DE2560655C2

DE2560655C2 -

Info

Publication number: DE2560655C2
Application number: DE2560655A
Authority: DE
Inventors: Murray Arthur Syracuse N.Y. Us Kaplan; Peter Granatek; William Joseph Fayetteville N.Y. Us Gottstein
Original assignee: Bristol Myers Co
Current assignee: Bristol Myers Co
Priority date: 1974-09-03
Filing date: 1975-09-01
Publication date: 1988-07-14
Also published as: FI752434A; DK367279A; IL48020A0; SE8305539L; US4297489A; FR2283686B1; NL161758C; SE453507B; YU44833B; NO152509B; YU223381A; YU223181A; JPS6150956B2; SE8305539D0; ES440707A1; NO152509C; NL7510391A; DD123471A5; SE431548B; SE7509702L

Description

Die Erfindung betrifft Tetrazolverbindungen und Verfahren zu ihrer Herstellung. Diese Verbindungen sind brauchbar zur Herstellung von Cephalosporin-Verbindungen der Formel (I):

worin
R¹ für Wasserstoff oder

steht
und n für 1 bis 4 steht, der Ester oder der nicht-toxischen pharmazeutisch verträglichen Salze davon. Diese Verbindungen sind in der DE-PS 25 38 804 beschrieben und zur Behandlung bakterieller Infektionen brauchbar.

Die erfindungsgemäßen Tetrazolverbindungen entsprechen der allgemeinen Formel

worin n eine ganze Zahl von 1 bis 4 einschließlich darstellt oder ein nicht-toxisches Salz davon.

Besonders bevorzugt ist Carboxymethyltetrazol-5-thiol.

Die Herstellung der Verbindungen der Formel (I) erfolgt dadurch, daß man eine Verbindung der Formel

worin R¹ die obigen Bedeutungen besitzt, oder ein Salz oder einen leicht hydrolysierbaren Ester davon, mit einer Verbindung der Formel

worin n für 1 bis 4 steht, umsetzt, und wenn R¹ die Bedeutung H besitzt, die erhaltene Verbindung gewünschtenfalls mit einem Acylierungsmittel der Formel

R¹-X

worin X für Halogen oder ein funktionelles Äquivalent davon steht und R¹ die in Formel 1 angegebenen Bedeutungen besitzt, behandelt, wobei man die freie Aminogruppe in der Acylgruppe R¹ durch gebräuchliche Schutzgruppen blockiert, welche anschließend entfernt werden, und gewünschtenfalls das Produkt in die freie Säure, einen leicht hydrolysierbaren Ester oder ein nicht-toxisches, pharmazeutisch verträgliches Salz überführt.

Das Verfahren zur Herstellung der Zwischenprodukte der Formel:

worin n die Bedeutungen 1 bis 4 besitzt, ist dadurch gekennzeichnet, daß man

a) ein Isocyanat der Formel worin n für eine ganze Zahl von 1 bis 4 steht, R¹⁰⁰ für Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Phenyl, Phenylalkyl oder substituiertes Phenyl oder substituiertes Phenylalkyl steht, mit Natriumazid behandelt, wobei man den Thiolester der Formel erhält, worin n und R¹⁰⁰ die vorstehenden Bedeutungen besitzen, und
b) den Thiolester hydrolysiert, wobei man die gewünschte Thiolsäure erhält.

Die Phenyl- oder Phenylalkylgruppe kann substituiert sein z. B. durch Br, J, Cl, F, C₁-C₆-Alkyl, C₁-C₆-Alkoxy oder NO₂.

Das Verfahren zur Herstellung der Verbindung der Formel

ist dadurch gekennzeichnet, daß man in einem wasserfreien Lösungsmittel das Lithiumderivat eines Thiols der Formel

herstellt und dieses Lithiumderivat mit Kohlendioxyd umsetzt, wobei sich ein Produkt bildet, das dann hydrolysiert wird, wobei man die gewünschte Verbindung erhält.

Beispiele A. 1-Carboxymethyl-5-mercaptotetrazol

a) Umkristallisation von 1-Methyl-5-mercaptotetrazol

Arbeitsweise:

1. 110 g 1-Methyl-5-mercaptotetrazol werden in 350 ml kochendem Chloroform aufgeschlämmt. Man erhält eine beinahe Auflösung.
2. Die heiße Lösung (50 bis 60°C) wird schnell durch Vakuum über einen erhitzten Buchner-Trichter (11 cm, SS Nr. 604 Papier, das 0,645 cm (¼ inch) bis 0,847 cm (¹/₃ inch) gepackte Filterhilfe ("Supercel") enthält). Das Filterbett wird mit 50 ml Chloroform von 50 bis 60°C gewaschen, das zum Filtrat zugesetzt.
3. Das Filtrat wird auf angenähert 0 bis 6°C gekühlt und 2 Std. bei 0 bis 6°C gehalten. Die Kristalle, die sich gebildet haben, werden durch Filtrieren bei 0 bis 6°C gesammelt und mit 60 ml Chloroform von 0 bis 6°C gewaschen, das dem Filtrat zugesetzt wird. Die Kristalle (Fraktion A) werden an der Luft bei 37 bis 45°C 18 Std. lang getrocknet.
4. Das Filtrat wird auf dem Vakuum-Rotationsverdampfer (Bad 60°C) auf angenähert das halbe Volumen konzentriert. Diese Aufschlämmung wird auf 0 bis 6°C gekühlt und 2 Std. bei 0 bis 6°C gehalten. Die Kristalle werden durch Filtrieren bei 0 bis 6°C gesammelt, mit 40 ml Chloroform von 0 bis 6°C gewaschen, das zum Filtrat zugegeben wird. Die Kristalle (Fraktion B) werden an der Luft 18 Std. bei 37 bis 45°C getrocknet. Die Kristallfraktionen A und B werden vereinigt, wobei man eine Ausbeute von angenähert 65 Gew.-% erhält.
5. Das Filtrat der Fraktion B in Stufe 4) kann zweimal wie in Stufe 4) beschrieben aufgearbeitet werden, wobei man eine zusätzliche, 15%ige Ausbeute erhält.

b) Herstellung des Dinatriumsalzes von 1-Carboxymethyl-5-mercaptotetrazol

Arbeitsweise:

1. 500 ml im wesentlichen trockenes und reines Tetrahydrofuran in einem 2-Ltr. Dreihalskolben mit Rührer werden in einem Salz-Aceton-Eis-Bad auf angenähert -10°C gekühlt. Man bläst trockenes Stickstoffgas auf die Flüssigkeitsoberfläche.
2. 500 ml 15,06%iges (1,6n) Butyllithium in Hexan (Foote Mineral Co.) werden im Verlauf von 10 Min. unter trockenem Stickstoff und unter Rühren dem Tetrahydrofuran zugesetzt. Die beinahe gelöste Masse wird auf -5 bis -10°C gekühlt.
3. Sechsundvierzig vier Zehntel Gramm (46,4 g) 1-Methyl- 5-mercaptotetrazol (umkristallisiert wie oben beschrieben) werden in 200 ml im wesentlichen reinem und trockenem Tetrahydrofuran gelöst. Falls die Lösung trüb ist, wird sie filtriert und anschließend auf 5 bis 10°C gekühlt.
4. Die gekühlte Lösung der Stufe 3) wird im Verlauf von 10 Min. unter Rühren und unter trockenem Stickstoff zu der Lösung des Butyllithiums zugegeben. Die Temperatur sollte bei -5°C bis maximal +10°C gehalten werden. Es können sich Niederschläge bilden.
5. Die Mischung wird unter trockenem Stickstoff bei 0°C bis +10°C ½ Std. gerührt.
6. Man perlt schnell wasserfreies Kohlendioxydgas unter heftigem Rühren 15 bis 30 Min. bei angenähert Umgebungstemperatur (0 bis 10°C), die nicht höher als +20°C ist, durch.
7. Der weiße Niederschlag, der sich bildet, wird auf geeignete Weise durch Filtrieren in einem Bereich mit geringer Feuchtigkeit gesammelt. Der Niederschlag wird mit ungefähr 75 ml Tetrahydrofuran gewaschen.
8. Der Niederschlag wird in 250 ml Wasser (pH 8,5 bis 9,5) gelöst. Es kann eine zweite Schicht Tetrahydrofuran vorliegen. Diese kann im Vakuum-Rotationsverdampfer (Bad 50°C) entfernt werden.
9. Die wäßrige Lösung wird mit konzentrierter Chlorwasserstoffsäure auf pH 1,6 bis 2,0 eingestellt.
10. Die saure wäßrige Lösung wird zweimal mit 250 ml Portionen Äthylacetat extrahiert. Jeder der 250 ml Äthylacetatextrakte wird wiederum mit 100 ml Portionen Wasser extrahiert. Die Wasserextrakte werden verworfen. Die Äthylacetatextrakte (die von jeglicher Wasserschicht frei sind) werden filtriert und vereinigt.
11. Die vereinigten Äthylacetatextrakte werden am Vakuum- Rotationsverdampfer (Bad 60°C) zur Trockene konzentriert.
12. Die Kristalle im Kolben werden mit 300 ml Chloroform ungefähr 2 Min. gekocht. Die heiße Aufschlämmung (50 bis 60°C) wird durch einen erhitzten Buchner-Trichter (11 cm, SS Nr. 604 Papier) im Vakuum filtriert. Die Kristalle werden mit ungefähr 75 ml Chloroform von 50°C gewaschen. Die Kristalle werden bei Raumtemperatur während ungefähr 3 Std. getrocknet und anschließend auf eine Größe von 0,148 mm bis 0,074 mm (100 bis 200 mesh) gebracht.
13. Die Kristalle mit einer Größe von 0,148 bis 0,074 mm werden mit kochendem Chloroform auf genau dieselbe Weise wie in Stufe 12) beschrieben behandelt (das heiße Chloroform entfernt die Hauptmenge des unumgesetzten 1-Methyl-5-mercaptotetrazols). Ausbeute angenähert 45 bis 50 g kristallines 1-Carboxymethyl-5-mercaptotetrazol. Diese Kristalle können 0,02 bis 0,05 Mol 1-Methyl-5- mercaptotetrazol enthalten.
14. Die Kristalle von Stufe 13) werden mit 250 ml Äthyläther bei Raumtemperatur 3 bis 5 Min. aufgeschlämmt. Die Mischung wird filtriert. Die unlöslichen Bestandteile (0,5 bis 5%) können ein kontaminierendes, symmetrisches Mercaptotetrazolketon der nachfolgenden angenommenen Struktur sein: Vorsicht: Diese Verbindung explodiert bei angenähert 205 bis 210°C.
15. Das Ätherfiltrat von Stufe 14) wird am Vakuum-Rotationsverdampfer (Bad 50°C) zur Trockene eingedampft. Angenähert 42 bis 48 g kristallines 1-Carboxymethyl-5-mercaptotetrazol, das angenähert 0,01 bis 0,05 Mol 1-Methyl-5-mercaptotetrazol enthält, werden gewonnen.
16. Man löst die Kristalle in 420 ml absolutem Äthanol (angenähert 100 mg/ml). Die Lösung wird auf 50 bis 60°C erwärmt.
17. Zur heißen Lösung von Stufe 16) werden 310 ml einer 41%igen Lösung von Natrium-2-äthylhexanoat (SEH) in Isopropanol unter sehr heftigem Rühren im Verlauf von 10 Min. zugesetzt. Es bildet sich ein kristalliner Niederschlag. Man schlämmt die Mischung 20 Min. bei 50 bis 60°C auf.
18. Die Mischung wird heiß (50 bis 60°C) durch einen beheizten Buchner-Trichter (11 cm, SS Nr. 604 Papier) filtriert. Die Kristalle werden mit 75 ml Äthanol von 50°C gewaschen.
19. Die äthanolfeuchten Kristalle der Stufe 18) werden in 200 bis 300 ml Äthanol aufgeschlämmt. Man gibt die Aufschlämmung durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,074 mm (200 mesh). Die Aufschlämmung wird 5 Min. auf 50 bis 60°C unter heftigem Rühren erhitzt (unumgesetztes Natrium-1-methyl-5-mercaptotetrazol ist in heißem Äthanol sehr löslich).
20. Die Kristalle werden in einem beheizten Buchner-Trichter auf einem 11 cm SS-Nr. 604-Papier bei 50 bis 60°C gesammelt. Man wäscht die Kristalle mit 75 bis 100 ml Äthanol und trocknet 24 bis 48 Std. bei 50 bis 60°C im Vakuum. Ausbeute: 40 bis 48 g Dinatrium-1-carboxy- methyl-5-mercaptotetrazol (gemäß NMR-Spektrum frei von 1-Methyl-5-mercaptotetrazol).

B) Herstellung von 1-Carboxyäthyltetrazol-5-thiol a) 2-Carboäthoxyäthylisocyanat

93,6 g β-Alaninäthylester-hydrochlorid, 123,5 g Triäthylamin und 400 ml Methylenchlorid werden zusammengemischt und auf -10°C gekühlt. Zur obigen Lösung gibt man im Verlauf von 2 Std., während man die Temperatur bei ungefähr -10°C hält, 46,5 g Schwefelkohlenstoff, gelöst in 150 ml Chloroform. Nach beendeter Zugabe läßt man die Temperatur ungefähr 10 Min. auf 10°C ansteigen. Dann wird die Lösung wieder auf -10°C gekühlt und man gibt 66,8 g Äthylchlorformiat in 60 ml Chloroform tropfenweise im Verlauf von 40 Min. unter Rühren zu. Man läßt die Temperatur 30 Min. auf Raumtemperatur ansteigen, kühlt dann wiederum auf 0°C und gibt weitere 61,6 g Triäthylamin bie 0°C zu und rührt die Lösung dann 3 Std. bei Raumtemperatur.

Die Mischung wird mit Wasser behandelt und die organische Phase wird gesammelt, mit zweimal 250 ml 2n HCl, anschließend mit zweimal 250 ml NaHCO₃ und dann mit zweimal 250 ml Wasser gewaschen. Die organische Phase wird über Na₂SO₄ getrocknet und das Lösungsmittel wird im Vakuum entfernt, wobei man 93,7 g eines Öls erhält, bei dem man feststellt, daß es sich um das gewünschte Produkt handelt. Die IR- und NMR-Spektren stehen in Einklang mit der Struktur.

b) 1-Carboxyäthyltetrazol-5-thiol

Man löst 29,7 g Natriumazid in 400 ml Wasser und erhitzt unter einer Stickstoffatmosphäre auf 60°C. 46,9 g 2-Carboäthoxyäthylisocyanat, gelöst in 50 ml Skellysolve B (im wesentlichen n-Hexan) werden zu der erhitzten Natriumazidlösung zugegeben. Die Lösung wird bei ungefähr 70 bis 72°C ungefähr 150 Min. gerührt und anschließend in einem Eisbad auf 30°C abgekühlt. Man gibt 50%ige Natriumhydroxidlösung zu, bis der pH 12 beträgt. Die Mischung wird 40 Min. auf 70°C erhitzt und in einem Eisbad au 15°C abgekühlt. Unter Verwendung von konz. HCl stellt man den pH auf 2 ein und extrahiert dann mit 4×150 ml Äthylacetat. Die Äthylacetatextrakte werden mit Wasser gewaschen und anschließend über Natriumsulfat getrocknet. Das Lösungsmittel wird im Vakuum eingedampft und das Produkt wird in Form von Kristallen aus Methylenchlorid gesammelt; Ausbeute 19,5 g des Titelprodukts.

Ersetzt man in der Arbeitsweise zur Herstellung von 1-Carboxyäthyltetrazol- 5-thiol den dort verwendeten β-Alaninäthylester durch eine äquimolare Menge eines entsprechend substituierten Aminosäureesters mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen, so erhält man das entsprechende 1-Carboxy(C1-C₉- alkyl)tetrazol-5-thiol, beispielsweise:
1-Carboxypropyltetrazol-5-thiol,
1-Carboxybutyltetrazol-5-thiol,
Thiophen-Hα).

Analyse: C₁₂H₁₇NO₄S

ber.: C 52,89; H 6,29; N 5,14; S 11,77% gef.: C 53,30; H 6,39; N 5,13; S 11,72%

C) Alternative Synthese von 1-Carboxymethyl-5-mercaptotetrazol

Zu einer gerührten Mischung von 13,95 g (0,10 Mol) Glycinäthylester- hydrochlorid, 8,0 g (0,20 Mol) Natriumhydroxyd und 8,37 g (0,11 Mol) Schwefelkohlenstoff gibt man eine Lösung von 7,47 g (0,115 Mol) Natriumazid in 125 ml Wasser. Die Lösung wird 6½ Std. zum Rückfluß erhitzt und 16 Std. bei 25°C gelagert. Man filtriert die dunkelbraune Mischung und säuert das Filtrat mit konz. Chlorwasserstoffsäure auf pH 1,5 an. Die Lösung wird mit Aktivkohle behandelt und das gelbe Filtrat wird mit 4×100 ml Äthylacetat extrahiert. Das Äthylacetat wird mit Wasser gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet und bei 40°C/15 mm zu einem Öl eingedampft. Man verreibt das Öl mit Methylenchlorid und sammelt das Produkt. Die Probe wid im Vakuum über Phosphorpentoxyd 16 Std. bei 25°C getrocknet. Die IR- und NMR-Spektren stehen in Einklang mit der Struktur.
Literatur: DT-PS 1 06 645.

Claims

1. Tetrazolverbindungen der allgemeinen Formel worin n eine ganze Zahl von 1 bis 4 einschließlich darstellt oder ein nicht-toxisches Salz davon.

2. Carboxymethyltetrazol-5-thiol.

3. Verfahren zur Herstellung der Verbindungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man in an sich bekannter Weise

a) ein Isocyanat der Formel worin n für eine ganze Zahl von 1 bis 4 steht, R¹⁰⁰ für Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Phenyl, Phenylalkyl oder substituiertes Phenyl oder substituiertes Phenylalkyl steht, mit Natriumazid behandelt, wobei man den Thiolester der Formel erhält, worin n und R¹⁰⁰ die vorstehenden Bedeutungen besitzen, und
b) den Thiolester hydrolysiert, wobei man die gewünschte Thiolsäure erhält,

oder zur Herstellung der Verbindung der Formel

a) 1-Methyl-5-mercaptotetrazol mit einer Organolithiumverbindung behandelt, wobei das entsprechende Lithiumderivat gebildet wird, und
b) das erhaltene Lithiumderivat mit Kohlendioxyd behandelt und anschließend hydrolysiert, wobei man das gewünschte Produkt erhält.