DE2350203C3

DE2350203C3 - Verfahren zur Herstellung von 1 -N- [(S) ^-Hydroxylamino- butyryl] -neamin, -3', 4'-didesoxyneamin,-ribostamycin oder -3\4' -didesoxyribostamycin

Info

Publication number: DE2350203C3
Application number: DE2350203A
Authority: DE
Inventors: Osamu Yokohama Kanagawa Tschuchiya; Hamao Umezawa; Sumio Umezawa
Original assignee: Microbial Chemistry Research Foundation
Current assignee: Microbial Chemistry Research Foundation
Priority date: 1972-10-06
Filing date: 1973-10-05
Publication date: 1981-01-29
Also published as: JPS4956953A; GB1426909A; FR2202078A1; DE2350203A1; FR2202078B1; JPS5324415B2; US3925354A; DE2350203B2

Description

2. Verfahren nach Anspruch I. dadurch gekenn- _tl, zeichnet, daß man die Stufe (A) mit dem jeweiligen Aminoglykosid-Dcri\dt und Nairiumhydrid in einem Molverhältnis von I : I bis 3 durchführt.

3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stufe (B) mit einer .%-, Lösung von Bariumhydroxid in einem Gemisch aus Wasser und Dioxan bei einer Temperatur von 70 bis C durchführt.

Die f'rfindung betrifft ein Verfahren /ur Herstellung von l-N[(S)-2-Hydroxy-4 aminobiityrylj-neimin.

-3.4'didesoxyneamin, -ribostamycin oder -3'.4'-didesoxyribostamycin.die sich als Wirkstoffe zur Behandlung verschiedener bakterieller Infcklc erwiesen hüben,

Kanamycin·..' <i>ul Neamin, d. Ii Neomycin Λ. sind wohlbekannte Ληππο^Κk< >snl -Vntihidtik.i Aiii h Ki-I)(ISIiIiIiM 111 isi ,ils Aminoglykosid-Antihiotikiim bekannt und Aiink ursprünglich .ils Vistamycin oder Aiitihiott kiim Si / J3 bezeichnet (»|ournaI of -Nntibioliis«. Bd. 2 ). l^lt70. IV") IhI iiihI 171 -IH)). Dieses Ribostamycin ist .ils ") (V₁M) Ribofuranosvl neamin nlcniifi/i M worden.

Diese Aniinoj.<l\k(isi(l-Antihiolik.i sind als wertvolle Chemotherapeutika in weiter Verbreitung angewendet worden, jedoch sind in den letzten Jahren zunehmend mehr gegen diese Mittel resistente Bakterienstämme aufgetreten. Demzufolge wurden die Resistenzmechanismen der gegen die bekannten Aminoglykosid-Antibiotika resistenten Bakterienstämme untersuchL So wurde bereits festgestellt, daß Stämme gramnegativer Bakterien mit dem R-Faktor, und zwar Staphylococcus aureus und Pseudomonas aeruginosa, die von Patienten isoliert wurden, gegenüber der Wirkung von Kanamycinen resistent sind. Diese kanamycinresistenten Stämme sind dadurch resistent, daß sie ein Enzym produzieren, das die 3'-Hydroxylgruppe der Kanamycine phosphorylieren kann und die Kanamycine so inaktiviert (vgl. »Science« 157 (1967), 1559).

Auf der Grundlage dieser Beobachtungen wurde in halbsynthetischer Weise 3'-Desoxykanairy?in und 3',4'-Didesoxykanamycin B hergestellt, bei denen die 3'-Hydroxylgruppe des Kanamycinmoleküls entfernt worden war. Gleicherweise wurden 3\4'-Didesoxyneamin und 3',4'-Didesoxyribostamycin, nämlich das 3',4'-Didesoxyvistamycin, erhalten (»Journal of Antibiotics«, Serie A (1971), 274—275, 485-487, 711 —712 und (1972), 613-617).

Gegen die genannten kanamycinresistenten Stämme sind die Verbindungen 3'-Desoxykanamycin, 3',4'-Didesoxykanamycin B, 3',4'-Didesoxyneamin und 3',4'-Didesoxyribostamycin zwar wirksam, jedoch wurde beobachtet, daß die genannten Desoxyderiva'e gegen andere kanamycinresistente Stämme, beispielsweise gegen Escherichia coli JR 66/W 677, die von anderen Patienten isoliert worden waren, praktisch vollkommen inaktiv sind. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, daß für diese Stämme der Resistenzmechanismus darin zu sehen ist, daß sie ein Enzym erzeugen, das die 2"-Hydroxylgruppe des Kanamycins oder des 3',4'-Didesoxakanamycins mit Adenosintriphosphat adenylieren kann und so sowohl das Kanamycin als auch das 3'.4'-Didesoxykanamycin durch die Erzeugung dieses adenylierendcn Enzyms inaktiv macht (»Journal of Antibiotics« (I97I), 911-913).

Weiterhin wurde gefunden, daß der Resistenzmechanismus für eine Reihe rcsistenter gramnegaliver Bakterien, wie beispielsweise der den R-Faktor tragenden Stämme von Escherichia coli, beispielsweise Escherichia coli JR 66/W 677 und LA 290 R 55, darauf beruht, daß diese Stämme ein Enzym erzeugen, daß die 2" f lydroxylgruppe des Kanamycins Λ und des 3',4'-Didesoxykanamycins B ntikleotidyliert und soda;, Kanamycin und das J',4'-Didesoxykanamycin B mit Hilfe dieses Enzyms inak'iv macht (»|oiimal of Antibiotics« (1972), 492).

Auf der anderen Seite ist bekannt, daß Butirosin B. ein Aminoglykosid-Antibiotikum, das von Strepiomyces-Arten erzeugt wird, gegenüber kanamycinresistenten Bakterien sowie gegenüber einer Reihe von ribostamycinrcsistcnten Bakterien aktiv ist. Dieses Butirosin B wurde als I N-((S)-2 Hydroxy-4 amino-n-biityryI)-ribostamycin identifiziert (»Tetrahedron Leiters« (1971), 2b17 - 26Ϊ0: und DHOS 19 14 527). Der Vergleich der iintihiikirriellen Aktivität des Ribostamycin¹) mit der des BiItIiOSiIi Il zeigte, d.ill der (S) 21 lydrow 1 amino HnIv t νI Siibstitiienl .111 der I \minogruppe des fiiii 11 < · sin 11 Moleküls eine wichtige Rolle bei der dem Ribostamycin möglkhcu \kti\ it.it sogar gegenüber ribosi.imyi iniesisteiiten und -empfindlichen Stammen spielt und dall die Cieiicnw art des (S) 2 I Kdro\v I aminobiiHiyl-Subuitiienteii an der I Amiiiognippe des lliiliiosm Il Moleküls /11 einer derail !!rollen

sterischen Hinderung des Moleküls führt, daß das Butirosin B nicht durch den Angriff der verschiedenen Inaktivierungsenzyme, die von den verschiedenen kanamycinresistenten Stämmen oder ribostamycinresistenten Stämmen erzeugt werden, inaktiviert werden kann.

Aus dem genannten Stand der Technik leiteten die Erfinder die Hoffnung ab, daß l-N-[(S)-2-Hydroxy-4-aminobutyryI]-neamin, -3\4'-didesoxyneamin, -ribostamycin oder -3',4'-didesoxyribostamycin wirksame und nützliche Wirkstoffe gegen Bakterienstämme sein sollten, die gegenüber anderen Antibiotika resistent sind, wenn diese Verbindungen hergestellt werden könnten.

Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung der vorgenannten Verbindungen zu schaffen, das in hoher Ausbeute ohne die Notwendigkeit einer Durchführung komplizierter Isolierungen oder Reinigungen der Zwischen- oder Endprodukte durchgeführt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird das durch die Merkmale des Patentanspruchs I gekennzeichnete Verfahren vorgeschlagen.

Mit einem Cyclohexanring, der an einem Kohlenstoffatom des Ringes eine äquatoriale Aminogruppe und an einem anderen Kohlenstoffatom des Ringes in Nachbarstellung zu dem vorerwähnten Kohlenstoffatom in trans-äquatorialer Stellung relativ zur Aminogruppe eine Hydroxylgruppe trägt und in dem ferner die Aminogruppe in ein Urethan überführt ist, kann ein cyclisches Carbamat zwischen der ".minogruppe und der Hydroxylgruppe gebildet werden, wenn dieser Cyclohexanring mit einer starken Bas< umgesetzt wird, beispielsweise mit einem Alkalimetallhydroxid, wie Natriumhydroxid, oder mit einem Alkalimetallhydrid, wie Natriumhydrid, in wasserfreiem Dimethylformamid. Wenn darüber hinaus das so gebildete cyclische Carbamal in wäßrigem Medium mit einer schwachen anorganischen Base behandelt wird, die die N-acylierte Bindung nicht zersetzt, beispielsweise mit einem Alkalimetallcarbonat, wie Natriumcarbonat, oder einem Erdalkalimctallhydroxid, wie Bariumhydroxid oder Magnesiumhydroxid, wird das cyclische Carbamat selektiv unter Rückbildung der freien Aminogruppe und der freien Hydroxylgruppe hydrolysiert. Diese neue Reaktion kann schemalisch wie folgt wiedergegeben werden:

kum der Formel (II)

NH,

Γ O

OH
IC) (I)

NHCOOR' NII

.-I I '

oll O

(A) (Ii)

Auf (liruMii Rciiktinnstyp hcnihl d;i
mäße Verfahren.

Das Ssmhol (S) das in ilen He/eiihnungeii der chemisehen Verbindungen auftritt, be/ciclinet in üblicher Nuiiienklaiui ilie Merische Konfiguration (vgl. »Expenenliii« 11 (ΙΊ%). 81 --44).

Das ,ils Niisginigsprodiikt benut/le lelra N alkyloxycarhonvliii le, IeIi a N aralkyloxyearboMyliene oder letra N al vloxyeailxinylierle Aminoglykosid-Anlibioti-CH₂NHCOOR' NHCOOR'

NHCOOR'

OH

NHCOOR'

wobei R' eine Alkylgruppe mit 1 —4 Kohlenstoffatomen, eine Aralkylgruppe oder tine Arylgruppe ist; R" ein Wiisserstoffatom, eine an sich bekannte Hydroxyl-Ii schutzgruppe oder eine substituierte oder unsubstituierte /J-D-Ribofuranosylgruppe der Fomiel

OZ OZ

ist, in der Z eine an sich bekannte Hydroxylschutzgruppe oder ein Wasserstoffatom ist; X' und Y' stets die gleiche Bedeutung haben und je ein Wasserstoffatom, eine Hydroxylgruppe oder eine Gruppe -OZ' ist, in der Z' eine an sich bekannte Hydroxylschutzgruppe ist, ist vorzugsweise das tetra-N-benzyloxycarbonylierie Neamin, 3',4'-Didesoxyneamin, Ribostamycin oder 3',4'-Didesoxyribostamyein. In der Regel kann R' geeigneterweise jedoch ein Alkyl sein, beispielsweise Methyl, Äthyl, tert.-Butyl oder tert.-Ainyl. Weiterhin kann R' vorzugsweise ein Aralkyl sein, beispielsweise Benzyl oder p-Nitrobenzyl oder ein Aryl, beispielsweise Phenyl. Die Hydroxylgruppen für OR', X', V. OZ und die 6-Hydroxylgruppe der Ausgangsverbindung der Formel (II) können alle in freier Form vorliegen bleiben, jedoch können gewiinschtenfalls alle oder ein Teil der Hydroxylgruppen (für OR", X', Y' und OZ), nicht jedoch die 6-Hydroxylgruppe, erforderlichenfalls in der Ausgangsverbindung (If) durch an sich bekannte Hydroxylschutzgruppen geschützt sein, die durch eine Hydrolyse oder Hydrogenolyse unter milden Bedingungen in an sich bekannter Weise wieder abgespalten werden können.

Zur Herstellung der Ausgangsverbindung (II) für das Verfahren gemäß der Erfindung können Neamin, 3',4'-Didesoxyneamin. Ribostamycin oder 3',4'-l)idesoxyribostjmycin in an sich bekannter Weise tetra-N-alkyloxycarbonyliert, tetra-N-aralkyloxycarbonyliert oder tetra-N-aryloxycarbonyliert werden.

Dieses Reaktionsprodukt kann dann anschließend mil einem an sich bekannten verwendeten Rcagen/ umgesetzt werden, das geeignet ist, eine ebenfalls an sich bekannte f lydroxylschutzgruppe einzuführen, wenn die Hydroxylgruppen des Reaklionsproduktes mit einer der zuvor erwähnten Hydrmykehiit/tfriippeM m'sfhiit/l werden sollen.

Bei der Durchführung des erfindungsgcmaMcu Verfahrens erfolgt die Umsetzung des Alkalimctallhydrids oder -hydroxids. insbesondere des Natriiimhydrids. mit der Ausgangsverbindung der Formel (II) in wasserfreiem Dimethylformamid.

Ein Heispiel der für die Durihfühi iiih.' des Verfahrens geeigneten Alkalimetallhydroxide lsi Natriumhydroxid.

Als Alkalimetallhydrid wird das Natriumhydrid vorgezogen. Je Mol der Ausgangsverbindung (I I) können 1 bis 3 Mol der Base eingesetzt werden. Das so erhaltene cyclische Carbamat wird dann durch Neutralisieren des Reaktionsgemisches mit einer Sämre, wie beispielsweise Essigsäure, Eingießen des neutralisierten Reaktionsgemisches in eine große Menge eines Gemisches von Chloroform und Wasser, Abtrennen der Chloroformschicht, die das cyclische Carbamat gelöst enthält, und Einengen der Chloroformlösung, wobei das cyclische Carbamat als roher F2ststoff ausfällt, aufgearbeitet Das so erhaltene Rohprodukt kann säulenchromatographisch unter Verwendung von ICieselgel und Chloroform-Äthanol gereinigt werden.

Das so erhaltene reine cyclische Carbamat wird dann der partiellen Hydrolyse mit einer schwachen Base unterworfen, um das Aminol der allgemeinen Formel (IV) zu erhalten. Diese partielle Hydrolyse erfolgt in einem wäßrigen Reaktionsmedium, beispielsweise in wäßrigem Dioxan oder wäßrigem Methanol. Geeignete Beispiele für die schwache Base für diise partielle Hydrolyse des cyclischen Carbamats sind die Alkalimetallcarbonate, wie Natriumcarbonat oder die Erdalkalimetallhydroxide, wie Bariumhydroxid, Magnesiumhydroxid oder Calciumhydroxid. Das so erhaltene Aminol kann durch Filtrieren des Reaktionsgemisches, Einengen des Filtrates zur Trockne und Extraktion des Rückstandes mit Chloroform und anschließendes Abziehen des Chloroforms als Rohprodukt vom Reaktionsgemisch abgetrennt werden. Das so erhaltene Rohprodukt kann säulenchromatographisch auf einer mit Kieselgel beschickten Säule gereinigt werden.

Das Aminol wird dann in an sich bekannter Weise mit der (S)-2-Hydroxy-4~amino-butte;rsäure umgesetzt, wobei diese Umsetzung in der fur die Acylierung bei der Amidsynthese bekannten Weise durchgeführt wird. So kann das Aminol durch Umsetzen mit besagter Buttersäure in Dimethylformamidlösung, Acetonlösung oder Tetrahydrofuranlösung und in Gegenwart eines Dehydratisierungsmittels, wie beispielsweise Dicyclohexylcarbodiimid, acyliert werden. Die substituierte Aminosäure kann auch in Form des Säurechlorids, als gemischtes Säureanhydrid, aktivierter Ester oder in Form des Azids eingesetzt werden. Es empfiehlt sich durchaus, daß also die substituierte Buttersäure zunächst in eine aktivierte Esterform überführt wird, indem man die substituierte Buttersäure mit N-Hydroxybernsteinsäureimid in Gegenwart von Dicyclohexylcarbodiimid umsetzt, und daß ma<: den so erhaltenen aktivierten Ester dann mit dem Aminol zur 1-N-Acylierung des Aminols umsetzt. Die Reaktion der substituierten Buttersäure mit dem Aminol sollte vorzugsweise in praktisch äquimolaren Mengen durchgeführt werden.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Acylierungsprodukt, das durch die Umsetzung des Aminols mit der substituierten Buttersäure erhalten wird, aus dem Reaktionsgemisch durch Filtrieren des Reaktionsgemisch«s, Einengen des FiI-trats zur Trockne und Isolieren des so erhaltenen Rohproduktes aufgearbeitet werden. Dieses so erhaltene wi Rohprodukt kann dann auf einer Kieselgelsäule chromatographisch gereinigt werden. Das auf diese Weise erhaltene gereinigte Acylierungsprodukt wird dann in der Weise behandelt, daß man die verbleibenden Alkyloxycarbonyi-, Aralkyloxycarbonyl- oder Aryloxycarbonylgruppen —COOP.', die möglicherweise verbleibenden Aminoschutzgruppen und die möglicherweise verbleibenden Hydroxylsehutzgruppen für OR", X', Y' oder OZ des Acylierungsprodukles in die Wasserstoffatome überführt.

Die Umwandlung der Gruppen -COOR' und der Aminoschutzgruppen des Acylierungsprodukles in die Wasserstoffatome, d.h. die Entfernung der Gruppen —COOR' und der Aminoschutzgruppen aus dem Acylierungsprodukt, kann nach einem der im folgenden beschriebenen verschiedenen Verfahren, die an sich bekannt sind, durchgeführt werden. Die verbleibenden Alkyloxycarbonyl-, Aralkyloxycarbonyl- oder Aryloxycarbonylgruppen -COOR' des Acylierungsproduktes können als eine Art der an sich bekannten Aminoschutzgruppen angesehen werden. Dementsprechend kann die Abspaltung dieser Art der Aminoschutzgruppen von dem Acylierungsprodukt, wenn die Aminoschutzgruppe des Acylierungsprodiiktes eine Alkyloxycarbony!gruppe, wie beispielsweise tert-Butoxycarbonyl, eine Cycloalkyloxycarbonylgruppe oder eine Aryloxycarbonylgruppe oder eine G/ ippe ^=CHR₅, beispielsweise eine Saücyüdengruppe, ist, in der Weise erfolgen, daß man das Acylierungsprodukt einer gemäßigten Hydrolyse mit einer schwachen Säure unterwirft, beispielsweise mit einer wäßrigen Trifluoressigsäure, einer wäßrigen Essigsäure oder einer verdünnten wäßrigen Salzsäure. Wenn die Aminoschutzgruppen eine Aralkyloxycarbonylgruppe, beispielsweise eine Benzyloxycarbonylgruppe ist, kann die Abspaltung dieser An der Aminoschutzgruppen in der Weise erfolgen, daß man das Acylierungsprodukt der Hydrogenolyse in Gegenwart eines Palladium-Kohlenstoff-Katalysators oder einer Behandlung mit Bromwasserstoffsäure und Essigsäure unterwirft. Die o-Nitrophenoxyacetylgruppe als Aminoschutzgruppe kann durch eine reduktive Behandlung entfernt werden.

Wenn die Aminoschutzgruppe eine Phthaloylgruppe ist, kann diese von dem Acylierungsprodukt wirkungsvoll durch Hydrolyse des Acylierungsprodulctes mit Hydrazinhydrat in äthanolischer Lösung unter Erwärmen abgespalten werden. Wenn das Acylierungsprodukt unterschiedliche Arten der Aminoschutzgruppen enthält, so kann es gleichzeitig oder aufeinanderfolgend den verschiedenen Speziaireaktionen für die Entfernung der verschiedenen Aminoschutzgruppen unterworfen werden. Wenn das Acylierungsprodukt beispielsweise die tert.-Butoxycarbonylgruppe und die Benzyloxycarbonylgruppe als Aminoschutzgruppe enthält, können diese beiden Gruppen gleichzeitig entfernt werden, indem man das Acylierungsprodukt einer sauren katalytischen Hydrierung mit 5% Palladium auf Kohlenstoff in 90%iger Trifluoressigsäure und Methanol unterwirft.

Wenn das Acylierungsprodukt noch die Hydroxylsehutzgruppen vom Acyltyp enthält, kann die Überführung dieser Hydroxylsehutzgruppen vom A>cyltyp in ein Wasserstoffatom durch eine Hydrolyse unter milden Bedingungen unter Verwendung einer verdünnten Salzsäure oder einer wäßrigen Essigsäure durchgeführt werden. Mitunte- können die Hydroxylsehutzgruppen des Acyltyps aber auch schon partiell während der vorangehenden Stufe der partiellen Hydrolyse des cyclischen Carbamats und bzw. oder gleichzeitig mit der Entfernung der Aminoschutzgruppen des verwandten Acyltyps erfolgen. Wenn dagegen die Hydroxylschutzgruppe vom Benz>!typ ist, kann diese durch katalytische Hydrogenolyse in Gegenwart von Palladium auf Kohlenstoff entfernt werden. Wenn das Acylierungsprodukt beispielsweise die Benzylgruppe als Hydroxylschutzgruppe enthält und die BenzyloxvcarbonylgruDoe

als Aminoschutzgruppe, kann die gleichzeitige Entfernung dieser Arten von Hydroxyl- und Aminoschutzgruppen durch gleichzeitige Debenzylierung und Debenzyloxycarbonylicrung in der Weise durchgeführt werden, daß entweder ein solches Acylierungsprodukt in Lösung in einem Gemisch aus Dioxan, Essigsäure und Wasser in Gegenwart eines Palladium-Kohlcnstoff-Katalysators hydrier! wird, oder daß das Acylierungsprodukt in Lösung in flüssigem Ammoniak mit metallischem Natrium behandelt wird.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das gewünschte Produkt nach der Entfernung der Gruppe -COOR'. der Aminoschutzgruppe und der Hydroxylschutzgruppe von dem Acylierungsprodukt erhalten. Die so erhältliche gewünschte Verbindung kann aus dem Reaktionsgemisch, in dem die Aminoschutzgruppe und die Hydroxylschutzgruppe abgespalten wurde, in flpr Wpisp prfnlgpn, Haß man rjac Rp.akt!OnS⁰ern!.^c.ch !MV Trockne eindampft und auf diese Weise ein Rohprodukt der gewünschten Verbindung erhält. Dieses Rohprodukt der gewünschten Verbindung kann durch lonenaustauschchromatographie gereinigt werden, beispielsweise mit Hilfe eines Kationenaustauscherharzes, das Carboxylfunktionen enthält, also beispielsweise mit Hilfe eines Copolymerisats aus Methacrylsäure mit Divinylbenzol in der Ammoniumform, ein Molekularsieb in der Ammoniumform oder CM-Cellulo:>e. Das Eluat der chromatographischen Trennung wird in Fraktionen aufgefangen. Die antibakterielle Aktivität dieser Fraktionen wird mit Hilfe von empfindlichen Bakterien und von resistenten Bakterien als Testmikroorganismen untersucht. Mit Hilfe dieses Nachweises der antibakteriellen Aktivität jeder Fraktion können die aktiven Fraktionen, die die herzustellende Verbindung enthalten, leicht festgestellt werden. Diese Verbindung kann in an sich bekannter Weise aus den aktiven Fraktionen gewonnen werden, wobei die üblichen für die Herstellung und Aufbereitung der bekannten Aminoglykosid-Antibiotika verwendeten Verfahren angewandt werden können.

Nach einer speziellen Ausbildung des erfindungsgemaüen Verfahrens wira ein Vertanren zur Herstellung von 1 -N-[(S)-2-Hydroxy-4-aminobutyryl]-ribostamycin geschaffen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Natriumhydrid mit Tetra-N-benzyloxycarbonyl-3',4'.2'\3"-di-O-cyclohexyliden-5"-O-( 1 -methoxycyclohexyl)-ribostamycin in wasserfreiem Dimethylformamid umsetzt und dabei Tri-N-benzyloxycarbonyl-3',4',2",3"-di-O-cyclohexyliden-5"-O-( 1 -methoxycyclohexyO-ribostamycin-i.ö-carbamat erhält. Dieses erste Produkt wird durch Reaktion mit Bariumhydroxid in einem wäßrigen organischen Lösungsmittel teilweise hydrolysiert, wobei 3,2',6'-Tri-N-benzyIoxycarbonyl-3',4',2",3"-di-O-

cyclohexyliden-5"-O-( 1 -methoxycyclohexyl)- ribostamycin erhalten wird, dieses zweite Produkt mit (S)-2-Hydroxy-4-phthalimidobuttersäure oder deren N-Hydroxybernsteinsäureimidester zu dessen 1 -N-[(S)-2-Hydroxy-4-phthalimidobutyryl]-Derivat unisetzt. Das so erhaltene dritte Produkt wird nacheinander zur Abspaltung der Phthaloylgruppe mit Hydrazin in einem wäßrigen organischen Lösungsmittel und zur Abspaltung der Benzyloxycarbonylgruppen mit Palladium-Kohlenstoff und Wasserstoff behandelt Anschließend wird zur Abspaltung der Cyclohexyliden- und Methoxycyc'ohexylgruppen des dritten Produktes noch mit verdünnter Mineralsäure behandelt, wobei man das 1 -N-[(S)-2-Hydroxy-4-aminobutyryI]-ribostamycin erhält

Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Verfahren z.ir Herstellung von l-N[(S)-2llydro\y-4-aminobutyryl]-3',4'-didesoxyneamin zur Verfügimg gestellt, das dadurch gekennzeichnet ist. daß man Natriumhydrid mit Tetra-N-benzyloxycarbonyl-3.4-didesoxyneamin in wasser freiem Dimethylformamid zu J.2'.6'-Tri-N-benzyloxy ca rbonyl-3',4'-didesoxy neamin-1.6-ca rbamat umsetzt. Dieses Carbamat wird unter Verwendung von Barium-

Ki hydroxid in wäßrigem Reaktionsmedium zu 3.2'.6'-Tri-N-benzyloxycarbonyl-3',4'-didesoxyneamin partiell hydrolysiert. Dieses zweite Reaktionsprodukt wird mit (S)-2-Hydroxy-4-phthalimidobuttersäure oder deren N-Hydroxybernsteinsäureimidester zu dem 3.2',6'-Tri-

ι) N-benzyloxycarbonyl-S'/T-didesoxy-1 -N-[(S)-2-hydroxy-4-phthalimidobutyryl]-neamin umgesetzt. Dieses dritte Produkt wird dann anschließend aufeinander-

Lösungsmittel zur Entfernung der Phthaloylgruppe und mit Palladium/Kohlenstoff und Wasserstoff zur Entfernung der Benzyloxycarbonylgruppen behandelt, wobei man das 3'.4'-Didesoxy-l-N-[(S)-2-hydroxy-4-aminobutyrylj-neamin erhält.

Das 3'.4'-Didesoxy-l-N-[(S)-2-hydroxy-4-aminobuty-.?■> ryl]-ribostamycin und das 3'.4'-Didesoxy-l-N-[(S)-2-hydroxy-4-aminobimr>l]-neamin sind neue Stoffe.

Die Erfind rng ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.

Beispiel 1

Synthese von l-N-[(S)-2-hydroxy-4-aminobutyryl]-ribostamycin

(a) Tetra-N-benzyloxycarbonyl-3',4',2",3"-di-O-cyclo-

hexyliden-5"-O-(l-methoxycyclohexyl)-ribostamycin, dessen Herstellung in »Journal of Antibiotics« 25(1972). 613 beschrieben ist, wurde in einer Menge von 1.3 g in 15 ml wasserfreiem Dimethylformamid gelöst. Zu dieser Lösung wurden 97 mg Natriumhydrid in Form einer Suspension gegeben, die 50 Gew.-% Natriumhydrid in niedrig siedenden Kohlenwasserstoffen enthielt Das Gemisch wurde 3 h unter Eiskühlung gerührt und anschließend durch Zugabe von Essigsäure neutralisiert.

;o Das neutralisierte Reaktionsgemisch wurde in ein Ge misch aus Chloroform und Wasser unter Rühren eingegossen. Die Chloroformschicht wurde abgetrennt, mit Wasser gewaschen, über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und anschließend unter Abdestillieren des Lösungsmittels eingedampft. Das so erhaltene sirupöse Reaktionsprodukt wurde säulenchromatographisch an Kieselgel gereinigt. Das feste Reaktionsprodukt wurde in einer Ausbeute von 930 mg, entsprechend 78% der theoretischen Ausbeute, erhalten. Der Schmelzpunkt lag bei 125—128°C und die spezifische Drehung («)!,'+ 14,4° (c2, in Chloroform). Das erhaltene Reaktionsprodukt zeigte das für fünfgliedrige cyclische Carbamate typische IR-Absorptionsmaximum bei 1760 cm-'.

Elementaranalyse für C61H78N4O18: Gefunden: C 63,55. H 7,03, N 4,68%; berechnet: C 63,42, H 6,80. N 4.85%.

Das Sf) erhaltene feste Reaktionsprodukt wurde als Tri-N-benzyloxycarbonyl-J^^.S^di-O-cyclohexyliden-5"-O-( I -methoxycyclohexylj-ribostamycin· 1,6-carbamat der Formel

CH,NllCbz

NIICb/

NII

H₁CO

NHCbz

OH ,C

IO

(c) Das in der vorangegangenen Stufe (b) erhaltene Aminol (200 mg) wurde in wasserfreiem Tetrahydrofuran gelöst. Die erhaltene Lösung wurde mit einer Tetrahydrofuranlösung des aktivierten Esters der (S)-2-Hydroxy-4-N-phthalimido-n-buttersäure versetzt, die zuvor durch Umsetzen von 62 mg der substituierten Buttersäure, 27 mg N-Hydroxybernsteinsäureimid und 54 mg Dicyclohexylcarbodiimid in wasserfreiem Tetrahydrofuran erhalten worden war. Das Gemisch wurde bei Umgebungstemperatur über Nacht gerührt. Das so erhaltene Reaktionsgemisch wurde zur Entfernung des Niederschlages filtriert. Das Filtrat wurde zur Trockne eingeengt und lieferte das rohe Acylierungsprodukt. Dieses Rohprodukt wurde säulenchromatographisch über Kieselgel gereinigt. Das auf diese Weise erhaltene gereinigte Acylierungsprodukt fiel in einer Ausbeute von 161 mg (67%) an. Der Schmelzpunkt betrug 156 — 158° C, die spezifische Drehung («) >_r! + 9,9° (c 2. in Chloroform). Das iR-Absorptionsspektrum des erhaltenen Produktes zeigte Maxima bei 17IO und 1655 cm '.

Flementaranalyse für C7>H^NjO2i:
Gefunden: C 63,58, H 6,56, N 5,04%;
berechnet: C 63,56, H 6,59, N 5,15%.

identifiziert, in der Cbz die Benzyloxylcarbonylgruppe bedeutet.

(b) 500 mg des in der vorigen Stufe (a) erhaltenen Carbamats wurden in 4,5 ml eines Wasser-Dioxan-Gemisches (1 :0,8) gelöst. Die so erhaltene Lösung wurde mit 300 mg Bariumhydroxid-Octahydrat versetzt. Das Gemisch wurde 2 h bei 95° C gerührt, um die partielle Hydrolyse des Carbamats zu bewirken. Das Reaktionsnmrlnlft u/nrrlp 7iir Fntfpi-ηιιησ

triert und das Dioxan vom Filtrat abgezogen, wobei ein Rückstand erhalten wurde, der anschließend mit Chloroform extrahiert wurde. Der Chloroformextrakt wurde mit Wasser gewaschen, über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und anschließend zur Entfernung des Chloroforms destilliert. Der auf diese Weise erhaltene feste Rückstand wurde säulenchromatographisch über Kieselgel gereinigt. Das gereinigte Produkt wurde in einer Ausbeute von 303 mg, entsprechend 62% der theoretischen Ausbeute, erhalten. Der Schmelzpunkt betrug 101 —106⁰C, die spezifische Drehung (<*)£'+17° (c2, in Chloroform). Das IR-Absorptionsmaximum bei 176 cm -', das für das cyclische Carbamat charakteristisch ist, war in dem Absorptionsspektrum des erhaltenen Reaktionsproduktes vollständig verschwunden.

Elementaranalyse für
Gefunden: C 63,69, H 7,28, N 4,90%;
berechnet: C 63,81, H 7,14, N 4,96%.

Dieses Produkt das als Aminolverbindung vorlag, wurde als S^.e^Tri-N-benzyloxycarbonyl-S'/*'^"^"^!-

O-cycIohexyIiden-5"-O-( 1 -methoxycyclohexy I)- ribostamycin identifiziert.

Dieses Produkt wurde als Tri-N-benzyloxycarbonyl-3',4',2",3"-di-O-cyclohexyliden-1 -N-((S)-2-hydroxy-4-N-phthalimido-n-butyryl)-5"-0-(l-methoxycyclo-
Hi hexyl)-ribostamycin identifiziert.

(d) 198 mg des in der vorhergehenden Stufe (c) erhaltenen 1 -M-((S)-2-Hydroxy-4-N-phthaIimido-n-butyryl)-Derivats wurden in 80%igem wäßrigen Äthanol gelöst und anschließend mit einer geringen Menge Hydrazin-Γ) hydrat versetzt. Das Gemisch wurde zwei Stunden lang bei 60⁰C gerührt. Bei dieser Reaktion wurde die Phthaloylgruppe abgespalten. Das Reaktionsgemisch wurde unter vermindertem Druck zur Trockne eingedampft und der feste Rückstand in Chloroform aufgenommen. ad Die Chloroformlösung wurde mit Wasser gewaschen und erneut zur Trockne eingeengt, wobei das dephtha-

4 ml eines Dioxan-Wasser-Gemisches (3:1) gelöst wurde. Die erhaltene Lösung wurde mit etwas Essig-

4Ί säure versetzt und der Hydrierung mit Wasserstoff unter Verwendung von Platinmohr unterzogen, so daß durch diese Hydrogenolyse die Benzyloxycarbonylgruppe entfernt wurde. Das Reaktionsgemisch wurde durch Verdampfen des Dioxans und des Wassers ein-

">o geengt, wobei ein Feststoff erhalten wurde. Dieser Feststoff wurde anschließend mit 1 η Salzsäure zur Abspaltung der Cyclohexyliden- und Methoxycyclohexylgruppen behandelt so daß das rohe Hydrochlorid von l-N-( (S)-2 Hydroxy-4-aiiiiiio-n-bulyryl)-i iboslainycin

erhalten wurde. Dieses Produkt wurde auf einer Säule mit einem dreidimensionalen Gelgitter von Detran mit Carboxymethyl als schwach saure Ionenaustauschfunktion (Ammoniumform) unter Verwendung von wäßrigem Ammoniak (0—0,5 n) als Laufmittel gereinigt Bei

μ einer Konzentration von 0,4 η Ammoniak wurde das Produkt, 1 -N^S^-Hydroxy^-amino-n-butyrylJ-ribostamycin, in einer Ausbeute von 51 mg (63%) eluiert. Die spezifische Drehung betrug («)i'+34° (c 2, in Wasser).

Elementaranalyse für C21H41N5O12 - H₂O:
Gefunden: C 43,54, H 7,49, N 12,08%;
berechnet: C 43,97, H 7,56, N 12^1%

Il

Das l-N-((S)-2-Kydroxy-4-amino-n-butyryl)-ribostamycin hat die folgende Formel:

(S) \ NHCOCHOH

CH₂ CH,

NH₂

HO OH

und ist mit dem aus dem natürlichen Vorkommen isolierten Butirosin B identisch.

Das antibakterielle Spektrum dieses Produktes des Beispiels 1 wurde bestimmt. Die Ergebnisse zeigten volle Übereinstimmung mit den für das natürliche Butirosin B erhaltenen Ergebnisse. Das antibakterielle Spektrum des erfindungsgemäß hergestellten Produktes nach Beispiel 1 ist in der nachstehenden Tabelle wiedergegeben.

Tabelle 1

Antibakterielles Spektrum von synthetischem Butirosin B*)

Testorganismus**)

Mindest-Hemmkonzentration ^g/ml)

Staphylococcus aureus FDA 209 P

Escherichia rnli K-1? 0 7R

Escherichia coli ML 1629 1,56

Escherichia coli ML 1630 1,56

Escherichia coli ML 1410 0,78

Escherichia coli ML1410R81 3,12

Escherichia coli R 5 6,25

Escherichia coli LA 290 R 55 0,78

Escherichia coli LA 290 R 56 0,78

Escherichia coli LA 290 R 64 0,78

Escherichia coli C 600 R 135 0,78

Escherichia coli J 5 R 11-2 1,56

Escherichia coli W 677 039

Escherichia coli JR 66/W 677 > 100 Klebsiella pneumoniae Typ 22 # 3038 >100

Pseudomonas aeruginosa A 3 3,12

Pseudomonas aeruginosa No. 12 6,25

Pseudomonas aeruginosa H 9 3,12

Pseudomonas aeruginosa HIl 25

Pseudomonas aeruginosa TI 13 25

Pseudomonas aeruginosa GN 315 >100

Pseudomonas aeruginosa 99 50

Mycobacterium smegmatis 0,78 ATCC 607*")

*) Die Aktivität für den entsprechenden Stamm war praktisch identisch mit derjenigen für das natürliche Produkt '")Nähragar.37°C17h.
•"JNähragar, 37°C,42h.

Beispiel 2

Synthese von l-N-((S)-2-Hydroxy-4-aminon-butyryl)-neamin

(a) Neamin wurde in 70%igem wäßrigem Methanol mit Benzyloxycarbonylchlorid quantitativ zu Tetra-N-benzyloxycarbonylneamin umgesetzt. Das erhaltene Produkt wurde ohne weitere Reinigung in der nächsten Stufe eingesetzt. Zwei Gramm des erhaltenen Stoffes wurden in 15 ml Dimethylformamid gelöst und mit 100 mg wasserfreier p-Toluolsulfonsäure und 2,5 ml Cyclohexanondimethylketal versetzt. Die Lösung wurde anschließend 25 min unter 25 mm Hg auf 50"C erwärmt. Danach wurde Triethylamin zugegeben und die Lösung zur Trockne eingedampft. Der Rückstand wurde auf einer Kieselgelsäule Chromatographien. Als Laufmittel diente Chloroform. Die das Hauptprodukt enthaltende Fraktion wurde zur Trockne eingedampft und ergab einen Feststoff in einer Ausbeute von 630 mg mit einer spezifischen Drehung von (λ) ί° + 36° ft 1, in Methanol).

Elementaranalyse für
Gefunden: C 64,10, H 6,10, N 5,76%;
berechnet: C 63,95, H 6,23, N 5,97%.

Das so erhaltene Produkt wurde als Tetra-N-benzyloxycarbonyl-S'/t'-O-cyclohexyliden-neamin identifiziert, daß die Formel

CH₂NHCbZ
O

NHCbz

OH

hat, in der Cbz die Benzyloxycarbonylgruppe darstellt.

/l«\ 4 /\ — J ' J I ι ι r* ■ *· * * ··

yu) t,\* g ViCJ ill UCI vulllCIgCIlCIlUCft ,MlIlC \'d} CMIaI-

tenen Cyclohexylidenderivats wurde in Dimethylformamid gelöst und ähnlich wie im Beispiel l(a) beschrieben behandelt, wobei 640 mg eines Produktes erhalten wurden, dessen spezifische Drehung (a)'?+45° (c 1, in Chloroform) betrug. Dieses Produkt zeigte im IR-Absorptionsspektrum ein Maximum bei 1760 cm-'.

Elementaranalyse für C43H50N4O13:
Gefunden: C 6231, H 6,18, N 6,99%;
berechnet: C 62,16, H 6,07, N 6,74%.

Das so in der Stufe (b) erhaltene Produkt wurde als Tri-N-benzyloxycarbonyl-S'/i'-O-cycIohexylidenneamin-l,6-carbamat identifiziert

(c) 320 mg des in der vorhergehenden Stufe (b) erhaltenen Carbamats wurden in 6 ml eines wäßrigen Dioxans (1 :1) gelöst und nach dem Erwärmen der Lösung auf 70⁰C allmählich mit Bariumhydroxid-Octahydrat versetzt, bis die Lösung alkalisch war. Diese Zugabe erfolgte im Verlauf von etwa 3 h. Anschließend wurde das Reaktionsgemisch, wie in der Stufe (b) des Beispiels 1 beschrieben, weiterbehandelt, wobei 240 mg eines Feststoffs erhalten wurden, der ohne Zwischenreinifür die nächste Stufe eingesetzt wurde.

Das so erhaltene Produkt wurde als 3,2',6'-Tri-N-benzyloxycarbonyl-S'^'-O-cycIohexyliden-neamin identifiziert.

(d) 220 mg des in der vorhergehenden Stufe (c) erhaltene.. Aminols wurden in wasserfreiem Tetrahydrofuran gelöst. Die erhaltene Lösung wurde mit einer Lösung des aktivierten Esters von (S)-2-HyJroxy-4-N-benzyloxycarbonylamido-n-buttersäure in Tetrahydrofuran versetzt. Die Buttersäure wurde zuvor durch Umsetzen von 100 mg der substituierten Buttersäure, 40 mg N-Hydroxybernsteinsäureimid in wasserfreiem Tetrahydrofuran hergestellt. Das Gemisch wurde über Nacht bei Zimmertemperatur gerührt. Das so erhaltene Reaktionsgemisch wurde zur Abtrennung der Niederschläge filtriert. Das Filtrat wurde zur Trockne eingedampft und lieferte das rohe Acylierungsprodukt. Dieses Rohprodukt wurde säulenchrornatographisch über Kieselgel mit einem Chlorfuran-Äthariol-Gemisch (10 :1) als Laufmittel gereinigt. Das so erhaltene gereinigte Produkt fiel in einer Ausbeute von 150 mg an und hatte eine spezifische Drehung vnn (λ) i'4-74° fr 0,5, in Chlorfuran).

Elemental analyse für C^H^N^Ou,:
Gefunden: C 62,42, H 6,27, N 6,77%;
berechnet: C 62,36, H 6,30, N 6,73%.

Dieses Produkt wurde als Tri-N-benzyloxycarbonyl-3',4'-O-cyclohexyliden-1 -N-((S)-2-Hydroxy-4-N-benzyloxycarbonylamido-butyryl)-neamiin identifiziert.

(e) 120 mg des in der vorhergehenden Stufe (d) erhaltenen Acylderivats wurden in wäßrigem Dioxan (3 :1) gelöst und nach der Zugabe von etwas Essigsäure mit Palladiummohr zur Abspaltung der Benzyloxycar-

bonylgruppe hydriert. Das Produkt wurde anschließend zur Entfernung der Cyclohexylidengruppe mit I η Salzsäure behandelt. Das erhaltene Produkt wurde anschließend, wie im Beispiel 1(d) beschrieben gereinigt. Die Ausbeute an gereinigtem Produkt betrug 38 mg, die spezifische Drehung des gereinigten Produktes (λ) ΐ + 40° (el, in Wasser).

Elementaranalyse für CihHjjNiO« · H₂O: Gefunden: C43.38, H 7.71, N 15,96%; berechnet: C 43,54, H 7,93, N 15,86%.

Das l-N-((S)-2-Hydroxy-4-aminobutyryl)-neamin hat die folgende Formel:

NH,

HO \|_

(S) NHCOCHOH

CH, CH,

NH,

Beispiel 3

In der im Beispiel 1 beschriebenen Weise wurde das l-N-((S)-2-Hydroxy-4-aminobutyryl)-3',4'-didesoxyneamin der Formel

NH, H

(S)
NHCOCHCH₂CH₂Nh₂

OH

ausgehend von 3',4'-Didesoxyneamin synthetisiert. Dazu wurde das 3',4'-Didesoxyneamin mit Benzyloxycarbonylchlorid in 70%igem wäßrigem Methanol zu Tetra-N-benzyloxycarbonylneamin (1) in 80%iger Ausbeute umgesetzt. Die spezifische Drehung des erhaltenen Produkts betrug («)- +45,4° (c2, in Chloroform). Diese Verbindung wurde dann in der bereits beschriebenen Weise mit Natriumhydrid behandelt. Die Verbindung (1) wurde dann in trocknem Dimethylformamid gelöst urd nach Spülen des Reaktionsgefäßes mit Stickstoff mit 3 Äquivalenten Natriumhydrid versetzt. Das Gemisch wurde 4 h im Eisbad gerührt. Die erhaltene klare Lösung wurde mit Essigsäure neutralisiert und in eine große Menge eines Chloroform-Wasser-Gemisches gegossen. Das aus der organischen Schicht erhaltene Rohprodukt wurde säulenchromatographisch über Kieselgel mit Chloroform-Äthanol (20 :1) gereinigt Das reine Tri-N-benzyloxycarbonyl-3',4'-didesoxyneamin-l,6-carbamsit (2) wurde in einer Ausbeute von 62% erhalten, hatte einen Schmelzpunkt von 107—HO⁰C und eine spezifische Drehung von (α);;+58° (c 1,9, in Chloroform), im ίR-Absorptionsspektrum wurde ein Maximum bei 1765 cm-' beobachtet, das dem trans-gebundenen cyclischen Carbamat zugeordnet wird.

Elementaranalyse für Cj₇H₄₂N₄On: Gefunden: C 61,92, H 5.99, N 7,67%; berechnet: C 61,83, H 5.89, N 7,80%.

Die selektive Hydrolyse des cyclischen Carbamats zum freien Aminol wurde mit Bariumhydroxid in wäßrigem Dioxan gemäß vorstehendem Beispiel 1 durchgeführt. Das dabei erhaltene ninhydrinpositive Produkt. 3,2',6'-Tri-N-benzyloxycarbonyl-3',4'-didesoxyneamin (3) wurde mit (S)-2-Hydroxy-4-phthalimido-buttersäure in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise kondensiert Das S^'.e'-Tri-N-benzyloxycarbonyl-S'^'-didesoxy-1 -N-((S)-2-hydroxy-4-phthalimido-butyryI)-neamin (4) wurde in einer Ausbeute von 62% aus (2) erhalten. Der Schmelzpunkt des aus Methanol umkristallisierten Produktes lag bei 228—230⁰C. Die spezifische Drehung

to (λ)"betrug +32° (c 1,5, in Chloroform). Im IR-Spektrum wurden Maxima bei 1705, 1690, 1655, 1535 cm-¹ beobachtet

Elementaranalyse für C₄₈Ha₃NsOi₄ · H₂O: Gefunden: C 6134. H 553. N 739%: " berechnet: C 61,20, H 5,89, N 7,43%.

Die Verbindung (4) wurde zur Abspaltung der PhthaloylgruDDe anschließend 2 h bei 60°C mit einer

vierprozentigen Hydrazinhydratlösung in 80%igem Äthanol-Dioxan (1 :1) behandelL Anschließend wurden mit Palladiummohr und Wasserstoff in wäßrigem Dioxan (1 :1) die Benzyloxycarbonylgruppen entfernt und das Endproduk: erhalten, das auf einer CM-Dextrangel-Säule in der Ammoniumform mit Ammoniak (0—0,5 n) als Laufmittel gereinigt wurde. Bei einer Ammoniakkonzentration von 0,4 η wurde da: Hauptprodukt eluiert, das, bezogen auf die Verbindung (4) in 53%iger Ausbeute zu dem 1-N-((S)-4-Amino-2-hydroxybutyryl)-3',4'-Didesoxyneamin (5) als Monohydrat aufgearbeitet wurde. Die erhaltene Verbindung hatte eine spezifische Drehung von (ä)? + 38° (c 0,85, in

Wasser). Im IR-Absorptionsspektrum traten Maxime bei 1650 und 1560 cm"¹ auf. Papierchromatographiscr wurde mit 1-Butanol-Pyridin-Wasser-Essigsäure (6 :4 :3 :1) ein Rfr.v-Didno^nMniin von 0,47 erhalten.

Elementaranalyse für Ci₆H₃₃N₅O₆ · H₂O:
Gefunden: C 46,92, H 8,52, N 17,24%;
berechnet: C 46,93, H 8,62, N 17,10%.

Das für 3',4'-Didesoxy-l-N-((S)-2-hydroxy-4-amino

ίο butyryl)-neamin bestimmte antibakterielle Spektrum is in der nachstehenden Tabelle 2 zusammen mit der Spektren für 3',4'-Didesoxyneamin und Neamin zu Ver gleichszwecken wiedergegeben.

Tabelle 2

Antibakterielles Spektrum von 3',4'-Didesoxy-l-N-((S)-2-hydroxy-4-aminobutyryl)-neamin, 3\4'-Didesoxyneamin und Neamin

Testorganismus*)

Staphylococcus aureus FDA 209 P Sarcina lutea PCI 1001
Bacillus subtilis NRRL B-558 Klebsieila pneumoniae PCI 602 Klebsieila pneumoniae Typ 22 No. 3038 Salmonella typhosa T-63 Escherichta coli NIHJ
Escherichia coli K-12
Escherichia coli K-12 R-5 Escherichia coli K-12 ML 1629 Escherichia coli K-12 ML 1630 Escherichia coli K-12 ML 1410 Escherichia coli K-12 ML 1410 R 81 Escherichia coli K-12 LA 290 R 55 Escherichia coli K-12 LA 290 R 56 Escherichia coli K-12 LA 290 R 64 Escherichia coli K-12 C 600 R 135 Escherichia coli K-12 W 677 Escherichia coli K-12 JR 66/W 677 Escherichia coli J 5 R 11-2 Pseudomonas aerugiiiosa A 3 Pseudomonas aeruginosa No. 12 Pseudomonas aeruginosa GN 315 Pseudomonas aeruginosa 99 Proteus rettgeri GN 311
Proteus rettgeri GN 466
Mycobacterium smegmatis ATCC 6O7^#*)

Agarverdünnungsabslrichverfahren (Nähragar. 37" C. 18 h). 48 h.

Minuest-Hemmkonzentration (	^g/ml)	6.25
3\4'-Didesoxy-	3\4'-Didesoxy- Neamin	>100
l-N-((S)-2-hy-	neamin	0.78
droxy-4-amino-		12.5
butyryl)· neamin		>100
3.12	e.25	3,12
25	50	123
<039	039	6.25
6.25	25	>100
12,5	25	>100
1.56	3,12	>100
3,12	123	12.5
3.12	6,25	>100
50	50	6.25
3.12	123	123
3.12	123	6.25
3.12	6.25	12.5
123	25	6.25
3.12	6,25	>100
3.12	6.25	>100
3.12	123	>100
123	123	>IOO
3.12	6.25	>100
123	25	>10ü
6.25	6.25	100
6.25	25	25
6.25	25	12.5
>IOO	>IOO
25	50
25	50
123	25
6.25	25

Beispiel 4

Synthese von 3',4'-Didesoxy-1N-((S)-2-hydroxy-4-aminobutyryl)-ribo!itamycin

(a) 3',4'-Didesoxyribostamycin (»Journal of Antibiotics« 25 (1972), 613—616) wurde in 70%igem Methanol mit Benzyloxycarbonylchlorid zu Tetra-N-benzyloxj carbonyl-3',4'-didesoxyribostamycin quantitativ umg< setzt. 2.1 g des erhaltenen Produktes wurden in Dim< thylformamid gelöst und nach Zugabe von 100 m wasserfreier p-Toluolsulfonsäure und 5 ml Cyclohexi nondimethylketal 13 h unter 25 mm Hg auf 50° (

030 265/

erwärmt Die Lösung wurde anschließend in 0,1 η Bariumhydroxidiösung gegossen. Der erhaltene Niederschlag wurde aufgenommen und säulenchromatographisch über Kieselgel mit Benzol-Äthylacetat (t :4) gereinigt, wobei 1,7 g des gereinigten Produktes erhalten wurden, das eine spezifische Drehung von («)?+2Γ (c 2, in Chloroform) aufwies.

Elementaranalyse für C54H72N4O15:

Gefunden: C 63,64, H 7,23, N 5,68%; berechnet: C 63,76, H 7,14, N 5,51%.

Elementaranalyse für Gefunden: C 64,71, H 6,90, N 5,07%; berechnet: C 64,68, H 6,83, N 4,87%.

Dieses Produkt wurde als Tetra-N-benzyloxycarbonyl-2",3"-O-cyclohexyliden-3',4'-didesoxy-5"-O-( 1 -methoxycyclohexylj-ribostamycin der Formel Dieses Produkt wurde als S^'.e'-Tri-y bonyl-2",3"-O-cyclohexyliden-3',4'-didesoxy-5"-O-{lmethoxycyclohexylj-ribostamycin identifiziert.

(d) Das in der vorhergehenden Stufe erhaltene Aminol wurde in der im Beispiel l(c) beschriebenen Weise acyliert, wobei ein Feststoff erhalten wurde, dessen spezifische Drehung (ä)?+11° (c 2, in Chloroform) betrug.

CHjNHCbz

NHCbz

H₃CO

NHCbz

10 is Elementaranalyse für

Gefunden: C 63,79, H 6,58, N 5,74%; berechnet: C 63,50. H 6,54, N 5,61%.

Dieses Produkt wurde als Tri-N-benzyloxycarbonyl-2"3"-O-cyclohexyliden-3',4'-didesoxy-1 -N-((S)-2-hy- droxy-4-N-phthaIimido-n-butyryi)-5''-O-( i -methoxycyclohexyl)-ribostamycin identifiziert.

(e) 70 mg des so erhaltenen Acylderivats wurden in

der im Beispiel l(d) beschriebenen Weise von den

Schutzgruppen befreit, wobei 21 mg eines Feststoffes

erhalten wurden, dessen spezifische Drehung («) ?+26° (c 1, in Wasser) betrug.

Elementaranalyse für C₂₁H₄INsOi₀ · H₂O: Gefunden: C 46,61, H 7,92, N 12£5%; berechnet: C 46,57, H 8,00, N 12^3%.

Das erhaltene 3',4'-Didesoxy-1-N-((S)-2-hydroxy-4-amino-n-butyryl)-ribostamycin hat die folgende Formel:

NH₂

40

identifiziert, in der Cbz die Benzyloxycarbonylgruppe darstellt.

(b) 530 g des in der vorhergehenden Stufe (a) erhaltenen Cyclohexylidenderivats wurden in trocknem Dimethylformamid (6 ml) gelöst. Nach Zugabe von 55 mg eines 50%igen Natriumhydrids wurde das Gemisch, wie im Beispiel 1 in der Stufe (a) beschrieben, zu 390 mg eines Produktes aufgearbeitet, das eine spezifische Drehung von (λ)?+18,3° (c 2, in Chloro- «> form) aufwies. Im IR-Absorptionsspektrum wurde ein Maximum bei 1760 cm-' beobachtet.

NHCOCHOH CH₂ CH, NH₂

HO OH

Elementaranalyse für CmH₇₀N₄Oi₆: Gefunden: C 6336, H 6,75, N 5.42%; «

berechnet: C 63,33. H 6,76, N 537%.

Dieses Produkt wurde als 3^',6'Tri-N-benzyloxycarbonyl-2",3"-O-cyclohexyliden-3',4'-didesoxy-5"-O-( 1 -methexyeyelohpxylVribastatiiycin* 1,6-carbamat identifiziert

(c) 350 mg des in der vorhergehenden Stufe (b) erhaltenen Carbamate wurden in 4 ml wäßrigem Dioxan gelöst und anschließend mit 240 mg Bariumhydroxid-Octahydrat versetzt und in der im Beispiel l(b) beschriebenen Weise zu 210 mg eines festen Stoffes aufgearbeitet, dessen spezifische Drehung (■*):;'+18° (c 2, in Chlorfuran) betrug.

Das synthetische 3\4'-Didesoxy-l-N-((S>2-hydroxy-4-aminobutyryl)-ribostamycin, d.h. also das 3',4'-Didesoxy-butirosin B, ieigte eine im Vergleich zu Ribostamyein und 3',4'-bidesQxyribQStamycin wesentlich verstärkte antibakterielie Aktivität und war in der antibakteriellen Aktivität dem des Butirosin B vergleichbar. Darüber hinaus ist es wirksam gegen Klebsieila pneumoniae Typ 22, Nr. 3038 und Escherichia coli K-12 JR 66/W 677, die gegenüber Butirosin B resistent sind. Von E. coli K-12 JR 66/W 677 ist bekannt, daß es ein Enzym produziert, das die 3'-Hydroxylgruppe von Butirosin A phosphorylisiert.

19 20

Tabelle 3 Antibakterielles Spektrum von 3\4'-Didesoxybutirosin B, Butirosin B, 3',4'-Didesoxyribostamycin und Ribostamycin Testorganismus*)

Mindest-Hemmkonzentration (μg/ml) 3',4'-Didesoxy- Butirosin B

Staphylococcus aureus FDA 209 P Sarcina lutea PCI 1001 Bacillus subtilis NRRL B-558 Klebsiella pneumoniae PCI 602 Klebsiella pneumoniae Typ 22 No. 3038 Salmonella typhosa T-63 Escherichia aiii NIHJ Escherichia coli K-12 Escherichia coli K-12 R-5 Escherichia coli K-12 ML 1629 Escherichia coli K-12 ML 1630 Escherichia coli K-12 ML 1410 Escherichia coli K-12 ML 1410 R Escherichia coli K-12 LA 290 R 55 Escherichia coli K-12 LA 290 R 56 Escherichia coli K-12 LA 290 R 64 Escherichia coli K-12 C 600 R 135 Escherichia coli K-12 W 677 Escherichia coli K-12 JR 66AV 677 Escherichia coli J 5 R 11-2 Pseudomonas aeruginosa A 3 Pseudomonas aeruginosa No. 12 Pseudomonas aeruginosa GN 315 Pseudomonas aeruginosa 99 Proteus rettgeri GN 311 Proteus rettgeri GN 466 Mycobacterium smegmatis ATCC 60~**)

*) Agarverdünnungsabstrichverfahren (Nähragar, 37° C, 18 h). ") 48 h.

butirosin B	1,56
1,56	50
25	039
<039	0,78
0,78	>100
3,12	039
0^9	3,12
1,56	0,78
1,56	6,25
6,25	1,56
1,56	1.56
0.78	0,78
0,78	3,12
1.56	0,78
1,56	0,78
<039	0,78
1,56	0,78
0,78	039
0,78	>100
3,12	1,56
<039	3,12
6,25	6,25
6,25	>100
>100	50
25	6,25
12,5	3,12
3,12	0,78
<0J9

3\4'-Didesoxy-	Ribosta
ribostamycin	mycin
3,12	3,1?
>100	100
1,56	3,12
3,12	1,56
6,25	>100
1,56	1,56
6,25	6,25
3,12	3,12
100	50
>100	>100
>100	>100
6,25	3,12
>100	>100
3,12	3,12
1,56	3,12
3,12	1,56
3,12	1,56
3,12	1,56
6,25	>100
100	>100
6,25	>100
12,5	>100
>100	>100
50	>100
6,25	12,5
6,25	6,25
3,12	6,25

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von l-N-[(S)-2-Hydroxy-4-aminobutyryl]-neamin, -3\4'-didesoxyne- i amin, -ribostamycin oder O'^'-didesoxyribostamycin, dadurch gekennzeichnet, daß man

A) ein tetra-N-alkoxycarbonyliertes, tetra-N-aralkyloxycarbonyliertes oder tetra-N-aryloxycar- m bonyliertes Neamin, 3',4'-Didesoxyneamin, Ribostamycin oder 3',4'-Didesoxyribostamycin, dessen Hydroxylgruppen in freier oder geschützter Form vorliegen können, mit einem Alkalimetallhydrid oder einem Alkalimetall- _Γ) hydroxid in wasserfreiem Dimethylformamid bei Raumtemperatur oder unter Eiskühlung umsetzt.

B) das in Stufe (A) gebildete 1,6-Carbamat des tri-N-alkoxycarbonylierten, tri-N-aralkyloxycarbonyüerten oder tri-N-aryloxycarbonylierten Neamins, 3',4'-Didesoxyneamins, Ribostamycins oder 3',4'-Didesoxyribostamycins in einem wäßrigen Reaktionsmedium mit einem Alkalimetallcarbonat oder Erdalkalimetall- j> hydroxid hydrolysiert,

C) das in Stufe (B) gebildete tri-N-alkyloxycarbonylierte, tri-N-aralkyloxycarbonylierte oder tri-N-aryloxycarbonylierte Neamin, 3',4'-Didesoxyneamin. Ribostamycin oder 3',4'-Didesoxy- m ribostamycin an der freigesetzten 1-Aminogruppe mit (S)-2-Hydroxy-4-amino-buttersäure in an sich bekannter Weise acyliert und

D) aus tlem in Stufe (C) gebildeten l-N-[(S)-2-Hydroxy-4-amino-butyryl]-neamin, -3',4'-dides- π oxyneamin, -ribostamycin oder -3\4'-didesoxyribostamvcin sämtliche Schut/gnippcn in an sich bekannter Weise abspaltet.