DE2654764A1

DE2654764A1 - Verfahren zur herstellung von 3',4'-dideoxykanamycin b

Info

Publication number: DE2654764A1
Application number: DE19762654764
Authority: DE
Inventors: Shunzo Fukatsu; Shigeo Seki; Hamao Umezawa; Sumio Umezawa; Shuntaro Yasuda
Original assignee: Microbial Chemistry Research Foundation
Current assignee: Microbial Chemistry Research Foundation
Priority date: 1975-12-09
Filing date: 1976-12-03
Publication date: 1977-06-23
Also published as: DK554176A; ES454113A1; CA1076564A; ES465741A1; NL7613691A; GB1537905A; YU42625B; YU42626B; YU146185A; DK160615B; DK126390A; DK160615C; DK159788B; YU41293B; YU146085A; FR2334690B1; DK126390D0; YU299876A; US4357465A; DE2654764C3

Description

(Die Prioritäten aus den japanischen Patentanmeldungen Nr. 145930/75 vom 9.Dezember 1975 und Nr. 146345/75 vom 10.Dezember 1975 werden in Anspruch genommen)

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit neuen Wegen der Synthese des 3'»4'-Dideoxykanamycins B, welches zur Unterdrückung kanamycinresistenter Organismen geeignet ist, aus dem Kanamycin B über neue Zwischenprodukte. Einer der fundamentalen Wege besteht dabei in der Umsetzung eines 3'»4'-Epoxyderivates eines amino- und hydroxylgeschützten Kanamycin B mit einem Xanthat unter Bildung des entsprechenden 3',^'-Dideoxy-3'-enoderivates, aus welchem anschließend die Amino- und Hydroxylschutzgruppen entfernt werden, worauf das entstandene 3^f»4'-Dideoxy-3'-eno-kanamycin B hydriert wird. Ein 3',4'-Episulfidderivat, welches dem 3',4'-Epoxyderivat entspricht und welches als zweites Produkt in der Reaktion des 3',4'-Epoxyderivates mit Xanthat gebildet wird, kann ebenfalls als Zwischenprodukt für die Herstellung von 3',4^f-Dideoxykanamycin B verwendet werden.

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Eingesandte Modelte werden nach 2 Monaten, falls nicht zurückgefordert, vernichtet. Mündliche Abreden, insbesondere durch Fernsprecher, bedürfen schriftlicher Bestätigung. — Die in Rechnung gestellten Kosten sind mit Rechnungsdatum ohne Abzug fällig. — Bei verspäteter Zahlung werden Bankzinsen berechnet,

-Z-

3.12.76

Das 3',4'-Dideoxykanamycin B (im Folgenden der Einfachheit halber als DDKB oder DD-Derivat von Kanamycin B bezeichnet) besitzt eine antibakterielle Wirkung gegen verschiedene grampositive und gram-negative Bakterien und eignet sich insbesondere zur wirksamen Bekämpfung von kanamycinresistenten Organismen wie kanamycinresistente Staphylococcen und kanamycinresistente Escherichia coIi*

DDKB, welches der Formel

NH₂

HO

entspricht, wurde bisher nach einer Methode hergestellt, bei welcher die fünf Aminogruppen und alle oder ein Teil der Hydroxylgruppen außer den 3'- und 4'-Hydroxylgruppen des Kanamycins B in üblicher Weise geschützt, die 3'- und 4'-Hydroxylgruppen zu 3'- und 4'-Disulfonsäureestergruppen sulfonyliert und anschließend die 3'- und 4'-Disulfonsäureestergruppen unter Bildung einer 3¹,4'-ungesättigten Verbindung wieder entfernt wurden, worauf die 3¹,4*-ungesättigte Verbindung reduziert wurde und die verbliebenen Sdiutzgruppen entfernt

709B25/Q880

- Jf - 3.12.76

wurden. Die bekannte Methode erforderte neun SchTAxe* νσδι¹ Kanamycin B zum 3^f,4'-Dideoxykanamycin B (vergleiche GB-PS 1 349 302). Weiterhin erfordert die bekannte Methode die Anwendung von Natriumiodid und Zinkpulver in großen Mengen in der Stufe, in welcher die Entfernung der 3'- und 4'-Disulfonsäureestergruppen erfolgt, was mit dem Problem der Jodbeschaffung und der Umweltverschmutzung bei der Beseitigung der Nebenprodukte verbunden ist. Die Entwicklung einer neuen, vorteilhafteren Methode zur Herstellung von DDKB wäre infolgedessen vom industriellen Standpunkt äußerst wünschenswert.

Die Erfindung macht es sich infolgedessen zur Aufgabe, neue Wege zur Herstellung von DDKB zu finden, die vorteilhafter sind als die bisher bekannten und die anstelle von Alkalimetallbromiden oder -jodiden und Zinkpulver andere, weniger kostspielige Reagentien verwenden. Die vorgeschlagenen neuen Wege gehen alle vom Kanamycin B aus, wie auch die bekannten Verfahren, unterscheiden sich aber von diesen im Reaktionsablauf .

In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von DDKB, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man

(1) ein 3',4'-Epoxyderivat eines amino- und hydroxylgeschützten Kanamycins B der Formel

CH2HHCOOR NHCOOR

HHCOOR

(D

709825/0880

ORlGiMAL INSPECTED

3.12.76

in welcher R ein Wasserstoffatom oder eine Alkyl- oder Arylgruppe, Z eine Alkyliden-, Aryliden-, Cyclohexyliden- oder Tetrahydropyranylidengruppe darstellt und die 3' _f 4·'-Epoxygruppe sich in α- oder ß-Stellung befindet, mit einem Xanthat zu einem 3',4'-Dideoxy-3'-eno-kanamycin-B-Derivat der Formel

CH₂MCOOE
0

NHCOOR A~ \ KHCOOE

_o -Xf" J

WHCOOE

(II)

OCH 2 K NHCOOE

in welcher R und Z die angegebene Bedeutung haben, sowie einem 3^f,4^r-Episulfido-kanamycin-B-Derivat der Formel

CHzNHCOOR ~ .0-

NHCOOR

J ,

/ \ NHCOOR

(III)

-70982.5/.0880

- Sf - 3.12.76

in welcher R und Z ebenfalls die angegebene Bedeutung haben und sich die 3*,4^f-Episulfidgruppe in cc- oder ß-Stellung befindet, umsetzt,

(2) das 3',4'-Dideoxy-3'-eno-kanamycin-B-Derivat aus dem Reaktionsgemisch isoliert,

(3) aus dem isolierten 3',4'-Dideoxy-3'-enoderivat die Aminoschutzgruppen -COOR und Hydroxylschutzgruppe Z in bekannter Weise entfernt, so daß man ein 3¹,4'-Dideoxy-3'-eno-kanamycin B der Formel

(IV)

erhält,und

(4) die so gebildete Verbindung in bekannter Weise zu 3',4'-Dideoxykanamycin B (DDKB) hydriert sowie gegebenenfalls letzteres noch in ein Säureanlagerungssalz umwandelt.

Die vorstehend genannte Stufe (1) der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, d.h. die Behandlung eines 3',4'-Epoxyderivates der Formel (I) entweder in der a- oder Q-Form, mit einem Xanthat kann in einem organischen Lösungsmittel, vorzugsweise bei einer Temperatur von 50 - ca.100°C durchgeführt

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- Sf- 3.12.76

werden. Als organisches Lösungsmittel eignen sich niedere Alkanole wie Methanol und Äthanol. Das für die Behandlung verwendete Xanthat kann eines der Formel R¹OCSSMe sein, in welcher R¹ eine niedere Alkylgruppe und Me ein Alkalimetall wie Natrium oder Kalium bedeuten. Bei dieser Umsetzung erhält man im allgemeinen ein 3^f,4'-Dideoxy-3'-eno-derivat der Formel (II) als Hauptprodukt in Mischung mit einem 3¹,4'-Episulfidderivat der Formel (III) als zweitem Produkt nach Waschen des Reaktionsgemisches mit Wasser, Rückgewinnung des Lösungsmittels durch Destillation und Einengen des Rückstandes zur Trockne.

Der Mechanismus der Umsetzung zwischen dem 3'»4'-Epoxyderivat der Formel (I) und dem Xanthat ist bis jetzt noch nicht vollständig aufgeklärt worden; es wird jedoch angenommen, daß die Umwandlung des 3'»4'-Epoxyderivates in das entsprechende 3',4'-Dideoxy-3'-eno-derivat der Formel (II) über das entsprechende 3',4·-Episulfidderivat der Formel (III) abläuft.

Die Trennung des ersten Produktes von dem zweiten Produkt der Stufe (1), d.h. die Stufe (2) der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorzugsweise mit Hilfe der Chromatographie, beispielsweise der Silikagel-Dünnschichtchromatographie in üblicher Weise durchgeführt werden, wobei man mit einer Mischung von Tetrachlorkohlenstoff und Aceton als Entwicklungsmittel (Volumenverhältnis 1:1 beispielsweise) arbeitet .

Die Stufe (3) der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Entfernung der Aminoschutzgruppen -COOR und der Hydroxylschutzgruppe Z kann in üblicher bekannter Weise durchgeführt werden. Beispielsweise nimmt man zuerst die Entfernung der Hydroxylschutzgruppe Z durch milde Hydrolyse mit verdünnter Chlorwasserstoffsäure oder wässriger Essigsäure vor und entfernt dann die Aminoschutzgruppen durch Hydrolyse mit Bariumhydroxid

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- ψ - 3.12.76

oder durch Hydrierung in Gegenwart eines Palladium-Katalysators. Die Stufe (4) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ebenfalls in bekannter Weise durchgeführt werden. Beispielsweise ist eine katalytische Reduktion mit Wasserstoff in Gegenwart eines bekannten Hydrierungskatalysators aus der Platingruppe wie Platin oder Palladium in Stufe (4) anwendbar.Auch Raney-Nickel als Katalysator ist in dieser Stufe einsetzbar.

Das erfindungsgemäße Verfahren in seiner vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform weist gegenüber den bekannten Verfahren folgende Vorteile auf:

die Bildung der 3',4'-Unsättigung kann ohne

Verwendung eines Alkalibromids oder -jodids und Zinkpulver erreicht werden;

als letztes Zwischenprodukt, welches in das gewünschte DDKB umgewandelt werden soll, erhält man in der letzten Stufe 3¹,4^l-Dideoxy-3'-eno-kanamycin B, d.h. die Verbindung der Formel (IV), frei von allen Schutzgruppen;

die katalytische Hydrierung in der letzten Stufe kann leicht mit sehr viel weniger Verunreinigungen, die aus den benutzten Reagentien stammen, durchgeführt werden, so daß die Reinigung des Endproduktes nicht in dem Ausmaß notwendig ist, wie bei den bekannten Verfahren, bei welchen die Stufe der Entfernung der Amino- und Hydroxylschutzgruppen nach der Hydrierungsstufe durchgeführt wird.

Es ist aber auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, die Reihenfolge der Stufen (3) und (4) umzukehren, falls dies erwünscht ist, um so der Reihenfolge, die auch bei bekannten Verfahren eingehalten wird, zu folgen.

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- pr- 3.12.76

Das Endprodukt, d.h. das DDKB in Form der freien Base kann gegebenenfalls in ein Säureanlagerungssalz beliebiger anorganischer oder organischer Säuren umgewandelt werden. So erhält man beispielsweise das Sulfat des DDKB, wenn man zu einer wässrigen Lösung der freien Base dieser Verbindung verdünnte Schwefelsäure zusetzt, bis ein pH-Wert von 6,8 erreicht ist, die Lösung mit Aktivkohle behandelt, die Lösung filtriert und schließlich das Filtrat der Gefriertrocknung unterwirft.

Es wurde weiterhin festgestellt, daß das 3',4'-Episulfidderivat der Formel (III), welches als zweites Produkt in der ersten Stufe der beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet wird, auch als Zwischenprodukt für die Herstellung von DDKB geeignet ist. Dabei hat sich ergeben, daß zwei Wege zur Umwandlung des 3¹,4'-Episulfidderivates der Formel (III) in ein bekanntes, für die Herstellung von DDKB geeignetes Zwischenprodukt existieren? der erste Weg besteht in der Behandlung des genannten Episulfidderivates mit einer Säure unter Bildung von 3^f,4^l-Dideoxy-3^l-eno-kanamycin B* der Formel (IV) und der zweite Weg in der Behandlung des Episulfidderivates mit Hydrazin oder Raney-Nickel unter Bildung eines DD-3'-eno-KB-D.erivates der Formel (II).

In einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung infolgedessen ein Verfahren zur Herstellung von DDKB oder dessen Säureanlagerungssalzen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man

(1) ein 3^f,4'-Epoxyderivat eines amino- und hydroxylgeschützten Kanamycins B der Formel ·

*(3*,4'-Dideoxy-3'-eno-kanamycin B wird zur Vereinfachung abgekürzt auch als DD-3'-eno-KB bezeichnet)

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10- -Sf-

3.12.76

CH₂MCOCR ■0

NHCOOR

(D

-AnhcoorA

OH

in welcher R ein Wasserstoffatom oder eine Alkyl- oder Arylgruppe und Z eine Alkyliden-, Aryliden-, Cyclohexyliden- oder Tetrahydropyranylidengruppe darstellt und die 3',4'-Epoxygruppe sich in der α- oder ß-Stellung befindet, durch Umsetzung mit einem Xanthat in ein 3',4'-Episulfidokanamycin-B-Derivat der Formel

CH2NHCOOR

NHCOOR

Λ .X-

NHCOOR

(ΙΠ)

OH

70982B/088Q

-Ae- 3.12.76

in welcher R und Z die bereits angegebene Bedeutung haben und die 3' ,4'-Episulfidgruppe sich in α- oder ß-Stellung befindet, zusammen mit einem 3',4'-Dideoxy-3'-eno-kanamycin-B-Derivat der Formel

CH₂NHCOOR

(II)

in welcher R und Z ebenfalls die bereits angegebene Bedeutung hab en, umwändeIt,

(2) das 3',4'-Episulfido-kanamycin-B-Derivat aus dem Reaktionsgemisch isoliert,

(3) das isolierte 3',4'-Episulfidderivat mit Säure in ein 3^l,4-'-Dicleoxy-3^l-eno-kanamycin B der Formel

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3.12.76

NH₂

K OH /I

Y-/

HOCHz

(IV)

umwandelt und

(4) die so gebildete Verbindung in üblicher Weise zu 3',4'-Dideoxykanamycin B hydiert sowie letzteres gegebenenfalls noch in das Säureanlagerungssalz überführt.

Die Stufen (1), (2) und (4) der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen den Stufen (1), (2) und (4) der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Stufe (3) in der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, d.h. die Behandlung des 3¹,4'-Episulfidderivates der Formel (ill) mit einer Säure, kann vorzugsweise in einem niederen Alkanol wie Methanol und Äthanol unter Verwendung einer Halogenwasserstoffsäure wie konzentrierter Chlorwasserstoffsäure oder Bromwasserstoffsäure durchgeführt werden. Im allgemeinen verwendet man jedoch eine nicht oxydierende Mineralsäure, beispielsweise Schwefelsäure. Die Behandlung wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 0 bis ungefähr 30°C durchgeführt.

7G9825/0880

3.12.76

In einer dritten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von DDKB und dessen Säureanlagerungssalzen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man

(1) ein 3'»4' -Epoxyderivat eines amino- und hydroxylge schützt en Kanamycin B der Formel

MCOOR

(D

in welcher R ein Wasserstoff atom oder eine Alkyl- oder Arylgruppe und Z eine Alkyliden-, Aryliden-, Cyclohexyliden- oder Tetrahydropyranylidengruppe darstellt, mit einem Xanthat behandelt, so daß man ein 3¹ »A-'-Episulfido-kanamycin-B-Derivat der Formel

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2854764

3.12.76

J

;h:jop

NHCOOR

ο

.'XH₂
i

(III)

/ O

,■μ

OH

in welcher R und Z die angegebene Bedeutung haben und die 3',4·-Episulfidgruppe sich in α- oder ß-Stellung befindet, zusammen mit einem 3'> 4'-Dideoxy-3'-eno-kanamycin-B-Derivat der Formel

CH₂NHCOOR

\ NHCOÜR

(II)

OH

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BAD ORiGiNAL

3.12.76

in welcher R und Z ebenfalls die bereits angegebene Bedeutung haben, gewinnt,

(2) das Reaktionsgemisch der Stufe (1) mit Hydrazin oder Raney-Nickel behandelt, um das 3',4'-Episulfidderivat der Formel (III) in eine weitere Menge des 3',4'-Dideoxy-3^l-eno-kanamycin-B-Derivates der Formel (II) umzuwandeln,

(3) die Aminoschutzgruppen -COOR und die Hydroxylschutzgruppe Z des gebildeten 3¹,4'-Dideoxy-3'-enoderivates in üblicher Weise entfernt, so daß sich das 3',4'-Dideoxy-3'-eno-kanamycin B der Formel

NH2

(IV)

bildet und

(4) die so gebildete Verbindung in üblicher Weise hydiert, wodurch das DDKB entsteht, welches gegebenenfalls noch in eines seiner Säureanlagerungssalze umgewandelt werden kann.

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- 3.12.76

Die Stufen (1), (3) und (4) der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen den Stufen bzw. Schritten (1), (3) und (4) der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In der Stufe (2) der dritten Ausführungsform des Verfahrens wird die Behandlung mit Hydrazin vorzugsweise in einem niedrigen Alkanol wie Methanol und Äthanol vorgenommen, wobei das Hydrazin insbesondere in Form seines Hydrates NHpNHp.HpO bei Raumtemperaturen, gewöhnlich 15 bis etwa 25°C eingesetzt xvird. Die Hydrazinmenge beträgt vorzugsweise etwa 10 bis etwa 30 Mol pro Mol der Verbindung der Formel (III). Die Behandlung mit Raney-Niekel, falls in der Stufe (2) angewendet, wird vorzugsweise so durchgeführt, daß man die Verbindung der Formel (III) in einem niederen Alkanol, beispielsweise Methanol löst, der Lösung eine entsprechende Menge Raney-Nickel, beispielsweise die dreifache Menge bezogen auf das Gewicht der Verbindung der Formel (ill) zusetzt und die Mischung unter Rühren bei Raumtemperaturen, gewöhnlich 15 bis etwa 23 C, ein bis etwa 3 Stunden reagieren läßt.

In der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Stufe (2) gegebenenfalls auch auf das 3',4'-Episulfidderivat der Formel (III), welches von dem 3',4^f-Dideoxy-3'-enoderivat der Formel (II) getrennt worden ist, anwendbar} es ist im allgemeinen jedoch vorteilhaft, die Stufe (2) direkt auf das Reaktionsgemisch der Stufe (1) anzuwenden, welches beide Verbindungen der Formeln (II) und (III) enthält; dies gilt insbesondere beim Arbeiten in größerem Maßstab.

Es konnte weiterhin festgestellt werden, daß die 3',4'-Dideoxy-3^!-enoderivate der Formel (IV) aus den 3',4'-Epoxyderivaten der Formel (I) über einen weiteren Weg, welcher vier Schritte umfaßt, hergestellt werden können, und zwar mit hohen Gesamtausbeuten.

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-Mi-

3.12.76

Dieser Vi'eg umfaßt folgende Stufen:

(1) Behandlung eines 3',4'-Epoxyderivates der Formel

KHCOOR

(I)

in welcher R und Z !Wiederum die bereits weiter vorn angegebene Bedeutung haben, mit eiiiem Acylierungsmittel, beispielsweise Benzoylchlorid in der bei der Acylierung einer 2"-Hydroxylgruppe üblichen Weise, so daß eine Verbindung der Formel

CH2NHC00R
0

HHCOOR J

HCOOR

(V)

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BAD ORIGINAL

3.12.76

in welcher R und Z die angegebene Bedeutung haben und Y eine Acylgruppe darstellt, entsteht;

(2) Behandlung der gemäß Vorstehendem gewonnenen Verbindung der Formel (V) mit einem Alkali- oder Erdalkalimetalljodid, beispielsweise Natriumiodid, vorzugsweise in Gegenwart von Natrium acetat und Eisessig, so daß man eine Verbindung der Formel

CH₂NF ::00R

IiHCOOR

NHCOOR

(VI)

in welcher R, Z und Y die bereits angegebene Bedeutung haben, erhält;

(3) Behandlung der gemäß Vorstehendem gewonnenen Verbindung der Formel (Vl) mit einem Sulfonylierungsmittel wie Mesylchlorid, Tosylchlorid und Benzylsulfonylchlorid in bekannter Weise, vorzugsweise in Pyridin bei einer Temperatur unter 10°C, so daß bei dieser 3'-0-Sulfonylierung eine Verbindung der Formel

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- 18 -

3.12.76

OCH₂

NHCOOR

/Γ 0

/,J-O /

^J\ K NHCOORyI/ ⁰Nl /

OY

(VII)

in welcher R, Z und Y die bereits angegebene Bedeutung haben und W eine Mesyl-, Tosyl- oder Benzylsulfonylgruppe darstellt, entsteht;

(4) Erhitzen des Reaktionsgemisches aus der vorstehenden Stufe (3),

vorzugsweise auf eine Temperatur von 80 bis etwa 100⁰C, um so die Umwandlung der Verbindung der Formel (VIl) in die Verbindung der Formel

CH₂NHCOOR
0

NHCOOR

(VIII)

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in welcher R, Z und Y wiederum die bereits angegebene Bedeutung haben, zu erreichen;

(5) Behandlung der so gewonnenen Verbindung der Formel (VIII) mit einem Alkali- oder Erdalkalimetallalkoholat, beispielsweise Natriummethoxid, in bekannter Weise, um das 3^f,4'-Dideoxy-3'-enoderivat der Formel (II) zu gewinnen.

Das 3',4^f-ß-Epoxyderivat des Kanamycin B mit fünf geschützten Aminogruppen und 4",6"-geschützten Hydroxylgruppen, welches der Formel

CH₂NHCOOH ■0

NHCOOR

(IX)

in welcher R und Z.die bereits angegebene Bedeutung haben, entspricht, und welches als Ausgangsverbindung in der ersten bis dritten Ausführu ngsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt wird, ist selbst eine neue Verbindung, die ebenfalls zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gehört.

Das neue 3',4'-ß-Epoxyderivat des Kanamycin B der Formel (IX) kann aus dem Kanamycin B über mehrere Reaktionsstufen gewonnen werden, wie im Folgenden erläutert werden wird.

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- 3Θ -

3.12.76

Zunächst wird das Kanamycin B in bekannter Weise behandelt, um seine Aminogruppen zu schützen. Zu diesem Zweck wird das Kanamycin B mit einem Chloroformiat der Formel RCOOCl, in welcher R ein Wasserstoffatom oder eine Alkyl- oder Arylgruppe wie Phenyl bedeutet, umgesetzt, um so alle fünf Aminogruppen des Kanamycin B in Urethangruppen -NHCOOR umzuwandeln; in diesem Zusammenhang wird auf die in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 7595/75 beschriebene Methode verwiesen, gemäß welcher man ein penta-N-geschütztes Kanamycin B der Formel

CH₂NHCOOR 0

NHCOOR

./ \nhcoor

0 I\0H )

NHCOOR '

(X)

in welcher R die angegebene Bedeutung hat, erhält.

Als nächstes werden die 4",6"-Hydroxy!gruppen geschützt; dieser Schritt wird in bekannter Weise durchgeführt. So kann man die Verbindung der Formel (X) mit einem bekannten Hydroxylgruppen-Schutzmittel umsetzen« Letzteres kann aus einemd alkylidierend, arylidierend, cyclohexylidierend oder tetrahydropyranyliarend wirkenden Mittel bestehen. Typische Beispiele für derartige Hydroxylgruppen-Schutzmittel sind Acetaldehyd, 2',2'-Dimethoxy-

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Ä-

propan, Anisaldehyd, Benzaldehyd, Dimethylacetal, Tolualdehyd, 1,1-Dimethoxycyclohexan und 1,1-Dimethoxytetrahydropyran. Die Umsetzung wird vorzugsweise in einem polaren organischen Lösungsmittel, beispielsweise Dimethylformamid, in Gegenwart katalytischer Mengen von p-Toluolsulfonsäure bei Raumtemperaturen, beispielsweise 15 bis etwa 25°C, in 15 bis etwa 20 Stunden durchgeführt. Auf diese Weise erreicht man die selektive Einführung der Hydroxylschutzgruppen in 4",6"-Stellung, so daß man ein 4",6"-0-geschütztes Derivat der Formel

CH₂HHCOOR
-0

NHCOOR

(XI)

OH

in welcher R die bereits angegebene Bedeutung hat und Z eine Alkyliden·} Aryliden-, Cyclohexyliden- oder Tetrahydropyranylidengruppe bedeutet, erhält. Bei dieser selektiven Umsetzung soll die Temperatur 30⁰C nicht übersteigen, weil im anderen Fall, d.h. bei höheren Temperaturen, das Hydroxylschutzmittel auch die Hydroxylgruppen in 3¹- und 4'-Stellung angreifen könnte.

Die Verbindung der Formel (Xl) wird dann der Acylierung unterworfen, damit ein selektiver Schutz der Hydroxylgruppen in

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2"- und 3'-Stellung mit einem Hydroxylschutzmittel vom Acyltyp erreicht wird. Die Acylierung wird im allgemeinen so durchgeführt, daß man die Verbindung der Formel (XI) in Pyridin löst, der Lösung ein Acylierungsmittel wie Acylchlorid bei tiefer Temperatur, vorzugsweise bei einer Temperatur unter 5⁰C zusetzt und die Mischung mehrere Stunden rührt.

Als Acylierungsmittel eignen sich insbesondere Säurechloride von Alkancarbonsäuren mit 2 bis etwa 4 Kohlenstoffatomen wie Acetylchlorid, aber auch Aroylchloride wie Benzoylchlorid. Die Verwendung von Benzoylchlorid ist besonders günstig. Die Anwendung einer Temperatur unter 5°C bei der Acylierung beeinflußt die 4'- und 5'-Hydroxylgruppen, die relativ wenig reaktiv sind, nicht. Man gewinnt auf diese Weise das 2",3'-Diacylderivat der Formel

CH₂IiHCOOR -0

HHCOOR

NHCOOR

(XII)

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in welcher R und Z die angegebene Bedeutung haben und X und Y Acylgruppen, beispielsweise Alkanoylgruppen, insbesondere niedere Alkanoylgruppen wie Acetyl oder Aroylgruppen wie Benzoyl darstellen.

In der Acylierungsstufe kann gegebenenfalls auch das 2"-monoacylierte Derivat, d.h. eine Verbindung der Formel (XII)> in welcher X ein Waseerstoffatom bedeutet, gewonnen werden, wenn man die Acylierung unter milderen Bedingungen durchführt. Verwendet man Benzoylchlorid als Acylierungsmittel, so gewinnt man einen größeren Anteil des 2"-Monobenzoylderivates, wenn man das Benzoylchlorid bei einer Temperatur unter 0⁰C langsam in kleinen Anteilen zusetzt. Andererseits erhält man einen größeren Anteil des 2",3'-Dibenzoylderivates, wenn man das Benzoylchlorid auf einmal bei einer Temperatur zwischen 0 C und Raumtemperaturen, vorzugsweise 0 bis 5°C hinzufügt. Fallen bei der Umsetzung Gemische aus den 2"-Monoacyl- und 2",3'-Diacylderivaten an, so kann die Isolierung der betreffenden Derivate mit Hilfe der Chromatographie in bekannter Weise erreicht werden; beispielsweise kann man die Silikagel-Dünnschichtchromatographie mit Chloroform-Methanol im Volumenverhältnis 2:1 als Entwickler anwenden.

Die Verbindung der Formel (XII) wird dann der A-'-O-Sulfonylierung unterworfen, wobei man ein 4'-0-sulfonyliertes Derivat der Formel

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3.12.76

CH₂HHCOOR

NHCOOR

(XIII)

OY

in welcher R,Z, X und Y die angegebene Bedeutung haben und ¥ eine Mesyl-, Tosyl- oder Benzylsulfonylgruppe darstellt, gewinnt. Diese Stufe der Umsetzung wird vorzugsweise so durchgeführt, daß man die Verbindung der Formel (XIl) mit Mesylchlorid, Tosylchlorid oder Benzylsulfonylchlorid in Pyridin zur Reaktion bringt. Die 4'-0-Sulfonylierung wird bei einer Temperatur bis zu 50⁰C durchgeführt. Das am besten geeignete Sulfonylierungsmittel ist Mesylchlorid.

Das wie vorstehend beschrieben gewonnene 4'-0-sulfonylierte Derivat der Formel (XIII) wird dann in das 3',4'-ß-Epoxyderivat der Formel (IX) als Hauptprodukt umgewandelt, indem man mit einem Metallalkoholat behandelt. Die Epoxydierung wird vorzugsweise so durchgeführt, daß man die Verbindung der Formel (XIIl) in einem Lösungsmittel, beispielsweise Wasser, einem niederen Alkanol wie Methanol oder Äthanol, Diglym, SuIforan, Tetrahydrofuran oder Dimethylsulfoxid löst, zu der Lösung ein Metallalkoholat, im allgemeinen ein Alkali- oder Erdalkali-

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3.12.76

metallalkoholat wie Natrium-, Kalium- oder Lithiumalkoholat, insbesondere ein niederes Alkoxid, beispielsweise Natriummethoxid oder Natriumäthoxid zusetzt und die Mischung ein bis etwa 3 Stunden bei Raumtemperatur, gewöhnlich 15 bis etwa 25⁰C stehen läßt. Während der Epoxydierung wird wegen der alkalischen Bedingungen die Hydroxylschutzgruppe Y in der 2"-Stellung entfernt, d.h. daß die freie 2"-0H-Gruppe in dem 3¹,4'-ß-epoxydierten Derivat der Formel (IX) regeneriert wird.

Ein 3' ,4'-oc-Epoxyderivat, welches dem 3¹ ,4^!-ß-Epoxyderivat der Formel (IX) entspricht, kann von dem 3'-0-Tosylderivat abgeleitet werden, welches dem 4'-O-sulfonylierten Derivat der Formel (XIIl) entspricht, in welcher jedoch W Wasserstoff und X eine Tosylgruppe bedeutet, und zwar in derselben Weise wie vorstehend für die 3^r,4'-Epoxydierungsstufe beschrieben, d.h. durch Behandlung mit einem Alkalimetallalkoholat wie Natriummethoxid; bezüglich weiterer Einzelheiten der Umsetzung wird auf die DT-OS 2 555 479 verwiesen.

Im Folgenden ist eine schematische Darstellung gegeben, aus welcher die Herstellung von 3',4'-Dideoxykanamycin B aus Kanamycin B über ein neues Zwischenprodukt, nämlich das 3',4^rß-Epoxyderivat der Formel (IX), welches in der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Weise behandelt wird, hervorgeht.

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3.12.76

Kanamycin B

Schutz der fünf NH₂~Gruppen durch f -COOR-Gruppen

CH₂NHCOOR O

MCOOR

OH

IJHCOOR

NHCOOR

HOCH₂

OH Schutz der 4"- und 6"-OH-Gruppen durch Z

CH₂NHCOOR O.

NHCOOR

OCH₂

NHCOOR

709825/0880

CH₂HHCOOR 0

3.12.76

Schutz der 2"- und 3'-0H-Gruppen durch Acylgruppen Y bzw. X

NHCOOR

4'-O-Sulfonylierung
(Einführung der "-Gruppe)

CH2NHC00R 0

OX

NHCOOR

.OCH

NHCOOR

|\NHCOOR A

⁰N-Y

OY

3^!,4'-Epoxidierung mit einem Alkoholat

CH₂NHCOOR
0

NHCOOR

,NHCOOR

OH

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265A76A

-JJS- 3.12.76

Behandlung mit einem Xanthat (Weg A) (Weg B) (Weg C)

ifHCOOR

COOR

NHCOOR

Hydierung
(Weg D)

CH2NHC00R
0

Behandlung mit Hydrazin oder Raney-Nickel (Weg C)

:coor

Entfernung der NHp" ^und· OH-Schutzgruppen

(Weg A) (Weg C)

;coor

!00R Behandlung mit einer Säure

(Weg B)

709825/0880

- 2Sr-

Entfernung der NHp- und OH-Schutzgruppen

(Weg D)

HOCH₂

3.12.76

'Hydrierung (Weg A) (Weg B) (Weg C)

NH₂

Weg A = Erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens Weg B = Zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens Weg C = Dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens Weg D = Alternative zur ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens

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³·"·¹⁹⁷⁶

Die folgenden Beispiele dienen, der weiteren Erläuterung der Erfindung; in diesen Beispielen sind alle Schritte, die vom Ausgangsmaterial Kanamycin B auf den verschiedenen Wegen gemäß vorliegender Erfindung fcu dem Endprodukt, 3',4'-Dideoxykanamycin B, führen, ausführlich beschrieben.

Beispiel 1

(1) Herstellung von Penta-N-äthoxycarbonylkanamycin B

Penta-H-äthoxycarbonylkanamycin B wurde aus Kanamycin B (freie Base) nach der im Beispiel 1 des GB-PS 1 349 302 beschriebenen Methode hergestellt.

(2) Herstellung von 2%3^f-Di-0-benzoyl-penta-N-äthoxycarbonyl-4«,6"-0-cyclohexyliden-kanamycin B

10 g Penta-N-athoxycarbonylkanamycin B wurden in 70 ml Dimethylformamid suspendiert. Anschließend wurde soviel p-Ioluolsulfonsäure zugesetzt, bis der pH-Wert der Suspension unter 3,0 gesunken war; danach wurden 10 ml Cyclohexandimethylketal zugefügt. Die Mischung wurde 18 Stunden unter Rühren bei 25⁰C gehalten. Die Tollständigkeit der Umsetzung wurde durch DünnschichtChromatographie unter Verwendung von Silikagel ( Merck ) als stationärer Phase und Chloroform-Methanol ( Volumenverhältnis 10 : 1) als Entwickungsmittel geprüft. Das entstandene Reaktionsgemisch wurde mit Triäthylamin neutralisiert. Die neutralisierte Flüsigkeit wurde unter Vakuum eingeengt, so daß man einen flüssigen Rückstand von 25 ml erhielt, der in 150 ml Pyridin gelöst wurde. Nach dem Abkühlen der lösung auf eine Temperatur von 0 bis ungefähr 5⁰C wurden 3,9 ml Benzoylchlorid zugesetzt, worauf man die Reaktion in der Mischung 3 Stunden ablaufen ließ. Die Vollständigkeit der Umsetzung wurde wiederum durch Dünnschichtchromatographie festgestellt. Bach Zusatz von 5 ml Wasser wurde die entstandene Mischung bei Raumtemperatur 30 Minuten gerührt, eingeengt und in 200 ml Wasser gegossen; es bildete sich ein Niederschlag, der abfiltriert wurde. Ausbeute 12,7 g ( 95 i> ). Nach der Reinigung mit Hilfe einer konventionellen Silikagel-Chromatographie

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wies die Titelverbindung folgende physikalische Konstanten auf: (a)²^ + 76,6 ( c=l, Pyridin); F.: 253 bis etwa 235⁰C.

Gewichtsanalyse für C,-JEyJiT,-0₂₂ ^:
Berechnet: C 56,22; H 6,51; IT 6,19 1°
Gefunden: C 55,98; H 6,44; IT 5,60 # .

(3) Herstellung von 2",3'-Di-0-benzoyl-penta-lir-äthoxycarbonyl-4",6"-0-cyclohexyliden-4'-O-mesy!-kanamycin B

5 g 2%3^!-Di-0-benzoyl-penta-N-äthoxycarbonyl-4",6"-0-cyclohexyliden-kanamycin B wurden in 100 ml Pyridin gelöst, dem

1.4 ml Mesylchlorid zugesetzt worden waren; die Mischung wurde

1.5 Stunden unter Rühren hei 40⁰C gehalten. Nachdem die Mischung auf Raumtemperatur abgekühlt war, wurden 5 ml Wasser zugesetzt, so daß sich das überschüssige Mesylchlorid zersetzen konnte. Anschließend wurde die Mischung eingeengt. Zu dem Konzentrat wurden 200 ml Wasser gegeben, worauf die !Eitelverbindung als Niederschlag ausfiel, welcher abfiltriert wurde. Ausbeute 5,0 g

(94 fo); (oc)^⁵ + 103,6° (c=l,O,Pyridin); i¹.: 176 bis etwa 179⁰C.

Gewichtsanalyse für CV.Erj^N^O^,S:
Berechnet: C 53,59; H 6,25; H" 5,79; S 2,65 ?<> Gefunden: C 53,28; H 6,25; Ii 5,41; S 2,95 <f>.

(4) Herstellung von 3¹ ^'-ß-Epoxy-penta-N-äthoxy-carbonyl^", 6"-0-cyclohexyliden-kanamycin B

5 g 2",3^l-Di-0-benzoyl-penta-IT-äthoxycarbonyl-4",6"-0-cyclohexyliden-4^f-mesyl-kanamycin B wurden in 100 ml Methanol gelöst, welche 2,2 g Natriummethylat zugesetzt wurden. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur 2 Stunden gerührt. Nachdem der vollständige Ablauf der Reaktion durch Dünnschichtchromatographie unter Verwendung von Silikagel als stationärer Phase und Tetrachlorkohlenstoff -Aceton ( Volumenverhältnis 1:1) als Entwickler festgestellt worden war, wurde das Reaktionsgemisch mit Eis gekühlt, mit konzentrierter Chlorwasserstoffsäure (1,25 ml) neutralisiert

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.12.1976

und eingeengt. Zu dem neutralisierten Konzentrat wurden 100 ml Wasser gegeben, wodurch die Titelverbindung als niederschlag ausfiel, der abfiltriert wurde. Ausbeute 3,5 g ( 95 i°)', (a)²ß + 37,8° ( C=I,0, Pyridin), F.: 254° bis ca. 258⁰C ( Zersetzung unter Aufschäumen).

Gewichtsanalyse für C™ Hg^NcO^g:

Berechnet: C 51,69; H 7,02; N 7,73; 0 33,55 & Gefunden: C 51,86; H 6,89; N 7,58; 0 33,67 #.

(5) Herstellung von 3' ,4'-Dideoxy-3'-eno-penta-li-äthoxycarbonyl-4",6"-0-cyclohexyliden-kanamycin B

800 mg 3',4'-ß-Epoxy-penta-N-äthoxycarbonyl^",6"-0-cyclohexyliden-kanamycin B wurden in 40 ml n-Butanol suspendiert, dem dann 1,7 g Kalium-n-butylxanthat zugesetzt wurde. Man.ließ die Reaktion 4 Stunden bei 80⁰C ablaufen. Nachdem mit Hilfe von Silikagel-Dünnschichtchromatographie unter Verwendung von Tetrachlorkohlenstoff -Aceton ( Volumenverhältnis 1:1) als Entwickler festgestellt worden war, daß die Reaktion vollständig abgelaufen war, wurde die Mischung gekühlt und mit Wasser (2x40 ml) gewaschen; die verbleibende Butanolsehicht wurde zur Trockne eingeengt. Ausbeute 900 mg. Das Produkt bestand, wie durch Silikagel-Dünnschichtchromatographie bestätigt werden konnte, aus einer Mischung von 3',4'-Dideoxy-3'-eno-penta-N-äthoxy-earbonyl·^",6"-cyclohexylidenkanamycin B und 3¹,4'-Episulfido-penta-IT-äthoxycarbony 1-4",6"-O-eyclohexyliden-kanamycin B im Verhältnis von etwa 1:1.

Die Mischung wurde dann der Silikagel-Dünnschichtchromatographie unter Verwendung von Tetrachlorkohlenstoff-Aceton ( Volumenverhältnis 5:1) als Entwickler unterworfen, wobei man 3*,4'Dideoxy-3'-eno-penta-N-äthoxycarbonyl-4",6"-cyclohexyliden-kanamycin B mit (a)^⁶ + 24,7° ( c= 1,0, Methanol) und 3',4'-Episulfidopenta-lT-äthoxycarbonyl-4¹¹ ^"-O-cyclo-hexyliden-kanamycin B mit (a)ip + 10,8° ( c= 1,0, H₂O) und Schmelzpunkten von 250 bis ungefähr 260⁰C ( unter Zersetzung) getrennt erhielt.

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3.12.1976

ΉΗ·

Gewichtsanalyse für die letztgenannte Verbindung,d.h.. C₅₉H₆₅Ii₅O₁₈S:

Berechnet: 0 50,79; H 6,90; Ή 7,60; S 3,48 <fo Gefunden: C 50,41; H 6,95; Ή 7,45; S 3,48 <fo.

(6) Herstellung von 3¹,4'-Dideoxy-3'-eno-kanamycin B

475 mg 3', 4'-Dideoxy-3' -eno-penta-N-äthoxycarbonyl^",6"-O-cyclohexyliden-kanamycin B wurden in 5 ml Methanol gelöst, welchem soviel 1 η HCl zugesetzt wurde, daß der pH-Wert der !Losung 2,0 betrug. Die Lösung wurde dann 30 Minuten auf 50⁰C erhitzt und anschließend zunächst mit 5 ml Wasser und dann mit 1,4 g Bariumhydroxid-oetahydrat versetzt, worauf weiter erhitzt wurde, um das Methanol abzudestillieren. Die verbleibende Mischung wurde 8 Stunden zum Rückfluß erhitzt und dann abgekühlt.

Durch die abgekühlte Mischung wurde Kohlendioxidgas geleitet, wobei Bariumcarbonat ausfiel, welches abfiltriert wurde. Nach Reinigung über einer Kolonne mit Amberlite CG-50 (UHi⁺ -Form) lag die Titelverbindung in einer Ausbeute von 560 mg ( 26 fo) vor.

Gewichtsanalyse für C₁₈H₅₁-N₁-Og:
Berechnet: C 48,11; H 7,80 ; ΪΓ 15,59 1> Gefunden: C 47,85; H 7,95 ; N 15,40 ^.

(7) Herstellung von 3',4'-Dideoxykanamycin B

120 mg 3',4^f-Dideoxy-3'-eno-kanamycin B wurden in 4 ml Wasser gelöst, dem 0,2 ml Raney-ITickel zugesetzt wurden. Durch die Lösung wurde 2 Stunden lang Wasserstoff unter Atmosphärendruck und -temperatur geleitet. Nach Abfiltrieren des Katalysators wurde das IPiltrat zur Trockne eingeengt. Ausbeute 108 mg ( 95 #).

Beispiel 2

(1) Herstellung von Penta-N-t-butoxycarbonyl-kanamycin B

10 g Kanamycin B wurden zu einer Mischung aus 34 ml Wasser,

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- M - 3.12.1976

24 ml Triäthylamin und 48 ml Dimethylformamid gegeben. Danach wurden 40 g t-Butyl-S-(4,6-dimethyl-pyrimidin-2-yl)-thiolcarbonat zu der Mischung bei Raumtemperatur gegeben, worauf die Gesamtmischung 18 Stunden bei derselben Temperatur gerührt wurde, lach Zugabe von 150 ml Wasser zu der Mischung bildeten sich Kristalle, die abfiltriert und sorgfältig mit einer wassergesättigten Lösung von Ithylaeetat gewaschen wurden. Ausbeute 20 g ( 100$), F.: 229 bis ca. 254⁰C ( Zersetzung unter Aufschäumen).

Gewichtsanalyse für 0,.ZH^₁JJi-O₂Q:
Berechnet: C 52,47; H 7,90 ; Ή 7,12 Ji Gefunden: 0 52,61; H 7,86 ; IT 6,93 $.

(2) Herstellung von 3¹^'-ß-Epoxy-penta-N-t-butoxy-carbonyl-4",6"-O-cyclohexyliden-kanamycin B

10 g Penta-U-t-butoxykanamycin B wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 (2),(3) und (4) beschrieben behandelt, so daß man die Titelverbindung erhielt. Ausbeute 80 j6, (a)^+ 27° (c=l,0; Pyridin); F.: 232 bis ca. 234⁰C ( Zersetzung unter Aufschäumen).

(3) Herstellung von 3' ^'-Episulfido-penta-li-t-butoxy-carbonyl-4",6"-0-cyclohexyliden-kanamycin B

10 g 3' ,4'-ß-Epoxy-penta-H-t-butoxy-earbonyl-4^ll,6"-0-cyclohexyliden-kanamycin B wurden in 100 ml n-Butanol suspendiert, dem 9,5 g Kalium-n-butylxanthat zugesetzt wurde; die Reaktion lief 2 Stunden bei 90⁰C. Nachdem die Reaktion beendet war, wurde die Mischung abgekühlt und zweimal mit je 100 ml Wasser gewaschen. Die Butanolschicht wurde abgetrennt und zur Trockne eingeengt. Man erhielt so eine Mischung aus 3^f,4'-Episulfido-penta-N-tbutoxycarbonyl-4",6"-cyclohexyliden-kanamycin B und 3',4'-ΰίαβ-oxy-3 '-eno-penta-lT-t-butoxy-carbonylH·¹¹,6"-cyclohexyliden-kanamycin B. Ausbeute 11 g. Das Rohprodukt wurde der Silikagel-Chromatographie unterworfen, wobei Chloroform-Methanol ( Yolumenverhältnis 50 : 1) als Entwickler verwendet wurde. Auf diese Weise konnte 3¹,4^l-Episulfido-penta-N-t-butoxy-carbonyl-4"»6"-cyclo-

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- 3.12.1976

hexyliden-kanamycin B isoliert werden. Ausbeute 3,9 g (cc)^⁵ + 23° ( c= 1,0, Pyridin).
ter Zersetzung und Aufschäumen).

Gewichtsanalyse für 0
Berechnet: C 55,39; H
Gefunden: C 55,10; H 7,94; IT 6,31; S 3,30 fa.

(cc)^⁵ + 23^υ ( c= 1,0, Pyridin). P.: 235 bis etwa 238^UC ( un-

. gHgJfTi-O-j gS:
Berechnet: C 55,39; H 7,89; Ή 6,59; S 3,02 <fo

(4) Herstellung von 3¹,4^I-Dideoxy-3^f-eno-kanamycin B

1,15 g 3¹,4^I-Episulfiäo-penta-F-t-butoxycarbonyl-4",6^II-0-eyclohexyliden-kanamycin B wurden in 12 ml Methanol gelöst, dem 3 ml konzentrierte Chlorwasserstoffsäure zugesetzt wurde. Die Reaktion lief in 3 Stunden bei Raumtemperatur ab.

Das Reaktionsgemisch wurde zur Trockne eingeengt und der verbleibende Rückstand wurde in 13 ml Wasser gelöst. Der pH-Wert der lösung wurde durch Zugabe von In : Hatriumhydroxidlösung ( 2,5 ml) auf 6,5 eingestellt. Danach wurde die Lösung durch eine Kolonne mit 20 ml Amberlite CG-50 ( NH,⁺- Form) geleitet. Die adsorbierte Kolonne wurde mit Wasser und dann mit 0,ln wässrigem Ammoniak und schließlich mit 0,3n wässrigem Ammoniak eluiert. Durch Einengen des Eluates erhielt man die !Eitelverbindung in einer Ausbeute von 194 mg.

(5) Herstellung von 3¹,4'-Dideoxykanamycin B

120 mg 3^f4^f-Dideoxy-3'-eno-kanmycin B wurden in 4ml Wasser gelöst, welchem 0,2 ml Raney-Fickel zugesetzt wurde. Anschließend wurde 2 Stunden lang Wasserstoff unter Atmosphärendruck und -temperatur durch die Mischung geleitet. Dann wurde der Katalysator abfiltriert und das liltrat wurde zur Irockne eingeengt. Man erhielt so die Titelverbindung in einer Ausbeute von 108 mg (90 fo).

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Beispiel 3

Herstellung von 3',4'-Episulfido-penta-U-äthoxycarbonyl-4-" ,6"~0-cyclohexyliäen-kanamycin B

100 mg 3¹, 4'~α-Epoxy~penta-ϊί-äthoxycarbonyl-4",6^ll-0-cyclohexyliden-kanamyein B, welches nach der in Beispiel 1 der DT-OS 2 555 479 beschriebenen Methode hergestellt worden war, wurden in 5ml Pyridin gelöst, dem 100 mg Kaliumäthylxanthat zugesetzt wurden. Die Mischung wurde 1,5 Stunden zum Rückfluß erhitzt und dann zur Trockne eingeengt. Eine Mischung aus Wasser und Chloroform ( Yolumenverhältnis 2:3) wurde dann zu dem festen Rückstand gegeben, worauf die Chloroformschicht abgetrennt und dreimal mit je 20 ml Wasser gewaschen und schließlich zur Trockne eingeengt wurde. Man erhielt auf diese Weise 70 mg eines Rohproduktes, welches aus 3',4^l-Episulfiäo-penta-N~äthoxycarbonyl-4",6"-0-cyclohexyliäenkanamycin B und 3' ,4^t-Diäeoxy~3'-eno-penta-li-äthoxycarbonyl-4", öt'-o-eyclohexyliäen-kanamycin B bestand.

Die Trennung der beiden Verbindungen wurde mit Hilfe der Dünnschichtchromatographie in derselben Weise wie in Beispiel 1 (5) beschrieben durchgeführt.

Beispiel 4

(1) Herstellung von 3¹,4^l-Dideoxy-3^t-eno-penta-M'-äthoxycarbonyl-4",ö^MD-cyclohexyliden-kanamycin B

470 mg 3',4'-Episulf iäo-penta-ir-äthoxycarbonyl-4",6"-0-cyclohexyliden-kanamycin B, welches wie in Beispiel 1 (5) ( oder Beispiel 3 (I)) hergestellt worden war, wurden in 2 ml Methanol gelöst, welchem 0,22 ml Hydrazin-Hydrat zugesetzt wurden. Man ließ die Mischung bei Raumtemperatur 2 Stunden stehen. Danach wurde das Reaktionsgemisch zur Trockne eingeengt und mit 20 ml Wasser behandelt. Dabei bildete sich ein Niederschlag, der abfiltriert wurde. Ausbeute 362 mg ( 80 #). (oc)^⁶+ 24,7° ( c=l,0, Methanol).

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-5?-- 3.12.1976

Gewichtsanalyse für C^gH₆CNcO_1Q:
Berechnet: C 52,50; H 7,36; F 7,85 $ Gefunden: C 52,31; H 7,53; B" 7,49 1>.

(2) Herstellung von 3',4'-Dideoxy-3'-eno-kanamycin B

475 mg 3%4^l-Diäeoxy-3^l-eno-penta-li-äthoxyearbonyl-4", 6"-cyclohexyliden-kanamyein B wurden in 5 ml Methanol gelöst und in derselben Weise "behandelt wie in Beispiel 1 (6) beschrieben worden ist; man erhielt so die Titelverbindung.

(3) Herstellung von 3¹,4'-Dideoxykanamycin B

3^f,4^l-Dideoxy-3^l-eno-kanamycin B wurde in derselben Weise behandelt wie in Beispiel 1 (7) beschrieben, wobei man die Titelverbindung erhielt.

Beispiel 5

(1) Herstellung von 3¹,4^l-Dideoxy-3ⁱeno-penta-lT-t-butoxy-4", ÖBj.O-cyclohexyliden-kanamycin B

585 mg 3^f ,4'-3^isulfido-penta-F-t-butoxycarbonyl-4",6"-0-cyclohexyliden-kanamycin B, welches wie in Beispiel 2 (3) hergestellt worden war, wurden in 7 ml Methanol gelöst, dem 500 mg Raney-Nickel (R-IOO) zugesetzt wurden. Die Mischung wurde 2 Stunden bei 20° 0 bei Raumtemperatur gerührt. Nachdem das Raney-ITickel abfiltriert worden war, wurde das Filtrat zur Trockne eingeengt. Man erhielt so die Titelverbindung in einer Ausbeute von 450 mg ( 80 <fo).

(2) Herstellung von 3¹,4^f-Dideoxykanamycin B

450. mg 3',4'-Dideoxy-3'-eno-penta-IT-t-butoxy-4", 6ⁿ-0-cyclohexyliden-kanamycin B wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 (6) und (7) beschrieben behandelt, wobei man die Titelverbindung in einer Ausbeute von 90 $ erhielt·

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£654764

- 38 - 3.12.1976

Beispiel 6

(I") Herstellung von 3^f ^'-ß-Epoxy-penta-N-t-butoxycarbonyl-4",6"-0-cyclohexyliden-2"-0-benzoy!-kanamycin B

2.0 g 3¹,4^l-ß-Epoxy-penta-IT-t-btitoxycar'bonyl-4",6"-0-cy^clohexyliden-kanamycin B wurden in 40 ml trockenem Pyridin gelöst, welchem 0,8 ml Benzoylchlorid unter Eiskühlung zugesetzt wurden; die Mischung ließ man 30 Minuten "bei 5⁰C stehen. Danach wurde die Mischung mit 2 ml Wasser versetzt und zur Trockne eingeengt. Man erhielt einen Sirup, der beim Eingießen in 20 ml Wasser einen Niederschlag bildete. Der Niederschlag wurde abfiltriert und getrocknet und stellte die Titelverbindung dar. Ausbeute 2,16 g (98,3 *).

(2) Herstellung von 4'-Deoxy-H-'-godo-penta-N-t-butoxy-carbonyl-4^f!,6"-0-cyclohexyliden-2"-0-benzoy!-kanamycin B

2.1 g 3',4'H3-Epoxy-penta-N-t-butoxycarbonyl-4",6"-0-cyclohexyliden-2"-0-benzoyl-kanamycin B wurden in 60 ml Aceton gelöst, welchem 1,4 g Natriumiodid, 80 mg Natriumacetat und 1,4 ml Eisessig zugesetzt wurden; die entstandene Mischung wurde etwa 8 Stunden zum Rückfluß erhitzt.

Nach Beend igung der Umsetzung wurde die Mischung abgekühlt, wobei sich Kristalle absetzten, die abfiltriert wurden. Ausbeute 2,25 g ( 94 $); S¹.: 171 bis ca. 176⁰G ( unter Zersetzung).

Gewichtsanalyse für C, 2H₇₆N₅O₁₉J:

Berechnet: C 52,62; H 6,94 ; N 5,48 ; J 9,93 f> Gefunden: 0 52,81; H 7,11 ; N 5,31 ; JlO,39 #.

(3) Herstellung von 3¹ _t4'-Dideoxy-3^l-eno-penta-N-t-butoxycarbonyl-4", 6 ⁿ-0-cyclohexyliäen-2"-0-benzoyl-kanamycin B

452 mg 4^l-Deoxy-4^l-d^oäo-penta-N-t-butoxycarbonyl-4"»6ⁿ-0-eyclohexyliden-2"-0-benzoyl-kanamycin B wurden in 9 ml trockenem Pyridin gelöst, dem dann unter Kühlung auf 0 bis ca. 5⁰O im Verlauf von etwa 30 Minuten 305 mg Benzylsulfonylchlorid zugesetzt wurden.

709825/08 8 0

-.$9 - 3.12.1976

Nach Beendigung der Umsetzung wurdem dem Reaktionsgemisch 0,18 ml Methanol zugesetzt; die Mischung wurde dann 50 Minuten auf 90 C erhitzt und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt. Nach dem Einengen zu einem Sirup fielen "bei Zusatz von 10 ml Wasser Kristalle aus. Die Kristalle wurden abfiltriert und mit Wasser gewaschen. Man erhielt auf diese Weise die Titelverbindung in Form eines nassen Kuchens.

Zur Identifizierung der so gewonnenen Verbindung wurde eine Silikagel-Dünnschichtchromatographie unter Verwendung von Tetrachlorkohlenstoff -Aceton ( Volumenverhältnis 4:1) als Entwickler durchgeführt.

(4) Herstellung von 3', 4'-DiUeOXy^¹-eno-penta-N-t-butoxycarbonyl-4",6"-0-eyclohexyliden-kanamycin B

Der nasse Kuchen der in Stufe (3) gewonnenen Verbindung wurde in 20 ml Methanol gelöst. Dieser Lösung wurde Fatriummethylat zugesetzt, um den pH-Wert auf 9,0 bis etwa 10,0 einzustellen. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur 30 Minuten gerührt, mit In HOl neutralisiert und zu einem Sirup eingeengt. Bei Zugabe von Wasser zu dem Sirup bildete sich ein Niederschlag, der abfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet wurde. Man erhielt so die Titelverbindung in einer Menge von 360 mg ( 100$).

/■·

709825/0880

Claims

MEISSNER & BOLTE

BREMEN

265A764

Zaidan Hojin Biseibutsu Kagaku Kenkyu Eai No. 14-23»3-chome,Eamiosaki, Shinagawa-ku, Tokyo, Japan

PATENTANWÄLTE

DIPL.-ING. HANS MEISSNER

DIPL.-ING. ERICH BOLTE

D 28 Bremen, 3.Dezember 1976 Sievogtstraße 21 Bundesrepublik Deutschland Telefon 0421 -34 2019 Telegramme: PATMEIS BREMEN Telex: 246157 (meibo d)

Unser Zeichen

1511

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von 3','i-'-Dideoxy-kanamycin B oder dessen Säureanlagerungssalzen, dadurch gekennzeichnet, daß man ein 3'»4·'—Epoxy-Derivat eines amino- und hydroxylgeschützten Kanamycins B der Formel

CH₂NHCOOR

NHCOOR

NHCOOR

(D

OCH₂

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Eingesandte Modelle werden nach 2 Monaten, falls nicht zurückgefordert, vernichtet. Mündliche Abreden, Insbesondere durch Fernsprecher, bedürfen schriftlicher Bestätigung. — Die in Rechnung gestellten Kosten lind mit Rechnungsdatum ohne Abzug fällig. — Bei verspäteter Zahlung werden Bankzinsen berechnet.

Gerichtsstand und Erfüllungsort Bremen. Bremer Bank, Bremen, Nr. 2310028 > Die Sparkasse In Bremen, Nr. 1045855 · AIIg. Deutsche Credit-Anstalt, Bremen, Nr 202 598 ■ Postscheckkonto: Hamburg 339 52-202

INSPECTED

5.12.1976

in welcher R ein. Wassers toff a torn oder eine Alkyl- oder
Arylgruppe ist, Z eine Alkyliden-, Aryliden-, Cyclohexyliden- oder Tetrahydropyranylidengruppe darstellt und
die 3% 4'-Epoxygruppe sich, in a- oder ß-Stellung befindet, mit einem Xaathat zu einem 3' ,4'"-Dideoxy-3'-eno-kanamycin~ B-Derivat der Formel

CH₂NHCOOR

NHCOOR

/ \nhcoor

NHCOOR

(II)

OCH,

OH

in welcher R und Z die vorstehend angegebene Bedeutung haben, sowie einem 3'»4-^f-Episulfido-kanamycin-B-Derivat der iOrmel

709825/0880

CH₂NHCOOR

NHCOOR

3.12.1976

NHCOOR

(III)

Ό OH

in welcher R und Z ebenfalls die angegebene Bedeutung haben, und sich die 3',4'-Episulfidgruppe in der α- oder ß-Stellung befindet, umsetzt,

das 3',4^t-Dideoxy~3^t-eno-kanamycin-B-Derivat aus dem Reaktionsgemisch isoliert,

aus dem isolierten 3¹,4'-Dideoxy-3^!-eno-I)erivat die Aminoschutzgruppen -GOOR und die Hydroxylschutzgruppe Z in bekannter Weise entfernt, so daß man ein 3^!»4'-Dideoxy-3^!-eno-kanamycin B der Formel:

709825/0880

3.12.1976

(IV)

erhält und

die so gebildete Verbindung in bekannter Weise zu 3',4^f-Dideoxykanamycin B hydriert sowie gegebenenfalls letzteres noch in ein Säureanlagerungssalz umwandelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

der Yerfahrensstufe der Entfernung der Amino- und Hydroxylschutzgruppen die Verfahrensstufe der Hydrierung vorgeschaltet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Xanthat ein Alkalimetallxanthat ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit dem Xanthat in einem organischen Lösungsmittel durchgeführt wird.

709825/0880

3.12.1976

'5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel ein niederes Alkanol ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit dem Xanthat bei einer Temperatur von 50 bis etwa 10O⁰C durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung des 3¹,4^l-Dideoxy-3'-eno-kanamycin-B-Derivates mit Hilfe einer chromatographischen Trennungsmethode durchgeführt wird.

8. Verfahren zur Herstellung von 3¹,4'-Dideoxykanamycin B oder dessen Säureanlagerungssalzen, dadurch gekennzeichnet, daß man ein 3^f,4'-Epoxyderivat eines amino- und hydroxylgeschützten Kanamycin B der Formel:

CH2NHC00R -0

COOR

OCH₂

NHCOOH

(D

709825/0880

3.1?.. 1976

2854764

in -welcher R ein Wasserstoffatom oder eine Alkyl- oder Arylgruppe und Z eine Alkyliden-, Aryliden-, Cyclohexyliden- oder Tetrahydropyranylidengruppe darstellen und die 3',4'-Epoxygruppe sich in α- oder ß-Stellung befindet, durch Umsetzung mit einem Xanthat in ein 3',4'-Episulfidokanamycin-B-Derivat der Formel:

CH₂NHCOOR •0

NHCOOR

NHCOOR

(III)

in welcher R und Z die bereits angegebene Bedeutung haben und die 3',4'-Episulfidgruppe sich in α- oder ß-Stellung befindet, in Mischung mit einem 3',4^l-Diäeoxy-3^I~eno-kanamycin-B-Derivat der Formel:

709825/088Q

CH₂NHCOOR

NHCOOR

NHCOOR

/ \nhcoor

\^0H }

3 .12.1976

(II)

OCH₂

^z - |Vnhcoor/^

OH

in welcher R und Z die bereits angegebene Bedeutung haben, umwandelt, das 3',4'-Episulfido-kanamycin-B-Derivat aus dem Reaktionsgemisch isoliert,

das so isolierte 3',4'-Episulfidderivat mit einer Säure in ein 3',4'-Dideoxy-3^f-eno-kanamycin B der Formel: CH2NH2 0

(IV)

OH

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3.12.1976

umwandelt und

die so gebildete Verbindung in an sich bekannter Weise hydriert, so daß man ein 3',4'-Dideoxykanamycin B gewinnt, welches gegebenenfalls noch in ein Säureanlagerungssalz übergeführt werden kann.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung des 3¹,4'-Episulfidderivates mit einer Säure in einem niederen Alkanol bei einer Temperatur von 0 bis etwa 30⁰C durchgeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man als Säure eine nicht oxidierende Mineralsäure verwendet.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht oxidierende Mineralsäure eine Halogenwasserstoffsäure ist.

12. Verfahren zur Herstellung von 3¹,4'-Dideoxy-kanamycin B und dessen Säureanlagerungssalzen, dadurch gekennzeichnet, daß man ein 3¹»4^I-Epoxyderivat eines amino- und hydroxylgeschützten Kanamycins B der Formel:

CH₂MCOOR 0

NHCOOR

NHCOOR

(D

OH

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3.12.1976

in welcher R ein Wasserstoffatom oder eine Alkyl- oder Arylgruppe und Z eine Alkyliden-, Aryliden-, Cyclohexyliden- oder Tetrahydropyranylidengruppe bedeuten, mit einem Xanthat "behandelt, so daß man ein 3¹,4^f-Episulfidokanamycin-B-Derivat der Formel:

NHCOOR

CH₂NHCOOR 0

NHCOOR

(III)

OH

in welcher R und Z die angegebene Bedeutung haben und die 3',4'-Episulfidgruppe sich in α- oder ß-Stellung befindet, in Mischung mit einem 3',4^l-Dideoxy-3^l-eno-kanamycin-B-Derivat der Formel:

CH₂NHCOOR 0

NHCOOR

NHCOOR

NHCOOR

(II)

OCH₂

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3.12.1976

in welcher R und Z die bereits angegebene Bedeutung haben gewinnt,

das Reaktionsgemisch der vorstehenden Verfahrensstufe mit Hydrazin oder Raney-Nickel behandelt, um das 3',4'-Episulfidderivat der Formel ( III) in eine weitere Menge des 3¹,4^l-Dideoxy-3'-eno-kanamycin-B-Derivates der Formel (II) umzuwandeln,

die Aminoschutzgruppen -COOR und die Hydroxylschutzgruppe Z des gebildeten 3',4'-Dideoxy-3^l-eno-Derivates in an sich bekannter Weise entfernt, so daß sich das 3',4^!-Dideoexy-3'-eno-kanamycin B der Formel:

CH₂NH₂

NH₂

NH₂

(IV)

HO

bildet und

die so gebildete Verbindung in üblicher Weise hydriert, so daß 3',4'-Dideoxykanamycin B entsteht, welches gegebenenfalls noch in eines seiner Säureanlagerungssalze umgewandelt werden kann.

13.Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Stufe der Entfernung der Amino- und Hydroxylschutzgruppen die Hydrierungsstufe vorgeschaltet wird.

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3.12.1976 265A764

14· Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung des 3¹,4'-Episulfiääerivates mit Hydrazin oder Raney-Niekel in einem niederen Alkanol bei Raumtemperatur durchgeführt wird.

15» 3' ,4'-B-BpOXy-Derivate des Kanamycins B mit fünf geschützten Aminogruppen und 4",6"- geschützten Hydroxylgruppen, gekennzeichnet, durch die Formel:

NHCOOR

NHCOOE

in welcher R ein Wasserstoffatom oder eine Alkyl- oder Arylgruppe bedeutet und Z eine Alkyliden-, Aryliden-, Gyclohexyliden- oder Tetrahydropyranylidengruppe darstellt.

16. 3' ,4'-ß-Epoxy-penta-li-äthoxycarbonyl-4" ,6"-0-cyclo-hexyliden-kanamycin B.

17. 3' > 4' -ß-Epoxy-penta-IT-t-butoxycarbonyl^", 6"-O-cyclohexyliden-kanamycin B.

MEISSNER & BOLTE Patentanwälte

70 9 825/0880