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Verfahren zur Herstellung und Isolierung von 1-Methyl-2-isopropyl-4-nitroimidazol
und 1-Methyl-2-isopropyl-5-nitroimidazol Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Herstellung und Isolierung von 1-Methyl--2-isopropyl-4-nitroimidazol und l-ethyl-2-isopropyl-5-nitroimidazol.
Außerdem betrifft die Erfindung die Vor wendung von 1-Methyl-2-isopropyl-5-nitroimidazol
zur Behandlung von Darmstörungen allein oder im Gemisch mit therapeutisch wirksamen
Stoffen auf
Basis von Nitrofuran und/oder Antibiotika sowie die
Mittel und ihre herstellung.
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Es wurde gefunden, daß 1-Methyl-2-isopropyl-5-nitroimidazol bei der
heilung des Verdauungstraktes sehr wirksam ist. Diese Verbindung allein oder in
Zusammensetzung mit anderen therapeutischen Wirkstoffen auf Basis von Nitrofuran
und/oder Antibiotika ist -besonders wirksam bei Brkrankungen von Kälbern und Schweinen,
die durch verschiedene Erreger verursacht werden (Vibrio coli, Clostridium perfrigens
Typ.C, Vibrio cholerae, Sallmonela cholerae suis, E.coli, Enterococcus, Pseudomonas
euroginosa) und zu schweren Störungen führen, die sich in üblicher oder auch blutiger
Diarrhöe äußern.
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Nach bekannten Verfahren (GB-PS 1 119 636 und S.afrikanische-PS 6607-466)
erhält man 1-Nethyl-2-isopropyl-5-nitroimidazol aus 2-Isopropylimidazol durch Nitrierung
und anschließendes Methylieren bei erhöhten Temperaturen. Die so gewonnene Verbindung
ist als vorteilhaftes Mittel zur Behandlung von Entero hepatitis bei Puten verwendet
worden.
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Der erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen neuen
@eg
zur Herstellung von 1-Methyl-2-isopropyl-5-nitroimidazol zu schaffen sowie einen
neuen Verwendungszweck für diese Verbindung anzugeben.
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Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß man 1-Methyl-2-isopropyl-5-nitroimidazol
(II) und dessen 4-Nitro-isomeres (III) durch Nitrierung von 1-Methyl-2-isopropylimidazol
(I)
oder durch Entwässerung von i-Methyl-2-isopropylimidazolium-nitrat mit rauchender
Schwefelsäure unter gleichzeitiger intramolekularer Umlagerung herstellt.
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Es wurde überraschend gefunden, da£ sich 1-Methyl-2-isopropyl-5-nitroimidazol
mit Vorteil zur Behandlung von Darmerkrankungen bei Tieren, insbesondere Kälbern
und Schweinen verwenden läßt.
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Die angegebene Synthese konnte erst praktische Bedeutung gewinnen,
nachdem eine geeignete Isolationsmethode der Isomeren gefunden war.
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Demgemäß ist das Verfahren der Erfindung zur 1Ierstellung
und
Isolierung von 1Methyl-2-isOpropyl-4-nitroimidazol und 1-Methyl-2-isopropyl-5 nitroimidazol
dadurch gekennzeichnet, daß man 1-Methyl-2-isopropylimidazol nitriert oder 1-Methyl-2-isopropyl-imidazoliumnitrat
unter Wasserabspaltung und intramolekularer Umlagerung mit Schwefelsäure umsetzt
und anschließend die so gebildeten Isomeren trennt.
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Das Verfahren kann mit Vorteil in der Weise durchgeführt werden, daß
man 1 Methyl-2-isopropylimidazol in konz. Salpetersäure löst und mit konz. Schwefelsäure
bei-Temperaturen im Bereich von 80 bis 1400C, vorzugsweise 1-05 bis 120 C umsetzt.
Bei Verwendung von rauchender Schwefelsäure kann man die Umsetzung bei Temperaturen
im Bereich von O bis 1000C dtrchführen.
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Man kann aber auch die Nitrogruppe in aer Weise einführen, daß man
1-Methyl-2-isopropyl-imidazoliumnitrat mit rauchender Schwefelsäure umsetzt, wobei
unter Wasserabspaltung und intramolekularer Umlagerung die Isomeren gebildet werden.
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Die Trennung der gebildeten Isomeren erfolgt mit Vorteil in der Reise,
daß man das gebildete 1-Methyl-2-isopropyl-4-nitroimidazol bei einem PH-wert zwischen
1 und 4, vorzugsweise zwischen 1,9 uiid 2,2 und das gebildete 1-Methyl-2-isopropyl-5-nitroimidazol
bei einem pH-Wert zwischen 8,5 und 9,5 fällt.
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Es hat sich als vprteilhaft erwiesen, die Fällung in verdünnter Lösung
durchzutühren, die durch Vor dünnen der Ausgangslösung mit Wasser auf das 5-Dis
30-fache Volumen erhalten worden ist.
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1-Methyl-2-isopropyl-5-nitroimidazol kann mit Vor teil als Futtermittel-Zusatz
zwecks Verhütung der gastrointestinalen Störungen insbesondere bei Schweinen und
Kälbern verwendet werden. Durch Kombinieren mit Furanderivaten wird bei Futterein
sparung die Gewichtazunahme erhöht. Die Ausnutzung des Futtermittels bei Schweinen
ist bedeutend,
selbst auch bei der Verwendung von Mais, der mit
dem Schimmel Gibberella zeae kontaminiert ist.
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Die besten ltesultate werden erreicht, wenn das Futtermittel je 0,04
Gewichtsprozent 1-Methyl-2-isopropyl-5-nitroimidazol und 5-Nitro-2-Puraldehydhydrazon
für therapoutische Zwecke und je 0,02 Gewichtsprozent- für die prophylaktische Behandlung
enthal-t.
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Das Präparat kann bei der Flassentherapie gut gemischt mit dem Futtermittel
für Schweine oder Kälber oder für einzelne 13ehndlung mit einem Träger, der eine
Dispergierung mit Flüssigkeiten erlaubt, verwendet werden.
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Die folgenden Beispiele zeigen vorteilhafte Ausführungsformen der
Erfindung.
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Heispiel 1 In einem mit Mischer, Thermometer, Rückflußkühler und Trichter
zum Eintropfen der Lösung- versehenen Kolben werden 40 ml Oleum (50-60% freies SO3)
eingegossen und auf 70"C erwärmt.
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Indem man dies. Temperatur durch Eiskühlung von außen aufrechterhält,
werden durch die Öffnung die Lösung von 15 ml 80% Salpetersäure und 23 g 1-Methyl-2-isopropyl-imidazol
eingetropft. Nach beendigtem Eintropfen wird das Nischen noch zwei-Stundon fortgesetzt,
Nach Ablauf dieser Zeit wird die Reaktionsmasse in etwa 230 g Eis und Wasser gegossen;
der pH-Wert der Reaktionsmasse wird mittels 25% Ammoniak auf 1,9 eingestellt. Bei
der Einstellung des pH-Wertes wird die Reaktionsmease durch Außenkühlung auf einer
Temperatur von 0 bis 5°C gehalten. Der ausgeschiedene Niederschlag wird abfiltriert
und getrocknet.
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Es werden 19,5 g (57,2%) 1-Methyl-2-isopropyl-4-nitroimidazol gewonnen,
Schmelzpunkt = 78-80°C.
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Das Filtrat wird auf pH 9 eingestellt bei einer Temperatur zwischen
0 und 5°C. Der ausgeschiedens Niederschlag wird abfiltriert und getrocknet.
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Es werden 8,3 g (24,4%) 1-Methyl-2-isopropyl-5-nitroimidazol erhalten.
schmelzpunkt = 55-56°C.
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Durch eine Umkristellisierung aus Alkohol wird das Produkt mit Schmelspunkt
= 58-59°C erhalten.
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und bei einer Umkristellieierung durch Lössun in salzwäure (1:3) und
durch erneute Fällung aus der mit Aktivkohle behandelten Lösung wird das produkt
mit Schmelzpunkt = 59 60°C gewonnen.
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Beispiel 2 Es wird wie im Beispiel 1 gearbeitet, nur wird bei 20°C
nitriert.
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Aus 25 g 1-Methyl-2-isopropylimidazol werden bei der Fällung bei pH
1,95 20,5 g (60,2%) 1-Methyl-2-isopropyl-4-nitroimidazol, Schmelzpunkt = 84-85,5°C
erhalten.
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Durch Fällung bei pH 9,22 werden 7,6 g (22,3%) 1-M@thyl-2-isopropyl-5-nitroi@id@zol,
Schmelzpunkt = 53-55°C erhalten.
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Beispiel 3 In einem mit Mischer, Thermometer, Rückflußkühl@r und Trichter
zum Eintropfen der Lösung vers@henen Kolben werden 20 g 1-Methyl-2-isopropylimidazol
eingegossen und unter Rührung 40 ml Salpetersäure (Spez.Gew.=1,4) eingetropft, so
daß die Temperatur der Reaktionsmischung 40°C nicht übersteigt. Sobald die Zugabe
beendet ist, wird die Reaktion@-masse auf 105-115°C erwärmt und unter Kühlung konzentrierte
Schwefel@äure (Spez.Gew.=1,84) im Laufe einer halben Stunde eingetropft. Während
des Eintropfens wird die Temperatur der Reaktonsmasse
zwischen
105 und 115° gehalten, am besten aber bei 110°C. Die Reaktionsmischung wird noch
weitere zwei Stunden bei derselben Temperatur gerührt. t NachAblauf dieser Zeit
wird die Masse in etwa 200 g @i@ gegosse@, auf 0°C gekühlt und unter Einhaltung
einer Temperatur zwischem 0° und 5° wird der pH-Wert mittels 25% Ammo@iak auf 2
eingestellt. Der entstandene Niederschlag wird abfiltriert und getrocknet.
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Es werden 10,2 g (37,4%) 1-Methyl-2-isopropyl-4-nitroimidazol, Schmelzpunkt
= 79-81°C gewonnen.
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Das Filtrat wird unter Einhaltung einer T@mperatur zwischen 0 und
5°C mit 25% Am@omiak auf pH 9,25 gebracht. Der ausgeschiedene Niederschlag wird
abfiltriert und getrocknet.
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Es werden 6,2 g (22,8%) 1-Methyl-2-isopropyl-5-nitroimidazol, Schmelzpunkt
= 56,5-57°C erhalte@@ Beispiel 4 In einem mit Mischer, Thermometer, Rückflußkühler
und einer Öffnung zum Beimischen fester Substanzen versehenen Kolben werden 23 ml
Oleum (50-60% es freien SO3) eingemessen. Danach wird das Oleum un
ter
Rühren auf 50°C erwärmt, und im Laufe einer-Stunde werden portionsweise 18,7 g 1-Methyl-2-isopropylimidazolium-nitrat,
Schmelzpunkt = 85 bis 870C beigemischt. Nach beendetem Zusetzen wird die Reaktionsmasse
noch weitere zwei Stunden bei derselben Temperatur gerührt; danach wird auf Raumtemperatur
gekühlt und die Masse in ein mit 200 g-Eis und etwa 50 ml Wasser gefülltes Glas
gegossen.
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Der pH-Wert der Reaktionsmischung wird mit 25% Ammoniak auf 1,9 eingestellt.
Die Temperatur wird während dieser Neutralisation zwischen 0 und 5°C gehalten. Der
entstandene Niederschlag wird filtriert und getrocknet.
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Es werden 10,4 g (61,5%) 1-Methyl-2-isopropyl-4-nitroimidazol, Schmelzpunkt
= 83-85°C, gewonnen.
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Das Filtrat wird unter Aufr@chterhaltung der Temperatur zwischen
0 und 5°C mit 25% Ammoniak alkalisch gemacht. Der ausgeschiedene Niederschlag wird
abfiltriert und getrocknet.
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Es werden 3,6 g (21,3%) 1-Methyl-2-isopropyl-5-nitroimidazol, Schmelzpunkt
= 55,5-57°C, erhalten.
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Beispiel 5 Es wird wie im Beispiel 4 gearbeitet, nur ist die
Arbeitstemperatur
30 C. Aus 18,7 g 1-Methyl-2-isopropylimidazolium-nitrat werden durch Fällung bei
pH 1,95 io,4 g (61w5*) 1-Methyl-2-isopropyl-4-nitroimidazol, Schmelzpunkt = 83,5-840C,
erhalten.
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Durch Fällung bei pH 9,15 werden 3,16 g (18,7%) 1-Methyl-2-isopropyl-5-nitroimidazol,
Schmelzpunkt = 57-58°C, erhalten.
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Beisniel 6 Ein typischer Zusatz (Vorgemisch) enthält 100 g 1-Methyl-2-isopropyl-5-nitroimidazol
und 100 g 5-Nitro.2.furaldehydhydrazon sowie 800 g des TrägermittelsO Der Zusatz
wird gewonnen, indem man einen beliebigen verfütterbaren Träger mit den Wirkstoffen
in einem entsprechenden Mischer so lange rührt, bis eine vollkommene Homogenität
erreicht wird.
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Der so erhaltene Zusatz wird dann dem Viehfuttermittel in einem entsprechenden
Verhältnis beigemischt und homogenisiert. Auf 1000 kg des vorbereiteten Futters
werden 2 bzw. 4 kg Vorgemisch beigemischt je nachdem ob die Mischung zu therapeutischen
Zwecken oder als Präventiv gerünscht wird
Ueispiel 7 Dieses Beispiel
illustriert die Wirksamkeit der oben genannten Veterinärmischung bei der Heilung
von gastrointestinalen Erkrankungen und zur Vorbeugung bei Kälbern und Schweinen.
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Auf vier Farmen für Schweinezucht wurden im Laufe von 7 Monaten Fälle
der baemorragischen Diarrhöe beobachtet. In den letzten Tagen des siebten Monates
fing man- an das Futtermittel, das pro 1000 kg- 4 kg Vorgemisch enthielt, zu geben.
Bei den meisten Tieren hörte die Krankheit. schon nach 48 Stunden auf, die Behandlung
wird aber zweckmäßig noch weitere 5 Tage fortgesetzt.
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Zwei Monate nach der-Behandlung wurde kein einziger Fall vonDiarrhöe
festgestellt. In den nächsten Monaten waren Erkrankungen- sehr selten, was die prophylaktische
Wirkung des Präparates auf Schweine beweist. Auf den Farmen, wo man 3 Tage im Monat
das Schweinefutter, das pro 1000 kg 4 kg Vorgemisch enthielt, verwendet hat, sind
keine Erkrankungen vorgekommen
TABELLE I Zahl der erkrankten Schweine
Zahl der Schwei- Vor der Behandlung Nach der Behandlung ne pro Versuchs- in % pro
Monat in % pro Monat gruppe 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.
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4.500 60 63 58 28 46 41 38 0,00 0,00 0,05 0,02 0,07 12.000 62 48 36
33 18 47 42 0,00 0,00 0,03 0,09 0,05 11.250 37 51 29 46 35 39 26 0,00 0,00 0,03
0,05 0,05 3,600 43 26 37 25 15 21 19 0,00 0,00 0,03 0,06 0,11 Die Behandlung der
erkrankten Kälber ist mit der oben erwähnten Methode identisch. Die Tabelle II zeigt
das Verhältuis zwischen den geheilten und den umgekommenen Kälbern, die in 9 Versuchsgruppen
behandelt wurden.
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TABELLE II Versuchsgruppe Gesamtzahl der Zahl der Zahl der Nortali-Kälber
geheilten umgekommenen tät in % 1. 28 28 - 0,0 2. 44 42 2 4,8 3. 29 29 0,0 4. 41
37 4 11,0 5. 34 33 1 3,0 6. 30 30 - 0,0 7. 31 31 0,0 8. 16 16 - 0,0 9. 47 46 1 2,0