DE2234804A1

DE2234804A1 - Gentamicinderivate und verfahren zur herstellung derselben

Info

Publication number: DE2234804A1
Application number: DE19722234804
Authority: DE
Inventors: Thomas Robert Beattie; William Vance Ruyle; Tsung-Ying Shen; Gordon Lyn Walford; Edward Walton
Original assignee: Merck and Co Inc
Current assignee: Merck and Co Inc
Priority date: 1971-07-16
Filing date: 1972-07-14
Publication date: 1973-01-25
Also published as: GB1364521A; FR2146295A1; FR2146295B1; NL7209320A

Description

Postanschrift/ Postal Address 8 München 86, Postfach 860109

DR.-ING. WALTER ABITZ Mönchen, "* ^

DR. DIETER F. MORF
DR. HANS-A. BRAUNS

Patentanwälte *.*.^tVU»t Pienzenauersfraße 28

Telefon 48 32 25 und 48 6415 Telegramme: Chemindus München Telex: (0)523992

15 066

MERGK & CO., INC. Rahway, New Jersey 07065, Y.St.A.

Gentamicinderivate und Verfahren zur Herstellung derselben

Gentamicin ist ein Antibiotikum, das durch Fermentation von Micromonospora purpurea oder M. echinospora und Varianten derselben entsteht. Es wurde zuerst 1963 isoliert und in der USA-Patentschrift 3 091 572 beschrieben» Es ist ein hochwirksames Antibiotikum, das sowohl gegen gram-positive als auch gegen gram-negative Mikroorganismen, wie die Mikroorganismen der Species Staphylococcus, Klebsieila, Pseudomonas und Proteus, aktiv ist. Es sind drei gesonderte, aber eng miteinander verwandte chemische Komponenten voneinander getrennt und identifiziert worden, die im allgemeinen als (Gentamicin) G^, C₂ oder C_1a bezeichnet werden. (Ein anderer Name für Gentamicin C|_a ist Gentamicin TJ.) Die Struktur dieser Verbindungen ist die folgende:

*■· { M

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RCHKHR

OH

Beim -Gentamicin C.

ist R=R'= CH,;

beim Gentamicin

ist

t jt xu υ j-i — j-i. — V1I7 ;

R = CH, und R' = H, während beim Gentamicin C_1Q R=R' = H

J Id,

ist. Die Trennung dieser drei Komponenten ist in der USA-Patentschrift 3 651 042 (1972) beschrieben.

Die Nomenklatur der obigen Verbindungen kann vereinfacht werden, wenn man jeden Teil des Moleküls mit einem Namen versieht und numeriert. Man kann z.B. das folgende Schema verwenden: (wobei die funktioneilen Gruppen der Einfachheit halber fortgelassen sind)

¹A

Die drei Ringe werden mit S. , S-^ bzw. Sq bezeichnet und, wie angegeben, numeriert. Der Teil S^ wird auch als "Deoxysteptamin"-rest bezeichnet. Sp wird auch als "Garosamin" bezeichnet, während S^ und S„ zusammen als "Gentamin" bezeichnet werden.

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Gentamicin ist seit seiner Einführung (im Jahre 1969) als hochgradig wirksames Antibiotikum von grossem Wert für die Behandlung von Infektionen "bekannt. Jedoch lässt sich, wie bei vielen Antibiotika, eine extrachromosomische Resistenz gegen Gentamicin in vitro mit Hilfe von wiederholten Subkulturen in geringeren Konzentrationen als der hemmend wirkenden Konzentration des Antibiotikums entwickeln. Resistenz gegen Gentamicin ist auch neuerdings in der Klinik beobachtet worden. Diese chromosomische Resistenz ist eine erst in neuerer Zeit erkannte Bakterienerscheinung; vgl. T. Watanabe (1963): "Infective heredity of multiple drug resistance in bacteria", "Bact. Rev.", Band 27, Seite 87-115. Diese allgemeine Erscheinung ist als "R-Paktoren" definiert worden. Ganz allgemein ist ein R-Faktor die biochemische Fähigkeit der Bakterien, das Antibiotikum in ein chemisches Derivat umzuwandeln, das die Vervielfältigung der Bakterien nicht stört und mithin das Bakterienwachsturn ermöglicht. Das klinische Symptom der R-Eaktor-Resistenz äussert sich daher darin, dass der Patient auf die Behandlung mit dem Mittel nicht reagiert. Zwar ist das Mittel auch weiterhin ein aktives Antibiotikum: und kann als solches weiter zur Bekämpfung von Krankheiten verwendet werden; es besteht aber das Bedürfnis, eine Verbindung zu erhalten, die ein breites AktivitätsSpektrum sogar gegen Stämme von Mikroorganismen aufweist, die gegen Gentamicin resistent sind.

Die Erfindung stellt neue Derivate des Gentamicins zur Verfügung, die ein hochgradig umfassendes Aktivitätsspektrum gegen gram-positive und gram-negative Infektionen, und zwar auch gegen Mikroorganismen aufweisen, die gegen Gentamicin resistent Bind. Es ist zu beachten, dass jedes einzelne Derivat nicht notwendigerweise genau das gleiche Aktivitätsspektrum aufzuweisen braucht wie andere Derivate; jedes Derivat hat aber eine Aktivität und weist Vorteile gegenüber einem oder mehreren der Stammgentamicine auf.

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Diese Derivate, die eine solche überlegene Aktivität aufweisen, sind diejenigen, die (a) anstelle der C~2-Hydroxylgruppe des Garosaminzuckers die folgenden funktionellen Gruppen aufweisen oder (b)' anstelle der C-5' -Hydroxylgruppe des S-g-Zukkers die folgenden funktionellen Gruppen aufweisen; (die für die Verbindungen angegebenen Zahlen beziehen sich auf die nachstehend aufgeführten Strukturformeln); vgl. die nachstehenden Fliessdiagramme.

Tabelle I Verbindung In Stellung Wr. 2

IV 2-0-nied.Alkyl, worin R₁ einen -OR₁

niederen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet

V 2-0-nied.Alkylcarbamyl oder _Q

2-0-Carbamyl (R kann ein Was- -OCN-R serstoffatom oder einen niederen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder einen niederen Alkenylrest ;nit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeuten)

. =0

-OH

-OSO₂CH₅

-H

VI	2-Keto
VII	2-epi-Hydroxy
X	2-epi-Methansulfonyloxy
XI	2-Deoxy
VIII	2-Amino
IX	2-epi-Amino

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Tabelle II

Verbindung

XII 5'-0-nied.Alkyl, worin R₁

¹ einen niederen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen . bedeutet

In Stellung Nr. 5' -OR₁

XIII

5'-0-Carbamyl oder 5'-0~nied.-Alkylcarbamyl (R kann ein Wasserstoffatom, einen niederen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder einen niederen Alkenylrest mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeuten)

5'-O~Methansulfonyl

⁰ H -0-0-N-R

-OSO₂CH₃

Ausser den in Tabelle I und II aufgeführten 2- oder 5'-substituierten Verbindungen IV bis XI¥ ist auch das 2,5'-disubstituierte Garbaraoylgentamicin hergestellt worden, welches eine wertvolle antibakterielle Verbindung darstellt.

Die Nomenklatur ist einfach; wenn das neue Derivat bei C-2 oder C-5' die gleiche Konfiguration hat wie die ursprüngliche Hydroxylgruppe des Gentamicins, wird kein Präfix verwendet; wenn sich jedoch die entgegengesetzte Konfiguration bei C-2 oder 0-5' ergibt, wird das Produkt durch die Vorsilbe "epi-" gekennzeichnet. Zum besseren Verständnis der Nomenklatur wird auf die nachstehenden Fliessdiagramme Bezug genommen. '

In den Fliessdiagrammen wird GentamicinC. verwendet, um die Umsetzungen zu erläutern. Gentamioin C₀ und Gentamicin C₁₀

c. ia

(Gentamicin C^) sollen aber von den Fliessdiagrammen ebenfalls umfasst werden. Ferner haben die Produkte IV bis XIV sämtlich die gleichen Struktursubstituenten wie das als Aus-

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gangsgut verwendete Penta-N-carbobenzoxyderivat des Gentamicins C₁, mit Ausnahme der Substituenten in der C~2~ oder der C-5'-Stellung der Zuckerringe S_Q "bzw. S-n.

Die in Tabelle I und II beschriebenen Verbindungen können nach den folgenden allgemeinen Verfahren hergestellt werden, wofür auf die folgenden vier Fliessdiagramrae Bezug genommen wird.

- 6

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Fliessdiagramm 1

Cbz

III

VI

Penta-N-carbobenzoxy-

derjvat des Gentamicins G₁

siehe Pliessdiagramm

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Pliessdiagramm 2

VIII

VII

siehe

i'liessdiagraima

•und NH,

IX

- 8 -■

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gliesediagramm 3

VII

OSO₂CH₃

XI

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ffliessdiagramm 4 Cbz

III

XII

H 0-C-N-R

XIII

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¹⁵⁰⁶⁶ * 2234807,

Die vier Fliessdiagramme erläutern die allgemeine Synthese der aktiven Verbindungen geinäss Tabelle I. Die Schutzgruppen können in der letzten Verfahrensstufe abgespalten werden, wobei man das Gentamicin mit den davon abgeleiteten funk_r tionellen Gruppen bei C-2 oder C-5¹ erhält.

Die Verbindungen gemäss der Erfindung können unter den folgenden Reaktionsbedingungen hergestellt werden:

Als Ausgangsstoff für die'Umsetzungen kann man Gentamicin Cj, Gp oder C. verwenden. In allen Fällen v/erden zunächst die freien Aminogruppen durch Umsetzung der betreffenden Verbindung mit einem Reagens geschützt,, das imstande ist, die freien WasserstoffatoDie der fünf Aminogruppen durch eine inerte funktioneile Gruppe zu ersetzen. Ein geeignetes Reagens ist Garbobenzoxychlorid; man kann aber auch Essigsaureanhydrid verwenden. Das Gentamicin und das die Schutzgruppen einführende Reagens werden, vorzugsweise bei Temperaturen von -10 bis +25° C, miteinander gerührt. Nach·dem Reinigen und „ Isolieren durch Chromatographie wird das geschützte Gentamicin als körniger Feststoff gewonnen. Nachstehend wird der Ausdruck "geschütztes Gentamicin" für das Schlüssel-Zwischenprodukt III verwendet, von dem die meisten Umsetzungen ausgehen; der Ausdruck bezieht sich aber auch auf jede Komponente von Gentamicin C^, C₂ tmd 0"_1a· Wenn in den nachstehenden Erörterungen von "aktiven Verbindxingen" gesprochen wird, so bezieht sich dieser Ausdruck auf das fertige, substituierte Gentamicin nach dem Abspalten der Schutzgruppen. Die Abspaltung der Schutzgruppen ist die letzte Reaktionsstufe und erfolgt im Falle der Carbobenzoxygruppe durch Reduktion mit Wasserstoff an einem 10 # Palladium auf Kohlenstoff enthaltenden Katalysator und im Falle der Acetylgruppe durch alkalische Hydrolyse. Im letzteren Falle kann man eine katalytisch^. Menge Natriummethylat in Methanol oder Bariumhydroxid in Wasser oder ähnliche Reagenzien verwenden.

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BAD ORKSfNAL 2 0 9 8 8 4/1352

Die nächste allgemeine Stufe in der Reaktionsfolge der PIiessdiagramme 1 bis 3 ist die Umsetzung der ungeschützten funktionellen G-2-IIydroxylgruippe. Das Gentamicin weist zwar noch zwei andere Hydroxylgruppen auf; diese nehmen aber an der Umsetzung nicht teil. Die C-5¹ -Hydroxylgruppe des Ringes S-g ist durch die Ringe S^ und Sq sterisch gehindert, während die C-^-Hydroxylgruppe des Ringes Sq nicht sehr- reaktionsfreudig ist, weil es sich hierbei um eine tertiäre Gruppe handelt.

Bei den Umsetzungen gemäss Fliessdiagramm 4 (Tabelle II) wird die C-2-Hydroxylgruppe durch Bildung eines niederen Alkylester- oder niederen Alkylätherderivats geschützt, wobei die niedere Alkylgruppe 1 bis 6 Kohlenstoff atome aufweist. Man kann die OH-Gruppe z.B. mit Hilfe von Acetylchlorid oder Essigsäur eanhydrid in eine Acetatgruppe umwandeln. Wie ersichtlich, nimmt die C-5¹-Hydroxylgruppe normalerweise an den in den Fliessdiagrammen 1 bis 3 erläuterten Reaktionen nicht teil, weil sie durch die Ringe S. und S~ sterisch gehindert ist. Wenn aber die C-2-Hydroxylgruppe geschützt ist und die Reaktionszeiten auf das 5- bis 50-fache verlängert werden, reagiert die C-5¹-OH-Gruppe nach Wunsch. Um das gewünschte Produkt abzutrennen und zu isolieren, bedient man sich der präparativen Dünnschichtchromatographie. Die beiden verschiedenen Arten von Schutzgruppen werden dann nach herkömmlichen Yex'fahren abgespalten, und zwar zunächst die Schutzgruppe für die C-2-Hydroxylgruppe und dann die Schutzgruppen für die Aminofunktionalitäten, und so erhält man die gewünschten Produkte. Daher ist die allgemeine Beschreibung des Verfahrens auch auf die C-5'-Hydroxy!verbindungen der Tabelle II anwendbar.

Die 2-0-nied.Alkylgruppe kann in das geschützte Gentamicin durch Umsetzung mit einem niederen Alkylhalogenid, vorzugsweise mit Methyljodid in einem organischen Lösungsmittel, eingeführt werden. Zur Herstellung des 2-0-Methylderivats kann es

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zweckmässig sein, Diazomethan zu verwenden. Die Umsetzung verläuft am "besten unter wasserfreien Bedingungen bei Temperaturen von 25 Ms 50° G im Verlaufe von 1/2 Ms 12 Stunden. Diese Verbindungsgruppe ist durch die Verbindung IY dies Fliessdiagramms 1 erläutert. Die Produkte werden durch Chromatographie abgetrennt. Nach diesem Verfahren bildet sich nicht nur die 2-0-nied.AIkylverbindung, sondern auch das 2,5'-Di-O-nied.alkyl-3,4-N₁Q.-carbonyl-tetracarbobenzoxyderivat. Das letztere kann von der einfachen niederen Alkylverbindimg abgetrennt werden und ist ebenfalls als antibakterielles Mittel wirksam. Wie. bereits erwähnt, ist dieses Verfahren auch auf die die 5'-O-nied.AIkylgruppe aufweisenden Verbindungen XII anwendbar.

Das 2-0-nied.Alkyl- oder 2-0-nied.Alkenyl-carbamylderivat, Verbindung V des Pliessdiagramms 1, wird durch Umsetzung eines niederen Alkylisocyanats bzw. eines niederen Alkenylisocyanats mit dem geschützten Gentamicin hergestellt. Das 2-0-Carbamylderivat (ebenfalls Verbindung V) wird durch Umsetzung von ungefähr äquimolekularen Mengen Trichloräthoxycarbonylisocyanat mit dem geschützten Gentamicin hergestellt. Hierbei erhält man eine Zwischenproduktverbindung mit einer Trichloräthoxycarbonylcarbamoylgruppe bei G-2. Die Schutzgruppe kann mit Zinkstaub in heissem Methanol abgespalten werden, wobei man d*as gewünschte 2-Deoxy-2-carbamoylderivat erhält. Gegebenenfalls kann man die Reaktionsbedingungen so einstellen, dass die Schutzgruppen gleichzeitig mit der Trichlorathoxycarbonylgruppe abgespalten werden. Das gewünschte Produkt wird mit einem Gemisch aus 3 Teilen Äthylacetat und 1 Teil Chloroform auf einer Kieselsäuregelplatte eluiert. Die das Produkt enthaltende Fraktion wird durch ihre Fluoreszenz in ultraviolettem Licht identifiziert. Sie wird von der Platte mit einem geeigneten lösungsmittel physikalisch entfernt und durch Abdampfen des Lösungsmittels als fester Stoff gewonnen. Diese beiden Verfahren sind auf die Herstellung der

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Verbindung XIII in der 5*-substituierten Reihe anwendbar. Y/ie der !Fachmann versteht, kann man auch die 2,5' -disubstituierten Carbamoylverbindungen herstellen, indem man die Reaktionszeit verlängert und die Menge an Trichloräthoxycarbonylisocyanat verdoppelt. Der Reaktionsverlauf wird durch Dünnschichtchromatographie überwacht.

Die Verbindung VI des Fliessdiagramms 1 ist für sich allein eine wertvolle Verbindung und kann ausserdem zur Herstellung der aktiven Verbindungen VII, VIII, IX, X und XI gemäss den lliessdiagrammen 2 und 3 verwendet werden. Diese Verbindung VI, das 2-Ketoderivat, wird durch Oxydieren des geschützten Gentamicins hergestellt. Zweckmässig verwendet man eine Komplexverbindung aus Chromtrioxid und Pyridin in einem organischen Lösungsmittel, wie Methylenchlorid. Die Oxydation verläuft bei Raumtemperatur schnell. Nach dem Entfernen des Lösungsmittels wird der Rückstand chromatographiert und in Fraktionen zerlegt. Die 2-Ketofraktion kann dann gereinigt werden.

Die 2-Aminoverbindung und die 2-epi-Aminoverbindung VIII bzw. IX des Fliessdiagramms 2 werden hergestellt, indem man zunächst frisch bereitetes Hydroxylamin mit 2-Ketogentamicin (Vl) umsetzt. Das so erhaltene 2-Oximino-Zwischenprodukt wird dann mit metallischem Natrium in einem wasserfreien Lösungsmittel reduziert. Dabei entstehen die beiden Aminoisomeren, die dann durch präparative Dünnschichtchromatographie getrennt und gereinigt werden.

Das 2-epi-Hydroxyderivat VII hat seinen eigenen Wert und eignet sich ferner zur Herstellung der weitei'en Verbindungen X und XI geroäss Pliessdiagramm 3. Das 2-epi-Hydroxyderivat selbst wird aus der 2-Ketoverbindung VI durch Reduzieren mit Natriumborhydrid in Alkohol und Dimethylformamid hergestellt. Diese Reduktion ist nicht stereospezifisch, so dass sowohl das

-H-

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gewünschte 2-epi-Hydroxygentamicin als auch das Ausgangsgentamicin entsteht. Die "beiden Isomerem werden durch Dünnschichtchromatographie voneinander getrennt, und die gewünschte 2-epi-Hydroxyverbindung wird isoliert. ·

Das 2-epi-Methansulfonyloxyderivat X "wird aus der 2-epi-Hydroxyverbindung YII hergestellt, indem die letztere mit Methansulfonylchlorid in einem Lösungsmittel, wie Pyridin, umgesetzt wird. Nach einer verhältnismässig kurzen Reaktionszeit, die im allgemeinen weniger als zwei Tage dauert, wird das Produkt durch präparative Dünnschichtchromatographie abgetrennt.

Zur Herstellung des 5'-Methansulfonylderivats XIV verwendet -man ähnliche Reagenzien wie "bei dem oben beschriebenen Verfahren." Zunächst ist zu bemerken, dass die Konfiguration des 5'-Substituenten bei der Verbindung XIT sich bei der Umsetzung nicht ändert, weswegen die Verbindung nicht als "epi^!l— Verbindung bezeichnet wird. Die Herstellung der Verbindung XIV wird folgendermassen durchgeführt: Fach Herstellung des penta-N-geschützten und in der 2-Stellung geschützten Gentamicins lässt man das noch freie Wasserstoffatom in einem inerten lösungsmittel, wie Pyridin, mit einem grossen Überschuss an Methansulfonylchlorid reagieren. Die Reaktionsteilnehmer werden dann, zweckmässig bei Raumtemperatur, 7 bis Tage stehengelassen, damit die Reaktion bis zur Vollendung fortschreitet. Die Umsetzung wird durch Dünnschichtchromatographie überwacht."Nach dem Isolieren des Reaktionsprodukts werden die Schutzgruppen bei C-2 und an den Stickstoffatomen nacheinander abgespalten.

Das 2-Deoxyderivat XI wird hergestellt, indem man zunächst NatriumbenKylmercaptid in Äthanol bei Rüekfluöstemperatur mit der 2-epi-Methansulfonyloxyverbindung X umsetzt. Dan dabei entötohoijdo. 2~P-enKylthio-Zwischenprodukt wird darm mit Raney-

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Nickel in Äthanol reduziert. Bei dieser Umsetzung,·die im allgemeinen 2 bis 15 Stunden dauert, wird das Reaktionsgemisch stark gerührt. Die Umsetzung wird überwacht, indem man während der Reaktion Proben entnimmt und durch Dünnschichtchromatographie untersucht. "Wenn die Umsetzung beendet ist, wird das Produkt, die 2-Deoxyverbinduhg XI, durch präparative Dünnschichtchromatographie .gewonnen.

Vie bereits oben erwähnt, sind die Verbindungen IV bis XI geschützte Gentamicine. Nach dem Abspalten der Schutzgruppe durch katalytische Hydrierung werden die Bndprodukte isoliert.

Die Verbindungen geraäss der Erfindung sind sämtlich wertvolle · antibakterielle Mittel. Sie weisen ein breites Aktivitätsspektrum gegen Krankheiten auf, die durch Species von Proteus, Pseudomonas, Staphylococcus, Klebsiella und Entrobacter, insbesondere durch Staphylococcus aureus, Klebsiella und Escherichia GoIi, verursacht werden. Zum Beispiel kann eine durch Proteus verursachte chronische Infektion wirksam durch dreimalige tägliche Verabfolgung einer Dosis von 1 mg je kg Körpergewicht behandelt werden.

Ferner zeigen die Verbindungen gemäss der Erfindung auch Antivirusaktivität gegen Rickettsia akari.

Zur Darreichung an Patienten werden die Antibiotika in den üblichen Darreichungsformen nach herkömmlichen Verfahren angewandt. Einheitsdosisformen können unter Verwendung zulässiger pharmazeutischer Träger hergestellt werden. Die Verbindungen können in der oben beschriebenen Form oder in Form ihrer Salze, wie z.B. der Sulfate, angewandt werden. Am zweckmässigsten ist es, die Mittel durch Injektion darzureichen; eine injizierbare Lösung lässt sich leicht durch Verdünnen von 50 g der betreffenden Verbindung.in einer sterilen Lösung auf ein Volumen von 1,0 1 herstellen. Die Verbindungen können auch i-

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Verwendung in lokal anwendbaren Salben oder in Augentropfen hergestellt werden.

Beispiel 1 Penta-N-carbobenzoxyderivat von Gentamicin C.

Ein Gemisch aus 954 mg Gentamicin G., 1,06 g Natriumcarbonat, 12 ml Wasser und 36 ml Aceton wird auf -5° -C gekühlt. Im Verlauf e von 5 Minuten setzt man unter Rühren 1,96 g Carhobenzoxychlorid zu. Das Gemisch wird 3 Stunden im Eisbad und 1 Stunde bei 22° 0 gerührt. Dann wird das Gemisch in 150 ml kaltes Wasser gegossen und zweimal mit je 25 ml Äthylacetat extrahiert. Die Äthylacetatlösung wird'über Magnesiumsulfat getrocknet und zu einem Glas konzentriert, das in Hexan verrührt wird. Man erhält 2,10 g eines körnigen Peststoffes; Ausbeute 91 #; E 85 Ms 95° C
Analyse

Berechnet für

C₆₁H₇₃N₅O₁₇: 0 =: 63,81 #; H =.6,41 #; N « 6,10 i°\

gefunden: G = 63,92 $; H = 6,26 $>\ N= 5,93 i>·

Dieses Verfahren kann auch zur Herstellung der analogen Gentamicin Cg- oder C_1a-Derivate verwendet werden.

Beispiel 2

Penta-N-acetylderivat von Gentamicin G ₁ Eine Lösung von 1 g Gentamicin C_1a, 20 ml Essigsäureanhydrid und 25 ml Methanol wird 2,5 Stunden bei 22° C gerührt. Die Reaktionslösung wird eingedampft und der Rückstand an Kieselsäuregel (von Baker) unter Verwendung von Chloroform und Gemischen aus Chloroform und Methanol zum Eluieren chromatographiert. Das Produkt, das Penta-N-acetylderivat von Gentamicin C_1a, fällt als amorpher fester Stoff an; Ausbeute 1,15 g = 78 £.

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15 066 4g

Nach diesem Verfahren können auch die Derivate von Gentamicin Cp oder"Gentamicin C. hergestellt werden.

Beispiel 3

Penta-N-carbobenzoxy-2-O-methylderivat von Gentamicin G₁

Ein Gemisch aus 0,3 g des Penta-N-carbobenzoxyderivats von Gentamicin C₁, hergestellt nach Beispiel 1, (oder eines analogen Derivats von Gentamicin Cn oder C. ), 0,6 g wasserfreiem Bariumoxid, 0,9 ml Methyljodid und 3 ml Dimethylformamid wird 3 Stunden bei 50° C gerührt, wobei der Kolben durch ein mit einem Trockenmittel beschicktes Rohr gegen den Feuchtigkeitszutritt geschützt wird. Das Gemisch wird filtriert und das Filtrat gefriergetrocknet. Der Rückstand wird unter Verwendung eines Gemisches aus 3 Teilen Äthylacetat und 1 Teil Chloroform zum Eluieren an 25 g Kieselsäuregel (Baker) chromatographiert, und man erhält das Penta-N-earbobenzoxy-2-0-methylderivat sowie das 2,5'-Di-0-methyl-3,4-N,0-carbonyltetracarbober.zoxyderivat von Gentamicin CL. Auf die gleiche Weise lassen sich die analogen niederen Alkoxyderivate unter Verwendung der entsprechenden niederen Alkylhalogenide herstellen.

Das 2-0-Methylderivat kann auch nach dem folgenden Verfahren hergestellt werden: Eine Lösung von 0,3 g des Penta-N-carbobenzoxyderivats von Gentamicin C., 30 ml Dimethoxyäthan und 10 ml V/asser wird auf 80° C erhitzt. Man tropft untör starkem Rühren ungefähr 5 g Diazomethan in Lösung in Äther zu und lässt dabei den Äther aus dem Reaktionsgemisch abdestillieren, Nach beendetem Zusatz wird das Reaktionsgemisch unter vermindertem Druck eingedampft, um den grössten Teil des Dimethoxyäthans abzutreiben. Der Rückstand wird mit Chloroform extrahiert und der Extrakt mit Magnesiumsulfat getrocknet und eingedampft. Durch Chromatographie an Baker-Kieselsäuregel unter Verwendung von Gemischen aus Chloroform und Äthylacetat lässt

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sich das gewünschte O-Methylderivat von dem nicht umgesetzten Ausgangsstoff trennen.

Beispiel 4

Penta-W-carbobenzoxy-2-O-methylcarbamylderivat von Gentamicin C ₂

line Lösung von 100 mg des Penta-N-carbobenzoxyderiyats von Gentamicin C₂, hergestellt nach Beispiel 1, 100 μΐ Methylisocyanat, 6 μΐ Triäthylamin und 3 ml Chloroform wird 3 Tage im zugeschmolzenen Rohr auf 60° C erhitzt. Das Reaktionsgemisch wird unter vermindertem Druck eingedampft und der Rückstand unter Verwendung von Methylenchlorid auf eine Kieselsäuregel-G-Chromatographieplatte (20 cm χ 20 cm) aufgebracht. Die Platte wird mit einem Gemisch aus 3 Teilen Äthylacetat und 1 Teil Chloroform eluiert. Die Hache, die im ultravioletten Licht fluoresziert, wird abgeschabt und mit Äthylacetat eluiert. Durch Eindampfen gewinnt man 89 mg Tenta-W-carbobenzoxy-2-O-methylcarbamy!derivat von Gentamicin

Die analogen niederen Alkylcarbamylderivate lassen sich in ähnlicher Weise unter Verwendung der entsprechenden niederen Alkylisοcyanate herstellen. Ebenso, kann man niedere Alkenylcarbamate, z.B. das Penta-IT-earbobenzoxy-2-O-allylcarbamat von Gentamicin C₂, nach dem obigen Reaktionsschema mit Allylisocyanat als Reaktionsteilnehmer herstellen.

Beispiel 5

Penta-N-earbobenzoxy^-O-trichloräthoxycarbonylcarbamylderivat von Gentamicin C.

.Ta.

200 mg Penta-1-carbobenzoxyderivat von Gentamicin C.. (her-

I a

gestellt nach Beispiel 1) in 4 ml Benzol werden mit 50 μΐ Trichloräthoxycarbonylisocyanat versetzt. Nach 2,5-stündigem Rühren bei 22° C stellt man durch Überwachen durch Dünn-

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Schichtchromatographie fest, dass die Reaktion zu etwa 2/3 vollständig ist. Durch Zusatz von weiteren 10 μΐ Trichloräthoxycarbonylisocyanat mit 1,O-stündigem Rühren wird die Reaktion vervollständigt.

Das Reaktionsgemisch wird unter vermindertem Druck eingedampft und unter Verwendung eines Gemisches aus 1 Teil Äthylacetat und 2 Teilen Chloroform zum Eluieren an 25 g Kieselsäuregel (Baker) chromatographiert. Wenn man Fraktionen zu 50 ml auffängt, befindet sich das Produkt in den Fraktionen Nr. 10 "bis 18. Durch Vereinigung dieser Fraktionen erhält man 127 mg des gewünschten Produkts, das durch Elementaranalyse als das Penta-N-carbobenzoxy^-O-trichloräthoxycarbonylcarbamylderivat von Gentamicin Cj_a identifiziert wird.

Beispiel 6

2-Carbamylderivat von Gentamicin C^_a

Ein Gemisch aus 80 mg Penta-N-carbobenzoxy-2-O-trichloräthoxycarbonylcarbamylderivat von Gentamicin C-j_a» 6 ml Dioxan, 4 ml Wasser, 5 Tropfen Essigsäure und 80 mg 10-prozentigem Palladium auf Holzkohle wird bei 22° C 3 Stunden katalytisch bei Atmosphärendruck reduziert. Der Katalysator wird von dem Reaktionsgemisch abfiltriert, und durch Gefriertrocknen des Filtrats erhält man 43 mg Rohprodukt. Durch präparative Dünnschichtchromatographie an Kieselsäuregel G mit 2 Teilen Methylalkohol, 1 Teil Chloroform und 1 Teil konzentriertem Ammoniak (untere Phase) zum Eluieren erhält man das Produkt in einer Ausbeute von 21 mg. Das Produkt wird durch Dünnschichtchromatographie, Infrarotanalyse und Massenspektrophotoraetrie als das 2-Carbamylderivat von Gentamicin C-, identifiziert.

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Beispiel 7

2,S'-Di-O-carbamylderivat von Gentamicin

Wenn man nach den Beispielen 5 und 6 arbeitet Und bei der Umsetzung des Beispiels 5 die doppelte Menge Trichloräthoxycarbonylisocyanat verwendet, werden als Hauptprodukt 150 mg Penta-W-carbobenzoxy-r2,5' -di-O-trichloräthoxycarbonylcarbamylderivat von Gentamicin CL₀ isoliert,- Wenn man diese Verbindung

I o.

nach dem Terfahren des Beispiels 5 reduziert, erhält man 70 rag 2,5'-Di-0-carbamylderivat von Gentamicin C^_a» Die Identität dieses Produkts wird durch Infrarotanalyse und Massenspektrophotometrie bestätigt.

Die 2,5'-Di-O-carbamylderivate von Gentamicin C. und Gentamicin C₂ können nach dem gleichen Verfahren hergestellt werden (Ausbeuten 75 mg bzw. 70 mg).

Beispiel 8
Penta-N-carbobenzoxy-2-ketoderivat von Gentamicin O₁ Man stellt eine Oxydationsmittellösung aus 0,6 g Chromtrioxid, 0,97 ml Pyridin und 15 ml Methylenchloriä her. Eine Lösung von 0,3 g des Penta-N-carbobenzoxyderivats von Gentamicin Cj in 5 ml Methylenchlorid wird mit 5 ml der Oxydationsmittellösung versetzt. Nach 1-stündigem Rühren wird das Gemisch filtriert und das Piltrat unter vermindertem Druck eingedampft. Der Rückstand wird unter Verwendung eines Gemisches aus gleichen Teilen Äthylacetat und Chloroform zun> Eluieren an 25 g Baker-Kieselsäuregel chromatographiert. Durch Eindampfen der entsprechenden Fraktionen erhält man das Penta-N-carbobenzoxy-2-ketoderivat von Gentamicin Cj.

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Beispiel 9

Penta-N-carbobenzoxy-2-epi-derivat von Gentamicin C₁ Eine Lösung von 0,10 g Penta-N-carbobenzoxy-2-ketoderivat von Gentamicin C₁ in 1 ml Ν,Ν-Dimethylformamid und 15 ml Methanol wird mit Natriumborhydrid (in Anteilen von 100 mg) versetzt. Nachdem man das Reaktionsgemisch 2 Stunden auf 22 C gehalten hat, wird das Gemisch schnell auf Rückflusstemperatur erhitzt und gekühlt. Durch Eindampfen unter vermindertem Druck erhält man einen Rückstand, zu dem man 3 ml V/asser zusetzt. Durch viermaliges Extrahieren dieses Gemisches mit je 5 ml Chloroform, Trocknen der Chloroformextrakte mit Magnesiumsulfat und Eindampfen erhält man einen Rückstand, 'der an 25 g Kieselsäuregel G unter Verwendung eines Gemisches aus Äthylacetat und Chloroform als Eluierungsmittel chromatographiert wird. Man erhält sowohl das Penta-N-carbobenzoxyderivat von Gentamicin C. als auch das C-2-Epimere.

Beispiel 10

Penta-N-carbobenzoxy-2-deoxy-2-epi-methansulfonyloxyderivat von Gentamicin C.

Ein Gemisch aus 0,1 g Penta-N-carbobenzoxy-2-epi-derivat von Gentamicin C., 40 ml Methansulfonylchlorid und 2 ml Pyridin wird 2 Stunden bei 22° C gerührt. Das Gemisch wird unter vermindertem Druck eingedampft und der Rückstand der präparativen Dünnschichtchromatographie an einer Kieselsäuregel-G-Platte (20 cm χ 20 cm) unter Verwendung eines Gemisches aus 3 Teilen Äthylacetat und 1 Teil Chloroform zum Eluieren unterworfen. Die Fläche, die in ultraviolettem Licht fluoresziert, wird abgeschabt und mit Äthylacetat eluiert, worauf man nach dem Eindampfen das Penta-N-carbobenzoxy^-deoxy^-· epi-methansulfonyloxyderivat von Gentamicin C, erhält.

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Beispiel It ' *
Penta-N-carbobenzoxy-2-deoxyderivat von Gentamicin CL

Eine Lösung von 0,1 g Penta-N-carbobenzoxy-^-deoxy^-epimethansulfonyloxyderivat von Gentamicin CL, 0,1 g Natriumbenzylmercaptid und 15 ml Äthanol wird 10 Stunden auf Rückfluss temperatur erhitzt. Die Lösung wird eingedampft und der Rückstand auf eine Dünnsehichtchromatographieplatte aus Kieselsäuregel G (20 cm χ 20 cm) aufgebracht und mit einem Gemisch aus 3 Teilen Äthylacetat und 1 T'eil Chloroform entwikkelt. Die im ultravioletten Licht fluoreszierende Fläche wird abgeschabt und mit Äthylacetat eluiert. Durch Eindampfen erhält man das Penta-H-earbobenzoxy-2-deoxy~2-benzylthioderivat von Gentamicin CL, das nicht weiter identifiziert, sondern unmittelbar in der nächsten Verfahrensstufe eingesetzt wird.

Ein Gemisch aus 0,1 g dieses Penta-N-carbobenzoxy-2-deoxy-2-benzylthioderivats von Gentamicin O₁, 2g Raney-Nickel und 15 ml Äthanol wird bei 2.2° 0 stark gerührt. Man verfolgt das Fortschreiten der Reaktion durch Dünnschichtchromatographie an Kieselsäuregel Gi unter Verwendung eines Gemisches aus 3 Teilen Äthylacetat und 1 Teil Chloroform zum Bluieren. Wenn die Reaktion vollständig ist, wird das Gemisch filtriert und das Mitrat unter vermindertem Druck eingedampft. Der Rückstand wird der präparativen Dünnschichtchromatographie an einer Dünnschichtchromatographieplatte aus Kieselsäuregel G (20 cm χ 20 cm) unterworfen, die mit einem Gemisch aus 3 Teilen Athylacetat und 1 Teil Chloroform entwickelt wird. Die im ultravioletten Licht fluoreszierende Fläche wird abgeschabt und mit Äthylacetat eluiert. Durch Eindampfen erhält man das Penta-N-carbobenzoxy-2-deoxyderivat von Gentamicin C₁.

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Beispiel 12

Penta-N-carbobenzoxy^-deoxy-^-aminoderivat von Gentamicin und Penta-N-carbobenzoxy-^-deoxy-^-epi-Aminoderivat von Gentamicin C

Eine Lösung von 0,2 g des Penta-N-carbobenzoxy-2-ketoderivats von Gentamicin C- in 5 ml Äthanol wird mit einem molaren Äquivalent von frisch hergestelltem Hydroxylamin in Äthanol verse-tzt. Die Lösung, wird 5 Stunden bei 22° C gerührt und unter vermindertem Druck eingedampft. Die präparative Dünnschichtchromatographie des Rückstandes nach Beispiel 9 ergibt das Penta-N-carbobenzoxy-2-deoxy-2-oximinoderivat von Gentamicin C₁, das nicht weiter identifiziert, sondern unmittelbar · für die nächste Verfahrensstufe eingesetzt wird.

Eine Lösung von 0,2 g des Penta-N-carbobenzoxy-^-deoxy-^- oximinoderivats von Gentamicin C₁ in 10 ml wasserfreiem Äthanol wird auf Rückflusstemperatur erhitzt und allmählich im Verlaufe von 15 Minuten mit 0,4 g Natrium in kleinen Stücken versetzt. Das Reaktionsgemisch wird auf Raumtemperatur gekühlt und vorsichtig mit Wasser versetzt. Dann wird das Gemisch unter vermindertem Druck eingedampft und der Rückstand nach Beispiel 9 der präparativen Dünnschichtchromatographie unterworfen. Man erhält das Penta-N-carbobenzoxy-2~ deoxy-2-aminoderivat von Gentamicin C₁ und das Penta-N-carbobenzoxy-2-deoxy-2-epi-arainoderivat von Gentamicin C₁.

Beispiel 13
Penta-N-acetyl-2-O-acetylderivat von Gentamicin C₁

Eine Lösung von 202 mg des Penta-N-acetylderivats von Gentamicin C_1a, hergestellt nach Beispiel 2, in 4 ml Pyridin, die 0,5 ml Essigsäureanhydrid enthalten, wird 2 Tage auf 22° C gehalten. Dann wird das Reaktionsgemisch zur Trockne eingedampft. Der feste Rückstand wird an Kieselsäuregel unter Verwendung von Gemischen aus Chloroform und Methanol zum Eluieren

- 24 -

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chromatographiert, wobei man 199 mg Produkt erhält, das durch Infrarotanalyse und Massenspektrophotometrie als das Penta-N-acetyl-2-O-acetylderivat von Gentamicin C, identifiziert wird.

Beispiel 14 .

Penta-K-carbobenzoxy-2-O-acetylderivat von Gentamicin Cg Eine eiskalte Lösung von 5,10 g (4,5 Millimol) Penta-N-carbobenzoxygentaroicin C₂, hergestellt nach Beispiel 1, in 45 ml wasserfreiem Pyridin wird mit 0,64 ml (2 Äquivalenten) Acetylchlorid versetzt. Das Bisbad wird nicht ergänzt und das Reaktionsgemisch 16 Stunden bei Raumtemperatur gerührt.

Man setzt 0,5 ml Wasser zu und dampft das Reaktionsgeraisch nach 1-stündigem Rühren bei Raumtemperatur im Vakuum zur Trockne ein. Durch Verrühren des Rückstandes mit kaltem Wasser erhält man das Penta-N-carbobenzoxy-^-O-acetylderivat von Gentamicin C₀ als weissen, amorphen, homogenen festen Stoff durch Dünnschichtchromatographie; R~ 0,39 (Gemisch aus gleichen Teilen Chloroform und Äthylacetat). Die Ausbeute ist quantitativ.

Beispiel 15

Penta-N-aeetyl-2-0-acetyl-5'-0-methylderivat von Gentamicin C.

Eine lösung von 84 mg des Pentä-N-acetyl-2-O-acetylderivats von Gentamicin C. in 2 ml Dimethylformamid wird mit 15 ml Thallium(I)-äthylat und 50 Tropfen Mettiyljodid versetzt. Nachdem die Probe 2 Stunden·bei 22° C gestanden hat, wird sie unter vermindertem Druck eingedampft, wobei man 120 mg Rohprodukt, nämlich das Penta-N~acetyl-2-O-acetyl-5^!-O-raethyläerivat von Gentamicin C₁ , erhält.

25 -

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Die analogen niederen Alkylderivate lassen sich in ähnlicher Weise unter Verwendung der entsprechenden niederen Alkyljodide oder -halogenide herstellen.

Beispiel 16 cj'-O-Methylderivat _von Gentamicin G-i_a_

120 mg des nach Beispiel 15 hergestellten Penta-N-acety1-2-0-acetyl-5'-0-methylderivats von Gentamicin C. werden mit 658 mg Bariumhydroxid-octahydrat und 4 ml Wasser gemischt, und das Gemisch wird 32 Stunden im Ölbad auf 100 bis 110° C erhitzt und dann 55 Stunden bei 22 G stehengelassen.-

Zu dem Reaktiorisgemiech setzt man 0,1 ml konzentrierte Schwefelsäure zu und stellt den pH-Wert mit verdünnter Schwefelsäure auf 2 ein. Der Niederschlag wird abzentrifugiert und die überstehende klare Flüssigkeit durch Gefriertrocknen zu 110 mg Rohprodukt verarbeitet. Durch präparative Dünnschichtchromatographie an Kieselsäuregel G unter Verwendung der unteren Phase eines Lösungsmittelsystems aus 2 Raumteilen Chloroform, 1 Raumteil Methylalkohol und 1 Saumteil konzentriertem Ammoniak zum Eluieren gewinnt man 7,5 mg des gewünschten 5'-0-Methylderivats von Gentamicin C_1a, das durch Massenspektroskopie und den R~~Wert bei der Dünnschichtchromatographie identifiziert wird (man arbeitet mit dem gleichen Eluierungsmittel bei einem Verhältnis von 2:1:1 mit Kieselsäuregel & und findet für das Produkt einen'R~-Wert von O₉27, während Gentamicin C. einen Rf-Wert von 0,23 hat).

Die anderen 5'-0-nied.Alkylderivate werden in analoger Weise hergestellt.

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15 066 '"

Beispiel 17

Penta-N-carbobenzoxy-2-0-acetyl-5' -O-carbamylderivat von Gentamicin Cp

Eine lösung von 3,53 g (3,0 Millimol) des nach Beispiel 14 hergestellten Penta-N-earbobenzoxy-2-O-acetylderivats von Gentamicin Op in 75 ml trockenem Benzol wird mit 0,47 ml (einem 15-prozentigen überschuss) Trichloräthoxycarbonylisocyanat versetzt und das Gemisch 24 Stunden bei Raumtemperatur gerührt.

Der Isoeyanatüberschuss-wird durch Zusatz von 1 ml Methanol zerstört und das Reaktionsgemisch im Vakuum zur Trockne eingedampft. Als Produkt erhält man 4,2 g eines gelben Öls, das sich bei der Dünnschichtchromatographie als ein kompliziert zusammengesetztes Gemisch erweist, dessen Hauptbestandteil aus dern^ Penta-N-carbobenzoxy^-O-acetyl-^'-O-trichloräthoxycarbonylcarbamylderivat von Gentamicin Cp besteht, R~ 0,48 (unter Verwendung eines Gemisches aus gleichen Raumteilen Chloroform und Äthylacetat), welches unmittelbar in der nächsten Verfahrensstufe eingesetzt ist.

4,73 g (3,4 Millimol) dieses rohen Penta-N~Carbobenzoxy-2-0-acetyl-5'-O-trichloräthoxycarbonylcarbamylderivats von Gentamicin C₂ werden in 200 ml Eisessig gelöst, worauf man . 18,9 g Zinkstaub zusetzt und das Gemisch 3 Stunden bei Raumtemperatur stark rührt'.

Das Gemisch wird filtriert und der feste PiIterrückstand mehrmals mit Essigsäure gewaschen. Durch Eindampfen des mit den Waschflüssigkeiten vereinigten Filtrats erhält man etwa 5 g eines farblosen Öls. Der Hauptbestandteil dieses Öls wird als das Penta-N-carbobenzoxy-2-0-acetyl-5'-0-carbamylderivat von Gentamicin C₂ identifiziert; R_f 0,43 (unter Verwendung eines Gemisches aus 3 Raumteilen Ithylacetat und 1 Raumteil Chloroform).

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Das Hauptprodukt wird durch Chromatographie an einer mit 250 g Kieselsäuregel "beschickten Säule unter Verwendung von 3 Raumteilen Äthylacetat und 1 Raumteil Chloroform als Entwickler und Eluierungsmittel isoliert. Durch Eindampfen der entsprechenden Fraktionen erhält man 2,04 g Penta-N-carbobenzoxy-2-0-acetyl-5'-0-carbaroylderivat von Gentamicin C₂ (Ausbeute 49 fo) als farblosen, glasartigen festen Stoff.

Beispiel 18 Penta-N-carbobenzoxy-^'-O-carbamylderivat von gentamicin Cp

Ein kleiner Würfel Natrium wird in 50 ml trockenem Methanol gelöst und die Lösung mit 1,97 g (1,6 Millimol) des Penta-N-carbobenzoxy~2-0-acetyl--5'-0-carbamylderivats des Gentamicins C₂ versetzt. Die-lösung wird 2,5 Stunden bei Raumtemperatur stehengelassen und dann sorgfältig im Vakuum zu einem blassgelben Schaum (etwa 2 g) eingedampft. Das gewünschte Penta-N-carbobenzoxy-5'-0-earbamy!derivat von Gentamicin C₂ (R^ 0,20 unter Verwendung eines Gemisches aus 3 Raumteilen Athylacetat und 1 Raumteil Chloroform) wird durch Chromatographie an 100 g Kieselsäuregel in einer Säule unter Verwendung von 3 Raumteilen Äthylacetat und 1 Raumteil Chloroform als Entwickler und Eluierungsmittel abgetrennt. Das Produkt fällt in einer Ausbeute von 990 mg (52 ^) als farbloser glasartiger fester Stoff an, wenn man die entsprechenden ehromatographisehen Fraktionen kombiniert und eindampft.

Beispiel 19

Penta-N-carbobenzoxy-2-0-acetyl~5'-O-äthylcarbamylderivat von Gentamicin C₂

Eine Lösung von 100 mg des Penta-N-carbobenzoxy~2-0-acetylderivats von Gentamicin C₂, hergestellt nach Beispiel 14, 100 ml Äthylisocyanat, 6 μΐ Triäthylarain und 3 ml Chloroform wird 15 Tage im zugeschmolzenen Rohr auf 60° C erhitzt. Das Gemisch wird unter vermindertem Druck eingedampft und der

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15 066 '

Rückstand mit Methylenchlorid auf eine Chromatographieplätte aus Kieselsäuregel G- (20 cm χ 20 cm) aufgebracht. Die Platte wird mit einem Gemisch aus 3 Raumteilen Äthylacetat und 1 Raumteil Chloroform eluiert. Die im ultravioletten Licht fluoreszierende Fläche wird abgeschabt und mit Äthylacetat eluiert, Durch Eindampfen erhält man das Penta-N-carbobenzoxy-2-0-aeetyl-5'-0-äthylcarbamylderivat von Gentamicin C₂* Die analogen niederen Alkylcarbamylderivate lassen sich in ähnlicher ¥eise unter Verwendung der entsprechenden niederen' Alkylisocyanate herstellen.

Beispiel 20

Penta-N-carbobenzoxy-S'-O-äthylcarbamylderivat von Gentamicin Cp -

Ein kleiner Würfel Natrium wird in 50 ml trockenem Methanol gelöst "und die lösung mit 1,5 g des Penta-IT-carbobenzoxy~2-0-acetyl-5^l-0-äthylcarbamylderivats von Gentamicin Cg versetzt. Man lässt die Lösung 2,5 Stunden bei Raumtemperatur stehen und dampft sie dann sorgfältig im Vakuum zu einem blassgelben Schaum ein. Das Penta-N-carbobenzoxy-5'~0-äthylcarbamylderivat des Gentamicins Cp wird durch Chromatographie an einer mit 1OO g Kieselsäuregel beschickten Säule unter Verwendung von 3 Raumteilen Äthylacetat und 1 Raumteil Chloroform als Entwickler und Eluierungsmittel abgetrennt. Das Produkt, das' Penta-N-carbobenzoxy-5^r-O-äthylcarbamylderivat von Gentamicin G₂, erhält man als nicht-kristallinen Feststoff durch Vereinigen und Eindampfen der entsprechenden chromatographischen Fraktionen.
/ ■

Beispiel 21

Penta-N-carbobenzoxy~2-0-Acetyl-5'-O-methansulfonylderivat von Gentamicin C ₉

0,1 g des Penta-H-carbobenzoxy-2-0--acetyläerivatB von Gentamicin C₂, hergestellt nach Beispiel H, werden in 2 ml Pyri-

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din enthaltenden 50 ml Methansulfonylchlorid gelöst und

die Lösung "bei Raumtemperatur gerührt. Man lässt die Reaktion 10 Tage fortschreiten. Durch Überwachung der Umsetzung während dieses Zeitraums durch Dünnschichtchromatographie wird festgestellt, dass die Reaktion beendet ist. Dann wird das Gemisch unter vermindertem Druck eingedämpft und der Rückstand der präparativen Dünnschichtchromatographie an einer Platte aus Kieselsäuregel G (20 cm χ 20 cm) unter Verwendung eines Gemisches aus 3 Raumteilen Äthylacetat und 1 Raumteil Chloroform zum Eluieren unterworfen. Die im ultravioletten licht fluoreszierende Fläche wird abgeschabt und mit Äthylacetat eluiert; beim Eindampfen erhält man das Penta-N-carbobenzoxy-2-0-acetyl-5'-0-methansulfonylderivat von Gentamicin C2·

Beispiel 22

Penta-N-carbobenzoxy-5'-O-methansulfonylderivat von Gentamicin Cp -

Nach dem Verfahren des Beispiels 20 wird das Penta-N-carbobenzoxy-2-0-acetyl-5^l-methansulfonyloxyderivat von Gentamicin C₂ mit Natrium in Methanol behandelt. Das Produkt, das Penta-N-carbobenzoxy-5-methansulfonylderivat von Gentamicin Cg, wird durch präparative Dünnschichtchromatographie abgetrennt.

Beispiel 23 Abspaltung der N-Carbobenzoxy-Schutzgruppen

Von den nach den Beispielen 3, 4, 8, 9» 10, 11, 12, 18, 20 und 22 hergestellten Verbindungen werden die Penta-N-carbobenzoxygruppen abgespalten. Dabei arbeitet man nach dem folgenden Verfahren, wobei zu Zwecken der Erläuterung die Verbindungen der Beispiele 4 und 18 besonders erwähnt werden.

A.. 2-0-Methylcarbamylderivat von Gentamicin Cg

Ein Gemisch aus 45 mg Gentamicin Cp-penta-N-carbobenzoxy^-O-methylcarbamat, 45 mg 10-prozentigem Palladium auf Kohlen-

- 30 ^Λ 209384Π352

15 066 .

stoff, 4 ml Dioxan, 3,5 ml Wasser und 2 Tropfen Essigsäure wird bei 22° C und Atmοsphärendruck 3 Stunden hydriert. Der Katalysator wird abfiltriert und der Rückstand gefriergetrocknet. Man erhält 24 mg Rohprodukt. Das Rohprodukt wird durch präparative Dünnschichtchromatographie an Kieselsäuregel unter Verwendung der unteren Phase eines lösungsmittelsystems aus 2 Raumteilen Chloroform, 1 Raumteil Methylalkohol und 1 Raumteil konzentriertem Ammoniak als Eluierungsmittel gereinigt. Das gereinigte Produkt wiegt 13 mg und wird durch Massenspektroskopie als das 2-0-Methylcarbamylderivat von Gentamicin C₂ identifiziert.

B.. 5'-O-Carbamylderivat von Gentamicin Cg

615 mg (0,52 Millimol) des Penta-N-carbobenzoxy-S-O-carbamylderivats von Gentamicin C₂ werden in einem Gemisch aus 15 ml Dioxan, 12 ml Wasser und 10 Tropfen Eisessig gelöst. Nach Zusatz von 600 mg 10-prozentigem Palladium auf Holzkohle wird das Gemisch 3 Stunden bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck hydriert.

Das Reaktionsgemisch wird filtriert und das FiItrat im Vakuum eingedampft. Man erhält 375 mg eines blassgelben Öls. Das Rohprodukt wird an 70 g Kieselsäuregel in einer Säule chromatographiert, wobei man die untere Phase eines lösungsmittelsystems aus 2 Saumteilen Chloroform, 1 Raumteil Methylalkohol und 1 Raumteil konzentriertem Ammoniak zum Eluieren verwendet. Durch Eindampfen der entsprechenden ehromatographisehen Eraktionen erhält man das S'-O-Garbamylderivat von Gentamicin C₂ als weissen, amorphen, homogenen Feststoff in einer Ausbeute von 145 mg (55 $) durch Dünnschichtchromatographie; R^ 0,15 (untere Phase eines Gemisches aus 2 Raumteilen Chloroform, 1 Eaumteil. Methylalkohol und 1 Raumteil NH.OE).

Nach den obigen Verfahren lassen sich die folgenden Verbindungen herstellen:

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15 066 '

2-0-Methylgentamicin C^ 2-0-Äthylgentamicin C^_a 2-0-Isopropylgentamicin C₂ 2-0-Äthylcarbamylgentamicin C. 2-0-n-Allylcar'bainylgentaniicin C_{1 a} 2~0-Hexylcarbaroylgentamiein C₂ 2-0-Isopropylearbamylgentainicin C₂ 2-0-Äth.ylcarbamylgentamicin Cp 2-0-Methylcarbamylgentamicin C₂ 2-KetogerLtamicin C.
2-Ketogentamicin C^
2-Ketogentamicin C₂
2-epi-Gentamicin C^
2-epi-Gentamiein C^

2-Deoxy-2-epi-meth.ansulfonyloxygentaiflicin C, 2-Deoxy-2-epi-methansulfonyloxygentamicin C₂ 2-DeoxygentaDiicin C-2-Deoxygentamicin C. 2-Deoxygentainicin C₂ 2-Deoxy-2-aminogentainicin C. 2-Deoxy-2-aminogentaii!icin C. 2-Deoxy-2-arainogentainicin C₂ 2-Deoxy-2-epi--aminogentandcin C^ 2-Deoxy~2-epi-aminogentamicin C^ 2-Deoxy-2-epi-aminogentaniicin C₂ 5«_0~Carbamylgentamicin C₂ 5'-0-Carbaraylgentamicin C^ 5«-0-Carbamylgentamicin C. 5'-0-Äthylcarbamylgentainicin C₂ 5'_0-MethylcarbamylgentamiGin C, 5'-O-MethylcarbaiDylgentamicin C^ 5 '-0-Methansulfonylgentarnicin C₂ 5'-0-Methansulfonylgentamicin C ^.

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Claims

Merck & "Co., Inc. 1 i JUU 1972

15 066

Patentansprüche

11. Gentamicin C₁, C. oder C₀, dadurch gekennzeichnet, dass es / ι ι a c.

an dem C-2-Kohlenstoffatom des S_c~Ringes einen Substituenten der IPormel

⁰ H
-0-(MJ-R. ,

=0 ,
-OH ,

-OSO₂CH₅ ,
. -H
oder -

aufweist, worin R^ einen niederen Alkylrest mit 1 Ms 6 Kohlenstoffatomen, R ein Wasserstoffatom, einen niederen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder einen niederen Alkenylrest mit 2 bis-6 Kohlenstoffatomen bedeutet, die Hydroxy- und Methansulfonyloxygruppe in der sterischen epi-Steilung stehen und die Aminosubstituenten entweder in der normalen Stellung oder in der sterischen epi-Stellung stehen können.
2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der C-2-Substituent die Formel

ti

-OR₁ oder -0-C-H-R

hat.

- 33 -

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066 3M-

3. Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der C-2-Substituent die Forrael -OR- hat, wobei R., einen niederen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet.

4. "Verbindung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet,, dass

der C-2-Substituent eine Methoxygruppe ist.

5. Verbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der C-2-Substituent eine Äthoxygruppe ist.

6. Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der C-2-Substituent ein Rest der Zusammensetzung

0 „
ι» ^H

• _O-C-N-R

ist, in der R ein Wasserstoffatom, einen niederen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder einen niederen Alkenylrest mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet.

7. Verbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, äass R ein Wasserstoffatom bedeutet.

8. Verbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet»»» <Μίπή j· R die Methylgruppe bedeutet,

9. Verbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass R die Ä'thylgruppe bedeutet. . \

10, Verbindung na/h Anspruch 6, dadurch gekermr βlehnet, dass R die Isopropylgruppe bedeutet.

11» Verbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass R die Allylgruppe bedeutet.

\2, Gentamicin C- C^_a oder C^₁ dadurch gekennaeichu-jfc, dass es an dem C-5'-Kohlenstoffatom des S_R-Ringes einen Substi-

- 34 -

209 9 84/1352

066 35

tuenten der Formel

II ϋ

-0-C-N-R
oder -0-SO₂CH₅

aufweist, worin R^ einen niederen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und R ein Wasser st off atom, einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder einen niederen Alkenylrest mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet.

13- Verbindung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der C-5'-Substituent die Formel OR., »hat, worin R., einen niederen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet.

14. Verbindung nach Anspruch 13» dadurch, gekennzeichnet, dass R- die Methylgruppe bedeutet.

15« Verbindung nach Anspruch 12, dadurch, gekennzeichnet, dass der G-5'-Substituent die Formel

ti H
-O-C-IR

hat» worin R ein Wasserstoffatom, einen niederen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder einen niederen Alkenylrest mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet.

16. Verbindung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass R ein Wasserstoffatom bedeutet.

17» Verbindung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass R die Methylgruppe bedeutet.

18. "Verbindung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass R die Äthylgruppe bedeutet.

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19. Gentamicin C₁, C,_a oder C₂, dadurch gekennzeichnet,, dass es an dem C-2-Kohlenstoffatom des Sn-Ringes und an dem C-5'-Kohlenstoffatom des S^-Ringes je einen Carbamoylsubstituenten aufweist.

20. Verfahren* zur Herstellung von Gentamicin C., Gentamicin

C₁ oder Gentamicin Cp, das an dem C-2-Kohlenstoffatom des S_n-Ringes durch eine niedere Alkoxygruppe, eine Carbamoyl- -gruppe, eine niedere Alkylcarbamoy!gruppe, eine Ketogruppe, eine epi-Hydroxylgruppe, eine epi-Methansulfonyloxygruppe, ein Wasserstoffatom, eine Aminogruppe oder eine epi-Aminogruppe oder an dem C-5'-Kohlenstoffatom des Sg-Ringes durch eine niedere Alkoxygruppe, eine Carbamoylgruppe, eine niedere Alkylcarbamoylgruppe oder eine Methansulfonyloxygruppe substituiert ist, oder das sowohl an dem C-2-Kohlenstoffatom des S_Q-Ringes als auch an dem C-5'-Kohlenstoffatom des S_B-Ringes je einen Carbamoylsubstji tuenten aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass man von dem betreffenden Gentamicin, welches an den fünf Stickstoffatomen durch Schutzgruppen substituiert ist und in der C-2-Stellung, der C-5'-Stellung oder sowohl in der C-2-Stellung als auch in der C-5'-Stellung den bzw. die betreffenden Substituenten aufweist, die Schutzgruppen abspaltet.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die fünf Stickstoffatome durch Carbobenzoxygruppen oder Acetylgruppen geschützt sind.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass man die Carbobensoxy-Schutzgruppe mit Wasserstoff in Gegenwart von 10-prozentigem Palladium auf Kohlenstoff als Katalysator abspaltet.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, das« man die Acetyl-Schutzgruppe· durch alkalische Hydrolyse abspaltet,

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066 ' ^

24. "Verfallren nach Anspruch 23* äadtirch gekennzeichnet, dass man die alkalische.Hydrolyse mit Hilfe einer katalytischen Menge Natriuromethylat in Methanol durchführt*

25. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet» dass man die alkalische Hydrolyse mit Bariumhydroxid in Wasser durchführt.

2 b 3 ίίί; 4 ' Ί