DE2437160B2

DE2437160B2 - 1-N-Äthylsisomicin und Salze, Verfahren zu deren Herstellung und diese Verbindungen enthaltende pharmazeutische Zubereitungen

Info

Publication number: DE2437160B2
Application number: DE2437160A
Authority: DE
Inventors: Peter J.L. Cedar Grove Daniels; Alan K. West Orange Mallams; Tattanahalli L. East Orange Nagabhushan; Raymond Verona Testa; Gerald H. East Brunswick Wagman; Marvin J. East Brunswick Weinstein; John J. Orange Wright
Original assignee: Scherico Ltd
Current assignee: Scherico Ltd
Priority date: 1973-08-06
Filing date: 1974-08-01
Publication date: 1979-01-04
Also published as: IE40437B1; NO139483B; BE818431A; GB1473733A; DK412474A; NO139483C; DE2462485A1; HK55179A; DE2437160A1; AR215834A1; FI62100C; KE2981A; CY1018A; SE7409946L; FR2240015B1; FR2240015A1; SE424994B; AU7194274A; DE2462485C2; CH606076A5

Description

Die Erfindung betrifft 1-N-Äthylsisomicin und dessen pharmazeutisch annehmbare Säureadditionssalze mit antibakterieller Wirkung, ein Verfahren zu deren Herstellung und diese Verbindungen enthaltende pharmazeutische Zubereitungen.

Es sind Mittel mit breitem antibakteriellem Spektrum bekannt, die chemisch als 4,6-Di-(aminoglycosyl)-l,3-diaminocyclitolc klassifiziert werden. Wertvolle antibakterielle Mittel in dieser Gruppe sind jene, worin das Aminocyclitol 2-Desoxystreptamin mit Aminogruppen in den Stellungen 1 und 3 ist. Besonders wertvolle antibakterielle Mittel aus der 4,6-Di-(aminoglycosyl)-2-desoxystreptamin-Reihe sind jene, worin die Aminoglycosylgruppe in Stellung 6 Garosaminyl darstellt. In der Gruppe der ^Aminoglycosyl-ö-garosaminyl^-desoxystreptamine befinden sich Antibiotika wie Gentamicin B, Bi, Ci, Cu, C₂, C_2a, C₂b und X₂; Sisomicin, Verdamicin, Antibiotikum G-418, Antibiotikum G-52, Antibiotikum JI-20A und Antibiotikum JI-20B. Sisomicin ist in der DE-AS 19 32 309 beschrieben.

Diese Erfindung betrifft nun eine Verbindung, worin die Aminogruppe in Stellung 1 in dem 4,6-Di-(aminoglycosyO-l^-diaminocyclitol Sisomicin selektiv durch Äthyl substituiert ist. Diese Verbindung weist ein breites antibakterielles Spektrum auf.

Die Verbindung der Erfindung, 1-N-Äthylsisomicin, hat die folgende Strukturformel:

CH₂NH,
O

NII,

NH,

⁴ on

T\ NHCH₂CH₁

HO

H₁C

NHCH,

OH

(In der Strukturformel bedeuten die nicht weiter gekennzeichneten Linien Bindungen mit Wasserstoffatomen).

Von der Erfindung umfaßt werden ebenso die pharmazeutisch annehmbaren Säureadditionssalze von 1-N-Äthylsisomicin. Die Salze können nach bekannten Methoden hergestellt werden, beispielsweise durch ϊ Neutralisieren der freien Base mit der entsprechenden Säure bis zu einem pH von etwa 5.

Geeignete Säuren sind beispielsweise Chlorwasserstoff-, Schwefel-, Phosphor-, Salpeter-, Bromwasserstoff-, Essig-, Propion-, Malein-, Ascorträ-, Zitronensäu-η re. Die Säureadditionssalze der Erfindung sind weiße Feststoffe, die in Wasser löslich, in den meisten polaren organischen Lösungsmitteln schwach löslich und nicht polaren organischen Lösungsmitteln unlöslich sind.

Ein Verfahren zur Herstellung von 1-N-Äthylsisomiein und von dessen pharmazeutisch annehmbaren Säureadditionssalzen ist dadurch gekennzeichnet, daß man Sisomicin, welches Aminoschutzgruppen in allen Stellungen außer Stellung 1 enthalten kann, mit Acetaldehyd in Gegenwart eines WasstiStoff-Donor-

2Ci Reduktionsmittels umsetzt, vorhandene Schutzgruppen entfernt und 1-N-Äthylsisomicin als solches oder als pharmazeutisch annehmbares Säiireadditionssalz isoliert.
Dieses Verfahren, bei dem die 1-Aminogruppe in

ι-, Sisomicin selektiv mit Acetaldehyd kondensiert und gleichzeitig in situ reduziert wird, wird gewöhnlich bei Raumtemperatur in Gegenwart von Luft durchgeführt, obwohl es günstiger sein kann, die Reaktion unter Inertgas (Argon, Stickstoff) durchzuführen. Die Reak-

)o tion ist gewöhnlich sehr rasch, oft in weniger als 30 Minuten, vollendet, was durch dünnschichtchromatographische Bestimmungen festgestellt werden kann.

Wasserstoff-Donor-Reduktionsmittel, die in diesem Verfahren Verwendung finden, umfassen Dialkylamino-

j-, borane (z. B. Dimethylaminoboran, Diäthylaminoboran und vorzugsweise Morpholinoboran), Tetraalkylammoniumcyanoborhydride (z. B. Tetrabutylammonium cyanoborhydrid), Alkalimetallborhydride (z. B. Natriumborhydrid) und vorzugsweise Alkalimetallcyanoborhy-

w dride (z. B. Lithiumcyanoborhydrid und Natriumcyanoborhydrid).

Das Verfahren wird üblicherweise in einem inerten Lösungsmittel durchgeführt. Das Lösungsmittel kann ein organisches oder anorganisches sein, in dem

r> Sisomicin und die anderen Reagentien löslich sind und das unter den Reaktionsbedingungen nach Möglichkeit Nebenreaktionen herabsetzt oder verhindert. Obwohl wasserfreie aprotische Lösungsmittel mit Vorteil eingesetzt werden können (z. B. Tetrahydrofuran wenn

")» das Reduktionsmitte! Morpholinoboran ist), wird gewöhnlich doch ein protisches Lösungsmittel verwendet. Als solches eignet sich z. B. ein niederes Alkanol oder vorzugsweise Wasser oder ein wässeriges niedriges Aikanol (z. B. wässeriges Methanol oder

ν, Äthanol) oder andere mit Wasser mischbare Lösungsmittelsysteme, wie z. B. wässeriges Dimethylformamid, wässeriges Hexamethylphosphoramid, wässeriges Tetrahydrofuran oder wässeriger Äthylenglycoldimethyläther.

Wi Das Verfahren wird gewöhnlich in einem pH-Bereich von 1 bis 11 und vorzugsweise 2 bis 5 durchgeführt, wobei der Bereich von 2,5 bis 3,5 am günstigsten sein kann. Das bevorzugt saure Medium wird durch Zusatz einer organischen oder anorganischen Säure zu

hi Sisomicin erhalten. Hierbei bildet sich das Säureadditionssalz. Beispiele von Säuren sind Essig-, Trifluoressig-, p-ToluolsulFon-, Chlorwasserstoff-, Schwefel-, Phosphor- oder Salpetersäure. Schwefelsäure wird

bevorzugt verwendet. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Säureadditionssalz in situ durch Zugabe der gewünschten Säure (ζ,Β, Schwefelsäure) zu der Lösung oder Suspension von Sisomicin in einem protischen Lösungsmittel (z. B. Wasser) bis zur Einstellung des gewünschten pH-Wertes gebildet.

Es besteht auch die Möglichkeit, ein Acetal oder Halbacetal des Acetaldehyds zu verwenden, wenn die Reaktion in einem sauren Medium, welches Anlaß zur in Situ-Bildung des freien Aldehyds gibt, durchgeführt wird.

Bevorzugt wird das Verfahren ausgeführt, indem man eine Lösung von Sisomicin in einem protischen Lösungsmittel (vorzugsweise Wasser) herstellt, den pH der Lösung in einen Bereich von 2 bis 5 bringt (z. B. mit verdünnter Schwefelsäure) und so das Säureadditionssalz der Ausgangsverbindung herstellt. Bei einem pH von etwa 5 enthält das Säureadditionssalz ungefähr ein Äquivalent Säure pro Aminogruppe, also pro Mol Sisomicin 2,5 MoI Schwefelsäure. Zur Lösung des Säureadditionssalzes wird zumindest ein Äquivalent und vorzugsweise ein großer Überschuß an Acetaldehyd und kurz danach (ca. 5 Minuten) ungefähr ein molares Äquivalent des Reduktionsmittels, vorzugsweise ein Alkalimetallcyanoborhydrid, wie Natriumcyanoborhydrid, zugegeben. Die Reaktion ist gewöhnlich in etwa 30 Minuten beendet, was durch dünnschichtchromatographische Bestimmung festgestellt wird. Die Isolierung und Reinigung des so erhaltenen 1-N-Äthylsisomicins erfolgt nach Standardmethoden (vorzugsweise chromatographisch).

Es besteht auch die Möglichkeit, teilweise N-geschütztes Sisomicin als Aufgangs', erbindung zu verwenden. Sisomicin kann in Stellung 6' oder in den Stellungen 2' und 6' oder in den Positionen 2", 3 und 6' geschützt sein. Andere Aminoschutzgruppen können sich in Positionen 3", 4" befinden (z. B. Carbonyl). Beispielsweise kann als 1-N-unsubstituierte Ausgangsverbindung eine solche verwendet werden, worin die 6'-Aminogruppe geschützt ist (z. B. 6'-N-t-ButoxycarbonyIsisomicin), und man erhält das entsprechende teilweise N-geschützte 1-N-substituierte Derivat, nämlich 1-N-Äthyl-6'-N-tbutoxycarbonylsisomicin, das nach Entfernung der Schutzgruppe nach bekannten Methoden die Verbindung der Erfindung ergibt.

Der Ausdruck »Schutzgruppe«
Gruppen, die die Aminogruppen
Reaktionen abschirmen und die
Reaktion wieder leicht entfernt
Beispiele von Aminoschutzgruppen sind Benzyl, 4-Nitrobenzyl, Triphenylmethyl, 2,4-Dinitrophenyl; Acylgruppen wie Acetyl, Propionyl und Benzoyl; Alkoxycarbonylgruppen wie Methoxycarbonyl, Äthoxycarbonyl, 2,2,2-Trichloräthoxycarbonyl, t-Butoxycarbonyl und 2-Jodäthoxycarbonyl; und Arylalkoxycarbonylgruppen wie Carbobenzyloxy und 4-Methoxybenzyloxycarbonylgruppen.

Beim Einführen der Aminoschutzgruppen werden diese gewöhnlich in der Form des Säureimidazolderivates, des Säureazides, oder des aktiven Esters wie Äthylihiöltrifluoracetat, N-Benzyloxycarbonyloxysuccinimid oder p-Nitrophenyltrichloräthylcarbonat eingesetzt. Die Schutzgruppe stammt daher von einer Verbindung der Formel BgLg, worin Bg die Schutzgruppe wird, wie beispielsweise der Säureteil eines aktiven Esters, und Lg eine Gruppe, die bei der Reaktion leicht abgespalten wird (z. B. Imidazolin), darstellt.

Die Erfindung umfaßt auch pharmazeutische Zubereitungen enthaltend 1-N-Äthylsisomicin oder dessen pharmazeutisch annehmbare Säureadditionssalze,

Die Verbindung der Erfindung kann allein verwendet werden, um das Wachstum von Bakterien zu verhindern oder deren Zahl zu vermindern. Die Verbindung kann beispielsweise zum Desinfizieren von Laboratoriumsgeräten, von zahnärztlichen oder medizinischen Ausrüstungsgegenständen, die durch Staphylococcus aureus

in oder andere empfängliche Bakterien kontaminiert sind, verwendet werden. Die Aktivität der Verbindung der Erfindung gegen gramnegative Bakterien läßt sie besonders nützlich erscheinen in der Bekämpfung von Infektionen, die durch gram-negative Organismen, z. B.

ι ί Proteus- und Pseudomonas-Arten, verursacht werden.

In der folgenden Tabelle wird die Minimal-Inhibitionskonzentration (MIC) von 1-N-Äthylsisomicin im Vergleich zu Gentamicin gezeigt Die Tests wurden auf Mueller-Hinton-Brühe (pH 72) nach Standardmetho-

2(i den durchgeführt.

bezieht sich auf gegen chemische nach vollendeter werden können.

Bakterien	1-N-Äthyl-	Genta
	sisornicin	micin
Escherichia coli
W677/R55	0,3	>32
JR66	0,3	>32
JR88	0,8	>32
JR90	0,3	>32
LA290 R55	0,3	>32
R5/W677	17,5	1,0
HL97/W677	>25	4,0
Swidinsky 4195	3,0	4,0
St. Michael 589	0,3	2,0
Baker 2	0,3	2,0
FI4-BK	0,3	1,0
1574-1	0.3	1,0
ATCC 10536	ο,ο,ν	0,5
Pseudomonas
Travers 1	0,8	>32
Stone 130	0,8	>32
Stone 138	0,8	>32
Capetown 18	0,3	16
Shreveport 3796	>25	>32
Shriners 10099	17,5	>32
Shriners 10006	17,5	>32
GN315	>25	2,0
Stone 20	0,03	1,0
Stone 39	0,3	0,5
St. Michael 762	0,3	1,0
1395	0,3	2,0
NRRL 3223	0,3	0,5
D-2	3,0	2,0
Klcbsiella
Georgetown 3694	0,3	>32
3020	0,3	>32
Oklahoma 6	0,3	>32
AD 17	0,!	0,5
AD 18	0,1	0,5
Providence
164	17,5	>32
Proteus mirabilis
Harding	0,3	8,0

Fortsetzung

Bakterien

I-N-Äthylsisomicin

Gentamicin

rettgeri Membel 0,3

rettgeri Anderson > 25

Serratia

Dalton 0,8

Salmonella

Group B typhiin 3,0

32 >32

2,0
2,0

Die Toxizität von 1-N-Äthylsisomicin wurde, als LD50 ausgedrückt, mit 50 mg/kg bestimmt (im Vergleich dazu für Gentamicin, LD50 = SO mg/kg).

1-N-Äthylsisomicin kann auch veterinärmedizinisch eingesetzt werden, besonders in der Behandlung von Mastitis in Rindvieh und von durch Salmonellen verursachter Diarrhöe in Haustieren, wie Hund und Katze.

Im allgemeinen hängt die zu verabreichende Dosis der Verbindung der Erfindung vom A'ter und Gewicht des Lebewesens, von der Verabreichungsart, vom Typ und von der Schwere der bakteriellen Infektion ab.

Die Verbindung der Erfindung kann oral verabreicht werden. Sie kann auch topisch verabreicht werden in Form von Salben, Cremen oder Lotionen. Pharmazeutische Trägerstoffe für diese Formulierungen umfassen Wasser, Öle, Fette, Polyester und Polyole.

Zur oralen Verabreichung der Verbindung dieser Erfindung können Tabletten, Kapseln oder blixiere Anwendung finden, die Verbindung kann aber auch dem Tierfutter zugemischt werden. Die orale Verabreichung ist besonders günstig im Falle von Infektionen im Gastrointestinaltrakt, die Diarrhöe verursachen.

Im allgemeinen enthalten topische Preparationen ca. 0,1 bis ca. 3,0 g der Verbindung der Erfindung pro 100 g Salbe, Creme oder Lotion. Die topische Verabreichung erfolgt ca. 2 bis 5 Mal am Tag.

Die antibakteriellen Mittel der Erfindung können in flüssiger Form als Lösungen oder Suspensionen zur Anwendung an Ohren und Augen oder zur parenteralen Verabreichung in Form intramuskulärer Injektionen vorliegen. Injektionslösungen oder -suspensionen werden gewöhnlich so verabreicht, daß ca. 1 bis 15 mg Wirkstoff pro Kilogramm Körpergewicht in 2 bis 4 Dosen pro Tag in den infizierten Organismus gelangen. Die genaue Dosis hängt vom Zustand der Infektionen,

der Empfänglichkeit des infizierenden Organismus und von den individuellen Charakteristika des zu Behandelnden ab.

Beispiel
1-N-Äthylsisomicin

Zu einer Lösung von 5 g Sisomicin in 250 ml Wasser wird so lange 1 N-Schwelfesäure zugegeben, bis sich der pH-Wert der Lösung auf etwa 5 eingestellt hat. Zur Lösung des dabei gebildeten Schwefelsäureadditionssalzes von Sisomicin werden 2 ml Acetaldehyd zugegeben, 10 Min. lang gerührt, und dann 0,85 g Natriumcyanoborhydrid zugesetzt Das Rühren wird bei Raumtemperatur 15 Min. lang fortgesetzt, und dann die Lösung im Vakuum auf ein Volumen von etwa 100 ml eingedampft, die Lösung mit einem basischen lonenaustauscherharz (OH-Form), behandelt, und dann lyophilisiert, wobei ein Rückstand erhalten wird, der 1 N-Äthylsiscmicin enthält.

Dieses wird durch Chrorm.tographie auf iOOg Silicagel gereinigt, wobei mit der unteren Phase eines Chloroform/Methanol/7°/oiges wässeriges Ammoniumhydroxid (2:1:1)-Systems eluiert wird. Durch Dünnschichtchromatographie als gleich bestimmte Eluate werden vereinigt und die vereinigten Eluate der Hauptkomponente im Vakuum zu einem Rückstand, der 1 N-Äthylsisomicin in einer Ausbeute von 1,25 g enthält, eingedampft. Die weitere Reinigung erfolgt wiederum durch Chromatographie auf 100 g Silicagel. wobei mit einem Chloroform/Methano!/3,5°/oiges Ammoniumhydroxid (1:2: 1)-System eluiert wird. Die durch Dünnschichtchromatographie als gleich bestimmten Eluate werden vereinigt und durch eine mit einem basischen Ionenaustauscherharz beschickte Säule geschickt und das Eluat lyophilisiert, wobei 1-N-Äthylsisomicin in einer Ausbeute von 0,54 g erhalten wird. Es wurden die folgenden Kenndaten bestimmt:

[λ] + 164° (0,3%, H₂O);

pmr (ppm) (D₂O): <5 1,05 (3H, t.

J = 7Hz,-CH₂CH₃)Ji-Ig(SH₁S₁-C-CH₃);

2,5 (3H, s, N-CH₃); 4,85 (1H, m. = CH -);

4,95(1H,d, J =4 Hz₁H,");

5,33(1H,d,J=2,5Hz,H,').

Massenspektrum:(M + 1)⁺m/e476

weiterhin m/e 127,154,160,173,191,201,

219,256,299,317,332,345,350,360,378,

390,400.

Claims

Patentansprüche:

1.1-N-Äthylsisomicin und dessen pharmazeutisch annehmbare Säureadditionssalze.

2. Verfahren zur Herstellung der Verbindungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in an sich bekannter Weise Sisomicin, das Aminoschutzgruppen in jeder Stellung außer Stellung 1 enthalten kann, mit Acetaldehyd in Gegenwart eines Wasserstoff-Donor-Reduktionsmittels umsetzt, vorhandene Schutzgruppen abspaltet, und 1-N-Äthylsisomicin als solches oder als pharmazeutisch annehmbares Säureadditionssalz isoliert.

3. Pharmazeutische Zubereitungen, enthaltend eine Verbindung gemäß Anspruch 1.