DE2733964A1 - 6'-n-methyl-derivat von seldomycin- faktor 5 und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Description

DR.-ING. "WALTER ΑΒΓΓΖ DR. DIETER F. MORF DIPL.-PHYS. M. GRITSCHNEDER

Patentanwalt·

-3-

München. 27. Juli 1977

Postanschrift / Postal Address Postfach ΘΘΟ1ΟΘ. βΟΟΟ München θβ

Plenzenauerstraße aa

Telefon 9838 23

Telegramme: Chemlndus München

Telex: (O) 83300a

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ABBOTT LABORATORIES North Chicago, Illinois, V.St.A.

6»-N-Methyl-

λ«Λ<*νΐ

Verfahren zu seiner Herstellung

ι t J

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Die Erfindung betrifft allgemein ein Derivat des Antibiotikums XK-88-5 und speziell ein neues halbsynthetisches Antibiotikum, d.h. 6'-N-Methyl-XK:-88-5, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.

XK-88-5 ist ein Faktor einer Reihe von verwandten antibiotischen Verbindungen, die durch Kultivierung von Mikroorganismen (wie Streptomyces hofuensis ATCC 21970) unter geeigneten Bedingungen hergestellt werden. XK-88-5 und seine Synthese durch Fermentation sind in der US-PS 3 939 043, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird, beschrieben. Die XK-88-Reihe von Antibiotika ist auch unter der Bezeichnung "Seldomycine" bekannt.

Obwohl XK-88-5 (Seldomycin-Faktor 5) eine gute antibakterielle Wirkung aufweist, besitzen bestimmte Bakterien die Fähigkeit, die Grundverbindung enzymatisch zu inaktivieren. Nunmehr wurde festgestellt, dass ein spezielles Derivat von XK-88-5 einer solchen enzymatischen Inaktivierung nicht unterworfen ist.

Gegenstand der Erfindung ist ein neues Derivat des Antibiotikums XK-88-5, d.h. 6'-N-Methyl-XK-88-5 mit der Formel .NIICH₃

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6'-N-Methyl-XK-88-5 weist ein ausserordentlich breites antibakterielles Wirkungsspektrum auf und ist auch gegenüber den XK-88-5-resistenten Bakterien wirksam.

Unter die Erfindung fallen auch die pharmakologisch verträglichen, nicht-toxischen Säureadditionssalze von 6·-N^Methyl-XK-88-5. Geeignete Säureadditionssalze werden in bekannter Weise hergestellt, beispielsweise durch Umsetzung von 1 Mol 6*-N-Methyl-XK-88-5 mit 1 bis 6 Mol Säure. Beispiele für pharmakologisch verträgliche, nicht-toxische Säuren sind verschiedene anorganische Säuren, wie Chlorwasserstoff-, Bromwasserstoff-, Jodwasserstoff-, Schwefel-, Phosphor- oder Kohlensäure, und verschiedene organische Säuren, wie Sssig-, Fumar-, Äpfel-, Citronen-, Mandel-, Wein-, Bernstein- oder Ascorbinsäure.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung von 6·-N-Methyl-XK-88-5, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man das Antibiotikum XK-88-5 der Formel

NH

H₂N

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mit einem Reagens, das dazu befähigt ist, in die in 6'-Stellung befindliche Aminogruppe einen Rest der allgemeinen Formel

R-O-G- ,

in der R einen Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, einen Aralkylrest mit 7 bis 13 Kohlenstoffatomen oder einen gegebenenfalls substituierten Arylrest mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet,

einzuführen, in einem geeigneten Lösungsmittel zu einem Zwischenprodukt der allgemeinen Formel

Vo^A

in der R die vorstehend angegebene Bedeutung hat, umsetzt und das Zwischenprodukt zum 6 · -N-methylierten Endprodukt reduziert.

Gemäss der Erfindung wird 6'-N-Methyl-XK-88-5 somit dadurch hergestellt, dass man das Antibiotikum XK-88-5 mit einem zur Einführung eines Restes _{Ώ Λ} JJ indie 6'-Amino gruppe von XK-88-5 geeigneten Reagens umsetzt. Das Zwischenprodukt wird dann zur ge-

8O98O9/O7"Ö1

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wünschten Verbindung reduziert. Beispielsweise wird 1 Mol in einem geeigneten Lösungsmittel gelöstes XK-88-5 mit 0,1 bis 3 Mol (vorzugsweise 0,3 bis 1,5 Mol) des Reagens zur Einführung des Restes r _£>_$_ in die 6·-Aminogruppe von XK-88-5 bei einer Temperatur von etwa -20 bis 50⁰C (vorzugsweise -10 bis 30⁰C) zur Umsetzung gebracht. Die Reaktion ist gewöhnlich nach 0,5 bis 48 Stunden abgeschlossen.

Als die erwähnten Reagentien eignen sich beliebige Verbindungen, die eine Einführung eines Restes d_q_c_ in die ö'-Aminogruppe von XK-88-5 gestatten. Nachstehend werden einige Beispiele für bevorzugte Reste t>_r»_p_ ^un^^L ^ie entsprechenden Reagentien angeführt:

>·ν

C(CH₃)-O-CO-CH₂-O-CO-C₂H₅-O-CO-X-CH₂-O-CO-

- 4 -809809/0701

It T\

CH,-0-C-O-N

[C(CH₃J₃-O-CON₃] (CH₃-O-COX) (C₂H₅-O-COX) X-CH₂-O-COX

273396Λ

In den obigen Formeln können R₁ und R₂ gleich oder verschieden sein und jeweils ein Wasserstoff-, Chlor-, Brom- oder Jodatom oder einen Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeuten, während X ein Chlor-, Brom- oder Jodatom sein kann.

Il

Weitere spezielle Beispiele für geeignete R-O-C-Einführungsreagentien sind in "Protective Groups in Organic Chemistry" (Plenum Press 1973)f Seiten 56 bis 60 beschrieben.

Spezielle Beispiele für zur vorgenannten Umsetzung geeignete Lösungsmittel sind Dioxan, Tetrahydrofuran, Äthylenglykoldimethyläther, Ν,Ν-Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, Methanol, Äthanol, Propanol, Wasser, Aceton, Acetonitril und Pyridin. Bevorzugt werden Lösungsmittelgemische aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel (1 Volumteil HpO auf 0,1 bis 10 Volumteile organisches Lösungsmittel).

Das Zwischenprodukt wird aus dem Reaktionsgemisch isoliert und durch Säulenchromatographie unter Verwendung von Adsorptionsmitteln, wie Ionenaustauscherharzen, Kieselgel, Aluminiumoxid oder Cellulose, oder durch DünnschichtChromatographie unter Verwendung von Kieselgel, Aluminiumoxid oder Cellulose gereinigt.

Man reduziert das Zwischenprodukt, indem man die Verbindung in einem keinen aktiven Wasserstoff aufweisenden Lösungsmittel (wie Tetrahydrofuran, Dioxan oder Trioxan) löst, die Lösung mit 1 bis 60 Mol Lithiumaluminiumhydrid versetzt und das Gemisch 12 bis 72 Stunden unter Rückfluß kocht. Wenn die Umsetzung beendet ist, zersetzt man das überschüssige Lithiumaluminiumhydrid durch Zugabe eines Lösungsmittels, wie von Äthylacetat, Äthanol oder Wasser. Anschliessend destilliert man das Lösungsmittel ab und versetzt den Rückstand mit Wasser. Man trennt die unlöslichen anorganischen Substanzen ab und chromatographiert die Lösung, z.B. mit Hilfe eines Ionenaustauscher-

8 0 9 8 0 9 /.O^ 0 1

harzes oder von Kieselgel, um das gewünschte 6*-N-Methyl-XK-88-5 zu isolieren.

Die Reduktion einer Urethangruppe (wie einer Benzyloxycarbonylgruppe) mit Lithiumaluminiumhydrid wird von R.L.Danley et al. in "Journal of Organic Chemistry", Band 20 (1955), Seite 92 beschrieben.

Das erfindungsgemässe 6·-Ν-Μβΐ}^1-ΧΚ-88-5 weist ein ausserordentlich breites antibakterielles WirkungsSpektrum auf und zeichnet sich durch eine starke antibakterielle Wirksamkeit gegenüber Stämmen von Serratia marcescens aus, welche gegenüber bekannten Aminoglykosid-Antibiotika resistent sind.

Tabelle I zeigt die nach der Agarverdünnungsmethode bestimmten Mindesthemmkonzentrationen (γ/ml) von 6'-N-Methyl-XiC-88-5 gegenüber verschiedenen grampositiven und gramnegativen Bakterien.

Tab	80	eile I	6·-N-Methyl- XK-88-5	XK-88-5
Mikroorgani snen		1,25	1,25
Vibrio percolans	KY4174	0,64	0,16
Pseudomonas alkaligenes	KY4656	0,32	0,16
Erwinia aroideae	KY3241	0,16	0,04
Staphylococcus aureus	KY4279	0,32	0,32
Escherichia coli	KY4271	0,08	0,04
Bacillus subtilis	KY4273	0,64	0,64
Proteus vulgaris	KY4277	1,25	0,32
Shigella sonnei	KY4281	0,32	0,32
Salmonella typhosa	KY4278	0,16	0,08
Klebsiella pneumoniae	KY4275	12,5	>100
Serratia marcescens	POElO65
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Serratia marcescens POE1065 erzeugt die Acetyltransferase von Kanamycin.

Die Verbindung der Erfindung kann als antibakterielles Mittel zur Reinigung und Desinfektion von Laborglasgeräten und chirurgischen Instrumenten verwendet werden. Sie eignet sich auch für pharmazeutische und hygienische Zwecke, d.h. zur Säuberung und hygienischen Pflege von Zimmern und sonstigen Einrichtungen von Krankenhäusern.

Die akute Toxizität (LD₅₀) ^von 6*-N-Methyl-7K-88-5 beträgt 620 mg/kg (i.v.).

Die nachstehenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern.

Beispiel 1

Herstellung von 6'-N-Benzyloxycarbonyl-XK-88-5

Man löst 5 g der freien Base XK-88-5 in einem Gemisch von 190 ml Wasser und 160 ml Athylenglykoldimethyläther und versetzt die Lösung unter Rühren und Eisbadkühlung tropfenweise mit einer Lösung von 3»09 g N-Benzyloxycarbonyloxysuccinimid in 30 ml Athylenglykoldimethyläther. Die erhaltene Lösung wird 3 Stunden unter Eisbadkühlung gerührt und anschliessend 15 Stunden im Kühlschrank bei 5⁰C stehen gelassen.

Anschliessend filtriert man eine geringe Niederschlagsmenge ab. Das Piltrat wird mit Salzsäure auf einen pH-Wert von 4,4 eingestellt und dann auf eine mit 500 ml Amberlite CG50 (NHt-Form) (Rohm and Haas Co., V.St.A.) gefüllte Säule aufgegeben.

Die Säule wird mit 1500 ml V/asser und 400 ml 0,1 η wässrigem Ammoniak gewaschen. Anschliessend eluiert man mit 0,1 η wässrigem Ammoniak, wobei man das Eluat dünnschichtchromatigraphisch auf seine Bestandteile prüft. Das Eluat wird in Form von 22 ml-

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Fraktionen aufgefangen. Die 6'-N-Benzyloxycarbonyl-XK-88-5 enthaltenden Fraktionen Nr. 45 bis 87 werden vereinigt und unter vermindertem Druck zur Trockene eingedampft. Dabei erhält man 4,1 g Rohprodukt.

Zur Reinigung des 6'-N-Benzyloxycarbonyl-XK-88-5 werden 4,1 g des pulverförraigen Rohprodukts auf eine mit 250 g Kieselgel gefüllte Säule aufgegeben. Dann eluiert man mit einem Lösungsmittelgemisch aus n-Butanol, Äthanol, Chloroform und konzentriertem wässrigem Ammoniak (Volumverhältnis 4 : 5 : 2 : 1). Das Eluat wird in Form von 22 ml-Fraktionen aufgefangen. Die Fraktionen werden jeweils dünnschichtchromatographisch untersucht. Die nur das gewünschte Produkt enthaltenden Fraktionen Nr. 82 bis 162 werden vereinigt und unter vermindertem Druck zur Trockene eingedampft. Man erhält 1,64 g reines 6'-N-Benzyloxycarbonyl-XK-88-5 in Form eines weissen, amorphen Pulvers.

Die physikochemischen Kenndaten dieses Zwischenprodukts sind folgende:

Schmelzpunkt: 170 bis 172°C

spezifische Drehung: /q/_D = +115° (c = 0,3, V/asser)

^C26^H44^N6°9-^^I2^CO3ⁱ CHN ber.: 51,69 7,38 13,65

gef.: 51,11 7,26 13,22

Der bei der Kieselgel-Dünnschichtchromatographie (Entwickler: n-Butanol/Äthanol/Chloroform/konzentriertes wässriges Ammoniak =4:5:2:5 Volumteile) erzielte Rf-Wert beträgt 0,62.

Fig. 1 zeigt das C -NMR-Spektrum von 6^f-N-Benzyloxycarbonyl-XK-88-5, gemessen in DgO bei Pt)iq· ^-^e chemische Verschiebung jedes Signals wird in ppm angegeben (bezogen auf Tetramethylsilan = TMS): 158,8, 137,1, 129,5, 129,3, 128,9, 102,7, 100,1, 89,1, 86,6, 80,1, 74,9, 69,5, 68,8, 67,7, 67,4 (Standardverbindung), 60,8, 58,8, 57,7, 56,1, 54,8, 51,1, 50,2, 45,4, 36,9,

³⁶'³· . 8 -

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AX-

Beispiel

Herstellung von 6'-N-Methyl-XK-88-5

Zur Herstellung des gewünschten Endprodukts suspendiert man 0,81 g 6'-N-Benzyloxycarbonyl-XK-88-5 in 400 ml Tetrahydrofuran, versetzt die Suspension mit 2,43 g Lithiumaluminiumhydrid und kocht das Gemisch unter kräftigem Rühren 23 Stunden unter Rückfluss.

Anschliessend setzt man 1,3 g Lithiumaluminiumhydrid zu und kocht das Gemisch weitere 19 Stunden unter Rückfluss. Dann lässt man das Gemisch auf Raumtemperatur abkühlen, zersetzt das überschüssige Lithiumaluminiumhydrid durch langsame Zugabe von 5 ml Äthylacetat und fügt sodann tropfenweise 20 ml Wasser hinzu, um sicherzustellen, dass das Lithiumaluminiumhydrid vollständig zersetzt wird.

Anschliessend destilliert man das Lösungsmittel bei vermindertem Druck ab und versetzt den Rückstand mit 150 ml V/asser. Das Gemisch wird dann 1 Stunde bei Raumtemperatur gerührt und anschliessend zentrifugiert. Die überstehende Lösung wird aufbewahrt. Man versetzt den Niederschlag mit 150 ml Wasser, rührt das Gemisch 1 Stunde bei Raumtemperatur und zentrifugiert es ebenfalls. Die dabei erhaltene überstehende Lösung wird mit dem vorgenannten Überstand vereinigt und das Geraisch bei vermindertem Druck bis auf 30 ml eingeengt und mit Salzsäure auf einen pH-Wert von 4,5 eingestellt. Eine geringe Menge Niederschlag wird abfiltriert.

Das Piltrat wird auf eine Säule mit 77 ml Amberlite CG50 (NHt-Forra) aufgegeben. Man wäscht die Säule mit 360 ml Wasser und eluiert dann mit 456 ml 0,1 η wässrigem Ammoniak und 456 ml 0,2 η wässrigem Ammoniak, wobei man das Eluat durch Dünnschichtchromatographie auf seine Bestandteile testet.

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Das Eluat wird in 12 ml-Praktionen aufgefangen. Die Fraktionen Nr.25 bis 30, die das nicht-umgesetzte 6'-N-Benzyloxycarbonyl-XK-88-5 enthalten, werden vereinigt und bei vermindertem Druck zur Trockene eingedampft. Dabei erhält man 0,32 g des Zwischenprodukts. Die die gewünschte Verbindung enthaltenden Fraktionen Nr.45 bis 55 werden nach Vereinigung bei vermindertem Druck zur Trockene eingedampft; dabei erhält man 0,35 g rohes, pulverförmiges 6·-N-Methyl-XK-88-5.

Zur Reinigung des 6·-N-Methyl-XK-88-5 wird 0,35 g des erhaltenen Pulvers auf eine mit 25 g Kieselgel gefüllte Säule aufgegeben. Man eluiert mit einem Lösungsmittelgemisch aus Chloroform, Methanol und konzentriertem wässrigem Ammoniak (Volumverhältnis 1,5 : 1 ι 1). Das Eluat wird in 5 ml-Fraktionen aufgefangen. Die Fraktionen werden jeweils durch Dünnschichtchromatographie auf ihre Bestandteile geprüft. Die Fraktionen Nr.25 bis 32 v/erden nach Vereinigung bei vermindertem Druck zur Trockene eingedampft, wobei man 90 mg reines 6'-N-Methyl-XK-88-5 in Form eines weissen, amorphen Pulvers erhält.

Die physikochemischen Eigenschaften des Endprodukts sind folgende:

Schmelzpunkt: 173 bis 175°C

spezifische Drehung: /q/_D = +100 (c = 0,342, Wasser)

CHN

C₁₉H₄₀N₅O₇^₂CO₃: ber.: 45,61 8,05 15,96 $>

gef.: 46,50 7,12 16,38 #

Molekulargewicht, bestimmt aus dem Massenspektrum (hohe Auflösung): 464,3001.

Der bei der Dünnschichtchromatographie an Kieselgel ermittelte Rf-Wert beträgt 1,19 (Entwicklungsmittel: n-Butanol/Äthanol/ Chloroform/konzentriertes wässriges Ammoniak, Volumverhältnis 4:5:2:5) bei einem Rf-Wert des Antibiotikums XK-88-5 von 1,00.

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Fig. 2 zeigt das C -NMR-Spektrum der freien Base von 6'-N-Methyl-XK-88-5, gemessen in DpO unter Verwendung von Dioxan als interne Standardverbindung. Die chemische Verschiebung jedes Signals wird nachstehend in ppm (bezogen auf TMS) angeführt: 101,9, 99,9, 87,6, 86,8, 80,2, 75,1, 68,9, 67,4 (Standardverbindung), 60,8, 58,7, 57,6, 56,2, 55,3, 54,8, 51,1, 50,2, 37,5, 36,6, 35,8.

Beispiel 3

Man löst 100 g 6'-N-Methyl-XK-88-5 in 0,5 ml Wasser und stellt die Lösung mit Schwefelsäure auf einen pH-Wert von 2,0 ein. Dann versetzt man die Lösung unter Rühren mit 20 ml Aceton in Form kleiner Teilmengen. Der gebildete Niederschlag wird abfiltriert, mit 50 ml Aceton ausgewaschen und vakuumgetrocknet. Man erhält 138 g des Sulfats von 6'-N-Methyl-XK-88-5 in Form eines weißen, amorphen Pulvers mit folgenden Kenndaten:

Schmelzpunkt: 210 bis 235°C (Zersetzung)

spezifische Drehung: /q/^ = +91,2° (c = 0,412, Wasser)

^C19^H4O^N6°7*^3H2^SO4'^H2^O: CHNS ber.: 29,37 6,24 10,82 12,38 $

gef.: 29,00 6,18 10,51 12,01 %

Ende der Beschreibung

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Leerseite

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE

   H₂N

   und dessen pharmakologisch verträgliche, nicht-toxische Säureadditionssalze.
2. 2. Verfahren zur Herstellung von 6'-N-Hethyl-XK-88-5, dadurch gekennzeichnet, dass man die Verbindung XK-88-5 mit einem Reagens, das dazu befähigt ist, in die in6'-Stellung von XK-88-5 befindliche Aminogruppe einen Rest der allgemeinen Formel

   Il

   R-O-C-

   in der R einen Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, einen Aralkylrest mit 7 bis 13 Kohlenstoffatomen oder einen substituierten oder unsubstituierten Arylrest mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet,

   809809/0701

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   - l-

   einzuführen, zu einem Zwischenprodukt der allgemeinen Formel

   NH-

   umsetzt und das Zwischenprodukt reduziert.

   - 2 -809809/070 1