DE2520647A1

DE2520647A1 - Verfahren zur herstellung von penicillinverbindungen

Info

Publication number: DE2520647A1
Application number: DE19752520647
Authority: DE
Inventors: Brian Richard Cowley; David George Martin
Original assignee: Glaxo Laboratories Ltd
Current assignee: Glaxo Laboratories Ltd
Priority date: 1974-05-09
Filing date: 1975-05-09
Publication date: 1975-11-20
Also published as: AT346482B; GB1494902A; IL47257A0; AT353975B; IL47257A; FR2270256A1; AU8096275A; BE828915A; FR2270256B1; IE41292B1; CA1031770A; CH612975A5; IE41292L; AU498731B2; ZA752989B; ATA687277A; ATA353975A; US3971775A; JPS50154289A; NL7505461A

Description

PATENTANWÄLTE *7 t\ O Π fi / 7 PROF. DR. DR. J. REITSTÖTTER Δ0 a\JO 4 /

DR.-ING. WOLFRAM BUNTE DR. WERNER KlNZEBACH

D-8O00 MÜNCHEN 4O. BAUERSTRASSE 22 · FERNRUF (Ο89) 37 68 83 · TELEX 5210208 ISAR D POSTANSCHRIFT: D-BOOO MÜNCHEN 43. POSTFACH 7βΟ

München, -7. MAl 1975 M/16 100

GLAXO LABORATORIES LIMITED Greenford, Middlesex / England

Verfahren zur Herstellung von Penicillinverbindungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Penicillinverbindungen und insbesondere von U -Aminoacylpeni ei 11i n-Antibi oti ka.

Die wertvollen antibiotischen Eigenschaften von ex* -Ami noacyl-Penicillinen, wie Ampicillin Tdas heißt (V R,3S,5R,6R)-6-( 2'-Amino-2¹-phenyl acetamido)-2,2-dimethy!ρenam-3-carbonsäurej und Amoxycillin £d^as heißt ( 2 ' R ,3S ,5R ,6R)-6-( 2 ' Ami no-2¹-p-hydroxyphenylacetamido)-2,2-dimethyI penam-3-carbonsäurej sind wohl bekannt und eine Anzahl von Arbeitsweisen wurden zur Herstellung von Verbindungen dieses Typs vorgeschlagen. Im allgemeinen umfassen derartige Methoden die Reak-

509847/1164

tion von 6-Aminopenicillansäure (6-APA) oder eines Derivats \ davon, beispielsweise eines Salzes oder eines silylierten ,

Derivats, mit einem Acylierungsmittel , das ein reaktives !

Derivat der geei.genen "^-Aminosäure ist, worin die <x-Aminogruppe gegen Nebenreaktionen durch beispielsweise Substituie-· ren mit einer leicht entfernbaren Schutzgruppe geschützt ist,! gefolgt von Abspalten dieser Schutzgruppe aus dem acylierten Produkt, wobei das gewünschte <Y-Ami noacyl peni ei 11 i η erhal- j ten wird.

Die Auswahl des reaktiven Derivats der zu verwendenden (X -Aminosäure als Acyl ierungsmi ttel wird durch Faktoren, wie die genaue chemische Natur der CX-Aminosäure, beeinflußt. So ist es beispielsweise bei der Synthese von Amoxycillin erforderlich, ein reaktives Derivat von D-2-Amino-2-p-hydroxyphenylessigsäure zu wählen, in dem die reaktive Gruppierung keine Neigung zu einer Störung durch den Hydroxysubstituenten am Phenylring aufweist. Dieses Erfordernis schließt beispielsweise die Verwendung üblicherweise eingesetzter reaktiver Derivate, wie Säurehalogenide, als Acylierungsmittel bei der Synthese von Amoxycillin aus.

Eine Klasse von reaktiven Derivaten von ©{-Aminosäuren, die bei der Synthese von (X-Aminoacylpenici11 inen das Interesse auf sich gelenkt hat, und die bei der Synthese von Verbin- ; düngen, wie Amoxycillin, welche reaktive Hydroxygruppen in der cX-Ami noacyl seitenkette enthalten, erfolgreich verwendet werden kann, besteht aus gemischten Anhydriden, die durch Reagieren eines N-geschützten Derivats der entsprechenden ex-Aminosäure, worin die N-schützende Gruppe säurelabil ist, mit beispielsweise dem Chlorid einer alkylsubstituierten Essigsäure (beispielsweise Pivalinsäure oder Diäthylessigsäure) , oder mit einem Hal oformiatester , wie Äthylchlorformiat, gebildet sind. Die Verwendung reaktiver"Derivate

- 2 509847/1164

dieses Typs als Acylierungsmittel kann gegebenenfalls insofern vorteilhaft sein, als man relativ billige Ausgangsmaterialien einsetzen kann, die in bestimmten Fällen erneut eingesetzt werden können. Die Aminentschützungsstufe wird auch durch die Wahl einer Schutzgruppe erleichtert, die durch Behandeln des Reaktionsprodukts mit wässriger Säure abspaltbar ist.

Die Acylierung unter Verwendung gemischter Anhydride, die · sich von einer ex -Ami nosäure und einem Hal of ormi atester , insbesondere einen niedrigen Alkylhaloformiat, wie Äthylchlorformiat, ableiten, ist aus wirtschaftlichen Gründen prinzipiell vorteilhaft, da derartige Anhydride (nachfolgend als "gemischte niedrige Alkoxyameisensäureanhydride" bezeichnet, wobei der Begriff "niedrig" in der vorliegenden An- , meldung zur Bezeichnung von Gruppen gebraucht wird, die j bis zu 6 Kohlenstoffatome enthalten) wesentlich billiger als ! die alkyIsubstituierten Essigsäureanhydride hergestellt wer- ! den können. Gemischte niedrige Alkoxyameisensäureanhydride weisen jedoch in Gegenwart von Base eine geringe Stabilität auf und diese Eigenschaft kompliziert etwas ihre Verwendung bei der Acylierung von 6-APA. Während die Herstellung des gemischten Anhydrids unter wasserfreien Bedingungen durchgeführt werden muß, um eine Zersetzung des Anhydrids zu vermeiden, wurde es somit bislang im allgemeinen als wünschenswert angesehen, zur Optimierung der Ausbeute von o<-Aminoacylpenici11 in die 6-APA in einem wässrigen Medium einzusetzen, um ein maximales Lösen der 6-APA sicherzustellen, ohne daß es erforderlich wäre, überschüssige Base einzusetzen. Die Verwendung nicht-wässriger Lösungsmittelmedien für diesen Zweck wurde im allgemeinen vermieden, da es erforderlich ist, überschüssige Base (beispielsweise 2 Äquivalente) einzusetzen, um eine wirksame Solubilisierung der 6-APA in derartigen Lösungsmitteln zu fördern.

5098A7/ 1 16

M/16 100 H

Demgemäß wird in der Mehrzahl der bislang offenbarten Verfahren, die unter Verwendung gemischter niedriger Alkoxyameisensäureanhydrid-Acylierungsmittel durchgeführt werden, die Anhydridbildungsreaktion in einem wasserfreien, mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel, wie Aceton oder Tetrahydrofuran, einer wässrigen oder teilweise wässrigen Lösung eines Salzes von 6-APA, die anschließend zu der so erhaltenen Anhydridlösung zugesetzt wird, durchgeführt. Bei dieser Arbeitsweise ist es erforderlich, das mit Wasser mischbare Lösungsmittel durch Eindampfen, entweder vor oder nach dem Entfernen der Aminschutzgruppe, als ersten Schritt zur Isolierung des ctf-Aminoacylpeniei 11inprodukts zu entfernen, und dieses Erfordernis einer Lösungsmitteleindampfungs stufe bei der Aufarbeitung des Produkts ist ein beträchtlicher Nachteil bei großtechnischen Anwendungen des Verfahrens im Hinblick auf die Anforderungen an die Anlage und die Betriebskosten, die hiermit notwendigerweise verbunden sind.

Erfindungsgemäß wurde jedoch gefunden, daß man 6-APA mit einem gemischten niedrigen Alkoxyameisensäureanhydrid unter nicht-wässrigen Bedingungen in einem mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel mit Erfolg acylieren kann, wodurch das gewünschte C*-Ami noacy Ipeni ei 11 i nprodukt auf ausgesprochen einfache Weise isoliert werden kann, ohne daß eine Lösungsmitteleindampfungsstufe erforderlich wäre. Zusätzlich zu den wirtschaftlichen Vorteilen, die von der ' Vermeidung einer Lösungsmitteleindampfungsstufe herrühren, J wurde erfindungsgemäß gefunden, daß man derartige wasser- j freie Reaktionsbedingungen gebrauchen kann, um höhere Aus- ! beuten an c< -Ami noacylpenici 11 inen zu erhalten, als dies bis-j her in Verbindung mit der Reaktion von 6-APA und gemischten ι niedrigen Alkoxyameisensäureanhydrid-Acylierungsmittelη !

j unter wässrigen Bedingungen gezeigt wurde. Demgemäß weist !

- 4 509847/ 1 1 64

Μ/16 100 ^

die hier beschriebene nicht-wässrige Reaktions-Arbeitsweise wesentl i die wi rtschaftli ehe und praktische Vorteile gegenüber den bislang offenbarten Wegen mit gemischten niedrigen Alkoxyameisensäureanhydriden zu cC-Aminoacylpeniei 11in-Antibiotika auf und es ist besonders geeignet, um derartige Antibiotika in einer großtechnischen Anlage herzustellen.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der erfinderischen Erkenntnis, daß eine Lösung eines organischen Basensalzes von 6-APA in einem nicht-wässrigen, mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel, die durch Behandeln von 6-APA mit einem Überschuß einer starken tertiären Aminbase in Gegenwart des genannten Lösungsmittels erhalten wurde, in guter Ausbeute durch Behandeln mit einem gemischten niedrigen Alkoxyameisensäureanhydrid acyliert werden kann und zwar unter der Voraussetzung, daß die restliche starke Base in der Lösung vor der Zugabe des genannten gemischten Anhydrids neutralisiert wird.

Die Erfindung kann somit als ein Verfahren zur Herstellung eines ctf-Aminoacylpeniei 11in-Antibiotikums betrachtet werden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man (i) 6-APA mit einem Überschuß einer starken tertiären Aminbase in Gegenwart eines mit Wasser nicht mischbaren, inerten organischen Lösungsmittels in Kontakt bringt, wobei man eine Lösung eines Salzes von 6-APA mit der genannten Base in dem genannten Lösungsmittel erhält; (ii) die restliche starke tertiäre Aminbase in der Lösung neutralisiert; (iii) die erhaltene neutralisierte Lösung mit einer Lösung eines gemischten Anhydrids einer niedrigen Alkoxyameisensäure und eines N-geschützten Derivats einer ex-Aminosäure, worin die

N-schützende Gruppe säurelabil ist, in einem mit Wasser nicht mischbaren inerten organischen Lösungsmittel in Kontakt ^!

- 5 509847/1164

^: M/16 100 ·

bringt, wobei man eine Lösung eines N-geschützten o(-Aminoacylpeniei Πinderivats erhält; (iv) die erhaltene Lösung mit Wasser und einer starken Säure zur Abspaltung der säurelabilen N-schützenden Gruppe in Kontakt bringt; und (v) das so erhaltene ex -Aminoacylpeniei 11in-Antibiotikum aus dem erhaltenen Wasser-enthaltenden System isoliert.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist von besonderem Wert bei der Herstellung von Penicillinverbindungen, worin die Qi. -Aminoacyl sei tenkette eine 2-Amino-2-phenyl acetyl -Gruppe oder eine Gruppe darstellt, worin die Phenyl einheit einen oder mehrere Substituenten trägt, und aus Gründen der Einfachheit wird das Verfahren nachfolgend unter besonderer Bezugnahme auf die Herstellung von Verbindungen dieses Typs beschrieben. Es liegt jedoch auf der Hand, daß das Verfahren in keiner Weise auf die Herstellung derartiger (X-Amino-(phenylacetyl)-peniei 1Iinverbindungen beschränkt ist.

Die Erfindung wird nunmehr ausführlich unter Bezugnahme auf jede der fünf Teilstufen des Verfahrens beschrieben.

(i) Herstellung einer mit Wasser nicht mischbaren Lösung von 6-APA

Die bei dieser Stufe verwendete starke tertiäre Aminbase sollte einen pKa von mindestens 9, vorzugsweise mindestens 10, aufweisen. Zu derartigen geeigneten Basen gehören somit Tri(niedrig Alkyl)amine , wie Trimethylami η , Triethylamin und Tri-n-butylami η, wobei die Verwendung von Triethylamin bevorzugt ist. Zu mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmitteln, die verwendet werden können, gehören chlorierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid und ChIoroform. Sowohl die Base als auch das Lösungsmittel sollten im wesentlichen wasserfrei sein.

- 6 509847/ 1164

M/16 100 V

Das Auflösen der 6-APA wird bequem durch Rühren oder anderes Bewegen einer Suspension von 6-APA im gewählten Lösungsmittel, in dem 1,5 bis 3, vorzugsweise ungefähr 2 Äquivalente der Base gelöst wurden, durchgeführt. Diese Stufe kann bei einer Temperatur im Bereich von 1O⁰C bis zur Rückflußtemperatur des Systems, durchgeführt werden; da jedoch das Auflösen der 6-APA bei Umgebungstemperatur in befriedigender Geschwindigkeit erfolgt und üblicherweise innerhalb 1 bis 3 Stunden bei ungefähr 25⁰C vollständig ist, wird vorgezogen; die Auflösungsstufe ohne Anwendung äußerer Erhitzung durchzuführen .

(i i) Neutralisation der restlichen starken Base

Die Neutralisationsstufe sollte in gleicher Weise unter wasserfreien Bedingungen durchgeführt werden und erfordert die Zugabe von (x - 1) Äquivalenten an Säure, wobei χ für die Anzahl von Äquivalenten an starker Base steht, die zur Auflösung der 6-APA in Stufe (i) verwendet wurden. Gewünschtenfalls kann ein geringer Überschuß an Säure, beispielsweise bis zu 0,02 Äquivalenten, günstigerweise ungefähr 0,0125 Äquivalenten, zusätzlich zu den erforderlichen (x - 1) Äquivalenten zugesetzt werden.

Die Neutralisation wird vorteilhaft durch Zugabe einer geeigneten Menge eines Salzes einer schwachen Base mit einer starken Säure durchgeführt, wobei solche Salze wirksam eine leicht meßbare Quelle an starker Säure in wasserfreier Form enthalten.

Die schwache Base sollte einen pKa von weniger als 7, vorzugsweise weniger als 3, aufweisen; zu geeigneten Basen gehören somit N ,N-disubstituierte Amide, wie N ,N-Dimethylformamid und N,N-Dimethylacetamid. Die starke Säure kann eine Mineral-

- 7 50 98 Λ 7 / 1 16A

M/16 100 «

säure, wie Chlorwasserstoffsäure oder Bromwasserstoffsäure, ! oder eine starke organische Säure, wie Trif1uoressigsäure oder p-Toluolsulfonsäure sein. Aufgrund ihrer geringen Kosten sind Mineralsäuren bevorzugt. Ein Beispiel für ein bevorzugtes Salz aus schwacher Base und starker Säure zur Verwendung bei dieser Stufe ist das N,N-Dimethy1acetamidhydroch lorid.

Andere Methoden zur Neutralisation, die angewendet werden können, umfassen den Zusatz einer gemessenen Menge einer standardisierten Lösung einer Säure, wie Chlorwasserstoffsäure in einem wasserfreien, mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel , giinsti gerweise demselben Lösungsmittel, das für Stufe (i) verwendet wird.

Die zur Neutralisation gebrauchte Temperatur ist nicht kritisch und die Reaktion kann bequem bei Umgebungstemperatur durchgeführt werden. Alternativ kann das Reaktionssystem gekühlt werden, beispielsweise auf O⁰C.

C i i i) Reaktion des 6-APA-Salzes mit dem gemischten Anhydrid (a) Herstellung des gemischten Anhydrids

Zu gemischten niedrigen Alkoxyameisensäureanhydriden , die beim vorliegenden Verfahren verwendet werden können, gehören Verbindungen, die durch die allgemeine Formel I

R¹TCH-CO-O-CO-OR² (I)

- 8 509847/1164

M/16 100 3

dargestellt sind, worin R für Phenyl oder durch beispielsweise ein oder mehrere Halogene (beispielsweise
Chlor oder Brom), Hydroxy, niedrig(d.h. C₁_₆)Alkyl
(beispielsweise Methyl), Nitro, niedriges Alkylamino
(beispielsweise Methylamine), Di(niedrig Alkyl)amino
(beispielsweise Dimethyl ami no) , niedriges Alkanoyl
(beispielsweise Acetyl), niedriges Alkanoylamido (beispielsweise Acetamido), niedriges Alkoxy (beispielsweise
Methoxy oder Äthoxy) und niedriges Alkylthio (beispielsweise Methylthio), substituiertes Phenyl steht; R niedriges Alkyl (beispielsweise Methyl oder Äthyl) darstellt;

3
und R für eine geschützte Ai

Schutzgruppe säurelabil ist.

3
und R für eine geschützte Aminogruppe steht, worin die

Die Art der Schutzgruppe in R ist nicht kritisch und j

im allgemeinen kann irgendeine der in der Literatur beschriebenen, säurelabilen Aminschutzgruppen verwendet werden. ;

i Zu geeigneten Gruppen gehören somit niedrige Alkoxy-

carbonylgruppen , wie tert.-Butoxycarbonyl, Aralkoxycarbonylgruppen, wie p-Methoxy-benzyloxycarbonyl und Diphenylmethoxycarbonyl , Cycloalkoxycarbony1 gruppen,wie Adamant- j 1-yloxycarbonyl , Aralkylgruppen, wie Trityl, und Arylsulphenylgruppen , wie o- oder p-Nitrophenylsulphenyl. ;

Die Aminogruppe kann auch durch Reaktion mit einer Carbonylgruppe, insbesondere einem o-Hydroxy-aromatischen Aldehyd, wie SaIicylaldehyd , 5-Chlorsalicylaldehyd, 3,5-Dichlorsalicylaldehyd, 2-Hydroxy-l-naphthaldehyd oder 3-Hydroxypyridin-4-aldehyd, in Form einer Iminogruppe geschützt j sein. '

Es ist jedoch bevorzugt, gemischte niedrige Alkoxyameisensäureanhydride zu verwenden, in denen die Aminogruppe ! in Form einer Enamingruppierung geschützt ist. Derartige '

- 9 509847/1164

M/16 100 /0

Schutzgruppen können durch Reaktion der (X -Aminosäure, vorzugsweise in Form eines Salzes (beispielsweise eines Al kaiimetallsalzes, wie des Natriumsalzes), mit einer ß-Dicarbonylverbindung, beispielsweise einer Verbindung der allgemeinen Formel II

R^C-CH-C-R⁶ (II)

Il I Il

0 R⁵ 0

/worin R und R jeweils ausgewählt sind unter Wasserstoff, niedrigem Alkyl (beispielsweise Methyl, Äthyl, n-Propyl oder Isopropyl), AryIniedrigalkyl (beispielsweise Benzyl oder Phenäthyl) und Aryl (beispielsweise Phenyl) und worin R ein Atom oder eine Gruppe gleicher Bedeutung wie die Reste R und R oder eine niedrige Alkoxygruppe (beispielsweise Methoxy oder Äthoxy) , eine Arylniedrigalkoxygruppe (beispielsweise Benzyloxy) oder eine Aryloxygruppe (beispielsweise Phenoxy) oder eine

7 R 7 8

Gruppe NR R darstellt (worin R und R jeweils ausgewählt sind unter Wasserstoff, niedrigem Alkyl und Aryl oder zusammen mit dem gebundenen Stickstoffatom einen heterocyclischen Ring, wie Piperidin oder Morpholin bilden), darstellt, oder worin zwei Reste R , R und R zusammen mit den verbindenden Kohlenstoffatomen eine cycloaliphatische Gruppe mit 5 bis 7 Kohlenstoffatomen

5 4 fi bilden oder worin R und R oder R zusammen mit den verbindenden Kohlenstoffatomen eine Arylgruppe, wie. Phenyl oder Naphthyl bilden (wobei die Verbindung dann in Form des entsprechenden Enoltautomeren des durch die Formel II dargestellten Moleküls vorliegt), und wobei die verbleibende Gruppe R , R oder R die obigen Bedeutungen besitzt/, eingeführt werden, wobei .ein

- 10 509847/ 1164

M/16 100

/f

Enamin-geschütztes cK-Aminosäurederivat, beispielsweise eine Verbindung der Formel III

R¹^-CH-COOH

Il
R^b - C

[ .0

(worin R¹, R⁴, R⁵ und R⁶ die oben angegebenen Bedeutungen besitzen), oder ein Salz davon entsteht. Zu Beispielen von ß-Dicarbonylverbindungen, die bei der Herstellung der Enamin-geschützten ζ/ -Aminosäurederivate verwendet werden können, gehören Acetylaceton, Propionylaceton, Butyrylaceton, Isobutyrylaceton , Benzoylaceton , Formylaceton (beispielsweise in der Form eines Al kaiimetallsal zes), Acetessigsäuremethylester, Acetessigsäureäthylester, Acetylacetophenon , d-Acetyl -propiophenon , o(-Benzoyl pro- j piophenon, 3-Methyl-2,4-diketopentan, 3-Phenyl-2 ,4-diketopentan, 3 ,5-Diketo-2 ,6-dimethylheptan, 3-(ß-Phenäthyl)- . 2 ,4-diketopentan , Acetessigsäure-N,N-dimethylamid, Morpholinocarbonylaceton und Piperidinocarbonylaceton. Eine bevorzugte Schutzgruppe des Enamintyps zur Verwendung beim '< vorliegenden Verfahren ist die 1-Methoxycarbonylpropen- | 2-yl-gruppe, die durch Reaktion der ^-Aminosäure oder ! eines Salzes davon mit Acetessigsäuremethylester erhaltenj wird. - i

- 11 -

509847/1164

M/16 100 JßL

Gemischte niedrige Alkoxyameisensäureanhydride der Formel
I werden bequem hergestellt", indem man ein Salz (beispielsweise ein Alkalimetallsalz, wie das Natriumsalz) einer N-geschützten ^-Aminosäure der Formel IV

R¹-CH-COOH (IV)

I
n3

1 3
(worin R und R die oben angegebenen Bedeutungen besitzen)

mit einem niedrigen Alkylhaloformiat (beispielsweise einem i Chlorformiat, wie Äthyl chiorformiat) in einem geeigneten,
mit Wasser nicht mischbaren, inerten organischen Lösungs- ! mittel umsetzt. Die Reaktion ist basenkatalysiert und wird ■ vorzugsweise in Gegenwart eines tertiären Amins, wie N-Methyl-¹ morpholin oder N ,N-Dimethylbenzylamin , durchgeführt. .

Das bei der Reaktion verwendete mit Wasser nicht mischbare
Lösungsmittel sollte ausreichend polar sein, um die Reaktionsteilnehmer in einem Ausmaß zu so!ubi1isieren , das ihre wirk- ; same Wechselwirkung bei einer Temperatur erlaubt, die ausreichend niedrig ist, um eine wesentliche thermische Zer- : setzung des gemischten Anhydridprodukts zu vermeiden. Ein i geeignetes Lösungsmittel für diesen Zweck ist Methylisobutyl- I keton (4-Methylpentan-2-on). Verwendet man dieses Lösungs- ; mittel, so kann eine befriedigende Anhydridbildungsreaktion i bei Temperaturen im Bereich von -15 bis +1O⁰C erfolgen, wo- \ bei ein bevorzugter Temperaturbereich zwischen -10 und O⁰C . liegt. ;

Die Anhydridbildung wird günstigerweise durch Zugabe der N-geschützten OL-Aminosäure oder eines Salzes davon zu einer Lösung des niedrigen Alkylhaloformiats und dem basischen Katalysator

- 12 509847/ 1164

im gewählten Lösungsmittel , beispielsweise unter Rühren,
durchgeführt. Das Haloformiat wird vorteilhaft in geringem Oberschuß (beispielsweise in einem Überschuß von
bis zu 0,05 Mol) verwendet, und es ist günstig, ungefähr 0,01 Äquivalente an Basenkatalysator zu verwenden.
Reaktionszeiten von ungefähr einer Stunde sind im allgemeinen ausreichend, wenn diese Bedingungen und die
oben offenbarten bevorzugten Reaktionstemperaturen gebraucht werden.

(b) Reaktion des·gemisehten Anhydrids

Die Reihenfolge der Zugabe des gemischten niedrigen j Alkoxyameisensäureanhydrids und der neutralisierten | 6-APA-Salzlösungen ist nicht übermäßig kritisch, jedoch
ist es in der Praxis vorteilhaft, die 6-APA-Lösung zu
der Lösung des gemischten niedrigen Alkoxyameisensäure- ! anhydrids zu geben. Die Acylierung kann bei einer Tempe- ! ratur im Bereich von -50 bis +3O⁰C, vorzugsweise -30 bis , O⁰C, durchgeführt werden, wobei Reaktionszeiten von [ ungefähr 30 bis 90 Minuten typisch sind. '

(iv) Säureinduzierte Abspaltung der Amin-schützenden Gruppe :

Wie oben angegeben, wird die Amin-schützende Gruppe durch j Zusatz von Wasser und einer starken Säure zu der mit Wasser j nicht mischbaren Lösung des aus Stufe (iii) erhaltenen N-geschützten o<-Aminoacylpeni ei 11 inderi vats abgespalten. Die \ Spaltungsreaktion kann in der Kälte, d.h. bei Umgebungstemperatur oder unter Kühlen, beispielsweise auf O⁰C, beispielsweise durch Zugabe von ungefähr einem Viertel Volumen Was- _; ser und anschließendes Zugeben einer starken Säure, bis
der pH der wässrigen Phase der erhaltenen Zwei-Phasenmischung ungefähr 1 bis 2 beträgt, durchgeführt werden. Alternativ

- 13 509847/1164

kann die starke Säure in Portionen in einer Rate zugegeben werden, daß der pH so hoch bleibt, wie dies für das in Lösung verbleibende, freigesetzte Oi -Aminoacyl peni ei 11 in als Säureadditionssalz verträglich ist; günstigerweise wird ein pH von gerade unterhalb etwa 3,5 für diesen Zweck gehalten.

Zu starken Säuren, die bei dieser Stufe des Verfahrens brauchj bar sind, gehören Mineralsäuren, wie Chlorwasserstoffsäure' \ und starke organische Säuren, wie ToIuol-p-sulfonsäure. Die I Verwendung von ToIuol-p-sulfonsäure ist insbesondere günstig,; wenn man Ampicillin herstellt, da es die Ausfällung von ^: Ampiei 11in-Toluol-p-sul fonatverursacht und somit die Isolie- j rung des Produkts erleichtert. ι

Im allgemeinen ist die Abspaltung der Ami η-schützenden Gruppe innerhalb 30 bis 90 Minuten im wesentlichen vollständig.

(v) Isolierung des ^ -Aminoacylpeniei 11 ins

Eine bequeme Methode zur Isolierung umfaßt die Zugabe einer Base, beispielsweise einer starken anorganischen Base, wie Natriumhydroxid, entweder zu der 2-Phasenreaktionsmischung, die von der Spaltungsstufe erhalten wurde, oder zu deren wässri ger Phase davon nach der Abtrennung aus der Reaktionsmischung» um das oZ-Aminoacylpeniei 11inprodukt auszufällen. Der pH der Lösung wird vorteilhafterweise auf den isoelektrischen Punkt des o<-Aminoacylpeni ei 11 ins , beispielsweise auf pH 5,2 im Fall von Amoxyci1lin, erhöht, um die Ausfällung zu bewirken.

Wie oben ausgeführt kann das oL -Aminoacylpeniei 11in-Antibiotikum in bestimmten Fällen direkt aus der N-Schu±zgruppen-

- 14 509847/1164

M/16 100

abspaltungsstufe isoliert werden, indem man in dieser Stufe
eine Säure verwendet* die mit dem Penicillin ein im wesentlichen unlösliches Salz bildet. So kann beispielsweise
Ampicillin direkt als sein ToIuol-p-sulfonatsalζ ausgefällt
werden.

Die nachfolgenden, nicht limitierenden Beispiele dienen zur

Erläuteru

gedrückt.

Erläuterung der Erfindung. Alle Temperaturen sind in ⁰C aus-

A) Herstellung von (2 ' R,3S ,5R ,6R)-6-/f2 ' -Amino-2 ' - (p-hydroxyphenyl) a ce t ami doJ-2 ,2-dimethyl penam-3-carbonsäure-trihydrat (Amoxyei 11intrihydrat) ί

Beispiel 1

Eine Suspension von 4,326 g (0,02 Mol) (3S,5R,6R)-6-Amino- ! 2 ,2-di methyl penam-3-carbonsäure (6-APA) in 130 ml getrocknetem; Methylenchlorid, das 5,6 ml (0,04 Mol) Triethylamin ent- j hält, wird bei ungefähr 25° gerührt, bis eine Lösung !

erhalten wird (ungefähr 1 Stunde). Diese Lösung wird auf j O⁰C gekühlt, mit 2,50 g (0,02025 Mol) N,N-Dimethylacetamid^ hydrochlorid behandelt und gerührt und auf -1O⁰C gekühlt. '

Inzwischen rührt man 130 ml 4-Methylpentan-2-on und kühlt auf O⁰C und gibt 2,0 ml (0,0208 Mol) Äthyl chiorformiat
und 3 ml einer 1 %-igen Lösung von N-Methylmorpholiη in
4-Methylpentan-2-on zu. Die Lösung wird auf -1O⁰C gekühlt und 5,87 g (0,02 Mol) Natrium-(R)-N-(1-Methoxycarbonylpropen 2-yl )-oi-amino-p-hydroxyphenylacetat werden zugesetzt. Man rührt die Suspension 30 Minuten bei -10⁰C, kühlt auf -2O⁰C und gibt sie dann zu der oben hergestellten Lösung von
6-Amino-2^-dimethylpenam-S-carbonsäure. Die Mischung wird

- 15 -509847/ 1164

M/16 100 _n

40 Minuten bei O⁰C gerührt, anschließend werden 50 ml Wasser zugesetzt. Die gerührte Zwei-Phasenmischung wird mit konzentrierter ChIorwasserstoffsäure auf pH 1 angesäuert; es fällt ein Feststoff aus, der bei 32-minütigem Rühren bei 0 bis 5⁰C in Lösung geht. Die wässrige Phase wird mit 10 %-iger Kaliumhydroxidlösung auf pH 5,2 eingestellt und die weiße Suspension wird 1 Stunde gerührt und auf O⁰C gekühlt und filtriert. Das Filter wird mit 20 ml eiskaltem Wasser und 20 ml Äthylacetat gewaschen und der Feststoff wird bei 35⁰C in der Luft getrocknet, wobei man 5,88 g (70 % der Theorie) (2'R,3S,5R,6R)-6-/2'-Ami no-2¹-(p-hydroxyphenyl)acetamid ο] - 2,2-dimethy!pen am-3-carbonsäuretrihydrat mitf^~] ²⁵ + 241° (c 0,9; 0,1 η HCl) j

und mit infrarot- und protonenmagnetischen Resonanzspektren, die mit denen einer autentischen Probe von Amoxycillin- ; trihydrat identisch sind, erhält. ' ^!

Beispiel

Eine Suspension von 4,326 g (0,02 Mol) 6-APA in 130 ml getrocknetem Methylenchlorid, das 5,6 ml (0,04 Mol) Triäthylamin enthält, wird bei ungefähr 25⁰C gerührt, bis eine Lösung erhalten wird (ca. 1 Stunde). Diese Lösung kühlt man auf O⁰C, behandelt mit 2,50g (0,02025 Mol) N ,N-Dimethylacetamidhydrochlorid und rührt und kühlt auf -1O⁰C.

In der Zwischenzeit werden 70 ml 4-Methylpentan-2-on gerührt und auf O⁰C gekühlt und 2,0 ml (0,0208 Mol) Äthyl chiorformi at und 3 ml einer 1 %-igen Lösung von N-Methylmorpholin in 4-Methylpentan-2-on werden zugesetzt. Man kühlt die Lösung

-16 509847/ 1 1 64

M/16 100 in

auf -5⁰C und gibt 5,87 g (0,02 Mol) Natrium-(R)-N-(1-methoxycarbonylpropen^-ylj-ctf-amino-p-hydroxyphenylacetat zu. Die Suspension wird 30 Minuten bei 0 bis -5⁰C gerührt, auf -3O⁰C gekühlt und zu der oben hergestellten Lösung von 6-APA zugesetzt. Die Mischung wird bei -3O⁰C 45 Minuten gerührt, und 50 ml Wasser werden zugesetzt. Die gerührte Zwei-Phasenmischung wird mit konzentrierter Chlorwasserstoffsäure auf pH 1,1 angesäuert und 75 Minuten bei 0 bis 2⁰C gerührt; während dieser Zeit trennt sich ein ' weißer Niederschlag ab. Man stellt die Mischung mit einer 10 %-igen wässrigen Kaliumhydroxidlösung auf pH 5,2 ein und rührt die weiße Suspension und kühlt 1 Stunde auf O⁰C und filtriert. Das Filter wird mit 20 ml eiskaltem Wasser und 20 ml Äthylacetat gewaschen und der Feststoff wird bei 35⁰C an der Luft getrocknet, wobei man 6,33 g (75,5 % der Theorie) Amoxycil1intrihydrat, foil²⁵ + 237° (c 0,9; O₁In HCl) erhält. L J₀

Beispiel

Die Arbeitsweise des Beispiels 2 wird mit dem gemischten Anhydrid und der 6-APA-Lösung, die vor dem Vermischen beide auf -2O⁰C gekühlt werden, wiederholt und man läßt die Acylierung während 45 Minuten bei -2O⁰C erfolgen. Da am Ende der sauren Hydrolyse kein Feststoff vorhanden ist, wird die wässrige Phase abgetrennt und auf pH 5,2 eingestellt, wobei man 5,96 g (71,1 % der Theorie) Amoxyci lli ntrihydrat , ΓοΠ + 239° (c 1,15; 0,1η HCl) erhält.

- 17 509847/1164

M/16 100

Beispiel 4

Man wiederholt die Arbeitsweise gemäß Beispiel 2 mit den Lösungen des gemischten Anhydrids und der 6-APA, die beide auf -4O⁰C vor dem Mischen gekühlt sind und läßt die Acylierung 90 Minuten bei -4O⁰C erfolgen. Isolierung wie in Beispiel 3 beschrieben ergibt 5,67 g (67,7 % der Theorie) Amoxyci11intrihydrat.

Beispiel

Die Arbeitsweise gemäß Beispiel 2 wird wiederholt, jedoch gibt man die 6-APA-Lösung zu der Lösung des gemischten Anhydrids. Isolierung wie in Beispiel 3 ergibt 6,60 g (78,7 % der Theorie) Amoxyci11intrihydrat mit

²⁵ + 237° (c 1,1; O₅In HCl). D

Beispiel 6

Man wiederholt die Arbeitsweise gemäß Beispiel 2, wobei das getrocknete Methylenchlorid durch 130 ml Chloroform ersetzt ist, wobei man 6,14 g (73,2 % der Theorie)

Amoxyci 11 intrihydrat mit erhält.

25 D

+ 237,5° (c 1,00; 0,ln HCl)

- 18 -

509847/ 1164

M/16 100

B) Herstellung von (2'R ,3S ,5R ,6R)-6-(2'-Amino-2'-phenylacetam ido)-2,2-di met hy lpenam-3- carbons ä'ure-tol uol-psuifonat (Ampicillin-toluol-p-sulfonat)

Beispiel 7

Eine Suspension von 4,326 g (0,02 Mol) 6-APA in 130 ml getrocknetem Methylenchlorid, das 5,6 ml (0,04 Mol) TrI-äthylamin enthält, wird 75 Minuten bei ungefähr 25⁰C gerührt, wobei man eine klare Lösung erhält. Diese Lösung wird auf O⁰C gekühlt, mit 2,50 g (0,02025 Mol) N ,N-Dimethylacetamidhydrochlorid behandelt und gerührt und auf -3O⁰C gekühlt.

Inzwischen rührt man 70 ml 4-Methylpentan-2-on und kühlt auf O⁰C und gibt 2,0 ml (0,0208 Mol) Äthylchlorformiat und 3 ml einer 1 %-igen Lösung von N-Methylmorpholin in 4-Methylpentan-2-on zu. Die Lösung wird auf -5⁰C gekühlt und man gibt 5,42 g (0,02 Mol) Natrium-(R)-N-(1-methoxycarbonylpropen-2-yl)-o(-aminophenylacetat zu. Die Suspension wird 30 Minuten bei 0 bis -5⁰C gerührt und dann auf -3O⁰C gekühlt. Die oben hergestellte 6-APA-Lösung wird so zugegeben, daß die Temperatur der Mischung zwischen -25 und -3O⁰C gehalten wird. Man rührt die Mischung 30 Minuten bei -3O⁰C und gibt 50 ml Wasser zu. Man gibt 17 ml einer 2,53-molaren ToIuol-p-sulfonsäure-monohydrat-

lösung (0,043 Mol) zusammen mit ca. 0,1 ml einer 10-molaren wässrigen Natriumhydroxidlösung zur gerührten Zwei-Phasen- I mischung, um den pH auf 1,5 einzustellen und ihn dort j zu halten. Die Mischung wird 1 Stunde bei 5⁰C gerührt und | man gibt weitere ToIuol-p-sulfonsäurelösung zu, um den ; pH von 2,5 wieder auf 1,6 einzustellen. Die erhaltene j Suspension wird weitere 2 Stunden bei 5⁰C gerührt und J

ι filtriert. Den nassen Kuchen wäscht man mit 50. ml 4-Methyl-i

- 19 509847/ 1 1 64

M/16 100 _Λ

9ο

pentan-2-on, saugt so trocken wie möglich und wäscht durch Aufschlämmen mit 50 ml eiskaltem Wasser. Der Feststoff wird nochmals filtriert, mit 20 ml Äthylacetat gewaschen und im Vakuum bei 45⁰C getrocknet, wobei man 8,51 g (81,7 % der Theorie) Ampiei 11in-toluol-p-sulfonat mit

_D + 173° (c 0,97; 0,2m pH 7 Phosphatpuffer) erhält.

- 20 509847/ 1 1

Claims

M/16 100

Patentansprüche

,Ι.- Verfahren zur Herstellung eines ex. -Ami noacylpeni ei 11 inAntibiotikums , dadurch gekennzeichnet, daß man

(i) 6-Aminopenicillansäure (6-APA) mit einem Oberschuß, einer starken tertiären Aminbase in Gegenwart eines mit Wasser nicht mischbaren, inerten organischen Lösungsmittels in Kontakt bringt, wobei man eine Lösung eines Salzes der 6-APA mit dieser Base in diesem Lösungsmittel erhält;

(ii) die restliche starke tertiäre Aminbase in der Lösung neutralisiert;

(iii) die erhaltene neutralisierte Lösung mit einer Lö- i sung eines gemischten Anhydrids einer niedrigen Alkoxy- > ameisensäure und eines N-geschützten Derivats einer (/-Aminosäure, worin die N-schützende Gruppe säurelabil ist, in einem mit Wasser nicht mischbaren inerten organi-; sehen Lösungsmittel, in Kontakt bringt, wobei man· eine j Lösung eines N-geschützten cx'-Aminoacyl peni ei 11 inderivats erhält;

(iv) die erhaltene Lösung mit Wasser und einer starken Säure zur Abspaltung der säurelabilen N-schützenden Gruppe in Kontakt bringt; und

(v) das so erhaltene c^-Aminoacylpeni ei 1 Ii n-Antibioti kum aus dem erhaltenen, Wasser-enthaltenden System isoliert.

- 21 509847/ 1 164

M/16 100
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Stufe (i) verwendete starke tertiäre Aminbase ' einen pKa von mindestens 10 aufweist.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als starke tertiäre Aminbase Triäthylamin verwendet.
4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man in Stufe (i) ungefähr zwei Äquivalente der starken tertiären Aminbase verwendet.
5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als mit Wasser nicht mischbares inertes organisches Lösungsmittel, das in Stufe

(i) eingesetzt wird, einen chlorierten Kohlenwasserstoff verwendet.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als chlorierten Kohlenwasserstoff Methylenchlorid oder Chloroform verwendet.
7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man in Stufe (ii) die restliche starke tertiäre Aminbase durch Zugabe eines Salzes einer schwachen Base und einer starken Säure neutralisiert.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die restliche starke tertiäre Aminbase durch Zugabe eines Salzes einer schwachen Base mit einem pKa von weniger als 3 und einer Mineralsäure neutralisiert.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die restliche starke tertiäre Aminbase durch Zugabe von N ,N-Dimethylacetamid-hydrochlorid neutralisiert.

- 22 -

509847/ 1164

M/16 100
10. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man während der Neutralisa- J tionsstufe (ii) einen Überschuß an Säure von bis zu j 0,02 Äquivalenten zusetzt. j
11. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als gemischtes Anhydrid, das in Stufe (iii) eingesetzt wird, eine Verbindung der Formel I

R¹-CH-C0-0-C0-0R² (I) R³

worin R für Phenyl oder durch ein oder mehrere Gruppen ausgewählt unter Halogen, Hydroxy, niedriges Alkyl, Nitro, niedriges Alkylamino, Di(niedrigalkyl)amino , niedriges Alkanoyl, niedriges Alkanoylamido, niedriges Alkoxy und niedriges Alkylthio, substituiertes Phenyl

2 3

steht; R niedriges Alkyl darstellt; und R eine geschützte Aminogruppe darstellt, worin die Schutzgruppe säurelabil ist, verwendet.
12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, I daß R in Formel I für Phenyl oder p-Hydroxyphenyl steht!.
13. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, j dadurch gekennzeichnet, daß die N-schützende Gruppe ; im gemischten Anhydridreagenz mit der Aminogruppe eine Enamin-Gruppierung bildet.
14. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,

daß man als N-schützende Gruppe im gemischten Anhydrid- [ reagenz 1-Methoxycarbonylpropen-2-yl verwendet.

- 23 509 8 47/1164

M/16 100
15. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß man das gemischte Anhydridreagenz in Lösung in Methylisobutylketon verwendet.
16. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß man in Stufe (iv) die Reaktionslösung mit Wasser und einer starken Säure zur Bildung einer Zwei-Phasenmischung, worin die wässrige Phase einen pH im Bereich von 1 bis 2 aufweist, behandelt.
17. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß man in Stufe (v) das iX-Amino acylpenieillinprodukt durch Zusatz von Base zum Wasser- j enthaltenden System oder zur wässrigen Phase nach Ab- | trennung von dem organischen Lösungsmittelsystem zur | Einstellung des pH der wässrigen Lösung auf den iso- !

elektrischen Punkt des £X-Ami noacyl peni ei 11 i ns , aus- j fällt. " j
18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 zur Her- ; stellung von Ampicillin, dadurch gekennzeichnet, daß man in Stufe (iv) die Reaktionslösung mit Wasser und Toluolp-sulfonsäure zur Durchführung der Spaltung an der j N-schützenden Gruppe und zur Einleitung der Ausfällung
von AmpiciΠ ιn-toluol-p-sulfonat, behandelt.

21/V. - 24 -

509847/1164