DE2209020C2

DE2209020C2 - 3-Methylencephamverbindungen, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung zur Herstellung von θ↑3↑-Cephemverbindungen

Info

Publication number: DE2209020C2
Application number: DE2209020A
Authority: DE
Inventors: Robert Raymond Indianapolis Ind. Chauvette
Original assignee: Eli Lilly and Co
Current assignee: Eli Lilly and Co
Priority date: 1971-02-25
Filing date: 1972-02-25
Publication date: 1982-06-03
Also published as: BE779305A; DD96072A5; CA1011731A; NO147918B; JPS564557B2; FI57419C; HU163864B; AT318804B; CS183696B2; PH10522A; ES427863A1; BG20116A3; PL92431B1; JPS5598187A; YU36524B; NL173646C; PH9807A; ZA72796B; BG22839A3; AT318809B

Description

worin R und Ri die in Anspruch 2 angegebenen Bedeutungen haben, durch Umsetzen einer 3-Methylencephamverbindung der obigen allgemeinen Formel I mit einem aprotischen Lösungsmittel mit einer hohen Dielektrizitätskonstante und einem tertiären Amin mit einem pKa-Wert von wenigstens 9,5.

In der älteren DE-OS 2160 319 wird bereits ein Verfahren zur Herstellung von 7-Amino-3-methyl-3-cephem-4-carbonsäure oder von 7-Amino-3-methylen-4-cepham-4-carbonsäure, worin die Aminogruppe gegebenenfalls durch S-Amino-S-carboxyvaleryl, Phenylglycyl oder 1-Cyclohexenyl substituiert sein kann, bschrieben, indem man eine gegebenenfalls an der Aminogruppe entsprechend substituierte 7-Amino-3-acetoxy-methyl-3-cephem-4-carbonsäure mit einer zweiwertigen Chromverbindung behandelt, wobei man eine eventuell erhaltene 3-Methylenverbir.dung zur Überführung in die jeweilige 3-Cephemverbindung gegebenenfalls einer weiteren Behandlung mit einem Isomerisierungskatalysator unterzieht. Die hierbei erhältlichen 3-Methylenverbindungen und auch die 3-Cephemverbindungen stellen wertvolle Zwischenprodukte zur Herstellung von Cephalosporinantibiotika mit in Stellung 3 befindlicher Methylgruppe dar. Im Gegensatz zu den bisher bekannten Verfahren zur Herstellung antibiotisch wirksamer Cephalosporine erlaubt das obige Verfahren die problemlose Bildung dieser wertvollen Verbindungen in besonders hoher Reinheit und Ausbeute. Ein bekanntes Zwischenprodukt zur Herstellung besonders wirksamer Cephalosporinantibiotika ist beispielsweise die 7-Aminodesacetoxycephalosporansäure (7-ADCA), die nach J. Am. Chem. Soc. 84, 3400 (1962) auch als 3-Methyl-7-amino-Delta^:l-cephem-4-carbonsäure bezeichnet wird. Beispielsweise liefert die Acylierung von 7-ADCA in einer gemischten Anhydridreaktion mit lert.-butyloxycarbonyl(t-BOC)-geschütztem D-Phenylglycin unter Verwendung von Methylchlorformiat nach anschließender Entfernung der (t-BOC)-Gruppe 7-(alpha-D-AminophenylacetamiddJdesacetoxycepnalosporansäure, die gewöhnlich als Cefalexin bekannt ist. Es sind weitere vorteilhafte Cephalosporinzwischenprodukte bekannt, bei denen sich die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung in der 2-Stellung (Delta²) des Cephemrings befindet, beispielsweise die 7-Aeyl-Delta²-cephenM-carbonsäureester gemäß US-PS 35 36 705 und J. Org. Chem. 35,2429 (1970).

Die bekannten Verfahren zur Herstellung von Cephalosporinantibiotika haben nun insgesamt den Nachteil, daß sie die gewünschten Verbindungen nicht

ίο in einer genügenden Ausbeute und Reinheit ergeben, da sie über Zwischenprodukte verlaufen, die an Ausbeute und Reinheit sehr zu wünschen übrig lassen und die demnach die jeweiligen Antibiotika wiederum nur mit dem gleichen Mangel behaftet ergeben.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines neuen Verfahrens zur Herstellung von 3-Methylencephamverbindungen unter Bereitstellung neuer 3-Methylencephame, wodurch sich diese Ausgangsprodukte in besonders hoher Ausbeute und Reinheit ergeben und aus denen sich in einfacher Weise die verschiedensten bekannten Cephalosporinantibiotika besser als bisher herstellen lassen. Diese Aufgabe wird nun erfindungsgemäß in der aus den Ansprüchen hervorgehenden Art und Weise gelöst

Wie die Ausführungsbeispiele zeigen, ergibt die Erfindung die wertvollen Ausgangsprodukte zur Herstellung von Cephalosporinantibiotika in besonders hoher Ausbeute, so daß sich letztere daraus mit ebenfalls dem gleichen Effekt erzeugen lassen. Es bestehen hier somit praktisch dieselben Vorteile, wie sie in der bereits erwähnten älteren DE-OS 21 60 319 auf den Seiten 3 sowie 7 bis 9 angeführt sind. Die vorliegend erhältlichen Zwischenprodukte eignen sich daher unter anderem zu einer besonders wirtschaftlichen Herstel-

j5 lung von Cephalosporinantibiotika, wie sie beispielsweise in US-PS 39 17 587, US-PS 39 17 588, US-PS 39 25 372 oder US-PS 40 64 343 beschrieben werden.

Beispiele für erfindungsgemäß erhältliche neue 3-Methylencephamverbindungen der allgemeinen Formellasind:

4-Nitrobenzyl-3-methylen-7-aminocepham-

4· carboxylat,
4-Methoxybenzyl-3-methylen-7-aminocepham-

4-carboxylat,
2,2,2-Trichloräthyl-3-methylen-7-amino-

cepham-4-carboxylat oder
t.-Butyl-S-methylen^-aminocepham-

4-carboxylat.

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-Delta³-cephem-4-carbonsäuren (Desacetoxycephalosporansäuren) aufweisen. Im Gegensatz zu den 3-Methyl-Delta³-cephem-4-carbonsäuren zeigen die 3-Methylencephamverbindungen im 260-nm-Gebiet des Ultraviolettspektrums keine Absorption, jedoch ähnlich wie die 3-Methyl-Delta³-cephemverbindungen Absorption bei etwa 1790 cm-' im Infrarotgebiet des Spektrums, die für das j3-Lactamcarbonyl charakteristisch ist. Die Kernresonanzspektren der 3-Methylencephamverbindungen zeigen die Anwesenheit eines Allylwasserstoffs bei C4 und zwei Vinylwasserstoffatome an einem an Ci gebundenen Kohlenstoffsubstituenten, was mit der hierin angegebenen Struktur für die 3-Methylencepham-4-carbonsäuren übereinstimmt.

Die beim Verfahren zur Herstellung von 3-Methylencephamverbindungen benötigten Verbindungen der Formel II lassen sich nach gebräuchlichen Methoden auf dem Gebiet der Cephalosporinantibiotica erhalten. Im allgemeinen weiden sie durch eine: nukleophile Austauschreaktion einer Cephalosporansäure mit einem nukleophilen Agens der Formel H—S — R.2 hergestellt Die Verbindungen der Formel II, worin R.2 einen Ci-Cn-Alkoxythionocarbonylrest bedeutet, werden beispielsweise nach dem Verfahren der US-PS 34 46 803 erhallen. Wenn R2 eine Amidinogruppe bedeutet, werden die betreffenden 7-Acylamidocephalosporinisothiuroniumsalze gemäß den Angaben der US-PS 32 78 531 hergestellt Ähnlich sind die Herstellung und die Eigenschaften der übrigen Verbindungen der Formel II in den US-PS 32 61832, 32 39 516 und 32 43 435 beschrieben.

Erfindungsgemäß wird eine Verbindung der Formel Ii in der durch Anspruch 2 gekennzeichneten Weise mit Wasserstoff unter reduzierenden Bedingungen durch katalytische Hydrierung oder chemische Reduktion zu einem 3-Methylencephalosporin der Formel I umgesetzt.

Die erstgenannte Reaktion wird als reduktive Verdrängungsreaktion bezeichnet weil unter den angewandten reduzierenden Bedingungen die Gruppe — S —R2 unter Bildung einer exocyclischen Doppelbindung in der 3-Ste:llung des Cephamrings verdrängt wird. Die Gruppe SR2 kann als austretende Gruppe bezeichnet werden, die unter den angewandten reduzierenden Bedingungen verdrängt wird.

Diese reduktive Verdrängungsreaktion wird mit molekularem Wasserstoff in Gegenwart eines metallischen Hydrierurtgskatalysators oder mit naszierendem Wasserstoff durchgeführt, der durch Aluminiumamalgan, Zink in Gegenwart einer Säure, Zinkamalgam in Gegenwart eine«· Säure oder Zink-Kupfer in Gegenwart einer Säure und 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 bei einem Druck zwischen etwa 1,05 und etwa 35 kg/cm² gehalten wird, hydriert. Die Hydrierung wird bei einer Temperatur von 25 bis 45⁰C vorgenommen. 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 wird in verschiedenen Lösungsmitteln durchgeführt. Im allgemeinen kann jedes wäßrige oder nicht-wäßrige Lösungsmittel, das mit dem Ausgangsstoff nicht reagiert und vorzugsweise ein solches, da« selbst nicht reduziert wird, verwendet werden. Geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise Methanol, Äthanol, Isopropanol, Dimethylformamid, Dioxan oder Tetrahydrofuran, entweder allein oder in Mischung mit Wasser. Wenn das 3-substituierte b, Methylcephalosporin in Salzform verwendet wird, kann Wasser allein als Lösungsmittel angewandt werden.

Die Dauer der Hydrierung beträgt im allgemeinen etwa 24 Stundea

Die reduktive Verdrängungsreaktion kann auch unter an sich bekannten, durch Anspruch 2 gekennzeichneten chemischen Reduktionsbedingungen durchgeführt werden, wobei naszierender Wasserstoff erzeugt wird oder Chrom(II)-Kationen in Gegenwart einer Säure als Reduktionsmittel dienen. Hierfür verwendete chemische Reduktionsmittel sind Aluminiumamalgam oder Zink, Zinkamalgam, Zink-Kupfer oder Chrom(Il)-Kationen, wie Chrom(II)-chlorid, Chrom(II)-bromid oder Chrom(II)-acetat, jeweils in Gegenwart einer Säure.

Die chemische Reduktion wird in einem wäßrigen Medium durchgeführt das Dimethylformamid enthält. Wenn es aufgrund der Löslichkeit des betreffenden 3-substituierten Methylcephalosporins erforderlich ist, kann ein Kolösungsmittel, wie ein mit Wasser mischbarer Ether, zugesetzt werden. Geeignete Kolösungsmittel sind beispielsweise Tetrahydrofuran oder Dioxan.

Die Reduktion wird mit einem der oben beschriebenen chemischen Reduktionsmittel während etwa 6 bis 24 Stunden bei einer Temperatur zwischen 0 und 60° C, vorzugsweise 15 und 45° C, durchgeführt.

Wenn ein Metallamalgam für die reduktive Verdrängungsreaktion verwendet wird, dann wird mit einem Lösungsmittelsystem gearbeitet, das aus Wasser, einem alkoholischen Lösungsmittel wie Ethanol, und Dimethylformamid besteht Wenn Zink oder verwendet werden, dann besteht ein zweckmäßiges Lösungsmittelsystem aus einer Mischung von Wasser, einem mit Wasser mischbaren Kolösungsmittel, wie Tetrahydrofuran, oder 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 oder 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- oder Trichloressigsäure. Die bevorzugte Säure ist Ameisensäure.

Die chemische Reduktion wird, wie bereits erwähnt, in Gegenwart von Dimethylformamid durchgeführt Die verwendete Menge an DMF 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 zu verwenden, um die Löslichkeit des Ausgangsstoffs zu erhöhen.

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.

Die in Verbindung mit dem Reduktionsmittel verwendete Säure wird vorzugsweise ebenfalls im Überschuß angewandt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens löst man ein 3-substituiertes Methylcephalosporin der Formel II, beispielsweise 300 mg S-Ethoxythionocarbonylthiomethyl-?- phenoxyacetamido-Delta³-cephem-4-carbonsäure (0,6 mMol), in einem LösungsmittelgemWjh aus 5,5 ml Tetrahydrofuran, 1,5 ml Wasser, 1,5 ml Ameisensäure und 1,5 ml DMF, und versetzt das ganze dann mit

700 mg Zinkstaub. Das Reaktionsgemisch wird 18 Stunden bei Umgebungstemperatur gerührt, wodurch man S-Methylen^-phenöxyacetamidocephem^-carbonsäure als überwiegendes Produkt erhält.

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, ι ο nämlich Zink in Gegenwart von Ameisensäure, verwendet wird, dann kann eine weitgehende Spaltung des labilen Esters zur 3-Methylencephamverbindung der Formel I in Form der freien Säure erfolgen.

Bedeutet Ri in Formel II beispielsweise Benzyl oder 4-Methoxybenzyl, und wird die Hydrierung mit Raney-Nickel durchgeführt, dann bleibt die Estergruppe während der reduktiven Verdrängungsreaktion praktisch unversehrt. Ein ähnliches Ergebnis wird erzielt, wenn Zink in Gegenwart von Ameisensäure verwendet 2« wird. Wenn dagegen Palladium oder Palladium auf einem Träger als Hydrierungskatalysator in Verbindung mit einem Benzylester verwendet wird, dann kann eine beträchtliche Hydrogenolyse der Estergruppe stattfinden, besonders wenn die reduktive Verdrängungsreaktion bei höheren Temperaturen durchgeführt wird.

Wenn daher ein 3-Methylencepham-^-carboxylat der Formel I hergestellt werden soll, worin Ri eine Carboxylschutzgruppe bedeutet, die unter den Bedingungen der reduktiven Verdrängungsreaktion gegen m Spaltung empfindlich ist, dann kann zuerst die ungeschützte 3-Methylencepham-4-carbonsäure hergestellt werden. Nach der reduktiven Verdrängungsreaktion kann man die als Reduktionsprodukt erhaltene 3-Methylencepham-4-carbonsäure isolieren und an- a schließend mit der gewünschten Estergruppe durch Veresterung schützen oder auch mit Essigsäure oder Propionsäure nach bekannten Methoden das entsprechende gemischte Säureanhydrid bilden. Beispielsweise wird S-Ethoxythionocarbonylthiomethyl^-amino-Del- ■»< > ta³-cephem-4-carbonsäure, die man durch Umsetzung von 7-Aminocephalosporansäure (7-ACA) mit Ethylxanthat erhält, in Gegenwart von Raney-Nickel zu 3-Methylen-7-aminocepham-4-carbonsäure hydriert. Die Cephamsäure wird dann nach bekannten Methoden zum gewünschten Ester der Formel I acyliert und verestert

Wenn R2 in Formel Il die Gruppe

-SO₃-M ₊

bedeutet, dann liefern die betreffenden Verbindungen bei der reduktiven Verdrängungsreaktion unter katalytischen Hydrierungsbedingungen, vorzugsweise in Gegenwart von Raney-Nickel als Katalysator, die jeweilige 3-Methylencephamverbindung der Formel I in befriedigenden Ausbeuten. Wird die reduktive Verdrängungsreaktion dagegen unter sauren chemischen Reduktionsbedingungen durchgeführt, beispielsweise mittels Zink in Gegenwart von Ameisensäure und DMF, dann werden nur kleine Mengen der S-Methylencepham^-carbon- t>o säure oder des Esters gebildet.

Die Bildung der S-Methylen^-acylamidocepham^- carbonsäuren, -ester und -salze der Formel I nach der oben beschriebenen reduktiven Verdrängungsreaktion wird im allgemeinen von der Bildung der entsprechen- b5 den isomeren 3-Methyl-7-acylamido-Delta³-cephem-4-carbonsäuren, -ester oder -salze begleitet, und in manchen Fällen lassen sich auch die entsprechenden 3-Methyl-Delta²-cephemisomeren beobachten.

Das bei der Reduktion anfallende Produktgemisch aus den 3-Methylen-cephem- und den 3-Methyl-Delta³- und -Delta²-cephemsäuren, -estern oder -salzen kann durch Chromatographieren mittels eines geeigneten Adsorbens in die einzelnen isomeren Reduktionsprodukte aufgetrennt werden. Zur Durchführung der Trennung können chromatographische Adsorbentien verwendet werden, wie Kieselgel oder Aluminiumoxid. Alternativ läßt sich das Produktgemisch auch durch fraktioniertes Umkristallisieren oder durch präparative Dünnschichtchromatographie in die betreffenden Isomeren auftrennen.

Die erfindungsgemäß erhältlichen 3-Methylencephalosporine sind als solche verhältnismäßig gering antimikrobiell wirksam. Sie sind jedoch wertvolle Zwischenprodukte für die Synthese von Desacetoxycephalosporinantibiotika mit hoher Aktivität.

Beispielsweise wird 3-Ethoxythionocarbonylthiomethyl-7-(2'-amino-2'-phenylacetamido)-Delta³-cephem-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 in der beschriebenen Weise zum Desacetoxycephalosporin-antibiotikum 3-Methyl-7-(2'-amino-2'-phenylacetamido)-Delta³-cephem-4-carbonsäure (Cefalexin) isomerisiert.

Die erfindungsgemäß erhältlichen 3-Methylencephamverbindungen der allgemeinen Formel I lassen sich, wie aus den Ansprüchen ebenfalls hervorgeht, in Delta³-Cephemverbindungen der allgemeinen Formel III überführen, indem man die jeweilige Verbindung aus der allgemeinen Formel I mit einem aprotischen Lösungsmittel mit hoher Dielektrizitätskonstante und einem tertiären organischen Amin mit einem pKa-Wert von mindestens 9,5 vermischt. Für dieses Isomerisierungsverfahren geeignete aprotische Lösungsmittel sind beispielsweise Dimethylsulfoxid, Dimethylacetamid oder Dimethylformamid, wobei Dimethylacetamid bevorzugt ist.

Zu geeigneten tertiären organischen Aminen gehören beispielsweise die tertiären Alkylamine mit Ci —do-Alkylgruppen. Beispiele für solche Amine sind Trimethylamin, Triethylamin. Tri-n-propylamin, Methyldiethylamin, Tri-n-butylamin, Tri-n-octylamin oder Tri-n-decylamin, wobei Triethylamin bevorzugt ist.

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 iserrisrisisru"" schon O3nn befriedigen^ «/**ηη mit pinpr katalytischen Menge des Amins in Form weniger Tropfen gearbeitet wird.

Das Isomerisierungsverfahren wird zweckmäßig bei Umgebungstemperatur durchgeführt und findet offenbar bei einer Temperatur zwischen etwa 20 und 35° C 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.

Das obige Isomerisierungsverfahren wird an folgendem Beispiel erläutert: 100 mg 3-Methylen-7-[2'-{alphathienylj-acetamidoj-cepham^-carbonsäure werden in 5 ml Dimethylacetamid gelöst, das etwa 15 Tropfen Triethylamin enthält worauf man das Reaktionsgemisch 18 Stunden bei Raumtemperatur rührt, in ein Gemisch

aus Wasser und Ethylacetat gießt und mit Salzsäure auf pH 2 ansäuert. Die Ethylacetatschicht wird abgetrennt, mit einer Säure gewaschen und dann zur Trockne eingedampft, wodurch man zu 3-Methyl-7-[2'-(alphathienyl)acetamido]-Delta³-cephem-4-carbonsäure in ei- ■"> ner Ausbeute von 70% gelangt.

Durch die Erfindung wird also weiter auch ein Verfahren zur Herstellung von Desacetoxycephalosporansäuren oder -estern aus Cephalosporansäuren oder -estern geschaffen. Wie erwähnt liefert die Reduktion eines 3-substituierten Methylcephalosporins der Formel 11 in vielen Fällen ein Isomerengemisch, das sowohl eine 3-Methylen-cephamverbindung als auch die isomere Delta³-cephem-verbindung enthält. Dieses Isomerengemisch kann durch bekannte Chromatographie- oder Kristallisationsmcthodcn in die einzelnen isomeren aufgetrennt werden. Das 3-Methylen-cephamisomer kann dann den oben beschriebenen Isomerisierungsbedingungen unterworfen und dadurch in das gewünschte Delta³-Cephemantibiotikum überführt werden.

Wahlweise kann man auch die bei der Reduktion erhaltene Produktmischung, welche die 3-Exo- und 3-Endo-Isomeren enthält, den Isomerisierungsreaktionsbedingungen unterwerfen, wodurch man ebenfalls praktisch das gewünschte Delta³-Cephem-antibiotikum :3 erhält, das sich im allgemeinen durch fraktionierte Kristallisation abtrennen läßt.

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

Zur praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Isomerisierungsverfahrens wird eine 3-Methylen-7-amino-cepham-4-carbonsäure oder ein Ester davon mit einem aprotischen Lösungsmittel, wie Dimethylacet- j> amid, in Gegenwart eines tertiären Amins, vorzugsweise Triethylamin, vermischt, um die Exo-Doppelbindung durch Isomerisierung in die Endo-Stellung zu verschieben und die 3-Methyl-7-amino-Delta³-cephem-4-carbonsäure (7-ADCA-Grundverbindung) oder den betreffenden Ester zu erhalten.

Durch die folgenden Beispiele wird die Erfindung weiter erläutert.

Beispiel 1

Eine Lösung von 1 g3-Amidinothiomethyl-7-(2'-phenoxyacetamido)-Delta³-cephem-4-carbonsäure (inneres Salz) in 100 ml 50prozentigem (Volumen) wäßrigem Äthanol wird bei Raumtemperatur 18 Stunden in einer Atmosphäre aus Wasserstoffgas mit einem Druck von 3,2 kg/cm² 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 &o eingedampft. Beim Abkühlen scheidet sich aus dem Äthylacetatkonzentrat 3-Methylen-7-(2-phenoxyacetamido)-cepham-4-carbonsäure als weiße kristalline Verbindung aus.

Elementaranalyseber. für Ci₆Hi₆N₂O₅S: ^6d

theory C 55,17; H 4,63; N 8,04
geL: C 5538; H 436; N 8,09

Das Kernresonanzspektrum in D6-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 C₆-H und C₇-H), 3,20-2,60 (m, 5H, Aromaten-H) und 0,92 (d, 1H, Amid-NH).

Beispiel 2

Eine Lösung von 1 g 3-Amidinothiomethyl-7-(2-phenylacetamido)-Delta³-cephem-4-carbonsäure in 100 ml 50prozentigem (Volumen) wäßrigem Äthanol wird 12 Stunden bei Raumtemperatur in einer Atmosphäre aus Wasserstoffgas mit einem Druck von 3,2 kg/cm² 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.

Elementaranalyseber. für Ci₆H

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

Beispiel 3

Eine Lösung von 1 g 3-Amidinothiomethyl-7-[2'-(alphathienyl)acetamido]-Delta³-cephem-4-carbonsäure in 100 ml 50prozentigem (Volumen) wäßrigem Äthanol wird 12 Stunden bei Raumtemperatur in einer Wasserstoffatmosphäre mit 3,2 kg/cm² in Gegenwart von 6 g Raney-Nickel-Katalysator hydriert Der Katalysator wird abfiltriert und mit Wasser gewaschen. Das Filtrat und die Katalysatorwaschlösung werden vereinigt und im Vakuum zur Trockne eingedampft Der Rückstand wird in 25 ml Wasser gelöst und mit 50 ml Äthylacetat versetzt. Die Mischung wird mit 1 η 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'-(alphathienyI)acetamido]cephem-4-carbonsäure als weiße kristalline Verbindung erhalten.

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

6,49 (2d, 2H, C₂-H₂), 6,24 (s, 2H, Seitenkette-CH₂), 430 (s, 1H, C₄ - H), 4,72 (s, 2H, C₃-CH₂), 4,80-4,46 (m, 2H, C₆ - 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 3-Äthoxythionocarbonylthiomethyl-7-[2'-{alphathienyl)acetamido]-Delta³-cephem-4-carbonsäuTenatriumsalz wird in 100 ml 50prozentigem (Volumen) wäßrigem Äthanol gelöst, und die Lösung wird bei Raumtemperatur über Nacht in einer Atmosphäre aus Wasserstoff mit einem Druck von 3,2 kg/cm² in Gegenwart von 6 g Raney-Nickel-Katalysator hydriert

Der Katalysator wird abfiltriert, und das Filtrat wird im Vakuum durch Verdampfen von Äthanol eingeengt. Das wäßrige Konzentrat wird mit Äthylacetat versetzt, und die Mischung wird mit I η Salzsäure auf pH 2,5 eingestellt. Die Äthylacetatschicht wird abgetrennt, getrocknet und im Vakuum zur Trockne eingedampft. Durch Umkristallisieren des Rückstands aus Methylenchlorid wird3-Methylen-7-[2'-(alpha-thienyl)acetamido]-cepham-4-carbonsäure als weiße kristalline Verbindung erhalten.

Beispiel 5

1 g 3-Benzoylthiomethyl-7-[2'-(alpha-thienyl)-acetamido]-Delta³-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 Wasserstoffatomosphäre mit einem Druck von 3,2 kg/cm² in Gegenwart von 6 g Raney-Nikkel-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'-(alphathienyljacetamidojcepham^-carbonsäure als Natriumsalz erhalten wird, wie durch Dünnschichtchromatographie nachgewiesen wird.

Beispiel 6

Eine Lösung von 770 mg S-Methylmercaptomethyl-?- [^'-(alpha-thienylJacetamidoJ-Delta^cephem^-carbonsäure-natriumsalz in einer Mischung aus 50 ml Wasser und 50 ml Äthanol wird 13 Stunden bei Raumtemperatur in einer Wasserstoffatmosphäre mit einem Druck von 3,2 kg/cm² 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-thienyljacetamidoj-cepham^-carbonsäure-natriumsalz erhalten wird, wie durch Dünnschichtchromatographie nachgewiesen wird.

Beispiel 7

Eine Lösung von 1 g 3-Sulfothiomethyl-7-[2'-(alphathienylJacetamidoJ-Delta^cephem-^carbonsäure dinatriumsaiz in 50prozentigem Äthanol wird in Gegenwart von 6 g Raney-Nickel in einer Wasserstoffatmosphäre mit 3,2 kg/cm² 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 bestehtdie eine Spur 3-Methyl-7-[2'-{alpha-thienyl)acetamido]-Delta³-cephem-4-carbonsäure enthält

Der feste Rückstand wird in einer Mischung aus Äthylacetat und Wasser gelöst Die Äthylacetatschicht wird abgetrennt, mit 5prozentiger 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'-(al· pha-thienyl^acetamidojcepham^-carbonsäure kristallisiert bei Raumtemperatur aus und schmilzt bei einer Temperatur von etwa 178° C

Beispiel 8

Eine Lösung von 1,1 g Benzyl-3-äthoxythionocarbonylthiomethyl-7-[2'-(alpha-thienyl)acetamido]-Delta³- -, cephem-4-carboxylat in 100 ml 50prozentigem wäßrigem Äthanol wird mit 10 g Raney-Nickel versetzt und in einem Niederdruck-Hydrierapparat nach Parr bei Raumtemperatur mit Wasserstoff mit einem Druck von 3,2 kg/cm² 18 Stunden lang hydriert. Der Katalysator

ίο 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

ι j Äthylacetat zu einem weißen kristallinen Produkt umkristallisiert, das 80% Benzyl-3-methylen-7-[2'-(alpha-thienylJacetamidoJcephanM-carboxylat enthält, wie das NMR-Spektrum des Reduktionsprodukts zeigt.

Beispiel 9

a) 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 2 η 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° C gehalten wird.

Das Reaktionsprodukt kristallisiert aus, wird abfillü triert, mit Wasser gewaschen und in einem Vakuumexsikkator getrocknet, wodurch 950 mg trockenes kristallines Isothiuroniumsalz 3-Amidinothiomethyl-7-(D-al-

pha-hydroxyalpha-phenyl)-Delta³-cephem-4-carbonsäure (inneres Salz) erhalten werden.

^J) Elementaranalyseber.fürCi₇Hi₈N₄O₅S₂ · H₂O

theor.: C46,35; H 4.57; N 12.72 gef.: C 46,54; H 4,82; N 12.67

b) Eine Lösung von 900 mg 3-Amidinothiomethyl-7-(D-alphahydroxyalpha-phenylacetamido-Delta³-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 3,2 kg/cm² 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

in 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

^DD Elementaranalyse ber. für Ci₆Hi₆N₂O₅S:

theor.: C 55,16; H 4,63; N 8,04 gef.: C 553; H 4,91; N 7,75

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

Beispiel 10

2 g 3-[5-{l-Methyltetrazolyl)thiomethyl]-7-[2'-{alphathienyl)acetamido]-Delta³-cephem-4-carbonsäure-natriumsalz werden in 100 ml 50prozentigem wäßrigem Äthanol gelöst, und die Lösung wird mit 10 g

Raney-Nickel versetzt. Die Mischung wird bei Raumtemperatur 18 Siiunden mit einem Wasserstoffdruck von 2,8 kg/cm² reduziert. Der Katalysator wird abfiltriert, und das Filtrat wird zur Entfernung des Äthanols eingedampft. Der wäßrige Rückstand wird mit verdünnter Salzsäure angesäuert und dann mit Athylacetat extrahiert. Der Eixtrakt wird mit Wasser gewaschen und getrocknet. Durch Eindampfen des getrockneten Extrakts wird eine Mischung aus 3-Methylen-7-[2-(alpha-thienyl)acetiäimido]cepham-4-carbonsäure und

3-Methyl-7-[2-(alpha-thienyl)acetamido]-Delta³-cephem-4-carbonssiure erhalten, wie durch einen dünnschichtchromatcigraphischen Vergleich mit authentischen Proben der beiden Verbindungen festgestellt wird.

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

Beispiel 11

2 g 3-[5-(lMethyltetrazolyl)-thiomethyl]-7-[2'-(alphathienyOacetamidoJ-Delta'-cephem^-carbonsäurenatriumsalz 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 Athylacetat extrahiert. Der Extrakt wird mit 5prozentiger 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)acetiimido]cepham-4-carbonsäure und

3-Methyl-7-f2'-(alpha-thienyl)actamido]-Delta³-cephem-4-carbonsäure ab.

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

Beispiel 12

Eine Lösung von 300 mg 3-Äthoxythionocarbonylthiomethyl-7-phenoxyacetamido-Delta³-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 ir. einer Mischung aus Athylacetat und Wasser aufgenommen und auf pH 2,5 angesäuert. Die Äthylacetatschicht wird abgetrennt, nacheinander mit 5prozentiger Salzsäure und Wasser gewaschen, getrocknet und zur Trockne eingedampft Das NMR-Spektrum des Rückstands zeigt, daß dieser hauptsächlich aus S-Methylen^-phenoxyacetamidocepham-4-carbonsiJure und etwas nicht-umgesetztem Ausgangsstoff b esteht

Beispiel 13

Eine Lösung von 500 mg 3-Benzoylthiomethyl-7-[2'-(alpha-thienyl)ai::etarnido]-Delta³-cephem-4-carbonsäure-natriumsalz in einer Mischung aus 53 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 50⁰C 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 aus Äthylacetat und Wasser gelöst und auf pH 2,5 angesäuert. Die Äthylacetatschicht wird abgetrennt, mit 5prozentiger Salzsäure und Wasser gewaschen, getrocknet und auf ein kleines Volumen eingedampft. Nach Verdünnung ίο mit 3 Volumenteilen Äther scheidet sich das Reduktionsprodukt 3-MethyIen-7-[2'-(alpha-thienyl)acetamido]cepham-4-carbonsäure als weiße kristalline Festsubstanz ab.

Beispiel 14

Eine Lösung von 8,2 g 3-Amidinothiomethyl-7-[2'-(alpha-ihienyl)acetarnido]-Dclta³-ccphcrn-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 Filtrat 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 5prozentiger 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 15

5 g 3-Benzoylthiomethyl-7-[2'-(alpha-thienyl)acetamido]-Delta³-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 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 5prozentiger Salzsäure und

so 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'-(a!pha-thieny!)acetamido]-cepham-4-carbonsäure ab, das bei etwa 178⁰C 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, 1H, C₄ - H), 4,77 (s, 2H, C₃ - CH₂), 4,70 - 4,32 (m, 2H, C₆-H und C₇-H), 3,10-2,8 (m, 3H, Aromaten-H) und 1,72 (d, 1H, Amid-NH).

^6d Infrarot-Absorptionsspektrum: (in Nujol) in Mikron:

2,95 (Amid-NH), 5,7 (^-Lactamcarbonyl), 5.75 (Carboxylcarbonyl), 6,1 und 6,6 (Amidcarbony!).

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

Das aufgrund diei;r Titrationswerte bestimmte Molekulargewicht beträgt 335 (berechnet 338).

Elementaranalyse ber. für ChHhN 2O4S:

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

Durch NMR-Spektroskopie und Dünnschichtchromatographie wird nachgewiesen, daß das nach Abfiltrieren des Reaktionsprodukts aus dem Äthylacetat-Konzentrat erhaltene Filtrat weitere Mengen 3-MethyIen-7-

[2'-(a!pha-thienyl)-acetamido]cepham-4-carbonsäure und der isomeren 3-Methyl-7-[2'-(alpha-thienyI)acetamido]-Delta³-cephem-4-carbonsäure enthält.

Beispiel 16

Eine Lösung von 500 mg 3-Benzoylthiomethyl-7-[2'-(alpha-thienyl)acetamido]-Delta³-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 5prozentiger Salzsäure und Wasser gewaschen, getrocknet und zur Trockne jo eingedampft. Das Reduktionsprodukt wird als amorpher Rückstand erhalten und in Methylenchlorid aufgeschlämmt, wodurch 222 mg 3-Methylen-7-[2'-(alpha-thienyljacetamidojcepham^-carbonsäure als kristallines Produkt erhalten werden.

Beispiel 17

1 g 3-Amidinothiomethyl-7-[2'-(alpha-thienyl)acetamido]-Delta³-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 0 bis 5°C gekühlt und zusammen mit 1,4 g Zinkstaub 24 Stunden lang gerührt.

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 5prozentiger Salzsäure und mit Wasser gewaschen, getrocknet und im Vakuum eingedampft, wodurch eine Mischung aus 3-Methylen-7-. [^'-(alpha-thienyrjacetamidoj-cephem^-carbonsäure und 3-Methyl-7-[2'-(alpha-thienyl)-acetamido]-Delta³-cephem-4-carbonsäure in einem Verhältnis von etwa 4 :1 erhalten wird.

Beispiel 18

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^-amino-cepham-i-carbonsäure.

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

6,49 (g, 2H, C₂ - H₂), 5,46 (d, 1H, C₆ - H), 5,07 (s, 1H. C₄-H), 4,80 (breit s, 3H, C₃-CH₂ und C₇-H) und 4,13 (breit s, durch D₂O ausgewaschen).

Das Massenspektrum zeigt einen Peak bei 214 m/e. entsprechend der Zusammensetzung CsHioN₂03S mit dem berechneten Molekulargewicht von 214,2.

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

10 Elementaranalyse ber.

55

Eine Lösung von 11 g (31 mMol) 3-Äthoxythionocarbonylthiomethyl-7-amino-Delta³-cephem-4-carbonsäure-natriumsalz in 260 ml einer 5prozentigen Natriumbicarbonatlösung und 40 ml Äthanol wird 12 Stunden eo unter einem Wasserstoffdruck von 3,2 kg/cm² bei Raumtemperatur in Gegenwart von 6,6 g Raney-Nikkel-Katalysator hydriert. Die Reaktionsmischung wird zur Entfernung des Katalysators filtriert. Das Filtrat wird in einem Eisbad gekühlt und mit konzentrierter (,5 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 theor.:
gef.:

C 44,85;
C 45,12;

H 4,70;
H 4,73;

N 13,08
N 13,11

Beispiel 19

a) 5 g 3-Benzc.'lthiomethyl-7-(alpha-thienyl)acetamido-Delta³-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 5prozentiger salzsäure und mit Wasser gewaschen, getrocknet und im Vakuum auf ein geringes Volumen eingedampft. Beim Abkühlen kristallisieren 4,5 g Benzyl-3-benzoylthiomethyl-7-[2'-(alpha-thienyl)-acetamido]-Delta³-cephem-4-carboxylat aus; Schmelzpunkt 150 bis 151°C.

Elementaranalyse ber. für C28H24N2O5S3:

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

b) Eine Lösung von 1 g Benzyl-3-benzoylthiome thyl-7-[2'-(alpha-thienyl)acetamido]-Delta³-cephem-4-

carboxylat in einer Mischung aus 6 ml Tetrahydrofuran 1,5 ml DMF, 1,5 ml Wasser und 1,5 ml Ameisensäun wird mit 1,4 g Zinkstaub versetzt, und die Reduktionsmi schung wird 18 Stunden bei Raumtemperatur gerührt Das Zink wird abfiltriert, und das Filtrat wird durcl· Verdampfen im Vakuum eingeengt. Das Konzentra wird in Wasser-Äthylacetat-Mischung aufgenommen Die Äthylacetatschicht wird abgetrennt, mit 5prozenti ger Salzsäure und Wasser gewaschen, über Magnesium sulfat getrocknet und zur Trockne eingedampft. Dei Rückstand wird aus Benzol-Äther zu 800 mg eine: kristallinen Produkts umkristallisiert, das aus einei 3 :2-Mischung von Benzyl-3-methyl-7-[2'-(alpha-thi enyl)acetamido]-Delta³-cephem-4-carboxylat und Ben·

zyl-3-methylen-7-[2'-(alpha-thienyl)acetamido]-cephem-4-carboxylat besteht, wie das NMR-Spcktrum dei Produktmischung zeigt.

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

7,86(s,C₃-Methyl)

6,68 (2d, 2H, C₂-Wasserstoff)

6,15 (s,2H, Seitenketten-Methylen)

5,03 (d, IH, C„-Wasserstoff)

230 222/8

4,82-4,57 (m, C₄-Wasserstoff, Q-Methylen und Ester-CHj)

4,21 (g, 1H, C₇-Wasserstoff)

3,15 — 2,56 (m. Aromaten-Wasserstoff)

Beispiel 20

Eine Lösung von 570 mg 3-Benzoylthiomethyl-7-[2'-(alpha-thienyl)acetamido]-Delta³-cephem-4-carbonsäure-natriumsalz in 10 ml Tetrahydrofuran, 10 ml Wasser und 10 mi DMF wird mit Chromochlorid (aus 5 g ι ο 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 Wasser gewaschen, getrocknet und eingedampft, wodurch eine Reaktionsproduktmischung erhalten wird, die hauptsächlich aus 3-Methylen-7-[2-(alpha-thienyI)-acetamido]cepham-4-carbonsäure besteht. Das Dünnschichtchromatogramm zeigt die Anwesenheit von Ausgangsstoff sowie eine kleinere Menge 3-Methyl-7-(^-(alpha-thienyrjacetamidoj-Delta^cephenM-carbonsäure.

Beispiel 21 -⁵

Eine Lösung von 2 g 3-Amidinothiomethyl-7-[2'-(alpha-thienyrjacetamidoJ-Delta^cephem^-carbonsäure in 8 ml DMF und 3 ml Äthanol wird mit 1 g feingeschnittener Aluminiumfolie und 60 mg Mercuri- jo chlorid versetzt. Die Reaktionsmischung wird in einem Wasserbad, das bei einer Temperatur von 5O⁰C gehalten wird, 1,5 Stunden lang gerührt, dann auf Raumtemperatur abgekühlt und in eine Wasser-Äthylacetat-Mischung gegossen. Die organische Schicht wird js abgetrennt, nacheinander mit 5prozentiger Salzsäure und Wasser gewaschen, getrocknet und zur Trockne eingedampft, wodurch 100 mg einer kristallinen Mischung erhalten werden, die hauptsächlich aus 3-Methy-

len-7-[2-(alpha-thienyl)acetamido]-cepham-4-carbonsäure besteht, wie das NMR-Spektrum zeigt.

Beispiel 22

Eine Lösung von 700 mg 3-Methylen-7-[2'-(alphathienyl)-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 so p-MethoxybenzyI-3-methylen-7-[2'-(alpha-thienyl)acetamido]cepham-4-carboxylat umkristallisiert, das bei etwa 114° C schmilzt.

55

Beispiel ?3

Elementaranalyse oer.

theor.: C 57,64; H 4,84;
gef.: C 57,76; H 4,94;

N 6,11
N 6,02

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

6.65 (2d, 2H₁C₂-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, IH₁C₆-H) 4,27 (g, 1H, C₇ - H) und

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

Eine Suspension von 677 mg 3-MethyIen-7-[2'-(alphaihienyl)acetamido]cepham-4-carbonsäure in 30 ml Wasser wird durch Einstellen des pH-Werts der Suspension mit i η Natriumhydroxidlösung auf 5,5 in das Natriumsalz übergeführt Die Salzlösung wird filtriert und im Vakuum zur Trockne eingedampft um das trockne feste Natriumsalz zu gewinnen.

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 Äthylacetat gelöst Die Äthylacetatlösung wird nacheinander mit 5prozentiger 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'-(alphathienyl)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, 2H₁C₂-H₂)

6,21 (s,2H,Seitenketten-CH₂)

4,7 l(s,lH. C*-H)

4,63 (s, 2H₁C₃ -CH₂)

4,55(s,2H,Ester-CH₂)

4,7 - 4,39 (m, 2H, C₆ - H und C₇ - H)

3,1 -1,6 (m, 7 H, Aromaten-H)

0,82(d,lH,Amid-NH)

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

5,70 (0-Lactamcarbonyl)

5,75 (Estercarbonyl)

6,0 und 6,5 (Amidcarbonyl)

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

Elementaranalyse ber. für C₂IHIgN₃O₆S₂:

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

Beispiel 24

5 ml Dimethylacetamid, das 4 Tropfen Triäthylamin enthält, werden mit 100 mg p-Nitrobenzyl-3-methylen-

7-[2'-(alpha-thienyl)acetamido]cepham-4-carboxylat versetzt, und die erhaltene Lösung wird über Nacht bei Raumtemperatur aufbewahrt. Dann wird die Reaktionsmischung in eine Mischung aus Wasser und Äthylacetat gegossen. Die Äthylacetatschicht wird abgetrennt, mit 5prozentiger Salzsäure und Wasser gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet und im Vakuum zur Trockne eingedampft, wodurch p-Nitrobenzyl-3-methyl-7-[2'-(aIpha-thienyl)acetamido]-Delta³-cephem-4-carboxylat als weiße kristalline Festsubstanz erhalten wird.

Beispiel 25

In 5 ml Dimethylacetamid, das 15 Tropfen Triäthylamin enthält, werden 100 mg 3-Methylen-7-[2'-(alphathienylj-acetamidojcepham^-carbonsäure gegeben,

und die erhaltene Losung wird über Nacht bei Raumtemperatur aufbewahrt Dann wird die Reaktionsmischung in eine Wasser-Äthylacetat-Mischung gegossen und sofort mit 5prozentiger Salzsäure auf pH 2 angesäuert Die Äthylacetatschicht wird abgetrennt, mit 5prozentiger 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-MethyI-7-[2'-(alpha-thienyl)-acetainido]-Delta³-cephem-4-carbonsäure.

B e i s ρ i e 1 26

Eine Suspension von 1 g B-Methylen-Z-aminocepham-4-carbonsäure in 20 ml Acetonnitril 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-ainino-Delta³-cephem-4-carbonsäure
(7-ADCA) als kristalliner Niederschlag ab.

Claims

Patentansprüche:

1. 3-Methylencephamverbindungen der allgemeinen Formel Ia

NH

CH₂
COOR₁₀

worin Rio ein Ci- GrAlkylrest, ein 4-Nitrobenzyl rest, ein 4-Methoxybenzylrest oder ein 2,2,2-Trichlor äthylrest ist.

2. Verfahren zur Herstellung von 3-Methylence phamverbindungen der allgemeinen Formel 1

O)

dadurch gekennzeichnet, daß man eine 3-substituierte Methyl-Delta³-cephemverbindung der allgemeinen Formel II

CH₂-S-R₂

COOR,

(U)

in einem inerten Lösungsmittel (1) in Gegenwart von Wasserstoff und eines metallischen Hydrierungskatalysators bei einer Temperatur zwischen 25 und 45°C oder (2) in Gegenwart wenigstens einer katalytischen Menge Dimethylformamid bei einer Temperatur zwischen 0 und 60⁰C mit einem chemischen Reduktionsmittel reduziert, das aus

(a) Aluminiumamalgam,

(b) Zink in Gegenwart einer Säure,

(c) Zinkamalgam in Gegenwart einer Säure,

(d) Zink-Kupfer in Gegenwart einer Säure oder

(e) Chrom(I I)-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:

Ri ein Wasserstoffatom, einen Ci — CrAlkylrest, Benzyl, 4-Nitrobenzyl, 4-Methoxybenzyl oder ein Dharmazeutisch annehmbares Kation,

P ein Wasserstoffatom oder einen Acylrest der allgemeinen Formel

a O

I Il

P-(Z)_n-(CHJ_1n-C-C-

worin

P ein alpha-Thienylrest, jS-Thienylrest oder Phenylrest,

Z Sauerstoff oder Schwefel
π O oder 1,

m eine ganze Zahl von O bis 3,
a ein Wasserstoffatom oder ein Ci - C₃-Alkylrest

und
b ein Wasserstoffatom, ein Ci - C₃-Alkylrest oder eine Hydroxygruppe

ist, mit der Maßgabe, daß P einen Phenylrest und b ein Wasserstoffatom oder einen Ci-C₃-Alkylrest bedeutet, wenn π 1 ist,

R₂ einen Benzoylrest, einen Ci- CrAlkylrest, einen Ci-Ci₂-Alkoxythionocarbonylrest, eine Amidinogruppe der Formel

Ν —Η

— C

Ν —Η

eine Thiocarbamoylgruppe der allgemeinen Formel

S R₈

— C —N

R₉

worin die einzelnen Reste Re und Rg zusammen eine 4- oder 5gliedrige Azaalkylenbrücke bilden, eine Gruppe der Formel

-SO₃-M +

worin M⁺ ein Alkali- oder Erdalkalikation ist, eine l-Methyl-5-tetrazolylgruppe oder eine 2-Tetrazolylgruppe bedeutet, wobei Ri ein Wasserstoffatom bedeutet, wenn R₂ eine Amidinogruppe ist, oder Ri M + ist, wenn R₂ die Gruppe - SO₃ - M + bedeutet.

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

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

5. Verwendung der nach Anspruch 2 erhaltenen

3-Methylencemphamverbindungen der allgemeinen Formel I

CH,

COORi

zur Herstellung von Delta³-Ccphemveibindungen der allgemeinen Formel III