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" 1 -Äthyl-6-fluor-7- (4-methyl-1-piperazinyl) -4-oxo-1 4-
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dihydrochinolin-3-carbonsäure, ihre Salze und Hydrate und ihre Verwendung
bei der Bekämpfung bakterieller Infektionen Antibakteriell wirkende Substanzen,
wie Nalidixinsäure, zeichnen sich durch eine hohe Wirkung gegen gram-nevative Keime
aus. Sie haben jedoch den Nachteil, daß sie gegen zahlreiche Stämme von Bakterien,
beispielsweise die meisten gram-positiven Bakterien und Pseudomonas aeruginosa,unwirksam
sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bestimmte 4-Oxo-1,4-dihydrochinolin-3-carbonsäure,
ihre Salze mit Säuren, ihre Alkalimetall-, Ammonium- und Erdalkalimetallsalze sowie
ihre Hydrate zu schaffen, die sich durch ein breites Wirkungsspektrum sowohl gegen
gram-positive als auch gram-negative Keime auszeichnen. Diese Aufgabe wird durch
die Erfindung gelöst.
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Die Erfindung betrifft somit den in den vorstehenden Patentansprüchen
gekennzeichneten Gegenstand
Die Verbindung der Erfindung wird durch
Erhitzen von 1 -Methylpiperazin mit I-Äthyl-6-fluor-7-chlor-4-oxo-1,4-dihydrochinolin-3-carbonsäure
in einem unter den Reaktionsbedingungen inerten Lösungsmittel, wie Wasser, einem
Alkohol, Pyridin, Picolin, N,N-Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, Äthylenglykolmonomethyläther,
Äthylenglykoldimethyläther, Triäthylenglykoldimethyläther, oder in Abwesenheit eines
Lösungsmittels auf Temperaturen von etwa Raumtemperatur bis 2000C, vorzugsweise
100 bis 1800C, hergestellt.
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Die Verbindung der Erfindung kann ferner durch Umsetzung von 1-Äthyl-6-fluor-7-(1-piperazinyl)-4-oxo-1,4-dihydrochinolin-3-carbonsäure
mit Formaldehyd in Gegenwart eines Reduktonsmittels, wie Ameisensäure, oder durch
katalytische Hydrierung oder durch Umsetzen mit einem Methylhalogenid, Dimethylsulfat,
Methylsulfat oder einem Arylsulfonsäuremethylester hergestellt werden.
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Zur Salzbildung kann die Verbindung der Erfindung entweder mit einer-anorganischen
Säure oder einer organischen Säure, oder mit Ammoniak, einer organischen Base oder
einer basischen Alkali- oder Erdalkalimetallverbindung umgesetzt werden.
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Beispiel Herstellung von 1 -Äthyl-6-fluor-7- (4-methyl-1-piperazinyl)
-4-oxo-i , 4-dihydrochinolin-3-carbonsäure und ihres Hydrats A) Ein Gemisch von
192 g 1-Äthyl-6-fluor-7-(1-piperazinyl)-4-oxo-1,4-dihydrochinolin-3-carbonsäure,
200 ml 90prozentiger Ameisensäure und 150 ml 38prozentiger wäßriger Formaldehydlösung
wird 4 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Danach wird das Reaktionsgemisch unter vermindertem
Druck zur Trockene eingedampft. Der Rückstand wird mit 100 ml Wasser versetzt und
das Gemisch erneut unter vermindertem Druck zur Trockene eingedampft. Diese Maßnahme
wird noch einmal wieder-
holt, und der erhaltene kristalline Rückstand
wird in 1200 ml Wasser gelöst. Die Lösung wird mit Aktivkohle filtriert. Sodann
wird das Filtrat mit Natronlauge auf einen pH-Wert von 7 eingestellt. Die entstandene
Fällung wird abfiltriert, mit Wasser gewaschen und das Produkt in 1000 ml Äthanol
suspendiert und stark gerührt. Sodann wird das Produkt abfiltriert und bei 100 bis
1100C unter vermindertem Druck getrocknet. Es wird das Hydrat (1/4 H20) als farbloses
Pulver vom F. 272 bis 2740C erhalten.
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C H N C17H2003N3F .1 /4H20; ber.: 60,43 6,12 12,44 gef. 60,49 6,04
12,45 Das Hydrat wird unter vermindertem Druck bei 150 bis 1600C getrocknet. Es
wird das Anhydrid in einer Ausbeute von 190 g (94,8 % d. Th.) erhalten.
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C H N C17H2003N3F; ber.: 61,25 6,05 12,61 gef.: 61,13 5,93 12,59
B) Ein Gemisch von 0,96 g 1-Äthyl-6-fluor-7-(1-piperazinyl)-4-oxo-1,4-dihydrochinolin-3-carbonsäure,
0,85 g Methyljodid und 0,6 g Triäthylamin in 10 ml N,N-Dimethylformamid wird 2 1/2
Stunden auf 70 bis 80"C erhitzt. Sodann wird das Gemisch zur Trockene eingedampft
und der Rückstand in Methylenchlorid gelöst. Die erhaltene Lösung wird mit Wasser
gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und eingedampft.
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Der Rückstand wird aus einem Gemisch von Chloroform und Benzol umkristallisiert.
Es werden 0,30 g der Verbindung der Erfindung in farblosen Nadeln vom F. 272 bis
2740C erhalten.
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C) Ein Gemisch von 1,0 g 1-Athyl-6-fluor-7-chlor-4-oxo-1,4-dihydrochinolin-3-carbonsäure,
1,0 g 1-Methylpiperazin und 2 ml Pyridin wird 11 Stunden auf 135 bis 1450C erhitzt.
Sodann wird das Gemisch zur Trockene eingedampft und der Rück-
stand
in verdünnter wäßriger Essigsäure gelöst. Die erhaltene Lösung wird filtriert und
das Filtrat mit Natronlauge neutralisiert. Die entstandene Fällung wird abfiltriert,
mit Wasser gewaschen und aus einem Gemisch von N,N-Dimethylformamid und Methanol
umkristallisiert. Es wird die Verbindung der Erfindung erhalten, die unter vermindertem
Druck bei 150 bis 1600C getrocknet wird. Es werden 0,70 g (63 % d. Th.) farblose
Nadeln vom F. 272 bis 2740C erhalten.
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C H N C17H2003N3F, ber.: 61,25 6,05 12,61 gef.: 61,05 6,00 12,53
Die Verbindung der Erfindung ist ein wertvoller Arzneistoff mit antibakteriellen
Eigenschaften. Dies haben Versuche ergeben.
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Versuch A: Bestimmung der antibakteriellen Aktivität in vitro Die
minimale Hemmkonzentration (MHK) der Verbindung der Erfindung wird im Agar-Verdünnungstest
gegenüber vier Stämmen von Pseudomonas aeruginosa und anderen pathogenen Keimen
bestimmt und mit der bekannter Antibiotika verglichen. Die Ergebnisse sind in Tabelle
I zusammengefaßt. Aus Tabelle I ist ersichtlichr daß Nalidixinsäure und Pipemidinsäure
im wesentlichen gegenüber gram-negativen Bakterien wirken und gegenüber zahlreichen
Stämmen von gram-positiven Keimen sowie verschiedenen Stämmen von Pseudomonas aeruginosa
(gram-negativ) inaktiv sind. Demgegenüber ist die Verbindung der Erfindung aktiver
als Nalidixinsäure und Pipemidinsäure sowohl gegenüber gram-positiven als auch gram-negativen
Keimen, und sie ist ferner aktiver als Gentamicin und Carbenicillin gegen gram-negativen
Keimen, einschließlich Pseudomonas aeruginosa.
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Die Verbindung der Erfindung zeigt ein breites Wirkungsspektrum gegenüber
gram-positiven und gram-negativen Keimen, auch gegenüber solchen Keimen, die gegenüber
Nalidixinsäure, Pipemidinsäure und Carbenicillin unempfindlich sind.
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Tabelle I
Tastkeim Gram- MHK (µg/ml) |
Fär- Verg.d. |
bung Erf. PPA MA GM CBPC |
Bacillus subtilis PCI 219 + 0,10 6,25 6,25 0,10 0,39 |
Staphylococcus aureus'209P + 0,39 25 100 0,10 0,39 |
Sta. aureus ATCC 14775 + 0,39 100 >100 0,10 6,25 |
Streptococcus pyogenes lID 692 + 6r25 >100 >100 6,25
0,10 |
Str. pyogenes S-8 + 3t13 >100 >100 6,25 0,10 |
Str. faecalls IID 682 + 3,13 ~ ~ 50 100 |
Diplococcus pneumoniae IID 552 + 3,13 >100 >100 12,5
0;39 |
Corynebacterium pyogenes IID 548 + 6,25 100 - 0,78 0,20 |
Mycobacterium phlei IFO 3142 + 0,78 12,5 100 6, 25 >200 |
My smegmatis IFO 3083 + 0,78 50 >100 0,20 6,25 |
Escherichia coli NIHJ JC-2 - 0,10 1,56 3,13 0,39 1,56 |
E. coli ATCC 10536 - 0,10 1,56 3,13 0,39 1,56 |
Proteus vulgaris IFO 3167 - 0,10 3,15 3,13 0,20 6,25 |
Pr. vulgaris XK Denken - 0,10 6,25 3,13 0,10 0,39 |
Klebsiella pneumoniae IID 3512 - 0,05 1,56 1,56 0,20 >200 |
Salmonella enteritidis IID 604 - 0,78 12,5 12,5 1,56 12,5 |
Shigella sonnei IID 969 - 0,10 1,56 1,56 0,78 1,56 |
Haemophilus influenzae IID 986 - 0,10 3,13 1,56 1,56 0,39 |
Neisseria perflava IID 856 - 0,10 1,56 1,56 0,78 1,56 |
Pseudomonas aeruginosa V-1 - 1,56 12,5 100 0,78 12,5 |
Ps. aeruginosa IFO 12689 - 3,13 25 >200 12,5 100 |
Ps. aeruginosa IID 1210 - 3,13 50 >200 12,5 100 |
Ps. aeruginosa IID 1130 - 6,25 25 >200 3,13 200 |
Serratia marcescens IID 618 0,78 1,56 |
Ser. marcescens IID-619 0r39 1,56 |
Ser. marcescens IID 620 0,20 1,56 |
Anm.: PPA = Pipemidinsäure; NA = Nalidixinsäure; GM = Gentamicin; CBPC = Carbenicillin
Versuch
B: Bestimmung der akuten Toxizität Die akute Toxizität der Verbindung der Erfindung
wird an 6 Wochen alten Mäusen des ddY-Stammes und Wistar-Ratten mit einem Körpergewicht
von 160 bis 200 g bestimmt. Die Beobachtungsdauer beträgt 10 Tage. Die Verbindung
wird oral verabfolgt. Die LD50 wird nach der Methode von Litchfield- Wilcoxon berechnet.
Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengefaßt.
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Tabelle II Tier Verabreichungs- ge- LD50, mg/kg art schlecht iFiaus-
- oral männlich > 4,000 weiblich > 4,000 Ratte oral THànnlich > 4,000 weiblich
> 4,000 Versuch C: Bestimmung der Serumkonzentration der Verbindung der Erfindung
nach oraler Gabe von 50 mg/kg an Ratten.
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Der Serumspiegel der Verbindung der Erfindung wird mikrobiologisch
bestimmt. Nähragar wird erhitzt und geschmolzen.
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Sodann wird Escherichia coli NIHJ-JC-2 gut eingemischt, und 5 ml des
Gemisches werden in eine Petrischale gegeben.
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Auf den erstarrten Agar werden kleine Zylinder aufgesetzt, die mit
einer Serumprobe gefüllt sind. Die Platte wird 20 Stunden bei 370C inkubiert. Hierauf
wird der Durchmesser der Hemmzone bestimmt. Das Serum wird nach 30 Minuten, 1,
2,
3, 4 und.6 Stunden nach der Verabreichung der Verbindung der Erfindung an Ratten
gewonnen.
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Die Serumspiegel der Verbindung der Erfindung nach einer einzigen
oralen Dosis von 50 mg/kg sind in Tabelle III zusammengefaßt. Die Verbindung der
Erfindung wird rasch resorbiert und das Konzentrationsmaximum wird 1 Stunde nach
oraler Verabfolgung erreicht.
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Tabelle III Zeit nach'der Ver- Konzentration.
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abreichung, Std. / 0,5 17,4 # 1,13 1 18,4 # 2,10 2 1370 + 0,87 3 9t3
+ 0,78 4 5,9 # 0,41 6 4,1 # 0,26 Versuch D: Wirkung an der infizierten Maus Männliche
Mäuse vom SLC-ICR-Stamm mit einem Körpergewicht von 20 g werden intraperitoneal
mit Klebsiella pneumoniae GN 6445 oder Escherichia coli NL 4707 suspendiert in 0,5
ml Hirn-Herz-Infusionsbrühe mit 5 % Mucin infiziert.
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Die Verbindung der Erfindung, Nalidixinsäure und Pipemidinsäure werden
in O,Sprozentiger Carboxymethylcelluloselösung suspendiert. Jede der zu untersuchenden
Verbindungen wird zweimal unmittelbar nach der Infekt ion sowie 6 Stunden später
oral gegeben. Die therapeutische Wirkung wird auf Grund der überlebensrate bestimmt.
Es wird die 50prozentige
wirksame Dosis (ED50) durch Probit-Analyse
und die 95prozentige Vertrauensgrenze nach der Methode von Litchfield und Wilcoxon
berechnet; vgl. L.C. Miller und M.L. Tainter, Proc. Soc. Exp. Biol. Med., Bd. 57
(1944), S. 261 bis 264 und J. Pharmacol., Bd. 92, (1948), 8 99 bis 113. Aus den
Tabellen IV und V ist ersichtlich, daß die Verbindung der Erfindung die Mäuse wirksam
gegen die Infektion mit Klebsiella pneumoniae und Escherichia coli schützt. Die
Verbindung ist stärker wirksam als Pipemidinsäure und Nalidixinsäure. Die LD10 der
Verbindung der Erfindung liegt oberhalb 4 g/kg bei Mäusen. Somit hat die Verbindung
der Erfindung einen sehr guten therapeutischen Quotienten.
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Tabelle IV in vivo Wirkung gegenüber Klebsiella pneumoniae in Mäusen
Testverbindung Belastungsdosis, ED50(mg/kg) EDso Zellen/Maus Verbindung der 1,4
# 107 2,2 4,4 Erfindung Pipemidinsäure 1,4 # 107 29,1 38 Nalidixinsäure 1,4 # 107
28,4 41
Tabelle V in vivo Wirkung gegenüber Escherichia coli bei
Mäusen Belastungsdosis, ED50 ED80 Testverbindung Zellen/Maus (mg/kg) (mg/kg) Verbindung
der Erfindung 0,3 # 107 1,8 2,3 Pipemidinsäure 0,3 # 107 35,4 47 Nalidixinsäure
0,3 # 107 34,8 46