DE2809058C2 - - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist das in Anspruch 1 angegebene Verfahren zur Herstellung von 3-(Thiomethyl)cephalosporinen.

Der Austausch der Acetoxygruppe eines Cephalosporins durch ein Schwefelnukleophil ist eine bekannte Reaktion, und hierzu wird beispielsweise auf US-PS 32 78 531 verwiesen. Darin sowie in anderen Publikationen, beispielsweise in J. Chem. Soc. 1965, 5015, wird angegeben, daß diese Reaktion nur in einem wäßrigen Medium abläuft. In der Praxis werden solche Austauschreaktionen unter Verwendung eines Salzes der Cephalosporansäure in Wasser zusammen mit dem jeweiligen Schwefelnukleophil oder einem Salz hiervon bei pH-Werten von 5 bis 8 durchgeführt. Durch die für diese Umsetzung erforderliche Kombination aus wäßrigem Medium, erhöhter Temperatur (35 bis 70°C) und nahezu neutralem bis basischem pH-Wert wird der Cephalosporinkern im allgemeinen stark angegriffen, so daß die hiernach erhaltenen Produkte in der Regel aufwendigen Reinigungsoperationen unterzogen werden müssen. Versucht man diese Austauschreaktion an Cephalosporansäuren in Wasser bei niedrigeren pH-Werten (nämlich pH-Werten von 2 bis 3) durchzuführen, dann entstehen hierdurch in einer Nebenreaktion ziemliche Mengen an Lacton, wodurch sich die Ausbeute des gewünschten Produkts ziemlich stark erniedrigt.

Es wurde nun gefunden, daß sich die Acetoxygruppe von Cephalosporansäuren durch 1-Methyl-1H-tetrazol-5-thiol in bestimmten organischen Lösungsmitteln unter praktisch wasserfreien Bedingungen austauschen lassen. Reaktionen unter diesen Bedingungen werden nicht durch eine Lactonbildung erschwert, wobei die Ausbeuten im allgemeinen höher sind und die Produkte normalerweise leichter isoliert werden können. Einige Reaktionsprodukte fallen spontan aus dem Reaktionsgemisch aus.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Verbindungen sind antibakteriell wirksam. Eine Reihe dieser Verbindungen eignet sich ferner auch als Zwischenprodukte zur Herstellung anderer Cephalosporine, die ebenfalls wiederum antibakteriell wirken. Im einzelnen wird hierzu auf US-PS 39 32 393 verwiesen.

Die beim erfindungsgemäßen Verfahren als Ausgangsmaterialien verwendeten Cephalosporansäuren können nach an sich bekannten Verfahren hergestellt werden. In diesem Zusammenhang wird auf Cephalosporins and Penicillins, Chemistry and Biology von Edwin H. Flynn (Academic Press, New York, 1972), insbesondere die Kapitel 3, 4 und 15 sowie die darin angeführten Arbeiten verwiesen.

Ferner wird auch auf US-PS 39 14 157 und ZA-PS 71/3229 hingewiesen.

Das als Thiol eingesetzte 1-Methyl-1H-tetrazol-5-thiol der Formel III läßt sich nach an sich bekannten Verfahren herstellen. Hierzu wird auf die verschiedenen Bände aus Heterocyclic Compounds von Robert C. Elderfield (John Wiley and Sons, Inc., N.Y.) sowie auf die Bände über die heterocyclischen Systeme aus The Chemistry of Heterocyclic Compounds von Weissberger et al (John Wiley and Sons, N.Y.) verwiesen.

Es ist kritisch, daß das erfindungsgemäße Verfahren in einem der in Anspruch 1 aufgeführten organischen Lösungsmittel durchgeführt wird.

Unabhängig vom verwendeten Lösungsmittel muß das vorliegende Verfahren unter praktisch wasserfreien Bedingungen durchgeführt werden. Das Reaktionsgemisch sollte im allgemeinen weniger als 5% Wasser, vorzugsweise weniger als 1% Wasser, enthalten. Die Wassermenge sollte insbesondere weniger als 0,5% ausmachen. Sind die handelsüblichen Quellen für Reaktanten und Lösungsmittel nicht trocken genug, dann lassen sich diese zur Entfernung von Wasser in üblicher Weise trocknen, beispielsweise durch azeotrope Destillation oder durch Verwendung von Trocknungsmitteln, wie Aluminiumoxid, Silicagel oder wasserfreiem Calciumsulfat.

Die erfindungsgemäße Umsetzung läuft innerhalb eines breiten Temperaturbereichs ab. Im allgemeinen kann bei Reaktionstemperaturen von 50 bis 140°C gearbeitet werden. Vorzugsweise wird das vorliegende Verfahren jedoch bei Temperaturen von 70 bis 120°C durchgeführt. Die Umsetzung kann bei erhöhten Drücken durchgeführt werden, doch ergeben sich hierdurch keine besonderen Vorteile. Der Einfachheit halber wird daher im allgemeinen vorzugsweise bei atmosphärischem Druck gearbeitet.

Die Menge der verwendeten Reaktanten ist nicht kritisch. Im allgemeinen wird das 1-Methyl-1H-tetrazol-5-thiol in überschüssiger Menge eingesetzt, so daß man vorzugsweise mit 1,0 bis 5,0 Moläquivalent pro Moläquivalent der Cephalosporansäure arbeitet.

Die beiden Cephalosporine der eingangs genannten Formel I, die sich nach dem vorliegenden Verfahren herstellen lassen, sind:

Cefamandol:

und

Cefamandolnafat:

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Produkte, ihre deblockierten Derivate und ihre pharmazeutisch unbedenklichen Salze eignen sich zur Bekämpfung von Infektionen bei warmblütigen Säugetieren, wenn man diese Verbindungen parentral in nicht-toxischen Dosen von etwa 10 bis 500 mg/kg Körpergewicht verabreicht. Die Verbindungen werden in herkömmlicher Weise formuliert.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele weiter erläutert.

Beispiel 1 Herstellung von 3-(((1-Methyl-1H-tetrazol-5-yl)thio)methyl)- 7-(2-formyloxy-2-phenylacetamido)-3-cephem-4-carbonsäure in 1,2-Dichlorethan

Man gibt 7-(2-Formyloxy-2-phenylacetamido)cephalosporansäure (2,17 g; 5 mM) und 1-Methyl-1H-tetrazol-5-thiol (0,87 g; 7,5 mM) zu 25 ml 1,2-Dichlorethan und erhitzt das erhaltene Reaktionsgemisch 6 Stunden auf Rückflußtemperatur. Nach einer Umsetzungszeit von 3 sowie von 6 Stunden werden entsprechende Proben für dünnschichtchromatographische Untersuchungen entnommen. Im Anschluß daran erhitzt man das Reaktionsgemisch 1 weitere Stunde und läßt es schließlich über Nacht abkühlen.

Sodann wird das Lösungsmittel durch Verdampfen entfernt. Der dabei anfallende Rückstand wird mit Diethylether versetzt, wodurch er zuerst gummiartig und anschließend fest wird. Das Produkt wird abfiltriert, mit Diethylether gewaschen und getrocknet, wodurch man 1,90 g (Ausbeute 77,0%) Material erhält. NMR(DMSO-d₆) δ 3,52 (s, 2, 2-CH₂), 3,88 (s, 3, -CH₃ vom Tetrazol), 4,10 (s, 2, 3-CH₂S-), 4,92 (d, 1, C₆-H), 5,62 (q, 1, C₇-H, J=5 Hz, J=9 Hz),

Beispiel 2 Herstellung von 7-(2-Formyloxy-2-phenylacetamido)-3-(1- methyl-1H-tetrazol-5-yl)thio)methyl)-3-cephem-4-carbonsäure­ natriumsalz in Benzol

Ein Gemisch aus 7-(2-Formyloxy-2-phenylacetamido)cephalosporansäure (2,17 g; 4,65 mM) und 1-Methyl-1H-tetrazol-5-thiol (0,87 g; 7,5 mM) in 25 ml Benzol wird 12 Stunden auf Rückflußtemperatur (etwa 80°C) erhitzt. Während der Umsetzung setzt sich am Glasgefäß eine Schicht aus weichem kunststoffartigem Material ab. Beim Abkühlen erhärtet dieses Material zu einem glasartigen Feststoff. Eine entsprechende dünnschichtchromatographische Untersuchung zeigt, daß die Lösung nur eine Spur an gewünschtem Produkt enthält und das kunststoffartige Material zum Großteil aus dem gewünschten Produkt besteht, wobei auch etwas deformyliertes Produkt vorhanden ist. Das Reaktionsgemisch wird daher unter Zusatz von Aceton zu einem Schaum eingedampft, den man in 35 ml trockenem Aceton löst. Die Lösung wird mit 10 ml einer Lösung von 1,25 g Natrium-2-ethylhexanoat (7,5 mM) in Aceton behandelt. Hierdurch kristallisiert das gewünschte Produkt als Natriumsalz aus. Nach 1 Stunde wird das Produkt abfiltriert, mit 20 ml Aceton gewaschen und getrocknet, wodurch man zu 1,38 g (Ausbeute 58%) Material gelangt. Die Identität dieses Produkts wird durch das NMR-Spektrum sowie das Dünnschichtchromatogramm bestätigt. NMR (D₂O) δ 3,48 (q, 2, 2-CH₂, J=18 Hz), 4,00 (s, 3, -CH₃ vom Tetrazolyl), 4,10 (m, 2, 3-CH₂S-), 5,05 (d, 1, C₆-H, J=5 Hz), 5,70 (d, 1, C₇-H, J=5 Hz),

Beispiel 3 Herstellung von 7-(2-Formyloxy-2-phenylacetamido)-3-(((1- methyl-1H-tetrazol-1-yl)thio)methyl)-3-cephem-4-carbonsäure in Tetrachlorkohlenstoff

Ein Gemisch aus 7-(2-Formyloxy-2-phenylacetamido)cephalosporansäure (2,17 g; 4,65 mM) und 1-Methyl-1H-tetrazol-5-thiol (0,87 g; 7,5 mM) in 25 ml Tetrachlorkohlenstoff wird 12 Stunden auf Rückflußtemperatur (etwa 77°C) erhitzt. Das Reaktionsgemisch wird dann auf Raumtemperatur abgekühlt, worauf man die überstehende Flüssigkeit vom erhärteten Halbfeststoff dekantiert. Der Feststoff wird unter Erwärmen mit 25 ml 1,2-Dichlorethan versetzt. Hierdurch kristallsiert das gewünschte Produkt aus. Das Gemisch wird auf Raumtemperatur abgekühlt und etwa 1 Stunde gerührt, worauf man das Produkt abfiltriert, mit 10 ml 1,2-Dichlorethan wäscht und über Nacht bei 45°C vakuumtrocknet. Auf diese Weise erhält man 1,54 g (Ausbeute 65%) weiße Kristalle. Die Identität des Produkts wird durch das NMR-Spektrum sowie das Dünnschichtchromatogramm bestätigt, wobei sich in letzterem auch eine kleine Spur an deformyliertem Produkt zeigt. Das NMR-Spektrum ist mit dem NMR-Spektrum des Produkts von Beispiel 1 identisch.

Beispiel 4 Herstellung von 3-(((1-Methyl-1H-tetrazol-5-yl)thio)methyl)- 7-(2-formyloxy-2-phenylacetamido)-3-cephem-4-carbonsäure in 1,2-Dichlorethan

Man suspendiert 7-ACA (7-Aminocephalosporansäure) (13,62 g; 0,05 M) in 100 ml 1,2-Dichlorethan und versetzt das Ganze dann mit Trimethylsilylacetamid (26,25 g; 0,200 M). Das Reaktionsgemisch wird auf 40°C erwärmt, wodurch der darin enthaltene Feststoff unter Bildung einer trüben Lösung in Lösung geht, die man dann auf 20°C abkühlt.

Die obige Lösung versetzt man anschließend tropfenweise über eine Zeitdauer von 20 Minuten mit einer Lösung von 2-Formyloxy-2-phenylacetylchlorid (10,92 g; 0,055 M) in 25 ml 1,2-Dichlorethan, wobei die Temperatur auf 30°C steigt. Das Reaktionsgemisch wird 2 Stunden gerührt, mit 100 ml 1,2-Dichlorethan versetzt und dann dreimal mit jeweils 100 ml Wasser gewaschen. Die einzelnen Wassermengen werden vereinigt und zweimal mit jeweils 50 ml 1,2-Dichlorethan extrahiert, worauf man mit 40 ml Wasser rückwäscht. Die 1,2-Dichlorethanschichten werden vereinigt, 20 Minuten mit 2,0 g Aktivkohle (Darco G-60) gerührt und schließlich durch Diatomeenerde (Hyflo) filtriert. Auf diese Weise erhält man ein Gesamtvolumen an Lösung von 375 ml, die die gewünschte 7-(2-Formyloxy-2-phenylacetamido)cephalosporansäure enthält.

Die Lösung wird bei 30°C auf 336 g eingedampft, so daß sie etwa 250 ml 1,2-Dichlorethan und 22 g 7-(2-Formyloxy-2-phenylacetamido)cephalosporansäure enthält. Hierauf versetzt man die Lösung mit 1-Methyl-1H-tetrazol-5-thiol (6,39 g; 55 mM) in 250 ml 1,2-Dichlorethan und erhitzt das Reaktionsgemisch auf Rückflußtemperatur. Während dieser Zeit bildet sich im Kühler azeotrop Wasser (das anscheinend von früheren Waschvorgängen stammt) und beginnt ins Reaktionsgefäß rückzulaufen. Dieser Vorgang wird daher unter Verwendung einer Falle unterbunden.

Nach 12stündiger Umsetzung unter Rückflußbedingungen zeigt ein entsprechendes Dünnschichtchromatogramm eine nahezu normale Reaktion. Das Reaktionsgemisch wird auf Raumtemperatur abgekühlt und zur Ausfällung der als Produkt gewünschten 3- (((1-Methyl-1H-tetrazol-5-yl)thio)methyl)-7-(2-formyloxy)- 2-phenylacetamido)-3-cephem-4-carbonsäure entsprechend angeimpft. Nach 2 Stunden wird das erhaltene Produkt abfiltriert und mit 63 ml 1,2-Dichlorethan gewaschen. Auf diese Weise gelangt man zu 13,90 g (Ausbeute 56,7%, bezogen auf 7-ACA) Produkt. Das Produkt ist aufgrund des Dünnschichtchromatogramms rein. Das NMR-Spektrum bestätigt die Identität dieses Produkts mit dem nach Beispiel 1 hergestellten Produkt.

Beispiel 5 Herstellung von 3-(((1-Methyl-1H-tetrazol-5-yl)thio)methyl)- 7-(2-formyloxy-2-phenylacetamido)-3-cephem-4-carbonsäure in 1,2-Dichlorethan

Man gibt 7-(2-Formyloxy-2-phenylacetamido)cephalosporansäure (2,33 g; 5 mM) und 1-Methyl-1H-tetrazol-5-thiol (0,64 g; 5,5 mM) zu 25 ml 1,2-Dichlorethan und erhitzt das erhaltene Gemisch dann 12 Stunden auf Rückflußtemperatur. Das Reaktionsgemisch wird auf Raumtemperatur abgekühlt und anschließend erneut auf Rückflußtemperatur erhitzt, wobei man 10 ml Lösungsmittel abdestillieren läßt. Hierauf setzt man bei etwa Rückflußtemperatur (77°C) tropfenweise 10 ml Tetrachlorkohlenstoff zu. Anschließend läßt man das Reaktionsgemisch unter 1stündigem Rühren auf Raumtemperatur abkühlen. Das gewünschte Produkt wird abfiltriert, mit 14 ml 40%igem Tetrachlorkohlenstoff in 1,2-Dichlorethan gewaschen und bei 50°C vakuumgetrocknet. Auf diese Weise gelangt man zu 2,12 g (Ausbeute 86,5%) eines hellfarbigen Feststoffs. Das NMR-Spektrum dieses Feststoffs ist mit dem NMR-Spektrum des nach Beispiel 1 hergestellten Produkts identisch.

Beispiel 6 Herstellung von Lithium-3-(((1-Methyl-1H-tetrazol-5-yl)- thio)methyl)-7-(2-hydroxy-2-phenylacetamido)-3-cephem-4- carboxylat in Eisessig

Man setzt 7-(2-Hydroxy-2-phenylacetamido)cephalosporansäure (0,48 g; 1 mM) und 1-Methyl-1H-tetrazol-5-thiol (0,5 g; 4,3 mM) in 15 ml Eisessig 8 Stunden bei 84 bis 86°C um. Das Reaktionsgemisch wird dann auf Raumtemperatur abgekühlt und mit Jod (0,4 g; 1,6 mM) versetzt, um das überschüssige Thiol in das Disulfid zu überführen. Das Reaktionsgemisch wird 20 Minuten bei Raumtemperatur gerührt und dann in ein Gemisch aus 100 ml Ethylacetat und 50 ml Wasser gegossen, worauf man das überschüssige Jod durch Zugabe von Natriumsulfit entfernt. Die Schichten werden voneinander getrennt, und die Ethylacetatschicht wird zweimal mit 100 ml Wasser und einmal mit 50 ml 20%iger Natriumchloridlösung gewaschen und dann über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Das Ethylacetat wird hierauf auf einem Rotationsverdampfer entfernt, und der dabei anfallende Rückstand wird in 10 ml Methanol gelöst. Die Lösung versetzt man mit Lithiumacetatdihydrat (0,21 g; 2 mM) und rührt das Gemisch 20 Minuten bei Raumtemperatur. Das hierbei auskristallisierte Produkt wird abfiltriert, mit 5 ml Methanol gewaschen und getrocknet, wodurch man 0,34 g (Ausbeute 69,4%) weiße Kristalle erhält. Die Identität des Produkts wird durch das NMR-Spektrum bestätigt. NMR: δ 3,50 (ABq, J≅17 Hz), 3,92 (s, -CH₃ vom Tetrazol), 4,20 (s, 3-CH₂S-), 5,04 (d, C₆-H, J=5 Hz), 5,24 (s, ΦCHCONH-), 5,64 (d, C₇-H, J=5 Hz) und 7,44 (s, Φ-H). Das NMR-Spektrum dieses Produkts ist mit dem NMR-Spektrum einer authentischen Probe eines durch wäßrigen Austausch hergestellten Produkts identisch.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung von 3-(Thiomethyl)cephalosporinen der Formel I worin Q für Hydroxy oder Formyloxy steht, durch Umsetzen einer Cephalosporansäure der Formel II worin Q die oben angegebene Bedeutung hat, mit 1-Methyl-1H-tetrazol-5-thiol der Formel III dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in 1,2-Dichlorethan, Benzol, Eisessig, Tetrachlorkohlenstoff durchführt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung bei 70 bis 120°C durchgeführt wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß 1 bis 5 Mol Verbindung III pro Mol Verbindung II eingesetzt werden.