DE3004178C2

DE3004178C2 -

Info

Publication number: DE3004178C2
Application number: DE3004178A
Authority: DE
Inventors: Hamao Umezawa; Sumio Tokio/Tokyo Jp Umezawa; Tsutomu Yokohama Kanagawa Jp Tsuchiya; Tomo Jikihara; Toshiaki Kawasaki Kanagawa Jp Miyake
Original assignee: Microbial Chemistry Research Foundation
Current assignee: Microbial Chemistry Research Foundation
Priority date: 1979-02-05
Filing date: 1980-02-05
Publication date: 1988-02-18
Also published as: SE446005B; ES8202832A1; GB2043634B; SE7910734L; BE881251A; ES488285A0; AT371479B; US4298727A; JPS633874B2; ATA58880A; IT1147712B; ES495096A0; ES8101623A1; FR2447934A1; NL8000005A; GB2043634A; IT8067167A0; AU535371B2; DE3004178A1; JPS55105699A

Description

Die Erfindung betrifft Derivate von Kanamycin A mit wertvollen antibakteriellen Eigenschaften sowie die Herstellung dieser Verbindungen. Insbesondere betrifft die Erfindung 3′,4′-Didesoxykanamycin A und 1-N-(2-Hydroxy-3- aminopropionyl)-3′,4′-didesoxykanamycin A und 1-N-((S)-2- Hydroxy-4-aminobutyryl)-3′,4′-didesoxykanamycin A sowie Salze dieser Verbindungen mit Säuren. Schließlich betrifft die Erfindung die Verwendung der vorgenannten Verbindungen als antibakterielle Wirkstoffe.

Bei früheren Untersuchungen wurde festgestellt, daß von Patienten isolierte, gegen Aminoglycosid-Antibiotika resistente Stämme von gram-negativen Bakterien, nämlich resistente Stämme von Staphylococcus aureus und Pseudomonas aeruginosa sowie einige andere Arten von resistenten Bakterien das Enzym Phosphotransferase bilden, das in der Lage ist die 3′- Hydroxylgruppe von Kanamycin A, Kanamycin B und anderen analogen Aminoglycosid-Antibiotika zu phosphorylieren. Diese Aminoglycosid-Antibiotika verlieren ihre antibakterielle Aktivität durch die Phosphorylierung der 3′-Hydroxylgruppe unter der Einwirkung des phosphorylierenden Enzyms; vgl. Science, Bd. 157 (1967), S. 1559 bis 1561. Im Anschluß an diese Feststellung wurden umfangreiche Untersuchungen über den Resistenzmechanismus von Bakterien gegen Aminoglycosid- Antibiotika durchgeführt. Man hat festgestellt, daß eine oder mehrere der in den Aminoglycosid-Antibiotika vorhandenen Hydroxylgruppen, wie die Hydroxylgruppen in der 4′- und/oder 2′′-Stellung des Aminoglycosid-Moleküls, durch eine Reihe von verschiedenen resistenten Bakterienstämmen phosphoryliert oder adenyliert werden können, so daß das ursprüngliche Aminoglycosid-Antibiotikum seine antibakterielle Wirkung verlieren kann. Aufgrund dieses Befunds wurden bereits halbsynthetische Derivate von Aminoglycosid- Antibiotika hergestellt, die auch gegen die genannten resistenten Stämme aktiv sind. Zu diesen halbsynthetischen Aminoglycosid-Antibiotika gehört beispielsweise 3′,4′- Didesoxykanamycin B (vgl. JA-ASen 7595/75 und 46 110/76 sowie die US-PS 37 53 973), das unter der Bezeichnung "Dibekacin" bekannt ist. Dibekacin wird in der Klinik häufig zur Therapie von bakteriellen Infektionen verwendet, da es gegen eine Reihe von resistenten Bakterien eine beachtliche Aktivität aufweist.

Der Befund, daß die Entfernung von 3′- und 4′-Hydroxylgruppen von Kanamycin B, d. h. die 3′,4′-Di-desoxygenierung von Kanamycin B, zu einer Verbindung führt, die die antibakterielle Aktivität des als Ausgangsmaterial verwendeten Kanamycins B nicht verliert, sondern sogar eine verbesserte oder modifizierte antibakterielle Aktivität auch gegen resistente Bakterien aufweist, war von grundlegender Bedeutung.

Andererseits war bekannt, daß Butirosine, d. h. durch Bazillen gebildete Aminoglycosid-Antibiotika gegen einige kanamycin- und ribostamycin-resistente Bakterien aktiv sind. Bei diesen Butirosinen handelt es sich um 1-N-((S)-2- Hydroxy-4-aminobutyryl)-5-O-β-d-xylofuranosyl- oder ribofuranosyl- neamin; vgl. Tetrahedron Letters, Bd. 28 (1971), S. 2617 bis 2620 und DE-OS 19 14 527. Beim Vergleich der antibakteriellen Aktivität von Ribostamycin mit der von Butirosin B wurde festgestellt, daß dem (S)-2-Hxdroxy-4- aminobutyryl-Substituenten an der 1-Aminogruppe der Butirosine eine wichtige Rolle zukommt, das Ribostamycin gegen resistente Bakterien stark aktiv zu machen. Daraus wurde geschlossen, daß Aminoglycosid-Antibiotika eine antibakterielle Aktivität gegen resistente Bakterien verliehen werden kann, indem man einen Aminoacylrest in die 1-Aminogruppe von Aminoglycosid-Antibiotika einführt. Die 1-N-Aminoacylierung wurde daraufhin für eine Reihe von Aminoglycosid- Antibiotika angewendet. Beispielsweise läßt sich die 1-N- Aminoacylierung bei Amikacin (BB-K8) erfolgreich durchführen, wobei man 1-N-((S)-2-Hydroxy-4-aminobutyryl)- kanamycin A erhält; vgl. Journal of Antibiotics, Bd. 25 (1972), S. 695 bis 708 und US-PS 37 81 268.

Trotz der Anwesenheit von 3′- und 4′-Hydroxylgruppen kann Amikacin durch kanamycin-resistente Bakterien nicht inaktiviert werden, was darauf zurückzuführen ist, daß die 3′- und 4′-Hydroxylgruppen aufgrund des Einflusses des 1-N-((S)- 2-Hydroxy-4-aminobutyryl)-Substituenten von Amikacin weder phosphoryliert noch adenyliert werden können. Mit der zunehmenden klinischen Anwendung von Amikacin treten neue Arten von resistenten Bakterien auf, die auch gegen Amikacin resistent sind. In den letzten Jahren gab es Berichte, daß die 4′-Hydroxylgruppe von Amikacin durch bestimmte neue Stämme von resistenten Bakterien adenyliert und die 3′- Hydroxylgruppe von Amikacin phosphoryliert werden kann; vgl. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 1977, S. 619 bis 624.

Aufgrund der vorstehenden Befunde erwarteten die Erfinder der vorliegenden Anmeldung, daß die 3′- und 4′-Hydroxylgruppen von Kanamycin A entfernt werden könnten und das auf diese Weise erhaltene 3′,4′-Didesoxykanamycin A ebenfalls eine Aktivität gegen neue Arten von resistenten Bakterien aufweisen würde.

Es wurde jedoch experimentell festgestellt, daß eine bloße Desoxygenierung von Kanamycin A durch 3′,4′-Di-O-Sulfonylierung und anschließende Behandlung des 3′,4′-Di-O- sulfonsäureesters mit Natriumjodid und Zinkpulver, d. h. ein bei der halbsynthetischen Herstellung von 3′,4′-Didesoxykanamycin B erfolgreiches Verfahren nicht zu der erwarteten Bildung von 3′,4′-Didesoxykanamycin A führt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß das Molekül von Kanamycin A eine 2′- Hydroxylgruppe in Nachbarschaft zur 3′-Hydroxylgruppe enthält, so daß die 2′-Hydroxylgruppe bei der Sulfonylierung der 3′- und 4′-Hydroxylgruppen gleichzeitig sulfonyliert werden kann, was dazu führt, daß die sulfonylierte 2′-Hydroxylgruppe bei der Entfernung der sulfonylierten 3′- und 4′- Hydroxylgruppen durch Behandlung mit Natriumjodid und Zinkpulver gleichzeitig entfernt wird.

Hieraus wurde der Schluß gezogen, daß 3′,4′-Didesoxykanamycin A nicht aus Kanamycin A unter Anwendung des bei der Synthese von 3′,4′-Didesoxykanamycin B aus Kanamycin B angewendeten Verfahrens synthetisiert werden kann, sofern es nicht gelingt, ein geschütztes Derivat von Kanamycin A bereitzustellen, das dem vorerwähnten Desoxygenierungsverfahren unterzogen werden kann und bei dem die 3′- und 4′- Hydroxylgruppen von Kanamycin A in ungeschütztem Zustand verbleiben, während die benachbarte 2′-Hydroxylgruppe sowie sämtliche anderen Hydroxyl- und Aminogruppen sich in geschütztem oder blockiertem Zustand befinden. Jedoch läßt sich zwischen den 2′-, 3′- und 4′-Hydroxylgruppen von Kanamycin A kein großer Reaktivitätsunterschied feststellen. Daher war es äußerst schwierig, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem die 2′-Hydroxylgruppe geschützt werden kann, während die 3′- und 4′-Hydroxylgruppen nicht blockiert werden.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurden umfangreiche Untersuchungen mit dem Ziel, ein entsprechendes Kanamycin A-Derivat zur Verfügung zu stellen, durchgeführt. Dabei wurde festgestellt, daß ein geschütztes Derivat von Kanamycin A erhalten werden kann, bei dem die 3′- und 4′-Hydroxylgruppen nicht blockiert sind, während die 2′′-Hydroxylgruppe und sämtliche anderen Hydroxylgruppen (unter Einschluß der 2′-Hydroxylgruppe) geschützt oder ungeschützt sind sowie sämtliche Aminogruppen blockiert sind, indem man die Hydroxyl- und Aminoschutzgruppen entsprechend auswählt und kombiniert und eine bestimmte Reaktionsfolge der Einführung der einzelnen Amino- und Hydroxylschutzgruppen einhält. Dabei wird zunächst die 6′-Aminogruppe von Kanamycin A, die unter den 4 Aminogruppen von Kanamycin A die reaktivste ist, durch einen Aralkyloxycarbonylrest, insbesondere eine Benzyloxycarbonylgruppe, die als herkömmliche Aminoschutzgruppen bekannt sind, blockiert. Anschließend werden die 1-, 3- und 3′′-Aminogruppen von Kanamycin A mit Arylsulfonylresten geschützt. Hierauf werden die freie 4′- Hydroxylgruppe und die der Aralkyloxycarbonylierung unterzogene 6′-Aminogruppe miteinander zu einem cyclischen Carbamat kondensiert, indem man mit Natriumhydrid gehandelt. Dabei ergibt sich ein gleichzeitiger Schutz der 4′-Hydroxylgruppe und der 6′-Aminogruppe. Die 5-Hydroxylgruppe und die 2′-Hydroxylgruppe werden selektiv und gleichzeitig blockiert, indem man zwischen diesen Resten als Brückenfunktion einen Alkylidenrest, insbesondere die Isopropylidengruppe, eine Cyclohexyliden-, Benzyliden- oder Tetrahydro-4-pyranylidengruppe. Der gebildete 4′,6′-Carbamatring wird durch Behandlung mit Alkali unter Rückbildung der freien 4′-Hydroxylgruppe und der freien 6′-Aminogruppe gespalten. Schließlich wird die freie 6′- Aminogruppe mit einem Aralkyloxycarbonylrest blockiert. Auf diese Weise läßt sich das gewünschte, in entsprechender Weise geschützte Derivat von Kanamycin A herstellen. Somit gelangt man erfindungsgemäß zu einem halbsynthetischen Verfahren zur Herstellung von 3′,4′-Didesoxykanamycin A.

Erfindungsgemäß gelang es, erstmals 3′,4′-Didesoxykanamycin A herzustellen. Ferner gelang es, 1-N-(2- Hydroxy-3-aminopropionyl)-3′,4′-didesoxykanamycin A und 1-N-((S)-2-Hydroxy-4-aminobutyryl)-3′,4′-didesoxykanamycin A, herzustellen, indem man die 1-Aminogruppe von 3′,4′- Didesoxykanamycin A mit einer 2-Hydroxy-3-aminopropionylgruppe, oder mit einer (S)-2-Hydroxy-4-aminobutyrylgruppe kondensiert. Ferner wurde erfindungsgemäß festgestellt, daß diese neuen Derivate von Kanamycin A gegen eine Reihe von resistenten Bakterien aktiv sind.

Gegenstand der Erfindung sind soweit 3′,4′-Didesoxykanamycin A der Formel Ia

sowie 1-N-(2-Hydroxy-3-aminopropionyl)-3′,4′-didesoxykanamycin A und 1-N-(2-Hydroxy-4-aminobutyryl)-3′,4′-didesoxykanamycin A der allgemeinen Formel Ib

in der n eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 oder 2 bedeutet, sowie Salze dieser Verbindungen mit Säuren.

Die physikochemischen und biologischen Eigenschaften dieser Verbindungen sind nachstehend angegeben.

3′,4′-Didesoxykanamycin A ist ein farbloses Pulver, das keinen definierten Schmelzpunkt zeigt. Die Elementaranalyse des Carbonats dieser Verbindung (C = 44,22%, H = 7,37% und N = 10,45%) stimmt im wesentlichen mit der Summenformel C₁₈H₃₆N₄O₉ · 1,1 H₂CO₃ überein. Die spezifische optische Drehung beträgt

1-N-(DL-2-Hydroxy-3-aminopropionyl)-3′,4′-didesoxykanamycin A ist ein farbloses Pulver, das keinen definierten Schmelzpunkt zeigt. Die spezifische optische Drehung beträgt

1-N-((S)-2-Hydroxy-4-aminobutyryl)-3′,4′-didesoxykanamycin A ist ebenfalls ein farbloses Pulver, das keinen definierten Schmelzpunkt zeigt. Die spezifische optische Drehung beträgt

Die minimalen Hemmkonzentrationen (µg/ml) der Verbindungen der Erfindung gegen verschiedene Mikroorganismen werden mit einer üblichen Reihenverdünnung bestimmt. Dabei wird mit einem Nähragar bei 37°C inkubiert, wobei die Bestimmung nach 18stündiger Inkubation vorgenommen wird. Zu Vergleichszwecken werden die minimalen Hemmkonzentrationen von Kanamycin A, Amikacin und Dibekacin unter den gleichen Versuchsbedingungen ermittelt. In Tabelle I sind die Ergebnisse in Form von antibakteriellen Spektren zusammengestellt.

Tabelle I

Antibakterielle Spektren von 3′,4′-Didesoxykanamycin A (Verbindung 1); 1-N-((S)-2-Hydroxy-4-aminobutyryl)-3′,4′- didesoxykanamycin A (Verbindung 2); 1-N-(DL-2-Hydroxy-3-aminopropionyl)-3′,4′-didesoxykanamycin A (Verbindung 3) im Vergleich mit Kanamycin A, Amikacin und Dibekacin

Aus der vorstehenden Tabelle ergibt sich, daß 3′,4′- Didesoxykanamycin A gegen verschiedene resistente Bakterien eine wesentlich höhere Aktivität als Kanamycin A aufweist. Ferner weist 1-N-((S)-2-Hydroxy-4-aminobutyryl)-3′,4′-didesoxykanamycin A eine höhere antibakterielle Aktivität gegen verschiedene resistente Bakterien als Amikacin, d. h. 1-N-((S)-2- Hydroxy-4-aminobutyryl)-kanamycin A, auf. Es ist zu erwarten, daß die verbesserte Wirkung der Verbindungen der Erfindung gegenüber resistenten Bakterien im Vergleich zu Kanamycin A und Amikacin in der Zukunft noch zunimmt, da die antibakterielle Aktivität von Amikacin gegen resistente Bakterien im Laufe der Zeit immer mehr abnimmt. Aufgrund der erfindungsgemäßen Befunde läßt sich die Behauptung aufstellen, daß durch Modifikation eines Aminoglycosid-Antibiotikums durch eine kombinierte 3′,4′-Di-desoxygenierung und 1-N- Aminoacylierung, Aminoglycosid-Antibiotika erhalten werden, die eine höhere antibakterielle Aktivität gegen resistente Bakterien aufweisen als dies der Fall ist, wenn man die Aminoglycosid-Antibiotika nur der 3′,4′-Di-desoxygenierung oder der 1-N-Aminoacylierung allein unterwirft.

Als Salze der Verbindungen der allgemeinen Formel I mit Säuren werden pharmakologisch verträgliche Salze bevorzugt. Die Salze leiten sich beispielsweise von anorganischen Säuren, wie Salzsäure, Bromwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure oder Salpetersäure, oder von organischen Säuren, wie Essigsäure, Maleinsäure, Citronensäure, Ascorbinsäure oder Methansulfonsäure, ab.

Die 3′,4′-Didesoxykanamycine A der allgemeinen Formel I werden im allgemeinen in Form der freien Basen, als Hydrate oder Carbonate erhalten. Sie können in pharmakologisch verträgliche Salze mit Säuren überführt werden, indem man sie mit einer entsprechenden anorganischen oder organischen Säure umsetzt.

Sämtliche Verbindungen der allgemeinen Formel I zeigen eine geringe Toxizität. Die LD₅₀-Werte liegen bei intravenöser Injektion an Mäuse oberhalb 200 mg/kg. Somit sind die Verbindungen der Erfindung wertvolle Wirkstoffe zur Bekämpfung von bakteriellen Infektionen, deren Erreger verschiedene gram-negative und gram-positive Bakterien unter Einschluß von resistenten Bakterienstämmen sind. Die akute Toxizität bei intravenöser Injektion von Gentamycin, Dibekacin und deren 1-N-Acylderivaten, d. h. von häufig in der Klinik eingesetzten Antibiotika, liegt im Bereich von 80 bis 120 mg/kg (LD₅₀). Die geringe Toxizität der Verbindungen der allgemeinen Formel I ist somit sehr bemerkenswert, wobei die Tatsache, daß ihre antibakterielle Aktivität im wesentlichen genau so gut ist, wie die der vorgenannten Arzneistoffe, ihre klinische Anwendung erleichtert. Somit erfüllen die Verbindungen der Erfindung die Anforderungen an einen modernen Arzneistoff, d. h. sie weisen eine hohe Wirksamkeit und eine geringere Toxizität auf.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von 3′,4′-Didesoxykanamycin A der Formel Ia ist dadurch gekennzeichnet, daß man

(a) ein geschütztes Derivat von Kanamycin A der allgemeinen Formel II in der A einen Arylsulfonylrest, insbesondere die Tosylgruppe, als Aminoschutzgruppe, B einen Aralkyloxycarbonylrest, insbesondere die Benzyloxycarbonylgruppe und Y einen Alkylidenrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen (vorzugsweise die Isopropylidengruppe) bedeutet, mit Natriumhydrid, unter wasserfreien Bedingungen in einem organischen Lösungsmittel umsetzt,
(b) das gebildete 4′,6′-cyclische Carbamat der allgemeinen Formel III in der A und Y die vorstehende Bedeutung haben, mit 2,2- Dimethoxypropan unter wasserfreien Bedingungen in einem organischen Lösungsmittel in Gegenwart eines sauren Katalysators unter Bildung eines 2′,5- O-geschützten Derivats der allgemeinen Formel IV in der A und Y die vorstehende Bedeutung haben und X Isopropyliden bedeutet, umsetzt und das 2′,5-O- geschützte Derivat der allgemeinen Formel IV von dem als Nebenprodukt gebildeten 2′,3′-O-geschützten Derivat isoliert
(c) die 2′,5-O-geschützte Verbindung der allgemeinen Formel IV unter alkalischen Bedingungen hydrolysiert und anschließend die freie 6′-Aminogruppe des nach der Ringspaltung erhaltenen Produkts der Aralkyloxycarbonylierung unterwirft,
(d) das erhaltene 3′,4′-Dihydroxyderivat der allgemeinen Formel V in der A, Y und X die vorstehende Bedeutung haben und B′ einen Aralkyloxycarbonylrest, insbesondere die Benzyloxycarbonylgruppe bedeutet, durch Umsetzung mit einem Alkylsulfonyl- oder Aralkylsulfonylchlorid oder -bromid der allgemeinen Formeln VI oder VI′R¹SO₂Cl (VI)R¹SO₂Br (VI′)oder einem entsprechenden Sulfonsäureanhydrid der allgemeinen Formel VI′′(R¹SO₂)₂O (VI′′)wobei R¹ einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder einen Aralkylrest, insbesondere die Benzylgruppe, bedeutet, unter wasserfreien Bedingungen in einem organischen Lösungsmittel sulfonyliert,
(e) das gebildete 2′′,3′,4′-Tri-O-sulfonylkanamycin A der allgemeinen Formel VII in der A, B′, R¹ X und Y die vorstehende Bedeutung haben
- - in das entsprechende 3′-Eno-kanamycin A der allgemeinen Formel VIII überführt, indem man die Verbindung der allgemeinen Formel VII mit einem Alkalimetalljodid behandelt,
- - die an der 5-, 2′-, 4′′- und 6′′-Stellung des 3′-Eno-kanamycins A verbliebenen Hydroxylschutzgruppen X und Y auf an sich übliche Weise durch Säurehydrolyse entfernt,
- - das auf diese Weise partiell von Schutzgruppen befreite 3′-Eno-kanamycin A in das entsprechende 3′,4′-Didesoxykanamycin A überführt, indem man es in Gegenwart eines Hydrierungskatalysators mit Wasserstoff reduziert,
- - die an der 6′-Aminogruppe des in der vorstehenden Stufe als Hydrierungsprodukt erhaltenen 3′,4′-Didesoxykanamycins A verbliebene Aminoschutzgruppe B′ entfernt und
- - von dem auf diese Weise weiter partiell von Schutzgruppen befreiten 3′,4′-Didesoxykanamycin A die an der 2′′-Hydroxylgruppe verbliebene 2′′-O-Sulfonylgruppe -SO₂R¹ und sämtliche an den 1-, 3- und 3′′-Aminogruppen verbliebenen Sulfonylgruppen A entfernt, indem man das 3′,4′-Didesoxykanamycin A mit einem Alkalimetall in flüssigem Ammoniak behandelt, wobei man sämtliche Verfahrensstufen in an sich bekannter Weise durchführt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt in Stufe (d) bei der Umsetzung der 3′,4′-Dihydroxyverbindung der allgemeinen Formel V mit einem Alkylsulfonyl- oder Aralkylsulfonylhalogenid der allgemeinen Formeln VI oder VI′ oder einem entsprechenden Sulfonsäureanhydrid VI′′ die Sulfonylierung der 2′′-Hydroxylgruppe der Verbindung der allgemeinen Formel V. Die Umsetzung der erhaltenen 2′′,3′,4′-Tri-O-sulfonylverbindung der allgemeinen Formel VII mit einem Alkalimetalljodid in Stufe (e) zum Zwecke der 3′-Enoisierung muß in Abwesenheit von metallischem Zinkpulver erfolgen. Bei Anwesenheit von metallischem Zinkpulver in Stufe (e) könnte die Bildung eines Aziridinrings zwischen der 3′′-Aminogruppe und der 2′′-Sulfonyloxygruppe erfolgen, was zu unerwünschten Nebenprodukten führen würde. Deshalb wird vorzugsweise vorher die 2′′-Hydroxylgruppe der 3′,4′-Dihydroxyverbindung der allgemeinen Formel V mit einer entsprechenden Hydroxylschutzgruppe geschützt, bevor die Verbindung der allgemeinen Formel V mit dem Sulfonylierungsmittel der allgemeinen Formeln VI, VI′ oder VI′′ umgesetzt wird. Die Ausführungsform A kann weiter modifiziert werden, indem man eine Stufe einschiebt, gemäß der die 2′′-Hydroxylgruppe der Verbindung der allgemeinen Formel V geschützt wird.

Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.

Die Herstellung des geschützten Derivats von Kanamycin A der allgemeinen Formel II, das als Ausgangsmaterial verwendet wird, kann auf folgende Weise erfolgen. Die 6′-Aminogruppe des als Kanamycin A verwendeten Ausgangsmaterials wird durch Aralkyloxycarbonylierung geschützt, wobei in an sich bekannter Weise selektiv die als Aminoschutzgruppe fungierende Aralkyloxycarbonylgruppe B eingeführt wird. Da die 6′-Aminogruppe reaktiver als die übrigen Aminogruppen von Kanamycin A ist, kann die Aminoschutzgruppe B von der Art der Aralkyloxycarbonylgruppe bevorzugt in die 6′-Aminogruppe eingeführt werden, indem man beispielsweise 1 Mol Kanamycin A (freie Base) in Wasser mit 0,5 bis 3 Mol Chlorameisensäureester der allgemeinen Formel BCl umsetzt, wobei B einen Aralkyloxycarbonylrest, wie die Benzyloxygruppe, bedeutet. Diese Umsetzung kann bei Temperaturen von 0 bis 10°C gemäß dem Verfahren von Kawaguchi u. Mitarb. (vgl. Journal of Antibiotics, Bd. 25 (1972), S. 695 bis 708) oder gemäß der US-PS 37 81 268 durchgeführt werden. Es ist zweckmäßig, beispielsweise 6′-N-Benzyloxycarbonylkanamycin A gemäß Beispiel 1 der US-PS 39 25 353 herzustellen. Das erhaltene 6′-N-Aralkyloxycarbonyl-kanamycin A kann in das entsprechende 1,3,3′′-Tri-N-sulfonyl-kanamycin A übergeführt werden, indem man es in einem organischen Lösungsmittel, wie wäßrigem Dioxan, der Arylsulfonylierung unterwirft.

Die Herstellung von 1,3,3′′-Tri-N-sulfonyl-kanamycin A kann vorzugsweise folgendermaßen durchgeführt werden. Das 6′- N-geschützte Kanamycin A wird mit einer im wesentlichen stöchiometrischen Menge (d. h. 3 Mol oder mehr) Sulfonsäurechlorid der allgemeinen Formel R²SO₂Cl, wobei R²SO₂- die vorstehend für die Gruppe A definierte Bedeutung hat, wie Tosylchlorid, in einem inerten organischen Lösungsmittel, wie Dioxan oder wäßrigem Dioxan, bei Temperaturen von 30 bis 50°C in Gegenwart einer alkalischen Verbindung, wie Natriumcarbonat, umgesetzt, wodurch man das 6′-N-geschützte 1,3,3′′-Tri-N-sulfonyl-kanamycin A erhält. Das auf diese Weise erhaltene 1,3,3′′-Tri-N-sulfonylierte Kanamycin A wird sodann mit einem Alkylidenylierungsmittel bei Temperaturen von beispielsweise 10 bis 80°C auf an sich übliche Weise umgesetzt, um die 4′′- und 6′′-Hydroxylgruppe mit einer zweiwertigen Alkylidengruppe Y zu schützen; vgl. JA-AS 7595/75 oder US-PS 39 29 762. Als Mittel zur Einführung der Alkylidenreste können beispielsweise die in der US-PS 39 29 762 beschriebenen Reagentien eingesetzt werden. Dabei werden die 4′′- und 6′′- Hydroxylgruppen durch Überführung in ein Acetal oder Ketal geschützt. Man erhält das geschützte Derivat von Kanamycin A der vorstehenden allgemeinen Formel II, bei dem die 4′′- und 6′′-Hydroxylgruppen gleichzeitig durch einen Alkylidenrest Y blockiert sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Stufe (a) folgendermaßen durchgeführt. Das geschützte Kanamycin A der allgemeinen Formel II wird in einem entsprechenden inerten organischen Lösungsmittel, wie Dimethylformamid, gelöst und sodann mit Natriumhydrid, in ähnlicher Weise umgesetzt, wie es in Journal of Antibiotics, Bd. 25 (1972), S. 741 bis 742 oder in den US-PSen 39 25 354 oder 41 25 706 beschrieben ist. Man erhält das 4′,6′-cyclische Carbamat der vorstehenden allgemeinen Formel III. Wird die Stufe (a) zur Bildung des 4′,6′-cyclischen Carbamats der allgemeinen Formel III weggelassen und das Ausgangsmaterial der allgemeinen Formel II unmittelbar mit 2,2-Dimethoxypropan in der Stufe (b) umgesetzt, so kann die 2′-Hydroxylgruppe von Kanamycin A nicht selektiv blockiert werden. Demgemäß verläuft das erfindungsgemäße Verfahren so, daß das in Stufe (a) gebildete 4′,6′-cyclische Carbamat in der Stufe (b) einer Blockierung der 2′- und 5-Hydroxylgruppen unterzogen wird, worauf sich die Spaltung des 4′,6′-Carbamatrings in Stufe (c) unter Freisetzung einer freien 4′-Hydroxylgruppe anschließt.

In Stufe (b) wird das 4′,6′-cyclische Carbamat der allgemeinen Formel III in einem entsprechenden inerten organischen Lösungsmittel, wie Dichloräthan, gelöst und mit 2,2- Dimethoxypropan unter wasserfreien Bedingungen in Gegenwart eines sauren Katalysators, wie Toluolsulfonsäure oder Schwefelsäure, umgesetzt, um die 5- und 2′-Hydroxylgruppen von Kanamycin A mit einer zweiwertigen Hydroxylschutzgruppe, die sich vom verwendeten acetal- oder ketalbildenden Reagens ableitet, zu schützen. Bei dieser Umsetzung wird das 5,2′-O-geschützte Derivat der allgemeinen Formel IV und ein entsprechendes 2′,3-O- geschütztes Derivat in im wesentlichen gleichen Mengen gebildet. Die erstgenannte Verbindung der allgemeinen Formel IV kann von der letztgenannten getrennt werden, indem man die unterschiedliche Löslichkeit in entsprechenden organischen Lösungsmitteln, wie Chloroform, ausnützt. Für diesen Zweck eignet sich auch eine chromatographische Trennung.

In der Stufe (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die 2′,5-O-geschützte Verbindung der allgemeinen Formel IV einer Hydrolyse unter alkalischen Bedingungen in einem wäßrigen organischen Lösungsmittel, wie Dioxan mit einem Gehalt an einem Alkalimetallcarbonat, zum Beispiel Natriumcarbonat, oder Bariumhydroxid, unterzogen, um den 4′,6′-Carbamatring der Verbindung der allgemeinen Formel IV zu spalten. Die Hydrolyse kann bei Temperaturen von 20 bis 100°C (vgl. US-PS 41 25 706) durchgeführt werden. Als Folge der hydrolytischen Spaltung des 4′,6′-Carbamatrings werden die 4′-Hydroxyl- und 6′-Aminogruppe freigesetzt. Anschließend wird die freie 6′-Aminogruppe des bei der Ringspaltung erhaltenen Produkts durch Aralkyloxycarbonylierung auf an sich bekannte Weise blockiert, wodurch die Aminoschutzgruppe B′ eingeführt wird. Die Aralkyloxycarbonylierung der 6′-Aminogruppe des nach der Ringspaltung erhaltenen Produkts kann in ähnlicher Weise erfolgen, wie dies bei der Aralkyloxycarbonylierung der 6′- Aminogruppe beim Verfahren zur Herstellung des geschützten Derivats von Kanamycin A der allgemeinen Formel II (vgl. die vorstehenden Ausführungen) erfolgt ist. Hierzu wird ein Chlorameisensäureester der allgemeinen Formel B′Cl verwendet, wobei B′ einen Aralkyloxycarbonylrest bedeutet, der die gleiche Bedeutung wie der Aralkyloxycarbonyl-Schutzrest B haben kann oder sich von diesem unterscheiden kann. Somit erhält man in Stufe (c) das 3′,4′- Dihydroxyderivat der allgemeinen Formel V, in dem die 3′-, 4′- und 2′′-Hydroxylgruppen ungeschützt sind, während sämtliche übrigen funktionellen Hydroxyl- und Aminogruppen eine Schutzgruppe tragen.

Anschließend an die Stufe (c) wird die Stufe (d) durchgeführt, bei der das 3′,4′-Dihydroxyderivat der allgemeinen Formel V der Alkylsulfonylierung oder Aralkylsulfonylierung in einem inerten organischen Lösungsmittel, vorzugsweise in Pyridin, unterzogen wird. Dabei erhält man durch Umsetzung mit einem Sulfonylierungsmittel der allgemeinen Formeln VI, VI′ oder VI′′ das 3′,4′,2′′- Tri-O-sulfonylderivat der allgemeinen Formel VII. Bei dem Alkylsulfonylierungsmittel der allgemeinen Formeln VI, VI′ oder VI′′ kann es sich um ein niederes Alkylsulfonsäurehalogenid mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie Methansulfonylchlorid oder Äthansulfonylchlorid, handeln. Bei den Aralkylsulfonylierungsmitteln der allgemeinen Formeln VI, VI′ oder VI′′ kann es sich beispielsweise um ein Benzylsulfonsäurehalogenid handeln. Die Sulfonylierung der 3′-, 4′- und 2′′-Hydroxylgruppen kann bei Temperaturen von -10 bis 100°C und insbesondere bei Raumtemperatur durchgeführt werden. Die Reaktionszeit beträgt 30 Minuten bis 1 Tag.

In Stufe (e) wird das gemäß der vorstehenden Stufe (d) erhaltene 2′′,3′,4′-Tri-O-sulfonyl-kanamycin A der allgemeinen Formel VII in einem inerten organischen Lösungsmittel gelöst und anschließend mit einem Alkalimetalljodid, wie Natriumjodid, zum entsprechenden 3′-Eno-kanamycin A umgesetzt. Hierfür können beliebige organische Lösungsmittel verwendet werden, sofern darin wohl das tri-O-sulfonylierte Kanamycin A der allgemeinen Formel VII als auch das Alkalimetalljodid, wie Lithiumjodid, Natriumjodid und Kaliumjodid, löslich sind. Beispielsweise können Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, Aceton oder Dioxan verwendet werden. Die Reaktion kann bei Temperaturen von 50 bis 150°C 10 Minuten bis 1 Tag durchgeführt werden. In den meisten Fällen ist die Reaktion in etwa 10 Stunden beendet. Bei dieser Umsetzung werden die 3′- und 4′-Sulfonyloxygruppen unter Bildung einer olefinischen Doppelbindung zwischen den 3′- und 4′-Kohlenstoffatomen entfernt, so daß man das 3′-Eno-kanamycin A erhält. Die 3′-Enoisierungsstufe (e) wird vorgenommen, indem man mit einem Alkalimetalljodid in Abwesenheit von metallischem Zinkpulver umsetzt. Es darf also in Stufe (e) kein metallisches Zinkpulver verwendet werden. Wird das 2′′,3′,4′-Tri-O-sulfonyl-kanamycin A mit einem Alkalimetalljodid in Gegenwart von metallischem Zinkpulver umgesetzt, kann die 2′′-Sulfonyloxygruppe mit der 3′′-Aminogruppe unter Bildung eines unerwünschten Aziridinrings reagieren, was zu in unerwünschter Weise modifizierten Derivaten von Kanamycin A führt.

Die Verbindungen der allgemeinen Formel I und zwar 3′,4′-Didesoxykanamycin A, 1-N-(2-Hydroxy-3-aminopropionyl)- 3′,4′-didesoxykanamycin A und 1-N-(L-2-Hydroxy-4-aminobutyryl)- 3′,4′-didesoxykanamycin A weisen eine sehr geringe Toxizität auf und eignen sich als antibakterielle Wirkstoffe, wie vorstehend erwähnt ist. Die Verbindungen der Erfindung und deren Salze mit Säuren können oral, intraperitoneal, intravenös, subkutan oder intramuskulär nach üblicher Praxis und auf ähnliche Weise wie die bekannten Kanamycine verabfolgt werden. Bei oraler Verabfolgung werden beispielsweise Pulver, Kapseln, Tabletten und Sirups verwendet. Wirksame Dosen zur Behandlung von bakteriellen Infektionen betragen vorzugsweise 0,5 bis 4 g pro Person und Tag bei oraler Verabfolgung. Vorzugsweise werden diese Dosen in 3 bis 4 Aliquotmengen pro Tag gegeben. Bei intramuskulärer Verabfolgung werden pro Person 2 bis 4mal täglich 200 bis 2000 mg Wirkstoff verabfolgt. Die Wirkstoffe können auch zu Salben für die äußere Anwendung formuliert werden. Derartige Salben enthalten eine Wirkstoffmenge von 0,5 bis 5 Gewichtsprozent in einer üblichen Salbengrundlage, wie Polyäthylenglykol. Ferner eignen sich die Verbindungen der Erfindung auch zur Sterilisation von chirurgischem Gerät.

Schließlich betrifft die Erfindung die Verwendung der Verbindungen der allgemeinen Formel I zur Hemmung und Bekämpfung von bakteriellem Wachstum. Hierzu werden die Verbindungen der Erfindung in einer antibakteriell wirksamen und sicheren Menge dem gefährdeten Organismus verabfolgt. Eine in vitro- Bekämpfung von bakteriellem Wachstum ist möglich, indem man Oberflächen, die von Bakterienwachstum bedroht sind, mit einer antibakteriell wirkenden Menge der Verbindungen der Erfindung in Kontakt bringt.

Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung.

Beispiel 3′,4′-Didesoxykanamycin A (1) 6′-N-Benzyloxycarbonyl-1,3,3′′-tri-N-tosylkanamycin A

1,79 g 6′-N-Benzyloxycarbonylkanamycin A (freie Base; vgl. Journal of Antibiotics, Bd. 25 (1972), S. 695 bis 708) und 1,1 g wasserfreies Natriumcarbonat werden in 50 ml eines Gemisches aus Wasser und Dioxan (1 : 3 Volumenteile) gelöst. Die Lösung wird unter Rühren mit 2,0 g p-Toluolsulfonylchlorid versetzt. Das erhaltene Gemisch wird zur Durchführung der Tri-N-tosylierung über Nacht bei Raumtemperatur gerührt und sodann auf ein geringeres Volumen eingeengt. Die eingeengte Lösung wird mit einer entsprechenden Volumenmenge Wasser versetzt. Der gebildete Niederschlag wird abfiltriert, mit Diäthyläther gewaschen und getrocknet. Man erhält 3,14 g (98 Prozent d. Th.) der Titelverbindung.

C₄₇H₆₀N₄O₁₉S:
ber.:C 52,21, H 5,59, N 5,18, S, 8,90; gef.:C 52,10, H 5,56, N 5,12, S, 8,68.

(2) 6′-N-Benzyloxycarbonyl-4′′,6′′-O-cyclohexyliden-1,3,3′′- tri-N-tosylkanamycin A

1,29 g des Produkts von (1) werden in 4 ml Dimethylformamid aufgenommen. Die erhaltene Lösung wird mit 45 mg Toluolsulfonsäure und 0,86 ml 1,1-Dimethoxycyclohexan versetzt. Das erhaltene Gemisch wird 6 Stunden bei Raumtemperatur stehengelassen, wobei die 4′′,6′′-O-Cyclohexylidenylierung eintritt. Anschließend wird das Reaktionsgemisch in ein großes Volumen einer Lösung von Natriumhydrogencarbonat in Wasser gegossen. Der gebildete Niederschlag wird abzentrifugiert, gründlich mit Wasser gewaschen und getrocknet. Man erhält 1,35 g (98 Prozent) Produkt.

C₅₃H₆₈N₄O₁₉S₃:
ber.:C 54,81, H 5,90, N 4,82, S 8,28; gef.:C 54,89, H 6,10, N 4,63, S 8,52.

(3) 4′′,6′′-O-Cyclohexyliden-1,3,3′′-tri-N-tosyl-4′-0 : 6′-N- carbonyl-kanamycin A

911 mg des Produkts von (2) werden in 18 ml Dimethylformamid gelöst. Die erhaltene Lösung wird mit 337 mg einer 50prozentigen Suspension von Natriumhydrid in Öl versetzt. Das Gemisch wird über Nacht bei Raumtemperatur bewegt und sodann mit 3,5 ml 4-n-Essigsäure und weiter mit 50 ml Toluol vermischt. Das gesamte Gemisch wird zur Entfernung der Lösungsmittel destilliert. Der erhaltene dickflüssige Sirup wird mit einem großen Volumen Wasser vermischt. Der gebildete Niederschlag wird abfiltriert, mit Diäthyläther gewaschen und getrocknet. Man erhält 685 mg (85 Prozent d. Th.) der Titelverbindung in Form eines farblosen Feststoffs.

(4) 4′′,6′′-O-Cyclohexyliden-4′-0 : 6′-N-carbonyl-5,2′-O- isopropyliden-1,3,3′′-tri-N-tosylkanamycin A

100 mg des Produkts von (3) werden in einem Gemisch aus 4 ml Dichlormethan und 2,5 ml Tetrahydrofuran suspendiert. Die erhaltene Suspension wird mit 2 ml 2,2-Dimethoxypropan versetzt. Dem Gemisch werden sodann 6 ml einer 0,035-n-Lösung von Chlorwasserstoff in Dichlormethan zugesetzt. Hierauf wird 17 Minuten unter Rückfluß erwärmt, um die 5,2′-O-Isopropylidenierung vorzunehmen. Die Umsetzung wird in einem Reaktionsgefäß durchgeführt, auf das eine Rückflußkolonne aufgesetzt ist. Zwischen der Rückflußkolonne und der Auslaßöffnung am Kopf des Reaktionsgefäßes ist eine mit 5 ml Molekularsieb 5A gepackte Kolonne so angeordnet, daß der aus der Reaktionslösung abdestillierende Dampf über einen Seitenarm, der das Reaktionsgefäß und das untere Ende der Rückflußkolonne direkt miteinander verbindet, nach oben steigen kann und das gebildete, Methanol enthaltende Kondensat aus der Rückflußkolonne durch die mit dem Molekularsieb gepackte Kolonne zurück in das Reaktionsgefäß gelangt, wobei durch Absorption am Molekularsieb nur das Methanol entfernt wird. Somit gelangt in das Reaktionsgefäß von Methanol befreites kondensiertes Lösungsmittel zurück. Würde man die vorgenannte Reaktionslösung ohne Entfernung des Methanols mit der Molekularsiebkolonne unter Rückfluß erwärmen, so würde sich das unerwünschte 2′,3′-O-Isopropylidenderivat in wesentlich größeren Anteilen als das gewünschte 5,2′-O-Isopropylidenderivat bilden, was zu einer starken Ausbeuteverminderung führen würde.

Das bei der vorgenannten Umsetzung erhaltene Reaktionsgemisch wird mit Eis gekühlt und sodann in ein großes Volumen eines Gemisches aus Dioxan und 1-n-wäßrigem Ammoniak gegossen. Das erhaltene Gemisch wird eingeengt und mit einer entsprechenden Volumenmenge Diäthyläther versetzt. Der gebildete feste Niederschlag wird abfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Man erhält 85 mg eines Feststoffs. Dieser Feststoff wird in 3 ml Chloroform aufgenommen. Die erhaltene Lösung wird an einer mit 5 ml Kieselgel gepackten Säule unter Elution mit Chloroform/Äthanol (10 : 1 Volumenteile) zu Reinigungszwecken chromatographiert. Nach dem Eindampfen des Eluats unter vermindertem Druck zur Trockne erhält man 61 mg eines Feststoffs. Dieser Feststoff wird wiederum in 5 ml Chloroform aufgenommen. Beim Erwärmen der Lösung scheidet sich das unerwünschte 2′,3′-O-Isopropylidenderivat ab. Die Lösung wird über Nacht bei Raumtemperatur stehengelassen und anschließend filtriert. Das Filtrat wird zur Trockne eingedampft. Man erhält 32 mg der Titelverbindung.

C₄₉H₆₄N₄O₁₈S₃:
ber.:C 53,83, H 5,90, N 5,13, S 8,80; gef.:C 53,61, H 5,81, N 4,88, S 8,57.

(5) 6′-N-Benzyloxycarbonyl-1,3,3′′-tri-N-tosyl-5,2′-O- isopropyliden-4′′,6′′-O-cyclohexyliden-kanamycin A

48 mg des gemäß (4) erhaltenen Produkts werden in 2 ml eines Gemisches aus Wasser und Dioxan (1 : 3 Volumenteile) gelöst. Die Lösung wird mit 30 mg wasserfreiem Natriumcarbonat vermischt und zur Durchführung der Hydrolyse 1 Stunde auf 50°C erwärmt. Dabei wird das 4′,6′-cyclische Carbamat gespalten und die 4′-0 : 6′-N-Carbonylgruppe entfernt. Die erhaltene Lösung wird sofort mit 80 mg Benzyloxycarbonylchlorid versetzt und anschließend zur Durchführung der 6′-N-Benzyloxycarbonylierung 2 Stunden bei Raumtemperatur stehengelassen. Hierauf wird das Reaktionsgemisch durch Zusatz von Essigsäure bis zur schwach alkalischen Reaktion neutralisiert und sodann unter vermindertem Druck auf ein kleineres Volumen eingeengt. Die eingeengte Lösung wird mit einem großen Volumen Wasser vermischt. Der gebildete Feststoff wird abfiltriert, gründlich mit Wasser und sodann mit Diäthyläther gewaschen und getrocknet. Man erhält 42 mg (82 Prozent) der Titelverbindung in Form eines Feststoffs.

C₅₆H₇₂N₄O₁₉S₃:
ber.:C 55,99, H 6,04, N 4,66, S 8,01; gef.:C 55,75, H 6,07, N 4,48, S 7,82.

(6) 6′-N-Benzyloxycarbonyl-1,3,3′′-tri-N-tosyl-5,2′-O- isopropyliden-4′′,6′′-O-cyclohexyliden-3′,4′,2′′-tri-O- benzylsulfonyl-kanamycin A

611 mg 6′-N-Benzyloxycarbonyl-1,3,3′′-tri-N-tosyl-5,2′-O- isopropyliden-4′′,6′′-O-cyclohexyliden-kanamycin A (erhalten gemäß (5)) werden in 12 ml Pyridin gelöst. Die Lösung wird nach Kühlung mit Eis mit 320 mg Benzylsulfonylchlorid versetzt und sodann 2 Stunden unter Eiskühlung stehengelassen, wobei die 3′,4′-Di-O-benzylsulfonylierung bei gleichzeitiger 2′′-O-Benzylsulfonylierung erfolgt. Das flüssige Reaktionsgemisch wird mit 0,2 ml Wasser vermischt und unter vermindertem Druck auf ein geringeres Volumen eingeengt. Der verbliebene Feststoff wird mit einer entsprechenden Volumenmenge Wasser versetzt. Der unlösliche Feststoff wird abfiltriert, gründlich mit Wasser gewaschen und getrocknet. Man erhält 795 mg (94 Prozent d. Th.) der Titelverbindung in Form eines Feststoffs.

C₇₇H₉₀N₄O₂₅S₆:
ber.:C 55,58, H 5,45, N 3,37; gef.:C 55,23, H 5,40, N 3,19.

(7) 6′-N-Benzyloxycarbonyl-1,3,3′′-tri-N-tosyl-5,2′-O- isopropyliden-4′′,6′′-O-cyclohexyliden-2′′-O-benzylsulfonyl- 3′,4′-didesoxy-3′-eno-kanamycin A

560 mg des gemäß (6) erhaltenen 3′,4′,2′′-Tri-O-benzylsulfonyl- kanamycin A-Derivats werden in 12 ml Dimethylformamid gelöst. Die Lösung wird mit 6 g Natriumjodid vermischt und sodann 5¹/₂ Stunden auf 100°C erwärmt, um die 3′,4′-Doppelbindung herzustellen. Anschließend wird das Reaktionsgemisch mit einem großen Volumen Chloroform versetzt und hierauf zentrifugiert. Die überstehende Lösung wird auf ein geringeres Volumen eingedampft und mit einer entsprechenden Volumenmenge Wasser verdünnt. Der ausgefallene Feststoff wird mit Wasser gewaschen, getrocknet in 10 ml Chloroform aufgenommen und durch Chromatographie an einer mit Kieselgel gepackten Säule unter Elution mit einem Gemisch aus Chloroform und Methanol (20 : 1) gereinigt. Nach dem Eindampfen des Eluats zur Trockne erhält man 218 mg (49 Prozent d. Th.) der Titelverbindung in Form eines Feststoffs.

C₆₃H₇₆N₄O₁₉S₄:
ber.:C 57,25, H 5,80, N 4,24, S 9,70; gef.:C 57,11, H 5,66, N 4,09, S 9,43.

(8) 3′,4′-Didesoxykanamycin A

453 mg des 3′-Eno-kanamycin A-Derivats von (7) werden in 7 ml 80prozentiger wäßriger Essigsäure gelöst. Die Lösung wird 1 Stunde auf 80°C erwärmt, um die 5,2′-O-Isopropylidengruppe und die 4′′,6′′-O-Cyclohexylidengruppe zu entfernen. Anschließend wird die Reaktionslösung auf ein geringeres Volumen eingeengt. Die eingeengte Lösung wird mit Wasser vermischt. Der abgeschiedene Feststoff wird mit Wasser gewaschen und getrocknet. Auf diese Weise erhält man das von der Isopropyliden- und Cyclohexylidengruppe befreite Kanamycin A-Derivat, d. h. 6′-N-Benzyloxycarbonyl-1,3,3′′-tri-N-tosyl-2′′-O- benzylsulfonyl-3′,4′-didesoxy-3′-eno-kanamycin A. 413 mg dieses Feststoffs werden in 4 ml Dioxan aufgenommen. Die erhaltene Lösung wird 2¹/₂ Stunden bei Raumtemperatur in Gegenwart von 40 mg Platinoxid unter einem Wasserstoffdruck von 2943 bar geschüttelt. Die Reaktionslösung wird zur Entfernung des Katalysators filtriert. Das Filtrat wird unter vermindertem Druck zur Trockne eingedampft. Man erhält 412 mg eines Feststoffs.

Durch diese Behandlung mit Wasserstoff wird die 3′,4′-Doppelbindung zu einer gesättigten Bindung hydriert. Gleichzeitig wird die 6′-N-Benzyloxycarbonylgruppe entfernt. Als Produkt erhält man 1,3,3′′-Tri-N-tosyl-2′′-O-benzylsulfonyl-3′,4′- didesoxykanamycin A. Dieser Feststoff wird in etwa 150 ml flüssigem Ammoniak von -50°C gelöst. Die Lösung wird mit 400 mg metallischem Natrium versetzt und 1¹/₂ Stunden bei der vorgenannten Temperatur bewegt, wodurch die N-Tosyl- und 2′-O-Benzylsulfonylgruppen entfernt werden. Anschließend wird die Reaktionslösung (in flüssigem Ammoniak) mit einer entsprechenden Volumenmenge Methanol versetzt. Das Gemisch wird langsam auf Raumtemperatur gebracht, wobei das Ammoniak abdampft. Anschließend werden Spurenmengen an Ammoniak unter vermindertem Druck abgedampft. Der erhaltene feste Rückstand wird in Wasser gelöst. Die wäßrige Lösung wird durch Zusatz eines stark sauren Kationenaustauscherharzes (Dowex® 50W × 2; H⁺-Form) neutralisiert. Das Austauscherharz wird durch Filtrieren von der wäßrigen Lösung abgetrennt und in eine Säule gepackt. Sodann wird mit 1-n-wäßriger Ammoniaklösung eluiert. Das Eluat wird in Fraktionen aufgefangen. Die Fraktionen mit einer ninhydrin-positiven Substanz werden vereinigt und zur Trockne eingedampft. Man erhält 3′,4′- Didesoxykanamycin A in Form eines Rohprodukts. Zur Reinigung wird dieses Rohprodukt in Wasser gelöst. Die erhaltene wäßrige Lösung wird auf eine mit CM-Sephadex® C-25 gepackte Säule aufgesetzt und mit einem wäßrigen Ammoniakgradienten (0 n → 0,12 n) eluiert. Das das gewünschte Produkt enthaltende Eluat wird unter vermindertem Druck zur Trockne eingedampft. Man erhält 115 mg (64 Prozent d. Th.) reines 3′,4′- Didesoxykanamycin A-carbonat als farblosen Feststoff.

C₁₈H₃₆N₄O₉ · 1,1 H₂CO₃:
ber.:C 43,90, H 7,41, N 10,72; gef.:C 44,22, H 7,34, N 10,45.

Claims

1. 3′,4′-Didesoxykanamycin A und dessen 1-N-((S)-α-Hydroxy-ω- aminoalkanoyl)-Derivate der allgemeinen Formel I in der R ein Wasserstoffatom, einen (DL)-2-Hydroxy-3-aminopropionyl- oder (S)-2-Hydroxy-4-aminobutyrylrest bedeutet, sowie Salze dieser Verbindungen mit Säuren.

2. Verfahren zur Herstellung von 3′,4′-Didesoxykanamycin A gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man

(a) ein geschütztes Derivat von Kanamycin A der allgemeinen Formel II in der A einen Arylsulfonylrest, B einen Aralkyloxycarbonylrest und Y einen Alkylidenrest bedeutet, mit Natriumhydrid unter wasserfreien Bedingungen in einem organischen Lösungsmittel umsetzt,
(b) das gebildete 4′,6′-cyclische Carbamat der allgemeinen Formel III in der A und Y die vorstehende Bedeutung haben, mit 2,2- Dimethoxypropan unter wasserfreien Bedingungen in einem organischen Lösungsmittel in Gegenwart eines sauren Katalysators unter Bildung eines 2′,5-O-geschützten Derivats der allgemeinen Formel IV in der A und Y die vorstehende Bedeutung haben und X Isopropyliden bedeutet, umsetzt und das 2′,5-O-geschützte Derivat der allgemeinen Formel IV von dem als Nebenprodukt gebildeten 2′,3′-O-geschützten Derivat isoliert,
(c) die 2′,5-O-geschützte Verbindung der allgemeinen Formel IV unter alkalischen Bedingungen hydrolysiert und anschließend die freie 6′-Aminogruppe des nach der Ringspaltung erhaltenen Produkts der Aralkyloxycarbonylierung unterwirft,
(d) das erhaltene 3′,4′-Dihydroxyderivat der allgemeinen Formel V in der A, Y und X die vorstehende Bedeutung haben und B′ einen Aralkyloxycarbonylrest bedeutet, durch Umsetzung mit einem Alkylsulfonyl- oder Aralkylsulfonylchlorid oder -bromid der allgemeinen Formeln VI oder VI′ R¹SO₂Cl (VI)R¹SO₂Br (VI′)oder einem entsprechenden Sulfonsäureanhydrid der allgemeinen Formel VI′′(R¹SO₂)₂O (VI′′)wobei R¹ einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder einen Aralkylrest bedeutet, unter wasserfreien Bedingungen in einem organischen Lösungsmittel sulfonyliert,
(e) das gebildete 2′′,3′,4′-Tri-O-sulfonylkanamycin A der allgemeinen Formel VII in der A, B′, R¹ X und Y die vorstehende Bedeutung haben, in das entsprechende 3′-Enokanamycin A der allgemeinen Formel VIII überführt, indem man die Verbindung der allgemeinen Formel VII mit einem Alkalimetalljodid behandelt,
- - die an der 5-, 2′-, 4′′- und 6′′-Stellung des 3′-Enokanamycins A verbliebenen Hydroxylschutzgruppen X und Y auf an sich übliche Weise durch Säurehydrolyse entfernt,
- - das auf diese Weise partiell von Schutzgruppen befreite 3′-Enokanamycin A in das entsprechende 3′,4′-Didesoxykanamycin A überführt, indem man es in Gegenwart eines Hydrierungskatalysators mit Wasserstoff reduziert,
- - die an der 6-Aminogruppe des in der vorstehenden Stufe als Hydrierungsprodukt erhaltenen 3′-4′-Didesoxykanamycins A verbliebene Aminoschutzgruppe B′ entfernt und
- - von dem auf diese Weise weiter partiell von Schutzgruppen befreiten 3′,4′-Didesoxykanamycin A die an der 2′′-Hydroxylgruppe verbliebene 2′′-O-Sulfonylgruppe -O₂SR¹ und sämtliche an den 1-, 3- und 3′′-Aminogruppen verbliebenen Sulfonylgruppen A entfernt, indem man das 3′,4′-Didesoxykanamycin A mit einem Alkalimetall in flüssigem Ammoniak behandelt, wobei man sämtliche Verfahrensstufen in an sich bekannter Weise durchführt.

3. Verwendung der Verbindungen nach Anspruch 1 als antibakterielle Wirkstoffe.