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Instytut Przemyslu Farmaceutycznego Warszawa / Polen Verfahren zur
Herstellung von cephalosporinen Verbindungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Herstellung von cephalosporinen Verbindungen der allgemeinen Formel I
in der R1 ein gewöhnlich in natürlichen und halbsynthetischen Penicillinen vorkommendes
Radikal und ein Wasserstoffatom, aliphatisches Radikal, Aralkylradikal, aromatisches
Radikal oder Phenacylradikal, jeweils als solches oder in substituierter Form bedeuten.
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Beispiele für gewöhnlich in natürlichen oder halbsynthetischen Penicillinen
vorkommende- Radikale als R1 sind Benzyl-, Phenoxymethyl-, 2-Äthoxynaphthyl-, Phenyl-,
Hexy 2, 5-Dimethoxyphenyl-,
Thiopheny-2-Methylradikale.
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Beispiele für als P einsetzbare Radikale sind Methyl- oder Nthyl-
als aliphatische Radikale, 2,2,2-Trichloräthyl- als substituiertes aliphatisches
Radikal, Benzyl- als Äralkylradikal, p-Nitrobenzyl-, p-Nethoxybenzyl- oder Benzhydryl-
als substituierte Aralkylradikale, Phenyl- als aromatisches Radikal und p-Bromphenacyl
als substituiertes Phenacylradikal.
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Die cephalosporinen Verbindungen der oben angegebenen Formel I werden
beim Verfahren der Erfindung auf dem Wege der Umwandlung der Penicillinverbindungen,
vorzugsweise der 1-ß-Penicillinoxide, die im weiteren als Penicillinsulfoxide bezeichnet
werden, oder ihrer Ester in t 3-Cephemderivate transformiert.
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Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Verbindungen können
als Halbfabrikate zur Gewinnung von halbsynthetischen Antibiotika aus der Gruppe
der Cephalosporine Anwendung finden, sie können aber auch ohne weitere Umwandlungen
als bakterizides Mittel bei der Behandlung von durch grampositive und gramnegative
Bakterlen hervorgerufenen Infektionen bei Menschen und Tieren eingesetzt werden.
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Der erhöhte Bedarf an neuen Arzneimitteln zur Bekämpfung von Infektionen,
die durch pathogene, gegen die Einwirkung der gegenwärtig angewendeten Antibiotika
unempfindliche Bakterien hervor gerufen wrden' hat bewirkt, daß den Derivaten der
Oephalosporine C
in den letzten Jahren größere Aufmerksamkeit geschenkt
wurde.
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Die cephalosporinen Antibiotika sind durch vorteilhaftere therapeutische
Eigenschaften gekennzeichnet (hohe antibakterielle Wirksamkeit, geringe Toxizität,
gute Absorption, große Resistenz und Beständigkeit gegen Bakterienenzyme). Einige
Cephalosporine, z.B. Cephalotin, Cephaloridin, Cephaloxin, Cephaloglycin, Cephalorin
fanden ein vielseitiges Anwendungsgebiet in der Medizin.
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Für die Herstellung von Brzneien aus der Cephalosporingruppe sind
zwei Grundverfahren bekannt. Das erste beruht auf der chemischen Umwandlung der
aus dem traditionellen GärprozeB erhaltenen Teilchen des Cephaloqporins a. Wegen
der geringen Ausbeute des Fermentationsprozesses werden auf der ganzen Welt breit
angelegte Untersuchungen über die Möglichkeit einer wirtschaftlicheren und ausbeutereicheren
chemischen Umwandlung von leichter zugänglichen Verbindungen - zu welchen die Penicillinverbindungen
zählen - in Oephalosporinverbindungen geführt.
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Die zur Zeit bekannten Umwandlungsmethoden der Penicillinsulfoxide
zu Cephalosporin stellen das zweite Verfahren dar und beruhen auf der th ; ischen
Reaktion der in freier Form oder in Form von Salzen angewendeten anorganischen oder
organischen Säuren mit entsprechenden organischen Basen. Eennzeichnend für alle
bisher bekannten Verfahren dieser Art ist, daß die Reaktion unter den Bedingungen
der homogenen Katalyse durchgefuhrt wird, weil die zum Einsatz gelangenden Säurekatalysatoren
sich in dem
Reaktionsgemisch auflösen (vgl. US-PS 3 275 626 oder
die GB-PSn 1 204 394 und 1 204 972). Bei diesen Verfahren ist die schwierige Beseitigung
des Katalysators nach Beendigung des Umwandlungsprozesses unumgänglich,und es besteht
die Gefahr der Zersetzung des Produktes während der Eonzentration des Reaktionsgemisches
und der weiteren präparativen Operationen.
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Die Grundreaktion des Umwandlungsprozesses des Penam-Ringes zu Cepham
ist der in der organischen Chemie für Sulfoxide bekannte Zerfall der Bindung zwischen
dem Schwefelatom und dem Kohlenstoffatom unter dem Einfluß von Säuren. Für Penicillin
wurde der Reaktionszusammenhang in der Arbeit von R.B. Morin beschrieben, die in
der Zeitschrift Amer.Chem.Soc., 85, 1896 (1963) veröffentlicht ist.
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Aus dieser Arbeit geht einwandfrei hervor, daß für diese Transformation
die Verwendung von Substanzen mit saurem Charakter als Katalysator zwangsläufige
Bedingung ist. Andererseits ist aber bekannt, daß das für diesen Reaktionsverlauf
erforderliche lange Halten der Verbindungen vom Penicillintyp und vom Cephalosporintyp
in saurem Medium und gleichzeitig noch bei hohen, über 1000C betragenden Temperaturen
zu einem weitgehenden Xeilchenabbau führen kann.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Herstellung von cephalosporinen Verbindungen anzugeben, das eine Erhöhung der
Ausbeute an Umwandlungsprodukt ermöglicht und bei dem Bedingungen herrschen, die
dem Abbau des Umwandlung
sproduktes vorbeugen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet, daß das Sulfoxid der 6-Acylamidopenicillinsäure oder deren Ester
der allgemeinen Formel ii
mit der oben angeführten Bedeutung für R1 und R2 in neutralem organischem Lösungsmittel
unter den Bedingungen der heterogenen Katalyse und in Gegenwart eines Ionenaustauschers
bei erhöhter Temperatur zu der cephalosporinen Verbindung umgesetzt werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt somit die Umwandlung der
Penicillinsulfoxide oder deren Ester in entsprechende Gephalosporine in Gegenwart
von festen, im Reaktionsmediun unlöslichen Säurekatalysatoren, zu welche die Ionenaustauscher
vom Kationcharakter oder solche mit abgewandelten Anionen zählen.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind den Unteransprächen zu entnehmen.
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Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens beruht auf
der Tatsache, daß das Teilchen des Penicillins oder des C!ephalosporins statistisch
erheblich kürzer in unmittelbarem Kontakt mit der Säuresubstanz verweilt, weil es
sich außer in der
nächsten Nachbarschaft der Katalysatorenoberflächen
im neutral len Medium des Lösungsmittel befindet. Dies kann sich zwar auf die zur
Beendigung der Prozeßführung erforderliche Zeitdauer auswirken, verhütet jedoch
die Nebenreaktion des Zerfalls der unbeständigen ß-Laktamverbindung und verringert
die Decarboxylierungsstufe im Falle der Verbindung freier Penicillinsäure zur Sulfoxidreaktion.
Zu den anderen ebenfalls wichtigen Vorteilen der Verwendung von Ionenaustauschern
zählen 1. die leichte Beseitigung des Katalysators aus dem Reaktionsmedium durch
Abfiltrieren, 2. die mehrmalige Anwendungsmöglichkeit des gleichen Katalysators
und seine einfache Regenerierung im Falle einer Senkung seiner Aktivität, 3. die
spezifische Eigenschaft des Ionenaustauschers, die auf der selektiven Sorption einiger
Verunreinigungen beruht, 4«, die Möglichkeit, die Reaktion kontinuierlich zu führen.
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Für die Reaktion werden leicht zugängliche, billige und allgemein
in Ionenaustauschprozessen zum Einsatz gelangende Ionenaustauscher verwendet, die
sich durch große Beständigkeit gegen hohe Temperaturen, organische Lösungsmittel
und Oxydierungsagenzien sowie durch vorteilhaften Dissoziationsgrad und Vernetzungsgrad
des Reaktions aus zeichen.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden mit Vorteil Ionenaustauscher
verwendet, die insbesondere aus Styrol- und Benzoldivinyl-
Miscbpolymerisaten
bestehen und als Kation ein aktives Säureradikal, wie Sulfon- oder Phosphoniumradikal
enthalten. Zu diesem Katalysatortyp gehören z.B. die unter den Warennamen oder -zeichen
im Handel befindlichen -lonenaustauscher Amberlit IR-120, Dowex 30, Dowex 50, Resex
P, Zerolite 225, Bevatit 5-100, Jonac C-240 Permutit IP, Permutit RS oder diesen
Tauschern entsprechende polnische Erzeugnisse, z.B. mit der Bezeichnung Kationit
55.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren können mit Vorteil auch Ionenaustauscher
verwendet werden, die stark- oder schwachbasische Anionen enthalten, insbesondere
in Form von Salzen starker organischer Säuren, wie Schwefel- oder Phosphorsäure,
oder organiz.B.
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scher Säuren, / Alkylsulfonsäuren, wie Methansulfonsäure oder Arylsulfonsäuren,
wie Toluensulfonsäure. Zu diesem Katalysatortyp gehören z.B. die unter den Warennamen
oder -zeichen im Handel befindlichen Ionenaustauscher Amberlit IRA-400, Dowex-1,
Dowex-2, Permutit ESB.
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Die Menge des zur Reaktion erforderlichen Katalysators wird ohne Schwierigkeit
auf empirischem Wege bestimmt, und zwar in Abhängigkeit von seiner Stärke und Bustauschfahigkeit.
Im allgemeinen wird der Ionenaustauscher in einer Menge verwendet, die nicht weniger
als 0,125 mVal je mMol eingesetztem Penicillinsulfoxid entspricht.
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Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das in
Form von freier-Säure oder Ester eingesetzte Penicillinsulfoxid,
das
mit Substraten und Produkten nicht reagiert, in einem organischen Lösungsmittel
oder in einem entsprechenden Lösungsmittelgemisch bei einer Temperatur von 80 bis
170 0C, vorzugsweise bei der Siedetemperatur des Lösungsmittels, erwärmt. Im hierfür
bevorzugten Temperaturbereich von 100 bis 1300C erfolgt mechanisches ein verhältnismäßig
schneller Reaktionsablauf ohne/Iiuhren. Zu den besonders günstigen Lösungsmitteln
gehören hochsiedende Ester aliphatischer Säuren, wie z.B. n-Propyl-, n-Butyl-, Isobutyl-,
II-reihige Butylacetate usw., hochsiedende Ketone, wie z . B. Methylisobutyl-, Methyl-n-propyl-,
Xthyl-n-butylketone u.a., hochsiedende Äther und aliphatische Diäther, z.B. Dioxan,
Di-n-butyläther, 1,2-Di-methoxyäthrn usw., aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Toluol,
Xylol, sowie tertiäre Amide, wie Dimethylformamid und Dimethylacetamid, die einzeln
oder als Lösungsmittelgemisch verwendet werden.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die für die vollständige
Umwandlung des Substrats erforderliche Zeit von der Art des Ausgangs-Penicillinsulfoxids,
von der Art des angewendeten Lösungsmittels, von der Reaktionstemperatur sowie von
der Art des Ionenaustauschers abhängig und beträgt 2 bis 24 Stunden.
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Die Prozeßfbiirung bei höherer Temperatur verkürzt die Reaktion dauer,
verursacht jedoch eine erhöhte Menge an Nebenprodukten.
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Es wurde festgestellt, daß die Umwandlungsreaktion von Sulfoxiden
freier Säuren um Vieles schneller abläuft als die Umwandlungsreaktion der Ester.
Die zur Beendigung des Prozesses erforderliche Zeit wird anhand der Dünnschichtchromatographie
bestimmt. Die Reaktion wird als beendet angesehen, sobald auf der
Chromatographie
der gesamte oder beinahe gesamte Schwund des Substrats sichtbar wird.
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Der Umwandlung werden Penicillinsulfoxide der allgemeinen Formel II,
in welcher R1 und t die oben angeführte Bedeutung besitzen, unterworfen.
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Im Reaktionsergebnis wird Desacetoxycephalosporin der allgemeinen
Formel I, in welcher R1 und y den oben definierten Sinn haben, verhalten.
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Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnenen Verbindungen können
nach eventueller Abtrennung der Qarboxylfunktion und nach Reinigung als Ausgangssubstanzen
zur Herstellung von pharmazeutischen Kompositionen verwendet werden. Sie können
auch in andere cephalosporine Derivate überführt werden, und zwar auf dem Wege des
Austausches der Acylgruppe in der Seitenkette durch eine andere, wie auch durch
den Austausch des Wasserstoffatoms in der Methylgruppe in 3-Stellung durch andere
Substituenten.
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Der Austausch der Acylgruppe in der Seitenkette wird mittels allgemein
bekannter Methoden der Abtrennung der Aminofunktion in 7-Stellung und abermalige
Acylierung mit einer anderen Gruppe oder nach der in der polnischen Patentanmeldung
Nr. P-141893 beschriebenen Methode durchgeführt, die auf der Transacylierung der
Amidogruppierung in 7-Stellung beruht.
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Die nachfolgend angeführten Beispiele, die die Erfindung erläutern,
umfassen lediglich einige Ausgangssubstanzen. Die Anwendung der Erfindung auf andere
Ausgangssubstanzen wird dadurch jedoch nicht ausgeschlossen.
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In allen Beispielen wird zur Dünnschichtchromatographie als tragende
Phase Kieselgel G nach Stahl und als Entwicklungssystem Äthylacetat-Benzol im Verhältnis
1:3 (I) oder n-Butanol-Xthan-Aceton-Wasser im Verhältnis 4:1:4:1 (II) angewandt.
Zur Vereinfachung werden in den Beispielen nur die Nummern dieser Entwicklungssysteme
angegeben.
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Die Chromatogramme wurden nach der vonB. Wasiliew und J. Cieslak in
"Antibiotika" 10, 877, (1965) beschriebenen Jod-Stärkemethode entwickelt.
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Vorbereitung der Ionenaustauschkatalysatoren Die Kationenaustauscher
werden in allgemein bekannter Weise in die Säureform (H+) überseführt, nachfolgend
werden sie filtriert und so lange gewaschen, bis der Ablauf neutral reagiert.
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Der auf diese Weise erhaltene Ionenaustauscher wird in destilliertem
Wasser suspendiert und während einer Stunde bis auf eine Temperatur von 80OC aufgewärmt,
danach filtriert, mit Wasser und Aceton gewaschen sowie an der Zuluft während 24
Stunden getrocknet.
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Die Anionenaustauscher werden in Baseform übereeführt, nachfolgend
wird auf ihnen eine entsprechende Säure abgesetzt, wonach sie mit Wasser solange
gewaschen werden, bis der Ablauf neutral reagiert, danach wird mit Aceton gewaschen
und an der Luft während 24 Stunden getrocknet.
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Beispiel 1; Ein Gemisch aus 3,7 g (10 mMol) Sulfoxid des Phenoxypenicillins,
2 g Zerolit 225 (H+) und 50 ml trockenes, keine Essigsäure enthaltendes Isobutylacetat
wurde in einem fliindkolben mit Aufsatz zum aceot-ropischen-rocknen und mit Rückflußkühler
während 2,5 bis 3 Stunden auf Siedetemperatur erhitzt. Der Moment des Reaktionsabschlusses
wurde durch Dunnschichtchromatographi-e (System II) ermittelt. Nach Beendigung der
Reaktion wurde das Gemisch auf eine Temperatur von 5 bis 10°C abgekühlt und der
Bonenaustauscher abfiltriert. Letzterer kann nach dem Waschen mit Xthylacetat, Aceton
und Wasser sowie nach präziser Trocknung für die nachfoigende Reaktion bei der Gewinnung
von Cephalosporin eingesetzt werden. Das Filtrat-wurde mit 25 ml kaltem Wasser gewaschen
und mit 3 x 25 ml 0,5 n Natriumhydrogencarbonatlösung extrahiert. Die vereinigten
Carbonatextrakte wurden zweimal mit 20 ml n-Amylalkohol gewaschen, auf eine Temperatur
von 0°C abgekühlt und dreimal mit 30 ml Äthylacetat bei etwa 2,7 pH extrahiert.
Die vereinigten Acetatextrakte wurden mit einer geringen Wassermenge und Sole ausgewaschen,
über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und bis zur Trockne eingedampft. Erhalten
wurden 2,2 g (63,5%).eines hellgelben schaumigen Produktes, das mit einer geringen
Menge von Abbauprodukten, z.B-. mit Decarboxylierungsprodukten, verunreinigt war.
Das Produkt wurde in etwa 4 bis 5 ml wasserfreiem Äthanol aufgelöst, dann wurde
1,2 ml Dibenzylamin zugesetzt. Die Kristallisation der Salze wurde durch Reiben
der Gefäßwand eingeleitet. Nach Beendigung der während 18 Stunden bei einer Temperatur
von etwa -50C geführten Kristallisation wurden die ausgeschiedenen Kristalle abfiltriert',
in
3 ml kaltem wasserfreiem Äthanol und 5 ml trockenem Athyläther gewaschen und im
Vakuumexsikkator auf konstantes Gewicht getrocknet. Erhalten wurden 2,3 g Dibenzylamin
der 7-Phenoxyacetamidodesacetoxycephemcarboxyl-4-Säure mit einer Schmelztemperatur
von 136 bis 1380C (einschl.Zersetzung). Mittels der chromatographischen Analyse
wurde seine Homogenität nachgewiesen. Die Spektralanalyse in Infrarot erwies folgendes
Haupt-Absorptionsbänder: 3450, 1760, 1670, 1630, 1595, 1500, 1240, 1040, 910, 760
und 695 cm 1.
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Die in deuterisiertem Aceton durchgeführte kernmagnetische Resonanzanalyse
bewies das Vorhandensein folgender Signale für freie 7-Phenoxyacetamidodesacetoxy-#³-cephalosporamsäure:
# -2,2 ppm (s, 3H, C-3), # = 3,5 und 3,6 ppm (scheinbares Dublett; C-2α und
ß), # = 5,7 ppm (s, 2H, #-CH2-O); # = 5,15 ppm (d, 1H, C-6, I = 65 c/s); 4 = 5,72
(q, 1X, C-7, I = 4 c/s, 1 = 10 c/s); &= 6,9 bis 7,5 ppm (m, 5H, arom).
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Aus der Isobutylacetatlösung, die nach der Extraktion (der Carboxylgruppen
besitzenden Carbonate) verblieb, wurde etwa 0,5 g Decarboxylierungsprodukt-erhalten,
das gleichfalls die Cephemanordnung besitzt. Die kernmagnetische Resonanzanalyse
ergab das Vorhandensein folgender Signale: 3 1,8-ppm (s, 3H, C-3), = 3,3 ppm (schneib.
Quartett, 2 H, C-2, I = 18 c/s); # = 4,58 ppm (s, 2H, #-CH2-O-); # = 5,0 ppm (d,
1H, C-6, J = 6 c/s); # = 5,84 ppm (q, 1H, C-7, 1 = 4 c/s, I = 10 c/s) # = 6,58 ppm
(s, 1H, C-4); &= 6,9 bis 7,15 ppm (m, 5H, arom).
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Beispiel 2: Ein Gemisch aus 3,66 g (10 mMol) Penicillin-V-Sulfoxid,
1 g Zerolit 225 (H+) und 100 ml Methylisobutylketon wurde unter einem Rücklaufkühler
in Stickstoffatmosphäre 2,5 Stunden erhitzt. Der Reaktionsablauf wurde durch Dünnschichtchromatographie
beobachtet (System II). Das Produkt wurde auf die im Beispiel 1 beschriebene Art
ausgeschieden, wobei 1,4 g (40,2%) 7-Phenoxyacetamidodesacetoxycephalosporansäure
in Form eines hellgelben, schaumigen Niederschlags erhalten wurde. Nach Auflösung
des Niederschlags in äthylacetat und dem Extrahieren mit Wasser bei einem pH von
7,5 sowie dem Ansäuern der Wasserphase mit 0,5 n Schwefelsäure auf einen pH-Wert
von etwa 2,7 erfolgte die Ausfällung eines weiBen amorphen Niederschlags. Der ausgefällte
Niederschlag wurde abfiltriert, mit Wasser gewaschen und über P205 getrocknet. Nach
dem Austrocknen wurde der Niederschlag in n-Butanol zu einer Lösung mit etwa 8prozentiger
Konzentration aufgelöst, wonach dieser Lösung unter ständigem Rühren eine berechnete
Menge an titrierter Natrium-2-Äthylkapronatlösung in n-Butanol beigefügt wurde.
Erhalten wurde 1 g Natriumsalz der 7-Phenoxyacetamidodesacetoxycephalosporansäure.
Das Infrarotspektrum ergab das Vorhandensein des Bandes, das aus der ß-Laktamgruppierung
bei 1750 cm für freie Säure und bei 1745 cm für Natronsalz seinen Ursprung hat.
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Beispiel 3: Ein Gemisch aus 1,8 g (5 mMol) Penicillin-V-Sulfoxid,
0,3 g Zerolit 225 (H+), 30 ml Isobutylacetat, 20 ml Benzen und 1 ml
Dimethylacetamid
wurde unter einem Rückflußkühler derartig erhitzt, daß das Kondensat durch den Aufsatz
zur aceotropen Trocknung zurückgelangt. Nach 2,5 Stunden wurde festgestellt, daß
das Ausgangssulfoxid vollständig ausreagiert hat. Das Produkt wurde in der in den
vorher angeführten Beispielen beschriebenen Weise ausgeschieden. Erhalten wurde
0,8 g rohe 7-Phenoxyacetamidodesacetoxy-#³-cephemcarboxyl-4-säure (45%), die in
Dibenzylaminsalz überführt 0,82 g Salz mit einer Schmelztemperatur von 134 bis 137
0C mit Zersetzung ergab.
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Beispiel 4: Das Vorgehen nach Beispiel 3 wurde wiederholt, wobei anstelle
des Aufsatzes zur aceotropen Trocknung ein mit wasserfreiem Calciumsulfat und Magnesiumsulfat
angefüllter Soxhletapparat zur Anwendung gelangte. Erhalten wurden 0,9 g (51%) 7-Phenoxyacetamidodesacetoxy-t
3-cephemocarboxy1-4-säure. Nach tbe rführung in DibenzylanSniumsalz wurde 1 g Produkt
mit einer Schmelztemperatur von 132 bis 135°C mit Zersetzung erhalten.
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Beispiel 5: Das Vorgehen nach Beispiel 4 wurde wiederholt, wobei anstelle
Zerolit 225 Re sex (H+) in einer Menge von 0,75 g zur Verwendung kam. Erhalten wurden
0,75 g 7-Phenoxyacetamidodesacetoxy-A 7 cephemocarboxyl-4-säure und 0,4 g Produkt,
das keine Carboxylgruppe enthielt. Die Temperatur der freien Säure beträgt 167 bis
171 0C mit Zersetzung.
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Beispiel 6: Das Vorgehen nach Beispiel 4 wurde wiederholt, wobei anstelle
Zerolit 225 0,5 g Dowex 1, das nach der oben beschriebenen Wei se mit Methansulfonsäure
aufgetragen wurde, zur Verwendung gelange. Erhalten wurden 0,95 g - (53%) rohe 7-Phenoxyacetamidodesacetoxy-#³-cephemcarboxyl-4-säure,
die nach Reinigung ein mit dem Musterprodukt übereinstimmendes Spektrum ergibt.
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Beispiel 7: Das Vorgehen nach Beispiel 6 wurde wiederholt, wobei anstelle
Dowex 1 Permutit ES mit aufgetragener Orthophosphorsäure zum Einsatz gelangte. Erhalten
wurden 0,58 g (32%) 7-Phenoxyacetamidodesacetoxycephalosporansäure. Die Schmelztemperatur
der analytischen Probe beträgt 169 bis 173 0C mit Zersetzung.
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BeisPiel e-: 3,5 g Penicillinsulfoxid G (10 mMol), 1 g Zerolit 225
(H+) und 80 ml Methylisobutylketon wurdeWbei Siedetemperatur der Reaktionsflüssigkeit
(1120C) während 2,75 Stunden erwärmt. Der Reaktionsverlauf wurde mit Hilfe der Dünnschichtchromatographie
überwacht (System II). Nach Reaktionsabschluß wurde 7-Phenoxyacetamidodesacetoxy-#
c 3-cephemocarboxyl-4- säure in Form einer hellgelben, schaumartigen glasigen Masse
auf die gleiche, im Beispiel 1 genauer beschriebene Weise ausgeschieden. Nach der
Reinigung auf dem Wege der Kristallisation mit Wasser bei einem pH-Wert von etwa
3 wurden 0,8 g reines Produkt erhalten.
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Die Infrarotanalyse ergab das Vorhandensein der ß-Laktamgruppierung
und
der Carboxylgruppe.
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Die in deutensiertem Diäthylsulfoxid durchgeführte kernmagnetische
Resonanzanalyse bestätigt das Vorhandensein nachfolgender Signale: g = 2,05 ppm
(S, 3H, C-3); 5 = 3,47 ppm (scheinbares Quartett, 2H, C-2, J = 18 c/s); # = 3,6
ppm (s, 2H, #-CH2-CO-); # = 5,05 ppm (d, 1H, C-6); # = 5,64 ppm (q, 1H, C-7), #
= 7,37 ppm (s, 5H, arom).
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Beispiel 9; Das Gemisch aus 7,3 g p-Nitrobenzylester des Penicillin-V-Sulfoxids,
40 ml Isobutylacetat, 4 ml Dimethylacetamid, 2,5 g Zerolit 225 (H+) und 10 ml Benzol
wurde unter einem Rückflußkühler derart auf Siedetemperatur erwärmt, daß das Kondensat
in den Reaktionskolben über den aceotropen Aufsatz zurückkehrte.
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NaehAblauf von 15 Stunden wurde durch Dünnschichtchromatographie die
Beendigung der Reaktion festgestellt (System I). Nach Abkühlung des Reaktionsgemisches
auf eine Temperatur von etwa 200 C wurde der lonenaustauscher abfiltriert und das
Filtrat auf einem rotierenden Vakuumverdampfer bis auf trockene Substanz abgedampft.
Der erhaltene rohe p-Nitrobenzylester der 7-Phenoxyacetamidodesacetoxy-#³-cephemcarboxyl-4-säure
wurde mit 30 ml Aceton umkristallisiert und ergab 4,2 g reinen Ester. Die Infrarotanalyse
erbrachte den Nachweis des Vorhandenseins der ß-Laktamgruppierung bei 1765 cm 1
sowie das Verschwinden des für die Bindung S + O charakteristischen Bandes.
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Die mit CdCl3 ausgeführte kernmagnetische Resonanzanalyse belegt das
Vorhandensein folgender Signale: &= 2,2 ppm (s, 3H, C-3);
#
= 3,42 (scheinbares Quartett, 2H, C-2, J = 18 c/s); # = 4,62 ppm (s, 2H, #-OCH2CO-);
# = 5,06 ppm (d, 1H, C-6); # = 5,4 ppm (s, 2H-CO'OCH2C6H4NO2); # = 5,94 ppm (q,
1H, C-7), CC 6,9 bis 8,95 ppm (m, 9H, arom).
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Beispiel 10: Das Vorgehen nach Beispiel 9 wurde wiederholt, wobei
anstelle des p-Nitrobenzylesters Methylester des Penicillin-V-Sulfoxids zum Einsatz
gelangte. Bei Einsatz von 6 g Penicillinsulfoxidester in die Reaktion wurden 4 g
reiner Methylester der 7-Phenoxyacetamidodesacetoxy-# ³-cephemocarboxyl-4-säure
erhalten.
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Das erhaltene Produkt besaß folgendes kernmagnetisches Resonanzspektrum:
# = = 2,12 ppm (s, 3H, C-3); 0Ç= 2,34 ppm (scheinbares Quartett 2H, C-2, J = 18
c/s); # = = 3,8 ppm (s, 3H-COOCH3); = = 4,56 ppm (s, 2H, -O-CH2CO-); # = 5,0 ppm
(d, 1H, xxx = = 5,83 ppm (q, 1H, C-7), # = 6,82 bis 7,6 ppm (m, 5H, arom).
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Beispiel 11: Das Gemisch aus 1,8 g 2,2,2-Trichloräthylester des Penicillin-V-Sulfoxids,
25 ml n-Butylacetat, 5 ml Dimethylacetamid und 2,5 g Dowex mit aufgetragener Methansulfonsäure
wurde bei einer Wasserbadtemperatur Von 140 0C für etwa 12 Stunden erhitzt. Nach
Ablauf dieser Zeit wurde auf einer chromatographischen Platte das vollständige Verschwinden
des Sulfoxids und die Bildung eines praktisch vereinzelten Produktes mit RF gleich
etwa 0,65 beobachtet. Der Ionenaustauscher wurde abfiltriert und kann nach dem Auswaschen
für die nachfolgende Reaktion ausgenutzt werden.
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Nachfolgend wurde das Filtrat der Reihe nach mit Wasser, 1 n NaHCO3-'lösung,
0,5 n H2S04, Wasser und Sole gewaschen und dann zur Trockne eingedampft. Der trockene
Rückstand wurde mit 2 ml Äthanol umkristallisiert. Erhalten wurden 0,5 g kristallines
reines Produkt, das die gleichen, vorausgesetzten physikalischen Eigenschaften besitzt.
Die Schmelztemperatur des erhaltenen 2,2, 2-Trichlormethyle sters der 7-Phenoxyacetamidodesacetoxycephalosporansäure
beträgt 155 bis 1580C mit Zersetzung.
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Beispiel 12: Eine Spiralkolonne von 4,5 m Länge mit thermostatischem
Heizmantel wurde mit Zerolit 225 (H+) gefüllt, das vorher während 24 Stunden in
Isobutylacetat gewässert wurde. In die Kolonnenspitze wurde dann unter leichtem
Überdruck Isobutylacetat zugegeben. Nach Erhalt der ersten Ausflußmillimeter wurde
der Heizmantel eingeschaltet. Nach Erhalt einer konstanten Temperatur von etwa 120
0C wurde auf die Kolonnenspitze unter leichtem Überdruck etwa 5prozentige Sulfoxidlösung
des Phenoxymethylpenicillins in einem Gemisch aus Isobutylacetat und Dimethylacetamid
im|Verhältnis 10:1 zugegeben. Die Durchflußzeit der Lösung und damit auch die Größe
des eingesetzten Uberdrucks wurde in der Weise festgesetzt, daß jede Sulfoxid enthaltende
Volumeneinheit in der Kolonne für etwa 2,5 bis 3 Stunden verblieb.
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Nach Ansammlung der ersten 120 bis 150 ml Lösung, die noch kein Produkt
enthielt, wurde die folgende Ausflußportion nach der Abkühlung auf eine Temperatur
von 5 0C dem Extraktionsprozeß im Gegenstrom zu 0,5 nNaHC03-'lö sung unterzogen.
Die Carbonatlösung
des Produktes wurde gesammelt, bis auf eine
Temperatur von OOC gekühlt und nach dem Ansäuern bis auf etwa 2,7 pH zu Äthylacetat
extrahiert. Die Acetatlösung wurde mit Sole gewaschen, nachher über Na2S04 getrocknet
und zur Trockne eingedampft. Das erhaltene Produkt mit einer Ausbeute von etwa 50%
in Umrechnung zur Chargengröße, das eine chromatographische Homogenität und eine
Schmelztemperatur von 159 bis 1650C (mit Zersetzung) aufweist, wurde in Dibenzylammonlum
mit einer in den vorherigen Beispielen angeführten Ausbeute überführt. Das Salz
wurde durch Auflösen in Wasser mit einer Ansäuerung von etwa pH 3 und einer Extraktion
in CH2Cl2 in freie Säure überführt.
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Nach dem Austrocknen über wasserfreiem Na2SO4 und dem Eindampfen von
Methylenchlorid wurde 7-Phenoxyacetamidodesacetoxy-d 3 cephemocarboxyl-4-säure mit
einer Schmelztemperatur von 163 bis 1680C (mit Zersetzung) und einer Ausbeute von
etwa 85% im Verhältnis zum rohen Produkt erhalten.
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Beispiel 13: (als Vergleich) Ein Gemisch aus 8,5 g (0,25 dol) Penicillin-V-Sulfoxid
in 150 ml wasserfreiem Dioxan und 0,7 g (0,0025 Mol) des Pyridin- und Phosphorsäurekomplexes
(1:1) wird im Ölbad während 8 Stunden aufgewärmt.
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Das Lösungsmittel wird unter herabgesetztem Druck abgedampft, wobei
ein gummiartiger Rückstand erhalten wird. Dieser Rückstand wird in 100 ml Äthylacetat
aufgelöst, wonach 25 ml Wasser zugesetzt werden. Nachfolgend wird unter andauerndem
Ruhren 30 ml 1 n NaHC03-Lösung zugesetzt und zur Phasentrennung abgestellt.
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Die Wasserphase wird bis zum pH-Wert 2,5 mit Hilfe von 2 n H2S04 gesäuert.
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Der abgesetzte Niederschlag wurde abfiltriert und unter herabgesetztem
Druck getrocknet. Erhalten wurde ein Rohprodukt in einer Menge von 3,63 g und einer
75prozentigen Reinheit. Die Reinheit wurde mittels jodometrischer Methode bestimmt.
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Die Ausbeute in Umrechnung auf erwärmtes Produkt beträgt nur 28%.
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Aus der Vergleichsprobe geht hervor, daß nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren eine beträchtlich höhere Ausbeute der Umwandlung des Penamringes zu Cepham
erhalten wird, als dies mit bekannten Methoden der Fall ist, wobei gleichzeitig
das Verfahren wesentlich einfacher und bequemer ist.