DE2406072A1 - Antibakterielles mittel und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

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PATENTANWÄLTE 24060/2 PROF. DR. DR. J. REITSTÖTTER DR.-ING. WOLFRAM BUNTE DR. WERNER KINZEBACH

O-aOOO MÜNCHEN 4O, BAUER3TRA33E 22 ■ FERNRUF (OSS) 37 65 83 · TELEX B21B2O8 ISAR D POSTANSCHRIFT! D-8OOO MÜNCHEN 43. POSTFACH 7βΟ

. München, den 8. Februar 1974 M/15 075 ·

BRISTOL-MYERS COMPANY 345, Park Avenue, New York,'.N.Y. U.S.A.

Antibakterielles Mittel und Verfahren zu dessen Herstellung

Die Erfindung betrifft antibakterielle Mittel und Verfahren zu deren Herstellung. Dabei wird Penicillin-V-sulfoxyd in Gegenwart eines Säureakzeptors (nämlich Triäthylamin) mit Chlormethylmethyläther umgesetzt. Der so hergestellte Penicillin-V-sulfoxydmethoxymethylester wird durch Ringerweiterung in Methoxymethyl^-phenoxyacetamido^-methylceph-3-em-4-carboxylat umgewandelt/ das halogeniert wird, wobei sich das Iminochlorid ergibt. Das Iminochlorid wird mit einem Alkohol umgesetzt, wobei sich der entsprechende Iminoäther ergibt, der dann mit 2-Phenylglycinchloridhydrochlorid umgesetzt wird, wobei sich der Methoxymethylester ergibt. Der Methoxymethylester wird.dann zur Herstellung von Cephalexin hydrolysiert.

4 0 9-8

Japanische Wissenschaftler waren anscheinend die ersten, die durch Umacylierung (Transacylierung) ein Penicillin aus einem anderen gewonnen haben, was auch als "switch reaction" bekannt ist. Bei dieser Synthese wird ein leicht verfügbares natürliches Penicillin in ein Chlorimid J

oder einen Iminoäther (hergestellt gemäß den USA-Patentschriften 3 499 909 und 3 676 429) umgewandelt, der dann acyliert wird, : wobei sich die NjN-Diacyl-ö-aminopenicillansäure (als ein \ leicht hydrolysierbarer Ester zum Schutz der Carboxylgruppe) ■ ergibt. Die ursprüngliche Acylgruppe des Ausgarigspenicillins ' wird dann zusammen mit der veresternden Gruppe, beispielsweise durch Umsetzung mit einem Nukleophilen, wie Natriumthiophenolat, bevorzugt in Dimethylformamid, entfernt. Derartige Reaktionen sind in den USA-Patentschriften 3 594 366, 3 658 792 und 3 668 200 und in Farmdoc 14, 183R, 48,229S und 50,298S beschrieben. Andere japanische Wissenschaftler veröffentlichten verwandte Offenbarungen in Patenten, die referiert sind in Farmdoc 08 653S, 40 656T, 47171T und 47 172T und in Yakugaku Zasshi· 92(4), 454-458 und 459-464 (1972) welche die Verwendung von zwei speziellen Benzylpenicillinestern bei der Herstellung von Ampicillin beschreiben. - .

Cephalexin ist ein antibakterielles Mittel, das in der Ilumantherapie verwendet und als das Monohydrat der freien Säure (d.h. das Zwitterion) vertrieben wird. Es ist beispielsweise in J. Med. Chem. 12, 310-313- (1969·), J.Org. Chem. 36(9), 1259-1267 (1972) [Belgien 765 596, Farmdoc 67 511S], in der USA-Patentschrift 3 507 861, der britischen Patentschrift 1 174 335 und der kanadischen Patentschrift 856 786 beschrieben.

Es gibt zahlreiche Veröffentlichungen über .Alternativverfahren zur Herstellung und Reinigung von Cephalexin

- 2 AQ.9833/AQ.5A..._

(in Form der freien Säure), beispielsweise die USA-Patentschriften 3 634 416, 3 668 201, 3 668 202, 3 671 449 (Beispiel 3), 3 676 434, 3 676 437, 3 689 483, 3 694 437, 3 714 146, die britische Patentschrift 1 227 014 und die Belgische Patentschrift 768 306 (Farmdoc 80 093S) und die US-Anmeldung 143 683 vom 11. Mai 1971 (entsprechend der deutschen Offenlegungsschrift 2 222 953 und der ; japanischen Veröffentlichung 42795/1972) und die britische ä Patentschrift 1 270 633.

Zu Veröffentlichungen über kristalline Formen und Hydrate von Cephalexin .gehören beispielsweise Journal of Pharmaceutical Sciences, 59(12), 1809-1914 (1970), Pharmaceutical Journal, 210-214 (22. August 1970), die USA-Patentschriften 3 502 663·, 3 531 481, 3 665 656 und 3 692 781, die bel-gischen Patentschriften 753 910 (Farmdoc 8 2145) und 777 789 (Farmdoc 48 556t) und die französische Patentschrift 2 O96 117.

Die Anwendung des Umacylierungsverfahrens auf Cephalosporine entwickelte sich langsamer und wurde durch die zusätzlichen funktioneilen Gruppen kompliziert, die in der einzigen solchen Verbindung die (bis vor kurzem) durch Fermentation hergestellt wurde, nämlich Cephalosporin C, gefunden wurden. In der belgischen Patentschrift 758 587 (Farmdoc 34 689S) wird die Anwendung des Umacylierungsverfahrens bei gewissen in 3-Stellung thiolierten Derivaten von Cephalosporin C unter Verwendung von Chlorimiden und Iminoäthern der allgemeinen Art, wie sie in den US-Patentschriften 3 575 970, 3 697 515, 3 573 295 und 3 573 296 beschrieben sind, geoffenbart. Die Verwendung dieses Verfahrens bei bestimmten 7-Phenoxyacetamido-3-m:ethyl- : ceph-3-em-4-carbonsäureestern zur Herstellung von Cephalexin ist in der französischen Patentschrift 2 096 117 (Farmdoc 80 093s, belgisches Patent 768 306) beschrieben.

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Die vorliegende Erfindung schafft die Zwischenprodukte

Methoxymethyl-e-phenoxyacetamidopenicillinatsulfoxyd

und Methoxymethyl^-methyl^-ß-phenoxyacetamido-ceph^-em-

4-carboxylat. Die vorliegende Erfindung schafft darüber

hinaus ein Verfahren zur Herstellung des antibakteriellen

Mittels Cephalexin, das folgende aufeinanderfolgende Stufen

umfaßt - ^;

(a) Umsetzfcn von Methoxymethyl-S-methyl^-ß-phenoxyacetamido-ceph-3-em-4-carboxylat in einem, wasserfreien,

inerten, mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel (bevorzugt Methylenchlorid, Dichloräthan, Chloroform, Tetrachloräthan, Nitromethan oder Diäthyläther) in Gegenwart eines
Säureakzeptors (eines entaktivierenden tert. Amins, bevor- ι zugt Triäthylamin, Trimethylamin, Dimethylanilin, Chinolin, ! Lutidin oder Pyridin) bei einer Temperatur von -10⁰C bis -6O°C ! (bevorzugt unter -15°C) mit mindestens einer äquimolaren ' Menge eines Halogenierungsmittels (bevorzugt Phosphorpentachlorid, Phosphorpentabromid, Phosphortrichlorid, Phosphortribromid, Oxalylchlorid, p-Toluolsulfonylhalogenid,
Phosphoroxychlorid oder Phosgen).

(b) Zumischen eines aliphatischen Alkohols mit weniger als ; sieben Kohlenstoffatomen (bevorzugt Methanol), wobei _;

man die Temperatur im Bereich von -20⁰C bis -70⁰C (bevor- · zugt unterhalb -30°C) hält. j

(c) Zumischen (bevorzugt in Anteilen) von mindestens einer )

äquimolaren Menge D-t-J-Z-Phenylglycylchloridhydrochlorid !

ο '

bei einer Temperatur unterhalb -30 C und ■

(d) Zumischen von Wasser und einer anorganischen Säure
(bevorzugt Schwefelsäure oder Chlorwasserstoffsäure,

und bevorzugt bei einer Temperatur unterhalb 10⁰C) zur

- 4 - ■
._.. A0J833/1OSA

Μ/15075 ,τ

Herstellung des Cephalexins in der sauren, wässrigen Phase.

Die vorliegende Erfindung schafft einen leichten synthetischen Weg zur Herstellung von Cephalexin aus dem Methoxymethylester von 3-Desacetoxycephalosporin V, das wiederum durch Ringerweiterung von Penicillin-V-methoxymethylestersulfoxyd (wie nachstehend "beschrieben) oder direkt aus 3-Desacetoxycephalosporin-V-säure und Chlormethylmethyläther (wie nach stehend beschrieben) hergestellt ist. Dieser Ester kann auch durch bekannte Seitenkettenspaltungsverfahren in 7-Amino-3-desacetoxycephalosporansäure (7-ADCA) umgewandelt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren macht die Herstellung von 7-ADCA überflüssig und ermöglicht, einfach Acylgruppenseitenketten unter im wesentlichen wasserfreien Bedingungen und ' in guter Ausbeute, auszutauschen. Darüber hinaus kann das Verfahren vorteilhaft in einem Reaktionsgefäß durchgeführt werden.

In der nachfolgenden Beschreibung bedeutet "PVSOMME" den Pen-V-Sulfoxydmethylester, nämlich Methoxymethyl-6-phenoxyacetamido-penicillinatsulfoxyd. "DACVMME" bedeutet den Methoxymethylester von Desacetoxyceph V, nämlich Methoxymethyl-7-ß-phenoxyacetamido-3-methyl-ceph-3-em~4-carboxylat.

"R" bedeutet Phenyl. ^v~

■ i . !

Die IR-Daten sind auf einem Beckmann IR9 Gerät gemessen. Die ·' NMR-Spektren sind mit einem Perkin Elmer R12-B Gerät aufgezeichnet, das bei 60 MHz mit einer Probentemperatur von 40°C :

betrieben wird. Die NMR-Daten sind auf . - -Tetramethylsilan bezogen Die UV-Daten sind auf Beckmann Acta 3 gemessen. Die angegebenen Drehwerte wurden bei 25°C mit einem Perkin Eimer PE141 Polarimeter aufgenommen. "SH"-hochgestellt bedeutet eine Schulter, der UV-Kurve. Die Biotestdaten sind mittels Trübungsmessung unter Verwendung von S. Aureus 209 P erhalten.

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. ο

Il

COOH

(CH₃CH₂ ).₃ N-J-

Penicillin V Sulfoxydmonohydrat P 2 CH₃

(CH₁₁CH₂)^NH

Cl^

PVSOMME

OCH-C-NH

CH-

C-OCH₀OCHv Il c- S

DACVMME

O Il

+ PCl₁-+OrH,-N (CH, 5 ο 5 ;

(DACVMT-IE)

-20° C.

Cl

OCH^C=N

O-

CO₂CH₂OCH, - 6 Ö 9 δΤΪ/Ί Ö~5 A

OCIIv

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-20⁰C. to -50°c. 2+ClUOII > C^HcOCIUC=M

CO₂CH₂OCH₅

rIL-N ( ClL* ) o+RCHCOCl

NH_VC1·

-20⁰C. to -30⁰C

OCH

C₆H₅OCH₂C^

RCH-C=O ^ I* _ Cf NH₅Cl

Cl"

.CH

CO₂CH₂OCH₅
+CgH₅NH(CH₅)₂ Cl"

,f ^r

RCH-CMH-

NaOH H 4

Il

RClI-CNH-

NH₃ &

CH

CO,

+NaCl

— 7 —

Behandeln des Methoxymethylesters (1) mit Phosphorpenta-Chlorid in Methylenchloridlösung bei -20 C und in Anwesenheit von N, N-Dimethylanilin ergibt das Imidoylchlorid 2,. Dieses Zwischenprodukt ist ausreichend stabil, so daß die Umsetzung leicht bis zur Beendigung durch Dünnschichtchromatographie verfolgt werden kann. Bei einer analogen Reaktionsfolge unter Verwendung von Phosphorpentachlorid in Gegenwart von D,---Pyridin in DeuteroChloroformlösung bei 25 C war es möglich, dieses Zwischenprodukt vollständig durch Anwendung von Kernresonanztechniken zu charakterisieren. Ein NMR-Spektrum der Chlorierungsmischung in Deuterochloroform ergibt nach 1 Stunde, daß die sechs Linien zwischen 5 und 6,3 ppm (ß-Lactam, Cg, C₇ Wasserstoffatome, in Kopplung mit dem Amid NH), die ursprünglich bei dem Ester' vorhanden sind, in ein gut aufgelöstes Paar von AB Doubletts (J = 4,5 Hz) verwandelt werden, die für das Chlorimid charakteristisch sind. Darüber hinaus ist eine Verschiebung nach niederigeren Feldern des Seitenketten PhOCHp Signals von /4,70 ppm zu /4,80 ppm zu verzeichnen, was anzeigt, daß der Sauerstoff an der Amidcarbonylgruppe durch Chlor ersetzt ist. Diese Daten zeigen deutlich die Abwesenheit eines Amid-NH Signals, das im allgemeinen durch das Zentrum des aromatischen Bereiches bei S 7,0 ppm verdeckt ist. Schleßlich zeigte die Integrierung des aromatischen Bereiches nur fünf Protonen aufgrund von CgH₁-O, was deutlich die Abwesenheit von Amid NH Signal zeigt. Peaks bei S 3,45 ppm (CH^O) und 6 5,70 ppm (CH^OCHp) zeigen, daß die Esterbindung intakt ist und Peaks bei 6 2,10 ppm (CH₂ -<) und 3,25 ppm (S-CH₂) zeigen den Dihydrothiazinrest an.

Die Chlorierungsmischung in Methylenchloridlösung behandelt man mit überschüssigem Methanol bei -20⁰C bis -3O⁰C. Nach zwei Stunden wird durch DünnschichtChromatographie das

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MA₅O₇₅

völlige Verschwinden des Chlorimids beobachtet. Der sich ergebende Imino-äther (3) wird mit D-(-)-a-Phenylglycylchloridhydrochlorid bei -20°C bis -30 C acyliert, wobei das vermutete Zwischenprodukt 4 entsteht. Die Acylierungsmischling wird anschließend in angesäuertem Wasser etwa zwei Stunden hydrolysiert. Man erhält festes Cephalexin hoher Qualität nachdem man Base zugegeben hat, um den pH in 1-Butanol-Wasser auf pH 4,5 einzustellen.

Die Struktur des so hergestellten Cephalexin J^. wird durch Elemenatranalyse, IR- NMR- und UV-Spektralmessungen sowie durch Dünnschichtchromatographie, im Vergleich mit einer authentischen Probe bestätigt. Biowirksamkeitsdaten zeigen, daß das Produkt eine Reinheit größer als 90 % hat. Cephalexin mit etwas geringerer Qualität, das während unserer Vorversuche erhalten wurde, konnte (mit einer Ausbeute von 70 %) leicht umkristallisiert werden, wobei sich analytisch reines, relativ wasserunlösliches Monohydrat ergab, indem man den pH in 1-Butanol/Wasser bei 25 °C einstellte. ·

Die nachstehenden Beispiele sollen die Anmeldung näher veranschaulichen, ohne sie einzuschränken. Alle Temperaturen

. , . o^
sind m C gemessen.

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Beispiel 1

Umwandlung von Penicillin V zu Desacetoxy-cephalosporin-V . durch Ringerweiterung von Pen-V-sulfoxydmethoxymethylester ■

(A) Herstellung von Pen-V-sulfoxydmethoxymethylester (PVSQMME)

(auch Methoxymethyl-ö-phenoxyacetamido-penicillinatsulfoxyd genannt)

* αϊ,

OtH-OCH₀-C-NHt₁ f''^S "Y^CII-* '

^{65 2} JJL COOH

Penicillin V Sulfoxydmonohydrat

CiCIr₂OCH ->

" ' J-C-OCH₀OCH,

Il

O .

- PVSOMME

.-+- (CH₃CH₂) NH Cl

Man gibt 45 ml Triäthylamin zu 109,8 g (0,285 Mol) Penicillin-V-sulfoxydmonohydrat (USA-Patentschrift 5 544 581) aufgeschlämmt in 500 ml Dichlormethan von 0 bis 5°C. Dann gibt man ausreichend Molekularsieb (Linde Typ A4) zu um das Hydratationswasser aufzunehmen. Man rührt die Mischung 20 Minuten und gibt dann 30 ml Chlormethylmethyläther zu. Die sich ergebende Mischung rührt man 2 Stunden bei Null bis 5°C. Man entfernt die Molekularsiebe durch Abfiltrieren und wäscht die Lösung mit zwei 100 ml Anteilen kaltem Wasser. Die

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organische Schicht konzentriert man bei verringertem Druck auf etwa 300 ml und verdünnt dann mit n-Heptan auf 1000 ml. Dies ergibt einen Wiederschlag. Man rührt die Aufschlämmung

2 Stunden bei Null bis 5⁰C, filtriert und löst den sich ergebenden gelben Feststoff erneut in 500 ml 2-Propanol bei 40 bis 50⁰C, verdünnt auf 2000 ml mit Heptan und kühlt

3 Stunden auf Null bis 5°C. Der sich ergebende Feststoff wird abfiltriert, mit 600 ml 50/50 2-Propanol/Heptan gewaschen und 18 Stunden lang bei 35 C getrocknet. Man erhält 107 g (entsprechend einer Ausbeute von 93 ^%%) weißes, kristallines PVSOMME (F 113,5 bis 114,5°C) das bei Dünnschichtchromatographie eine Zone zeigt, und klare IR- und NMR-Spektren aufweist, die mit dieser Struktur,in Einklang stehen. · ·-

(B) Ringerweiterung von Pen-V-sulfdxyd-methoxymethylester (PVSOMME) zum Methoxymethylester von Desacetoxyceph-V (DACVMME), (auch Methoxymethyl-7-phenoxyacetamido~3-

methylceph-3-em-4-carboxylat genannt) ·

O Il

C₆H₅OCH₂-C-NK

O^

CHj-- · 1-C-OCH₂OCEj

PVSOMME' · ' ·

O I!	</ r>Ac\	■λ c-ocii H 0	CH, 20CH5.
		11 -
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Π-2ΊΕ
40

M/15075 Jj

Ansatz 1

20 g (0,050 Mol) PVSOMME, 10 g zerstoßene Molekularsiebe (Linde Typ 4A) und 2,5 g des festen Pyridinsalzes von p-Toluolsulfonsäure gibt man zu 200 ml Dioxan, rührt die Mischung und erhitzt 5 Stunden lang auf Rückflußtemperatur. Nach Abkühlen und Abfiltrieren konzentriert man die Mischung bei verringertem Druck zu einem Öl und nimmt in 400 ml Dichlormethan auf. Diese Lösung wäscht man mit drei 200 ml Anteilen Wasser, filtriert durch Aktivkohle ab und trocknet das Filtrat und engt es dann bei verringertem Druck ein, wobei sich 15 g eines schaumigen Feststoffs ergeben. Dünnschichtchromatographie zeigt den <Methoxymethylester von Desacetoxy-ceph-V (DACVMME) als vorherrschendes Produkt, mit einer wesentlichen Menge decarboxyliertem Material und einer Spur von unverändertem PVSOMME. Wenn man diesen Feststoff 'Spaltungsbedingungen unterwirft, so erhält man 7-ADCA, die sich bei einer Ausbeute von 32 % durch chemischen Test als 72 % rein erweist.

Ansatz 2

Man wiederholt die Bedingungen von Ansatz 1 unter Verwendung von 2 g Pyridintosylatsalz und mit einer Reaktionszeit von 4 Stunden. Nach Abfiltrieren und Destillieren wäscht man die Methylenchloridlösung nacheinander mit 100 ml Wasser, 100 ml Pufferlösung mit pH 7 und 100 ml Wasser. Die getrocknete organische Lösung ergibt nach Destillieren ("stripping") 18 g eines gelben schaumigen Feststoffs. Dünnschichtchromatogramm ergibt etwa 65 % DACVMME. Eine 100 mg Probe, gelöst in 10 ml 50/50 Aceton und pH7 Pufferlösung ergibt bei einem DACV Biotest eine Aktivität von 6100 γ/ml.

Eine Probe von 2 g des schaumigen Feststoffs löst man in 60 ml Dichlormethan bei 25°C und behandelt 30 Minuten mit

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ι 1 g Meta-chlorperoxybenzoesäure. Man wäscht die Lösung mit j

30 ml Wasser und 30 ml pH 7 Pufferlösung. Man trocknet die j organische Schicht, konzentriert zu einem Öl und verreibt

das Öl mit Äther, der Aceton enthält. Den sich ergebenden ι

kristallinen Feststoff filtriert man ab und trocknet ihn, ! wobei man 1,1 g ( 52 %-ige Ausbeute) Desacetoxycephalosporln-

V-sulfoxydmethoxymethylester erhält, der in jeder Hinsicht :

mit dem authentischen Material identisch ist. ' j

Ansatz 3 . ^;

Ähnlich wie bei den vorhergehenden Ansätzen erhitzt man eine Mischung von 5 g PVSOMME, 50 ml Dioxan, 7,5 g Molekularsieben und 0,5 g des Pyridinsalzes von Methansulfonsäure zwei Stunden auf Rückflußtemperatür. Nach Abfiltrieren und Destillieren nimmt man das sich ergebende Öl in 50 ml Dichlormethan auf. Diese Lösung wäscht man zweimal mit 30 ml pH 7 Pufferlösung und anschließend mit 30 ml kaltem Wasser, behandelt mit Aktivkohle, trocknet und destilliert, wobei sich 3,5 g eines hellgelben schaumigen Feststoffs ergeben. Nach Zerlegen erhält man 0,75 g 7-ADCA (27 %-ige Ausbeute) mit einer Aktivität von 870 γ/mg bei chemischem Test.

Ansatz 4

Man gibt 0,25 g Pyridintosylat zu 10 g PVSOMME in 100 ml 1,2-Dichloräthan. Die sich ergebende Mischung erhitzt man 12 Stunden auf Rückflußtemperatur. Dünnschichtchromatographie ergibt, daß die Umsetzung unvollständig ist. Man gibt weitere 0,5 g Katalysator zu und erhitzt weitere 4 Stunden zum Rückfluß. Nach Kühlen wäscht man die Mischung zweimal mit 50 ml kaltem auf pH 1,5 angesäuertem Wasser. Man trocknet die organische Schicht und gibt sie über eine Kolonne von 1 χ 60 cm Silicagel und eluiert die Kolonne mit 1250 ml Dichlormethan. Man vereinigt geeignete Fraktionen des

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Eluats und destilliert sie, wobei sich 2,0 g (21 %-ige Ausbeute) eines schaumigen Feststoffs ergeben, der mit DACVMME identisch ist.'

Ansatz 5

Man nimmt die Ringerweiterung bei 5 g PVSOMME in 50 ml Dioxan mit 10 g zerstoßenen Molekularsieben und 0,5 g Pyridintosylat bei._v Rückfluß temperatur 18 Stunden lang vor. Nach Kühlen und Abfiltrieren gibt man 20 ml 6 η HCl-Lösung zu und hält die sich ergebende Mischung etwa 1 bis 2 Stunden bei ca. 25 C , um die Methoxymethylestergruppe zu hydrolysieren. Dann verdünnt man die Mischung mit 50 ml Wasser, extrahiert dreimal mit 50 ml Dichlormethan und "extrahiert die vereinigte Dichlormethanlösung dreimal mit 50 ml pH 7 Pufferlösung. Die vereinigten Pufferextrakte stellt man mit HCl auf pH 1,5 ein und extrahiert dreimal mit 30 ml Äthylacetat. Man destilliert die vereinigten Äthylacetatschichten, wobei sich ein schaumiger Feststoff ergibt, der in 30 ml Methanol aufgenommen und mit Dibenzylamin behandelt wird. Nach 15 Stunden Kristallisation bei 0 C erhält man 2,6 g (48 %-ige Ausbeute) des. Dibenzylaminsalzes von DACV, das mit einer authentischen Probe identisch ist.

(C) Methoxymethyl^-methyl^-ß-phenoxyacetamidoceph^-em-^ carboxylat

Eine Suspension von 20,0 g (57,4 mMol) 3-Methyl-7-ß-phenoxyacetamidoceph-3-em-4-carbonsäure (niederl. Patentschrift 72/06193, Farmdoc 76 35OT) in 300 ml trockenem Methylenchlorid kühlt man auf Null bis 5⁰C und behandelt mit 7,96 ml (5,80 g, 57,5 mMol) Triäthylamin in einem Anteil und unter Stickstoffatmosphäre. Die sich ergebende Lösung behandelt

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man dann mit 5,0 ml (5,03 g, 62,5 mMol) Chlormethylmethyläther während einer Zeitdauer von 15 Minuten, wobei man bei großer Geschwindigkeit rührt und bei einer Temperatur , von Null bis 5 C. Die sich ergebende Mischung rührt man

weitere 2 Stunden bei Null bis 5°C. An diesem Punkt ergibt ' Dünnschichtchromatographie auf Silicagel F 254, 250 u, ; System: 4 Aceton/ 12 Benzol / 1 Essigsäure, die Abwesenheit , jeglicher Ausgangssäure bei R_f 0,5 und die Anwesenheit des Esters bei R~ 0,75, mit 1 % Kaliumpermahganat sichtbar gemacht. Man wäscht die Mischung mit 100 ml Wasser von : Null bis 5⁰C, dann mit 100 ml pH 7 Phosphatpuffer von ' Null bis 5°C, trocknet über wasserfreiem Natriumsulfat -

und konzentriert im Vakuum bei 20 bis 25°C zu einem Öl. '- Man löst das Öl bei 25°C in 300 ml Isopropanol und gibt ■ Impfkristalle zu. Man kühlt die Mischung auf Null bis-5⁰C. ; Während der Abkühldauer kristallisiert der Ester. Man hält 1 die Aufschlämmung vier Stunden lang bei Null bis 5 C,

filtriert ab und wäscht den farblosen Kuchen mit ' 100 ml 1:1 Isopropanol/Heptan<, Das farblose Produkt wird ; im Ofen bei 4O⁰C auf konstantes Gewicht getrocknet, wobei man 21,4 g (95 %-ige Ausbeute) farbloser Stäbchen der gewünschten Verbindung, Methoxymethyl-3-methyl-7-ß~phenoxy- : acetamidoceph-3-em-4-carboxylat erhalte

. F 106 bis 107°C, [ct]^⁵ + 107° (c 1, in Methanol),

nm (log ε ) 215^SH (3,41), 255(3,12), 260^SH (3,15),

f 267(3,16), 274(3,12). ' -

■ Dünnschichtchromatographie, Silicagel F 254, 250 u, gewünschte

i Verbindung R_f 0,75 (1 % KMnO^)

ι IR 1800 (ß-Lactam C=O), 1718 (Amid C=O), 3315 (NH) cm"¹ in KBr.

- 15 Γθ98~3 3~/ 1 0 5 A

NMR -(CDCl,) <ί2,20 (s, 3, CE^~\ ), /3,42 (2d,2,J=18 Hz, S-CH₂), /3,45 (s, 3, OCH₃), /4,60 (s, 2, PhOCH₂), /5,05 (d, 1, C₆ ß-Lactam, J=5Hz), /5,40 (s,2, CH OCH₂), /5,89 (d, 1, C ß-Lactam, J=5Hz), 5,89 (d,l, C ß-lactam gekuppelt mit NH, J =15 Hz), /7,2 (m, 6, CgH₅, NH).

Analyse C-. ₀H_onN₀0/-S
18 <^u tL ο

C ■ H ■ . N S

berechnet: ^Λ 55,08 5,13 . 7,14 8,17

gefunden: 54,68 5,24 « 7,07 8,29

(D) 3-Methyl-7-ß-[D-2-phenylacetämido]-ceph-3-em-4-carboxylat (Cephalexin) j

10 g (25,4 mMol) Methoxymethyl-3-methyl-7-ß-phenoxyacetamidoceph-3-em-4-carboxylat löst man in 100 ml trockenem Methylenchlorid und kühlt die sich ergebende Lösung auf -50⁰C. Man gibt 7,45 ml (7,15 g, 59,0 mMol) Ν,Ν-Dimethylanilin gefolgt von 6,20 g (29,77 mMol) Phosphorpentachlorid zu, wobei man bei hoher Geschwindigkeit rührt. Man bringt die Mischung auf -30⁰C bis -35°C und hält sie 2 Stunden bei dieser Tempe- ! ratur. An diesem Punkt ergibt Dünnschichtchromatographie j auf Silicagel F 254, 250 u, System: 75 Benzol/25 Äthylacetat, · die Anwesenheit des Chlorimids bei R_f 0,8, und die Abwesenheit des Ausgangsmaterials (R- 0,5) sichtbar gemacht durch 1 % Kaliumpermanganat. Man kühlt die Chlarierungsmischung auf -50°C und behandelt mit einem Anteil trockenem Methanol (30 ml, 23,7 g, 0,74 Mol), das auf -30⁰C vorgekühlt ist. Die sich ergebende klare, hellgelbe Lösung_läßt man auf -35 C kommen und hält diese Temperatur 2 Stunden lang. An diesem Punkt ergibt DünnschichtChromatographie in dem obigen! System das vollständige Verschwinden des Chlorimids bei R«0,8.

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Bei -35⁰C gibt man 12,0 ml (11,52 g, 95,07 mMol) N,N-Dimethylanilin zu und bringt die sich ergebende Mischung auf -30⁰C. Während einer Zeitdauer von 0,5 Stunden gibt man portionsweise bei -30⁰C unter Rühren bei hoher Geschwindigkeit 5,8 g (28,15 mMol) D-(-)-a-Phenylglycylchloridhydrochlorid zu. Vollständige Auflösung zeigt sich innerhalb 5 Minuten nach Zugabe des Säurechlorids. Man hält die Acylierungsmischung 1 -Stunde bei -30⁰C und erwärmt während einer Zeitdauer von 0,5 Stunden allmählich auf O⁰C- Unter Rühren bei honor Geschwindigkeit gibt man 20 ml Wasser von Null bis 5°C zu. Der pH, der anfänglich bei 2,5 liegt, fällt nach 10 Minuten Hydrolysezeit allmählich auf 1,3 bis 1,5. Dann stellt man den pH mit 6 η Chlorwasserstoffsäure· auf pH 0,3 bis 0,5 ein und läßt die Reaktion bei Null bis 5 C drei Stunden fortschreiten. An· diesem Punkt zeigt Dünnschichtchromatographie auf Silicagel GP 254, 250 ii, System: 50 Aceton/15 Benzol/10 Essigsäure/15 HpO, sichtbargemacht mit 1 % Kaliumpermanganat, die Anwesenheit von Cephalexin bei R- 0,8. Man trennt die Schichten und beschichtet die wässrige Phase mit einem gleichen Volumen 1-Butanol. Dann stellt man die Mischung mit 30 %-igem wässrigem Natriumhydroxyd von Null bis 5°C auf pH 4,5 ein, und impft dann sofort mit Cephalexinmonohydrat an. Die Mischung kristallisiert innerhalb 1 Minute. Man hält die Aufschlämmung 2 Stunden bei 25⁰C, wodurch sich die Kristallstruktur von feinen Nadeln zu großen Parallelogrammen verändert. Dann kühlt man die Mischung auf Null bis 5°C und hält 16 Stunden bei pH 4,5. j Man sammelt das Produkt und wäscht es mit einer Mischung von kaltem Wasser und 1-Butanol und dann mit 1-Butanol. | Das farblose Produkt trocknet man im Ofen bei 4O⁰C auf ein j konstantes Gewicht, wobei man 3,5 g (38 %-ige Ausbeute) I Cephalexinmonohydrat erhält. Dünnschichtchromatographie, Silicagel F 254, 25Ou, gewünschte Verbindung bei R 0,8, System: 50 Aceton/10 Essigsäure/ 15 H₂O (1 % KMnO^), keine

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K/15075 - ■ ■

25° ο anderen Zonen sichtbar. [a]_D + 125,6 (C 1, Wasser).

H₂O
max

nm(log £ ) 260(3,83), 210(3,97). Bioaktivität 888 ug/mg

IR 1770 (ß-Lactam C=O), (I69O Amid C=O), 1580 (CO₂") cm"¹.

; NMR (DgO/Dg-DMSO/DCl) i 2,09 (S, 3, CH₃ ^), /3,40 (2d, 2,

; J=18 Hz, S-CH₂) /5,05 (d, 1, J-5HZ, Cgß-Lactam), ; 6 5,25 (d^N, 2, J-5Hz, C₇ß-Lactam), /7,55 ,(S, 5,

Analyse ₁₆₁₇₃^₂

CHNS H₂O(KP) berechnet: 52,59 '5,24 . ■ .11*50 8,73 4,93%

gefunden: 52,49 5,17 -· 10,96 . 8,73 5,62 %

(E) Umkristallisation von Cephalexinmanohydrat

1,0 g Cephale.xinmonohydrat löst man bei 25°C in 1:1 Wasser/ 1-Butanol, wobei man den pH mit 6 η Chlorwasserstoffsäure auf pH 1,0 einstellt. Man erwärmt die Mischung auf 35 bis 40⁰C, stellt mit 10 %-igem wässrigem Katriumhydroxyd langsam auf pH 4,5 ein und impft dann bei pH 3,0 an. Die angeimpfte Mischung kristallisiert man 30 Minuten bei 35-°C, kühlt dann während 45 Minuten auf 25⁰C und beläßt 1 Stunde bei dieser Temperatur. Man kühlt die Aufschlämmung auf Null bis 5°C und beläßt 16 Stunden bei dieser Temperatur. Man sammelt das Produkt wäscht mit 1 : 1 Wasser/1-Butanol von Null bis 5 C, dann mit 1-Butanol· und trocknet bei 40 C im Ofen auf konstantes Gewicht, wobei man 700 mg Produkt (70 %-ige Ausbeute) erhält, das in jeder Hinsicht mit dem in dem obigen Acylierungsverfahren erhaltenen identisch ist. Die Bioaktivität liegt im Bereich zwischen 915 Ug/mg und 1065 Ug/mg.

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M/15075 - ιλ

Beispiel

3-Methyl-7-ß- [ D^-amino^-phenylacetamido ] -ceph-3~em-4-carboxylat (Cephalexin) -

5,0 g (12,7 mMol) Methoxymethyl-3-methyl-7-ß-phenoxyacet-

■ amidoceph-3-em-4-carboxylat löst man in 50 ml trockenem ¹ Methylenchlorid und kühlt auf -50°C. Man gibt 3,72 ml

^! (3,58 g, 29,5 mMol) Ν,Ν-Dimethylanilin zu und behandelt die sich ergebende Mischung mit 3,1 g (14,9 mMol) Pentachlorid. Man hält die Mischung 2 Stunden bei -30°C bis I -35 C und kühlt dann auf -60°C. Dann behandelt man die

Mischung- auf einmal mit 20 ml (15,8 g, 0,49 Mol) trockenem, j i auf -60 C vorgekühltem Methanol und bringt sie dann auf ^; -35⁰C bis -40⁰C. Nach 2 Stunden bei-dieser Temperatur gibt i j man 6j0 ml (5,76 g, 47,53 mMol) Ν,Ν-Dimethylanilin zu und

dann anteilweise während 0,5 Stunden 2,9 g (14,08 mMol) '■ D-(-)-a-Phenylglycylchloridhydrochlorid. Die sich ergebende : Mischung hält man 1 Stunde bei -35°C, gibt dann 30 ml Wasser ! zu und rührt die Mischung 10 Minuten bei Null bis 5⁰C und dann 1 Stunde bei 25⁰C. Man trennt die Schichten und engt die wässrige Schicht auf etwa 15 bis 18 ml ein. Mari gibt

wasserigem . 20 ml Acetonitril zu und stellt den pH mit 20 Jb-igem/Natrium-

hydroxyd bei Null bis 5⁰C auf 4,5 bis 5,0 ein» Innerhalb einer : Minute beginnt Cephalexin zu kristallisieren. Man hält die ^! Aufschlämmung 6 Stunden bei Null bis 5°C,. sammelt das ι Produkt , wäscht mit Wasser und Acetonitril und trocknet ; dann bei 40⁰C im Ofen, wobei man 1,75 g (38 % Ausbeute)

an blaßgelbem Cephalexin erhält. Dünnschichtchromatographie, _; Silicagel F 254, 250 ii, gewünschte Verbindung R_f 0,80,

■ System: 50 Aceton/15 Benzol/10 Essigsäure, 15 H₂O (1 % KMnO^), keine anderen Zonen sind sichtbar. NMR (60 MHz) zeigt Spuren

• von Acetonitril. Das obige Produkt wird mit 69 %-iger

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Ausbeute durch Einstellen des pH in 1-Butanol/Wasser, wie
vorstehend beschrieben, umkristallisiert. Das umkristallisierte Produkt ist in jeder Hinsicht mit dem voher erhaltenen
identisch.

Beispiel

3-Methyl-7-ß-[D-2-amino-2-phenylacetamido]-ceph-3-em-4-ca'rboxylat (Cephalexin)

10,0 g (25,4 mMol) Methoxymethyl-.3-methyl-7-ß-phenoxy- ι acetamido-ceph-3-em-4-carboxylat löst man in 100 ml !

trockenem Methylenchlorid. Man kühlt die Lösung auf -20°C ' und gibt dann 7,45 ml (7,15 g, 59,0 mMol) Ν,Ν-Dimethyl- , anilin und dann 6,20 g (29,77 mMol) Phosphorpentachlorid ! unter Rühren bei hoher Geschwindigkeit zu. Die sich ergebende ι Mischung hält man 2 Stunden bei -20 C und behandelt sie dann j mit 30 ml (23,7 g, 0,74 Mol) auf -30°C vorgekühltem Methanol. ■ Man bringt die Mischung auf -20⁰C und hält sie zwei Stunden ι bei dieser Temperatur. Während einer Zeitdauer von 0,5 Stunden _; gibt man portionsweise bei einer Temperatur von -20 C und
unter Rühren bei hoher Geschwindigkeit 5,8 g (28,15 mMol) ! D-(-)-a-Phenyl-glycylchloridhydrochlorid zu. Man läßt
die Acylierung 1 Stunde bei -20⁰C voranschreiten und bringt
dann während 1 Stunde allmählich auf Null· ⁰C. Man gibt zu ^: der Reaktionsmischung 20 ml Wasser und bringt die Mischung
auf 25°C. Der pH, der ursprünglich bei 2,5 liegt, fällt
nach 10 bis 15 Minuten Hydrolysezeit auf 1,8. Dann stellt ^; man den pH mit 6 η HCl auf 0,2 ein und rührt die Mischung
drei Stunden bei 25°C. Man trennt die Schichten und beschichtet¹ die wässrige Phase mit einem gleichen Volumen 1-Butanol.
Man stellt die Mischung während 30 Minuten auf pH 4,5 ein
und impft bei pH 3,0 an. Die Mischung kristallisiert inner-

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halb zwei Minuten bei pH 4. Man läßt die Aufschlämmunc bei 25°C zwei Stunden kristallisieren und kühlt dann auf Null bis 5 C und hält diese Temperatur 16 Stunden. Man sammelt das Produkt, wäscht es nacheinander mit 1:1 Wasser/1-Butanol, Butanol und Isopropanol und trocknet es dann im Ofen bei 40 bis 45°C, wobei man 3,70 g (40 %-ige Ausbeute) der gewünschten Verbindung erhält, die in jeder Hinsicht mit dor vorher .erhaltenen Verbindung identisch ist. Man erhält ■s

eine zweite Fraktion geringfügig weniger-reinen Cephalexinsdurch Eindampfen der Mutterlauge und Kühlen während drei Stunden auf Null bis 5°C von 1,20 g (13 %)· Die Gesamtausbeute beträgt 53 %.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Verfahren zur Herstellung von Cephalexin, dadurch ge- ί kennzeichnet, daß es folgende Stufen umfaßt \

   (a) Umsetzen von Methoxymethyl-^-methyl-y-ß-phenoxy-acetamido-

   ceph-3-em-4-carboxylat in einem inerten Lösungsmittel bei einer Temperatur im Bereich von -1O°C bis -60°C und in Gegenwart eines Säureakzeptors mit mindestens einer äquimolaren Menge eines Halogenierungsmittels,

   (b) Umsetzen des Reaktionsprodukts von Stufe (a) mit einem aliphatischen Alkohol mit weniger als 7 Kohlenstoffatomen, wobei

   hält,

   wobei man die Temperatur im Bereich von ^20 C bis -70⁰C

   (c) Umsetzen des Reaktionsprodukts von Stufe (b) mit mindestens einer äquimolaren Menge D-(-)-2-Phenylglycylchloridhydrochlorid bei einer Temperatur unterhalb -3O⁰C,

   (d) Hydrolysieren des Reaktionsprodukts von Stufe (c),

   (e) anschließendes basisch Machen des hydrolysierten Reaktionsprodukts von Stufe (d), wobei sich das Zwitterion, Cephalexin, ergibt.

   2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Methoxymethyl-S-methyl-y-ß-phenoxyacetamido-ceph-3-em-4-carboxylat hergestellt wird durch Umsetzen von Penicillin-V-sulfoxyd mit Chlormethylmethyläther in Gegenwart

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   eines Säureakzeptors, wobei sich Methoxymethyl-6-phenoxyacetamido-penicillinatsulfoxyd ergibt das dann durch herkömmliche Ringerweiterungsreaktion in Methoxymethyl-7-phenoxyacetamido-3-methylceph-3-em-A—carboxylat umgewandelt
   wird.

   3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
   gekennzeichnet, daß der Säureakzeptor ein Säure entaktivierendes tert.-Amin ist und das Methoxymethyl-6-phenoxyacetamido-penicillinat-sulfoxyd durch eine säurekatalysierte
   thermische Umlagerung umgewandelt wird.

   4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
   gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel in Stufe (a) ein
   wasserfreies, inertes, mit Wasser nicht mischbares Lösungsmittel, ausgewählt unter Methylenchlorid, Dichloräthan,
   Chloroform, Tetrachlorethane Nitromethan und Diäthyläther ·
   ist, das in Stufe (a) verwendete Halogenisierungsmittel

   ausgewählt ist unter Phosphorpentachlorid_s Phosphorpenta- ' bromid, Phosphortrichlorid, Phosphortribromid_s Oxalyl„ \ p-Toluolsulfonylhalogenid, Phosphoroxychlorid und Phosgen \

   und der Säureakzeptor in Stufe (a) ein Säure entaktivierendes \ tert. Amin₉ ausgewählt unter Triäthylamin, Trimethylamin, | Dirnethylanilin, Chinolin, Lutidin und Pyridin, ist. !

   5· Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch j

   '-, gekennzeichnet, daß die Hydrolysereaktion in Stufe (d) |

   '■ durch Mischen des Reaktionsprodukts von Stufe (c) mit Wasser j

   und einer anorganischen Säure erfolgt und in Stufe (c) ;

   ' das D-(-)-2-Phenylglycylchloridhydrochlorid anteilweise i

   Ί mit dem Reaktionsprodukt von Stufe (b) umgesetzt wird. !

   . j

   ! - 23 -

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   10. Methoxymethyl-S-phenoxyacetamido-penicillinat-sulfoxyd.

   - 24 -

   6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Stufe (a) das Halogenierungsmittel Phosphorpentachlorid ist.

   7. Verfahren gemäß einem .der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsstufe (a) bei einer Temperatur· unterhalb -15⁰C durchgeführt wird und in Stufe (b) der aliphatische Alkohol Methanol ist und die Reaktion gemäß Stufe (d) bei einer Temperatur von -30⁰C durchgeführt wird.

   8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Stufe (a) das-inerte Lösungsmittel Methylenchlorid ist, der Säureakzeptor Dimethylanilin ist, das Halogenierungsmittel Phosphorpentachlorid ist und die Reaktion bei einer Temperatur unterhalb -15 C durchgeführt wird, in Stufe (b) der aliphatische Alkohol Methanol ist und die Temperatur unterhalb -30 C ist und in Stufe (d) die Hydrolyse des Reaktionsprodukts von Stufe (c) durch Mischen desselben mit Wasser und Chlorwasserstoffsäure durchgeführt wird.

   9. Methoxymethyl^-methyl-T-ß-phenoxyacetamido-ceph^-em- ι

   4-carboxylat.

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   xsr

   11. Verfahren zur Herstellung von Cephalexin, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Stufen umfaßt . ,

   (a) Umsetzen von Penicillin-V-sulfoxyd mit Chlormethylmethyläther in Gegenwart eines Säureakzeptors zur Herstellung von Methoxymethyl-6-phenoxyacetamido-penicillinatsulfoxyd, anschließende Umwandlung desselben zu Methoxymethyl-7-phenoxyacetamido-3-methyl-ceph-3-em-4-carboxylat durch herkömmliche Ringerweiterung,

   (b) Umsetzen des Methoxymethyl-3-methyl-7-ß-phenoxy-acetamidoceph-3-em-4-carboxylats von Stufe (a) in einem inerten Lösungsmittel bei einer Temperatur im Bereich von -IQ⁰C bis -6O°c und in Gegenwart eines Säureakzeptors mit mindestens einer

   äquimolaren Menge Halogenierungsmitt.el, ' ι

   (c) Umsetzen des Reaktionsproduktes von Stufe (b) mit einem ! aliphatischen Alkohol mit weniger als 7 Kohlenstoffatomen, wobei
   hält,

   wobei man die Temperatur im Bereich von -20°C bis 70 C

   (d) Umsetzen des" Reaktionsprodukts von Stufe· (c) mit mindestens einer äquimolaren Menge D-(-)-2-Phenylglycylchloridhydrochlorid, bei einer Temperatur unterhalb -30°C,

   (e) Hydrolysieren des Reaktionsprodukts von Stufe (d),

   (f) anschließendes basisch machen des hydrolysieren Reaktionsprodukts von Stufe (e) zur Herstellung des Zwitterions, Cephalexin.

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