DE3023830A1 - 6-amino-spiro eckige klammer auf penam-2,4'-piperidin eckige klammer zu -3-carbonsaeuren, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung - Google Patents

6-amino-spiro eckige klammer auf penam-2,4'-piperidin eckige klammer zu -3-carbonsaeuren, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung

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DE3023830A1
DE3023830A1 DE19803023830 DE3023830A DE3023830A1 DE 3023830 A1 DE3023830 A1 DE 3023830A1 DE 19803023830 DE19803023830 DE 19803023830 DE 3023830 A DE3023830 A DE 3023830A DE 3023830 A1 DE3023830 A1 DE 3023830A1
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Eric Dr Cossement
Jacques Dr Leclercq
Ludovic Dr Rodriguez
Pierre Dr Ykman
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Description

DR. A. VAN DER WERTH DR. FRANZ LEDERER R. F. MEYER-ROXLAU DIPL-ING. (1934-1974) DIPL-CHEM. DIPL-ING.
8000 MÖNCHEN 80 LUCl LE-GRAHN-STRASSE
TELEFON: (0 89) 47 29 47 TELEX: 524624 LEDER D TELEGR.: LEDERERPATENT
20. Juni 1980 Cas 16.19.06
UCB, S.A.
4, Chaussee de Charleroi, Saint-Gilles-lez-Buxelles,
Belgien
6-Amino-spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäuren, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
Die Erfindung bezieht sich auf neue chemische Verbindungen, nämlich 6-Amxno-spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäuren, deren Salze und Ester, auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung.
Diese 6-Amino-spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäuren sind zu den 6-Amino-penicillansäuren analoge Verbindungen, deren Kohlenstoffatom in 2-Stellung des "Penam"-Kerns (vgl. die nachfolgende Definition) durch eine 3-Azapentamethylenkette substituiert ist, die mit diesem Kohlenstoffatom einen Heterocyclus bildet. Diese Verbindungen weisen also einen Spiran-Heterocyclus auf, der aus dem Penamkern und einem gesättigten, monocyclischen Heterocyclus mit einem Stickstoffatom besteht.
Diese Verbindungen sind Vorstufen neuer Penicilline, die Gegenstand einer weiteren, gleichzeitig eingereichten Patent-
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anmeldung sind. Sie zeigen indessen eine geeignete, keineswegs vernachlässigbare antibiotische Aktivität, verglichen mit der der entsprechenden 6-Aminopenicillansäure, und zwar für ein breites antibakterielles Spektrum.
Die erfindungsgemäßen neuen Verbindungen sind 6-Amino-spiro [penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäuren der allgemeinen Formel
(D
worin R1 Wasserstoff, einen Benzylrest oder ein Alkalimetallion und R- eine Methyl-, Phenyl- oder Benzylgruppe bedeutet, sowie deren Säureadditionssalze von Mineral- oder organischen Säuren.
Da drei Asymmetriezentren am C3, C,- und Cg vorliegen, können diese Verbindungen in Form eines Gemischs von acht Isomeren auftreten, die in vier racemische Diastereomere gruppiert werden können. Die Reaktionskinetik führt tatsächlich zur Bildung von nur drei dieser racemischen Verbindungen, α, β und γ. Die racemische α-Verbindung, deren relative Konfiguration der des Penicillins entspricht, wird aus dem Reaktionsgemisch bevorzugt isoliert.
Die in der vorliegenden Beschreibung verwendete Nomenklatur ist die von R.J. Stoodley in "Progress in Organic Chemistry" 8, (1973), 102-103. Insbesondere wird mit "Penam" der folgende Kern bezeichnet:
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-Z-
Die Verbindungen der allgemeinen Formel (I) werden nach einem mehrstufigen Verfahren hergestellt, das sich dadurch auszeichnet, daß man
(1) 2-Formyl-2-phthalimido-essigsäure-tert.-butylester der Formel (II) mit einer 1-^-Piperidin-4-mercapto-4-a-amino-essigsäure der Formel (III) zum γ-Isomeren eines 4-Carboxy-a-phthalimido-8-R2~1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure-tert.-butylestersder Formel (IV) nach folgender Gleichung
(II)
(III)
(IV)
umsetzt,
(2) das γ-Isomere der Formel (IV) in das α-Isomere der Formel (V) durch Erwärmen mit Pyridin oder Diäthylamin nach der Gleichung
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γ-Isomer
(IV)
Λ -
Pyridin
Diäthylamin
α-Isomer
(V)
epimerisiert,
(3) den 4-Benzyloxycarbonyl-a-phthalimido-8-R2-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure-tert.-butylester der Formel (VI) durch Umsetzung des α-Isomeren der Formel (V) mit Diazophenylmethan oder einem Benzylhalogenid nach
der Gleichung
oder
(VI)
herstellt,
(4) dann den Phthalimidrest der Verbindung der Formel (VI) durch Hydrazinolyse entfernt, was den a-Amino-4-benzyloxy carbonyl-8-R2-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure-tert.-butylester der Formel (VII) nach folgender Gleichung
(VI)
(VII)
ergibt,
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(5) die tert.-Butylestergruppierung der Verbindung (VII) durch Behandeln in Lösung in Nitromethan mit gasförmiger Chlorwasserstoffsäure selektiv dealkyliert, was das Dihydrochlorid der a-Amino-4-benzyloxycarbonyl-8-R.2-1-thia-3,8-diazaspiro [4,5] decan-2-essigsäure der Formel (VIII) gemäß folgender Gleichung
(VIII)
ergibt,
(6) die a-Amino-Gruppe der Verbindung (VIII) mit Tritylchlorid blockiert, wodurch man die 4-Benzyloxycarbonyl-8-R2-a-tritylamino-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure der Formel (IX) gemäß der Gleichung
(VIII) + (C6H ) -
^CH C00H
\ \ H C=O
CH,
(IX) erhält,
(7) dann die Verbindung der Formel (IX), vorzugsweise in der Wärme, durch Umsetzen mit einem Carbodiimid (abgekürzt CI) zum 1'-R2-6-Tritylamino-spiro[penam -2,4'-piperidin]-3-carbonsäurebenzylester der Formel (X) nach der Gleichung
030063/0003
_, CH0—CH-(CgH ) ^c-NH-CH-CH-A / \
653 JLi X ζ
(χ)
cyclisiert,
(8) dann die Verbindung der Formel (X) mit p-Toluolsulfonsäure (p-TS) zum 6-Amino-1'-R2-spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäurebenzylester der Formel (I) in Form des Dip-toluolsulfonats nach folgender Gleichung
:H,r-CH„
2p-TS
(I) mit R1 « -CH2C6H5
behandelt und
(9) schließlich die Verbindung der Formel (I), worin R1 den Benzylrest bedeutet, einer Hydrogenolyse zur entsprechenden 6-Amino-1'-I^-spiro-[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäure der Formel (I) in Form des Di-p-toluolsulfonats gemäß der Gleichung
(D mit R1 , .CH2C6H5
(I) mit R1-H
wobei in allen Formeln R3 eine Methyl-, Phenyl- oder Benzy!gruppe ist, unterwirft.
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Es ist augenscheinlich, daß man sich zur Erlangung der Verbindungen der Formel (I), worin R1 die Benzylgruppe und R2 eine Methyl-, Phenyl- oder Benzylgruppe bedeutet, darauf beschränkt, lediglich die Stufen (1) bis (8) des oben beschriebenen Verfahrens durchzuführen.
Um die Verbindungen der Formel (I), worin R1 ein Alkalimetallion und R2 eine Methyl-, Phenyl- oder Benzylgruppe bedeutet, zu erhalten, neutralisiert man in an sich bekannter .Weise die in Stufe (9) erhaltene 6-Amino-1'-R2-spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäure mit einem Alkalimetallhydroxid.
Die Herstellung des 2-Formyl-2-phthalimido-essigsäure-tert.-butylesters der Formel (II) ist in der. Literatur beschrieben (J. Sheehan et al., J. Am. Chem. Soc. 76.' (1954), 158-160).
Die Herstellung der a-Amino^-mercapto-i-R-p^-piperidin-essigsäure der Formel (III) kann gemäß folgenden Stufen erfolgen: (a) Umsetzen von 2-Isocyanessigsäureäthylester mit einem 1-R2~4-Piperidon in Gegenwart einer Natriumhydrid-Suspension in Tetrahydrofuran zum a-I
4 α
Δ ' -essigsäureäthylester gemäß der Gleichung
4 α (b) Erwärmen des a-Formamido-1-R2-piperidin-A ' -essigsäureäthylesters mit Phosphorpentasulfid in Acetonitrillösung auf Rückfluß zum 8-R2~1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]dec-2-en-4-carbonsäureäthylester gemäß der Gleichung
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C-NH
(c) Ringöffnung am 8-R2-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]dec-2-en-4-carbonsäureäthylester durch Erwärmen mit gasförmigem Chlorwasserstoff zur a-Amino-4-mercapto-1-R2-4-piperidinessigsäure der.Formel (III) in Form des Dihydro chlorids nach der Gleichung
2HCl
(III)
wobei in allen Formeln R2 eine Methyl-, Phenyl- oder Benzylgruppe darstellt.
Gegebenenfalls kann man die beiden Enantiomerenformen der Verbindungen der Formel (III) trennen, was es ermöglicht, direkt das optisch reine Diastereoisomere (IV) zu erhalten.
Anwendung der erfindungsgemäßer Verbindungen
Das Interesse an den erfindungsgemäßen Verbindungen liegt in der Tatsache begründet, daß sie durch einfache und an sich bekannte Umsetzungen zu neuen Familien von den Penicillinen
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analogen Verbindungen führen. Diese Verbindungen unterscheiden sich strukturmäßig von den traditionellen Penicillinen durch das Vorhandensein eines monocyclischen gesättigten, in 2-Stellung stickstoffhaltigen Heterocyclus anstelle eines gem-Dimethyl-Substituenten. Diese neuen Verbindungen entsprechen der allgemeinen Formel (XI):
O COOH
(η)
worin R eine Methyl-, Phenyl- oder Benzylgruppe (R = R2 oben) bedeutet.
Diese Verbindungen, ihr Herstellungsverfahren und ihre Verwendung sind Gegenstand der zugleich hinterlegten Patentanmeldung.
Die Substituenten Z1 und Z2 sind in der Penicillinchemie traditionell bekannte Substituenten, wie sie z.B. in üllmanns Encyklopaedie der Technischen Chemie, 4. Auflage, Band 7, (1974), S. 651 und 652, aufgeführt sind.
Beispielsweise kann man ausgehend von erfindungsgemäßen Verbindungen die Säuren der Formel (XI) erhalten, worin Z1 Wasserstoff und Z_ einen Rest aus der Gruppe 2-Phenylacetyl (vgl. das folgende Beispiel II), 2,6-Dimethoxybenzoyl, 5-Methyl-3-phenyl-4-isoxazol-carbonyl und 2-Amino-2-phenylacetyl oder Z1 und Z- zusammen einen zweiwertigen Rest Z3, vorzugsweise den (Hexahydro-1H-azepin-1-yl)methylen-Rest, bedeuten, sowie deren nicht-toxische, pharmase^tisch annehmbare Salze.
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Die Verbindungen der Formel (XI), bei denen Z Wasserstoff und Z- einen der zuvor genannten Reste bedeuten, werden erhalten, indem die erfindungsgemäßen Verbindungen einer Acylierung mit einer Verbindung der Formel Z-Y unterworfen werden, worin Z- die oben gegebene Bedeutung hat und Y ein Halogenatom oder eine Hydroxylgruppe ist.
Ist die zur Herstellung der Verbindungen der Formel (XI) eingesetzte Ausgangsverbindung eine 6-Amino-spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäure der Formel (I), worin R1 ein Benzylrest ist, umfaßt das Herstellungsverfahren für Verbindungen der Formel (XI) augenscheinlich eine zweite Stufe, die in einer Hydrogenolyse der in entsprechenden Säuren erhaltenen Benzylester besteht.
Die Verbindungen der Formel Z3Y, die als Acylierungsmittel für die Aminogruppe in 6-Steilung dienen, können Säurehalogenide (Y = Halogen) oder eine freie Säure (Y = OH) sein; im letzteren Falle erfolgt die Acylierung in Gegenwart eines Kupplungsmittels, z.B. eines Carbodiimids, wie des Diisopropylcarbodiimids. Außerdem kann, wenn die Verbindungen der Formel Z-Y eine freie Aminogruppe enthalten, diese in an sich bekannter Weise geschützt werden, z.B. durch eine Benzyloxycarbonylgruppe, die dann bei der Hydrogenolyse abgespalten wird.
So kann man zum Einführen der zuvor genannten Reste Z- z.B. als Acylierungsmittel Phenylacetylchlorid, 2,6-Dimethoxybenzoylchlorid, 5-Methyl-3-phenyl-4-isoxazol-carbonylchlorid und N-(Benzyloxycarbonyl)-D(-)-2-phenylglycin verwenden.
Unter "nicht-toxischen, pharmazeutisch annehmbaren Salzen" versteht man insbesondere die Salze von Metallen, wie Natrium,
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Kalium/ Calcium und Aluminium, die Ammoniumsalze und die Salze von Aminen/ wie Trialkylaminen, insbesondere Triäthylamin, Procain, Dibenzylamin, N-Benzyl-ß-phenethylamin, 1-Ephenamin, N,N'-Dibenzyl-äthylendiamin, Dehydroabietylamin, Ν,Ν-Bis-dehydroabietyl - äthylendiamin, N-(Niederalkyl)piperidinen, wie N-Äthylpiperidin, und allgemeiner die bereits für die Penicilline G und V bekannten Salze (vgl. Ulimanns Enclyklopaedie, a.a.O., S. 653). Diese Salze können nach an sich bekannten Methoden von entsprechenden Säuren ausgehend erhalten werden.
Wenn in der Formel (XI) der Rest Z„ z.B. der 2-Amino-2-phenylacetylrest ist, können die Verbindungen sich auch in Form der pharmazeutisch annehmbaren Säureadditionssalze darbieten, z.B. als Salze der Essigsäure, Zitronensäure, Bernsteinsäure, Ascorbinsäure, Salzsäure, Bromwasserstoffsäure, Schwefelsäure oder Phosphorsäure.
Die Verbindungen der Formel (XI), worin Z1 und Z2 einen zweiwertigen Rest Z3 bedeuten, werden ausgehend von erfindungsgemäßen Verbindungen durch Umsetzen mit einem aktivierten Derivat einer Verbindung der Formel Z3=O erhalten, wobei Z3 die gleiche Bedeutung wie zuvor hat. So läßt man z.B., wenn der Rest Z3 der (Hexahydro-1H-azepin-1-yl)methylen-Rest ist, eine •6-Amino-spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäure oder einen ihrer Ester mit einem aktivierten Derivat des Hexahydro- IH-azepin-1-carboxaldehyds reagieren. Die aktivierten Derivate der Verbindungen Z3=O sind im allgemeinen das entsprechende Amidchlorid, erhalten durch Einwirkung von Oxalylchlorid, oder auch der durch Einwirkung von Dimethylsulfat erhaltene Komplex.
Die Verbindungen der Formel (XI) sowie ihre nicht-toxischen, pharmazeutisch annehmbaren Salze werden als antibakterielle Mittel, als diätetische Zusätze für die Tierernährung und als
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therapeutische Mittel für Tiere wie für den Menschen bei der Behandlung von durch gram-positive oder gram-negative Bakterien hervorgerufenen Infektionskrankheiten verwendet.
Diese Verbindungen besitzen in der Tat ein sehr breites antibakterielles AktivitätsSpektrum, und zwar zugleich gegen gram-positive und gram-negative Bakterien, sie sind aber insbesondere wirksam zur Bekämpfung von ß-Lactamasen produzierenden Bakterienstämmen.
Insbesondere zeigen sie antibakterielle Aktivitäten, die denen entsprechender Penicilline überlegen sind, wie dies in Vergleichsversuchen gezeigt wird, die in der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung beschrieben werden, worauf hingewiesen wird.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung.
Herstellung von a-Amino-^mercapto-i-R-^-piperidinessigsäuren der Formel (III).
Stufe a)
4 OL
a.1. a-Formamido-1-methyl-piperidin-A ' -essigsäureäthylester
In eine Suspension von 24,35 g etwa 50%igen Natriumhydrids in 635 ml trockenem Tetrahydrofuran bringt man unter kräftigem Rühren bei Raumtemperatur die Lösung von 57,4 g (0,51 Mol) 2-Isocyanessigsäureäthylester und 57,4 g (0,51 Mol) 1-Methyl-4-piperidon in 380 ml Tetrahydrofuran. Man rührt 3 h weiter und läßt das Reaktionsgemisch eine Nacht stehen. Nach Abziehen überschüssigen Lösungsmittels im Vakuum behandelt man den Rückstand vorsichtig mit einer Lösung von 76 g Eisessig in 634 ml Wasser. Nach beendeter Zersetzung macht man
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- ys -
mit Natriumcarbonat alkalisch und extrahiert mit Methylenchlorid. Nach Verdampfen des Lösungsmittels erhält man
4 ex 53,5 g a-Formamido-1-methyl-piperidin-A ' -essigsäureäthylester, Ausbeute 46,6 %, Schmp. 116-117°C (Äthylacetat).
Dünnschichtchromatographie an Kieselgel: 1 Fleck Analyse für C11H18N2O3 (MG 226,281): ber. (%) : N 12,38
gef. (%) : N 12,31
4 α a.2. 1-Benzyl-α-formamido-piperidin-Δ ' -essigsäureäthylester
Die Herstellung ist die gleiche wie die unter a.1., mit der Ausnahme, daß man das 1-Methyl-4-piperidon durch die entsprechende Menge des 1-Benzyl-4-piperidons ersetzt und das Methylenchlorid auch durch Benzol ersetzt werden kann.
Ausbeute 60 %, Schmp. 87-88°C (Äthylacetat) Dünnschichtchromatographie an Kieselgel: 1 Fleck Analyse für C 17 H22N2O3 *MG 302'379): ber. (%) : C 67,77 H 7,33 N 9,26 gef. (%) : 66,77 7,29 8,94
4 OL
a.3. a-Formamido-i-phenyl-piperidin-A ' -essigsäureäthylester
Die Herstellung ist die gleiche wie die unter a.1., mit der Ausnahme, daß man das 1-Methyl-piperidon durch die entsprechende Menge 1-Phenyl-piperidon ersetzt. Das Reaktionsgemisch wird 1 h bei Raumtemperatur gerührt, dann auf 40-450C gebracht, darauf 3 h bei gewöhnlicher Temperatur gerührt und schließlich eine Nacht stehen gelassen. Ausbeute 59 %, Schmp. 135-136°C (Äthylacetat)
Analyse für C16H20N3O3 (MG 288,34)
ber. (%): C 66,64 H 6,99 N 9,72 gef. (%): C 67,89 H 6,87 N 9,75
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-W-
Stufe b)
b.1. 8-Methyl-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]dec-2-en-4-carbonsäureäthylester
Zur Lösung von 56,6 g (0,25 Mol) a-Formamido-1-methyl-piperi-
4 α.
din-Δ ' -essigsäureäthylester in 265 ml Acetonitril gibt man auf einmal 11,1 g Phosphorpentasulfid. Nach Erwärmen des Reaktionsgemischs auf Rückfluß für 1,5h läßt man abkühlen und filtriert. Dann dampft man das Filtrat ein und nimmt den Rückstand in 500 ml Benzol wieder auf. Man filtriert, dampft erneut zur Trockne ein und destilliert zweimal, um schließlich den 8-Methyl-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]dec-2-en-4-carbonsäureäthylester mit einer Ausbeute von 40 % zu erhalten. Sdp.: 115-116°C/0,001 mm Hg
IR-Spektrum (Film): 1750 cm (Ester) 56 S 1 3 ,23
Analyse für < C11H18N 2°2S (MG 242,326): 53 1 2 ,91
ber. (%) : C 54,52 . H 7,49 N 11,
gef. (%) : 54,36 7,37 11,
b.2. 8-Benzyl-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]dec-2-en-4-carbonsäureäthylester
Dieses Produkt wird nach b.1. hergestellt, indem man von 1-
4 α,
Benzyl-a-formamido-piperidin-Δ ' -essigsäureäthylester ausgeht und die Lösung dieses Produkts vor Zugabe des Phosphorpentasulf ids erwärmt und das Reaktionsgemisch nur 45 min erwärmt.
Den Rückstand läßt man über eine Kieselgelsäule (Merck 60) mit Chloroform als Elutionsmittel laufen, wobei man den 8-Benzyl-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]-dec-2-en-4-carbonsäureäthylester in einer Ausbeute von 33 % erhält. Schmp. 67-68°C. IR-Spektrum (KBr): 1742 cm"1 (Ester), Massenspektrum: M *m/e = 318
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Analyse für C17H22N3O2S (MG 318,445):
ber. (%): C 64,12 H 8,96 N 8,80 S 10,07 gef. (%): 65,78 7,14 8,54 9,52
b.3. 8-Phenyl-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]dec-2-en-4-carbonsäureäthylester
Zu einer Lösung von 144 g (0,5 Mol) a-Formamido-1-phenyl-
4 ex * ~* '
piperidin-Δ ' -essxgsäureäthylester in 600 ml Acetonitril,
auf 60-650C erwärmt, gibt man unter Stickstoffatmosphäre auf einmal 22,3 g Phosphorpentasulfid (0,01 Mol). Man erwärmt das Reaktionsgemisch 90 min auf Rückfluß. Man gibt noch 11g Phosphorpentasulfid zu und erwärmt weitere 30 min auf Rückfluß. Man kühlt ab und verdampft nahezu zur Trockne. Der Rückstand wird mit 1 1 Benzol aufgenommen, man dekantiert und extrahiert erneut mit 2 χ 500 ml Benzol.
Die Benzolphasen werden vereinigt und zur Trockne eingeengt. Man erhält 111 g rohen 8-Pheny1-1-thia-3,8-diazaspiro [4,5] dec-2-en-4-carbonsäureäthy lester , die ohne weitere Reinigung in Stufe c) eingesetzt werden. Massenspektrum: M+' m/e = 304
Stufe c)
c. 1 ./5?d-Amino-4-mercapto-1-methyl-4-piperidinessigsäure (Dihydrochlorid)
Ma'fi erwärmt die Lösung von 113 g (0,466 Mol) 8-Methyl-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]dec-2-en-4-carbonsäureäthylester in 5 1 etwa 6 η Salzsäure 4 h auf Rückfluß. Man entfernt die Lösung mit Aktivkohle und engt zur Trockne ein. Wasserspuren werden durch Benzol und Isopropanol entfernt. Dann löst man den Rückstand in 1,5 1 Äthanol, engt auf ein Volumen von ungefähr 400 ml ein und läßt kristallisieren.
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So erhält man 104,7 g a-Amino-4-mercapto-1-methyl-4-piperidinessigsäure-Dihydrochlorid, Ausbeute 81 %, Schmp. 201-2020C (Zers.)·
IR-Spektrum (KBr): 1730 cm"1 (Carbonyl) Mit wässriger FeCl3-Lösung: tiefblaue Färbung Analyse für CgH16N2O2S·2HCl (MG: Aminosäure alleine = 204,298;
+ 2 HCl = 277,288):
ber. (%) : C 34,66 H 6,54 N 10,11 Cl" 25,58
gef. (%) : 34,38 6,63 10,14 25,97
c. 2. a-Amino-1 -benzyl-4-mercapto-4-piperidinessigsa*ure (Dihydrochlorid )
Die Herstellung ist die gleiche wie unter c.1., ausgehend von 8-Benzyl-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]dec-2-en-4-carbonsäureäthylester. Das erhaltene Produkt wird in Isopropylalkohol verrieben und getrocknet. Ausbeute 95 %. Schmp· 172-174°C (hält Isopropylalkohol fest); IR-Spektrum (KBr): 1730 cm"1 (Carboxyl)
Analyse für C1,H20N2O2S*2 HCl (MG: Aminosäure alleine:
280,396; + 2 HCl = 353,326):
ber. (%) : C 45,58 H 6,28 N 7,93 Cl" 20,07 S 9,07 gef. (%) : 46,18 6,37 7,47 19,31 8,28
c.3. a-Amino-4-mercapto-1-phenyl-4-piperidinessigsäure (Dihydrochlorid)
Man erwärmt die Lösung von 111 g 8-Phenyl-1-thia-3,8-diazaspiro [4 ,5] dec-2-en-4-carbonsäureäthylester, erhalten gemäß b.3., in 4 1 6 η Salzsäure 4 ti auf Rückfluß (1100C). Man entfärbt die Lösung mit Aktivkohle, dampft dann zur Trockne ein. Spuren Wasser werden mit 2 1 Benzol und 1 1 Isopropylalkohol entfernt. Der Rückstand wird mit 1 1 Äther aufgenommen. Man filtriert die Kristalle und trocknet.
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So erhält man 109,2 g a-Amino-'l-mercapto-i-phenyl-'l-piperidinessigsäure-Dihydrochlorid, Ausbeute 64 % (für die folgenden Stufen b.3. und c.3.); Schmp. 198-2000C (Zers.);
IR-Spektrum (KBr) : 1 725 cm"1 (CO) ; 745 cm"1 ( ,29) Phe nyl
Analyse für C13H1 8N2 O2S.2HCl (MG 339 ,26 Cl"
ber. (%) : C 46 ,02 H 5,97 N 8 ,60 20 ,90
gef. (%) : 43 ,6 6,15 7 20 ,63
Beispiel 1
Herstellung von 6-Amino-spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäuren
Stufe 1
1.1. 4-Carboxy-8-methyl-a-phthalimido-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure-tert.-butylester (γ-Isomer)
Zur Lösung von 166,9 g (0,57 Mol) 2-Formyl-2-phthalimidoessigsäure-tert.-butylester in 1150 ml auf 6O0C vorerwärmtem Äthanol gibt man eine Lösung von 160 g (0,57 Mol) a-Amino-4-mercapto-1-methyl-4-piperidinessigsäure-Dihydrochlorid und 235,6 g (1,73 Mol) Natriumacetat (kristallisiert,mit drei Molekülen Wasser), gelöst in 1150 ml Wasser. Man rührt etwa 10 min, läßt dann 24 h stehen.
Den Niederschlag filtriert man, wäscht ihn mit Wasser und trocknet ihn. Man erhält 223 g γ-Isomeres des 4-Carboxy~8-methy1-a-phthalimido-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2- essigsäure-tert.-butylesters, Ausbeute 81 %; Schmp. 276-278 C (Zers.);
IR-Spektrum (KBr): 3290 cm"1 (NH)
Analyse für C23H39N3OgS (MG 475,575):
ber. (%) : C 58,09 H 6,15 N 8,84 S 6,74
gef. (%) : 58,19 6,20 8,48 6,71
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1.2. 8-Benzyl-4-carboxy-a-phthalimido-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure-tert.-butylester (γ-Isomer)
Die Herstellung ist die gleiche wie unter 1.1. , aber ausgehend von der entsprechenden Menge des a-Amino-1-benzyl-4-mercapto-4-piperidin-essigsäure-Dihydrochlorids. Die Ausbeute ist 72 % (in zwei Teilmengen). Die Mutterlaugen der ersten Teilmenge werden mit Benzol extrahiert, und der Rückstand des Verdampfers wird aus Äthylacetat kristallisiert. Schmp. 208-2090C (Zers.);
IR-Spektrum (KBr oder CHCl3),: 3300 cm"1 (NH) Analyse für C39H33N3OgS (MG 551,673): ber. (%) : C 63,12 H 6,02 N 7,61 S 5,81 gef. (%) : 60,92 6,06 7,80 5,62
1.3. 4-Carboxy-8-phenyl-a-phthalimido-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan~2-essigsäure-tert.-butylester (γ-Isomer)
Diese Verbindung wird nach dem unter 1.1. beschriebenen Verfahren hergestellt, aber ausgehend von der entsprechenden Menge des a-Ainino-i-phenyl^-mercapto^-piperidin-essigsäure-Dihydrochlorids.
Das erhaltene Produkt wird nacheinander mit Wasser, mit eiskaltem Äthanol und mit Äther gewaschen. Ausbeute 68 %. Schmp. 211-213°C.
IR-Spektrum (KBr): 3270 cm"1 (NH), 1710 cm"1 (Carboxyl) NMR-Spektrum (DMSO-TMS):
4 H (Phthalyl) : Singulett bei 8,0 ppm '
5 H (Phenyl) : Multiplett bei 7,4 bis 6,6 ppm Ha ■■ : Dublett bei 5,2 ppm 10 H (Piperidin + H2
+ H4) : Multiplett bei 4,0 bis 1,5 ppm
9 H (t.-Butyl) : Singulett bei 1,4 ppm H und H- sind gekoppelt, J =8,3 Hz
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Stufe 2
2.1. ^Carboxy-e-methyl-a-phthalimido-i-thia-S,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure-tert.-butylester(γ-lsomer)
Man erwärmt 193,9 g (0,38 Mol) des nach 1.1. erhaltenen Y-Isomeren in 920 ml Pyridin 24 h auf Rückfluß. Man filtriert in der Wärme, wäscht den Niederschlag mit Pyridin dann mit Äthyläther und trocknet ihn. Nach 8-stündigem Trocknen bei 1400C unter Hochvakuum erhält man eine erste Teilmenge von 110 g (29,9 %) des α-Isomeren, das bei 278-2800C (unter Zersetzung) schmilzt.
Man konzentriert das Pyridinfiltrat so, daß man ungefähr 5 ml Pyridin pro g Produkt hat, und wiederholt den Vorgang.
Mit 5 Vorgängen erhält man das gewünschte α-Isomere in einer Ausbeute von 91,1 %.
IR-Spektrum (KBr) : 3340 cm"1 (NH)
Analyse für C33H29N3OgS (MG 475,575):
ber. (%) : C 58,09 H 6,15 N 8,84 S 6,74 gef. (%) : 57,28 6,08 8,73 6,72
2.2. 8-Benzy1-4-carboxy-a-phthalimido-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure-tert.-butylester (a-I sortier)
Man erwärmt 123 g des gemäß 1.2. erhaltenen γ-Isomeren in 2 1 Diäthylamin 6 h auf Rückfluß und läßt eine Nacht stehen. Man filtriert, wäscht den Niederschlag mit wenig Diäthylamin und dann mit Äthyläther. Man trocknet den Niederschlag und erhält so 103,9 g des gewünschten α-Isomeren. Ausbeute 84,5 %; Schmp. 230-2320C (Zers.);
IR-Spektrum (KBr): 3348 cm"1 (NH);
NMR-Spektrum (CDCl3-TMS): H4 : Dublett bei 4,2 ppm;
gekoppelt mit Amino-H3, J= 12,5 Hz (die Kopplung widersteht der Behandlung mit D3O)
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Massenspektrum: M * m/e =551
Analyse für C29H33N3OgS (MG 551,673): ber. (%) : C 63,12 H 6,02 N 7,61 gef. (%) : 63,35 6,99 7,83
2.3. 4-Carboxy-8-phenyl-a-phthalimido-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure-tert.-butylester (α-Isomer)
Unter Stickstoffatmosphäre erwärmt man 127 g (0,236 Mol) des gemäß 1.3. erhaltenen γ-Isomeren in 700 ml Pyridin 8 h auf 1000C. Man läßt die Lösung 2 Tage im Kühlschrank stehen. Das α-Isomere kristallisiert. Es wird filtriert, mehrmals mit einem eiskalten Aceton/Hexan-Gemisch (2:8), dann mit Hexan alleine gewaschen. Man erhält 25 g des gewünschten α-Isomeren.
Wie nach 2.1. kann der Vorgang mehrmals wiederholt werden, um eine höhere Ausbeute an α-Isomerem zu erzielen. Schmp. 229-2300C (Zers.);
IR-Spektrum (KBr): 3325 cm"1 (NH)
Analyse für C 28H31N3°6S *MG 537'62) ber. (%) : C 62,55 H 5,81 N 7,82 gef. (%) : 61,47 5,72 7,63
Stufe 3
3.1. 4-Benzyloxycarbonyl-8-methyl-a-phthalimido-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5] -decan-2-essigsäure-tert.-butylester
Man erwärmt eine Suspension von 100 g (0,21 Mol) des α-Isomeren des 4-Carboxy-8-methyl-a-phthalimido-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure-tert.-butylesters, erhalten nach 2.1., in 1,5 1 Chloroform auf Rückfluß und führt langsam unter gutem Rühren eine 0,41-molare Diazophenylmethan-Lösung in Chloroform bis zum übrigbleiben ein
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(ungefähr 40 % Überschuß, um eine nahezu vollständige Veresterung zu erzielen). Nach dem Stehen über Nacht zersetzt man den Überschuß an Diazophenyläthan durch Zusatz von Ameisensäure und wäscht die so erhaltene Lösung mit einer gesättigten wässrigen Natriumhydrogencarbonatlösung. Man trocknet die organische Lösung über wasserfreiem Natriumsulfat und engt dann zur Trockne ein. Nach dem Kristallisieren aus Acetonitril erhält man 94,6 g 4-Benzyloxycarbonyl-8-methyl-a-phthalimido-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure-tert.-butylester, Ausbeute 79,6 %; Schmp. 173-175°C.
IR-Spektrum (KBr): 3340 cm"1 (NH) Dünnschichtchromatographie an Kieselgel: 1 Fleck NMR-Spektrum (CDCl3-TMS): H4 : Dublett bei 3,72 ppm,
gekoppelt mit AmInO-H3,
J = 13,3 Hz
Analyse für c 30 H35N3°6S *MG 565'7):
ber. (%) : C 63,70 H 6,31 N 7,43 S 5,67 gef. (%) : 63,62 6,31 7,43 5,70
3.2. 8-Benzy1-4-benzyloxycarbonyl-a-phthalimido-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure-tert.-butylester
Die Herstellung ist die gleiche wie nach 3.1., jedoch unter Verwendung des α-Isomeren des 8-Benzyl-4-carboxy-a-phthalimido-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure-tert.-butyl- esters gemäß 2.2.
Ausbeute : 80 %; Schmp. 193-193,5°C (Acetonitril); Dünnschichtchromatographie an Kieselgel: 1 Fleck; IR-Spektrum (KBr) : 3345 cm*"1 (NH) ; NMR-Spektrum (CDCl3-TMS): H4: Dublett bei 3,78 ppm;
gekoppelt mit Amino-H3,
J=13,3 Hz;
>N-CH2-^ Λ : Singulett bei 3,45 ppm
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Analyse für C 36 H39N3°6S <MG 641,798): ber. (%) : C 67,37 H 6,13 N 6,55 gef. (%) : 66,86 6,07 6,48
3.3. 4-Benzyloxycarbonyl-8-phenyl-α-phthalimido-1-thia-3,8-diazaspiro-[4,5]-decan-2-essigsäure-tert.-butylester
Zu 24 g (0,0447 Mol) des α-Isomeren des 4-Carboxy-8-phenylaJphthalimido-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäuretert.-butylesters, erhalten nach 2.3. und in 200 ml N,N-Dimethy1formamid in Lösung gebracht, gibt man 17 g (0,10 Mol) Benzylbromid, gelöst in 20 ml des gleichen Lösungsmittels.
Man rührt in der Nacht bei Raumtemperatur.
Das Reaktionsgemisch wird auf Eis gegossen. Man extrahiert 3mal mit 500 ml Äthylacetat und wäscht die organische Phase nacheinander mit etwas Wasser, mit einer gesättigten Natriumbicarbonatlösung und erneut mit etwas Wasser.
Man trocknet und engt zur Trockne ein. Nach Umkristallisieren aus Äthylacetat erhält man 18,8 g 4-Benzyloxycarbonyl-8-phenyl-a-phthalimido-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure-tert.-butylester, Ausbeute 66 %; Schmp. 184-185°C;
IR-Spektrum (KBr): 3340 cm"1 (NH); 1735, 1710 cm"1 (CO);
750 cm" (Phenyl);
Analyse für C35H37N3OgS (MG 627,74)
ber. (%) : C 66,96 H 5,94 N 6,70 gef. (%) : 67,34 5,76 6,54
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Stufe 4
4.1. a-Amino^-benzyloxycarbonyl-S-methyl-i -thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure-tert.-butylester
Zu einer Lösung von 113,2 g (0,2 Mol) 4-Benzyloxycarbonyl-8-methyΙ-α-phthalimido-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure-tert.-butylester (erhalten nach 3.1) in 730 ml Dioxan gibt man 13,4 g Hydrazinhydrat. Nach 24 h gibt man noch 6 g Hydrazinhydrat zu und filtriert nach 24 h. Man engt das Gemisch ein und löst den Rückstand in 1 1 Benzol, filtriert nach 24 h und läßt den durch Eindampfen erneut erhaltenen Rückstand durch eine Kieselgelsäule (Merck 60) mit einem 9/1-Gemisch aus Benzol/Methanol als Elutionsmittel laufen. So erhält man eine Lösung des a-Amino-4-benzyloxycarbonyl-8-methyl-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure-tert.-butylesters, den man so, wie er ist, der Stufe 5.1. unterwirft.
4.2. a-Amino-8-benzyl-4-benzyloxycarbonyl-1-thia-3,8-diazaspiro [4,5]decan-2-essigsäure-tert.-butylester
Zu einer Lösung von 42 g (0,065 Mol) 8-Benzyl-4-benzyloxycarbonyl-a-phthalimido-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure-tert.-butylester (erhalten nach 3.2.) in 300 ml Dioxan gibt man 8 g (0,155 Mol) Hydrazinhydrat. Nach 4 Tagen filtriert man das Gemisch, dampft das Filtrat zur Trockne ein und nimmt den Rückstand in 600 ml Benzol wieder auf.
Nach 24 h filtriert man, dampft das Filtrat erneut zur Trockne ein und läßt den Rückstand aus Acetonitril kristallisieren. So erhält man den a-Amino-S-benzyl^-benzyloxycarbonyl-1-thia-3, 8-diazaspiro [4,5}-decan-2-essigsäure-tert.-butylester in einer Ausbeute von 80 %, Schmp. 140-1410C. IR-Spektrum (KBr): 3340 cm"1 (NH)
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Massenspektrum: M ' m/e =511; [M + H] * m/e = 512 Analyse für C23H37N3O4S (MG 511,694):
ber. (%) : C 65 ,72 H 7, 28 N 8 ,21
gef. (%) : 66 ,34 7, 20 8 ,26
4.3. a-Amino^-benzyloxycarbonyl-S-phenyl-i-thia-3, 8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure-tert.-butylester
18,6 g (0,03 Mol) 4-Benzyloxycarbonyl-8-phenyl-α-phthalimido-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure-tert.-butylester (erhalten nach 3.3.) werden in 50 ml N,N -Dimethylformamid suspendiert. Dazu tropft man bei 0 C unter Stickstoff atmosphäre eine Lösung mit 2 g (0,04 Mol) Hydrazinhydrat in 2 0 ml N,N-Dimethylformamid. Man läßt auf Raumtemperatur zurück kommen und rührt 1 h. Das Reaktionsgemisch kühlt man erneut auf 0 C und neutralisiert langsam durch Zugabe von 33,75 ml einer η Salzsäure-Lösung. Man rührt noch 2 h bei Raumtemperatur. Das Reaktionsgemisch wird eine Masse. Man gibt 3UO ml Wasser zu und extrahiert mit Chloroform. Die organische Phase wird mit Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet, dann zur Trockne eingeengt. Der Rückstand wird mit Äther verrieben, filtriert und der Niederschlag mit Äther gewaschen. So gewinnt man 12,8 g a-Amino-4-benzyloxycarbonyl-8-phenyl-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure-tert.-butylester, Ausbeute 86,7 %.
Schmp. 167-168°C (Zers.);
IR-Spektrum (KBr): 3480, 3425 cm"1 (NHO, 1720 cm"1 (CO),
-1
760 cm (Phenyl)
Analyse für C37H35N3O4S (MG 497,64):
ber. (%) : C 65,16 H 7,09 N 8,44 Cl" kein
gef. (%) : 63,92 7,10 8,83
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Stufe 5
5.1. a-Amino^-benzyloxycarbonyl-S-methyl-i-thia-S,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure (Dihydrochlorid)
Nach Eindampfen der Lösung des a-Amino-4-benzyloxycarbonyl-8-methyl-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäuretert.-butylesters (erhalten nach 4.1.) löst man den Rückstand in 1 1 Nitromethan und kühlt die Lösung auf 00C, wobei man einen gasförmigen HCl-Strom 1,5 h lang hindurchführt. Man läßt das Produkt 2 h bei 00C ruhen, dampft dann den Überschuß des Lösungsmittels und der HCl unter Vakuum bei 300C ab, wobei das Nitromethan durch Isopropy!alkohol ersetzt wird. Man filtriert den Niederschlag und trocknet ihn, wobei man 40,2 g a-Ämino-4-benzyloxycarbonyl-8-methyl-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure-Dihydrochlorid erhält; Ausbeute 44,4 %; Schmp. 171-172°C. Massenspektrum: kein M+", aber M-44 (CO2): m/e = 335. Analyse für C18H25N3O4S^HCl (MG der Säure 379,488;
des Dihydrochlorids 452,418):
ber. (%) : C 47,79 H 6,02 N 9,29 S 7,09 Cl" 15,67 gef. (%) : 46,01 5,97 9,09 6,82 15,44
5.2. a-Amino-8-benzyl-4-benzyloxycarbonyl-1-thia-3,8-diazaspiro [4,5] decan-2-essigsäure (Dihydrochlorid)
Die Herstellung ist die gleiche wie bei 5.1., mit der Ausnahme, daß der Rückstand in Benzol anstelle von Isopropylalkohol aufgenommen wird. Man erhält 56,5 g des gewünschten Säure-Dihydrochlorids, Ausbeute 91,1 %, Schmp.: Zersetzung bei 175°C.
NMR-Spektrum (CDCl3-TMS): HOOC-CH : Dublett bei 5,25 ppm
H2 : Dublett bei 4,08 ppm H4 : Singulett bei 3,65 ppm Analyse für C24H9N3O4S^HCl (MG der Säure 455,586; des
Dihydrochlorids 528,516).
ber. (%) : C 54,54 H 5,91 N 7,95 Cl" 13,41 gef. (%) : 52,36 5,97 7,57 13,19
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5.3. a-Amino^-benzyloxycarbonyl-e-phenyl-i-thia-3 ,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure (Dihydrochlorid)
Man leitet einen Chlorwasserstoff-Gasstrom in eine Suspension von 11g (0,0206 Mol) α-Amino-4-benzyloxycarbony1-8-pheny1-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure-tert.-butylester (erhalten nach 4.3.) in 200 ml Nitromethan ein. Nach 1 h erhält man eine nahezu klare Lösung. Man filtriert über Hyflocel und engt zur Trockne ein. Der Rückstand wird mit Äther aufgenommen, filtriert und mit Äther gewaschen. Man erhält 9,4 g a-Amino^-benzyloxycarbonyl-S-phenyl-ithia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure-Dihydrochlorid; Ausbeute 95,5 %; Schmp. 164-167°C (Zers.). IR-Spektrum (KBr): 1730 cm"1 (CO); 755 cm"1 (Phenyl). Analyse für C23H27N3O4S^HCl (MG 514,54) ber. (%) : C 53,69 H 5,68 N 8,17 Cl" 13,78 gef. (%) : 51,55 5,83 7,84 12,92
Stufe 6
6.1. 4-Benzyloxycarbonyl-8-methyl-α-tritylamino-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure
Man bringt 53,91 g (0,118 Mol) a-Amino-4-benzyloxycarbony1-8-methyl-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure (erhalten nach 5.1.) und 98,7 g (0,354 Mol) Tritylchlorid in 1,2 1 Methylenchlorid, auf -100C gekühlt, in Suspension und behandelt diese Suspension langsam (in 0,5 h) mit 95,5 g Triäthylamin. Man hält das Reaktionsgemisch 2 bis 3 h bei 00C, läßt dann eine Nacht bei gewöhnlicher Temperatur stehen.
Nach dem Filtrieren, dem Waschen mit Wasser und dem Trocknen über wasserfreiem Natriumsulfat engt man die Lösung unter Vakuum ein. Man bringt den Rückstand des Einengens in Iso-
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propylalkohol in Suspension und rührt mechanisch 15 h. "* Man filtriert und trocknet den Filtrationskuchen. So erhält man 88 g 4-Benzyloxycarbonyl-8-methyl-α-tritylamino-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure, die als Verunreinigung Triphenylmethanol enthält. Dieses Produkt wird so wie es ist in der folgenden Stufe 7.1. eingesetzt.
6.2. S-Benzyl^-benzyloxycarbonyl-a-tritylamino-i-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure
Man stellt sie wie bei 6.1. ausgehend vom Dihydrochlorid der a-Ämino-8-benzy1-4-benzyloxycarbony 1-1 -thia-3 ,8-diazaspiro [4, 5]decan-2-essigsäure, erhalten nach 5.2., her; man erhält 80 g der gewünschten Säure, die Triphenylmethanol als Verunreinigung enthält. Dieses Produkt wird so, wie es ist, in der folgenden Stufe 7.2. eingesetzt. Schmp. 148-149°C.
6.3. 4-Benzyloxycarbonyl-8-phenyl-a-tritylamino-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure
9/1 g (0,0177 Mol) des Dihydrochlorids der a-Amino-4-benzyloxycarbonyl-8-phenyl-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure (erhalten nach 5.3.) werden in 150 ml Methylenchlorid suspendiert. Man kühlt auf -200C ab und gibt auf einmal 18,6 g (0,0668 Mol) Tritylchlorid zu. Unter Halten der Temperatur bei-20°C behandelt man diese Suspension langsam (1 h) mit 17,6 g (0,17 Mol) Triäthylamin in 100 ml Methylenchlorid. Man rührt das Reaktionsgemisch noch 1 h zwischen -10 und -200C, läßt dann eine Nacht im Kühlschrank stehen. Man gießt es auf ein Eis/Wasser-Gemisch (pH ungefähr 11) und neutralisiert durch Zugabe von 85%iger Phosphorsäure auf pH 6. Die wässrige Phase wird dreimal mit 10« ml Methylenchlorid extrahiert, die Extrakte werden mit Hasser gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet. Man engt unter
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Vakuum auf dem Wasserbad bei 20-25 C zur Trockne ein.
Die erhaltene ^Benzyloxycarbonyl-e-phenyl-a-tritylamino-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure wird ohne weitere Reinigung in der folgenden Stufe(7.3.) eingesetzt.
Stufe 7
7.1. 1'-Methyl-6-tritylamino-spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-
cärbonsäurebenzylester
Man läßt ein Gemisch von 88 g 4-Benzyloxycarbonyl-8-methyl-a-tritylamino-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure (erhalten nach 6.1.) und 88 g Diisopropylcarbodiimid in 300 ml Chloroform drei Wochen bei gewöhnlicher Temperatur stehen. Nach Filtrieren und Eindampfen unter Vakuum des Überschusses an Lösungsmittel und Reaktionskomponenten läßt man den Rückstand über eine Kieselgelsäule (Merck 60) mit Chloroform als Elutionsmittel laufen. Nach zwei Durchgängen erhält man 25,2 g der gewünschten Verbindung, verunreinigt mit 1,3-Diisopropylharnstoff. Vereinigen der Eluate und Einengen zur Trockne liefert den 1'-Methyl-6-tritylamino-spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäure-benzylester, Ausbeute 35 %.
IR-Spektrum (KBr) : 3342 cm'
1745 cm NMR-Spektrum (CHCl3-TMS):
-1
-1
-1
(ß-Lactam);
(NH); 1785 cm
(Ester)
Singulett bei 5,12 ppm
H,
Singulett bei 4,60 ppm Dublett bei 4,35 ppm Düblett bei 4,43 ppm H1- und Hg koppeln, J = 4,1 Hz
Massenspektrum: M " m/e = 603.
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7.2. 1'-Benzyl-6-tritylamino-spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäure-benzy!ester
Die Umsetzung zwischen der 8-Benzyl-4-benzyloxycarbonyla-tritylamino-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure (erhalten nach 6.2.) und dem Diisopropylcarbodiimid (80 g) in Chloroform (400 ml), Methylenchlorid oder in einem Gemisch aus Nitromethan und Chloroform kann entweder bei gewöhnlicher Temperatur unter vierwöchigem Stehenlassen des Gemischs oder in der Wärme (500C) für 12h erfolgen. In beiden Fällen trennt man durch Filtrieren den gebildeten 1,3-Diisopropylharnstoff ab, verdampft den Überschuß an Lösungsmittel und Reaktionskomponente und läßt den Rückstand über eine Kieselgelsäule (Merck 60) mit Chloroform als EIutionsmittel laufen. In jedem Fall erhält man den 1'-Benzyl-6-tritylamino-spiro [penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäurebenzylester, der aus Äther mit 25 bis 40 % Ausbeute kristallisiert, Schmp. 191-192°C (Acetonitril). IR-Spektrum (KBr): 3320 cm"1 (NH); 1790 cm"1 (ß-Lactam);
1750 cm"1 (Ester).
NMR-Spektrum (CDClo-TMS): -COO-CH9-^ 7 : Singulett bei
5,50 ppm
: Singulett bei
4,12 ppm : Singulett bei 4,50 ppm
H5 : Dublett bei 4,32 ppm
Hg : Dublett bei 4,39 ppm
H5 und Hg koppeln, J = 4 Hz Massenspektrum: M+* m/e = 679
Analyse für C43H41N3O3S (MG 679,891):
ber. (%) : C 75,92 H 6,08 N 6,18 S 4,71 gef. (%) : 78,00 6,01 6,56 4,39
H-
030063/0863
7.3. 1'-Phenyl-6-tritylamino-spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäure-benzylester
Zu 32 g roher 4-Benzyloxycarbonyl-8-phenyl-α-tritylamino-1-thia-3,8-diazaspiro[4,5]decan-2-essigsäure, in der Vorstufe (6.3.) isoliert und in 175 ml wasserfreiem Nitromethan suspendiert, tropft man eine Lösung von 10g (0,079 Mol) Diisopropylcarbodiimid in 50 ml Methylenchlorid. Bei gewöhnlicher Temperatur wird eine Nacht weiter gerührt. Das Lösungsmittel dampft man unter Vakuum ab (Wasserbadtemperatur: 25°C). Der Rückstand wird nach dem Waschen mit Hexan an einer Kieselgelsäule chromatographiert (Elutionsmittel Benzol, dann Chloroform).
Man erhält 7,74 g 1'-Phenyl-6-tritylamino-spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäure-benzylester; Ausbeute 61 % (für die beiden aufeinanderfolgenden Stufen 6.3. und 7.3.);'
(Ester)
Schmp. 200-201° C; H39 1 775 cm (CO-ß-Lactam); 1745 cm"1 N 6,31
IR-Spektrum (KBr): 75, N3 O3S (MG 665,82): 6,30
Analyse für C42 76, 76 H 5,90
ber. (%) : C 74 5,82
gef. (%) :
Stufe 8
8.1. Di-p-toluolsulfonat des 6-Amino-1'-methyl-spirofpenam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäure-benzylesters
Man rührt ein Gemisch aus 16 g (0,0266 Mol) 1'-Methyl-6-tritylamino-spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäurebenzylester (erhalten nach 7.1.) und 10,12 g (0,053 Mol) p-Toluolsulfonsäure in 160 ml Aceton 4 h bei Raumtemperatur. Nach Filtrieren und Trocknen erhält man 15 g (79,9 % Ausbeute) des gewünschten Produkts, Schmp. 182-183°C; IR-Spektrum (KBr): 2930 cm~1 (NH3 +); 1794 cm"1 (ß-Lactam);
1745 cm"1 (Ester)
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- 3-1 -
NMR-Spektrum (DMSO-TMS): H3 : Singulett bei 4,98 ppm
H5 : Dublett bei 5,18 ppm Hg : Dublett bei 5,57 ppm
H5 und Hg koppeln, J = 4,1 Hz
Analyse für C33H39N3O9S3 (MG Base = 361,472; Salz = 705,886): ber. (%) : C 54,45 H 5,57 N 5,95 S 13,62 gef. (%) : 54,12 5,54 5,98 13,46
8.2. Di-p-toluolsulfonat des 6-Amino-1'-benzyl-spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäure-benzylesters
Man rührt bei Raumtemperatur 18,7 g (0,027 Mol) 1'-Benzyl-6-tritylamino-spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäurebenzylester (nach 7.1.) mit 10,3 g p-Toluolsulfonsäure in 100 ml Aceton. Nach 5 h filtriert man und trocknet den Rückstand, Ausbeute 80 %, Schmp. ca. 158°C (Zers.);
"1 (ß-Lactam) - "7^ —"1
IR-Spektrum (KBr): 1790 cm' NMR-Spektrum (DMSO-TMS):
Σ N-CH2-//^
1740 cm ' (Ester) Singulett bei 4,38 ppm
Singulett bei 4,55 ppm Singulett bei 5,20 ppm Dublett bei 5,20 ppm
Dublett bei 5,56 ppm Hj. und Hg koppeln, J = 5,3 Hz
Massenspektrum: kein M * m/e = 381:
y^
172 :
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Analyse für C24H27N3O3S. 2C7HgO3S (MG Base: 437,570;
Salz: 781,984):
ber. (%) : C 58y37 H 5,54 N 5,37 S 12,30 gef. (%) : 57,78 5,69 5,37 11,92
8.3. Di-p-toluolsulfonat des 6-Amino-1'-phenyl-spiro-[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäure-benzylesters
Man rührt ein Gemisch aus 1,33 g (0,002 Mol) 1'-Phenyl-6-tritylamino-spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäurebenzylester (erhalten nach 7.3.) und 0,76 g p-Toluolsulfonsäure in 10 ml Aceton-6 h bei Raumtemperatur.
Nach Filtrieren und Trocknen erhält man 1,40 g Di-p-toluolsulfonat des 6-Amino-1'-phenyl-spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäure-benzylesters, Ausbeute 92 %, Schmp. 168-169 C (Zers.);
IR-Spektrum (KBr): 1785 cm"1 (CO-ß-Lactam); 1732 cm"1
(Ester)
Analyse für C37H41N3OgS3 (MG Salz 767,92): ber. (%) : C 57,87 H 5,38 N 5,47 gef. (%) : 57,49 5,54 5,19
Stufe 9
9.1. Di-p-toluolsulfonat der 6-Amino-1'-methyl-spiro(penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäure.
Man hydrogenolysiert eine Lösung von 2,5 g (0,00354 Mol) Di-p-toluolsulfonat des 6-Amino-1'-methyl-spiro(penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäure-benzylesters (erhalten nach 8.1.) in 1,5 1 Äthanol in einer Parr-Apparatur unter 3,2 bar (3,2 kg/cm ) Wasserstoff in Gegenwart von 2 g 10 % Pd/C. Nach 90 min filtriert man, dampft das Filtrat zur Trockne ein und lyophilisiert in 600 ml Wasser. Man erhält 1,8 g Di-p-toluolsulfonat der 6-Amino-1'-methyl-spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäure, Ausbeute 83 %, Schmp. ca.
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155-160°C (beginnende Zersetzung); IR-Spektrum (KBr): 2920 cm"1 (NH,+); 1795 ent"1 (β -Lactam);
1730 cm (Carboxyl)
NMR-Spektrum (D2O-DSS): H5 : Dublett bei 5,15 ppm
Hg : Dublett bei 5,70 ppm
Hc und Hfi koppeln, J = 4,1 Hz
Analyse für C35H33N3O9S3 (MG Säure 271,355; Salz 615,769): ber. (%) : C 48,76 H 5,40 N 6,82 S 15,62 gef. (%) : 44,71 5,86 6,07 14,27
9.2. Di-p-toluol-sulfonat der 6-Amino-1'-benzyl-spiro-
[penam-2,4'-piperidin]--.3-carbonsäure
Die Herstellung ist die gleiche wie bei 9.1., ausgehend vom Di-p-toluolsulfonat des 6-Amino-1'-benzyl-spiro[penam-2,41-piperidin]-3-carbonsäure-benzylesters, Ausbeute 67,4 %, Schmp.: Zersetzung bei 115-1200C; IR-Spektrum (KBr) : 2930 cm"1 (NH3 +); 1790 cm~V (ß-Lactam);
1735 cm"1 (Carboxylat) NMR-Spektrum (DMSO-TMS): } N-CH3-^\\ : Singulett bei 4,4 ppm
H3 : Singulett bei 4,67 ppm H1- : Dublett bei 5,15 ppm
H, : Dublett bei 5,53 ppm 0
H5 und Hg koppeln, J = 4,7 Hz
Analyse für C17H31N3O3S^C7HgO3S (MG Säure 347,445;
Salz 691 ,859):
ber. (%) : C 53,80 H 5,39 N 6,07 gef. (%) : 52,05 5,65 6,00
9.3. Di-p-toluolsulfonat der 6-Amino-1'-phenyl-spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäure
Die Hydrogenolyse erfolgt wie bei 9.1. ausgehend vom Di-ptoluolsulfonat des 6-Amino-1'-phenyl-spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäure-benzylesters, Ausbeute 38 %, Schmp. 228-2300C (Zers.);
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— IrA —
IR-Spektrum (KBr): 1785 cm"1 (CO-ß-Lactam) NMR-Spektrum (DMSO-TMS): H3 : Singulett bei 4,67 ppm
H1. : Dublett bei 5,13 ppm Eq : Dublett bei 5,53 ppm
Hj. und Hfi koppeln, J = 4,4 Hz
Analyse für C30H35N3O9S3 (MG Salz: 677,80) ber. (%) : C 53,16 H 5,20 N 6,20 gef. (%) : 48,88 4,92 6,02
Beispiel 2
Herstellung einer dem Penicillin G analogen Verbindung
2.1. 1'-Methyl-6-(2-phenylacetamido)-spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäure-benzylester
Man setzt die Base aus ihrem Salz, dem Di-p-toluolsulfonat des 6-Amino-1'-methyl-spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäure-benzylesters (8,5 g = 0,012 Mol), genannt in Beispiel 1.8.1. , durch Lösen in 200 ml Methylenchlorid und Zugabe von 2,44g (0,024 Mol) Triäthylamin frei, kühlt die Lösung auf-10°C und behandelt sie gleichzeitig mit einer Lösung von 1,86 g (0,012 Mol) Phenylacetylchlorid in 40 ml Methylenchlorid und mit einer Lösung von 1,24 g (0,012 Mol) Triäthylamin in 40 ml Methylenchlorid; die Zugabedauer ist etwa 1 h.
Man rührt weitere 2 h und läßt dabei die Temperatur auf 00C kommen, man wäscht die Lösung nacheinander mit Wasser, einer gesättigten Natriumhydrogencarbonatlösung und erneut mit Wasser. Nach Einengen zur Trockne erhält man 4,4 g 1'-Methyl-6-(2-phenylacetamido)spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäure-benzylester, Ausbeute 76,2 %, Schmp. 124-125°C.
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IR-Spektrum (KBr): 3318 cm"1 (NH); 1670 cm"1 (Amid);
1800 cm"1 (ß-Lactam); 1740 cm"1 (Ester); 690, 740 cm" (monosubstituiertes Phenyl) NMR-Spektrum (CDCl3-TMS): H3 : Singulett bei 4,52 ppm
H5 : Dublett bei 5,47 ppm H, : Dublett bei 5,65 ppm
Hr und Hg koppeln, J = 4,1 Hz. Massenspektrum: M * m/e = 479
2.2. 1'-Methyl-6-(2-phenylacetainido)-spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäure
Unter einem Wasserstoffdruck von 3,2 bar (3,2 kg/cm ) in Gegenwart von 4,4 g 10 % Pd/C hydrogenolysiert man in einer Parr-Apparatur 1 h lang eine Lösung von 4,4 g (0,091 Mol) 1'-Methyl-6-(2-phenylacetamido)-spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäure-benzylester (hergestellt nach 2.1.) in 800 ml Äthanol. Dann filtriert man und läßt den Niederschlag in 1,5 1 eines 9/1-Methanol/Wasser-Gemischs 1 h lang digerieren. Einengen des Filtrats zur Trockne liefert 1,6 g der 1'-Methyl-6-(2-phenylacetamido)-spiro[penam-2,4'-piperidin] 3-carbonsäure, Ausbeute 44,8 %, Schmp. 189-1900C (Zers.); IR-Spektrum (KBr): 1770 cm (ß-Lactam) Massenspektrum: M - 44 (CO2): m/e = 345 Analyse für C19H33N3O4S (MG 389,483): ber. (%) : C 58,59 H 5,95 N 10,78 S 8,23 gef. (%) : 56,7 6,1 10,20 7,20
Pharmakologische Eigenschaften
Verschiedene Vergleichsversuche zur biologischen Aktivität der erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel (I) gegenüber verschiedenen Bakterienstämmen des gram-positiven oder gramnegativen Typs wurden durchgeführt. Allgemein können die Bakterien gegenüber Antibiotika .nach zwei Mechanismen Resistenz zeigen:
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Durch Freisetzen einer ß-Lactamase, die den Lactam-Ring des Antibiotikums hydrolysiert; trifft dies zu, wird dies durch das Zeichen P abgekürzt, andernfalls durch das Zeichen P ;
durch Impermeabilität der Bakterienzellwand gegenüber dem Antibiotikum; trifft dies zu, wird dies durch das Zeichen I abgekürzt, anderenfalls durch das Zeichen I .
Es folgen zunächst einige Angaben zu Herkunft und Eigenschaften der verwendeten Bakterienstämme.
Gram-positive Bakterienstämme
Staphylococcus aureus 6538 (P~) (I )
Es handelt sich um eine gram-positive Kokke, die gegenüber Penicillinen besonders empfindlich ist und einen wenig bedeutenden Resistenzmechanismus zeigt. Dieser Staphylokokkus-Stamm repräsentiert also maximale Empfindlichkeit der Art;
Staphylococcus aureus 52149 (P ) (I~)
Es handelt sich um eine gram-positive Kokke, deren natürliche Empfänglichkeit des Rezeptors der des vorigen Stammes gleichwertig ist, die aber eine für die Art typische ß-Lactamase produziert, die sie gegenüber allen Hydrolyse-empfindlichen Penicillinen resistent macht.
Gram-negative Bakterienstämme
Escherichia coli B. (P~) (I~)
Es handelt sich um einen klassischen Stamm der Sammlung Escherichia coli, der sehr wenig ß-Lactamase (des Typs I) produziert und somit gegenüber Penicillinen sehr empfindlich
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-HZ-
ist. Was die Klassifikation der ß-Lactamasen betrifft, so wird hier die von M. H. Richmond und R.B. Sykes in Advances in Microbial Physiology, 9_, (1973), S. 43 und 45, vorgeschlagene angewandt.
Escherichia coli B.-Ampi-R (P ) (I)
Es handelt sich um eine von der Anmelderin erzeugte Mutante des vorigen Stammes. Dieser Stamm dagegen ist hyperpfoduktiv für die ß-Lactamase des Typs I, die schon vom Mutterstamm Escherichia coli B produziert wird. Sie zeigt gegenüber Penicillinen erhöhte Resistenz, die, wie es scheint, direkt an die Produktion der ß-Lactamase gebunden ist.
Escherichia coli B-c (P~) (I )
Aus E. coli B erzeugte pleiotrope Mutante; resistent gegenüber Penicillinen aufgrund von Hyper-Impermeabilität.
Escherichia coli K12 (P~) (I~)
Klassischer Stamm einer Sammlung; schwacher ß-Lactamase-Produzent des Typs I; empfindlich gegenüber Penicillinen.
Escherichia coli K12-z (P-) (I~)
Pleiotrope Mutante des vorhergehenden; sehr empfindlich gegenüber Penicillinen durch erhöhte Permeabilität.
Escherichia coli K12-4 (p") (I+)
Pleiotrope Mutante von E. coli K12; resistent gegenüber Penicillinen durch Impermeabilität.
Escherichia coli K12-44 (P~) (I~)
Mutante, die keine ß-Lactamase produziert, erhalten aus einem Stamm von E.coli K12.
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Escherichia coli K12-44-S (P~) (I~)
Pleiotrope Mutante, erhalten aus E. coli K12-44; produziert keine ß-Lactamase und ist empfindlich gegenüber Penicillinen durch Hyper-Permeabilität.
Escherichia coli K12-44-R (P~) (I+)
Pleiotrope Mutante, erhalten aus E. coli K12-44; produziert keine ß-Lactamase und ist resistent gegenüber Penicillinen durch Impermeabilität.
Anmerkung: Die Episomen TEM, RP1, RP1* wurden in verschiedene Stämme der Reihe E. coli K12-44 überführt, die z.B. folgende wurden:
E.coli K12-44-TEM
E. coli K12-44-S-TEM E. coli K12-44-R-TEM.
Das Episom TEM ist insbesondere verantwortlich für die Produktion einer ß-Lactamase des Typs III (P ). Das Episom RP1 ist insbesondere verantwortlich für die Produktion einer ß-Lactamase des Typs III (P+) und eines Faktors der Penicillinresistenz,der einer Impermeabilität (I ) zugeordnet wird. Das Episom RP1* ist eine modifizierte Form des vorhergehenden, die die Produktion der ß-Lactamase nicht bestimmt (P~), aber den Impermeabilitätsfaktor bewahrt hat (I+).
Aerobacter cloacae P99 (P+) (I~)
Dies ist ein für diese Art typischer Stamm; er zeichnet sich durch reichliche Produktion einer ß-Lactamase des Typs I aus.
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Aerobacter cloacae 1321 E (P~) (I~)
Es ist eine Mutante von A. cloacae P99, die keine ß-Lactamase produziert.
Klebsiella aerogenes 1082 E (P+) (I~)
Typischer Stamm der Art; produziert eine ß-Lactamase des Typs IV.
Klebsiella aerogenes K1 (P~) (I~)
Es ist eine Mutante von K. aerogenes 1082 E., die keine ß-Lactamase produziert.
Aktivitäts-Vergleichsversuche
In der folgenden Tabelle I wird die antibakterielle Aktivität des Di-p-toluolsulfonats der 6-Amino-1'-methyl-spiro-[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäure, erhalten nach 9.1., (abgekürzt als S.9.1. bezeichnet) und des Di-p-toluolsulfonats der 6-Amino-1'-benzyl-spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäure, erhalten nach 9.2. (abgekürzt als S.9.2. bezeichnet) mit der ihrer homogenen 6-Aminopenicillansäure (abgekürzt als 6-APS), die die Grundlage aller Penicilline ist und sich von der S.9.1. und der S.9.2. nur durch das Vorhandensein einer gem-Dimethyl-Gruppe in 2-Stellung (anstelle der für die erfindungsgemäßen Verbindungen charakteristischen 3-Azapentamethylen-Gruppe) unterscheidet, verglichen. Zugleich wird mit der Aktivität von Ampicillin (abgekürzt AMPI) verglichen, das ein anerkanntes Penicillin ist. Für die vier verglichenen Substanzen sucht man die Mindesthemmkonzentration (abgekürzt MHK) für das Wachstum von Bakterien, die in μΜοΙ/ml ausgedrückt und wie folgt bestimmt wird:
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-M-
Die zu testenden Produkte werden in steigenden Konzentrationen in ein Nährkulturmedium in Petrischalen gebracht. Ein Mehrfachimpfer wird verwendet, um gleichzeitig Impfflüssigkeittropfen (von jeweils 10 μΐ; Suspension mit ungefähr 10 Bakterien/ml) auf der Oberfläche des Mediums abzusetzen. Nach 24-stündiger Inkubation bei 37°C wird das Wachstum der Bakterien beobachtet. Definitionsgemäß wird die MHK als die Mindestkonzentration ausgedrückt, die die Bakterienvermehrung hemmt.
Tabelle I
Bakterienstamm
S.9.1. S.9.2. 6-APS
AMPI
Gram-£ositiv
S.AUREUS 6538 (P~)(f) S.AUREUS 521U9 (P+)(I")
E.COLI B (P~)(f) E.COLI B-c (P~)(l+) E.COLI B-AMPI R (P+)(l~) E.COLI KL2-Z (P~)(I~) E.COLI KL2 (P~)(l~) E.COLI KL2-U (P-)(I+) E.COLI KL2-UU-S (P~)(I~) E.COLI KL2-UU-S-RP1* (p")(l+) E.COLI KL2-UU-S-TEM (P+)(I*) E.COLI KL2-UU-S-RP1 (P+)(I+'/ E.COLI KL2-M (P~)(I~) E.COLI K22-UU-RP1* (p")(l+)
16 16 250-500 0,06
16 16 250-500 U
U 8 62 k
8 31 62-125 125
8 125 125 125
l»-8 8 62 U
8 16 62 8
U-8 125 62 125
8 16 125 1
8 62 > 500 500
31 250 > 500-1000 1000
6> 500 500-1000 >1000
8 16 62-125 U
31 500 >1000 ViOOO
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- 44 -
Bakterienstamm
E.COLI K12-UU-TEM (P+)(l") E. COLI K12-1»U-RP1 (P+)(I+) E. COLI KI2-UI4-R (P")(I+) E.COLI KI2-M4-R-RPI* (P~)(r+) E.COLI K12-1*U-R-TEM (P+)(I+) E.COLI KI2-UI4-R-RFI (P+)(T+) A..CL0ACAE 1321 E (p")(l~) A.CLOACAE P99 (P+)(D K.AEROGENES Kl (P~)(l~) K.AEROGENES 1082E (P+)(l~)
S.9.1. S.9.2. 6-APS
AMPI
31 250 >1000 > 1000
62 500 > 1000 > moo
8 62 62-125 1?5
16 62 500 > 1000
31 250 >1000 > 1000
125 >10O0 >10OO > 1000
R 16 62 8
8 16 6? > 1000
16 16 62.-25O U
250 1000 > 500-2000 > 1000
Der Tabelle I ist klar zu entnehmen, daß die Verbindungen S.9.1. und S.9.2. gemäß der Erfindung in viel geringeren Konzentrationen aktiv sind als die Verbindung 6-APS des Standes der Technik sowie gegenüber Bakterien, die eine ß-Lactamase freisetzen, und gegenüber solchen, die gegen das getestete Antibiotikum Impermeabilität entwickeln. Ferner haben die Verbindungen S.9.1. und S.9.2. gegenüber gramnegativen Bakterien eine Aktivität, die der eines echten Penicillins (Ampicillin) sogar sehr überlegen ist.
Aus diesen Ergebnissen folgt, daß die Verbindungen der Formel (I) gemäß der Erfindung als antibakterielle Mittel sowie als therapeutische Mittel für Mensch und Tier bei der Behandlung von durch gram-positive und gram-negative Bakterien ausgelösten infektiösen Erkrankungen verwendet werden können. Sie sind insbesondere sehr wirksam zur Bekämpfung von gramnegativen, resistenten Bakterienstämmen unabhäxigij von der Art der Resistenz der Bakterien, d.h. der Freisetzung von ß-Lactamasen und/oder der Impermeabilität der Zellwand.
Bei diesen Anwendungen können die Verbindungen der Formel (I) oral oder parenteral in Dosen verabreicht werden, wie sie den
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derzeit für Ampicillin verwendeten vergleichbar sind (0,7 bis 7 g/Tag), wobei diese Dosen natürlich dem Kranken und der zu behandelnden Krankheit anzupassen sind.
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Claims (7)

20. Juni 19 80 Cas 16.19.06 3023630 Patentan Sprüche
1. 6-Amino-spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäuren der allgemeinen Formel
H-N-CH-CH C
2 C_N CH
worin R1 Wasserstoff, einen Benzylrest oder ein Alkalimetallion und
R2 eine Methyl-, Phenyl- oder Benzylgruppe bedeuten, sowie deren Additionssalze mit Mineral- oder organischen Säuren.
2. 6-Amino-1'-methyl-spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäure, deren Benzylester und p-Toluolsulfonat.
3. 6-Amino-1'-benzyl-spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäure, deren Benzylester und p-Toluolsulfonat.
4. 6-Amino-1'-phenyl-spiro[penam-2,4'-piperidin]-3-carbonsäure, deren Benzylester und p-Toluolsulfonat.
0300Θ3/0863 ORIGINAL INSPECTED
5. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man
(1) 2-Formyl-2-phthalimido-essigsäure-tert.-butylester der Formel
mit einer oc-Amino-4-mercapto-1-R2-4-piperidinessigsäure der Formel
HS CHO— CH / X
Λ N~R2
CH CH2—CH2 I
COOH
umsetzt,
(2) das so erhaltene ^-Isomere des 4-Carboxy-et-phthalimido-8-R9-1-thia-3,8-diazaspiro/4,57decan-2-essig-
La
säure-tert.-buty!esters der Formel
/ CH-C
N CH CH2~CH2
ι \
H COOH
zum wf-Isomeren durch Erwärmen mit Pyridin oder Diäthylamin epimerisiert,
(3) das so erhaltene o(-Isomere mit Diazophenylmethan oder einem Benzylhalogenid umsetzt,
030063/0863
(4) den so erhaltenen 4-Benzyloxycarbonyl-o^-phthalimido 8-R2~1-thia-3,8-diazaspiro/4,5/decan-2-essigsäuretert.-butylester der Formel
CH-CHX
einer Hydrazinolyse unterwirft,
(5) den so erhaltenen oi-Amino-4-benzyloxycarbonyl-8-R2-1 thia-3,8-diazaspiro/4,5/decan-2-essigsäure-tert.-butylester der Formel
CH -CH \ S— C N-R
:h-
-CH
^N CH
0 O-tert.C.H H C v =0
y O-CH
CH -CHX
mit gasförmiger Chlorwasserstoffsäure behandelt,
(6) das so erhaltene Dihydrochlorid der oi-Amino-4-benzyloxycarbonyl-8-R2-1-thia-3,8-diazaspiro/4,5/decan-2-essigsäure der Formel
H0N
2 \ S-C
CH- CH
r
/Λ
0 OH
2HCl
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mit Tritylchlorid umsetzt,
(7) die so erhaltene 4-Benzyloxycarbonyl-8-R2-o<:-tritylamino-1-thia-3,8-diazaspiro/4,5ydecan-2-essigsäure der Formel
0 OH
durch Umsetzung mit einem Carbodiimid, vorzugsweise in der Wärme, cyclisiert,
(8) den so erhaltenen 1 '-R^-ö-Tritylamino-spiro/penam-2,4'-piperidin/-3-carbonsäurebenzylester der Formel
((ML) HC-NH-CH-CH C 2
ο 5 j I ph -γη-'
O^
mit p-Toluolsulfonsäure behandelt und
(9) wenn man eine Verbindung der Formel (I) erhalten will, in der R1 Wasserstoff ist, das so erhaltene Di-ptoluolsulfonat des 6-Amino-1'-R2-spiro/penam-2,4'-piperidin/-3-carbonsäurebenzylesters der Formel
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H0N-CH CH C
s-
. wobei in diesen Formeln p-TS die p-Toluolsulfonsäure bedeutet und R2 die in Anspruch 1 gegebene Bedeutung hat, einer Hydrogenolyse unterwirft.
6. Verwendung der Verbindungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Synthese von Verbindungen der Formel
, N-CH— CH C
— M CH 2. 2
\ COOH
worin R2 eine Methyl-, Phenyl- oder Benzylgruppe und Z1 ein Wasserstoffatom und Z2 einen Rest aus der in der Penicillinchemie bekannten Gruppe, vorzugsweise 2-Phenylacetyl, 2,6-Dimethoxybenzoyl, 5-Methyl-3-phenyl-4-isoxazolcarbonyl und 2-Amino-2-phenylacetyl oder Z1 und Z- zusammen einen zweiwertigen Rest, vorzugsweise den (Hexahydro-1H-azepin-1-yl)methylen-Rest bedeuten, sowie ihrer nicht-toxischen, pharmazeutisch annehmbaren Salze.
7. Arzneimittel, enthaltend eine therapeutisch wirksame Menge einer Verbindung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, zusammen mit einem pharmazeutisch annehmbaren Excipiens.
030083/0883
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