DE2929058C2

DE2929058C2 - N,N,N-Trimethylammonium-methylsulfate der Polyenmakrolidmethylester und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE2929058C2
Application number: DE2929058A
Authority: DE
Inventors: Edward Prof.-Ing.-Chem. Danzig/Gdansk Borowski; El&Zdot;bieta Troka Dipl.-Ing.-Chem. Danzig/Gdansk Bylec; Barbara Stefanska Dr.-Ing.-Chem. Delewska; Emilia Cybulska Dr.-Ing.-Chem. Dutkiewicz; Leonard Falkowski; Jerzy Dr.-Ing.-Chem. Sopot Golik; Andrzej Dr.-Ing.-Chem. Jarz&eogon;bski; Pawe&lstrok; Dr.-Ing.-Chem. Ko&lstrok;odziejczyk; Jan Dr.-Ing.-Chem. Zielinski
Original assignee: POLITECHNIKA GDANSKA DANZIG/GDANSK PL
Current assignee: POLITECHNIKA GDANSKA DANZIG/GDANSK PL
Priority date: 1978-07-19
Filing date: 1979-07-18
Publication date: 1986-03-06
Also published as: DE2929058A1; JPS591718B2; PL208519A1; CS221510B2; HU179569B; ES482590A1; NL7905502A; NL177409C; GB2027698B; US4294958A; GB2027698A; IN151199B; CH647788A5; FI792252A; BG41658A3; FR2431508B1; YU163179A; FI71747B; FI71747C; BE877661A

Description

Die Erfindung betrifft Ν,Ν,Ν-Trimethylammonium-methylsulfate der Polyenmakrolidmethylester sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.

Antibiotika aus der Gruppe der Polyenmakrolide finden einen umfangreichen Einsatz bei der Behandlung von Mykosen bei Menschen und Tieren, sowie bei der Bekämpfung bzw. Verhütung von Pilzinfektionen.

Bisher bekannt ist eine Reihe von Polyenmikrolidderivaten mit einigen physikalisch-chemischen Eigenschaften, welche die der Ausgangsantibiotika übertreffen. Bekannt ist z.B. ein Komplex des Amphotericin B mit Natriumdesoxychlolat, N-Acylderivate (US-PS 32 44 590), Methylesterhydrochloride (Mechlinski W., Schaffner C. P., J. Antibiot., 25, 256/1954), Kondensationsprodukte mit Formaldehyd (FR-PS 41 272) oder mit oxydierten Polysacchariden (BE-PS 6 20619) und N-Glykosilderivaten (BE-PS 787531).

Ein Nachteil der oben beschriebenen Derivate besteht darin, daß die Verbesserung der physikalischchemischen Eigenschaften meistens die anderen Eigenschaften dieser Verbindungen negativ beeinflußt, wobei im Falle von N-Acylderivaten eine wesentliche Verminderung der antimykotischen Aktivität erfolgt, und die Estersalze sehr unbeständig sind.

In der älteren DE-OS 27 06 156 ist die Herstellung von Ν,Ν,Ν-Trimethylderivaten des Amphotericin B, Nystatin und Mykoheptin mit unsubstituierter Carboxygruppe beschrieben, wobei deren Struktur nicht nachgewiesen wurde. Gleichzeitig sind diese Verbindungen wasserunlöslich, was deren Anwendung unmittelbar in Lösungen unmöglich macht.

Aufgabe der Erfindung war es, neue Derivate der Polyenmakrolide zur Verfugung zu stellen, die bei ihrer Anwendung in der Medizin verbesserte Eigenschaften zeigen.

Diese Aufgabe wird, wie aus den vorstehenden Ansprüchen 1 und 2 ersichtlich ist, gelöst.

Zum Gegenstand der Erfindung gehört auch das in Anspruch 3 gekennzeichnete Verfahren.
Als Neutralisationsmittel wird insbesondere Natriumhydrogensulfat angewendet.

Die durchgeführten Untersuchungen haben gezeigt, daß die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Alkylierungsbedingungen ausreichend mild sind, um nicht zum Abbau des Antibiotikums zu führen. Unter den z.B. in L. Fieser »Reagents for Organic Synthesis«, J. Wiley, Inc. 1967, Seite 294, beschriebenen Alkylierungsbedingungen würde die Wirkung des Dimethylsulfats eine Öffnung des Makrolidrings bewirken, eine Abspaltung des Zuckerrestes und einen Abbau des Polyenchromophors und im Ergebnis den Verlust der biologischen Aktivität.

Die antimykotische und hämolytische Aktivität in vitro der DMS-Derivate von Antibiotika im Vergleich mit den Ausgangssubstanzen ist in der beiliegenden Tabelle dargestellt.

Die Struktur der erhaltenen Derivate wurde in spektrometrischen Verfahren nachgewiesen. Als Beispiel wird ein Verfahren zur Idendifikation des Candicinderivates angeführt, das im Ergebnis der Alkylierung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Dimethylsulfat erhalten wurde, und das nachstehend DMS-Candicidin genannt wird.

Unter den Bedingungen der Acidolyse wird der Mykosaminrest freigesetzt. Die im Ergebnis der Spaltung der O-Glykosidbindung durch Einwirkung von verdünnten Säurelösungen auf das DMS-Candicidin erhaltene Substanz wurde als Ν,Ν,Ν-Trimethylmycosamin identifiziert.

Die Struktur dieser Verbindung wurde auf Grund der Spektralanalyse ermittelt, und zwar des in der Desorptionstechnik mit dem Feit (Grundion, das bei m/e = 206 ein Massenion zugleich ist) ausgefürhten Spektrums, und des Spektrums der protonenmagnetischen Resonanz (Signal bei δ = 3,68 kennzeichnend für mit Stickstoffatom verbundene Methylgruppen, mit Intensität dreimal höher als jene des Signals bei δ = 1,68, kennzeichnend für drei Protonen der Methylgruppe in der Position 6 des Aminozuckers).

Ein Beweis für die Anwesenheit der Esterbindung im Molekül des Antibiotikumderivats ist die Anwesenheit eines Absorptionsbands im Infrarotspektrum bei V = 1730 cm"' beim gleichzeitigen Fehlen eines Carboxylationbandes, kennzeichnend für das Ausgangsantibiotikum bei V = 1590 cm" . Die Absorptionsspektra,

innerhalb des Bereiches der sichtbaren und der ultravioletten Strahlung, von Candicidin und dessen Derivat unterscheiden sich nur unbedeutend in der Intensität

Die Lagen der Absorptionsmaxima und die Oszillationsstruktur sind hingegen identisch. Dies beweist eine unveränderte Struktur des Polyenchromophors in dem DMS-Derivat.

In dem Spektrum der protonenmagnetischen Resonanz des persilierten DMS-Candicidins wurde die An-Wesenheit von Bändern bei ο = 3,65 und ο = 3,03, welche fur Wasserstoffe der Methoxyl- und der N-suhstituierten Methylgruppe kennzeichnend sind, festgestellt. In wäßrigen Lösungen von Basen wird aus dem Candicidin p-Äminoacetophenon abgespalten, aus dem DMS-Candicidin hingegen N-Dimethyl-, N-Methyl- und unsubstituiertes p-Aminoacetophenon in Molverhältnissen 3:5:2.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Derivate besteht in ihrer vollständigen Wasserlöslichkeit und gleichzeitiger hoher antimykotischen Aktivität und vorzüglicher selektiver Toxizität in vitro im Verhältnis zu Ausgangsantibiotika.

Beispiel I

2 g Polyfungin mit E₁ ¹J_n, = 800 bei 304 nm werden in 20 ml einer Mischung von Dimethylformamid mit Mcihanol im Verhältnis 1:1 gilöst, wonach 2 g Natriumhydrogencarbonat zugegeben werden und 2 ml Dimethylsulfat eingetropft wird. Das Ganze wird bei Raumtemperatur über 10 Stunden gerührt. In dieser Zeit wird alles Antibiotikum praktisch durchreagiert. Danach wird unter vermindertem Druck Methanol abgedampft und unter Zugabe von Äthyläther ein Niederschlag ausgefällt; dem werden 50 ml Butanol zugegeben. Das Ganze wird von dem nicht gelösten Natriumhydrogencarbonat abgeschleudert und die Lösung in Butanol zweimal mit 20 ml Wasser durchgewaschen. Die Butanolfraktion wird azeotrop mit Wasser unter vermindertem Druck bis auf ein Volumen von etwa 15 ml eingedickt, wonach mit Äthyläther der Methylester des Trimethylammoniumsalzes von Polyfungin ausgeschieden wird.

Nach zweifachem Durchwaschen, nacheinanderfolgend mit Äthyläther und Hexan, wird das Derivat im Vakuum getrocknet. Erhalten werden 1,6 g Methylester des Ν,Ν,Ν-Trimethylammoniumsalzes von Polyfungin mit Ε,',,,, = 700 bei 304 nm, was 80% der theoretischen Ausbeute darstellt.

Beispiel II

20 g Nystatin mit E¹J_1n = 860 bei 304 nm werden in 50 ml Methanol aufgelöst. Danach werden 2 g Natriumhydrogencarbonat zugegeben und 2 ml Dimethylsulfat eingetröpfelt. Das Ganze wird bei der Temperatur von 25°C über 4 Stunden gerührt. Der weitere Verfahrensgang erfolgt wie in Beisiel I beschrieben.

Erhalten werden 1,3 g Methylester des Ν,Ν,Ν-Trimethylammoniumsalzes von Nystatin mit £,';„, = 760 bei 304 nm, was 75% der theoretischen Ausbeute darstellt.

Beispiel III

1 g Trichomycin mit E₁ ¹J_n, = 450 bei 378 nm wird in 20 ml einer Mischung aus Dimethylacetamid und Methanol im Verhältnis 10:1 aufgelöst, wonach 1 g Natriumhydrogencarbonat zugegeben werden und 1 ml Dimethylsulfat eingetropft wird. Das Ganze wird bei 20⁰C über 15 Stunden gerührt. Der weitere Verfahrensgang erfolgt wie in Beispiel I beschrieben.

Erhalten werden 0,6 g DMS-Trichomycin mit E₁ ¹J_1n = 560 bei 378 nm.

Beispiel IV

1 g Pimaricin mit Ej₁,,, = 960 bei 304 nm wird in 2 ml Methanol aufgelöst, danach werden ί g Natriumhydrogcncarbonal zugegeben und 1 ml Dimethylsulfat eingetropft. Das Ganze wird bei 25⁰C über 15 Stunden gerührt. Der weitere Verfahrensgang läuft wie in Beispiel I beschrieben ab.

Erhalten werden 0,85 g Methylester des Ν,Ν,Ν-Trimethylammoniumsalzes von Pimaricin mit £j;_m = 700 bei 304 nm, was 80% der theoretischen Ausbeute entspricht.

Beispiel V

1 g Levorin mit E₁ ¹J_n, = 800 bei 378 nm wird in 20 ml einer Mischung von Dimethylformamid mit Methanol im Verhältnis 10:1 aufgelöst, wonach 1 g von Natriumhydrogencarbonat zugegeben wird und 1 ml Dimethylsulfat eingetropft wird. Das Ganze wird bei 20^cC über 15 Stunden gerührt. Der weitere Verfahrensgang ist in Ucisicl I beschrieben.

Erhalten werden 0,7 g von DMS-Levorin mit E|J_ra = 600 bei 304 nm, was 70% der theoretischen Ausbeute ausmacht.

Beispiel VI

1 g Rhimocidin mit E₁ ¹J₁₁₁ = 600 bei 304 nm wird in 20 ml einer Mischung von Dimethylformamid mit ||; Methanol im Verhältnis 10:1 aufgelöst, wonach 1 g Natriumhydrogencarbonat zugegeben wird und 1 ml

Il Dimethylsulfat eingetropft wird. Das Ganze wird bei 20⁰C über 15 Stunden gerührt. Der weitere Verfahrens-

gang erfolgt wie in Beispiel I beschrieben.

Erhallen werden 0,8 g Methylester des Ν,Ν,Ν-Trimethylammoniumsalzes von Rhimocidin mit E₁ ¹J_n, = 560 bei 304 nm, was 80% der theoretischen Ausbeute entspricht.

Beispiel VII

0,1 g Perimycin mit E\''_cm = 650 bei 380 nm werden in 2 ml einer Mischung von Dimethylacetamid mit Methanol im Verhältnis 10:1 aufgelöst, wonach 0,1 g Natriumhydrogencarbonat zugegeben werden und 0,1 ml Dimethylsulfat eingetropft wird. Das Ganze wird bei 20°C über 10 Stunden gerührt und weiter wie in Beispiel I beschrieben behandelt.

Erhalten werden 0,05 g Ν,Ν,Ν-Trimethylammoniumsalz von Perirnycin mit E'_t";„, = 600 bei 380 nm, was 50% der theoretischen Ausbeute ausmacht.

Beispiel VIII

1 g Aureofacin mit E^_m = 800 bei 378 nm wird in 20 ml einer Mischung von Dimethylformamid und Methanol im Verhältnis 10:1 aufgelöst, wonach Ig Natriumhydrogencarbonat zugegeben wird und 1 ml Dimethylsulfat eingetropft wird. Das Ganze wird bei 20°C über 20 Stunden gerührt und weiter wie in Beispiel I beschrieben behandelt.

Erhalten werden 0,7 g DMS-Aureofacin mit E'_t';_m = 760 bei 378 nm, was 65% der theoretischen Ausbeute entspricht.

Beispiel IX

0,1 g Candicidin mit £,';„, = 400 bei 378 nm werden in 5 ml einer Mischung von Dimethylformamid und Methanol im Verhältnis 10:1 aufgelöst, wonach 0,1g Natriumhydrogencarbonat zugegeben werden und 0,1 ml Dimethylsulfat eingetropft wird. Das Ganze wird bei 2O⁰C über 15 Stunden gerührt und weiter wie in Beisiel I beschrieben behandelt.

Erhalten werden 0,04 g DMS-Canadicidin mit £, *_m = 560 bei 378 nm, was 45% der theoretischen Ausbeute ausmacht.

Beispiel X

1 g Mycoheptin mit E]]_m = 700 bei 378 τνη wird in 20 ml einer Mischung von Dimethylacetamid und Methanol im Verhältnis 10:1 zugegeben und 1 ml Dimethylsulfat eingetropft. Das Ganze wird bei 20°C über 15 Stunden gerührt und weiter wie in Beispiel I beschrieben behandelt.

Erhalten werden 0,8 g Methylester des Ν,Ν,Ν-Trimethylammoniumsalzes von Mycoheptin mit £,'*„, = 680 bei 378 nm, was 85% der theoretischen Ausbeute entspricht.

Tabelle

Antimykotische und hämolytische Aktivität von Polyenmakroliden und deren Derivaten

HK₅₁₁ EIIs₁,

(mch/ml) (mcg/ml)

1 100

1,7 400

0,08 20

0,15 120

0,1 50

0,25 100

1,5 30

2,5 50

0,03 5

0,08 5

0,05 15

0,2 65

0,054 20

0,15 70

0,005 2,5

0,005 15

0,005 0,35

0,003 15

0,007 2,5

0,009 20

40	Antibiotikum	Pimaricin Pimaricin
45	DMS	Polyfungin Polyfungin
	DMS	Nystatin Nystatin
50	DMS	Rhimocidin Rhimocidin
	DMS	Amphotericin B Amphotericin B
55	DMS	Mycoheptin Mycoheptin
	DMS	Candidin Candidin
60	DMS	Candicidin Cnadicidin
	DMS	Aureofacin Aureofacin
65	DMS	Levorin Levorin
	DMS

Fortsetzung

Antibiotikum HK₅₀ EH₅₀

(mch/ml) (mcg/ml)

Trichomycin 0,005 3

DMS Trichomycin 0,01 10

Perimycin 0,002 5

DMS Perimycin 0,003 12

worin:

DMS - für die Derivate von Poiyenmakroliden aus der Untergruppe der aromatischen Heptaene gewähll 15 wurde. Durch die Methylierung dieser Substanzen wurde die Carboxylgruppe in ein Methylester übergeführt und die aliphatische Aminogruppe ins Ammoniumsalz. Die Aminogruppe des aromatischen Fragments wurde teilweise methyliert mit einem oder zwei Alkylresten. Mit Rücksicht darauf, daß das Produkt nicht homogen ist, ist die Verwendung der Bezeichnung DMS zweckmäßig.

HK₅₀ - die Konzentration der Substanz, welche die SOprozentige Hemmung von Wachstum der Zellen 20 von Saccharomyces cerevisiae auf flüssigem Nährboden bewirkt, ermittelt spektrophotometrisch bei λ = 660 nm nach 24stündiger Inkubation bei einer Temperatur von 28°C, bedeutet,

EH₅₀ = die Konzentration der Substanz, welche unter Normalbedingungen in 50% das Ablösen von Hämoglobin bewirkt, ermittelt spektrophotometrisch bei λ = 550 nm, bedeutet.

Claims

Patentansprüche:
1. Ν,Ν,Ν-Trimethylamrnonium-methylsulfate der Polyenmakrolidmethylester der allgemeinen Formel

R-N(CH₃/, COOCH₃

H₃COSO?

ίο in der die jeweilige Struktur durch R zu Primaricin, Polyfungin, Nystatin, Rhimocidin, Amphotericin B, Mycoheptin, Candidin, Candicidin, Aureofacin, Levorin und Trichomycin ergänzt wird, wobei die Derivate von Candicidin, Levorin und Trichomycin durch auch an der aromatischen Aminogruppe erfolgte N-Meihylierung entstandene StofTgemische sind.
2. Ν,Ν,Ν-Trimethylammonium-methylsulfat von Perimycin.

3. Verfahren zur Herstellung der Verbindungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das jeweilige Polyenmakrolid in Dimethylacetamid, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, einem aliphatischen Alkohol mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen oder einer Mischung aus diesen Lösungsmitteln bei einer Temperatur von 15 bis 25°C unter ständigem Rühren mit Dimethylsulfat und einem Neutralisationsmittel 4 bis 24 Stunden reagieren läßt.