Delta -cephem-4-carbonsäure.

Beispiel 28

Eine Suspension von 1 g 3-Methylen-7-aminocepham-4-carbonsäure in 20 ml Acetonitril wird unter gutem Rühren mit 3 g N-(Trimethylsilyl)acetamid versetzt. Der erhaltenen Lösung werden 3 Tropfen Triäthylamin zugesetzt, und die Reaktionslösung wird 2 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Dann wird die Reaktionslösung mit Wasser verdünnt und mit Salzsäure auf pH 3,5 eingestellt. Aus der angesäuerten Reaktionslösung scheidet sich das Reaktionsprodukt 3-Methyl-7-amino-Delta cephem-4-carbonsäure (7-ADCA) als kristalliner Niederschlag ab.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der

Formel

R -

COOR,

dadurch gekennzeichnet, daß man eine 3-substituierte Methyl-Delta -cephemverbindung der Formel

R -

J? ^N

COOR₁

in einem inerten Lösungsmittel (1) in Gegenwart von Wasserstoff und eines metallischen Hydrierungskatalysators bei einer Temperatur zwischen 25 und 45 ⁰C oder (2) in Gegenwart wenigstens einer katalytischen Menge Dimethylformamid bei einer Temperatur zwischen 0 und 60 ⁰C mit einem chemischen Reduktionsmittel reduziert, das aus

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BR,AU,CH,DDR - 50 -

a) Aluminiumamalgam,

b) Zink in Gegenwart einer Säure,

c) Zinkamalgam in Gegenwart einer Säure;

d) Zink-Kupfer in Gegenwart einer Säure oder

e) Chrom-II-Kationen in Gegenwart einer Säure

besteht, wobei die Säure eine Carbonsäure mit einem pKa-Wert von wenigstens 4,0 oder eine verdünnte Mineralsäure in einer Konzentration von 0,5 bis 5 % ist, wobei in den vorstehenden Formeln bedeuten:

R, ein Wasserstoffatom, einen C.-C.-Alkylrest, eine Carboxylschutzgruppe oder ein pharmazeutisch annehmbares Kation,

R ein Wasserstoffatom, einen C.-Cg-Alkanoylrest, einen Cg-C. -Cycloalkanoyirest, einen C^-Cg-Hydroxyalkanoylrest, einen C^-Cg-Alkanoylrest, der durch eine Carboxygruppe und eine Aminogruppe oder geschützte Aminogruppe substituiert ist, einen Benzoylrest, einen substituierten Benzoylrest oder einen Acylrest der Formel

a O

I Il

P - (Z)_n - (CH₂)_m - C - C - ,

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worin

P ein alpha-Thienylrest, ß-Thienylrest, alpha-Furylrest, ß-Furylrest,

Benzothienylrest, Benzofurylrest, Phenylrest oder substituierter Phenylrest,

Z Sauerstoff oder Schwefel,

η 0 oder 1,

m eine ganze Zahl von 0 bis 3,

a ein Wasserstoffatom oder ein Cj-C^-Alkylrest und

b ein Wasserstoffatom, ein C.-CU-Alkylrest, eine Hydroxygruppe, eine Aminogruppe oder geschützte Aminogruppe

ist, mit der Maßgabe, daß P einen Phenylrest oder substituierten Phenylrest und b ein Wasserstoffatom oder einen C₁-C_-Alkylrest bedeutet, wenn η 1 ist,

einen C^-C.-Alkanoylrest, einen C^-C.-Halogenalkanoylrest, einen Benzoylrest, einen substituierten Benzoylrest, einen C.-C.-Alkylrest, einen Cj-C.^-Alkoxythionocarbonylrest, eine Amidinogruppe der Formel

^R4
N- R₅

-c ,

^X N⁺- R₆
^R7

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worin R., R_c, R,- und R-, die untereinander gleich

4 D D /

oder voneinander verschieden sind, Wasserstoffatome, C-Cg-Alkylreste, C₃-C_-Cycloalkylreste, Arylreste, Aralkylreste, substituierte Arylreste oder substituierte Aralkylreste sind,

eine Thiocarbamoylgruppe der Formel

S R₈

Il /

R₉

worin die einzelnen Reste R₈ und R_g, die untereinander gleich oder voneinander verschieden sein können, Wasserstoffatome, C₃-C₆-Alkylreste, Phenylreste oder substituierte Phenylreste sind oder R_g und Rg zusammen eine 4- oder 5-gliedrige Alkylen-, Azaalkylen- oder Oxaalkylenbrücke bilden, einen monocyclischen Heteroarylrest, einen bicyclischen Heteroarylrest oder eine Gruppe der Formel

- SO₃" M⁺ ,

worin M ein Alkali- oder Erdalkalikation ist, wobei R₁ ein Wasserstoffatom bedeutet, wenn R₂ eine Amidino- oder substituierte Amidinogruppe ist, oder R₁ M ist, wenn R₂ die Gruppe -SO₃" M bedeutet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als metallischen Hydrierungskatalysator Raney-Nickel verwendet.

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BR - 53 -

3. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß man die Reduktion gemäß (2) durchführt und als chemisches Reduktionsmittel Zink in Gegenwart von Ameisensäure verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als chemisches Reduktionsmittel Zink in Gegenwart von Salzsäure mit einer Konzentration von 0,5 bis 5 % verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man 3-Amidinothiomethyl-7-(2^l-phenoxyacetamido)-Delta -cephem-4-carbonsäure (inneres Salz), 3-Methylmercaptomethyl-7-^2'-(alpha-thienyl)acetamido/-Delta -cephem-4-carbonsäure-natriumsalz oder 3-Benzoylthiomethyl-7-(2'-amino-2'-phenylacetamido)-Delta -cephem-4-carbonsäure reduziert.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man 3-Äthoxythionocarbonylthiomethyl-?- [2 '-(alpha-thienyl)acetamido/-Delta -cephem-4-carbonsäure, S-Äthoxythionocarbonylthiomethyl-T-amino-Delta -cephem-4-carbonsäure, 3-Äthoxythionocarbonylthiomethyl-7-(5'-proplonamido-5'-carboxyvaleramido)-Delta -cephem-4-carbonsäure , 3-Äthoxythionocarbonylthiomethyl-7-(5'-acetamido-5'-carboxyvaleramido)-Delta -cephem-4-carbonsäure, 3-Äthoxythionocarbonylthiomethyl-7-/2'-(2-methoxycarbonyl-1-methylvinylamino)-2'-phenylacetamido/-Delta cephem-4-carbonsäure oder Dinatrium-3-sulfothiomethyl-

3 l-[2 '-(alpha-thienyl)acetamido/-Delta -cephem-4-carboxy-

lat reduziert.

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7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die 3-Methylencephamverbindung der Formel

COOR,

in eine Delta -Cephemverbindung der Formel

R -

COOR,

überführt, indem man die 3-Methylencephamverbindung mit einem aprotischen Lösungsmittel mit einer hohen Dielektrizitätskonstante und einem tertiären Amiη mit einem pKa-Wert von wenigstens 9,5 vermischt, wobei in den vorhergehenden Formeln R wie in Anspruch 1 definiert ist und R. ein Wasserstoffatom, eine Carboxylschutzgruppe oder ein pharmazeutisch annehmbares Kation bedeutet.

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8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als-aprotisches Lösungsmittel Dimethylacetamid und als tertiäres Amin Triäthylamin verwendet.

Verbindungen, gekennzeichnet durch die Formel

COOR

10

worin R₁₀ ein Wasserstoffatom, ein C.-C^-Alkylrest, ein 4-Nitrobenzylrest, ein 4-Methoxybenzylrest, ein 2,2,2-Trichloräthylrest, ein Trxmethylsilylrest oder ein pharmazeutisch annehmbares Kation ist.

10. Verbindung nach Anspruch 9, nämlich 3-Methylen-7-aminocepham-4-carbonsäure.

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