DE2501219C2 - Verfahren zur Herstellung von 7-Aminocephalosporansäuren - Google Patents

Description

wobei eine Verbindung der allgemeinen FormelXX

/Sv

H Acyl—N-

J-\J-CH₂-R*
O γ

CO₂R⁵

in der

(XX)

R⁶ für H oder Acetoxy steht, R⁵ eine übliche Blockierungsgruppe darstellt und Acyl einen Phenylacetyl-, Phenoxyacetyl- oder in

üblicher Weise geschützten o-Aminoadipoyl-

rest darstellt,

mit Phosphorpentachlorid in Gegenwart eines Säurefängers behandelt wird, das gebildete Iminochlorid mit einem Alkohol behandelt und der entstandene Iminoäther hydrolysiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß man Diisopropylamin oder Dicyclohexylamin bei der Iminochlorid-bildenden Stufe als Säurefänger verwendet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 7-Aminocephalosporansäuren der allgemeinen Formel

H₂N

CH₂-R'

worin R⁶ fur H oder Acetoxy steht und R die Gruppe OH oder einen üblichen Säureblockierungsrest darstellt, wobei eine Verbindung der allgemeinen Formel XX

H Acyl—N

I VT I

-CH₂-R' O

(XX)

in der R⁶ für H oder Acetoxy steht, R⁵ eine übliche Blockierungsgruppe darstellt und Acyl einen Phenylacetyl-, Phenoxyacetyl- oder in üblicher Weise geschützten (J-Aminoadipolyrest darstellt, in Gegenwart eines Säurefängers mit Phosphorpentachlorid behandelt wird, das gebildete Iminochlorid mit einem Alkohol behandelt und der entstandene Iminoäther hydrolysiert wird. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß man Diisopropylamin oder Dicyclohexylamin als Säurefänger bei der Iminochlorid-bildenden Stufe verwendet.

Erfindungsgemäß wird somit ein ökologisch wünschenswerteres und sicheres Verfahren zur Spaltung von Cephalosporinen und zur Wiedergewinnung des

J5 beim Spaltungsverfahren erforderlichen Säurefängers geschaffen.

Verschiedene Verfahren zur chemischen Spaltung von Cephalosporin C oder bestimmter Derivate sind in den US-Patentschriften 31 88 311, 32 34 223, 31 24 576, 35 73 296,35 73 295 und 36 97 515 und in der britischen Patentschrift 10 41985 beschrieben. Diese Verfahren gebrauchen oder lehren jedoch nicht die Verwendung von Säurefängern, die von tertiären Aminen verschieden sind. Handelsübliche Lieferungen von 7-ACA und 7-ADCA werden durch den chemischen Abbau entweder natürlich vorkommender Cephalosporansäuren, d. h. Cephalosporin C oder durch das Sulfoxidverfahren (thermische Umlagerung, wobei Verbindungen, wie 7-Phenoxyacetamido-3-methyl-3-cephem-4-car bonsäure gebildet werden) umgelagerter Penicilline hergestellt.

Die Hauptmenge an 7-ACA leitet sich vom Cephalosporin C ab (vergleiche US-Patentschrift 30 93 638).

Die Herstellung von 7-ACA durch derzeit verfügbare Methoden ist von der Fermentierungsstufe bis zur chemischen Spaltung des Cephalosporin C mit Schwierigkeiten verbunden. Aufgrund seiner stark ionischen Natur ist es

außerordentlich schwierig, Cephalosporin C aus der Fermentierungsbrühe durch Lösungsmittelextraktion zu gewinnen. Es wurden Arbeitsweisen entwickelt, um die Gewinnung durch die in situ-Bildung von N-acylierten Cephalosporin-C-Derivaten (vergleiche US-Patent- schriften 35 73 296 und 35 73 295), die dann durch Lösungsmittel extrahierbar und als solche oder nach Reinigung bei der nachfolgenden Herstellung von 7-ACA brauchbar sind, zu verbessern.

3 4

In den US-Patentschriften 34 73 295 und 35 73 296 ist offenbart, daß Haloformiatderivate und Isocyanatderivate der Formel

H υ Η

HO₂C-C-(CH₂)J-C-N

NH C O

CH₂-O-C-CH₃

CO₂H

worin R¹ für -0-R² oder -NH-R² steht, worin R² (niedrig)Alkyl oder Aryl der Formel

-(CH₂),

bedeutet, worin η eine ganze Zahl von 1 bis 6 darstellt und R³ und R⁴, die gleich oder verschieden sein können, jeweils H; Cl, Br, F, NO₂, (niedrig)Alkyl oder (niedrig)Alkoxy bedeuten, in situ insgesamt in der Fermentierungsbrühe hergestellt und anschließend aus der wäßrigen Phase durch Extraktion mit einem organischen Lösungsmittel extrahiert werden können. Das N-blockierte Cephalosporin C wird dann in Form des Natriumsalzes isoliert. Die Reinheit ist jedoch oft geringer als erwünscht Anschließend wurde gefunden (US-PS 38 30 809), daß N-Carbisobutoxycephalosporin C durch Umkristallisation in Form des Di(dicyclohexylamin)salzes sich bequem auf eine Reinheit von 97% bringen läßt

Nachfolgende Untersuchungen zeigten, daß das Di(dicyclohexylamin)salz von N-Carbisobutoxycephalosporin C direkt bei der Silylierungsstufe der Spaltungsreaktion zur Blockierung der zwei Carboxylgruppen verwendet werden kann, beispielsweise bei der nachfolgenden Reaktion:

[(C₆H₁₁)JNH]₂

Il η

HO₂C-CH—(CHj)₃-C-N NH C = O O CH₂

CH

CH, CH₃

(DIa)

Überschuß (CHj)₂SiCl₂

Überschuß (CKa)₂SiCl₂

Cl

[(CHj)₂-Si-L

Il

—O₂C-CH-(CK₂)J-C-N

NH C=O O CH₂

CH

/ \ CH₃ CH₃

CH₂-O—C—CH₃

CO,—

und/oder

(CHj)₂-Si

-O₂C-CH-(CH₂)J-C-N-, (

J— CH₂-O-C-CH₃

QVa")

hierbei bildet sich möglicherweise auch/oder etwas Verbindung !Va'", die aus (CH₃)₂-Si besteht, die durch Esterbildung an zwei Carboxylgruppen von 2 Molekülen Verbindung HIa gebunden ist. Aus Gründen der Einfachheit wird die Formel IVa verwendet, um alle durch die Reaktion gebildeten möglichen Silylester darzustellen.

Es wurde gefunden, daß die Ausbeute an Verbindungen IVa unter Verwendung des Di(dicyclohexylamin)-salzes von Verbindung HIa angenähert so gut sind, wie die, die man unter Verwendung eines tertiären Amins, beispielsweise Triethylamin oder Dimethylanilin erhält. Dies bedeutet, daß das sekundäre Amin Dicyclohexylamin die Bildung der Silylester der Verbindung IHa nicht verhinderte.

Die Auffindung dieses unerwarteten Ergebnisses stimulierte die Untersuchung nach einer Möglichkeit, Dicyclohexylamin als Säurefänger bei der Bildung des Iminohalogenid-Derivats der Verbindung Va, die durch Reaktion von Verbindung IVa mit Phosphorpentachlorid gebildet wurde, zu verwenden.

Demgemäß wurde Verbindung IVa mit Phosphorpentachlorid in Gegenwart von Dicyclohexylamin in einem molaren Verhältnis von 1:1,25:2,44 (Verbindung IVa: Phosphorpentachlorid : Dicyclohexylamin) bei ungefähr —45" C behandelt. Analytische Untersuchen-,

25 Ol

gen zeigten die Bildung von Verbindung Va mit der Strukturformelan:

Cl

Cl [(CH₃J₂-Si-I₂

-O₂C-CH-(CH₂)J-C =

NH C = O CH₂

CH

CH₃ CH₃

CH₂-O-C-CH₃

(Va)

Die in situ vorhandene Verbindung Va wurde auf -60⁰C gekühlt und man gab unter Rühren gekühltes Methanol zu, um die Verbindung VIa mit der Strukturformel

Cl

OCH₃

— O₂C-CH-(CH₂J₃-C=N NH C = O CH₂

CH

/ \ CH₃ CH₃

CH₂-O-C-CH₃

CO₂-

(VIa)

zu bilden.

Behandeln von Verbindung wässerigem Methanol bei —40' einer Ausbeute von 76%.

Der Befund, daß es möglich ist, ein sekundäres Amin als Säurefänger bei dieser Spaltungsreaktion zu finden, stellte eine Überraschung dar.

Chemisch wäre zu erwarten, daß das Dicyclohexylamin in einer Konkurrenzreaktion mit dem dort verwendeten PCI5 reagiert, wobei Phosphorverbindungen, wie beispielsweise

Cl Cl

\/ (C₆H₁J₂-N-P

l\ Cl Cl

VIa mit 50%-igem C lieferte 7-ACA in

50

55

60

CI

Cl Cl

und dergleichen entstehen.

Würde das Dicyclohexylamin in dieser Weise mit dem PCI5 reagieren, wäre das PCI5 zur Bildung der Iminohalogenid-Verbindung Va nicht verfügbar, und das Dicyclohexylamin wäre als Säurefänger für die durch das PCI₅, das mit der Verbindung IVa zur Bildung der Verbindung Va reagiert hat, gebildete HCI nicht verfügbar.

Es ist wahrscheinlich, daß eine gewisse Wechselwirkung zwischen dem PCIs und dem Dicyclohexylamin stattfindet, jedoch ist sie entweder nicht signifikant oder reversibel und hat als solche keinen Einfluß auf die Hauptreaktion zwischen Verbindung IVa und dem PCI5.

Eine zweite chemische Reaktion kann zwischen sekundären Aminen und Iminohalogeniden erfolgen. Normalerweise würde man erwarten, daß das sekundäre Amin mit Iminohalogeniden unter Bildung eines Amidins, beispielsweise

R2

Cl N

65

-C=N- R₂NH

-C=N—

reagiert 230244/170

Die so hergestellten Amidine wären gegenüber einer Hydrolyse stabil und würden unter den verwendeten Bedingungen nicht zur Bildung von 7-ACA führen.

Somit stellt auch die Tatsache, daß das Dicyclohexylamin nicht auf diese Weise mit dem lminohalogenid Va reagiert, ein unerwartetes Ergebnis dar.

Ergänzende und wirtschaftlich wünschenswerte Vorteile dieses Befunds sind wie folgt:

1) Die ausgezeichnete Wiedergewinnung des Dicyclohexylamins aus dem Reaktionsverfahren führt dazu, daß die Herstellungskosten vermindert werden und die Umweltverschmutzung abnimmt; und

2) die Sicherheit des Verfahrens wird aufgrund der Verwendung des weniger flüchtigen Dicyclohexylamins ansteiie des bekanniüdierweise toxischen Dimethylanilins vergrößert.

Nachfolgende Untersuchungen, die in den nachsiehenden Beispielen erläutert sind, zeigen, daß bei Verwendung von Dicyclohexylamin als Säurefänger die Spaltungsreaktion im wesentlichen genauso gut verläuft, als wenn man einen tertiären Amin-Säurefänger, wie Pyridin, Triäthylamin oder Dimethylanilin verwendet. Darüber hinaus wurden erfindungsgemäß gefunden, daß auch Diisopropylamin als Säurefänger verwendet werden kann. Die mit diesen beiden Aminen erhaltenen Ausbeuten liegen im Bereich von 55 bis 89%, abhängig von den molaren Verhältnissen der verwendeten Reaktionspartner. Dicyclohexylamin erscheint noch vorteilhafter als Diisopropylamin, da es zum Wiedereinsatz im Verfahren leichter wiedergewonnen und gereinigt werden kann.

Es ist zu bemerken, daß im folgenden der Begriff

IG

»(niedrig)Alkyl« als eine Alkylgruppe definiert ist, die 1 bis 10 Kohlenstoffatome aufweist, einschließlich beispeilsweise Methyl, Äthyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, Isobutyl, tert.-Butyl, n-Pentyl, jedoch insbesondere Methyl, Äthyl, n-Propyl, Isopropyl, η-Butyl und Isobutyl. Die Begriffe »(niedrig)Alkoxy« und »Halogen (niedrig)-alkyl« sind als Einheiten definiert, die 1 bis 10 Kohlenstoffatome enthalten.

Eine Ausführungsform ist das Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Formel

H₂N

C-R

20 worin R⁶ für H oder Acetoxy steht und R für OH oder OY steht, worin Y Alkyl mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, einen Rest der Formel

-(CH₂),

Il Il

R^s—C — CH-(CH₂)J-C-N

worin η eine ganze Zahl von 0 bis 6 darstellt und R" und R¹², die gleich oder verschieden sein können, jeweils für H, Cl, Br, F, NO₂, (niedrig)Alkyl oder (niedrig)Alkoxy stehen, darstellt oder Y die Bedeutungen 2A2-Trichloräthyi, Methoxymethyl und Pivaloyloxymethyl besitzt, wobei eine Verbindung der Formeln:

(XXa)

oder

CH,

(XXb)

worin R⁶ für H oder Acetoxy steht, Z die Phenylmethyl- oder Phenoxymethylgruppe darstellt, R⁷ für H steht, R⁸ Alkanoyl mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen, jedoch vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, bedeutet oder R⁸ einen Rest der Formeln

65

oder

-C—NH-R¹⁰

— C—O—R¹⁽

darstellt, worin R¹⁰ für Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoff-

atomen oder eine Gruppe der Formel

-(CH₂)-

darstellt, worin η eine ganze Zahl von 0 bis 6 bedeutet und R" und R¹², die gleich oder verschieden sein können, jeweils für H₁CI, Br, F, NO₂,(niedrig)Alkyl oder (niedrig)Alkoxy stehen oder R⁸ die Bedeutungen Trichloracetyl, Chloracetyl, Phenylacetyl oder Benzoyl besitzt, oder R' und R⁸ zusammengenommen eine o-Phthaloy!gruppe darstellen können, R⁵ für -OY steht, worin Y Alkyl mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, einen Rest der Formel

-(CH₂),

R"

R¹²

-CH₂-CCl₃ -Si(CHj)₂Cl -Si(CHa)₃

-0-Si(CHj)₂ Cl

CH₃

— 0-Si-CH₃
O

steht, das Reaktionslösungsmittel Methylenchlorid ist, das (niedrig)Alkanol Methanol ist und der Säurefänger Dicyclohexylamin ist

Ein weiteres Beispiel ist das Verfahren zur Herstellung von 7-ADCA aus Verbindung XXb, worin Z Phenoxymethyl bedeutet und R⁵ für

CH₃

—0-Si-CH₃
O

20

worin η eine ganze Zahl von O bis 6 darstellt und R¹' und R¹², die gleich oder verschieden sein können, jeweils für H, Cl, Br, F, NO₂, (niedrig)Alkyl oder (niedrig)Alkoxy darstellen, bedeutet, oder Y für

30

Si(CH₃),

steht, mit Phosphorpentachlorid in Gegenwart von Diisopropylamin oder Dicyclohexylamin behandelt wird, das gebildete Iminochlorid mit einem Alkohol behandelt und der entstandene Imino-Äther hydrolysiert wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform ist das Verfahren zur Herstellung von 7-Aminocephalosporansäure aus Verbindung XXa, worin R⁶ Acetoxy bedeutet, R⁷ für H steht, R⁸ Carbisobutoxy darstellt und R⁵ für

45

50

55

60

65 CH₃

— O —Si —CI CH₃

steht, das Reaktionslösungsmittel Methylenchlorid ist, das (niedrig)Alkanol Methanol ist und der Säurefänger Dicyclohexylamin ist.

Im Ausgangsmaterial der Formel XX stellt die 7-N-Acylgruppe eine Phenylacetyl- oder Phenoxyacetylgruppe, insbesondere aber eine ö-Aminoadipoylgruppe dar, deren freie Amino- und Carboxylgruppe blockiert sind.

Gruppen, die für die Blockierung der freien Ämino- und Carboxylgruppe, des ö-Aminoadipoylrestes brauchbar sind, sind aus dem Stand der Technik bekannt und zwar insbesondere aus dem Gebiet der Aminosäuren und Peptide. Es ist jedoch zu bemerken, daß bei der erfindungsgemäßen Reaktion der Acylrest abgespalten und verworfen wird. Es ist daher keine Notwendigkeit vorhanden, Blockierungsgruppen zu verwenden, die abgespalten werden können, nachdem die Reaktion durchgeführt wurde. Zu Gruppen, die zur Blockierung der Aminogruppe verwendet werden können, gehören beispielsweise niedrige Alkyl-, Aryl- und Acylreste. Vorteilhafterweise wird ein Rest verwendet, der die Basizität der Aminogruppe vermindert. Die Arylreste können substituiert sein. 2,4-Dinitrophenyl, 2,4,6-Trinitrophenyl, 2,4-Dinitro-6-methoxyphenyl, 4-Cyanophenyl und 4-Carbomethoxyphenyl sind besonders geeignete Reste.

Die freie Carboxylgruppe wird beispielsweise durch Versterung blockiert. Wie die Aminogruppe des <5-Aminoadipoylrestes kann dessen Carboxylgruppe ebenfalls auf geeignete Weise blockiert werden. Es gib diesbezüglich keine kritische Bedingung, da bei der Reaktion der gesamte Acylrest abgespalten wird. So können Ester mit Hydroxyverbindungen, beispielsweise mit Alkoholen, wie unsubsituierten oder substituierten Alkoholen oder Phenolen, verwendet werden. In den meisten Fällen ist es bevorzugt, von Verbindungen auszugehen, bei denen eine im 7-Acylrest auftretende Carboxylgruppe auf dieselbe Weise wie die in der 4-Position des Dihydrothiazinrings befindliche Carboxylgruppe blockiert ist Für diesen Zweck geeignete Hydroxyverbindungen sind nachfolgend erläutert Es ist jedoch auch möglich, die Amino- und Carboxylgruppe des ö-Aminoadipoylrests gemeinsam zu blockieren, beispielsweise durch Reaktion mit Isocyanaten oder isothiocyanaten, wobei sich ein Hydantoin- oder ein Thiohydantoinring bildet

Bei den Ausgangsverbindungen der Formel XX ist die Carboxylgruppe in der 4-Position während der Reaktion mit Phosphorpentachlorid blockiert Der Zweck der Blockierung ist es, eine Chlorierung der Carboxylgruppe zu vermeiden. Daher kann jede Verbindung, die die Carboxylgruppe in eine Gruppe überführt die mit Phosphorpentachlorid nicht reagiert, zur Blockierung verwendet werden. Wenn die 7-desacylierte Verbindung in Form der freien Carbonsäure isoliert werden soll, sollte man eine Blockierungsgruppe verwenden, die abgespalten werden kann, ohne daß der Cephalosporinkera zerstört wird. Erläuternd für solche Blockierungsgruppen kann man Estergruppen nennen, die in einem sauren, neutralen oder schwach basischen (bis zu pH 9)

Reaktionsmedium, beispielsweise durch Reduktion, Solvolyse, beispielsweise saure Hydrolyse, oder Photolyse, abgespalten werden können. Vorteilhafterweise wird die Carboxylgruppe mit Hydroxyverbindungen verestert, die denen auf dem Gebiet der Aminosäuren und Peptide bekannt ist, daß sie aus dem Ester, insbesondere in nicht-alkalischem Medium, leicht entfernt werden können. Solche Hydroxyverbindungen leiten sich von Elementen der Gruppe IVa der Periodensystems mit einem Atomgewicht von höchstens 120, beispielsweise von Kohlenstoff, Silizium, Germanium oder Zinn, ab. Hier kann man zur Erläuterung nennen: Methanol, das durch mindestens eine Phenylgruppe substituiert ist, die wiederum durch einen oder mehr Substituenten ausgewählt unter Halogen, beispielsweise Chlor, Brom, Fluor, jod, niedriges Alkyl, niedriges Alkoxy, insbesondere Methoxy oder Nitro, substituiert sein kann. Zu nennen sind beispielsweise Benzylalkohol, Diphenylmethanol, Triphenylmethanol, para-Methoxyphenylmethanol, 3,5-Dimethoxybenzylalkohol, Diparamethoxyphenylmethanol, para-Nitrobenzylalkohol, 2,4,6-Trimethylbenzylalkohol.S^-Dimethoxy-e-nitrobenzylalkohol.oc-Phenyl-«- (3,4-dimethoxy-6-nitrophenyl)-methanol, *-Methyl-«- (3,4-dimethoxy-6-nitrophenyl)-methanol, Methanol, das durch drei niedrige Alkylgruppen substituiert ist, beispielsweise Tertiärbutanol, Tertiäramylalkohol, Äthanol, das in der 2-Position durch drei Halogenatome substituiert ist, beispielsweise Trichloräthanol, Tribromäthanol, 2-Jodäthanol, Tetrahydropyranol und Stannylalkohol.

Wie oben erwähnt, muß die Blockierungsgruppe nur während der Stufe der Bildung des Iminochlorids vorliegen. Nach dieser Stufe kann sie gewünschtenfalls abgespalten werden. Diese Abspaltung kann durch Solvolyse, beispielsweise mit Wasser oder Alkoholen, gewünschtenfalls in einem sauren oder schwach alkalischem Medium, oder durch Reduktion, beispielsweise mit Wasserstoff in Gegenwart eines Katalysators oder mit Metallen, wie Zink, oder schließen durch Photolyse, vorzugsweise in einem polaren Medium, erfolgen.

Eine blockierende Estergruppe kann auch verbleiben, wenn sie bei Verabreichung der Verbindung im Körper enzymatisch abgespalten wird.

Das Iminochlorid wird mit Alkohol umgesetzt, wobei sich ein Iminoether bildet. Zu Beispielen für Alkohole, die bei dieser Reaktion verwendet werden können, gehören niedrige Alkanole, wie Äthanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, insbesondere Methanol, Phenyl-niedrig-alkanole, beispielsweise Benzylalkohol oder (niedrig)Alkyldiole, wie Propylen- oder Äthylenglycol. Der Iminoäther ist ein Zwischenprodukt, das nicht isoliert werden muß, sondern in demselben Reaktionsmedium gespalten werden kann.

Die Spaltung der C=N-Doppelbindung des Iminoäthers zur Bildung der Verbindung XX wird mit einer Hydroxylgruppen enthaltenden Verbindung, beispielsweise Wasser oder einem Alkohol, beispielsweise dem zur Bildung des Iminoäthers gebrachten Alkohol, oder mit einer Mischung von Alkohol und Wasser, vorzugsweise bei einem pH von 0 bis 4, durchgeführt

Beispiel 1

7-Aminocephalosporansäure unter Verwendung von Dicyclohexylamin

Man gibt 10 g N-Carbisobutoxycephalosporin-C-di(dicyclohexylamin)-salz (UIa) zu 150 ml trockenem Methylenchlorid, gefolgt von 3,5 ml Dichlordimethylsilan, im Verlauf von 10 Minuten unter Rühren. Zwei weitere 10-g-Anteile an Verbindung IHa werden zu der erhaltenen Aufschlämmung, jeweils gefolgt von 3,5 ml Dichlordimethylsilan, zugegeben. Die endgültige Aufschlämmung wird 30 Minuten unter heftigem Rühren belassen und dann durch zusätzliches Methylenchlorid auf ein Volumen von 240 ml gebracht. Bei einer Probe der Aufschlämmung wird festgestellt, daß es sich um den

ίο gewünschten Disilylester von N-Carbisobutoxycephalosporin C (IVa) handelt.

Ein drittel-Anieil der Aufschlämmung (11,38 mMol des Esters IVa) wird mit 5,73 ml (27,77 mMol) Dicyclohexylamin behandelt. Die erhaltene Aufschlämmung wird auf -45°C gekühlt, und 3 g (14,23 mMol) fein verriebenes PCI5 werden unter Rühren und fortgesetztem Kühlen zugegeben. Die Temperatur steigt auf — 35°C an, und die Chlorierungsaufschlämmung wird auf —40° C zurückgekühlt und bei dieser Temperatur 15 Minuten gehalten. Die Chlorierungsmischung wird auf -6O⁰C gekühlt, und 40 ml zuvor gekühltes Methanol ( — 70° C) werden auf einmal zugesetzt. Man beläßt die Mischung unter Rühren 120 Minuten bei -4O⁰C.

Zu der Mischung, die eine Temperatur von —40°C aufweist, gibt man 16,8 ml eiskaltes 50%iges wäßriges Methanol. Hierbei steigt die Temperatur auf — 1O⁰C an und wird 25 Minuten lang im Bereich von -10° C bis — 40°C gehalten. Die Mischung wird auf 0°C erwärmt und in 140 ml Methanol und 28 ml Wasser eingetropft. Man gibt soviel NH4OH zu, um den pH der Mischung konstant bei 3,6 zu halten.

Die so hergestellte Aufschlämmung von 7-ACA wird 60 Minuten bei 5° C bis 10° C gerührt, anschließend filtriert und mit eiskaltem Wasser und Methanol gewaschen. Man erhält 2,37 g 7-ACA mit einer Reinheit von 97%, entsprechend einer Ausbeute von 76,7%.

Konzentrieren der Mutterlaugen im Vakuum oder bei Atmosphärendruck führt zu einem Kolbenrückstand, der im wesentlichen aus Dicyclohexylaminhydrochlorid, Wasser und unumgesetzten oder zersetzten Cephalosporin-C-Nebenprodukten besteht. Basischmachen mit Natriumhydroxid auf einen pH von ungefähr 9, gefolgt von physikalischer Trennung der zwei Schichten liefert im wesentlichen reines Dicyclohexylamin in einer Wiedergewinnung von ungefährt 85 bis 95% (bezogen auf die theoretische Ausbeute).

Beispiel 2
7-ACA unter Verwendung von Dicyclohexylamin

40 g (45,55 mMol) Verbindung IHa werden in 400 ml trockenem Methylenchlorid suspendiert, gefolgt von der Zugabe von 14,0 ml (14,S9 g, Ü6,Ö3 mrvio'i) Dichiordimethylsilan bei 25° C unter einer Stickstoff atmosphäre. Man rührt die Aufschlämmung 1 Stunde bei 25° C und kühlt auf -40-C 4536 ml (41,28 g, 227,66 mMol) Dicyclohexylamin, gelöst in Methylenchlorid zu einem Gesamtvolumen von 120 ml wird bei —40° C langsam zu der Esteraufschlämmung zugegeben. Nach der Zugabe von 20 ml des Amins gibt man 20,86 g (100,16 mMol) fein verriebenes Phosphorpentachlorid in einer Portion zu der Aufschlämmung zu. Hierbei steigt die Temperatur während der Zugabe des Phosphorpentachlorids um 5°C bis 8⁰C an. Der Rest der Aminlösung wird im Verlauf von 30 bis 40 Minuten langsam zugegeben, und man läßt die Chlorierung während zwei Stunden bei —30⁰C bis -40°C erfolgen. Die Aufschlämmung wird

auf -50⁰C gekühlt, und 462 ml (36,5 g, 1,138 Mol) auf —60⁰C vorgekühltes Methanol werden im Verlauf von 15 bis 20 Minuten zugegeben, während man die Temperatur unterhalb -40° C hält Man läßt die Methylierung Vh Stunden bei -40⁰C erfolgen. 150 mi 5 Methanol werden schnell zugegeben, und die Miscnung wird 0,5 Stunden bei -35° C bis -40⁰C gerührt Unter Rühren werden 25,0 ml Wasser zugegeben, und die Temperatur wird 1 Stunde bei -35° C gehalten. Man erwärmt die Aufschiämmung auf 0°C bis 5°C 30,0 ml Wasser und 200 ml Methanol werden zugegeben, bis sich das gesamte Dicyclohexylaminhydrochlorid gelöst hat Ein Anteil des Ansatzes (033 Volumina) wird durch pH-Einstellung mit 6n Ammoniumhydroxid bei 0⁰C bis 5°C zur Kristallisation gebracht Die restliche Lösung wird im Verlauf von 30 bis 40 Minuten zu der Aufschiämmung von 7-ACA gegeben, während man den pH bei 3,4 bis 3,6 hält Nach der Zugabe wird die Aufschlämmung 1 Stunde bei 0 bis 5° C gerührt, während man den pH bei 3,6 hält Man filtriert die Aufschlämmung, wäscht mit Methanol und trocknet bei 40⁰C bis 50°C Hierbei werden 9,43 g Produkt entsprechend einer Ausbeute von 76%, erhalten. Infrarot- und NMR-Spektren stehen in Einklang mit der Struktur von 7-ACA. Die bezüglich der Wirksamkeit des Eingangscephalosporins und der Wirksamkeit der entstandenen 7-ACA korrierte Ausbeute beträgt 10,28 g, entsprechend 83%. Das Material zeigt durch chemische Untersuchung einen Wert von 966 y/mg.

Beispiel 3 7-ACA unter Verwendung von Diisopropylamin

Man suspendiert 20,0 g (22,77 mMol) Verbindung lila in 200 ml trockenem Methylenchlorid, gefolgt von der Zugabe von 7,0 ml (7,49 g, 58,02 mMol) Dichlordimethylsilan bei 25° C unter einer Stickstoffatmosphäre. Man rührt die Aufschlämmung 1 Stunde bei 25° C und kühlt auf -40⁰C 15,96 ml (11,52 g, 113,86 mMol) Diisopropylamin, gelöst in Methylenchlorid, um ein Gesamtvolumen von 60 ml zu ergeben, wird bei — 40⁰C langsam zu der Esterauf schlämmung zugegeben. Nach Zugabe von 10 ml des Amins werden 10,43 g (40,98 mMol) fein verriebenes Phosphorpentachlorid in einer Portion zur Aufschlämmung zugegeben. Während der Zugabe des

30 Phosphorpentachlorids steigt die Temperatur um 5° C bis 8⁰C Die restliche Aminlösung wird im Verlauf von 30 bis 40 Minuten langsam zugegeben, und man läßt die Chlorierung 2 Stunden bei -30⁰C bis -40⁰C erfolgen. Die Aufschlämmung wird auf —50° C gekühlt, und 23,1 ml (183 g. 5693 mMol) auf -6O⁰C vorgekühltes Methanoi werden im Verlauf von 15 bis 20 Minuten zugegeben, während die Temperatur unterhalb 40⁰C gehalten wird. Man läßt die Methylierung I¹/2 stunden bei —40° C erfolgen. 50 ml Methanol werden schnell zugesetzt und die Mischung wird 0,5 Stunden bei -35°Cbis -40°C gerührt Man gibt 12,0 ml Wasser bei —35°C zu und rührt die Mischung bei dieser Temperatur 1 Stunde lang. Die Aufschlämmung wird auf 0⁰C bis 5°C erwärmt Man gibt 15,0 ml Wasser und 75 ml Methanol zu, bis das gesamte Dicyclohexylaminhydrochlorid gelöst ist Ein Anteil des Ansatzes (033 Volumina) wird durch pH-Einstellung mit 6n Ammoniumhydroxid bei 0° C bis 5° C zur Kristallisation gebracht Die restliche Lösung wird im Verlauf von 30 bis 40 Minuten zu der Aufschlämmung von 7-ACA zugegeben, während man den pH bei 3,4 bis 3,6 hält Nach der Zugabe wird die Aufschlämmung 1 Stunde bei 0°C bis 5°C gerührt, während man den pH bei 3,6 hält. Die Aufschlämmung wira filtriert Mit Methanol gewaschen und bei 40⁰C bis 45° C getrocknet Man erhält eine Ausbeute von 4,92 g, entsprechend 79,4%. Infrarot- und NMR-Spektren stehen in Einklang mit der Struktur von 7-ACA. Die bezüglich der Wirksamkeit des eingesetzten Cephalosporins korrigierte Ausbeute beträgt 5,15 g, entsprechend 83%.

35 Beispiel 4 7-ACA unter Verwendung von Dicyclohexylamin

Ersetzt man im Verfahren gemäß Beispiel 2 die Mengen an Verbindung IHa, PCl₅, CH₂Cl₂, Dicyclohexylamin (DCHA), Dichlordimethylsilan (DDS) und Methanol, die dort verwendet wurden, durch die in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten Mengen, erhält man die 7-ACA in den angegebenen Ausbeuten. Jedes Experiment ist bezüglich der Reihenfolge oder Art der Zugabe des DCHA und/oder PCl₅ in gewisser Weise modifiziert, wie dies in den Fußnoten unterhalb der

Tabelle angegeben ist Tabelle I

Verbindung	PCl5	DCHA	Methanol	CH2Q2	Tatsächliche	Theoretische	% Aus	Chemische
ma					Ausbeute^)	Ausbeute	beute**	Wirksamkeit
*1 20,0 g	5,22, 1,1 äq	6,81ml	23,11 ml	170 ml	keine Aus
		1,5 äq			beute er
					halten
*2 20,0 g	5,22, 1,1 äq	13,61 ml	23,11 rcl	170 ml	2g	6,2 g	32%	-
		3,0 äq
*3 20,0 g	10,43, 2,2 äq	22,68 ml 5,0 äq 27,22 ml 6,0 äq 22,68 ml	23,11ml	170 ml	5,52 g	6,2 g	89%	840 y/mg
*4 20,0 g	14,23, 3,0 äq	5,0 äq	23,11ml	170 ml	3,48 g	6,2 g	56,1%	985 y/mg
*5 20,0 g	10,43 g, 2,2 äq	22,68 ml	23,11 ml	170 ml	5,53 g	6,2 g	89%	983 y/mg
		5,0 äq
*6 20,0 g	10,43 g, 2,2 äq	45,36 ml	23,11 ml	170 ml	5,23 g	6,2 g	85%	965 y/mg
		5,0 äq
*7 40,0 g	20,86 g, 2,2 äq		46,22 ml	400 ml	8,8 g	12,4 g	71%	954 y/mg
							230 244/170

1'ortscl/uiH!

Verbindung PCI₅ III?

DCHA

Methanoi CH₂CI₂

Talsächliche ThcoreiLschc % Aus- Chemische Ausbeute(g) Ausbeute beute** Wirksamkeit

*8 20,0 g 10,43, 2,2 äq 22,68 ml 23,11ml 170 ml 5,14 g 6,2 g 83% 962y/mg

5,0 Sq *9 40,0 g 20,86, 2,2 äq 45,36 ml 46,22 ml 400 ml 10,64 g 12,4 g 86% 966y/mg

5,0 äq

* 1: PCi₅ in Lösung so schnell wie möglich zugegeben, unmittelbar gefolgt von der Zugabe des DCH A.

*2: PCl₅ in Lösung so schnell wie möglich zugegeben, unmittelbar gefolgt von der Zugabe des DCHA.

**: Nicht korrigiert bezüglich Reinheit des Ausgangsmaterials oder Produkts.

*3: PCIs in Lösung und Base in Lösung gleichzeitig im Verlauf von 20 Minuten zugegeben.

*4: Wie in *3.

•5: Base suspendiert in CH₂CI₂ (Gesamtvolumen = 60 ml), 16 bis 17% oder 10 ml. DCHA zugegeben, anschließend festes, fein verriebenes

PCl₅, anschließend Zutropfen der Base während 20 Minuten fortgesetzt *6: Wie in *5. •7: Wie in *3. *8: Wie in »5. *9: Wie in »5.

Herstellung der Ausgangsverbindung

N-Carbisobutoxycephalosporin-C-di(dicyclohexylamin)salz aus der Cephalosporin C-Gesamtbrühe

25

1 kg Cephalosporin-C-Gesamtbrühe wird mit 30%iger Schwefelsäure auf pH 2,0 eingestellt Man gibt Filterhilfe zu und filtriert die Aufschlämmung durch einen zuvor überzogenen Buchner-Filter. Der Kuchen wird mit Wasser bis zu einem vereinigten Filtrat- und Waschwasservolumen von 1500 ml gewaschen.

Zum Filtrat und den Waschflüssigkeiten gibt man ein Viertel-Volumen (375 ml) Aceton zu und stellt die Mischung mit 10%iger NaOH unter Kühlung auf 0⁰C bis 5" C auf pH 8,0 bis 8,2 ein.

Während man mit lOVoiger NaOH auf einer automatischen Titriervorrichtung den pH bei 8,0 hält, tropft man im Verlauf von 60 Minuten 15 ml lsobutylchlorformiat, gelöst in 45 ml über Molekularsieben getrocknetem Aceton ein. Die Mischung wird weitere 30 Minuten bei 0⁰C bis 5°C bei pH 8,0 gehalten. Untersuchungen zeigen das Vorhandensein von weniger als 2% restlichem Cephalosporin C und eine Aubeute von 94% an N-Carbisobutoxycephalosporin C an.

Zu der acylieren Mischung gibt man 1500 ml Methylisobutylketon (MIBK) zu. Der pH wird mit 30%iger Schwefelsäure auf 2,0 eingestellt, und die Emulsion wird 10 Minuten bei 0⁰C bis 5⁰C gerührt Anschließend werden die Schichten unter Verwendung einer DeLaval-Zentrifuge getrennt. Die wäßrige Schicht wird wiederum mit 500 ml frischem MIBK 5 Minuten lang extrahiert und in der Zentrifuge abgetrennt. Die beiden reichen MlbK-Extrakte werden vereinigt und mittels Filterhilfe einer Feinfiltration unterworfen, Das klare Filtrat wird bei 40° C auf 400 ml konzentriert. Man gibt 25 ml Wasser zum 400-ml-Konzentrat zu. Der pH wird mit Dicyclohexylamin auf 4,5 eingestellt, und die Mischung wird 1 bis 2 Stunden bei 25° bis 30⁰C gerührt, wobei man eine dicke Aufschlämmung von Kristallen erhält. Dann wird der pH mit Dicyclohexylamin auf 5,0 bis 6,0 eingestellt, und die Aufschlämmung wird weitere 2 Stunden bei 25°C bis 30°C gerührt. Anschließend filtriert man die Aufschlämmung und wäscht die Kristalle gründlich mit MIBK und anschließend mit Aceton. Nach Vakuumtrocknung während 16 Stunden bei 45° C beträgt die Ausbeute an trockenem, kristallinem N-Carbisobutoxycephalosporin-C-di(dicyclohexylamin)salz 75% der Theorie, bezogen auf die Untersuchung der Gesamtbrühe.

Variationen bei der obigen Arbeitsweise führen zu äquivalenten oder verbesserten Ergebnissen. Zu erfolgreichen Variationen gehören Einstellen der Gesamtbrühe mit Schwefelsäure auf pH 4 anstelle von pH 2, Einstellen der Gesamtbrühe auf pH 4 mit Oxalsäure und Kristallisation des Konzentrats bei pH 5,0 oder 5,5 anstelle von pH 6,0.

Beispiel 5

7-ACA aus Mononatrium-N-carbisobutoxy-

cephalosporin C und Dicyclohexylamin

(vergleiche US-Patentschrift 35 73 296

bezüglich des Ausgangsmaterials)

13,5 g Natrium-N-carbisobutoxycephalosporin C, 90 ml Methylenchlorid und 5,0 ml Dicyclohexylamin werden zusammengemischt. Man gibt unter Rühren bei ungefähr Raumtemperatur 6,2 ml Dichlordimethylsilan zu und rührt noch ungefähr 30 Minuten. Dann wird die Aufschlämmung auf -60⁰C gekühlt und 12 g Phosphorpentachlorid, gelöst in 100 ml Methylenchlorid, werden zugegeben. Weitere 11,0 ml Dicyclohexylamin werden zugegeben, während die Temperatur unterhalb — 40⁰C gehalten wird. Man senkt die Temperatur unterhalb -60°C und gibt langsam 60 ml Methanol (-70⁰C) zu. Die Temperatur wird unterhalb -40⁰C gehalten. Anschließend gibt man langsam 55 ml Wasser zu, wobei man die Temperatur ansteigen läßt Die Mischung wird bei ungefähr 0⁰C gekühlt gehalten. Man gibt langsam Ammoniumhydroxid zu, um den pH auf ungefähr 3,6 zu erhöhen. Der Niederschlag, der sich bildet, wird durch Filtrieren gesammelt und als 7-ACA identifiziert.

Beispiel 6

7-ACA aus N-Phthaloylcephalosporin-C-dibenzylester

11,38 mMol N-Phthaloylcephalosporin-C-dibenzylester werden in 50 ml Methylenchlorid gelöst und auf -45° C gekühlt. 5,73 ml (27,77 mMol) Dicyclohexylamin werden zugegeben, gefolgt von 3 g (14,23 mMol) fein verriebenem PCI5, wobei man rührt und fortlaufend kühlt, um eine Temperatur unterhalb -45⁰C zu halten.

25 Ol

Nach ungefähr 15 Minuten wird die Chlorierungsmischung auf -60⁰C gekühlt und 40 ml auf -70⁰C vorgekühltes Methanol werden auf einmal zugegebea Man rührt noch ungefähr 2 Stunden.

16.8 ml eiskaltes 50%iges wässeriges Methanol werden zugesetzt und die Temperatur wird 25 Minuten unterhalb -10⁰C gehalten. Die Mischung wird auf ungefähr 0°C erwärmt und mit Ammoniumhydroxid auf pH 3,3 eingestellt. Die organischen Lösungsmittel werden im Vakuum entfernt und die wäßrige Phase wird ι ο mit Benzo! und Äthylacetat (2:1) extrahiert Die organische Phase extrahiert man mit 3%iger wässeriger Phosphorsäure und stellt diese Lösung auf pH 8,5 ein und extrahiert dann mit Äthylacetat Die den 7-AminocephaIosporansäurebenzyIester enthaltende ι s Äthylacetatphase wird über Natriumsulfat getrocknet, nitriert und zur Trockne eingeengt, wobei man den gewünschten 7-AminocephalosporansäurebenzyIester erhält

Beispiel 7

7-ACA und 7-A DCA aus verschiedenen blockierten Cephalosporin C-derivaten

Ersetzt man in der allgemeinen Arbeitsweise gemäß Beispiel 6 den dort verwendeten N-Phthaloylcephalosporansäure-C-dibenzylester durch äquimolare Mengen an

1. N-Phenylacetylcephalosporin-C-dibenzylester,

2. N-Carbobenzoxycephalosporin-C-dibenzylester,

3. N^-Dinitrophenylcephalosporin-C-dibenzyl-

ester,

4. N-Benzoylcephalosporin-C-dibenzylester,

5. N-Phthaloylcephalosporin-C-di-ipara-methoxy-

benzylester),

6. N-Phthaloylcephalosporin-C-dibenzhydrylester,

7. N- Phthaloylcephalosporin-C-di-ftetrahydropyron-

2-yl-ester),

8. N^-Dinitrophenylcephalosporin-C-di-ipara-

nitrophenyl-ester),

9. 7-[4-(l-Phenyl-2-thiono-5-oxoimidazoIidin-4-yl)-

butyryl]-aminocepha!osporansäuremethylester,

10. 7-(Phenylacetamido)cephalosporansäurebenz-

hydrylester,

11. 7-(Phenylacetamido)-3-methyl-3-cephem-

4-carbonsäurebenzhydrylester,

12. 7-(Phenylacetamido)-3-methyl-3-cephem-

4-carbonsäuremethoxymethylester,

13. N-Phthaloylcephalosporin-C-di-itrichloräthyl-

ester), oder

14. 7-(Phenoxyacetamido)-3-methyl-3-cephem-

4-carbonsäuremethoxymethylester

20

25

30

35

40

45

50

erhält man jeweils

1' 7-Aminocephalosporansäurebenzylester, 2' 7-Aminocephalosporansäurebenzylester, 3' 7-AminocephaIosporansäurobenzylester, 4' 7-Aminocephalosporansäurebenzylester, 5' 7-Aminocephalosporansäure-p-methoxybenzylester,

6' 7-Aminocephalosporansäurebenzhydrylester, T 7-AminocephaIosporansäure-tetrahydropyran-2-ylester,

8' 7-Aminocephalosporansäure-p-nitrophenylester, 9' 7-Aminocephalosporansäuremethylester, 10' 7-Aminocephalosporansäurebenzhydrylester, 11' 7-Amino-3-methy^-3-cephem-4-carbonsäurebenz-

hydrylester,
12' 7-Amίno-3-methyl-3-cephem-4-carbonsäuremethoxymethylester,

13' 7-Aminocephalosporansäuretrichloräthylester und 14' 7-Amino^-methyl-S-cephem^-carbonsäuremethoxymethylester.

Beispiel 8

7-ACA über den Silylester unter Verwendung von Dicyclohexylamin oder Diisopropylamin

34,14 mMol N-Carbisobutoxycephalosporin C in Form der freien Säure werden in 150 ml Methylenchlorid zugegeben, gefolgt von 75 mMol Dicyclohexylamin oder 75 mMol Diisopropylamin, gefolgt von 10,5 ml Dichlordimethylsilan unter Rühren im Verlauf von 10 Minuten. Die erhaltene Aufschlämmung wird 30 Minuten heftig rühren gelassen und dann durch zusätzliches Methylenchlorid auf 240 ml gebracht

Ein Dnttel-Anteil der Aufschlämmung wird auf -45°C gekühlt und anschließend mit 27,77 mMol Dicyclohexylamin oder Diisopropylamin (jeweils derselben Verbindung, die oben bei der Silylesterbildung verwendet wurde) behandelt. Die Stufen, bei denen das PCI5, das Methanol und das Wasser verwendet werden, werden auf identische Weise wie in Beispiel 1 zur Herstellung von 7-ACA beschrieben, durchgeführt.

Beispiel 9

7-ACA aus verschiedenen blockierten Cephalosporin-C-Derivaten

Ersetzt man im Verfahren gemäß Beispiel 8 das dort verwendete N-Carbisobutoxycephalosporin C durch eine äquimolare Menge an

1. N-Phenylacetylcephalosporin C,

2. N-CarbobenzoxycephalosporinC,

3. N-Benzoylcephalosporin C,

4. N-Phthaloylcephalosporin C,

5. N-2,4-DinitrocephalosporinC,

6. N-ChloracetylcephalosporinC,

7. N-Acetylcephalosporin C,

8. N-iN'-ButylcarbamoylJcephalosporin C,

9. N-JN'-p-MethylphenylcarbamoylJcephalosporin C,

10. N-iN'-lsopropylcarbamoylJcephalosporin C,

11. N-JN'-IsobutylcarbamoylJcephalosporin C,

12. N-(N'-Phenylcarbamoyl)cephalosporin C,

13. N-Trichloracetylcephalosporin C,

erhält man 7-ACA.

55 Beispiel 10 7-A DCA

11,38 mMol 7-(Phenoxyacetamido)-3-methyl-3-cephem-4-earbonsäure werden in 80 ml Methylenchlorid gelöst Man gibt unter Rühren 13 mMol Dicyclohexylamin oder Diisopropylamin und 1,75 ml Dichlordimethylsilan zu. Nach 30minütigem Rühren wird die Mischung auf -45°C gekühlt und weitere 27,77 mMol desselben wie oben verwendeten Amins werden zugesetzt, gefolgt von 3 g fein gepulvertem PCI5.

Die übrigen Reaktionsstufen und die Aufarbeitung sind identisch mit den in Beispiel 1 zur Herstellung von 7-ADCA beschriebenen Stufen und Aufarbeitung.

Beispiel 11
7-ADCA

Ersetzt man in der Arbeitsweise gemäß Beispiel 10 die dort verwendete 7-{Phenoxyacetaraido)-3-methyl-3-cephem-4-carbonsäure durch eine äquimolare Menge an 7-(Phenylacetamido)-3-meth} 1 -S-cephem^-carbonsäure, erhält man 7-ADCA.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von 7-Aminocephalosporansäuren der allgemeinen Formel

   worin

   20

   R⁶ fur H oder Acetoxy steht und R die Gruppe OH oder einen üblichen Säureblockierungsrest darstellt,