DE2826546C2

DE2826546C2 -

Info

Publication number: DE2826546C2
Application number: DE2826546A
Authority: DE
Inventors: Naohiko Yokosuka Kanagawa Jp Yasuda; Chikahiko Eguchi; Masaru Kawasaki Kanagawa Jp Okutsu; Yoshiteru Kamakura Kanagawa Jp Hirose
Original assignee: Ajinomoto Co Inc
Current assignee: Ajinomoto Co Inc
Priority date: 1977-06-16
Filing date: 1978-06-16
Publication date: 1989-06-15
Also published as: FR2394550B1; JPS545974A; US4217450A; FR2394550A1; DE2826546A1

Description

Die Erfindung betrifft neue Imidazoldicarbonsäure-Derivate, die als Antibiotika, speziell als antibakteriell wirksame Mittel, zur Behandlung von Infektionskrankheiten wertvoll sind, die durch Pseudomonas aeruginosa beim Menschen oder bei Tieren verursacht werden. Die Erfindung betrifft außerdem Zwischen produkte für solche Antibiotika.

Gegenstand der Erfindung sind neue Imidazoldicarbonsäure- Derivate, d. h. die Verbindung der Formel

in der
A den Rest einer organischen Verbindung der folgenden Formel bedeutet:

worin Z für die 4-β-Sulfoethylpyridiniumgruppe steht,
sowie Salze dieser Ver bindung.

Die Erfindung betrifft außerdem Arzneimittel mit ausgeprägter antibakterieller Aktivität, speziell gegen Pseudomonas aeruginosa, welche diese neue Verbindung oder deren pharmazeutisch geeignete Salze enthalten. Die erfindungsgemäßen neuen Verbindungen stellen selbst Antibiotika dar oder können als Zwischenprodukte für Antibiotika verwendet werden.

Die Aminosäure, welche die erfindungsgemäßen Verbindungen auf baut, ist Phenylglycin; dieses kann der L-, D- und DL-Form vorliegen. In vielen Fällen ist die D-Form besonders gut geeignet im Hinblick auf die anti bakterielle Aktivität.

Geeignete pharmazeutisch zulässige Salze dieser Verbindung sind übliche nichttoxische Salze, und zu diesen gehören Metall salze, wie Alkalimetallsalze (z. B. das Natrium- oder Kalium salz und Erdalkalimetallsalze (z. B. das Calcium- oder Magnesiumsalz, Ammoniumsalze, Salze mit anorganischen Aminen (z. B. das Trimethylamin-, Tri ethylamin-, Pyridin-, Picolin-, Dicyclohexylamin-, N,N′-Di benzylethylendiamin-, Procain-, Dibenzylammonium-, N-Benzyl-β- phenethylammonium-Salz und ähnliche Salze.

Die erfindungsgemäßen Salze werden mit Hilfe üblicher Methoden, beispielsweise durch Neutralisation der in freier Form vor liegenden erfindungsgemäßen Verbindung mit Alkalien, her gestellt.

Es ist bekannt, daß Cephalosporine der folgen den Formel

worin A die vorstehend angegebene Bedeutung hat, anti bakterielle Aktivität nicht nur gegen gram-positive, sondern auch gegen gram-negative Bakterien zeigen. Diese Verbindungen besitzen jedoch im wesentlichen keine antibakterielle Aktivität gegen Pseudomonas aeruginosa, welcher schwere Infektionskrank heiten verursachen kann.

Die Synthese und antibakterielle Aktivität von Verbindungen der oben genannten allgemeinen Formel, in der A für den oben näher bezeichneten Rest einer organischen Verbindung steht, wurde in einem nach dem Prioritätstag der vorliegen den Anmeldung erschienenen Artikel in "The Journal of Anti biotics 36 (1983), Seiten 242 ff." beschrieben. Die Mehr heit der dort beschriebenen Verbindungen zeigt zwar eine gewisse antibakterielle Aktivität gegen Pseudomonas aeruginosa, das erfindungsgemäße Imidazoldicarbonsäure- Derivat und dessen Salze heben sich jedoch hinsichtlich ihrer antibakteriellen Aktivität gegen den genannten Keim gegenüber den Verbindungen in dieser Druckschrift deutlich ab.

Aus der DE-OS 26 14 303 sind darüber hinaus Cephalosporin- Derivate bekannt, in denen der Phenylacetamid-Rest mit einem zweikernigen Heterocyclus substituiert ist, der keine freie Carboxylgruppe aufweist.

Die DE-OS 25 39 664 offenbart Verbindungen des gleichen Typs, die mit monocyclischen oder polycyclischen hetero aromatischen Resten mit mindestens einem Stickstoffatom substituiert sind. Unter den zahlreichen in dieser Druck schrift genannten heterocyclischen Substituenten finden sich jedoch Imidazoldicarbonsäure bzw. deren Derivate nicht.

Die DE-OS 24 07 715 offenbart darüber hinaus Cephalosporin- Derivate, deren heterocyclischer Substituent ein über den Ringstickstoff gebundener Imidazolidinon-Rest ist, also ein gesättigter, eine Carbonylgruppe umfassender Rest. Wie aus den experimentellen Daten hervorgeht, sind die in den drei genannten Druckschriften offenbarten Verbindungsklassen ausnahmslos dem erfindungsgemäßen Imidazoldicarbonsäure- Derivat bzw. seinen Salzen hinsichtlich der antibiotischen Wirksamkeit, insbesondere der Wirksamkeit gegen Pseudomonas aeruginosa, unterlegen.

Das erfindungsgemäße Imidazoldicarbonsäure-Derivat und dessen Salze haben wirksame antibakterielle Aktivität nicht nur gegen gram- positive und gram-negative Bakterien, sondern auch gegenüber Pseudomonas aeruginosa und besitzen demnach ein sehr breites Spektrum der antibakteriellen Aktivität.

Das erfindungsgemäße Imidazoldicarbonsäure-Derivat kann hergestellt werden, indem eine Verbindung der Formel

mit der Verbindung der Formel

oder eines Derivats der Carboxylgruppe dieser Verbindung in einer Kondensationsreaktion umgesetzt wird. In diesen Formeln hat A die vorstehend gegebene Definition. Ein geeignetes reaktives Derivat ist das Säurehalogenid.

Das Säurechlorid als geeignetes Derivat läßt sich beispiels weise durch Umsetzung der Verbindung der Formel

mit Thionyl chlorid oder Phosphorpentachlorid herstellen.

Die Erfindung wird ausführlicher in den nachstehenden Beispielen erläutert. In diesen Beispielen wurde als Entwicklungslösungs mittel für die Dünnschicht-Chromatographie ein Gemisch aus n-Butanol, Essigsäure und Wasser im Volumenverhältnis 6 : 3 : 2 verwendet.

Beispiel 1

20 mM Imidazol-4,5-dicarbonsäure wurden in 40 ml trockenem Benzol, das 6 Tropfen Dimethylformamid enthielt, suspendiert.

Zu diesem Gemisch wurden 8 ml Thionylchlorid zugesetzt. Das Gemisch wurde 5,5 Stunden unter Rückfluß bei 85°C gerührt. Das Gemisch wurde unter vermindertem Druck konzentriert, wobei eine feste Substanz erhalten wurde. Die so erhaltene Substanz wurde in 100 ml trockenem Benzol suspendiert und das Gemisch wurde dann erneut unter vermindertem Druck konzentriert, wobei eine feste Substanz erhalten wurde. Die so erhaltene feste Substanz, das Säurechlorid

wurde in 40 ml trockenem Di chlormethan suspendiert.

4,05 g (10 mM) wasserfreie 7 β-[D(-)-α-Aminophenylacetamido]- cephalosporansäure wurde in 40 ml Dichlormethan suspendiert. Zu diesem Gemisch wurden 14 ml Triethylamin zugesetzt, wobei eine homogene Lösung gebildet wurde.

Die Lösung von 7 β-[D(-)-α-Aminophenylacetamino]-cephalosporan säure in Dichlormethan wurde nach und nach tropfenweise zu der vorstehend hergestellten Suspension des Säurechlorids in Di chlormethan in einem Eisbad unter Rühren während 15 Minuten zugefügt. Nach der Zugabe der 7 β-[D-(-)-α-Aminophenylacetamido]- cephalosporansäure wurde das Gemisch weitere 2 Stunden in dem Eisbad gerührt. Unlösliches Material wurde durch Filtration entfernt und die Lösung wurde unter vermindertem Druck bei weniger als 30°C eingedampft, wobei eine feste Substanz er halten wurde. Die so erhaltene feste Substanz wurde in 70 ml Wasser gelöst. Zu diesem Gemisch wurden 70 ml Ethylacetat zu gefügt und dadurch wurden zwei Schichten von Lösungen gebildet. Die Schicht der wäßrigen Lösung wurde abgetrennt und zu dieser Lösung wurden 100 ml Ethylacetat zugesetzt. 6%ige Chlorwasser stoffsäure wurde unter Rühren zu dem Gemisch gegeben, wodurch die wäßrige Phase der Lösung auf einen pH-Wert von 2 einge stellt wurde. Der gebildete Niederschlag wurde durch Filtration entfernt und es wurde eine aus zwei Schichten bestehende Lösung gebildet. Die wäßrige Lösung wurde abgetrennt und mit 100 ml Etylacetat erneut extrahiert. Die erhaltenen Lösungen in Ethylacetat wurden kombiniert und mit wasserfreiem Magnesium sulfat getrocknet. Die Ethylacetat-Lösung wurde bei weniger als 30°C konzentriert und die so erhaltene feste Substanz wurde durch Zugabe von 100 ml Ether digeriert und durch Filtration abgetrennt. Das erhaltene pulverförmige Material wurde ge trocknet. Dabei wurde 7 β-[D(-)-α-(4-Carboxyimidazol-5-carboxy amido)-phenylacetamido]-cephalosporansäure · 1 hydrat gebildet (1,87 g, Ausbeute: 34,4%).
F. 209-218°C (Zers.)

Elementaranalyse:
gefunden: C 49,66%, H 3,98%, N 12,77%, S 5,66%
berechnet für C₂₃H₂₁N₅O₉S · lH₂O
C 49,19%, H 4,14%, N 12,47%, S 5,71%
DSC (Silicagel) R_f = 0,70
IR-Spektrum (Nujol)
ν _CO(β-Lactam) = 1775 cm^-1
ν _CO(-OCOCH₃) = 1745 cm^-1

Die so erhaltene Verbindung wurde in ihr Dinatriumsalz umgewandelt, indem man sie in einer Mischung aus Methanol und Ethylacetat löste.

Zu der so erhaltenen Lösung wurde eine Lösung von 2-Ethylhexan-carbonsäure-natriumsalz in n-Butanol (2 M/l) zugefügt. Das Gemisch wurde 10 Minuten ge rührt. Durch tropfenweise Zugabe von 150 ml Ethylacetat zu der Lösung wurde eine kristallisierte Substanz gebildet. Die Kri stalle wurden durch Filtration gewonnen und getrocknet wobei das Dinatriumsalz der oben genannten Verbindung erhalten wurde.

Das NMR-Spektrum des so erhaltenen Dinatriumsalzes zeigte folgende Linien:

Beispiel 2

1,17 g (2 mM) der wie in Beispiel 1 hergestellten Verbindung 7 β-[D(-)-α-(4-Carboxyimidazol-5-carboxyamido)-phenylacetamido]- cephalosporansäure · 2Na-Salz wurde in 12 ml Wasser gelöst, und 0,75 g (4 mM) 4-Pyridinethansulfonsäure wurde zugesetzt. Die Lösung wurde mit 2 n NaOH-Lösung auf einen pH-Wert von 7 ein gestellt. Zu dieser Lösung wurden 8,3 g Kaliumjodid zugeführt und die Lösung wurde dann unter Rühren 2 Stunden lang bei 70°C umgesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde in einer Säule mit 700 ml Amberlite RXAD-2 der Rohm & Haas Co. behandelt. Durch Elution mit Wasser wurden die Fraktionen gewonnen, welche die gewünschte Verbindung enthielten. Die Lösung wurde gefriergetrocknet, wo bei die gewünschte Verbindung, 7 β-[D(-)-α-(4-Carboxyimidazol- 5-carboxyamido)-phenylacetamido]-3-(4-β-sulfethylpyridinium)- methyl-3-cephem-4-carbonsäure in Form des K- und Na-Mischsalz · 5 hydrats in einer Menge von 0,2 g (Ausbeute: 14%) er halten wurde.
F. 198-205°C

Elementaranalyse:
gefunden: C 39,51%, H 3,43%, N 9,51%
berechnet für C₂₈H₂₄N₆O₁₀S₂K₂ · 5H₂O
C 40,18%, H 4,10%, N 10,04%

DSC (Silicagel^R) R_f = 0,15
IR-Spektrum (Nujol)
ν _C=O ( β-Lactam) = 1765 cm^-1
ν _SO₂(-SO₃H) = 1190, 1040 cm^-1
NMR-Spektrum (D₂O, δ )
ppm 3,00-3,20 (m, 2 H) (CH₂, 2-Stellung)
3,30 (s, 4 H) (-CH₂CH₂SO₃H)

Beispiel 3

Das erfindungsgemäße Imidazoldicarbonsäure-Derivat zeigt ausgeprägte antibakterielle Aktivität innerhalb eines weiten Bereiches, speziell gegen Pseudomonas aeruginosa.

Die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Verbindung (Beispiel 2) wird nach stehend anhand der inhibierenden Mindestkonzentrationen (MIC) im Vergleich mit bekannten Verbindungen unter Verwendung von Pseudomonas aeruginosa AJ 2116 als Testorganismus angegeben:

Verbindung
MIC(µg/ml)
Carbenicillin
100
Ampicillin	< 500
Verbindung aus Beispiel 2	12,5

"MIC" bedeutet die inhibierende Mindestkonzentration in µg/ml der Verbindung, die zum Inhibieren des Wachstums des ange gebenen Testorganismus erforderlich ist.

Beispiel 4

Vergleich der Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Verbindungen mit Verbindungen gemäß DE-OS 26 14 303 und DE-OS 25 39 664 anhand der Werte der inhibierenden Mindestkonzentration (MIC]

Beispiel 5 Vergleich der Erfindung mit DE-OS 24 07 715 anhand der Werte ED₅₀

Gemäß DE-OS 24 07 715, Seite 30 ergibt sich im Versuch mit der weißen Maus für E. Coli C 165 ein Wert ED₅₀ von 200 mg/kg Körpergewicht.

Ausweislich der Veröffentlichung von Yasuda et al in "The Journal of Antibiotics", Bd. 36, Seite 245 ergibt sich mit der erfindungsgemäß en Verbindung gemäß Beispiel 2 (dort als "12 (AC 1370)" bezeichnet) ein ED₅₀-Wert mit E. Coli 4 von 2,25 mg/kg Körpergewicht.

Claims

1. Imidazoldicarbonsäure-Derivat der Formel sowie Salze dieser Verbindung.

2. Arzneimittel mit antibiotischer Wirksamkeit, enthaltend einen Wirkstoff, ein Pharmazeutisches Trägermaterial und gegebenenfalls übliche Arzneimittelbestandteile, dadurch gekennzeichnet, daß es als Wirkstoff die Verbindung nach Anspruch 1 oder deren pharmazeutisch ge eignete Salze enthält.