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Verfahren zur Herstellung von Penicillinen und
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Zwischenprodukten hierzu Die Erfindung betrifft ein neues V-erfahren
zur Herstellung von antibakteriellen Stoffen der Klasse, die gewöhnlich als halbsynthetische
Penicilline bezeichnet werden, und vorzugsweise der Unterklasse, die durch eine
f9-Aminogruppe in der Acylseitenkette an der 6-Stellung gekennzeichnet ist, wie
Ampicillin und Amoxycillin.
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Das erste in den Handel gebrachte Penicillin mit einer - Aminogruppe
in der 6-Acylamido-Seitenkette war Ampicillin, die 6-(D-oC-Amino- a(r-phenylacetamido)
penicillansäure (vgl. US-Patent Nr. 2 985 648).
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Amoxycillin ist ein antibakterielles Mittel, das in der Humantherapie
verwendet wird, und als Trihydrat der freien Säure (d. h. des Zwitterions) auf den
Markt gebracht wird. Es ist beispielsweise in der US-Patentschrift 978 178, Journal
of
Chemical Society, London, Seiten 1920 bis 1922 (1971) und Antimicrobial
Agents and Chemotherapy 1970, Seiten 407 bis 430 (1971) beschrieben. Seine chemische
Bezeichnung ist 6-[D-el-AminoZ (p-hydroxyphenyl)-acetamido]penicillansäure.
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Die Verwendung von Aminosäurechlorid-hydrochloriden zur Herstellung
solcher Penicilline unter wasserfreien Bedingungen ist beispielsweise im britischen
Patent Nr.
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938 321 und im britischen Patent Nr. 959 853 beschrieben (beim letzteren
wird die Carboxylgruppe der 6-Auiinopenicillansäure mit.einer Silylgruppe während
der Acylierung geschützt, was auch im britischen Patent 1 008 468 und US-Patent
3 249 622 beschrieben ist). Die Verwendung von Aminosäurechlorid-hydrochloriden
zur Herstellung von Penicillinen in kalten wässrigen Aceton ist im britischen Patent
962 719 beschrieben. Diese Penicilline sind amphotere Aminosäuren. Bei ihrer Isolierung
wurde deshalb (wie z. B.
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im US-Patent 3 157 640 und US-Patent 3 271 389) Gebrauch gemacht von
bestimmten aliphatischen,unsymmetrischen,verzweigten,sekundären Aminen (häufig als
flüssige Aminharze bezeichnet), welche früher zur Isolierung von 6-Aminopenicillansäure
verwendet wurden, welche ebenfalls eine amphotere Aminosäure ist (vgl. US-Patent
3 008 956). Verbesserte Verfahren zur Isolierung und Reinigung solcher Penicilline
sind beispielsweise im US-Patent 3 180 862 (mittels ß-Naphthalinsulfonate) und im
US-Patent 3 198 804 (über. eine Zwischenisolierung und anschließende leichte Hydrolyse
von Hetacillin) beschrieben.
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Die Verwendung einer Silylgruppe zum Schutze der Carboxylgruppe eines
natürlichen Penicillins während der chemischen
Spaltung zu 6-Aminopenicillansäure
ist im US-Patent 3 499 909 offenbart. Die Verwendung von silylierter 6-Aminopenicillansäure
während der wasserfreien Acylierung mit Aminosäurechlorid-hydrochloriden ist in
zahlreichen Patenten, z. B.
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US-Patent 3 479 018, US-Patent 3 595 855, US-Patent 3 654 266, US-Patent
3 479 338 und US-Patent 3 487 073 beschrieben.
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Einige dieser Patente offenbaren auch die Verwendung von flüssigen
Aminharzen. (Vgl. auch die US-Patente 3 912 719, 3 980 637 und 4 128 547.) Das britische
Patent 1 339 605 enthält zahlreiche spezifische und detaillierte Beispiele zur Herstellung
von Amoxycillin durch Reaktion eines silylierten Derivats von 6-Aminopenicillansäure
mit einem reaktionsfähigen Derivat (einschließlich des Chlorid-hydrochlorids) von
D-(-)-d-Amino-p-hydroxyphenylessigsäure, deren Aminogruppe geschützt ist, anschließendes
Entfernen der Silylgruppe bzw. Silylgruppen durch Hydrolyse oder Alkohollyse und,
sofern moglich, darauf-folgende Gewinnung des Amoxycillins, gewöhnlich als kristallines
Trihydrat. Solches kristallines Amoxycillin wurde nach Beispiel 1 durch isoelektrische
Präzipitation aus einer wässrigen Lösung, z. B. bei pH 4,7 erhalten. Die Reinigung
wurde nach diesem Beispiel vermutlich dadurch erzielt, daß das Rohprodukt vor der
isoelektrischen Präzipitation in Wasser bei einem sauren pH, wie 1,0, (z. B.
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in wässriger Salzsäure) in Gegenwart eines mit Wasser nicht mischbaren
Lösungsmittels, z. B. Methylisobutylketon (4-Methylpentan-2-on) aufgelöst wurde.
Ein Großteil der gleichen Verfahrensweise wurde im US-Patent 3 674 776 angewandt.
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Gegenstand der Erfindung ist die Herstellung von Penicillinen und
ein neues Zwischenprodukt, das für diese Herstellung
verwendet werden
kann. Durch die Erfindung wurde ein Verfahren zur Herstellung von konventionellen
Penicillinen geschaffen, bei dem eine Verbindung der Formel
in der B eine leicht abspaltbare Esterschutzgruppe aus der Reihe Trimethylsilyl,
Benzhydryl, Benzyl, p-Nitrobenzyl, p-Methoxybenzyl, Trichloräthyl, Phenacyl, Acetonyl,
Methoxymethyl, 5-Indanyl, 3-Phthalidyl, 1 - 1-hoxycarbonyl)oylläthyl, Pivaloyloxymethyl
und Acetoxymethyl ist, in einem wasserfreien inerten organischen Lösungsmittel,
insbesondere Methylenchlorid, und vorzugsweise in Gegenwart einer schwachen Base,
welche vorzugsweise Propylenoxyd ist, und vorzugsweise bei einer Temperatur oberhalb
-100 C mit einer annähernd äquimolaren Menge eines Säurechlorids oder -chloridhydrochlorids
umgesetzt wird, wobei letzteres vorzugsweise der Lösung des ersteren portionsweise
zugegeben wird, und dann, falls erwünscht, die Gruppe B in Wasserstoff umgewandelt
wird.
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Die Reaktionstemperatur liegt mit Vorteil im Bereich von -80 C bis
200 C, vorzugsweise im Bereich von 0° C bis 200 C und besonders bevorzugt bei annähernd
200 C.
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Unter konventionellen Penicillinen werden hier solche verstanden,
die in der Patentliteratur oder wissenschaftlichen Literatur einschließlich der
Auszüge daraus vorbeschrieben sind.
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Durch die Erfindung wurde auch ein Verfahren zur Herstellung der Verbindung
der folgenden Formel
geschaffen, in der B eine leicht spaltbare Esterschutzgruppe aus der Reihe Trimethylsilyl,
Benzhydryl, Benzyl, p-Nitrobenzyl, p-Methoxybenzyl, Trichloräthyl, Phenacyl, Acetonyl'
Methoxymethyl, 5-Indanyl, 3-Phthalidyl, 1- Äthoxycarbonyl)-oxyjäthyl, Pivaloyloxymethyl
and Acetoxymethyl ist, bei dem trockenes, gasförmiges Kohlendioxyd einer Lösung
einer Verbindung der Formel
in der B die obige Bedeutung hat, in einem wasserfreien inerten organischen Lösungsmittel,
vorzugsweise Methylenchlorid, bei Raumtemperatur oder einer Temperatur im Bereich
von Oo C bis 1000 C zugeführt wird, bis die Reaktion vollständig abgelaufen ist.
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Die Herstellung der silylierten 6-Aminopenicillansäure und ihre anschließende
Behandlung mit-Kohlendioxid wird mit Vorteil in einer Stufe ohne zwischenzeitliche
Isolierung des silylierten Produktes vorgenommen. Hierbei wird dem Reaktionsmedium
nach der Silylierung und vor der Carbonation (C02-Behandlung) vorzugsweise Harnstoff
beigegeben.
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Gegenstand der Erfindung ist somit auch ein Verfahren zur Umwandlung
von 6-Aminopenicillansäure oder eines bekannten Esters dieser Säure mit der Formel
worin B Wasserstoff oder eine leicht abspaltbare herkömmliche Esterschutzgruppe
ist, die vorzugsweise aus der Gruppe Benzhydril, Benzyl, p-Nitrobenzyl, p-Methoxybenzyl,
Trichloroäthyl, Phenacyl, Acetonyl, Methoxymethyl, 5-Indanyl, i-Phthalidyl, l-r(Äthoxycarbonyl)
-oxy7-äthyl, Pivaloyloxymethyl und Acetoxymethyl ausgewählt ist, in eine Verbindung
der Formel
wobei B Trimethylsilyl oder eine leicht abspaltbare herkömmliche
Esterschutzgruppe ist, die vorzugsweise wie oben definiert ist, in dem eine Verbindung
der Formel I mit mindestens einem kleinen stöchiometrischen Überschuß an Trimethylsilierungs-Mittel,
vorzugsweise Trimethyltrichlorsilan, in einem wasserfreien inerten organischen Lasungsmittel
in Gegenwart einer, bezogen auf das Trimethylsilierungsmittel, geringfügig kleineren
als äquimolaren Menge einer als Chlorwasserstoffakzeptor dienenden lösungsmittel
ldßlichen starken organischen Base, vorzugsweise Triäthylamin, gemischt wird und
anschließend carboniert wird.
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Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß nach der Silylierung
und vor der Kohlendioxidbehandlung eine Menge an Harnstoff zugegeben wird, die gerade
ausreicht, die gesamte freie organische Base, die nach der Silylierung Ubrigbleibt,
in ihr Hydrochlorid zu überführen. Es wird also z.B.
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das gesamte freie Triäthylamin in Triäthylamin-Hydrochlorid überführt.
Mit anderen Worten heißt dies, daß eine Harnstoffmenge zugegeben wird, die im wesentlichen
dem stdchiometrischen Überschuß der starken organischen Base über die Verbindung
der Formel I in der Reaktionsmischung nach der Silylierung entspricht.
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Der Mechanismus, nach dem dies abläuft ist mehr theoretisch und soll
für die Erfindung nicht bindend sein. Es wird jedoch angenommen, daß als erster
Schritt die spontane Reaktion des gesamten Harnstoffes mit dem unverbrauchten Trimethylsilylierungsmittel,
z. B. Trimethylchlorsilan, stattfindet, wobei HC1 gebildet wird und als Nebenprodukt
unschädlicher Bistrimethylsilylharnstoff entsteht. Es verbleibt deshalb kein Harnstoff,
der danach irgendwelche Trimethylsilyl-Gruppen vom silylierten Kern, z. B. Trimethylsilyl-6-trimethylsilyloxycarbonylaminopenicillanat,
entfernen könnte.
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Beispielsweise verbraucht in einem tatsächlich wasserfreien System
die Silylierung von einem Mol der Verbindung I, wenn B Wasserstoff ist, 2 Mol Triäthylamin.
Danach werden vorzugsweise 0,5 Mol Harnstoff für jedes Mol Triäthylamin zugegeben,
das anfänglich über die ersten beiden Mol hinaus eingesetzt wurde.
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Die später folgenden Beispiele zeigen die Silylierung der 6-Aminopenicillansäure
und die nachfolgende C02-Behandlung.
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Diese Beispiele können leicht in der bevorzugten Weise modifiziert
werden, indem zwischen Silylierung und C02-Behandlung die Harnstoffzugabe zur Entfernung
von überschüssigem Silylierungsmittel und Base erfolgt.
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Durch die Erfindung wurde als eine bevorzugte Ausftihrungsform weiterhin
ein Verfahren ur Herstellung von 6-d6-Aminoarylacetamidopenicillansäure, vorzugsweise
Ampicillin oder Amoxycillin geschaffen, bei dem eine Verbindung der Formel
in einem wasserfreien inerten organischen Lösungsmittel, vorzugsweise Methylenchlorid,
vorzugsweise in Gegenwart einer schwachen Base, insbesondere Propylenoxyd, und vorzugsweise
bei einer Temperatur oberhalb -10° C mit einer annähernd äquimolaren Gewichtsmenge
eines D-(-)--Aminoarylacetylchlorid-hydrochlorids, vorzugsweise D-(-)-2-Phenylglycylchlorid-hydrochlorid
oder D-(-)-2-p-Hydroxyphenylglycylchlorid-hydrochlorid, umgesetzt wird, wobei das
Säurechlorid-hydrochlorid vorzugsweise portionsweise in die Lösung der ersteren
Verbindung eingebracht wird.
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Es ist eine überraschende Tatsache, daß die wasserfreie Acylierungslösung
beim erfindungsgemäßen Verfahren stabil ist. Diese Lösung kann während langer Zeitdauer,
.selbst bei Raumtemperatur, ohne merkliche Zersetzung des Penicillinmoleküls aufbewahrt
werden. Dies steht im Gegensatz zu dem Verhalten der Acylierungslösungen nach den
bisher bekannten Verfahren. Diese vorteilhafte Stabilität ermöglicht es, die Acylierungsreaktion
bei wesentlich höheren Temperaturen durchzuführen (z. B. bei Raumtemperatur) als
diejenigen, die normalerweise bei der Ampicillinproduktion
angewendet
werden und gewöhnlich unter 0 C und typischerweise bei etwa 100 C liegen.
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Rinne bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft
ein Verfahren zur Herstellung der Verbindung der Formel
bei dem trockenes, gasförmiges Kohlendioxyd einer Lösung von Trimethylsilyl-6-trimethylsilylaminopenicillanat
in einem wasserfreien inerten organischen Lösungsmittel, vorzugsweise Methylenchlorid,
bei Zimmertemperatur oder einer Temperatur im Bereich von 0° C bis 1000 C zugeführt
wird, bis die Reaktion vervollständigt ist.
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Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Verbindung der folgenden
Formel
bei der B eine leicht spaltbare Esterschutzgruppe und vorzugsweise eine leicht spaltbare
Esterschutzgruppe der fol-
genden Reihe: Trimethylsilyl, Benzhydryl,
Benzyl, p-Nitrobenzyl, p-Methoxybenzyl, Trichloräthyl, Phenacyl, Acetonyl, Methoxymethyl,
5-Indanyl, 3-Phthalidyl, 1- r(Äthoxycarbonyl) oxy]äthyl, Pivaloyloxymethyl und Acetoxymethyl
ist.
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Eine bevorzugte Ausführungsform umfaßt die Verbindung der folgenden
Formel
Diese Verbindung wird im folgenden mit verschiedenen Trivialnamen bezeichnet, so
bis-silyliertes Carbamat vor. 6-Aminopenicillansäure (6-APA), SCA, 6-Trimethylsilyloxycarbonylpenicillansäure-TMS-Ester
und TMS02C.APA.TMS.
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Die Existenzfähigkeit dieser Verbindung ist überraschend im Hinblick
auf die allgemein bekannte Tatsache, daß die Reaktion von 6-APA mit Kohlendioxyd
die 6-APA zerstört und zu 8-Hydroxypenicillansäure führt, wie dies beispielsweise
in der US-Patentschrift 3 225 033 beschrieben ist.
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Ein Schlüssel zur Erzielung quantitativer Ausbeuten an 6-TrimethylsilylOxycarbonylaminopenicillmsäure-Trimethylsilylester
(TMSo2C.APA.TMs) ist in erster Linie in der vollständigen Herstellung des 6-APA-bis-TMS-Vorläufers
zu sehen. Dies kann durch Reaktion von 6-APA mit Hexamethyldisilazan (HMDS) erreicht
werden, wie sich aus dem folgenden schematischen Verfahrensablauf ergibt:
(6-APA. Bis-TMS) Die Vervollständigung des Verfahrensablaufes der Bis-trimethylsilylierungsreaktion
kann leicht durch NMR verfolgt werden. Die 3-Trimethylsilyloxyearbonylgruppe zeigt
ein Methylsilyl-Singlet bei 0,31 ppm (Tetramethylsilan = 0) während die 6-Trimethylsilylaminqruppe
ein Methylsilyl-Singlet bei 0,09 ppm zeigt.
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Die 6-APA-Trimethylsilylierungsreaktion wurde bisher nur in Methylenchlorid
durchgeführt. Es können jedoch auch andere Lösungsmittel, wie Acetonitril, Dimethylformamid
oder sogar HMDS selbst verwendet werden.
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Die Umwandlung der Trimethylsilylaminogruppe in die Trimethylsilyloxycarbonylaminogruppe
wird durch Einleiten von Blasen von trockenem CO2 in die Reaktionslösung leicht
erzielt. Die Umwandlung kann in einfacher Weise durch NMR verfolgt werden, daß das
Trimethylsilylamino-Singlet bei 0,09 ppm mit dem Erscheinen eines neuen Singlets
für die Trimethylsilyloxycarbonylaminoqruppe bei 0,27 ppm abnimmt.
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Wenn das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Ampicillin,
wasserfreiem Ampicillin, Ampicillintrihydrat, Amoxycillin bzw. Amoxycillintrihydrat
verwendet wird, dann werden Endprodukte nach aus dem Stand der Technik bekannten
herkömmlichen Methoden isoliert und gereinigt, wie sie in den US-Patenten 3 912
719, 3 980 637 und 4 128 547 und in weiteren darin genannten Patenten und Veröffentlichungen
beschrieben sind.
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Die in den nachfolgenden Beispielen eingesetzten Säurechloride können
zur Herstellung herkömmlicher Penicilline durch eine Vielzahl von anderen Säurechloriden
ersetzt werden.
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So können die Acylhalogenide ausgewählt werden, um jede gewünscht
Acylgruppe an der 6-Amino-Stellung einzuführen, wie dies aus dem Stand der Technik
bekannt ist, z. B. aus der US-Patentschrift 3 741 959. Es ist somit möglich, spezifische
Acylreste einzuführen einschließlich derer, die in nicht beschränkender Weise von
der folgenden allgemeinen Formel umfaßt werden: (i) Ruc H CO- worin Ru Aryl (carboxylisch
oder heteron 2n cyclisch) Cycloalkyl, substituiertes Aryl, substituiertes Cycloalkyl
oder eine nicht aromatische oder mesoionische heterocyclische Gruppe, und n eine
ganze Zahl von 1 bis 4 sind. Beispiele für diese Gruppe umfassen Phenylacetyl, substituiertes
Phenylacetyl, z. B. Fluorphenylacetyl, Nitrophenylacetyl, Aminophenylacetyl, Acetoxyphenylacetyl,
Methoxyphenylacetyl, Methphenylacetyl oder Hydroxyphenylacetyl; N,N-bis (2-Chloräthyl)
aminophenylpropionyl; Thien-3-und -3-acetyl; 4-Isoxazolyl und substituiertes 4-
Isoxazolylacetyl;
Pyridylacetyl; Tetrazolylacetyl oder eine Sydnonacetylgruppe. Die substituierte
4-Isoxazolylgruppe kann eine 3-Aryl-5-methylisoxazol-4-yl-Gruppe sein, wobei die
Arylgruppe beispielsweise Phenyl oder Halophenyl, wie Chlor- oder Bromphenyl sein
kann. Eine Acylgruppe dieser Art ist 3-o-Chlorphenyl-5-methyl-isoxazol-4-yl-acetyl.
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(ii) CnH2n+lCO-, worin n eine ganze Zahl von 1 bis 7 ist.
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Die Alkylgruppe kann geradkettig oder verzweigt und ggf. durch ein
Sauerstoff- oder Schwefelatom unterbrochen und beispielsweise durch eine Cyanogruppe
substituiert sein. Beispiele für solche Gruppen umfassen Cyanoacetyl, Hexanoyl,
Heptanoyl, Octanoyl und Butylthioacetyl.
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(iii) CnH2n lCO-, worin n eine ganze Zahl von 2 bis 7 ist.
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Die Gruppe kann geradkettig oder verzweigt und ggf.
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durch ein Sauerstoff- oder ein Schwefelatom unterbrochen sein. Ein
Beispiel für eine solche Gruppe ist Allylthioacetyl.
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worin Ru die gleiche Bedeutung hat wie unter (i) definiert und außerdem
Benzyl sein kann und Rv und RW, die gleich oder verschieden sein können, jeweils
Wasserstoff, Phenyl, Benzyl, Phenäthyl oder niederes Alkyl bedeuten. Beispiele für
solche Gruppen umfassen
Phenoxyacetyl, 2-Phenoxy-2-phenylacetyl,
2-Phenoxypropionyl, 2-Phenoxybutyryl, Benzyloxycarbonyl, 2-Methyl-2-phenoxypropionyl,
p-Cresoxyacetyl und p-Methylthiopenoxyacetyl.
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u worin R die Bedeutung hat wie unter (i) definiert und zusätzlich
Benzyl sein kann, und RVund Rw die unter (iv) definierten Bedeutungen haben. Beispiele
für solche Gruppen umfassen S-Phenylthioacetyl, S-Chlorphenylthioacetyl, S-Fluorphenylthioacetyl,
Pyridylthioacetyl und S-Benzylthioacetyl.
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(vi) RUZ(CH2)mCO-, worin Ru die unter (i) definierte Bedeutung hat
und zusätzlich Benzyl sein kann, Z ein Sauerstoff- oder Schwefelatom ist, und m
eine ganze Zahl von 2 bis 5 ist. Ein Beispiel für eine solche Gruppe ist S-Benzylthiopropionyl.
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(vii) RUCO-, worin Ru die unter (i) definierte Bedeutung hat. Beispiele
für solche Gruppen umfassen Benzoyl, substituiertes Benzoyl (z. B. Aminobenzoyl),
4-Isoxazolyl- und substituiertes 4-Isoxazolylcarbonyl, Cyclopentancarbonyl, Sydoncarbonyl,
Naphthoyl und substituiertes Naphthoyl (z. B. 2-Xthoxynaphthoyl), Chinoxalinylcarbonyl
und substituiertes Chinoxalinylcarbonyl (z. B. 3-Carboxy-2-chinoxalinylcarbonyl).
Weitere mögliche Substituenten für Benzoyl umfassen
Alkyl, Alkoxy,
Phenyl oder Phenyl substituiert mit Carboxy, Alkylamido, Cycloalkylamido, Allylamido,
Phenyl(niedrig)-alkylamido, Morpholinocarbonyl, Pyrrolidinocarbonyl, Piperidinocarbonyl,
Tetrahydropyridino, Furfurylamido oder N-Alkyl-N-anilino oder Derivate davon, wobei
solche Substituenten in der 2- oder 2- und 6-Stellung sein können.
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Bei spiele für solche substituierten Benzoylgruppen sind 2, 6-Dimethoxybenzoyl,2-Biphenylcarbonyl,
2-Methylamidobenzoyl und 2-Carboxybenzoyl. Bedeutet die Gruppe Ru eine substituierte
4-Isoxazolylgruppe, dann können die Substituenten die oben unter (i) genannten sein.
Beispiele für solche 4-Isoxazolylgruppen sind 3-Phenyl-S-methylisoxazol-4-yl-carbonyl,
3 -o-Chlorphenyl-5-methylisoxazol-4-yl-carbonyl und 3- (2 ,6-Dichlorphenyl) -5-methylisoxazol-4-yl-carbonyl.
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wobei Ru die unter (i) definierte Bedeutung hat und X Amino, substituiertes
Amino (z. B. Acylamido oder eine Gruppe, die erhalten wird durch Reaktion der Aminogruppe
und/oder der Gruppe bzw. Gruppen der 7-Seitenkette mit einem Aldehyd oder Keton,
wie Aceton, Methyläthylketon oder Äthylacetoacetat), Hydroxy, Carboxy, verestertes
Carboxy, Triazolyl, Tetrazolyl, Cyano, Halogen, Acyloxy (z. B. Formyloxy oder niederes
Alkanoyloxy), oder eine verätherte Hydroxygruppe ist. Beispiele für solche Acylgruppen
sind -Aminophenylacetyl, Q-Carboxyphenyl-
acetyl und 2,2-Dimethyl-5-oxo-4-phenyl-l-imidazolid
nyl.
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wobei RX, RY und RZ gleich oder verschieden sein können und jeweils
niederes Alkyl, Phenyl oder substituiertes Phenyl bedeuten. Ein Beispiel für eine
solche Acylgruppe ist Triphenylcarbonyl.
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wobei Ru die unter (i) definierte Bedeutung hat und zusätzlich Wasserstoff,
niederes Alkyl oder halogensubstituiertes niederes Alkyl sein kann, und Y Sauerstoff
oder Schwefel bedeutet.
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Ein Beispiel für eine solche Gruppe ist Cl(CH2)2NHCO.
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wobei X die oben unter (vXii) definierte Bedeutung hat und n eine
ganze Zahl von 1 bis 4 ist. Ein Beispiel für eine solche Acylgruppe ist l-Amino-cyclohexancarbonyl.
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(xii) Aminoacyl, z. B. RwCH(NH2).(CH2)nCO, wobei n eine ganze Zahl
von .1 bis 10 ist, oder NH2. CnH2nAr(CH2) mCO wobei m 0 oder eine ganze Zahl von
1 bis 10 und n 0, 1 oder 2 sind, Rw ein Wasserstoffatom oder eine Alkyl, Aralkyl
oder Carboxygruppe oder eine Gruppe wie oben unter RU definiert ist und Ar eine
Arylengruppe, z. B. p-Phenylen oder 1,4-Naphthylen ist. Beispiele'für solche Gruppen
sind in der britischen Patentschrift 1 054 806 beschrieben. Eine Gruppe dieses Typs
ist die p-Aminophenylacetylgruppe. Andere Acylgruppen dieses Typs umfassen diejenigen,
z. B. -Aminoadipoyl, die von natürlich vorkommenden Aminosäuren abgeleitet sind
und Derivate davon, z. B. N-Benzoyl- 6-aminoadipoyl.
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(xiii) Substituierte Glyoxylylgruppen der Formel RY.CO.CO-wobei RY
eine aliphatische, araliphatische oder aromatische Gruppe ist, z. B. eine Thienylgruppe,
eine Phenylgruppe oder eine mono-, di- oder tri-substituierte Phenylgruppe, wobei
die Substituenten beispielsweise ein oder mehrere Halogenatome (F, C1, Br oder 1),
Methoxygruppen, Methylgruppen oder Aminogruppen oder ein kondensierter Benzolring
sein können.
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Wenn die Acylgruppe, die eingeführt wird, eine Aminogruppe enthält,
dann kann es erforderlich sein, diese Gruppe während der verschiedenen Reaktionsstufen
zu schützen. Die Schutzgruppe ist bequemerweise eine solche, die durch Hydrolyse
entfernt werden kann, ohne den Rest des Moleküls, insbesondere das Lactam und die
7-Amido-Bindungen zu beeinträchtigen. Die Aminschutzgruppe und die Estergruppe an
der 4-COOH-Stellung können unter Verwendung desselben Reagens entfernt werden. Bei
einem vorteilhaften Vorgehen werden beide Gruppen in der letzten Stufe der Stufenfolge
entfernt. Ge-
schützte Amingruppen umfassen Urethan-, Arylmethyl-
(z. B.
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Trityl), Amino-, Arylmethylenamino-, Sulphenylamino- oler Enamin-Typen.
Enamin-Blockierungsgruppen sind besonders brauchbar im Falle von o-Amino-methylphenyl-essigsäure.
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Solche Gruppen können im allgemeinen durch eine oder mehrere Reagenzien
aus der Gruppe verdünnter Mineralsäuren, z. B. verdünnte Salzsäure, konzentrierte
organische Säuren, z. B. konzentrierte Essigsäure, Trifluoressigsäure und flüssigem
Bromwasserstoff bei sehr niedrigen Temperaturen, z. B. -800 C, entfernt werden.
Eine bequeme Schutzgruppe ist die t-Butoxycarbonylgruppe, welche leicht durch Hydrolyse
mit verdünnter Mineralsäure, z. B. verdünnter Salzsäure, oder vorzugsweise mit einer
starken organischen Säure (z. B. Ameisensäure oder Trifluoressigsäure) beispielsweise
bei einer Temperatur von 00 C bis 400 C, vorzugsweise bei Raumtemperatur (150 C
bis 250 C) entfernt werden kann. Eine weitere bequeme Schutzgruppe ist die 2,2,2-Trichloräthoxycarbonylgruppe,
welche durch ein Mittel wie Zink/Essigsäure,Zink/Ameisensäure, Zink/niedrige Alkohole
oder Zink/Pyridin abgespalten werden kann.
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Die NH2-Gruppe kann auch als NH3+ durch Verwendung des Aminosäurehalogenids
als eine Säureadditionssalz unter Bedingungen geschützt werden, unter denen die
Aminogruppe protoniert bleibt.
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Die zur Bildung des Säureadditionssalzes verwendete Säure ist vorzugsweise
eine solche mit einem po Wert (in Wasser bei 250 C) von X+1, wobei X der pK -Wert
(in Wasser bei 250 C) der Carboxylgruppe der Aminosäure ist. Die Säure ist vorzugsweise
einwertig. In der Praxis werden Säuren HQ (siehe unten) eingesetzt, die im allgemeinen
einen Wert >3, vorzugsweise >1,haben.
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Besonders vorteilhafte Ergebnisse können nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren erhalten werden, wenn das Acylhalogenid ein Salz eines Aminosäurehalogenids
ist. Aminosäurehalogenide haben die Formel H2N-R1-COHal in der R1 eine zweiwertige
organische Gruppe und Hal Chlorid oder Bromid sind. Salz von solchen Aminosäurenhaliden
haben die Formel H3N-R1-COHaX Q 0 wobei R1 und Hal die obige Bedeutung haben und
0- das Anion der Säure ist und HQ einen pKa-Wert wie oben angegeben hat.
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Die Säure HQ ist vorzugsweise eine starke Mineralsäure, beispielsweise
eine Halogenwasserstoffsäure wie Chlorwasserstoff oder Bromwasserstoff. Ein wichtiges
Aminosäurehalogenid im Hinblick auf das brauchbare Penicillin, das die von ihm abgeleitete
Gruppe enthält, ist D-N-(o-Chlorcarbonyl- *-phenyl) -methylammoniumchlorid, D- ShCH(NH3)COCS
+cl; welches hier der Einfachheit halber als D-oC-Phenylglycylchloridhydrochlorid
bezeichnet wird.
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Penicilline, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten werden
und die Acylamidogruppe RUCH(NH2)-CONH- besitzen, bei der Ru die oben definierte
Bedeutung hat, können mit einem Keton R².R³CO umgesetzt werden, bei dem R² und R³
niedere Alkylgruppen (C1-C4) sind, um Verbindungen zu erhalten, von denen angenommen
wird, daß sie die folgende Gruppe enthalten:
Verbindungen dieses Typs umfassen Hetacillin, Sarpicillin, p-Hydroxyhetacillin und
Sarmoxicillin.
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Ebenso werden hier umfaßt und durch Bezugnahme hier offenbart die
Acylgruppen, die in der US-Patentschrift 4 013 648 in den Spalten 7 bis einschließlich
20 aufgeführt sind.
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Wenn der Acylierungsvorgang nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet
wird, um Penicilline herzustellen, dann werden die Endprodukte auf bekannte Weise
isoliert und gereinigt.
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Bevorzugte Acylchloride, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
verwendet werden, um eine Verbindung der folgenden Formel
in der A (CH3)3Si- oder eine leicht abspaltbare Esterschutzgruppe ist, zu acylieren,
umfassen folgende:
wobei A bedeutet
wobei R Wasserstoff, Hydroxy oder Methoxy und R' Wasserstoff oder
Methyl sind und die Aminogruppe, wenn gewünscht, durch herkömmliche Blockierungsgruppen
einschließlich und insbesondere durch Protonierung blockiert.ist.
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wobei B bedeutet
wobei R1 Wasserstoff, Hydroxy oder Acetoxy ist, R2 Wasserstoff, R1 2 Chlor oder
Hydroxy ist,wenn Hydroxy ist und R2 Wasserstoff ist, wenn R1 Wasserstoff oder Acetoxy
ist;
wobei R Phenyl, 4-Hydroxyphenyl, 3,4-Dihydroxyphenyl oder Cyclohexa-1 ,4-dien-1-yl
ist;
worin R Phenyl, 4-Hydroxyphenyl, 3,4-Dihydroxyphenyl oder Cyclohexa-1,4-dien-1-yl
ist;
wobei R Phenyl, 4-Hydroxyphenyl, 3,4-Dihydroxyphenyl oder Cyclohexadien-1-yl ist;
worin R1 Phenyl, 4-Hydroxyphenyl, 3,4-Dihydroxyphenyl oder Cyclohexadien-1-yl und
R2 Wasserstoff oder Hydroxy sind;
wobei R Phenyl, 4-Hydroxyphenyl, 3,4-Dihydroxyphenyl oder Cyclohexadien-1-yl ist;
wobei A Wasserstoff oder- Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder CH3S02- ist,
X Sauerstoff oder Schwefel ist und R Phenyl, 4-Hydroxyphenyl, 3, 4-Dihydroxyphenyl
oder Cyclohexa-1,4-dien-1-yl ist;
wobei R Wasserstoff oder Methyl ist;
wobei R¹ und R² Wasserstoff, Chlor oder Fluor sind;
wobei B die folgende Bedeutung hat
wobei wiederum R1 Wasserstoff, Hydroxy oder Acetoxy ist und R² Wasserstoff, Chlor
oder Hydroxy ist, wenn R¹ Hydroxy ist, und R2 Wasserstoff ist, wenn R1 Wasserstoff
oder Acetoxy ist;
wobei B die folgende Bedeutung hat
wobei wiederum R1 Wasserstoff, Hydroxy oder Acetoxy ist, und R Wasserstoff, Chlor
oder Hydroxy ist, wenn R1 Hydroxy ist, und R2 Wasserstoff ist, wenn R1 Wasserstoff
oder Acetoxy ist, und R Wasserstoff oder Cyanomethyl ist;
wobei B die folgende Bedeutung hat:
wobei R1 Wasserstoff, Hydroxy oder Acetoxy ist, und R Wasserstoff, Chlor oder Hydroxy
ist, wenn R1 Hydroxy ist, und R2 Wasserstoff ist, wenn R1 Wasserstoff oder Acetoxy
ist;
wobei R Wasserstoff oder Methyl ist
und die Aminogruppe, wenn erwünscht, durch konventionelle Blockierungsgruppen einschließlich
und insbesondere durch Protonierung geschützt ist;
als Hydrochlorid' wenn erwünscht
wobei B die Bedeutungen hat:
wobei R¹ Wasserstoff, Hydroxy oder Acetoxy ist, und R² Wasserstoff, Chlor oder Hydroxy
ist, wenn R1 Hydroxy ist, und R2 Wasserstoff ist, wenn R1 Wasserstoff oder Acetoxv
ist:
wobei R1 Wasserstoff, Hydroxy oder Acetoxy ist, und R2 Wasserstoff, Chlor oder Hydroxy
ist, wenn R1 Hydroxy ist, und R2 Wasserstoff ist, wenn R1 Wasserstoff oder Acetoxy
ist;
wobei R1 Wasserstoff, Hydroxy oder Acetoxy ist, und R2 Wasserstoff, Chlor oder Hydroxy
ist, wenn R1 Hydroxy ist, und R2 Wasserstoff ist, wenn R Wasserstoff oder Acetoxy
ist;
wobei R Wasserstoff oder Methyl ist
wobei B die Bedeutung hat:
worin R1 Wasserstoff, Hydroxy oder Acetoxy ist, und R2 Wasserstoff, Chlor oder Hydroxy
ist, wenn R1 Hydroxy ist, und R2 Wasserstoff ist, wenn R Wasserstoff oder Acetoxy
ist.
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Säurechloride werden normalerweise unter heftigen Bedingungen gebildet,
z. B. durch Behandlung der Säure mit Thionylchlorid unter Rückfluß. Wenn aber empfindliche
Gruppen vorhanden sind, einschließlich empfindlicher Blockierungsgruppen, dann können
sie unter praktisch neutralen Bedingungen durch Reaktion eines Salzes der Säure
mit Oxalylchlorid hergestellt werden.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgenden
Beispiele beschrieben.
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Beispiel 1 Einer Mischung aus 6-Aminopenicillansäure (6-APA) (0,86
g; 0,004 Mol), 10 ml CD2C12 und 1,13 ml Trimethylchlorsilan wurden bei einer Temperatur
von 25-27° C tropfenweise 1,23 ml Triäthylamin während einer Zeitdauer von 30 Minuten
zugegeben.
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Das Rühren wurde weitere 2 Stunden fortgesetzt. Trockenes Kohlendioxydgas
wurde dann während etwa 3 Stunden in die Mischung eingeperlt. Am Ende dieser Periode
zeigte das kernresonante Spektrum (NMR) die Anwesenheit von 60% silylierter Carboxy-6-APA
(SCA) mit der Struktur
Die Mischung wurde fieber Nacht .in einem Kühlschrank aufbewahrt. Am nächsten Morgen
wurden 0, 77 ml N,N-Dimethylanilin zugegeben, und die Mischung wurde auf So C gekühlt.
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Darauf wurden 1,2 g D-(-)-p-Hydroxy-2-phenylglycyl-chloridhydrochlorid
(79%ige Reinheit) in den nachfolgenden Portionen zugegeben:
Zeit
in Temperatur Zugabe Minuten OC (g) Null -8 0,30 20 -4 0,30 40 -4 0,30 60 -4 0,30
120 +8 220 +15 310 +20 Am Ende der 310 Minuten dauernden Reaktionszeit zeigte die
Dünnschichtchromatographie (TLC), die mit einer Probe der Reaktionsmischung unter
Verwendung eines Lösungsmittelsystems aus 60t Äthylacetat, 20% Essigsäure und 20%
Wasser durchgeführt wurde, das Vorliegen von Amoxycillin.
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Eine kalte Probe von 2 ml der bei Beendigung der Reaktion vorliegenden
Mischung wurde mit 1,0 ml D20 versetzt. Nach Abtrennung durch Zentrifugation zeigte
sich durch NMR, daß die wässrige Phase etwa 78% Amoxycillin und ca. 20% 6-APA enthielt.
Das Vorliegen von Amoxycillin wurde auch durch TLC bestätigt..
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Beispiel 2 Eine Mischung aus 5,4 g (0.025 Mol) 6-Aminopenicillansäure
und 6,2 ml 93%igem Hexamethyldisilazan (HMDS; 0.0275 Mol) und 0,07 g (ca. 0.001
Mol) Imidazol in 40 ml CH2C12 wurde unter Spülung mit Stickstoff während ca. 17,5
Stunden unter Rückfluß gehalten. Am Ende der Periode wurden 0,13 ml (ca.
-
0.001 Mol) Trimethylchlorsilan (TMCS) zugegeben. Die Lösung
wurde
trüb. Der Rückfluß wurde während weiterer 7 Stunden fortgesetzt. Ablagerungen von
NH4C1 wurden im Kondensator festgestellt. Zu diesem Zeitpunkt zeigte sich durch
NMR eine annäherndl00%ige Silylierung von sowohl der Aminoals auch der Carboxygruppe
von 6-APA. Es wurden dann 0,2 ml HMDS (0.00125 Mol; ca. 5 Molprozent) und 0,06 ml
TMCS (ca.
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0.0005 Mol) zugegeben und die Mischung verbunden mit einer Stickstoffspülung
während weiterer 17 Stunden unter Rückfluß gehalten. Zu diesem Zeitpunkt war das
NMR-Spektrum dasselbe wie zuvor mit zusätzlichen geringen Mengen von HMDS und TMCS.
Trockenes Kohlendioxyd wurde dann in die Reaktionsmischung bei Raumtemperatur während
75 Minuten eingeperlt. Das NMR-Spektrum zeigte dann kein HMDS und mehr als 92% silyliertes
Carboxy-6-APA (SCA). Es wurden dann 4,45 ml N,N-Dimethylanilin (DMA) (0.035 Mol)
zugegeben und die Mischung auf -3° C gekühlt. Es erfolgte dann die Zugabe von 5,65
g D-(-)-2-Phenylblycylchlorid (958 Reinheit; 0.026 Mol) in Anteilen wie folgt: Zeit
in Temperatur Zugabe Minuten OC (g) Null -3 1,05 20 0 1,30 40 0 1,30 50 0 1,00 60
0 1,00 Der Reaktionsablauf wurde durch NMR verfolgt, wobei sich 5 Stunden nach Reaktionsbeginn
nur sehr geringe Veränderungen zeigten. Die Temperatur lag dann bei 30 c. Die
Reaktionsmischung
wurde dann in einer Eispackung während der nächsten 16 Stunden aufbewahrt. Sie wurde
dann aus dem Kühlschrank entnommen und während 3,5 Stunden bei Zimmertemperatur
(ca. 20-24° C) gerührt. Es war immer noch eine große Menge festen Materials vorhanden.
Die Reaktionsmischung wurde dann bei Raumtemperatur (20-24° C) während ca. 63 Stunden
gerührt. Am Ende dieser Zeit bestand nur eine leichte Trübung. Nach einer D20- Extrakt
ion einer Probe zeigte das NMR Ampicillin und 6-APA.
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Die Reaktionsmischung wurde auf ca. 0° C gekühlt und nach der Zugabe
von 35 ml Eiswasser 5 Minuten lang in der Kälte gerührt. Nach einer Filtration wurde
die Mischung mit kaltem Wasser und CH2C12 gewaschen. Die wässrige Phase zeigte nach
der Abtrennung bei der Dünnschichtchromatographie (TLC) eine große Zone, die langsamer
war als Ampicillin und 6-APA, und die ein neues Zwischenprodukt X darstellte.
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Die wässrige Phase wurde mit NH4OH auf einen pH 3,0 eingestellt und
mit Ampicillin angekeimt. Methylisobutylketon (MIBK; 35 ml) wurde zugegeben, und
die Mischung wurde gerührt, mit mehr NH40H auf einen pH von 5,2 eingestellt, eine
Stunde lang bei 200 C gerührt, eine weitere Stunde lang in einem Eisbad gerührt
und dann über Nacht im Kühlschrank aufbewahrt. Der Niederschlag aus Ampicillin wurde
durch Filtration gesammelt, zuerst mit 25 ml kaltem Wasser, dann mit 40 ml MIBK
und zum Schluß mit 40 ml einer Mischung von 85 Teilen Isopropylalkohol und 15 Teilen
Wasser gewaschen 0 und dann bei 50 C getrocknet. Er hatte ein Gewicht von g g wobei
seine Identität mit Ampicillin durch Dünnschichtchromatographie (TLC) bestätigt
wurde.
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Beispiel 3 Eine Mischung von 5,4 g 6-APA, 6,2 ml HMDS (938) und 0,06
g Imidazol in 50 ml CH2C12 wurde unter Stickstoffspülung während 18 Stunden unter
Rückfluß gehalten. Es wurden dann 0,1 ml TMCS zugesetzt, wodurch eine Trübung entstand.
Rückfluß für weitere 2 Stunden ergab eine klare Lösung verbunden mit einer NH4Cl-Ablagerung
im Kondensator. Es wurden dann weitere 0,1 ml TMCS zugegeben, wobei nur eine sehr
geringe Trübung zurückblieb. Der Rückfluß wurde ohne Stickstoffspülung für weitere
65 Stunden fortgesetzt. Die Mischung wurde dann- auf ca. 220 C gekühlt, und es wurde
mit der Zugabe von trockenem Kohlendioxyd begonnen. Nach 75 Minuten zeigte das NMR
die Bildung von über 90% bis-silyliertem Carbamat (SCA). Es wurden dann 4,45 ml
DMA zugegeben und anschließend 5,6 g D-(-)-2-Phenylglycylchlorid-hydrochlorid (97%
Reinheit) und zwar in folgenden Portionen: Zeit in Temperatur Zugabe Minuten OC
(g) Null 20 1,35 20 20 1,30 32 20 1,00 48 20 1,00 75 20 1,00 Nachdem die Mischung
für weitere 17 Stunden gerührt wurde, wurde die Dünnschichtchromatographie(TLC)
an Proben der Reaktionsmischung und an verdünnter Reaktionsmischung (1 ml Reaktionsmischung
verdünnt mit 2 ml CH2C12) durchgeführt.
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Sie zeigte jeweils eine kleine Zone von Ampicillin und eine große
Zone des neuen Zwischenproduktes X.
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Die Reaktionsmischung wurde dann auf 00 C gekühlt, mit 40 ml Eiswasser
versetzt, 5 Minuten lang gerührt, filtriert und mit Wasser und mit CH2C12 gewaschen.
Die wässrige Phase wurde abgetrennt, 10% davon wurden für Proben abgetrennt, und
der Rest wurde mit NH40H auf einen pH von 3,0 eingestellt, mit Ampicillin angekeimt
und gerührt. Nach der Zugabe von 40 ml weiterem MIBK wurde die Mischung gerührt,
der pH mit NH40H auf 5,2 eingestellt und die Mischung dann bei Raumtemperatur eine
Stunde lang und dann in einem Eisbad eine weitere Stunde gerührt. Es schieden sich
Kristalle ab. Nach Kühlung über Nacht wurde das kristalline Produkt durch Filtration
gesammelt, nacheinander mit MIBK, Wasser und MIBK und dann mit 40 ml Isopropanol-Wasser
(85-15) gewaschen und dann bei 450 C getrocknet. Die Ausbeute betrug 6,25 g Ampicillin
(6,8 g korrigiert für die Proben, entsprechend einer Ausbeute von 68%).
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Beispiel 4 Einer Mischung aus 1,0 g 6-APA und 1,13 ml TMCS in 10
ml CD2C12 wurden tropfenweise während 30 Minuten 1,23 ml TEA zugegeben, und die
Mischung wurde weitere 2 Stunden gerührt. Trockenes Kohlendioxyd wurde dann während
4 Stunden eingeperlt. Zu dieser Zeit zeigte das NMR-Spektrum eine ungefähr 55-60%ige
Carboxysilylierung. Die Mischung wurde dann über Nacht im Kühlschrank gehalten.
Am nächsten Morgen wurden 0,77 ml DMA zugegeben, die Mischung gerührt, auf -80 C
gekühlt, und es wurden 1,2 g D-(-)-p-Hydroxy-2-phenylglycylchlorid-hydrochlorid
in den folgenden Anteilen zugegeben:
-Zeit in Temperatur Zugabe
Minuten °C (g) Null -8 0,30 20 -4 0,30 40 -4 0,30 60 -4 0,30 120 8 220 15 310 20
Am Ende der 310 Minuten zeigte sich durch NMR ca. 78% Amoxycillin und ca. 20% 6-APA.
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Beispiel 5 Trockene 6-Aminopenicillansäure (10,0 g, 46,24 mMol, 1,0
Äq.) wurden in wasserfreiem Methylenchlorid (175 ml) unter Rühren bei 250 C suspendiert.
Triäthylamin (10,76 g, 106.36 mMol., 2,30 Xq.) wurde bei 250 C zugegeben gefolgt
von der Zugabe von Trimethylchlorsilan (11,70 g, 107.75 mMol., 2,33 Äq.) während
einer Zeitdauer von 10-15 Minuten, wobei die Temperatur mit Hilfe der Zugabegeschwindigkeit
von Trimethylchlorsilan unter ca. 320 C gehalten wurde. Nach 20-30 Minuten langem
Rühren wurde die ausgefallenes Triäthylaminhydrochlorid enthaltende Lösung durch
80 MHz NMR auf vollständige Silylierung untersucht. Die Mischung wurde dann mit
Kohlendioxyd bei 200 C etwa 2 Stunden lang begast und durch 80 MHz NMR auf vollständige
Carboxylierung analysiert.
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Gelegentlich ist weiteres Begasen erforderlich. Das Volumen der Carboxylierungsmischung
wurde, wenn notwendig, mit Hilfe von trockenem Methylenchlorid wieder auf ca. 175
ml eingestellt.
Nach Beendigung der Carboxylierung wurde die Aufschlemmung
mit Propylenoxyd (2,95 g, 3,56 ml, 50.87 mMol, 1.1 Äq.) behandelt und auf 0-5° C
gekühlt. D-(-)-2-(p-Hydroxyphenyl) glycylchlorid-hydrochlorid-Hemidioxan -Solvat
wurde bei 20 C in fünf Portionen von 2,71 g (Gesamtmenge 13,54 g; 50.87 mMol; 1.1
Aug.) zugegeben. Man ließ jede Portion des Säurechlorids auflösen, bevor die nächste
Portion zugegeben wurde. Hierzu wurde das Rühren unterbrochen und die Mischung auf
Feststoffe am Boden des Kolbens untersucht. Um Fehler zu vermeiden wurde dabei eine
Temperatur von 5° C in der Aufschlemmung nicht überschritten. Es wurden ungefähr
20 Minuten pro Portion benötigt. Diese portionsweise Zugabe ist sehr wichtig. Die
endgültige Acylierungsmischung wurde auf etwaiges nicht aufgelöstes Säurechloridhydrochlorid
untersucht. Die Mischung wurde 30 Minuten lang auf 0-5° C gehalten 0 und mit kaltem
(0-5° C) deionisiertem (DI) Wasser (100 ml) mit hoher Rührgeschwindigkeit während
10 Minuten behandelt.
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Man ließ sich die Mischung auftrennen,und die untere Methylenchloridphase
wurde entfernt. Die angereicherte wässrige Mischung wurde durch eine dünne Schicht
von Diatomeenerde (Dicalite) filtriert (sehr wenig Feststoff), und der Feststoff
mit kaltem deionisiertem Wasser (0-50 C; 15 ml) gewaschen. Jegliche untere Schicht
aus organischer Phase wurde vor der Kristallisation entfernt. Die klare, blass-gelbe
wässrige Lösung (pH 2-2,5) wurde bei 0-5° C auf pH 3,5 eingestellt und, falls erforderlich,
angekeimt. Die Aufschlemmung wurde während 40 Minuten bei 0-50 C gehalten, und der
pH mit 6N Ammoniumhydroxyd auf 4,8-5,0 eingestellt und 2 Stunden lang der Kristallisation
überlassen. Die Aufschlemmung wurde dann filtiert, um das feste Amoxycillin zu sammeln,
und
mit einer Mischung von kaltem (0-5° C) 1z1 Isopropanol/ Wasser gewaschen,und der
Kuchen wurde mit Methylenchlorid (30 ml) gewaschen, wobei ca. 13,5 g (ca. 70%) von
schneeweißem Amoxycillintrihydrat erhalten wurden.
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Beispiel 6 6-Aminopenicillansäure (108 g; 0.5 mol), 1,0 g Imidazol
(0.017 Mol), 800 ml trockenes Methylenchlorid und 120 ml (0.56 Mol) HMDS (ca. 98e
Reinheit) wurden gerührt und unter Rückfluß während 3,3 Stunden erwärmt. Die Reaktionsmischung
wurde während des gesamten Rückflusses mit trockenem Stickstoff gespült, um bei
der Reaktion gebildetes NH3 abzustreifen. Dann wurden 2,0 ml Trimethylchlorsilan
(TMCSt 0.016 Mol) zugegeben. Der Rückfluß wurde unter Stickstoffspülung weitere
19 Stunden fortgesetzt, das im Kondensator sublimierte NH4C1 wurde entfernt und
2,6 ml TMCS (0.0206 Mol) wurden der Reaktionsmischung zugegeben. Der Rückfluß wurde
unter N2-SpUlung weitere 34 Stunden fortgesetzt. Das Volumen der Reaktionsmischung
wurde mit trockenem Methylenchlorid auf 1000 ml gebracht. NMR zeigte eine 100%ige
Silylierung der Amino- und Carboxylgruppe der 6-Aminopenicillansäure.
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Die Lösung wurde 9 Tage lang unter Stickstoffgas aufbewahrt.
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Durch NMR wurde das obige Ergebnis und die Stabilität bestätigt. Die
Lösung wurde gerdhrt,und C02 wurde etwa 90 Minuten lang eingeperlt. Die Temperatur
betrug 20-22 C. NMR zeigte eine 100%ige Umwandlung der Bis-Trimethylsilyl-6-aminopenicillansäure
und Bis-Trimethylsilyl-carboxy-6-aminopenicillansäure (SCA).
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Diese Grundmischung wurde für die nachfolgend beschriebenen Acylierungsversuche
verwendet. Das chemische Produkt in dieser Lösung hatte die Formel
Durch N!R-Untersuchung nach 9 Tagen ergab sich, daß die Bis-Trimethylsilylcarboxy-6-aminopenicillansäure
stabil ist.
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100 ml der Grundmischung (SCA-Nquivalent zu 10,8 g 6-Aminopenicillansäure;
0,05 Mol) wurden bei 220 C gerührt, und es wurden 8,0 g TEA.HC1 (0.058 Mol) und
4,2 ml Propylenoxyd (0.06 Mol) zugegeben (vgl. US-Patent 3 741 959). Etwas TEA.HC1
fiel aus. Die Mischung wurde gerührt und auf +30 C gekühlt. 15,5 g D- (-) -p-Hydroxyphenylglycylchlorid-hydrochlorid-Hemidioxan-Solvat
(79% Reinheit; 0.055 Mol) wurden der Reaktionsmischung in folgenden Portionen zugegeben:
Zugabe Zeit in Temperatur (g) Minuten OC 3,0 Null +3 3,0 7 +2 3,0 20 +2 6,5 33 +2
15,5
Zur Verminderung der Viskosität wurden der Reaktionsmischung
nach weiteren 70 Minuten ca. 50 ml trockenes Methylenchlorid zugegeben.
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Nach weiteren 160 Minuten wurde eine 2 ml-Probe entfernt und zu 1,0
ml D20 gegeben. Nach Zentrifugation zeigte die NMR-Analyse der wässrigen Phase ungefähr
6% unacylierte 6-Aminopenicillansäure.
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10 Minuten später wurde die Reaktionsmischung in einen 600 ml-Becher
überführt und die Überführung durch Spülen mit 50 ml Methylenchlorid vervollständigt.
Unter Rühren im Eisbad wurden dann 60 ml kaltes deionisiertes Wasser zugegeben,
um eine feststoffreie Lösung aus zwei Phasen mit einem pH von 1,0 zu schaffen.
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15,0 ml flüssiges Anionenaustauscherharz ("LA-ln) wurden dem Zweiphasensystem
unter Rühren und Ankeimen bei pH 2,0 zugegeben. Die Kristallisation begann. Weitere
10,0 ml LA-1 wurden langsam während etwa 5 Minuten zugegeben. Der pH lag bei 3,0.
Es wurden dann 0,15 g NaBH4 zu gegeben. Dann wurden 5,0 ml LA-1 zugegeben, der pH
lag bei 4,5. Das Rühren wurde fortgesetzt, und es wurden 1,0 g NaHS03 (Natriumbisulfit)
in 4,0 ml Wasser tropfenweise zugegeben. Darauf wurden 10,0 ml LA-1 zugegeben; der
pH stieg weiterhin an. Die Gesamtmenge LA-1 lag bei 40 ml, der End-pH bei 5,6. Darauf
wurden 5 ml Aceton zugegeben und anschließend 1,5 g NaHS03 aufgelöst in 6,0 ml Wasser
während eines Zeitraums von 30 Minuten. Das Rühren im Eisbad wurde fortgesetzt.
Das ausgefallene Produkt wurde durch Filtration gesammelt, und der Kuchen nacheinander
mit
50 ml Methylenchlorid, 40 ml Wasser, 100 ml Isopropyl-Alkohol/Wasser
(80:20) und 100 ml Methylenchlorid gewaschen.
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Der Kuchen wurde dann unter Umgebungsdruck und bei 450 C getrocknet
und ergab 18,2 g Amoxycillintrihydrat, was einer Ausbeute von 87%, bezogen auf 6-Aminopenicillansäure,
entspricht. Eine die Probeentnahme von 1% berücksichtigende Korrektur ergibt eine
Gesamtausbeute von ca. 88%.
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Das flüssige Anionenaustauscherharz "LA-1" ist eine Mischung von sekundären
Aminen, in der jedes sekundäre Amin die folgende Formel hat
wobei R¹, R² und R³ aliphatische Kohlenwasserstoffreste sind und zusammengenommen
11 bis 14 Kohlenstoffatome enthalten.
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Diese besondere Mischung aus sekundären Aminen, die gelegentlich als
flüssige Aminmischung Nr. 1" bezeichnet wird, ist eine klare bernsteinfarbene Flüssigkeit
mit den folgenden physikalischen Eigenschaften: Viskosität bei 250 C 70 cps; spezifische
Dichte bei 200 C 0,845; Brechungsindex bei 250 C 1,467; Destillationsbereich bei
10 mm: bis zu 1600 C - 4%, 160 bis 2100 C - 5%, 210 bis 2200 C - 74%, über 2200
C - 17%.
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Beispiel 7 Eine Methylenchloridlösung (5.0 ml) von Trimethylsilyl-6-trimethylsilyloxycarbonylaminopenicillanat
(0,54 g, 2.497 mMol) wurde mit Triäthylaminhydrochlorid (0,20 g, 1.45 mMol) und
anschließend mit Propylenoxyd (0,162 g, 2.75 mMol) bei 250 C behandelt. Die Mischung
wurde bei 250 C während 20 Minuten gerührt, um die Auflösung der Hauptmenge des
Triäthylaminhydrochlorids zu erleichtern. Phenoxyacetylchlorid (0,43 g, 2,75 mMol)
wurde bei 250 C tropfenweise zugegeben, und die Mischung wurde bei 250 C 30 Minuten
lang gerührt. Eine Probe wurde entnommen und bei 20.0 MHz durch CMR (Kohlenstoff-13-kernmagnetische-Resonanzspektroskopie)
analysiert.
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Die CMR-Daten zeigten das völlige Verschwinden von Phenoxyacetylchlorid
und des APA-Carbamats und das Erscheinen von Penicillin-V-trimethylsilylester. Die
Anwesenheit von Penicillin-V-trimethylsilylester wurde durch Spektralvergleich mit
einer identischen Probe nachgewiesen, die durch Silylierung von freier Penicillin-V-Säure
mit Triäthylamin und Trimethylchlorsilan hergestellt wurde. Die durch das CMR-Spektrum
bestimmte Ausbeute betrug 85 bis 90%.
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In ähnlicher Weise hergestellt unter Verwendung derselben molaren
Mengen der Reaktionspartner und des entsprechenden Säurechlorids wurden Cloxacillin,
Dicloxacillin, Staphcillin und Nafcillin. CMR-Daten aus diesen Acylierungsmischungen
zeigte ein äußerst sauberes Acylierungsprodukt mit Ausbeuten von mindestens 85%.
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Beispiel 8 Eine entsprechend den obigen Verfahren durchgeführte Umsetzung
einer Verbindung der Formel
bei der B eine leicht abspaltbare Esterschutzgruppe aus der Reihe Trimethylsilyl,
Benzhydryl, Benzyl p-Mitrobensyl, p-Methoxybenzyl, Trichloräthyl, Phenacyl, Acetonyl,
Methoxymethyl, 5-Indanyl, 3-Phthalidyl, 1- [(Äthoxycarbonyl)oxy]-äthyl, Pivaloyloxymethyl
und Acetoxymethyl ist, mit einem geeigneten Säurechlorid- oder Säurechloridhydrochlorid-reagens,
das ggf. Blockierungsgruppen besitzt, gefolgt ^von einer Entfernung von Blockierungsgruppen,
sofern deren Entfernung erwünscht ist, führt zu den folgenden Verbindungen: Almecillin;
Armecillin; Azidocillin; Azlocillin; Bcmpicillin; Bay K 4999 mit der folgenden Formel
BL-P1654 mit der Formel
BL-P1908 mit der Formel
Carfecillin; Carindacillin; Cyclacillin; Clometocillin; Cloxacillin; Dicloxacillin;
E?4D-32412 mit der Formel
Epicillin; Floxacillin (Flucloxacillin); Furbucillin; Hetacillin;
I.S.F.-2664 mit der Formel
Isopropicillin; Methicillin; Mezlocillin; Nafcillin; Oxacillin; Phenbenicillin;
PC-455 mit der Formel
Aparcillin (PC-904) mit der Formel
Piperacillin; 3,4-Dihydroxypiperacillin; Pirbenicillin; Pivampicillin; PL-385 mit
der Formel
Prazocillinr Sarmoxicillin; Sarpicillin; Ticarcillin-Cresyl-Natrium; Ticarcillin;
Carbenicillin; Carfecillin; Fibracillin und Bay-e-6905 mit der Formel
Durch die Erfindung wurde somit ein neues, industriell verwertbares Verfahren zur
Herstellung von Penicillinen geschaffen. Insbesondere kann Trimethylsilyl- oder
ein anderer leicht hydrolysierbarer Ester von 6-Trimethylsilyloxycarbonlyl -aminopenicillansäure
durch Einführen von gasförmigem Kohlendioxyd in eine wasserfreie Lösung des entsprechenden
6-Trimethylsilylaminopenicillanats gebildet werden und stellt ein brauchbares Zwischenprodukt
für die Herstellung der Penicilline dar, insbesondere Amoxycillin und Ampicillin,
indem es in wasserfreien Medien mit dem geeigneten Säurechlorid oder Säurechloridhydrochlorid
acyliert wird.
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Beispiel 9 Gleichungen Methylenchlorid
BSU ist Bis-trimethylsilylharnstoff.
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Materialien bezogen auf 1,0 kg eingesetzte umkristallisierte 6-Aminopenicillansäure
(6-APA), 100%ige Reinheit der 6-Aminopenicillansäure unterstellt.
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Reagentien Liter .Mol 6-APA 1000,0 4,63 D- (-) -p-Hydroxyphenylglycylchloridhydrochlorid-Hemidioxansolvat
(US 3 925 418)(X-18-17) (auf Basis Reinheit 79.0%) 1305,6 4,63 Trimethylchlorosilan
(TMCS) 1173,0 1,370 10,80
Reagentien g Liter Mol Triäthylamin (trocken)
(TEA) 1075,6 1,482 10,63 Harnstoff 38,9 0,65+ Propylenoxyd 323,0 0,389 5,56 50%
wässriges Tetranatriumsalz der Xthylendiamintetraessigsäure 0,092 Natrium-bisulfit
(NaHSO3) 11,5 0,11 Trockenes Methylenchlorid (K.F. H20<0,02%) ca. 30 Delonisiertes
entgastes Wasser (DDI-H20) nach Bedarf Isopropyalkohol (IPA) ca. 10 LA-1 Harz (100%)
3,0-3,05 Die Zugabemenge an Harnstoff ist so berechnet, daß der Harnstoff genau
mit dem Überschuß an TEA reagiert (zunächst über eine Reaktion mit dem noch vorhandenen
TMCS unter Bildung von HC1), wobei TEA HC1 (und BSU) entsteht. Es ist wichtig, daß
der Harnstoff nach der Silylierung von 6-APA zugegeben wird.
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Sicherheit 6-APA - Toxizität unbekannt. Allergen-Eigenschaften. Handhabung
mit Vorsichtsmaßnahmen wie in Industriebetrieben. Berührungen mit HautuJugen und
Einatmen von Staub sind zu vermeiden.
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Trimethylchlorsilan (TMCS) - Toxisch, entflammbar.Reagiert mit Feuchtigkeit
unter Freisetzen von HC1.
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D-(-)-p-Hydroxyphenylglycylchlorid.HCl-hemidioxan-Solvat (X-18-17)
- Toxisch. Bei der Handhabung gleiche Vorsichtsmaßnahmen zu beachten wie bei D-(-)-phenylglycylchloridHCl
(P-50-17).
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Sicherheit Triäthylamin (TEA) - Toxisch. Die bereits vorhandenen Vorsichtsregeln
sind zu beachten.
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Propylenoxyd - Toxisch. Vorsichtsmaßnahmen sind zu treffen.
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Methylenchlorid - Die vorhandenen betrieblichen Vors ichts regeln
sind zu beachten.
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Verfahrensweise Es wird unter wasserfreien Bedingungen gearbeitet.
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1. 1,0 kg 6-Aminopenicillansäure (6-APA, 4,63 Mol) werden zu 10,0
1 trockenem Methylenchlorid gegeben (K.F.
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H20 <0,028). Es wird mäßig gerührt. Die Wandungen des Gefäßes
werden mit 1,0 1 trockenem Methylenchlorid gespült, um etwa anhaftendes 6-APA wegzuspülen.
1,371 1 (10,80 Mol) Trimethylchlorsilan (TMCS) werden zugegeben.
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Zur quantitativen Überführung des TMCS wird das Meßgefäß mit 0,5
1 trockenem Methylen nachgespült. Es wird 5 Minuten lang gerührt. Das Reaktionsmedium
wird mit trockenem Stickstoff geschützt. Die Temperatur wird auf ca. 250 C gehalten.
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2. 1,482 1 (10,63 Mol) trockenes Triäthylamin (TEA) werden über einen
Zeitraum von 20 bis 30 Minuten zugegeben. Die Temperatur wird bei 25 bis 300 C gehalten.
Das Meßgefäß und der Zugabetrichter werden zur quantitativen Überführung des TEA
zweimal mit trockenem Methylenchlorid nachgewaschen, wozu ca. 1,0 1 verwendet werden.
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3. Nach Beendigung der Zugabe des TEA wird das Rühren während einer
Stunde fortgesetzt, um die Silylierung zu vervollständigen.
Eine
Probe sollte für das Absetzenlassen entnommen werden. Wenn etwas unlösliche 6-APA
vorhanden ist, dann setzt sie sich ab. TEA.HC1 steigt an die Oberfläche.
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4. 38,9 g (0,65 Mol) gemahlener (pulverisierter) Harnstoff werden
zugegeben. Die Aufschlämmung wird mäßig gerührt und unter einem Stickstoffkissen
gehalten. Es wird 1,5 Stunden lang gerührt. Am Ende dieser Zeit wird kein fester
Harnstoff im Reaktionsgefäß festgestellt. Die Temperatur beträgt 25° C.
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5. Die Aufschlämmung wird gerührt, und es wird mit der Zugabe von
trockenem CO2-Gas begonnen. Das C02 wird während einer Zeitdauer von drei Stunden
in das Reaktionsgefäß geleitet. Dabei wird ein KUhler verwendet, um den Verlust
an Methylenchlorid durch Verdampfung zu vermeiden.
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NMR zeigte 100%ige Carboxylierung. In der Pilotanlage kann dieser
Schritt unter Druck durchgeführt werden.
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6. 0,389 1 (5,56 Mol) Propylenoxyd werden der Aufschlämmung zugegeben.
Für eine quantitative Überführung wird das Meßgefäß mit 100 ml Methylenchlorid nachgespült.
Das.
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Reaktionsgefäß wird mit einem Stickstoffpolster geschützt. Es wird
auf OO C gekühlt.
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7. 4,63 Mol D- (-) -p-Hydroxyphenylglycylchlorid-HCl-hemidioxansolvat
(auch X-18-17 genannt) wird in ca. fünf gleichen Anteilen zugegeben. Die Zugaben
sollten alle 25 bis 30 Minuten erfolgen. Die Temperatur wird auf O bis 30 C gehalten.
Die Reaktionsmischung wird während 2 Stunden bei ca. O bis 30 C gerührt. Eine Probe
kann für die Dünnschichtchromatographie (TLC) entnommen werden. Während der Reaktion
entwickelt sich C02-Gas, das abgelassen werden soll. Es wird mäßig gerührt.
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+Das Gewicht von X-18-17 variiert in Abhängigkeit von der Reinheit;
bei 79%iger Reinheit beträgt das Gewicht von 4,63 Mol 1306 g.
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8. Die Mischintensität wird erhöht, und es werden 5,6 1 entionisiertes
und entgastes Wasser bei 50 C zugegeben. Es wird gerührt, und die Temperatur der
Mischung auf 7 bis 8° C gebracht. Es wird 10 Minuten lang gerührt. Nach der anfänglichen
Zugabe des Wassers und Erreichen der Auflösung sollte die Mschwirkung gemäßigt werden.
Dies vermindert eine Emulsionsbildung. Im Laboratoriumsgefäß trennen sich die beiden
Phasen ohne Schwierigkeiten. Wenn die KUhlungsstufe bei ca. 0 bis 50 C gehalten
wird, dann kann das Hydrochlorid des Produktes manchmal kristallisieren. Dies kann
Emulsionsprobleme verursachen.
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+ + + An dieser Stelle kann das Verfahren wahlweise variiert werden.
Die wässrige Phase kann abgetrennt über eine gewünschte Polish-Filtration u. dgl.
auf Amoxycillin verarbeitet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren benötigt keine
Polish-Filtration oder Abtrennung der Phasen an dieser Stelle. Eine direkte Kristallisation
wird über die Zugabe von LA-l-Harz, wie nachfolgend angegeben, durchgeführt.
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+ + + 9. 1,0 1 LA-1 (100%) werden der gekühlten Mischung während
5 Minuten zugegeben. Es wird gerührt und angekeimt. Es wird weiterhin gerührt und
die Temperatur auf ca. 120 C angehoben. Bei weiterem Rühren wird mit der Zugabe
von ca.
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0,5 1 LA-l-Harz fortgefahren. Zu diesem Zeitpunkt sollte
die
Kristallisation erreicht werden. Die Zugabezeit liegt bei ca. fünf Minuten. Es wird
weiterhin gerührt und fortgefahren mit der Zugabe von ca. 1,0 1 LA-1 während 10
Minuten. Die Temperatur wird während dieser Zugabe schnell auf ca. 18° C erhöht.
Der pH erreicht einen Wert von ca.
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4,0. Es werden 0,092 1 (92 ml) 50%ges wässriges Tetranatriumsalz
der Athylendiamintetraessigsäure zugegeben, und es wird gerührt. Die Zugabe von
LA-1 wird langsam während 30 Minuten fortgesetzt. Nachdem eine Gesamtmenge von 2700
ml LA-1 zugegeben ist, erfolgt die weitere Zugabe in Anteilen von 50 ml. Die erforderliche
Gesamtmenge von LA-1 bei der Durchführung des Verfahrens im Laboratoriumsmaßstab
liegt bei ca. 3,0 bis 3,05 1. Der pH beträgt 5,4 bei 180 C.
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10. 11,5 g Natriumbisulfit (NaHSO3) werden in ca. 200 ml entionisiertem
und entgastem Wasser aufgelöst und der Aufschlämmung zugegeben (diese Zugabe ist
für eine gute Produktfarbe nicht notwendig).
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11. Die Zweiphasenaufschlämmung wird gerührt, und es werden 8,0 1
Methylenchlorid zugegeben. Es wird eine'Stunde lang bei 18 bis 200 C gerührt.
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12. Die aufschlämmung wird auf 0 bis 50 C gekühlt und während zwei
Stunden gehalten.
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13. Die Feststoffe werden durch Filtration gesammelt. Der Kuchen wird
mit 10,0 1 Methylenchlorid gewaschen, um das LA-l-Methylenchlorid zu entfernen.
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14. Der Kuchen wird mit 4,0 1 kaltem (0 bis 50 C) entgastem und entionisiertem
Wasser (DDI-H20) gewaschen. Die Mutterlauge
und die kombinierten
Waschlösungen werden aufbewahrt. Die nachfolgenden Waschlösungen werden damit nicht
vermischt.
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15. Der Kuchen wird mit 6,5 1 einer kalten Mischung aus 80%-igem Isopropanol
und 20% Wasser (DDI-H2 0) gewaschen (5,2 1 IPA und 1,3 1 DDI-H20).
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16. Der Kuchen wird mit 4,0 1 Isopropanol gewaschen.
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17. Der Kuchen wird mit 5,0 1 Methylenchlorid gewaschen.
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18. Der Kuchen wird bei 40 bis 45° C getrocknet.
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19. Die Ausbeute beträgt ca. 1,65 kg, was einer stöchiometrischen
Ausbeute von 85% entspricht. Die Verwendung ton 1,5 Mol X-18-17 pro Mol 6-APA ergab
eine Ausbeute von 86,5%. Das Produkt hat eine Klett-Farbe von <50. Die Dünnschichtchromatographie
(TLC) einer 10%gen Lösung zeigte nur die Amoxycillin-Zone. Das Produkt ist, so wie
es anfällt, für eine Formulierung geeignet.
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Die Erfindung eignet sich für den industriellen Einsatz.