DE2751624C2

DE2751624C2 -

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Publication number: DE2751624C2
Application number: DE2751624A
Authority: DE
Inventors: Lovji Dadi Edison N.J. Us Cama; Burton Grant Metuchen N.J. Us Christensen; Geb. Dukart Frances Aileen Scotch Plains N.J. Us Bouffard; David Bruce Randolph Warren N.J. Us Johnston
Original assignee: Merck and Co Inc
Current assignee: Merck and Co Inc
Priority date: 1976-11-19
Filing date: 1977-11-18
Publication date: 1988-09-08
Also published as: DE2751624A1; SE7713008L; NL7712750A; JPS5387390A; FR2383960A1; FR2371449A1; FR2383960B1; CH640856A5; FR2371449B1; JPS6033836B2; SE436130B; GB1593524A; FR2383959A1; FR2383959B1; LU78538A1; EP0521203A1

Description

Die Erfindung betrifft die anspruchsgemäßen 1-Carba-2-penem- 3-carbonsäurederivate der allgemeinen Strukturformel

worin R¹ und R² anspruchsgemäß definiert sind.

Durch die erfindungsgemäßen 1-Carba-2-penem-3-carbonsäurederivate wird eine neue Klasse von Antibiotika zur Verfügung gestellt, die bei der Tier- und Menschentherapie und bei unbelebten Systemen nützlich sind. Diese Antibiotika sind gegenüber einem breiten Bereich von Pathogenen wirksam, der z. B. sowohl grampositive Bakterien, wie S. aureus, Strep. pyogenes und B. subtilis, als auch gramnegative Bakterien, wie E. coli, Pseudomonas, Proteus morganii, Serratia und Klebsiella, umfaßt.

Die Erfindungsgemäßen Verbindungen der allgemeinen Formel (I) werden zweckdienlich nach dem folgenden Schma hergestellt:

worin R¹, und R² die anspruchsgemäßen Definitionen besitzen; R und R′ leicht entfernbare Schutz- bzw. Maskierungsgruppen bedeuten. Typischerweise ist die Schutzgruppe R eine Acylgruppe, wie niedrig-Alkanoyl, oder Aralkylcarbonyl, wie Acetyl, Brom-t-butoxycarbonyl, Benzyloxycarbonyl, Formyl oder Trifluoracetyl, oder eine Trialkylsilylgruppe, wie Trimethylsilyl oder t-Butyldimethylsilyl; und typischerweise ist die Schutzgruppe R′ eine substituierte oder unsubstituierte Alkyl-, Aralkyl-, Alkenyl- oder ähnliche Gruppe, wie Benzyl, p-Nitrobenzyl, o-Nitrobenzyl, Pivaloyloxymethyl und Brom-t-butyl.

Das obige Reaktionsdiagramm wird im folgenden näher in Worten erläutert. Ein geeignet substituiertes Azetidinon (1) wird mit einem Glyoxalatester, wie Benzylglyoxalat, unter Bildung des entsprechenden 1-(Benzyloxycarbonylhydroxymethyl)- azetidinons (2) umgesetzt. Die Reaktion 1 → 2 wird zweckdienlich in einem Lösungsmittel, wie Benzol, Toluol, Xylol u. ä., bei einer Temperatur von etwa 25°C bis Rückflußtemperatur während 2 bis 10 Stunden durchgeführt. Die besondere Identität des Lösungsmittels ist nicht kritisch, vorausgesetzt nur, daß es die Reaktionsteilnehmer ausreichend solubilisiert und bei dem gewünschten Verlauf der Umsetzung inert oder im wesentlichen inert ist. Die Halogenierungsreaktion 2 → 3 kann nach irgendeinem der vielen, an sich bekannten Halogenierungs- verfahren durchgeführt werden. Geeignete Reagentien sind: SOCl₂, POCl₃ und Oxalylchlorid. Bei einem bevorzugten Chlorierungsverfahren wird 2 in einem Lösungsmittel, wie Tetrahydrofuran (THF), Äther, und CH₂Cl₂, mit Thionylchlorid in Anwesenheit von 1 bis 2 Äquiv. (bezogen auf das Thionylchlorid) einer Base, wie Pyridin, Triäthylamin und Chinolin behandelt. Typischerweise wird die Reaktion bei einer Temperatur von -30 bis 25°C während 0,5 bis 1 Stunde durchgeführt. Die entstehende 1-(Benzyloxy-carbonylchlormethyl)-azeditinon- species, 3, wird gegebenenfalls nach an sich bekannten Verfahren für die spätere Reaktion 3 → 4 isoliert. Das Zwischenprodukt 4 wird aus 3 durch Behandlung von 3 in einem Lösungsmittel, wie Dimethylformamid (DMF), Dimethylsulfoxid (DMSO), THF und Dimethoxyäthan (DME), mit 1 bis 1,5 Äquiv. Phosphin, wie Triphenylphosphin, Tributylphosphin, Tri-äthylphosphin und Tris(2-cyanoäthyl)-phosphin hergestellt. Typischerweise wird die Reaktion unter Stickstoffatmosphäre bei einer Temperatur von -20 bis 25°C während 0,5 bis 2 Stunden durchgeführt. Die Reaktion 4 →5 kann unter Verwendung irgendeines der vielen, an sich bekannten Schutzgruppenabspaltungsverfahren, wie Hydrolyse oder Hydrogenolyse, erfolgen. Ein besonders geeignetes Mittel für die Schutzgruppenabspaltung 4 → 5 ist ein Alkoholyseverfahren, bei dem 4 in einem niedrig Alkohol, wie Methanol und Äthanol, in Anwesenheit von 0,1 bis 1,4 Äquiv. des entsprechenden Alkalimetallalkoxyds, wie Natriummethylat; behandelt wird. Typischerweise wird die Reaktion bei einer Temperatur von 0 bis 25°C während 0,5 bis 2 Stunden durchgeführt. Die Ringschlußreaktion 5 → 7 verläuft über das Oxo-Zwischenprodukt 6 und wird erreicht, indem man 5 mit einem Äquivalent eines Oxydationssystem, wie einem 1 : 1 Gemisch aus Dimethylsulfoxid (DMSO) und Essigsäureanhydrid (Ac₂O) behandelt. Andere Oxydationssysteme sind z. B. Cyclohexylcarbodiimid in DMSO und CrO₃ · 2(Pyridin) in CH₂Cl₂. Typischerweise wird die Ringschlußstufe 5 → 7 bei einer Temperatur von etwa 0 bis 100°C während 0,25 bis 24 Stunden in dem oxydativen System (DMSO/Ac₂O), wie oben beschrieben, oder durch Erhitzen von 100 auf 160°C (nach Isolierung der Oxoverbindung 6) in einem Lösungsmittel, wie Benzol, Toluol, Dioxan, Xylol oder DMF, durchgeführt. Die Carboxyl- Abspaltungsstufe 7 → 8 kann nach einer Reihe an sich gut bekannter Verfahren, wie Hydrolyse, Hydrierung oder Photolyse einer geeigneten Gruppe R′, ablaufen. Geeignete Hydrierungskatalysatoren für die Schutzgruppenabspaltung umfassen die Platinmetalle und ihre Oxide, wie Palladium-auf- Kohle u. ä.; geeignete Lösungsmittel für die Hydrierung sind Methanol, Dioxan/H₂O und Äthanol/H₂O in Anwesenheit von Wasserstoff bei einem Druck von 1 bis 50 at. Die Hydrierung wird typischerweise von 5 Minuten bis 4 Stunden bei einer Temperatur von etwa 25°C, gegebenenfalls in Anwesenheit einer milden Base, wie Natriumbicarbonat, durchgeführt.

Die Glyoxalatester 1a, die zur Umsetzung mit 1 verwendet werden, können durch Oxydation der entsprechenden Weinsäurediester mit Oxydationsmitteln, wie mit Perjodsäure oder Bleitetraacetat, in einem Lösungsmittel, wie THF, Benzol oder Methylenchlorid, ½ bis 4 Stunden bei -20 bis 25°C durchgeführt werden. Die Tartratester werden aus Dilithiotartrat oder Dinatriumtartrat durch Umsetzung mit R′X, worin X Chlor, Brom oder Jod bedeutet und R′ die oben gegebene Definition besitzt, in einem Lösungsmittel, wie DMF oder DMSO, bei 25 bis 70°C während 4 bis 48 Stunden hergestellt.

Das als Ausgangsmaterial verwendete substituierte Azetidinon 1 kann nach dem folgenden Rekationsschema hergestellt werden.

Im folgenden wird das obige Diagramm für die Herstellung von 1 näher erläutert. Das 4-(2-Acetoxyvinyl)-azetidin-2-on (3) wird durch Umsetzung von Chlorsulfonylisocyanat und einem Acyloxybutadien, wie 1-Acetoxybutadien, in einem Lösungsmittel, wie wasserfreiem Dimethyläther, bei einer Temperatur von etwa -30 bis 0°C unter Stickstoffatmosphäre hergestellt. Das Reaktionszwischenprodukt 2 wird durch Hydrolyse in 3 umgewandelt. Die Reduktion von 3 unter Bildung von 4-(2-Acet- oxyäthyl)-2-azetidinon (4) wird nach irgendeinem üblichen Verfahren, wie durch Hydrierung in Anwesenheit eines Katalysators, wie Platin, Palladium oder ihren Oxiden, unter einem Wasserstoffdruck von 1 bis 20 at in einem Lösungsmittel, wie Äthanol oder Äthylacetat, bei einer Temperatur von 0 bis 25°C während 5 Minuten bis 1 Stunde durchgeführt. Die 4-(2- Hydroxyäthyl)-2-azetidinon-Species, 5, wird durch Hydrolyse aus 4 erhalten. Die 8-Oxo-2,2-dimethyl-3-oxa-1-azabicyclo- [4.2.0]octan-Species, 6, wird bei der Behandlung von 5, mit 2,2-Dimethoxypropan in Anwesenheit eines Katalysators, wie Bortrifluoridätherat, in einem Lösungsmittel, wie Methylenchlorid, bei einer Temperatur von 0 bis 40°C während 1 bis 40 Minuten erhalten. Alternativ kann 5 mit Bortrifluoridätherat und Trimethylorthoformiat unter Bildung von 8-Oxo- 2-methoxy-3-oxa-1-azabicyclo[4.2.0]octan behandelt werden, das mono- oder dialkyliert werden kann, entsprechend den Verfahren für 6 → 7. Die Alkylierung von 6 ergibt 7. Typischerweise wird 6 mit einer starken Base, wie Lithium- diisopropylamid, Natriumhydrid, Phenyllithium oder Butyllithium, in einem Lösungsmittel, wie Tetrahydrofuran (THF), Äther und Dimethoxyäthan, bei einer Temperatur von -80 bis 0°C behandelt, worauf das Alkylierungsmittel der Wahl, R²X, zugegeben wird (R¹ besitzt die oben gegebene Bedeutung und X steht für Chlor oder Brom; alternativ kann das Alkylierungsmittel R¹-Tosylat, R¹-Mesylat oder ein Aldehyd oder Keton, wie Acetaldehyd sein). Man erhält die monoalkylierte Species 7.

Die Species wird durch Säurehydrolyse aus 7 erhalten. Die Oxydation von 8 mit einem Oxydationsmittel, wie DMSO-Essigsäureanhydrid, Pyridin · CrO₃ und Cyclohexylcarbodiimid/DMSO, in einem Lösungsmittel, wie DMSO, Pyridin, Acetonitril und Methylenchlorid, bei einer Temperatur von etwa 0 bis 25°C während 0,5 bis 12 Stunden ergibt 9, das nach der Behandlung mit dem Grignard-Reagens R³MgX (worin R³ die oben gegebene Bedeutung besitzt und X für Halogen steht) 10 ergibt. Typischerweise wird die Alkylierungsreaktion 9 → 10 in einem Lösungsmnittel, wie Äther, THF, Benzol u. ä. bei einer Temperatur von -78 bis etwa 25°C während 0,5 bis etwa 24 Stunden durchgeführt.

Die gewünschte, geschützte Species 1 wird durch Behandlung von 10 mit einem Acylierungsmittel, wie Acetylchlorid, Ameisen- essigsäureanhydrid, und Trifluoressigsäureanhydrid, in einem Lösungsmittel, wie CH₂Cl₂, CHCl₃, THF u. ä., bei einer Temperatur von -20 bis etwa 25°C während 0,5 bis etwa 4 Stunden erhalten. Das Ausgangsmaterial 1 kann entsprechend der Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen isoliert werden.

Beim Aufbau von R² (8 → 9 → 10) kann das Ringstickstoffatom durch eine leicht entfernbare Schutzgruppe R′′

geschützt sein, worin R′′ Acyl oder Triorganosilyl, wie Trimethylsilyl, t-Butyldimethylsilyl, Trifluoracetyl oder Formyl bedeutet. Die Entfernung von R′′ erfolgt durch Hydrolyse unter Bildung 10 (oder 1 aus dem N-geschützten 1) gemäß an sich gut bekannter Verfahren.

Das Ausgangsmaterial 1 kann alternativ nach dem folgenden Reaktionsschema hergestellt werden:

worin alle Symbole die zuvor gegebenen Definitionen besitzen.

Die Reaktion 5 → 5a erfolgt durch Behandlung von 5 mit 2,3-Dihydropyran in einem Lösungsmittel, wie p-Dioxan und Benzol in Anwesenheit von p-Toluolsulfonsäure oder beispielsweise Perchlorsäure bei einer Temperatur von 0 bis etwa 30°C. Das Zwischenprodukt 5a kann für die letztere Alkylierung isoliert werden, wobei man 7a erhält, gemäß Verfahren, die analog zu den vorbeschriebenen Reaktionen 6 → 7 sind. Die Zwischenspecies 8 wird aus 7a durch milde Säurehydrolyse erhalten.

Schließlich soll bemerkt werden, daß die Zwischenspecies 8 zweckdienlich für die letztere Reaktion in dem obigen Schema durch innere Acylierung entsprechend der folgenden Reaktion hergestellt werden kann:

worin R Acyl,

R¹ und R⁰ z. B. niedrig-Alkyl, oder Acyl, bedeuten. Typischerweise wird die obige Reaktion in einem Lösungsmittel, wie Tetrahydrofuran, Äther oder Dimethoxyäthan, in Anwesenheit von 1 bis 2 Äquiv. einer starken Base, wie Lithiumdiisopropylamid, Natriumhydrid oder Kaliumhydrid, bei einer Temperatur von -78 bis 25°C während 0,5 bis 24 Stunden durchgeführt.

Ein alternatives Verfahren für die Einführung des 2-Substituenten, R², bei der Totalsynthese von (I) kann durch das folgende Reaktionsdiagramm erläutert werden:

Im folgenden wird das obige Diagramm näher erläutert. Die Species 5 ist die gleiche, wie es bei dem zuerst beschriebenen Reaktionsschema aufgeführt wurde, ausgenommen, daß R² Wasserstoff bedeutet. Diese Species 5 wird unter Bildung von 6′ oxydiert. Irgendeines der vielen Oxydationssysteme kann verwendet werden, wie Jones' Reagens, KMnO₄, und Ag₂O, in Lösungsmitteln, wie Aceton, wäßriges THF, und wäßriges Dioxan, bei einer Temperatur von 0 bis 25°C während 10 Minuten bis 24 Stunden. Die bevorzugten Bedingungen bei der Oxydation 5 → 6′ bestehen darin, daß man 5 in einem Lösungsmittel, wie Aceton mit Jones' Reagens bei einer Temperatur von 0 bis 25°C während 10 Minuten bis 0,5 Stunden behandelt. Bei der Chlorierung von 6′ erhält man 7′. Typischerweise erfolgt die Chlorierung durch Behandlung von 6′ in einem Lösungsmittel, wie CH₂Cl₂, THF, Et₂O, CHCl₃, C₆H₆ mit einem Chlorierungsmittel, wie Oxalylchlorid, SOCl₂, POCl₃ bei einer Temperatur von -20 bis 25°C während ½ bis 24 Stunden. Behandlung von 7′ mit einem Mercaptan in R⁰SH, wie Phenylmercaptan, Butylmercaptan, Äthylmercaptan, p-Nitrophenylmercaptan in einem Lösungsmittel, wie CH₂Cl₂, Et₂O, THF, C₆H₆ bei einer Temperatur von 0 bis 25°C während 0,5 bis 3 Stunden ergibt 8′. Bei dem alternativen Verfahren kann man 7′ direkt in 6, dann in 7 und (I) überführen. Die Umwandlung von entweder 8′ oder 7′ in 6 erfolgt durch Behandlung entweder mit (R²)₂CuLi oder (R²)₂CuMgX, worin R² die oben gegebene Bedeutung besitzt, in einem Lösungsmittel, wie Diäthyläther oder Tetrahydrofuran, bei einer Temperatur von -78 bis 25°C während 10 Minuten bis 2 Stunden. Die obige Species 6 ist identisch mit der Species 6 in dem zuerst definierten Totalreaktionsschema und die Umwandlung von 6 → 7 → (I) wurde oben genau beschrieben.

Eine besonders bevorzugte Gruppe der erfindungsgemäßen Verbindungen ist die, worin R¹ und R² Wasserstoff bedeuten, wie auch solche Verbindungen, worin

bedeuten, sowie solche Verbindungen, worin

bedeuten.

Bevorzugte Ester, die als Schutzgruppen verwendet werden, sind solche, worin R′ Benzyl, p-Nitrobenzyl, o-Nitrobenzyl, t-Butyl, Brom-t-butyl, t-Butyl-dimethylsilyl, Trimethylsilyl, Trichloräthyl bedeutet.

Die erfindungsgemäßen Produkte (I) bilden eine große Vielzahl pharmakologisch annehmbarer Salze mit anorganischen und organischen Basen. Diese umfassen beispielsweise Metallsalze, die sich von Alkalimetall- oder Erdalkalimetallhydroxiden, -carbonaten oder -bicarbonaten ableiten, und Salze, die sich von primären, sekundären oder tertiären Aminen ableiten, wie Monoalkylamine. Dialkylamine, Trialkylamine, niedrig-Alkanolamine, Di-niedrig-alkanolamine, niedrig-Alkylendiamine, N,N- Diaralkyl-niedrig-alkylendiamine, Aralkylamine, Amino-subst.- niedrig-alkanole, N,N-Di-niedrig-alkylamino-subst.-niedrigalkanole, Amino-, Polyamino- und Guanidino-stubst.-niedrig-Alkansäuren und Stickstoff enthaltende heterocyclische Amine. Beispiele für Salze sind solche, die sich von Natriumhydroxid, Natriumcarbonat, Natriumbicarbonat, Kaliumcarbonat, Kaliumhydroxid, Calciumcarbonat, Trimethylamin, Triäthylamin, Piperidin, Morpholin, Chinin, Lysin, Protamin, Arginin, Procain, Äthanolamin, Morphin, Benzylamin, Äthylendiamin, N,N′- Dibenzyläthylendiamin, Diäthanolamin, Piperazin, Dimethylaminoäthanol, 2-Amino-2-methyl-1-propanol, Theophyllin und N-Methylglucamin ableiten.

Gegenstand der Erfindung sind weiterhin Salze von Aminogruppen, die in bestimmten anspruchsgemäßen Verbindungen an den Seitenketten von R¹ und R² enthalten sind. Solche pharmazeutisch annehmbaren Säureadditionssalze leiten sich von organischen und anorganischen Säuren, wie HCl, HBr, Citronensäure und Weinsäure ab.

Die Salze können Monosalze, wie das Mononatriumsalz, das durch Behandlung von 1 Äquiv. Natriumhydroxid mit 1 Äquiv. der Verbindung (I) erhalten wird, wie auch gemischte Disalze sein. Solche Salze können durch Behandlung von 1 Äquiv. einer Base mit einem zweiwertigen Kation, wie Calciumhydroxid, mit 1 Äquiv. des Produktes (I) erhalten werden. Die erfindungsgemäßen Salze sind pharmakologisch annehmbare, nichttoxische Derivate, die als aktiver Bestandteil in geeigneten pharmazeutischen Dosiseinheitsformen verwendet werden können. Sie können ebenfalls mit anderen Arzneimitteln unter Bildung von Zubereitungen mit einem breiten Aktivitätsspektrum kombiniert werden.

Die neuen erfindungsgemäßen 1-Carba-2-penem-3-carbonsäurederivate sind wertvolle antimikrobielle Substanzen, die gegenüber verschiedenen grampositiven und gramnegativen Pathogenen wirksam sind. Die freie Säure und insbesondere ihre Salze, wie die Amin- und Metallsalze, insbesondere die Alkalimetall- und Erd- alkalimetallsalze, sind nützliche Bakterizide und können zur Entfernung empfindlicher Pathogener von zahnmedizinischen und medizinischen Vorrichtungen, für die Abtrennung von Mikroorganismen und für die therapeutische Verwendung bei Menschen und Tieren eingesetzt werden. Zu diesem letzteren Zweck werden pharmakologisch annehmbare Salze mit anorganischen und organischen Basen, wie sie an sich bekannt sind und bei der Verabreichung von Penicillinen und Cephalosporinen verwendet werden, verwendet. Beispielsweise können Salze, wie Alkalimetall- und Erdalkalimetallsalze, und primäre, sekundäre und tertiären Aminsalzen für diesen Zweck verwendet werden. Diese Salze können mit pharmazeutisch annehmbaren flüssigen und festen Trägern unter Bildung geeigneter Dosiseinheitsformen, wie Pillen, Tabletten, Kapseln, Suppositorien, Sirupen, Elixieren, verwendet werden, die nach an sich bekannten Verfahren hergestellt werden können.

Die neuen Verbindungen sind wertvolle Antibiotika gegenüber verschiedenen grampositiven und gramnegativen Bakterien und finden dementsprechend in der Human- und Veterinärmedizin Verwendung. Sie haben sich im Vergleich mit den bekannten Antibiotika Thienamycin und Cefoxitin als überlegen erwiesen. Die erfindungsgemäßen Verbindungen können als antibakterielle Arzneimittel zur Behandlung von Infektionen verwendet werden, die durch grampositive oder gramnegative Bakterien erzeugt werden, z. B. gegen Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Bacillus subtilis, Salmonella typhosa, Pseudomonas und Bacterium proteus. Die erfindungsgemäßen antibakteriellen Mittel können weiterhin als Zusatzstoffe für Tierfutter, für die Konservierung von Nahrungsmitteln bzw. Futter und als Desinfektionsmittel verwendet werden. Beispielsweise können sie in wäßrigen Zubereitungen in Konzentrationen im Bereich von 0,1 bis 100 Teilen Antibiotikum/Million Teile Lösung zur Zerstörung und Inhibierung des Wachstums schädlicher Bakterien auf medizinsichen und zahnmedizinischen Geräten und als Bakterizide bei industriellen Anwendungen, z. B. bei Anstrichmitteln auf Wassergrundlage und in weißem Wasser der Papiermühlen, zur Inhibierung des Wachstums schädlicher Bakterien verwendet werden.

Die erfindungsgemäßen Antibiotika und ihre entsprechenden Salze können allein oder zusammen als aktiver Bestandteil in verschiedenen pharmazeutischen Zubereitungen verwendet werden, z. B. in Form von Kapseln, Tabletten, Pulvern, flüssigen Lösungen, Suspensionen oder Elixieren. Sie können oral, intravenös oder intramuskulär verabreicht werden.

Die Zubereitungen werden bevorzugt in einer für die Absorption durch den gastro-intestinalen Trakt geeigneter Form verabreicht. Tabletten, Kapseln und Suppositorien, beschichtete Tabletten und orale flüssige Zubereitungen z. B. in Form von wäßrigen oder öligen Suspensionen, Lösungen, Emulsionen, Sirupen, Elixieren oder Trockenprodukte für die Rekonstitution, können an sich bekannte Zusatzstoffe enthalten.

Die Zubereitungen für die Injektion können in Form von Suspensionen, Lösungen oder Emulsionen in öligen oder wäßrigen Trägern vorliegen, und sie können Formulationsmittel, wie Suspensions-, Stabilisations- und/oder Dispersionsmittel enthalten. Alternativ kann der aktive Bestandteil in Pulverform für die Rekonstitution mit einem geeigneten Träger, z. B. sterilem, pyrogenfreiem Wasser, vor der Verwendung vorliegen. Auch die Formulierungen zur Absorption durch die Schleimhautmembranen der Nase und des Halses oder der Bronchialgewebe, für die Medikation der Augen und Ohren und zur topischen Anwendung sind die erfindungsgemäßen Verbindungen geeignet. Für die Veterinärmedizin können die Zubereitungen z. B. als intramammare Zubereitung formuliert werden. Die Arzneimittel können 0,1 bis 99% aktives Material enthalten. Der bevorzugte Bereich beträgt etwa 10 bis 60%. Die Zubereitungen enthalten im allgemeinen 15 bis etwa 1500 mg aktiven Bestandteil, bevorzugt etwa 250 bis 1000 mg.

Die zu verabreichende Dosis liegt im allgemeinen täglich bei etwa 15 bis etwa 600 mg aktiver Bestandteil/kg Körpergewicht des Patienten. Eine bevorzugte tägliche Dosis für erwachsene Menschen liegt im Bereich von etwa 80 bis 120 mg aktiven Bestandteil/kg Körpergewicht.

In den folgenden Beispielen sind die Temperaturen in °C angegeben.

Beispiel 1 Herstellung von 1-Carba-2-penem-carbonsäure, dem Benzylester und ihrem Natriumsalz R=H, CH₂C₆H₅, Na⊕ Stufe A 1-(Benzyloxycarbonylhydroxymethyl)-4-(2- acetoxyäthyl)-2-azetidinon

2,0 g Dibenzyltartrat werden in 8 ml Tetrahydrofuran (THF) gelöst und unter N₂ gegeben. 1,7 g Perjodsäure, gelöst in 80 ml THF, werden auf einmal zugegeben, und das Reaktionsgemisch wird heftig 30 min bei 25°C gerührt. Die entstehende Lösung wird filtriert und das Filtrat wird eingedampft. Der Rückstand wird in 50 ml Benzol aufgenommen, erneut filtriert und schließlich eingedampft; man erhält Benzylglyoxalat, vermischt mit seinem Hydrat. 1,0 g 4-(2-Acetoxyäthyl)-azetidinon (vgl. Beispiel 8, I, Stufe B) wird in 80 ml Benzol gelöst, das sich in einem Dreihalskolben befindet, der mit einem Dean-Stark-Wasserseparator, der 2 g CaH₂ enthält, zum Abfangen des Wassers und einem Tropftrichter ausgerüstet ist. Die Lösung wird am Rückfluß erhitzt, bis das CaH₂ keine weitere Reaktion zeigt. Das Benzylglyoxalat und sein Hydrat von oben werden in 80 ml Benzol gelöst und tropfenweise zu der rückfließenden Lösung des Azetidions im Verlauf von 1 h gegeben. Das Reaktionsgemisch wird dann weitere 3 h am Rückfluß erhitzt. Das Reaktionsgemisch wird abgekühlt und filtriert. Das Filtrat wird eingedampft und der Rückstand wird an Silikagel unter Verwendung von 25% Äthylacetat/Benzol, das 1% Methanol enthält, chromatographiert; man erhält 1,85 g: 1-(Benzyloxycarbonylhydroxy- methyl)-4-(2-acetoxyäthyl)-2-azetidinon.

IR/µ:2,8 (OH); 5,7 (breit, β-Lactamester-carbonyl);

Stufe B 1-(Benzyloxycarbonylchlormethyl)-4-(2-acetoxy- äthyl)-2-azetidinon

1,8 g 1-(Benzyloxycarbonylhydroxymethyl)-4-(2-acetoxyäthyl)- 2-azetidinon werden in 30 ml THF unter N₂ gelöst und auf -20°C gekühlt. 0,45 ml Pyridin werden zugegeben und dann werden 0,390 ml Thionylchlorid in 4 ml THF tropfenweise im Verlauf von 2 min zugefügt. Das Reaktionsgemisch wird 5 min bei -20°C gerührt. Das Kühlbad wird entfernt und das Reaktionsgemisch wird weitere 25 min gerührt. Das Reaktionsgemisch wird mit 20 ml Benzol verdünnt und filtriert. Das Filtrat wird bei vermindertem Druck und 5°C eingedampft. Als Rückstand verbleibt 1-(Benzyloxycarbonylchlormethyl)-4-(2-acetoxyäthyl)- 2-azetidinon, das direkt bei der nächsten Reaktion verwendet wird.

Stufe C 1-(Benzyloxycarbonylmethylentriphenyl-phosphoranyl)- 4-(2-acetoxyäthyl)-2-azetidinon

1,8 g 1-(Benzyloxycarbonylchlormethyl)-4-(2-acetoxyäthyl)-2- azetidinon von Stufe B werden in 20 ml Dimethylformamid (DMF) gelöst und mit 1,47 g Triphenylphosphin behandelt. Das Reaktionsgemisch wird 1 h bei 25°C unter N₂ gerührt. Das DMF wird bei vermindertem Druck entfernt, der Rückstand wird in CH₂Cl₂ aufgenommen und mit pH 7 Phosphatpuffer gewaschen. Die CH₂Cl₂-Lösung wird getrocknet und eingedampft; man erhält das rohe Produkt. Chromatographie an Silikagel unter Verwendung von Äthylacetat als Eluierungsmittel ergibt 2,9 g 1-(Benzyloxycarbonylmethylentriphenyl-phosphoranyl)-4-(2-acet- oxyäthyl)-2-azetidinon.

IR/µ:5,7 (β-Lactam, Acetoxyester); 6,1 (Benzylester);

Stufe D 1-(Benzyloxycarbonylmethyltriphenyl-phosphoranyl)- 4-(2-hydroxyäthyl)-2-azetidinon

2,9 g 1-(Benzyloxycarbonylmethylentriphenylphosphoranyl)-4- (2-acetoxyäthyl)-2-azetidinon von Stufe C werden in 100 ml Methanol gelöst und mit 0,300 g Natriummethylat behandelt. Das Reaktionsgemisch wird 1 h unter N₂ bei 25°C gerührt. Das meiste Methanol wird bei vermindertem Druck entfernt. Der Rückstand wird in 150 ml CH₂Cl₂ aufgenommen, einmal mit pH 7 Puffer gewaschen, dann getrocknet und eingedampft. Der Rückstand wird an Silikagel unter Verwendung von 5% Methanol in Äthylacetat als Eluierungsmittel chromatographiert; man erhält 2,4 g 1-(Benzylocycarbonylmethylentriphenyl-phosphoranyl)-4- (2-hydroxyäthyl)-2-azetidinon.

IR µ: 2,9 (OH); 5,72 (β-Lactam); 6,1 (Estercarbonyl).

Stufe E Benzyl-1-carba-2-penem-3-carboxylat

0,546 g 1-(Benzyloxycarbonylmethylentriphenyl-phosphoranyl)-4- (2-hydroxyäthyl)-2-azetidinon von Stufe D werden in 10 ml Dimethylsulfoxid (DMSO) gelöst und 10 ml Essigsäureanhydrid werden zugegeben. Das Reaktionsgemisch wird 3,5 h unter N₂ bei 25°C gerührt. Das Essigsäureanhydrid und DMSO werden bei vermindertem Druck bei 25°C entfernt. Der Rückstand wird durch präparative Dünnschichtchromatographie an Silikagel unter Verwendung von 25% Äthylacetat in Benzol als Eluierungsmittel gereinigt; man erhält 0,081 g Benzyl-1-carba-2-penem-3-carboxylat.

UV λ _max (H₂O/Dioxan) 269, e = 5500.

Massenspektrum (MS) M⁺ 243
IR µ:5,59 (β-Lactam), 5,78 (Ester), 6,19 (c = c) NMRδ:7,3 (C₆H₅); 6,36 T (C-2 H); 5,2 S (C₆H₅ CH₂O) 4,2 M(C-5 H); 2,5 bis 3,7 M(C-6 H und C-1 H).

Stufe F Natrium-1-carba-2-penem-3-carboxylat

0,010 g Benzyl-1-carba-2-penem-3-carboxylat von Stufe E werden in 1 ml Dioxan gelöst und mit 1 ml Wasser und 0,01 ml 0,5 molarem pH 7 Phosphatpuffer behandelt. 0,002 g 10%iger Pd/C-Katalysator werden zugegeben und das Reaktionsgemisch wird bei 2,81 kg/cm² (40 lbs) unter H₂ 7 min reduziert. Der Katalysator wird abfiltriert und mit Wasser gewaschen. Das Filtrat und die Waschlösungen werden mit CH₂Cl₂ extrahiert und die wäßrige Phase wird konzentriert und gefriergetrocknet; man erhält Natrium-1-carba-2-penem-3-carboxylat.

UV λ _max 262 nm.

Beispiel 1a Herstellung von Di-o-nitrobenzyltartrat

15,0 g (0,1 Mol) Weinsäure werden in 40 ml Wasser gelöst und mit 8,4 g (0,2 Mol) Lithiumhydroxid behandelt. Die entstehende Lösung wird bei vermindertem Druck auf ein geringes Volumen eingedampft und der Rückstand wird mit p-Dioxan behandelt. Der entstehende Niederschlag wird filtriert und im Vakuum getrocknet; man erhält 17,7 g Di-lithiumtartrat.

9,46 g (0,0585 Mol) Di-lithiumtartrat werden in 200 ml DMF suspendiert und mit 20 g (0,117 Mol) o-Nitrobenzylchlorid und 17,5 g (0,117 Mol) Natriumjodid behandelt. Das Gemisch wird unter N₂ 2 ½ Tage bei 65°C gerührt.

Das Lösungsmittel wird im Vakuum entfernt und die entstehende Paste wird mit Wasser und 5 g Natriumthiosulfat behandelt. Der entstehende Feststoff wird abfiltriert und getrocknet; man erhält 17,0 g (0,040 Mol; 69%) Di-o-nitrobenzyltartrat; Fp. 128°C.

NMR (DMSO) δ: 4,8 D (J = 7, H-C-OH), 5,23 D(J = 7, H-C-OH), 5,7 S(O-CH₂-C₆H₄-NO₂); 7,73 und 8,2 M (aromat. H).

Beispiel 2 I) Herstellung von trans-3-Isopropyl-4-(2-acetoxyäthyl)-2- azetidinon (Ausgangsmaterial) Stufe A 8-Oxo-2,2-dimethyl-7α-isopropyl-3-oxa-1-aza- bicyclo[4.2.0]ocatan

20 ml THF werden unter N₂ gegeben, mit 1,54 ml Diisopropylamin behandelt und auf -78°C gekühlt. Eine Lösung aus 1,87 M n-Butyllithium in 5,6 ml Hexan wird tropfenweise im Verlauf von 5 min zugegeben. Das Reaktionsgemisch wird 10 min bei -78°C gerührt und dann mit 1,55 g 8-Oxo-2,2-dimethyl-3-oxa-1- azabicyclo [4.1.0]ocatan in 15 ml THF behandelt, das im Verlauf von 5 min zugetropft wird. Nach weiteren 10 min werden 1,97 ml Hexamethylphosphoramid zugegeben. Das Gemisch wird weitere 10 min gerührt und dann mit 2 ml Isopropyljodid behandelt. Das Reaktionsgemisch wird 15 min bei -78°C gerührt. Es kann sich auf 25°C erwärmen und wird 15 min gerührt. Das Reaktionsgemisch wird mit EtOAc verdünnt, einmal mit pH 7 Phosphatpuffer gewaschen, getrocknet und eingedampft. Der Rückstand wird an Silikagel unter Verwendung von 25% EtOAc/C₆H₆ als Eluierungsmittel chromatographiert; man erhält 8-Oxo-2,2- dimethyl-7α-isopropyl-3-oxa-1-azabicyclo[4.2.0]ocatan.

IR µ:5,7 (β-Lactam);

Stufe B trans-3-Isopropyl-4-(2-hydroxyäthyl)-2-azetidinon

1 g 8-Oxo-2,2-dimethyl-7α-isopropyl-3-oxa-1-azabicyclo[4.2.0]- ocatan wird in 8 ml Essigsäure gelöst und 2 ml Wasser werden zugegeben. Das Gemisch wird 1,25 h bei 64°C erhitzt. Die Essigsäure und das Wasser werden bei vermindertem Druck entfernt. Der Rückstand wird in C₆H₆ aufgenommen und eingedampft; man erhält 3-Isorpopyl-4-(2-hydroxyäthyl)-azetidinon.

Stufe C trans-3-Isopropyl-4-(2-acetoxyäthyl)-2-azetidinon

Trans-3-Isopropyl-4-(2-hydroxyäthyl)-2-azetidinon von Stufe B wird in 10 ml CH₂Cl₂ gelöst und auf 0°C gekühlt. 0,75 ml Pyridin werden zugegeben und dann werden 0,392 ml Acetyl- chlorid tropfenweise zugefügt. Das Gemisch wird 15 min bei 0° und dann weitere 15 min bei 25°C gerührt. Das Reaktionsgemisch wird zur Trockene eingedampft. Der Rückstand wird an Silikagel unter Verwendung von 50% EtOAc/C₆H₆ als Eluierungsmittel chromatographiert; man erhält 0,652 g 3-Isopropyl- 4-(2-acetoxyäthyl)-azetidinon.

IR µ:5,7 (breit, β-Lactam-Estercarbonyl), 3,5 NH;

(II) Herstellung von Natrium-6α-isopropyl-1-carba-2-penem-carboxylat Stufe A Trans-1-(Benzyloxycarbonyl-hydroxymethyl)-3-isopropyl- 4-(2-acetoxyäthyl)-2-azetidinon

Benzyloxalat wird aus 0.390 g Dibenzyltartrat, wie in Beispiel 1, Stufe A, beschrieben hergestellt, in 30 ml C₆H₆ gelöst und unter Verwendung eines Dean-Stark Wasserseparators, der 1 g CaH₂ enthält, 2 h am Rückfluß erhitzt, abgekühlt, filtriert und eingedampft. Der Rückstand wird durch präparative TLC gereinigt; man erhält 0,395 g trans-(1-Benzyl- oxycarbonyl-hydroxymethyl)-3-isopropyl-4-(2-acetoxyäthyl)-2-azetidin-on.

IE µ: 2,9 (OH); 5,7 (breit, β-Lactam-Estercarbonyle).

Stufe B Trans-1-(Benzyloxycarbonylchlormethyl)-3-isopropyl- 4-(2-acetoxymethyl)-2-azetidinon

0,395 g trans-1-(Benzyloxycarbonyl-hydroxymethyl)-3-isopropyl- 4-(2-acetoxyäthyl)-2-azetidinon werden mit 0,094 ml Pyridin und 0,084 ml SOCl₂ gemäß dem Verfahren von Beispiel 1, Stufe B, behandelt; man erhält trans-(1-Benzyloxycarbonylchlor- methyl)-2-isopropyl-4-(3-acetoxyäthyl)-2-azetidinon, das direkt in der nächsten Reaktion verwendet wird.

Stufe C Trans-1-(Benzyloxycarbonyl-methylentriphenyl- phosphoranyl)-3-isopropyl-4-(2-acetoxyäthyl)- 2-azetidinon

Das obige trans-1-(Benzyloxycarbonylchlormethyl)-3-isopropyl- 4-(2-acetoxyäthyl)-2-azetidinon wird mit 0,296 g Triphenyl- phosphin gemäß dem Verfahren von Beispiel 1, Stufe E, behandelt; man erhält trans-1-(Benzyloxycarbonyl-methylentriphenyl- phosphoranyl)-3-isopropyl-4-(2-acetocxäthyl)-2-azetidinon.

Stufe D Trans-1-(Benzyloxycarbonyl-methylentriphenyl- phosphoranyl)-3-isopropyl-4-(2-hydroxyäthyl)-2- azetidinon

Trans-1-(Benzyloxycarbonyl-methylentriphenyl-phosphoranyl)-3- isopropyl-4-(2-acetoxyäthyl)-2-azetidinon aus dem vorherigen Versuch wird unter Verwendung des Verfahrens von Beispiel 1, Stufe D, hydrolysiert; man erhält trans-1-(Benzyloxycarbonyl- methylentriphenyl-phosphoranyl)-3-isopropyl-4-(2-hydroxy äthyl)-2-azetidinon (0,276 g).

Stufe E Benzyl-6a-isopropyl-1-carba-2-penem-carboxylat

0,100 g trans-1-(Benzyloxycarbonyl-methylentriphenylphosphor anyl)-3-isopropyl-4-(2-hydroxyäthyl)-2-azetidinon werden mit DMSO und Essigsäureanhydrid gemäß dem Verfahren von Beispiel 1, Stufe E, behandelt; man erhält 0,026 g Benzyl-6α-isopropyl- 2-penem-3-carboxylat.

IR μ:5,6 (b-Lactam); 5,79 (Ester); 6,2 (C=C);

Stufe F Natrium-6α-isopropyl-1-carba-2-penem-3-carboxylat

Benzyl-6α-isopropyl-2-penem-3-carboxylat wird unter Verwendung des in Beispiel 1, Stufe F, beschriebenen Verfahrens hydriert; man erhält Natrium-6a-isopropyl-2-penem-3-carboxylat.

Beispiel 3 I) Herstellung von trans-3-(1-Methylthiomethylenoxy)-äthyl-4- (2-acetoxyäthyl)-2-azetidinon (Ausgangsmaterial) Stufe A 8-Oxo-2,2-dimethyl-7α-(1-hydroxyäthyl)-3-oxa-1- azabicyclo[4.2.0]octan

Das Lithiumenolat von 8-Oxo-3-oxa-2,2-dimethyl-1-azabicyclo- [4.2.0]octan wird, wie bei der Herstellung von 8-Oxo-3-oxa- 2,2-dimethyl-7α-isopropyl-1-azabicyclo[4.2.0]octan im Beispiel 2, I, Stufe A beschrieben, hergestellt. Das Enolat wird bei -78°C mit einem Überschuß an Acetaldehyd bei 78°C behandelt. Das Reaktionsgemisch kann sich auf 25°C erwärmen und wird 15 min gerührt. Die Aufarbeitung, wie zuvor beschrieben, ergibt 8-Oxo-3-oxa-2,2-di methyl-7a-(1-hydroxyäthyl)-1-azabicyclo[4.2.0]octan.

IR μ:2,9 (OH); 5,73 (breit, β-Lactam); NMR δ:1,29 D (CH₃-CH-); 1,41-1,75 S (gem. Dimethyl) (Dimethyl); 1,85 M (C-5 H); 2,85 M (C-7 H); 3,85 DD (C-4 H); 4,1 M (CH₃CH-₀); 3,6 M (C-6 H).

Stufe B 8-Oxo-2,2-dimethyl-7α-(1-methylthiomethylenoxy)- äthyl-3-oxa-1-azabicyclo[4.2.0]octan

1,04 g 8-Oxo-3-oxa-2,2-dimethyl-7a-(1-hydroxyäthyl)-1-azabi cyclo[4.2.0]octan werden in 5 ml DMF unter N₂ gelöst und mit 0,330 g (57% in Mineralöl, 1,5 Äquiv.) Natriumhydrid behandelt. Das Reaktionsgemisch wird 1 h gerührt. 0,964 ml (2 Äquiv.) Chlormethylmethylsulfid werden zugegeben, und das Reaktionsgemisch wird weitere 2 h gerührt. 0,5 ml Essigsäure werden zur Zerstörung von überschüssigem Natriumhydrid zugegeben, und das Reaktionsgemisch wird bei vermindertem Druck unter 40°C zur Trockene eingedampft. Der Rückstand wird in CH₂Cl₂ aufgenommen, mit Wasser gewaschen, getrocknet und eingedampft. Der Rückstand wird chromatographiert; man erhält 0,275 g 8-Oxo-2,2-dimethyl-7α-(1-methylthiomethylenoxy)-äthyl-3-oxa- 1-azabicyclo[4.2.0]octan und 0,435 g wiedergewonnenes Ausgangsmaterial.

IR μ:5,7 (β-Lactam); NMR δ:1,25 D (CH₃-CH-); 1,42 und 1,73 S (gem. Dimethyl) (Dimethyl); 2,16 S (CH₃-S); 1,85 M (C-5 H); 2,85 M (C-7 H); 3,83 DD (C-4 H); 4,1 M (CH₂-CH-); 4,81 DD (O-CH₂-S); 3,6 M (C-6 H).

Stufe C Trans-3-(1-Methylthiomethylenoxy)-äthyl-4-(2- hydroxyäthyl)-2-azetidinon

0,460 g 8-Oxo-3-oxa-2,2-dimethyl-7α-(1-methylthiomethylenoxy)- äthyl-1-azabicyclo[4.2.0]octan werden in 8 ml Essigsäure und 2 ml Wasser gelöst und 48 h bei 25°C stehengelassen. Die Essigsäure und das Wasser werden bei vermindertem Druck entfernt. Der Rückstand wird durch präparative TLC gereinigt; man erhält trans-3-(1-Methylthiomethylenoxy)-äthyl-4-(2- hydroxyäthyl)-2-azetidinon.

Stufe D Trans-3-(1-Methylthiomethylenoxy)-äthyl-4-(2-acet oxyäthyl)-2-azetidinon

Trans-3-(1-Methylthiomethylenoxy)-äthyl-4-(2-hydroxyäthyl)- 2-azetidinon wird, wie bei der Herstellung von trans-3-(Iso propyl)-4-(2-acetoxyäthyl)-2-azetidinon beschrieben, acetyliert; man erhält trans-3-(1-Methylthiomethylenoxy)-äthyl-4- (2-acetoxyäthyl)-2-azetidinon.

IR μ:3,0 NH; 5,7 (breit, β-Lactam-Estercarboxyle);

II) Herstellung von Natrium-6α-(1-hydroxyäthyl)-1-carba-2-penem- 3-carboxylat Stufe A Benzyl-6α-(1-methylthiomethylenoxy)-äthyl-2- penem-3-carboxylat

Arbeitet man wie im Beispiel 2 für die Umwandlung von trans-3-Isopropyl-4-(2-acetoxyäthyl)-2- azetidinon in Benzyl-6α-isopropyl-1-carba-2-penem-3-carboxylat beschrieben, so erhält man Benzyl-6α-(1-methyl thiomethylenoxy)-äthyl-1-carba-2-penem-3-carboxylat aus trans- 3-(1-Methylthiomethylenoxy)-äthyl-4-(2-acetoxyäthyl)-2-azetidinon.

IR μ:5,6 (β-Lactam); 5,79 (Ester); 6,2 (C=C); NMR:1,33 D (CH₃-CH); 2,17 S (CH₃S); 2,85 M (C-1 H); 3,4 M (C-6 H); 4,2 M (C-5 H); 5,25 S (C₆H₅CH₂); 6,45 T (C-2 H); 7,35 S (C₆H₅).

Stufe B Benzyl-6α-(1-hydroxyäthyl)-1-carba-2-penem- 3-carboxylat

0,100 g Benzyl-6α-(1-methylthiomethylenoxy)-äthyl-2-penem- 3-carboxylat werden in 4 ml Acetonitril und 1 ml Wasser gelöst. 1,5 Äquiv. Quecksilber(II)-chlorid werden zugegeben, und das Gemisch wird 4 h bei 25°C gerührt. Das Reaktionsgemisch wird durch Celite filtriert und mit EtOAc gewaschen. Das Filtrat und die Waschlösungen werden mit einer Lösung aus Ammoniumchlorid gewaschen und dann getrocknet und eingedampft. Der Rückstand wird durch präparative Dünnschichtchromatographie (TLC) (50% EtOAc/C₆H₆, Silikagel) gereinigt; man erhält Benzyl-6α-(1-hydroxyäthyl)-2-penem-3-carboxylat.

Stufe C Natrium-6α-(1-hydroxyäthyl)-1-carba-2-penem- 3-carboxylat

Benzyl-6α-(1-hydroxyäthyl)-1-carba-2-penem-3-carboxylat wird unter Verwendung des in Stufe F von Beispiel 1 beschriebenen Verfahrens hydriert; man erhält Natrium-6a-(1-hydroxyäthyl)-2- penem-3-carboxylat.

Beispiel 4 Benzyl-6α-benzyl-1-carba-2-penem-3-carboxylat

Arbeitet man wie im Beispiel 2 für die Umwandlung von trans-3- Isopropyl-4-(2-acetoxyäthyl)-2-azetidinon in Benzyl-6α-iso propyl-1-carba-2-penem-3-carboxylat beschriebenen Verfahren, so erhält man Benzyl-6α-benzyl-1-carba-2-penem-3-carboxylat aus trans-3-Benzyl-4-(2-acetoxyäthyl)-2-azetidinon.

IR μ:5,59 (β-Lactam); 5,79 (Ester); 6,19 (C=C); NMR δ:2,73 M (C-1 H); 3,2 DD (C₆H₅-CH₂C); 3,5 M (C-6 H); 4,05 D von T (C-5 H); 5,26 S (C₆H₅CH₂-O); 6,4 T (C-2 H); 7,26 T und 7,36 S (C₆H₅).

Natrium-6α-benzyl-1-carba-2-penem-3-carboxylat

Benzyl-6α-benzyl-1-carba-2-penem-3-carboxylat wird unter Verwendung des in Stufe F von Beispiel 1 beschriebenen Verfahrens hydriert; man erhält Natrium-6α-benzyl-1-carba-2-penem-3- carboxylat.

Beispiel 5 Natrium-1-carba-2-methyl-2-penem-3-carboxylat Stufe A 1-(o-Nitrobenzyloxycarbonylmethyltriphenyl- phosphoranyl)-4-(carboxylmethyl)-2-azetidinon

1 g 1-(o-Nitrobenzyloxycarbonylmethyltriphenyl-phosphoranyl)- 4-(2-hydroxyäthyl)-2-azetidinon wird in 20 ml Aceton gelöst, und das Gemisch wird auf 0° gekühlt. 1 ml (4 n Lösung) Jones Reagens wird tropfenweise im Verlauf von 5 min zugegeben, und die entstehende Lösung wird 10 min bei 0°C gerührt. 0,1 ml Isopropanol wird zugegeben. Das Gemisch wird weitere 2 min gerührt. Das Reaktionsgemisch wird mit CH₂Cl₂ verdünnt und filtriert. Das Filtrat wird mit gesättigter NaCl-Lösung gewaschen, getrocknet und eingedampft; man erhält 0,851 g rohe Säure, die ohne weitere Reinigung bei der nächsten Stufe verwendet wird.

Stufe B 1-(o-Nitrobenzyloxycarbonylmethyltriphenyl-phos phoranyl)-4-(chlorcarbonylmethyl)-2-azetidinon

0,851 g 1-(o-Nitrobenzyloxycarbonylmethyltriphenylphosphor anyl)-4-(carboxymethyl)-2-azetidinon von Stufe A werden in 20 ml CH₂Cl gelöst und unter N₂ auf 0°C gekühlt. 0,8 ml Oxalylchlorid werden tropfenweise im Verlauf von 5 min zugegeben, und dann wird 1 Tropfen DMF zugefügt. Das Gemisch wird 5 min bei 0°C und dann 15 min bei 25°C gerührt. Das Lösungsmittel und überschüssiges Oxalylchlorid werden bei vermindertem Druck eingedampft. Der Rückstand ist das gewünschte Säurechlorid, das ohne weitere Reinigung bei der nächsten Stufe verwendet wird.

Stufe C 1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl-triphenylphosphoranyl methyl)-4-(phenylthiocarbonylmethyl)-2-azetidinon

Das Produkt von Stufe B wird in 20 ml CH₂Cl gelöst und bei 0° unter N₂ gekühlt. 0,4 g Thiophenol werden zugegeben, und dann werden 0,8 ml Pyridin tropfenweise zugefügt. Das Reaktionsgemisch wird 5 min bei 0° und dann 15 min bei 25°C gerührt, dann mit CH₂Cl₂ verdünnt, mit Wasser gewaschen, getrocknet und eingedampft. Der Rückstand wird an Silikagel unter Verwendung von 50%igem EtOAc/C₆H₅ als Eluierungsmittel chromatographiert; man erhält 0,780 g Thioester.

IR (cm^-1): 1740 (β-Lactam), 1700 (Thioester), 1625 (Ester).

Stufe D 1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl-triphenylphosphoranyl methyl)-4-(methylcarbonylmethyl)-2-azetidinon

0,380 g Kupfer(I)-jodid werden in 10 ml wasserfreiem Äther unter N₂ in einem Trockenkolben suspendiert und auf 0° gekühlt. 3,0 ml (1,3 molar) Methyllithium werden tropfenweise zugegeben, und das Gemisch wird 5 min bei 0° unter Bildung einer gelben Suspension gerührt. Das Gemisch wird dann auf -50° gekühlt. 0,674 g 1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl-triphenyl- phosphoranyl-methyl)-4-(phenylthiocarbonylmethyl)-2-azetidinon in 10 ml THF werden tropfenweise im Verlauf von 5 min zugegeben. Das Gemisch wird 5 min bei -50° gerührt und kann sich dann auf -20° im Verlauf von 20 min erwärmen; es wird 5 min bei -20° gerührt. 5 ml gesättigte NH₄Cl-Lösung werden zugegeben, und das Gemisch wird mit CH₂Cl₂ verdünnt. Man rührt 5 min bei Zimmertemperatur. Die organische Phase wird abgetrennt, getrocknet und eingedampft. Der Rückstand wird an Silikagel unter Verwendung von EtOAc als Eluierungsmittel chromatographiert; man erhält 0,162 g Produkt, 0,112 g wiedergewonnenen Thioester.

IR (cm^-1):1740 (β-Lactam), 1710 (Keton), 1620 (Ester);

Stufe E o-Nitrobenzyl-1-carba-2-methyl-2-penem-3-carboxylat

0,030 g 1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl-triphenylphosphoranyl- methyl)-4-(methylcarbonylmethyl)-2-azetidinon werden in 3 ml Xylol gelöst und 0,010 ml Pyridin werden zugegeben. Das Gemisch wird 40 min bei 140° unter N₂ erhitzt. Das Xylol wird bei vermindertem Druck entfernt, und der Rückstand wird durch präparative Dünnschichtchromatographie unter Verwendung von 50%igem EtOAc/C₆H₅ als Eluierungsmittel an Silikagel gereinigt; man erhält 0,003 g o-Nitrobenzyl-1-carba-2-methyl-2- penem-3-carboxylat.

IR (cm^-1):1775 (β-Lactam), 1720 (Ester), 1630 (e=c [100 Hz]); NMR δ:2,18, S(CH₃-); 2,86 CH₂-d=c, 219 g (trans C-6 H, J_5-6=2,8 Hz, J_gem=16 Hz); 3,5, Q(cis-6 H, J_5-6=5 Hz, J_gem=16 Hz); 4,2, M(C-5 H); 5,72, Q (CH₂-C₆HzNO₂); 7,3-8,2, M (aromat. H);

UV λ (CH₂Cl₂), ε=11 450.

Stufe F Natrium-1-carba-2-methyl-2-penem-3-carboxylat

0,010 g des Produktes von Stufe E, o-Nitrobenzyl-1-carba-2- methyl-2-penem-3-carboxylat, werden in 2 ml Dioxan und 2 ml Wasser gelöst. 0,1 ml (0,5 molar) pH 7 Phosphatpuffer wird zugegeben, und das Gemisch wird durch Durchblasen von N₂ durch das Gemisch deoxygeniert. Das Gemisch wird 1 h unter Verwendung von 350 nm Licht in einem Pyrexbehälter, der mit einem kalten Finger gekühlt wird, photolysiert. Das Photolysegemisch wird mit Äthylacetat extrahiert. Die wäßrige Phase wird gefriergetrocknet; man erhält Natrium-1-carba-2-methyl-2- penem-3-carboxylat.

UV λ _max 265 (H₂O).

Beispiel 6 Natrium-1-carba-2-phenyl-2-penem-3-carboxylat Stufe A 1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl-triphenylphosphoranyl- methyl)-4-(phenylcarbonylmethyl)-2-azetidinon

Gemäß dem Verfahren von Beispiel 5, Stufe D, aber unter Verwendung einer äquivalenten Menge an Phenyllithium (oder Phenylmagnesiumbromid) anstelle von Methyllithium, erhält man 1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl-triphenylphosphoranyl- methyl)-4-(phenylcarbonylmethyl)-2-azetidinon.

Stufe B o-Nitrobenzyl-1-carba-2-phenyl-2-penem-3-carboxylat

0,030 g des Produktes von Stufe A, 1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl- triphenylphosphoranyl-methyl)-4-(phenylcarbonylmethyl)-2- azetidinon, werden in 3 ml Xylol gelöst und 40 min bei 140° unter N₂ erhitzt. Das Xylol wird bei vermindertem Druck entfernt, und der Rückstand wird durch präparative TLC an Silikagel gereinigt; man erhält o-Nitrobenzyl-1-carba-2-phenyl-2- penem-3-carboxylat.

IR (cm^-1):1780 (β-Lactam); 1722 (Ester); 1610 (c=0); NMR (300 MHz), δ:7,2-8,2, M (ArH); 5,6, Q (Ar-CH₂-O); 4,4, M (C-5 H); 3,59, Q (J=7,5, J=3, C-6α H); 3,3, M (C-1 H); 3,1, Q (J=7,5, J=1,5, C-6β H);

UV λ 268 und 297.

Stufe C Natrium-1-carba-2-phenyl-2-penem-3-carboxylat

Photolyse von o-Nitrobenzyl-1-carba-2-phenyl-2-penem-3-carboxylat nach dem in Beispiel 39, Stufe F, beschriebenen Verfahren ergibt Natrium-1-carba-2-phenyl-2-penem-3-carboxylat.

UV λ 295.

Beispiel 7 Natrium-1-carba-2-(p-methoxyphenyl)-2-penem-3-carboxylat Stufe A 1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl-triphenylphosphoranyl- methyl)-4-(p-methoxyphenylcarboxymethyl)-2-azetidinon

Eine Lösung aus 0,8 ml p-Methoxybenzylmagnesiumbromid (0,25 M in 50%igem Et₂O/THF) wird unter N₂ gesetzt und auf 0° gekühlt. 0,019 g Kupfer(I)-jodid werden zugegeben, und das Gemisch wird ½ h bei 0° gerührt. 0,034 g 1-(o-Nitrobenzyloxy carbonyl-triphenylphosphoranyl-methyl)-4-(phenylthiocarbonyl- methyl)-2-azetidinon werden in 0,5 ml THF werden tropfenweise zugegeben. Das Gemisch wird 40 min bei 0° gerührt. Eine gesättigte Lösung aus NH₄Cl in Wasser wird zugegeben, und das Gemisch wird 15 min gerührt. Die organische Phase wird abgetrennt. Die wäßrige Phase wird zweimal mit CH₂Cl₂ extrahiert. Der vereinigte organische Extrakt wird getrocknet und unter Bildung eines Rückstands eingedampft, der durch präparative TLC getrennt wird; man erhält 0,011 g Produkt und 0,004 g wiedergewonnenes Ausgangsmaterial.

IR (CHCl₃), cm^-1:1735 (β-Lactam); 1665 (Keton); 1605 (Ester) NMR δ:6,8-8,2, M (ArH); 4,8-6,0, M(ArCH₂); 3,9, S(OCH₃).

Stufe B o-Nitrobenzyl-1-carba-2-(p-methoxyphenyl)-2-penem-3- carboxylat

0,057 g des Produktes von Stufe C, 1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl- triphenylphosphoranyl-methyl)-4-(p-methoxyphenylcarbonyl- methyl)-2-azetidinon, werden in 5 ml Xylol gelöst unter N₂ gesetzt und 3 h bei 140° erhitzt. Das Xylol wird bei vermindertem Druck entfernt, und der Rückstand wird durch präparative TLC (50%iges EtOAc/C₆H₅, Silikagel G) gereinigt; man erhält 0,005 g Produkt.

IR cm^-1:1770 (β-Lactam); 1720 (Ester); 1605 (c=c);

Stufe C Natrium-1-carba-2-(p-methoxyphenyl)-2-penem-3- carboxylat

10 mg des Produktes von Stufe B, o-Nitrobenzyl-1-carba-2- (p-methoxyphenyl)-2-penem-3-carboxylat werden in 5 ml Dioxan, 1 ml EtOH und 5 ml Wasser gelöst. 2,2 mg NaHCO₃ und 10 mg 10%iger PD/C-Katalysator werden zugegeben, und das Gemisch wird 45 min unter H₂ bei 2,81 kg/cm² (40 lbs) reduziert. Der Katalysator wird abfiltriert und mit 1 ml Dioxan und 1 ml Wasser gewaschen. Das Filtrat und die Waschlösungen werden mit 3×10 ml EtOAc extrahiert und dann gefriergetrocknet; man erhält Natrium-1-carba-2-(p-methoxybenzyl)-2-penem- 3-carboxylat.

UV λ _max: 295 nm (310 nm NH₂OH abgeschreckt, Unterschied im Maximum).

Beispiel 8 I) Herstellung der Ausgangsverbindung 8-Oxo-2,2-dimethyl- 7α und β-(1-hydroxyäthyl)-3-oxa-1-azabicyclo[4.2.0]octan Stufe A Herstellung von 4-(2-Acetoxyvinyl)-azetidin-2-on

Eine Lösung aus 1,0 ml (1,65 g, 11,7 mMol) destilliertem Chlorsulfonylisocyanat wird in 2,5 ml wasserfreiem Diäthyläther unter N₂ in einem -20°C-Bad gekühlt.

Eine Lösung aus 2,5 g 1-Acetoxybutadien (22 mMol) in 2,5 ml wasserfreiem Äther wird auf ähnliche Weise unter N₂ in einem -20°C-Bad gekühlt.

Die Chlorsulfonylisocyanatlösung wird tropfenweise zu der Acetoxybutadienlösung mittels eines Teflonrohrs, das in die CSI-Lösung eingetaucht ist und mit N₂ unter Druck gesetzt wird, gegeben. Die Zugabe dauert 10 min. Man beobachtet keine oder nur eine geringe Verfärbung. Das Reaktionsgemisch wird 0,5 h bei -20°C gerührt. Die Lösung ist klar und hellgelb gefärbt.

Eine Lösung aus 2 g Natriumsulfit und 5 g K₂HPO₄ in 20 ml Wasser wird während der obigen 0,5stündigen Reaktionszeit hergestellt und in einem Eisbad gekühlt. 20 ml Äther werden zugegeben, und das Gemisch wird heftig in einem Eisbad gerührt. Gegen Ende der 30minütigen Reaktionszeit wird das Reaktionsgemisch erneut unter Verwendung von N₂-Druck und dem Teflonrohr aus dem Reaktionskolben, der in dem -20°C-Bad gehalten wird, in das heftig gerührte Hydrolysegemisch überführt. Die schnelle, tropfenweise Zugabe ist in 5 min beendigt. Die Hydrolyse kann weitere 5 min ablaufen. Das Hydrolysegemisch besitzt einen pH-Wert von 6 bis 8, bevorzugt von 8.

Die Phasen werden getrennt, wobei ein gelblich-orange gefärbtes Gummi mit der wäßrigen Phase zurückbleibt. Die Ätherphase wird direkt mit MgSO₄ getrocknet. Die wäßrige/Gummiphase wird drei weitere Male mit 50-ml-Teilen Äther extrahiert, wobei jeder Teil zu dem ersten Äther/MgSO₄-Gemisch gegeben wird.

Die getrockneten Extrakte werden filtriert und unter einem N₂-Strom auf 5 ml konzentriert. Ein Teil des Produktes ist zu diesem Zeitpunkt kristallin.

Eine Säule mit 10 g Baker Silikagel, gepackt in Äther, wird hergestellt, und das Ätherkonzentrat wird auf den oberen Teil angewendet und durchlaufen gelassen. Der Kolben/Feststoffe wird dreimal mit 2 ml Äther gespült, die jeweils abpipettiert und auf die Säule gegeben werden. Dann beginnt man mit der Elution mit Äther. Die ersten 25 ml sind hauptsächlich Leervolumen. Die nächsten fünf 10-ml-Fraktionen werden gesammelt, gefolgt von drei 50-ml-Fraktionen, und alle werden unter einem N₂-Strom im Volumen eingedampft. Das Produkt kristallisiert aus den Fraktionen 4 bis 6, mit Spuren in 3 und 7. Die Fraktionen 1 bis 3 enthalten ein gelbliches, scharfriechendes Material, das sich beim Stehen in ein Harz umwandelt. Ausbeute: 100 mg als Gemisch der cis- und trans-Isomeren.

Stufe B Herstellung von 4-(2-Acetoxyäthyl)-2-azetidinon

Eine Lösung aus 10,0 g (0,065 Mol) 4-(2-Acetoxyvinyl)-2- azetidinon in 200 ml Äthylacetat, enthaltend 100 mg 10%iges Pd/C, wird 15 min auf einer Parr-Schüttelvorrichtung bei 25°C unter 2,81 kg/cm² (40 psi) Wasserstoff hydriert. Das Gemisch wird durch eine Schicht aus Supercel filtriert und mit weiterem Äthylacetat gewaschen. Das vereinigte Filtrat wird im Vakuum eingedampft; man erhält 10,0 g 4-(2-Acetoxyäthyl)-2- azetidinon als kristallinen Feststoff. Die Umkristallisation aus Äther ergibt weiße Kristalle, Fp. 44 bis 47°C.

IR (CHCl₃) μ:5,66, 5,74 NMR (CDCl₃) τ:3,44 (breites S, 1, NH), 5,82 (M, 2, CH₂OCOCH₃), 6,29 (M, 1, C-4 H), 6,87 (1/2 AB-Muster, weiter vierfach gespalten durch C-4 H und NH, 1, J_gem=12,8 Hz, J=4,5 H, J_NH=1,9 Hz), 7,38 (1/2 AB-Muster, weiter vierfach gespalten durch C-4 H und NH, 1, J_gem=12,8 Hz, J=2,3 Hz, J_NH=1,0 Hz), 7,93 und 8,02 (S auf M, insgesamt 5, OCOCH₃ bzw. CH₂CH₂OCOCH₃).

Stufe C Herstellung von 4-(2-Hydroxyäthyl)-2-azetidinon

Unter Stickstoff bei 0° wird eine Lösung aus 2,24 g (0,014 Mol) 4-(2-Acetoxyäthyl)-2-azetidinon in 25 ml wasserfreiem Methanol mit einer Lösung aus 77 mg (1,4 mMol) Natriummethylat in 5 ml wasserfreiem Methanol behandelt; nach 1stündigem Rühren wird die Lösung mit Eisessig neutralisiert. Entfernung des Methanols im Vakuum ergibt rohes 4-(2-Hydroxy äthyl)-2-azetidinon als Öl. Das Produkt wird durch Chromatographie an Silikagel und Eluierung mit 10% MeOH/CHCl₃ gereinigt; man erhält 1,55 g des Alkohols, Fp. 50°C.

IR (CHCl₃) μ:5,67; NMR CDCl₃ τ:3,20 (breites S, 1, NH), 6,24 und 6,28 (M auf T, insgesamt 3, C-4 H bzw. CH₂OH), 6,90 (breites S auf 1/2 AB-Muster, weiter vierfach gespalten durch C-4 H und NH, insgesamt 2, OH bzw. C-3 H, J_gem=13,0 Hz, J_vic=4,2 Hz, J_NH=1,6 Hz), 7,42 (1/2 AB-Muster, weiter vierfach gespalten durch C-4 H und NH, 1, C-3 H, J_gem=13,0 Hz, J_vic=2,2 Hz, J_NH=1,1 Hz), 8,16 (M, 2, CH₂CH₂OH).

Stufe D Herstellung von 8-Oxo-2,2-dimethyl-3-oxa-1- azabicyclo[4.2.0]octan

Eine Lösung aus 1,87 g (0,016 Mol) 4-(2-Hydroxyäthyl)-2- azetidinon und 1,69 g (0,016 Mol) 2,2-Dimethoxypropan in 25 ml wasserfreiem Methylenchlorid wird mit 0,201 ml (0,002 Mol) Bortrifluoridätherat bei 25°C behandelt. Die entstehende Lösung wird 10 min gerührt. Die Entfernung des Lösungsmittels bei vermindertem Druck ergibt 2,5 g eines Öls. Chromatographie des rohen Produktes an Silikagel unter Verwendung von 2 : 1 Äthylacetat/Benzol als Eluierungslösungsmittel ergibt 1,59 g 8-Oxo-2,2-dimethyl-3-oxa-1-azabicyclo[4.2.0]octan als kristallinen Feststoff. Umkristallisation aus Äther/Hexan ergibt ein Produkt mit einem Fp. von 60 bis 61°C.

IR (CHCl₃) μ:5,73 (β-Lactam); NMR (CDCl₃):6,02-6,28, M, 2 H, C-4 Methylen, 6,22-6,62, M, 1 H, C-6 Methin, 6,90; DD, 1 H, J_7,7=14 Hz, J_6,7=4,5 Hz, C-7 Proton cis u C-6 H, 7,47, DD, 1 H, J_7,7=14 Hz, J_6,7=2 Hz, C-7 Proton trans zu C-6 H, 7,82-8,68, M, 2 H, C-5 Methylen, 8,23, S, 3 H, C-2 Methylen, 8,57; S, 3 H, C-2 Methylen.

Stufe E Herstellung von 8-Oxo-2,2-dimethyl-7α und β- (1-hydroxyäthyl)-3-oxa-1-azabicyclo[4.2.0]octan

Zu einer Lösung aus 1,1 Äquiv. frisch hergestelltem Lithium diisopropylamid in wasserfreiem Tetrahydrofuran unter Stickstoffatmosphäre bei -78°C gibt man eine Lösung aus 8-Oxo-2,2- dimethyl-3-oxa-1-azabicyclo[4.2.0]octan in wasserfreiem Tetrahydrofuran, das auf -78°C gekühlt wurde. Nach 2 min wird das entstehende Lithiumenolat mit überschüssigem Acetaldehyd behandelt. Die Lösung wird 30 min bei -78° gerührt und dann in Wasser gegossen. Die wäßrige Phase wird mit Natriumchlorid gesättigt und mit Äthylacetat extrahiert. Die vereinigten Äthylacetatlösungen werden über Magnesiumsulfat getrocknet und filtriert. Das Filtrat wird bei vermindertem Druck eingedampft; man erhält das rohe Produkt. Reinigung durch Chromatographie an Silikagel unter Verwendung von Äthylacetat/Benzol ergibt 8-Oxo-2,2-dimethyl-7α und β-(1-hydroxyäthyl)-3- oxa-1-azabicyclo[4.2.0]octan.

Werte für 8-Oxo-2,2-dimethyl-7b-(1-hydroxyäthyl)-3-oxa-1- azabicyclo[4.2.0]octan:

IR (CH₂Cl₂) μ:5,72 (β-Lactam); NMR (CDCl₃) τ:5,53-6,43, M, 4 H, C-4 Methylen+C-6 Methin+C-9 Methin, 6,90, DD auf breitem S, 2 H, J_7,9=9 Hz, J_6,7=5,5 Hz, C-7 Methin+OH, 7,70-8,83, M, 2 H, C-5 Methylen, 8,27, S, 3 H, C-2 Methyl, 8,60, S, 3 H, C-2 Methyl, 8,78, D, 3 H, J_9,10=6,5 Hz, C-10 Methyl.

Werte für 8-Oxo-2,2-dimethyl-7α-(1-hydroxyäthyl)-3-oxa-1- azabicyclo[4.2.0]octan:

IR (CHCl₃) μ:2,9 (breites O-H), 5,73 (β-Lactam); NMR (Aceton-d₆) δ:4,23-3,33, M, C-9 Methin+C-4 Methylen+C-6 Methin, 3,33, breites S, OH, 2,83, DD, J=2 Hz, 6 Hz C-7 Methin, 2,67, DD, J=2 Hz, 8 Hz C-7 Methin, 1,93-1,63, M, C-5 Methylen, 1,63, S, C-2 Methyl, 1,40, S, C-2 Methyl, 1,23, D, J=6,5 Hz, C-10 Methyl.

II) Herstellung von 1-Carba-2-penem-6α-(1-aminoäthyl)-3-carbonsäure

Stufe A

Herstellung von 8-Oxo-2,2-dimethyl-7α und β-(1- methansulfonyloxyäthyl)-3-oxa-1-azabicyclo[4.2.0]- octan

1,2050 g 8-Oxo-2,2-dimethyl-7α und β-(1-hydroxyäthyl)-3-oxa- 1-azabicyclo[4.2.0]octan (0,00606 Mol) werden mit einer 1,1 äquimolaren Menge Methansulfonylchlorid und Triäthylamin in CH₂Cl₂ bei 0° unter Rühren behandelt. Nach 30 min wird das Reaktionsgemisch mit kaltem Wasser und pH 7 Phosphatpuffer gewaschen, über MgSO₄ getrocknet und im Vakuum eingedampft. Der Rückstand wird der Säulenchromatographie an Silikagel

unterworfen; man erhält 1,4001 g (0,00505 Mol; 77%ige Ausbeute) Produkt.

IR/rein (µm):5,71 ( β-Lactam); 7,36 und 8,44 (SO₂).

Stufe B

Herstellung von 8-Oxo-2,2-dimethyl-7α und β-(1-azido äthyl)-3-oxa-1-azabicyclo[4.2.0]octan

2,81 g (0,0101 Mol) 8-Oxo-2,2-dimethyl-7α und β-(1-methan sulfonyloxyäthyl)-3-oxa-1-azabicyclo[4.2.0]octan werden in 10 ml HMPA suspendiert und mit 0,78 g (0,012 Mol) NaN₃ 23 h unter Rühren bei Zimmertemperatur behandelt. HMPA wird im Vakuum bei 70° entfernt. Der Rückstand wird in CH₂Cl₂ gelöst, mit Wasser gewaschen, über MgSO₄ getrocknet und im Vakuum eingedampft. Säulenchromatographie an Silikagel

des Rückstands ergibt 1,56 g (0,0070 Mol; 70%) Produkt.

IR/rein (nm):4,74 (-N₃); 5,75 (β-Lactam).

Stufe C

Herstellung von trans-3-(1-Azidoäthyl)-4-(2′-acet oxyäthyl)-2-azetidinon

1,31 g (0,00586 Mol) 8-Oxo-2,2-dimethyl-7α und β-(1-azido äthyl)-3-oxa-1-azabicyclo[4.2.0]octan werden in 80 ml HOAc/H₂O (4 : 1) gelöst und 2,5 h bei 65° erwärmt. HOAc und H₂O werden im Vakuum entfernt. Benzol wird zu dem Rückstand zugegeben und erneut zur Entfernung von Wasserspuren eingedampft. Der Rückstand wird dann in 5,0 ml CH₂Cl₂ gelöst, auf 0°C gekühlt und mit je 1,1 Mol Pyridin und Acetylchlorid behandelt. 20 min nach dem Vermischen wird das Eisbad entfernt, und man rührt weitere 20 min. Nach dem Eindampfen im Vakuum wird der Rückstand der Säulenchromatographie an Silikagel

unterworfen; man erhält 0,800 g (0,00354 Mol; 60%ige Ausbeute) Produkt.

IR/rein (µm):3,05 (NH), 4,74 (N₃), 5,62-5,81 (C=O), 8,19(OAc).

Stufe D

Herstellung von trans-3-(1-Aminoäthyl)-4-(2′-acetoxy äthyl)-2-azetidinon

0,824 g (0,00364 Mol) trans-3-(1-Azidoäthyl)-4-(2′-acetoxy äthyl)-2-azetidinon werden in EtOAc gelöst und mit 0,824 g 10%igem Pd/C 1 h bei 2,81 kg/cm² (40 lbs) H₂ hydriert. Das IR-Spektrum zeigt das Verschwinden der N₃-Absorption. Der Katalysator wird abfiltriert und die Lösung wird im Vakuum eingedampft; man erhält 0,658 g (0,00328 Mol; 90%ige Ausbeute) Produkt.

IR/rein (µm):3,05 (NH), 5,62-5,81 (C=O).

Stufe E

Herstellung von trans-3-(1-o-Nitrobenzyloxycarbonyl aminoäthyl)-4-(2′-acetoxyäthyl)-4-(2′-acetoxyäthyl)-2-azetidinon

0,6575 g (0,00328 Mol) trans- und cis-3-(1-Aminoäthyl)-4-(2′- acetoxyäthyl)-2-azetidinon werden in 10 ml CH₂Cl₂ gelöst, auf 0°C gekühlt und mit je 1,1 Mol Pyridin und o-Nitrobenzylchlor formiat behandelt. Das Reaktionsgemisch wird 20 min bei 0° gerührt, das Eisbad wird entfernt, und man rührt weitere 30 min. Die Lösung wird mit CH₂Cl₂ verdünnt, mit Wasser gewaschen, getrocknet und im Vakuum eingedampft. Säulenchromatographie des Rückstands an Silikagel

ergibt 0,7790 g (0,00206 Mol; 63%ige Ausbeute) Produkt.

IR/rein (µm):3,03 (NH), 5,65-5,88 (C=O), 6,53 und 7,43(NO₂).

Stufe F

Herstellung von trans-1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl hydroxymethyl)-3-(1-o-nitrobenzyloxycarbonylamino äthyl)-4-(2′-acetoxyäthyl)-2-azetidinon

Ortho-Nitrobenzylglyoxalat, hergestellt aus 0,650 g (0,00153 Mol) Di-o-nitrobenzyltartarat, wird in 20 ml Benzol gelöst und unter Verwendung eines Dean-Stark Wasserseparators, der CaH₂ enthält, 1 h am Rückfluß erhitzt. 0,580 g (0,00153 Mol) trans-3-(1-o-Nitrobenzyloxycarbonylaminoäthyl)-4-(2-acetoxy äthyl)-2-azetidinon werden zugegeben. Das Gemisch wird 8 h am Rückfluß erhitzt, abgekühlt und eingedampft. Der Rückstand wird der Säulenchromatographie an Silikagel

unterworfen; man erhält 0,775 g (0,00132 Mol; 87%ige Ausbeute) Produkt.

IR/rein (µm):2,98, breit (OH, NH), 5,65-5,88 (c=o), 6,53, 7,43 (NO₂).

Stufe G

Herstellung von trans-1-(o-Nitrobenzyloxycarbonylchlor methyl)-3-(1-o-nitrobenzyloxycarbonylaminoäthyl)-4- (2′-acetoxyäthyl)-2-azetidinon

0,775 g (0,00132 Mol) trans-1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl hydroxymethyl)-3-(1-o-nitrobenzyloxycarbonylaminoäthyl)-4-(2- acetoxyäthyl)-2-azetidinon werden mit je einer 1,2 äquimolaren Menge Pyridin und SOCl₂ in THF bei -20° behandelt. Nach 20 min wird das Kühlbad entfernt, und man rührt weitere 20 min. Das Reaktionsgemisch wird mit Benzol verdünnt, filtriert und eingedampft; man erhält das Chlorprodukt, das unmittelbar bei der nächsten Reaktion verwendet wird.

Stufe H

Herstellung von trans-1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl triphenylphosphoranyl-methyl)-3-(1-o-nitrobenzyloxy carbonylamino-äthyl)-4-(2′-acetoxyäthyl)-2-azetidinon

Das obige trans-1-(o-Nitrobenzyloxycarbonylchlormethyl)-3-(1- o-nitrobenzyloxycarbonyläthyl)-4-(2-acetoxyäthyl)-2-azetidinon wird in 4,0 ml DMF gelöst und mit 0,414 g (0,00158 Mol) Tri phenylphosphin in 3,0 ml DMF 1,0 h bei 25°C behandelt. DMF wird im Vakuum entfernt, und der Rückstand wird in CHCl₃ aufgenommen, mit pH 7 Phosphatpuffer gewaschen, getrocknet und eingedampft. Säulenchromatographie des Rückstands an Silikagel

ergibt 0,700 g (0,000842 Mol, 64%ige Ausbeute) Produkt.

IR/rein (µm):2,98 (NH), 5,65-5,88 (β-Lactum, Acetat, Carbonat), 6,17 (Estercarbonyl).

Stufe I

Herstellung von trans-1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl triphenyl-phosphoranylmethyl)-3-(1-o-nitrobenzyloxy carbonylaminoäthyl)-4-(2′-hydroxyäthyl)-2-azetidinon

0,700 g (0,000842 Mol) trans-1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl triphenylphosphoranyl-methyl)-3-(1-o-nitrobenzyloxycarbonyl aminoäthyl)-4-(2-acetoxyäthyl)-2-azetidinon werden in 10 ml abs. Methanol gelöst und mit 0,0500 g (0,000926 Mol) Natriummethylat bei Zimmertemperatur (25°C) in N₂ behandelt. Die Lösung wird 1½ h bei Zimmertemperatur gerührt. Nach Entfernung von MeOH im Vakuum wird der Rückstand in CH₂Cl₂ aufgenommen. Die Lösung wird mit pH 7 Phosphatpuffer gewaschen, getrocknet und eingedampft. Säulenchromatographie des Rückstands an Silikagel

ergibt 0,455 g (0,000575 Mol; 68%ige Ausbeute) Produkt.

IR/rein (µm):3,0 (breit NH und OH), 5,65-5,88 ( b-Lactam, Carbonat), 6,17 (Estercarbonyl).

Stufe J

Herstellung von o-Nitrobenzyl-1-carba-2-penem-6α- (1-o-nitrobenzyloxycarbonylaminoäthyl)-3-carboxylat

0,0792 g (0,00010 Mol) trans-1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl triphenylphosphoranyl-methyl)-3-(1-o-nitrobenzyloxycarbonyl aminoäthyl)-4-(2′-hydroxyäthyl)-2-azetidinon werden in 4 ml DMSO/Ac₂O (1 : 1) 3 h unter N₂ gelöst. DMSO und Ac₂O werden im Vakuum entfernt. Der Rückstand wird durch präparative TLC an Silikagel

gereinigt; man erhält 0,1260 g (0,0247 Mol; 25%ige Ausbeute) Produkt.

IR/rein (µm):3,0 (N-H), 5,63 ( b-Lactam, C=O), 5,81 (Ester, Carbamat, C=O), 6,58 und 7,46 (NO₂).

Stufe K

Herstellung von Natrium-1-carba-2-penem-6α-(1-o- nitrobenzyloxycarbonyl-aminoäthyl)-3-carboxylat

2,1 mg o-Nitrobenzyl-1-carba-2-penem-6α-(1-o-nitrobenzyloxy carbonylaminoäthyl)-3-carboxylat werden in 2 ml p-Dioxan und 2 ml Wasser, enthaltend 0,01 ml 0,50n pH 7 Phosphatpuffer, gelöst. Die Lösung wird deoxygeniert und dann 1 h mit 350 nm Licht belichtet. Die Lösung wird gut mit Äthylacetat extrahiert. Die wäßrige Lösung wird gefriergetrocknet; man erhält das Produkt.

UV _max 265 nm; die Elektrophorese zeigt einen einzigen, bioaktiven Fleck, der in Richtung auf die Anode wandert.

Stufe L

Herstellung von 1-Carba-2-penem-6α-(1-aminoäthyl)- 3-carbonsäure

4,0 mg o-Nitrobenzyl-1-carba-2-penem-6α-(1-o-nitrobenzyloxy carbonyl-aminoäthyl)-3-carboxylat werden in 4 ml p-Dioxan und 4 ml Wasser, enthaltend 0,03 ml 0,50n pH 2 Phosphatpuffer, gelöst. Die Lösung wird deoxygeniert und 2½ h mit 350 nm Licht belichtet. Die Lösung wird durch Zugabe von 0,04 ml 0,50n pH 7 Phosphatpuffer neutralisiert und dann gut mit Äthylacetat extrahiert. Die wäßrige Lösung wird gefriergetrocknet; man erhält das Produkt.

UV λ _max 265; die Elektrophorese zeigt einen einzigen, bioaktiven Fleck, der als Zwitterion wandert.

Beispiel 9 Herstellung von Natrium-1-carba-2-(p-methoxyphenyl)-6α-(1-(S)- hydroxyäthyl)-2-penem-3-carboxylat Stufe A

8-Oxo-2,2-dimethyl-7a-(1-o-nitrobenzyloxycarbonyl oxyäthyl)-3-oxa-1-azabicyclo[4.2.0]octan

3,0 g (0,015 Mol) 8-Oxo-2,2-dimethyl-7α-(1-hydroxyäthyl)-3-oxa- 1-azabicyclo[4.2.0]octan werden in 40 ml THF gelöst und unter N₂ auf -78° gekühlt. 13,3 ml (1,3 Mol Lösung in Et₂O/C₆H₆) Methyllithium werden tropfenweise im Verlauf von 5 min zugegeben und das Gemisch wird 10 min gerührt. 3,56 g (0,0165 Mol) o-Nitrobenzyloxy-carbonylchlorid in 20 ml THF werden tropfenweise im Verlauf von 10 min zugegeben und das Gemisch wird 45 min bei -78°C gerührt. Das Gemisch wird mit 20 ml (0,5 Mol) pH 7 Phosphatpuffer und mit Wasser behandelt. Die organische Phase wird abgetrennt und die wäßrige Phase wird mit CH₂Cl₂ extrahiert. Der vereinigte organische Extrakt wird getrocknet und eingedampft. Der Rückstand wird an Silikagel unter Verwendung von 50%igem EtOAc/Cyclohexan chromatographiert; man erhält 0,717 g 8-Oxo-2,2-dimethyl-7α-(1(R)-o-nitrobenzyloxy carbonyloxyäthyl)-3-oxa-1-azabicyclo[4.2.0]octan.

IR cm^-1:1760 ( β-Lactam), 1730 (Carbonat), 1512 (Nitro);

Außerdem erhält man 0,670 g 8-Oxo-2,2-dimethyl-7α-[1(S)-o- nitrobenzycarbonyl-oxyäthyl]-3-oxa-1-azabicyclo[4.2.0]octan;

IR cm^-1:1760 ( β-Lactam), 1730 (Carbonat), 1512 (Nitro);

und 1,707 g einer Fraktion, die ein Gemisch aus zwei Isomeren ist, die nach wiederholter Chromatographie abgetrennt werden können.

Stufe B

Trans-3-[1(S)-o-Nitrobenzyloxycarbonyloxyäthyl]-4- (2-hydroxyäthyl)-2-azetidinon

1,38 g 8-Oxo-2,2-dimethyl-7α-[1(S)-o-nitrobenzyloxycarbonyl- oxyäthyl]-3-oxa-1-azabicyclo[4.2.0]octan werden in 16 ml Essigsäure gelöst. 4 ml Wasser werden zugegeben und das Gemisch wird 1,5 h bei 65° erhitzt. Das Lösungsmittel wird bei vermindertem Druck entfernt und der Rückstand wird in 10 ml Xylol aufgenommen, das bei vermindertem Druck abgedampft wird. Dieses Verfahren wird zweimal wiederholt. Der Rückstand ist das rohe trans-3-[1(S)-o-Nitrobenzyloxycarbonyl-oxyäthyl]-4-(2- hydroxyäthyl)-2-azetidinon, das ohne weitere Reinigung bei der nächsten Stufe verwendet wird.

Stufe C

Trans-1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl-hydroxymethyl)-3- [1(S)-o-nitrobenzyloxycarbonyloxyäthyl]-4-(2-hydroxy äthyl)-2-azetidinon

Zu trans-3-[1(S)-o-Nitrobenzyloxycarbonyloxyäthyl]-4-(2- hydroxyäthyl)-2-azetidinon von Stufe B in 20 ml Benzol gibt man o-Nitrobenzylglyoxalat (hergestellt aus 1,55 g Di-o-nitro benzyltartarat und 0,92 g, Perjodsäure, wie in Stufe A, Beispiel 1, beschrieben, anstelle von Benzylglyoxalat). Das Gemisch wird über Nacht unter Verwendung einer Dean-Stark- Vorrichtung mit CaH₂ zum Einfangen des Wassers am Rückfluß erhitzt. Das Gemisch wird abgekühlt, filtriert, eingedampft und an Silikagel unter Verwendung von 70%igem EtOAc/C₆H₁₂ als Eluierungsmittel chromatographiert; man erhält 0,825 g Diol.

Stufe D

Trans-1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl-hydroxymethyl)-3- [1(S)-o-nitrobenzyloxycarbonyloxyäthyl]-4-(2-t-butyl dimethylsilyloxy)-äthyl-2-azetidinon

0,825 g trans-1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl-hydroxymethyl)-3- [1(S)-o-nitrobenzyloxycarbonyloxyäthyl]-4-(2-hydroxyäthyl)-2- azetidinon werden in 10 ml DMF gelöst und mit 0,250 g t-Butyl dimethylchlorsilan und 0,233 g Triäthylamin behandelt. Das Gemisch wird 1/2 h bei Zimmertemperatur gerührt. Wasser wird zugegeben und das Gemisch wird dreimal mit Äther extrahiert. Der Ätherextrakt wird viermal mit Wasser gewaschen, dann getrocknet und eingedampft. Der Rückstand wird an Silikagel unter Verwendung von 50%igem EtOAc/C₆H₁₂ chromatographiert; man erhält 0,845 g Silyläther.

IR cm^-1:3350 (OH), 1750 ( β-Lactam, Ester und Carbonat), 1525 (Nitro);

Stufe E

Trans-1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl-triphenyl-phosphor anylmethyl)-3-[1(S)-o-nitrobenzyloxycarbonyloxyäthyl]- 4-(2-hydroxyäthyl)-2-azetidinon

0,845 g trans-1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl-hydroxymethyl)-3- [1(S)-o-nitrobenzyloxycarbonyl-oxyäthyl]-4-(2-t-butyldimethyl silyloxy)-äthyl)-2-azetidinon werden mit 0,11 ml SOCl₂ und 0,13 ml Pyridin nach dem in Beispiel 1, Stufe B, beschriebenen Verfahren behandelt. Die so erhaltene Chlorverbindung wird gemäß dem Verfahren von Beispiel 1, Stufe C, mit 0,397 g Triphenylphosphin behandelt; man erhält die DMF-Lösung des Ylidsilyläthers. Zu dieser Lösung gibt man 0,1 ml konz. HCl und das Gemisch wird 10 min bei 25°C gerührt. Das Lösungsmittel wird bei vermindertem Druck entfernt. Der Rückstand wird in CH₂Cl₂ aufgenommen, mit 5%iger NaHCO₃-Lösung gewaschen, zur Trockene eingedampft und an Silikagel unter Verwendung von 70%igem EtOAc/C₆H₁₂ chromatographiert; man erhält 0,750 g trans-1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl-triphenylphosphoranyl methyl)-3-[1(S)-o-nitrobenzyloxycarbonyloxyäthyl]-4-(2-hydroxy äthyl)-2-azetidinon

IR cm^-1:3400 (OH), 1740 ( β-Lactam und Carbonat), 1620 (Ester), 1522 (Nitro);

MS:m⁺ = 792

Stufe F

Trans-1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl-triphenylphosphor anylmethyl)-3-[1(S)-o-nitrobenzyloxycarbonyl-oxyäthyl]- 4-(carboxymethyl)-2-azetidinon

0,700 g des Produktes von Stufe E werden mit Jones Reagens nach dem Verfahren der Stufe A, Beispiel 5, oxydiert; man erhält die Carbonsäure.

Stufe G

Trans-1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl-triphenylphosphor anylmethyl)-3-[1(S)-o-nitrobenzyloxycarbonyloxyäthyl]- 4-(chlorcarbonylmethyl)-2-azetidinon

Das Produkt der Stufe F wird mit Oxalylchlorid nach dem Verfahren der Stufe B, Beispiel 5, behandelt; man erhält das Säurechlorid.

Stufe H

Trans-1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl-triphenylphosphor anylmethyl)-3-[1(S)-o-nitrobenzyloxycarbonyloxyäthyl]- 4-(phenylthiocarbonylmethyl)-2-azetidinon

Das Produkt der Stufe G wird mit Thiophenol und Pyridin nach dem in Stufe C, Beispiel 5, beschriebenen Verfahren behandelt; man erhält 0,586 g Thioester.

IR cm^-1:1750 ( β-Lactam und Carbonat), 1700 (Thioester), 1620 (Ester), 1520 (Nitro).

Stufe I

Trans-1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl-triphenylphosphor anylmethyl)-3-[1(S)-o-nitrobenzyloxycarbonyloxy äthyl]-4-(p-methoxyphenyl-carbonylmethyl)-2-azetidinon

4 ml (0,25 Mol) einer Lösung aus p-Methoxyphenyl-magnesiumbromid werden in einen trockenen Kolben unter N₂ gestellt und auf 0°C gekühlt. 0,110 g CuJ werden zugegeben und das Gemisch wird 0,5 h unter N₂ gerührt. 0,224 g Thioester von Stufe H werden in 5 ml THF gelöst und tropfenweise zugegeben. Anschließend werden 5 ml Et₂O zugegeben. Das Gemisch wird 45 min bei 0 bis 5°C gerührt. Gesättigte NH₄Cl wird zugefügt und das Gemisch wird 15 min an offener Luft gerührt. CH₂Cl₂ wird zugegeben und die Schichten werden getrennt. Die wäßrige Schicht wird einmal mit CH₂Cl₂ extrahiert und die gesamte organische Phase wird getrocknet und eingedampft. Reinigung durch präparative TLC ergibt 0,138 g Keton.

IR cm^-1:1742 (β-Lactam und Carbonat), 1670 (Keton), 1620 (Ester), 1520 (Nitro); NMR:3,92 (OCH₃).

Stufe J o-Nitrobenzyl-1-carba-2-(p-methoxyphenyl)-6α-[1(S)-o- nitrobenzyloxycarbonyloxyäthyl]-2-penem-3-carboxylat

0,138 g trans-1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl-triphenylphosphor anylmethyl)-3-[1(S)-o-nitrobenzyloxycarbonyloxyäthyl]-4-(p- methoxyphenyl-carbonylmethyl)-2-azetidinon werden in 6 ml Xylol gelöst und 1 h unter N₂ mittels eines Ölbades bei 145° erhitzt. Das Gemisch wird abgekühlt, das Lösungsmittel wird bei vermindertem Druck verdampft und der Rückstand wird durch präparative TLC gereinigt; man erhält 0,017 g cyclisiertes Produkt und 0,102 g wiedergewonnenes Ausgangsmaterial. Dieses wiedergewonnene Keton wird, wie oben beschrieben, in Xylol weitere 3 h erhitzt. Nach der Reinigung durch präparative TLC an Silikagel unter Verwendung von 50%igem EtOAc/C₆H₁₂ als Eluierungsmittel erhält man 0,037 g cyclisiertes Produkt; Gesamtausbeute: 0,054 g (57%ige Ausbeute).

IR cm^-1:1775 (β-Lactam), 1745 (Carbonat), 1720 (Ester), 1605 (c=c), 1520 (Nitro); NMR, δ:1,56, D (CH₃-CH), 3,3, DD (C-1 H), 3,63, M (C-6 H), 3,8, S (OCH₃), 4,2, M (C-5 H), 5,3, M (CH₃-CH), 5,63 (ArCH₂O), 6,8-8,3, M (ArH).

Stufe K Natrium-1-carba-2-(p-methoxyphenyl)-6α-[1(S)-hydroxy äthyl]-2-penem-3-carboxylat

0,020 g des Produktes von Stufe J werden in 6 ml Dioxan gelöst. 2,7 ml einer 1 mg/ml Lösung aus NaCOH₃ und anschließend 3,3 ml Wasser und 1,2 ml EtOH werden zugegeben. 0,020 g 10%iges Pd/C wird zugefügt und das Gemisch wird 1 h bei einem H₂-Druck von 2,81 kg/cm² (40 lbs) hydriert. Der Katalysator wird abfiltriert und mit Wasser gewaschen. Das Filtrat und die Waschlösungen werden mit 3 × 15 ml EtOAc extrahiert. Die wäßrige Phase wird gefriergetrocknet; man erhält Natrium-1-carba- 2-(p-methoxyphenyl)-6α-[1(S)-hydroxyäthyl]-2-penem-3-carboxylat.

UV λ _max312 (durch NH₂OH auslöschbar).

Beispiel 10 1-Carba-2-phenyl-2-penem-6α-(1-aminoäthyl)-3-carboxylat Stufe A Trans-1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl-triphenyl phosphoranyl-methyl)-3-(1-o-nitrobenzyloxy carbonyl-aminoäthyl)-4-(carboxymethyl)-2-azetidinon

0,1582 g (0,20 mMol) 1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl-triphenyl phosphoranyl-methyl)-3-(1-o-nitrobenzyloxycarbonyl-aminoäthyl)- 4-(2′-hydroxyäthyl)-2-azatidinon (vgl. Beispiel 8, II, Stufe I) werden in 5 ml Aceton gelöst und auf 0°C gekühlt. 0,12 ml (4n Lösung) Jones Reagens werden tropfenweise im Verlauf von 3 min zugegeben und die entstehende Lösung wird 10 min bei 0°C gerührt. 0,05 ml Isopropanol werden zugefügt und das Gemisch wird weitere 2 min gerührt. Das Reaktionsgemisch wird mit CH₂Cl₂ verdünnt und filtriert. Das Filtrat wird mit gesättigter wäßriger NaCl-Lösung gewaschen, getrocknet und eingedampft; man erhält 0,132 g rohe Säure, die ohne weitere Reinigung bei der nächsten Stufe verwendet wird.

Stufe B Trans-1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl-triphenylphos phoranylmethyl)-3-(1-o-nitrobenzyloxycarbonylamino äthyl)-4-(chlorcarbonylmethyl)-2-azetidinon

0,1320 g 1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl-triphenylphosphoranyl methyl)-3-(1-o-nitrobenzyloxycarbonyl-aminoäthyl)-4-(carboxy methyl)-2-azetidinon aus der vorhergehenden Stufe werden in 5 ml CH₂Cl₂ gelöst und unter N₂ auf 0° gekühlt. 0,040 ml (0,44 mMol) Oxalylchlorid werden tropfenweise im Verlauf von 5 min zugegeben. Dann wird 1 Tropfen DMF zugefügt. Das Gemisch wird 5 min bei 0°C und dann weitere 15 min bei 25°C gerührt. Das Lösungsmittel und überschüssiges Oxalylchlorid werden bei vermindertem Druck verdampft. Der Rückstand ist das gewünschte Säurechlorid, das ohne weiter Reinigung bei der nächsten Stufe verwendet wird.

Stufe C Trans-1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl-triphenylphos phoranyl-methyl)-3-(1-o-nitrobenzyloxycarbonyl aminoäthyl)-4-(phenylthiocarbonylmethyl)-2-azetidinon

1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl-triphenylphosphoranyl-methyl)-3- (1-o-nitrobenzyloxycarbonyl-aminoäthyl)-4-(chlorcarbonyl methyl)-2-azetidinon (aus der vorherigen Stufe) wird in 5 ml CH₂Cl₂ gelöst und unter N₂ auf 0° gekühlt. 0,045 ml (0,44 mMol) Triophenol werden zugegeben. Anschließend werden 0,090 ml (1,1 mMol) Pyridin tropfenweise zugefügt. Das Reaktionsgemisch wird 5 min bei 0° und dann 15 min bei 25°C gerührt. Es wird mit CH₂Cl₂ verdünnt, mit Wasser gewaschen, getrocknet und eingedampft. Der Rückstand wird an Silikagel unter Verwendung von 50%igem EtOAc/C₆H₆ als Eluierungsmittel chromatographiert; man erhält 0,1080 g (0,120 mMol) des gewünschten Produktes.

IR/rein, cm^-1:3300 (breit, NH), 1717 1760 (β-Lactam, Carbamat), 1700 (Thioester), 1620 (Ester), 1345 und 1520 (NO₂).

Stufe D Trans-1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyl-triphenylphos phoranyl-methyl)-3-(1-o-nitrobenzyloxycarbonyl aminoäthyl)-4-(phenylcarbonylmethyl)-2-azetidinon

2,6 ml (0,25 M in Et₂O) einer Lösung aus Phenyl-magnesiumbromid werden unter N₂ bei 0° gekühlt. 61 mg (0,32 mMol) Kupfer(I)-jodid werden zugegeben und das Gemisch wird ½ h bei 0° gerührt. 64 g (0,071 mMol) 1-(o-Nitrobenzyloxy carbonyl-triphenylphosphoranyl-methyl)-3-(1-o-nitrobenzyloxy carbonylaminoäthyl)-4-(phenylthiocarbonylmethyl)-2-azetidinon in 2 ml THF werden tropfenweise zugegeben. Das Gemisch wird 1 h bei 0° gerührt. Eine gesättigte wäßrige NH₄Cl-Lösung wird zugegeben, und das Gemisch wird 10 min gerührt. Die organische Phase wird abgetrennt. Die wäßrige Phase wird zweimal mit CH₂Cl extrahiert. Der vereinigte organische Extrakt wird getrocknet und eingedampft. Präparative TLC des Rückstands unter Verwendung von Silikagel und 50% EtOAc/Benzol ergibt 27 mg (0,031 mMol) des gewünschten Materials und 25 mg (0,028 mMol) wiedergewonnenes Ausgangsmaterial.

IR/rein, cm^-1:3300 (breit, NH), 1710 1750 (β-Lactam, Carbamat), 1670 (Keton), 1620 (Ester), 1345 und 1520 (NO₂).

Stufe E o-Nitrobenzyl-1-carba-2-phenyl-2-penem-6α-(1-o- nitrobenzyloxycarbonyl-aminoäthyl)-3-carboxylat

42 ml (0,049 mMol) 1-(o-Nitrobenzyl-1-triphos phoranylmethyl)-3-(1-o-nitrobenzyloxycarbonyl-aminoäthyl)-4- (phenylcarbonylmethyl)-2-azetidinon werden in 5 ml Xylol gelöst, unter N₂ gesetzt und 1 h bei 140° erhitzt. Das Xylol wird bei vermindertem Druck entfernt. Der Rückstand wird durch präparative TLC (Silikagel G, 50%iges EtOAc/Benzol) gereinigt; man erhält 6 mg (0,010 mMol) des gewünschten Produktes und 22 mg (0,025 mMol) wiedergewonnenes Ausgangsmaterial.

IR/rein, cm^-1:3350 (breit, N-H), 1770 (β-Lactam), 1720 (Ester und Carbamat), 1610 (c=c), 1525 und 1345 (NO₂) NMR (CDCl₃) δ:7,00 8,20, M (ArH), 5,20 ∼ 5,80, M (ArCH₂], 5,01 (breit, NH), 4,33, M (C₅-H), 3,58, M (C₆-H) 3,33, Q (C₁-H), 1,48, D (CH₃).

Stufe F 1-Carba-2-(phenyl)-2-penem-6α-(1-aminoäthyl)-3- carboxylat

1 mg (0,0017 mMol) des Produktes von Stufe F wird in 2 ml p-Dioxan, 0,2 ml EtOH und 2 ml Wasser gelöst. Das Gemisch wird 1 h bei 350 nm unter N₂ photolysiert. Die Lösung wird mit drei 10 ml-Teilen EtOAc extrahiert und die wäßrige Lösung wird gefriergetrocknet; man erhält 1-Carba-2-(phenyl)-2- penem-6-(1-aminoäthyl)-3-carboxylat.
UV λ _max = 197 nm.

Beispiel 11 1-Carba-2-(p-methoxyphenyl)-2-penem-6α-(1-aminoäthyl)-3-carboxylat Stufe A Trans-1-(o-Nitrobenzyloxycarbonyltriphenylphos phoranyl-methyl)-3-(k-o-nitrobenzyloxycarbonyl aminoäthyl)-4-(p-methoxyphenyl)-2-azatidinon

Arbeitet man nach dem Verfahren der Stufe A, Beispiel 6, verwendet jedoch p-Methoxyphenyl-magnesiumbromid anstelle von Phenyl-magnesiumbromid, so erhält man das gewünschte Keton.

IR/rein, cm^-1:3300 (breit, NH), 1710 1750 (b-Lactam, Carbamat), 1660 (Keton), 1620 (Ester), 1345 und 1520 (NO₂);

Stufe B Trans-o-Nitrobenzyl-1-carba-2-phenyl-2-(p-methoxyphenyl)-2- penem-6-(1-o-nitrobenzyloxycarbonyl-aminoäthyl)- 3-carboxylat

Man arbeitet wie bei Stufe E, Beispiel 5, und erhält unter Verwendung von p-Methoxyphenylketon die gewünschte cyclisierte Verbindung.

IR/rein, cm^-1:3350 (breit, N-H), 1710 (β-Lactam), 1720 (Ester), 1605 (c=c), 1525 und 1345 (NO₂);

NMR (CDCl₃) δ:6,8-8,3, M (ArH), 5,2-5,8, M (ArCH₂), 3,83, S (OCH₃), 3,3, DD (C-1 H), 3,5, M (C-6 H), 4,25, M (C-5 H und CH₃-CH).

Stufe C 1-carba-2-p-methoxyphenyl-2-penem-6α-(1-amino äthyl)-3-carboxylat

Das Produkt von Stufe B wird in 1 ml Dioxan, 0,2 ml EtOH und 1 ml Wasser gelöst. 1 mg 10%iger Pd/C-Katalysator wird zugegeben und das Gemisch wird 45 min bei 2,81 kg/cm² (40 lbs) hydriert. Der Katalysator wird gefiltert und mit wenig Wasser gewaschen. Das Filtrat und die Waschlösungen werden dreimal mit EtOAc extrahiert. Die wäßrige Phase wird gefriergetrocknet; man erhält 1-Carba-2-(p-methoxyphenyl)-2-penem-6α-(1- aminoäthyl)-3-carboxylat.

Beispiel 12 Herstellung pharmazeutischer Zubereitungen

Eine Einheitsdosisform wird hergestellt, indem man 120 mg 1-Carba-2-(p-aminomethylphenyl)-6-(1′-hydroxyäthyl)-pen-em- carbonsäure mit 20 mg Lactose und 5 mg Magnesiumstearat vermischt und das 145 mg Gemisch in eine Nr. 3 Gelatinekapsel gibt. Ähnlich kann man, wenn man mehr aktiven Bestandteil und weniger Lactose verwendet, andere Dosisformen herstellen und in Nr. 3 Gelatinekapseln füllen; und sollte es erforderlich sein, mehr als 145 mg Bestandteile zusammen zu vermischen, können größere Kapseln, wie auch komprimierte Tabletten und Pillen, ebenfalls hergestellt werden. Die folgenden Beispiele erläutern die Herstellung pharmazeutischer Zubereitungen.

Tablettepro Tablette, mg 1-Carba-2-(p-aminoethylphenyl)-6-(1′-hydroxyäthyl)-pen-2-em-3-carbon-säure125 Maisstärke, U.S.P. 6 Dicalciumphosphat192 Lactose, U.S.P.190

Der aktive Bestandteil wird mit dem Dicalciumphosphat, Lactose und etwa der Hälfte der Maisstärke vermischt. Das Gemisch wird dann mit 6 mg 15%iger Maisstärkepaste granuliert und grob gesiebt. Es wird bei 45°C getrocknet und erneut durch Siebe mit lichten Maschenweiten von 1,00 mm (Nr. 16 screens) gesiebt. Der Rest der Maisstärke und das Magnesiumstearat werden zugegeben und das Gemisch wird zu Tabletten, die je 800 mg wiegen und einen Durchmesser von etwa 1,27 cm (0,5 in.) besitzen, verpreßt.

Parenterale Lösung
Ampulle
1-Carba-2-(p-aminomethylphenyl)-6-(1′-hydroxyäthyl)-pen-2-em-3-carbo-nsäure500 mg steriles Wasser 2 ml

Ophthalmische Lösung
1-Carba-2-(p-aminomethylphenyl)-6-(1′-hydroxyäthyl)-pen-2-em-3-carbo-nsäure100 mg Hydroxypropylmethylcellulose 5 mg steriles Wasser bis zu 1 ml

Otische Lösung
1-Carba-2-(p-aminomethylphenyl)-6-(1′-hydroxyäthyl)-pen-2-em-3-carbo-nsäure100 mg Benzalkoniumchlorid 0,1 mg steriles Wasser bis zu 1 ml

Topische Creme bzw. Salbe
1-Carba-2-(p-aminomethylphenyl)-6-(1′-hydroxyäthyl)-pen-2-em-3-carbo-nsäure100 mg Polyäthylenglykol 4000 U.S.P.400 mg Polyäthylenglykol 400 U.S.P. 1,0 g

Antibiotissche Aktivität der Verbindungen der Erfindung: Minimale Hemmkonzentration (µg/ml) für verschiedene Mikroorganismen

Claims

1. 1-Carba-2-penem-3-carbonsäurederivate der allgemeinen Formel und ihre pharmazeutisch annehmbaren Salze, worinR¹Wasserstoff, -CH(OH)-CH₃, -CH(NH₂)-CH₃ bedeutet, und R²Wasserstoff, C_1-6-Alkyl, Pyridyl, Thienyl, 2-Thiazolyl, Phenyl, bedeutet, oder R¹für i-Propyl und R²für Wasserstoff steht bzw. R¹ und R²für Wasserstoff steht.

2. Verfahren zur Herstellung der 1-Carba-2-penem-3-carbon- säurederivate der allgemeinen Formel I nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Verbindung der Formel worin R¹ und R² die im Anspruch 1 angegebene Bedeutung aufweisen und R eine leicht entfernbare Schutzgruppe bedeutet, in an sich bekannter Weise mit einem Glyoxalatester, worin der Estermolekülteil eine leicht entfernbare Schutzgruppe R′ ist, unter Bildung einer Verbindung der Struktur behandelt und anschließend unter Bildung einer Verbindung der Struktur worin X ein Halogenatom bedeutet, in an sich bekannter Weise halogeniert, anschließend in an sich bekannter Weise mit Triphenylphosphin behandelt und eine milde, wäßrige Hydrolyse unter Bildung von durchführt, anschließend die obige Struktur in an sich bekannter Weise nach der Behandlung mit einem Oxidationsmittel cyclisiert und die Schutzgruppe R′ in an sich bekannter Weise in die Hydroxylgruppe überführt.

3. Arzneimittel, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einem 1-Carba-2-penem-3-carbonsäurederivat der allgemeinen Formel I nach Anspruch 1.