DE3227178A1

DE3227178A1 - 2'-modifizierte kanamycinderivate, verfahren zur herstellung derselben sowie mittel mit antibakterieller wirkung, die diese modifizierten kanamycinderivate enthalten

Info

Publication number: DE3227178A1
Application number: DE19823227178
Authority: DE
Inventors: Shunzo Tokyo Fukatsu; Yoshiharu Chofu Tokyo Ishido; Hamao Umezawa; Sumio Tokyo Umezawa
Original assignee: Microbial Chemistry Research Foundation
Current assignee: Microbial Chemistry Research Foundation
Priority date: 1981-07-22
Filing date: 1982-07-21
Publication date: 1983-02-24
Also published as: US4455419A; GB2104514B; GB2104514A; JPH0134231B2; IT8209478A0; FR2510574B1; JPS5815994A; IT8209478A1; IT1192483B; DE3227178C2; FR2510574A1

Description

2 '-Modifizierte Kanamycinderivate, Verfahren zur Herstellung derselben sowie Mittel mit antibakteriel 1 er Wirkung, die diese modifizierten Kanamycinderivate

enthalten

Beschrei bung

10

Die Erfindung bezieht sich auf 2'-modifizierte Kanamycinderivate, welche alle neue Verbindungen darstellen und als halbsynthetische Antibiotika verwendbar sind. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung dieser neuen 2'-modifizierten Kanamycinderivate sowie deren Verwendung als antibakteriel1e Mittel. Die neuen 2'-modifizierten Kanamycinderivate gemäß vorliegender Erfindung umfassen 2'-Desoxykanamycin A, 2'-Epikanamyciη A und 2'-Epikanamyciη Β sowie

die pharmazeutisch akzeptablen Säureanlagerungssalze dieser Verbindungen.

Bezüglich der verschiedenen Derivate von Kanamycin A und Kanamycin B sind bereits viele Untersuchungen durchgeführt worden, jedoch sind die Kanamycinderivate, die in der Vergangenheit synthetisiert worden sind, fast ausschließlich auf solche beschränkt, die durch Modifizierung der 3' -Hydroxyl gruppe, der 4'-Hydroxyl-

2Q gruppe, der 1-Aminogruppe und/oder der 6'-Aminogruppe der Kanamycine erhalten worden sind; in diesem Zusammenhang wird auf folgende Publikationen verwiesen: Japanische Patentveröffentlichung Nr. 7595/75 entsprechend der US-PS 37 53 973, die japanische Offenlegungsschrift "Kokai" Nr.80038/74, US-PS 39 29 761, US-PS 39 29 762, japanische Patentschrift 12039/80, US-PS 39 48 882, US-PS 39 39 143, US-PS 41 70 642 u.a.. Dies ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, weil die früheren Untersuchungen auf der Basis von Feststellungen durchgeführt worden sind, daß resistente Stämme von Bakterien ihren bestimmten Resistenzmechanismus gegen die Aminoglycosidantibiotika haben, was auf ihre Produktion verschiedener inaktivierender Enzyme zurückzuführen ist, die die 3'-Hydroxylgruppe, die 4¹-Hydroxylgruppe, die 3-Aminogruppe, die 2"-Hydroxylgruppe und/oder die 6'-Aminogruppe dieser Ami.noglycosidantibiotika angreifen. Mit Hilfe dieser früheren Untersuchungen konnten verschiedene Derivate der Kanamycine gewonnen werden, die zur therapeutischen Behandlung bakterieller Infektionen sehr wertvoll waren. Das Problem der Halbsynthese von 2'-modifizierten Derivaten des Kanamycins ist erst in neuerer Zeit diskutiert und untersucht worden, wobei sich gezeigt hat, daß die chemische Modifizierung schwierig durch-

gg zuführen ist, was insbesondere für die 2'-Stellung der Kanamycine gilt. Infolgedessen sind bisher die

ins Auge gefaßten 2' -modifizierten Derivate der Kanamycine tatsächlich noch niemals erhalten worden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese chemische Modifizierung in der 2'-Stellung der Kanamycine durchzuführen. Diese Aufgabe konnte erfolgreich gelöst werden und es ist gelungen, 2'-Desoxykanamyciη Α, 2'-Epikanamycin A und 2'-Epikanamycin B als neue Verbindungen herzustellen. Diese neuen 2'-modifizierten Kanamycinderivate zeichnen sich durch eine hohe antibakterielle Wirkung aus und eigenen sich vorzüglich zur therapeutischen Behandlung bakterieller Infektionen, die durch gram-positive und gram-negative Bakterien hervorgerufen werden.

Gegenstand der Erfindung sind infolgedessen neue Kanamyci nderivate, und zwar 2 ' -modifizierte Kanamycinderivate der allgemeinen Formel I

6^l
CH₂M₂

(D

■ 3227176

in welcher X ein Wasserstoffatom, eine Hydroxylgruppe oder eine Aminogruppe bedeutet, einschließlich der pharmazeutisch akzeptablen Säureanlagerungssalze derselben. Zu den erfindungsgemäßen neuen 2'-modifizierten g Kanamycinderivaten gehören 2'-Desoxykanamycin A (das ist die Verbindung der Formel I in welcher X ein Wasserstoffatom ist), 2'-Epikanamyciη A (das ist die Verbindung der Formel I, in welcher X eine Hydroxygruppe ist) und 2'-Epi kanamyci η B (das ist die Verbindung der Formel I, in welcher X eine Aminogruppe ist.

Die erfindungsgemäßen neuen 2'-modifizierten Kanamycinderivate werden in den Ansprüchen 1 bis 4 beansprucht.

Im folgenden werden die physico-chemisehen und biologischen Eigenschaften der 2'-modifizierten Kanamycinderivate gemäß der Erfindung beschrieben.. 2'-Desoxykanamycin A, 2'-Epikanamyciη A und 2'-Epikanamyciη B liegen alle in Form von loser und amorpher Pulver vor.

Die physiko-chemisehen Eigenschaften der neuen Verbindungen gemäß der Erfindung sind in der folgenden _o_ Tabelle I zusammengestellt.

TABELLE I

Eigenschaften	2'-De oxykanamyc in A	2'-Epikanamycin A	2'-Epikanamycin B
Schmelzpunkt (F.)	208 ~ 221Ό (Zers.)	194 ~ 225 ^β0 (Zers.)	205 «· 220-C (zers.)
Spez.optische Drehung	ia)l⁵ + 124,8' (c: 0,9} H₂O)	[a]jp + 100,8* (c: 0,8; H₃O)	[a]£⁴ + 105* (c: 0j5i H₂O)
¹H-NMR (in D₂O)	δ 5,46 (IH, d, J=3,75, l^f-H) δ 5,02 (IH, d, J=3,8, 1"-H) ο 2,25 (IH, q, J=4 and 10 Hz 2' &quatorial-H) δ 1.72 (IH, d-t, J=3,75 and 12 Hz, 2' axial H)	Ö 5,35 (IH, S l'-H) δ 5,25 (IH, d, J=3,5, 1"-H) δ 4.34 (IH, d, J=3,5, 2'-H)	δ 5,25 (IH, S, l'-H) δ 5,09 (IH, d, J=3,5, 1"-H)
¹⁵C-NMR (in D₂O)
l'-O 103,41 ppm 2'-0 54,85 ppm
¹⁵O-NMR (PD =8,5)
l'-C 101,09 ppm 2'-G 54_Λ4Ο ppm

Die biologischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen neuen Verbindungen sind in der Tabelle II beschrieben. Diese Tabelle zeigt die antibakteriellen Wirkungsspektren der neuen Verbindungen gegenüber verschiedenen Bakterien. Die antibakteriellen Wirkungsspektren in Tabelle II zeigen die Mindesthemmkonzentrationen (meg/ ml) der neuen Verbindungen, die für das Wachstum verschiedener Bakterien inhibierend sind. Die Untersuchungen wurden nach der Standardmethode der seriellen !O Verdünnung durchgeführt, wobei die Beurteilung jeweils nach einer Bebrütung der Bakterien in Nähragarmedium bei 37⁰C für 24 Stunden durchgeführt wurde.

Zu Vergleichszwecken sind auch die Mindesthemmkonzentrationen (mcg/ml) der Stammverbindung, d.h. von Kanamycin A, in der Tabelle II angegeben.

.TABELLE II

Mindesthemmkonzentrationen

(mofi/mi)

Testorgani smen

Staphylococcus aureus
Rosenbach PDA 209-OJC-l

Staphylococcus
epidermidis 109

Escherichia coli No. 29

Escherichia coli
JR66/W677 (A-20683)

Salmonela typhimlium
LT-2

Klebste11a pneumoniae
PGI-602

Providencia morgani
Kono

Serratia marcescens
No. 1

Pseudomonas aeruginosa
IAM-1007

" " E-2

2'-Deoxykanamycln A

0,05

0,20 0,39 50

0,78

0,78 0,78

6,25

2«-Epikanamycin A

0)39

25

6,25

100

6,25

50
100

2'-Epikanamycin B

1,56 50 50 100

50

100

100 100

Kanamycin A (zum Vergleich)

0,10

3,13

0,78

>

1,56 1,56 3,13

3,13

12,5 50

- 21 -

Zur Beurteilung der akuten Toxizität der erfindungsgemäßen neuen Verbindungen wurden dieselben Mäuse in verschiedenen Dosierungen intravenös injiziert. Dabei zeigte sich, daß die neuen Verbindungen alle LDg_Q-Werte von nicht weniger als 100 mg/kg bei intravenöser Injektion bei Mäusen besitzen.

Die 2'-modifizierten Kanamycinderivate gemäß der Erfindung können Säureanlagerungssalze bilden, wenn man sie mit pharmazeutisch akzeptablen anorganischen Säuren wie ChIorwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure u.a. umsetzt. Die Verbindungen lassen sich auch mit pharmazeutisch akzeptablen organischen Säuren wie Essigsäure, Propionsäure, Oxalsäure, Ascorbinsäure u.a. umsetzen.

Im folgenden wird nun die Herstellung der neuen Verbindungen der Formel I beschrieben. Prinzipiell können die erfindungsgemäßen Verbindungen durch verschiedene

2Q Reaktionsstufen, ausgehend vom Kanamycin A über ein intermediäres 2'-0-trifluormethylsulfonyl iertes N,0-geschUtztes Kanamycin A hergestellt werden, welches ein neues Zwischenprodukt ist, welches erfindungsgemäß erstmals synthetisiert worden ist. Die 2'-modifizierten Kanamycinderivate der Formel I können in der abschließenden Reaktionsstufe aus dem entsprechenden 1,3,6',3"-tetra-N-geschützten 2'-modifizierten Kanamycinderivat der allgemeinen Formel II

GH₂MiR ' —0

OH χ/ 0

2¹

(H)

in welcher X die bereits angegebene Bedeutung hat und R eine Aminoschutzgruppe darstellt, durch Entfernung der Aminoschutzgruppen (R) in bekannter Weise hergestellt werden; die Methode der Abspaltung der Schutzgruppen muß natürlich der Natur dieser Schutzgruppen angepaßt sein; Beispielsweise kann die Abspaltung durch Hydrolyse unter alkalischen oder sauren Bedingungen, oder durch katalytische Hydrierung, wie sie aus der Peptidsynthese bekannt sind, durchgeführt werden.

Zum leichteren Verständnis sind die typischen Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen 1,3,6',3"-tetra-N-geschützten, 2'-modifizierten kanamycinderivate

II aus Kanamycin A mit den aufeinanderfolgenden Reaktionsstufen in den folgenden Formel Schemen I, II,

III und IV dargestellt, wobei Cbe eine Äthoxicarbonylgruppe als Aminoschutzgruppe und Bz eine Benzoylgruppe als Hydroxyl schutzgruppe darstellt.

Formelschema I

Cbe

HO

OH

(Kanamycin A)

CICOOC2H5

NHObe

OBz

(IV)

•Η

Foirmel schema II

Verbindung (VI)

BzO

OBz

:0be ι— NHCbe

NHCbe

BzO

NHCbe

ICbe

Raney Ni
EtOH

BzO

(VII)

[\ NHCbe
0\

V

IK3 «SO

Formel schema III

BzO

Verbindung (Vl)-

YM

y^^oOO- or O₆H₅COO-, M=Na or K)

Cbe pNHCbe NHCbe

NHCbe Γ -v / \NHCbe

OH OhA _o J^

OBz

CH₅ONa

(IX)

Formel schema IV

BzO

NHCbe

Verbindung (VI)·

NaN, or KN,

BzO

NHCbe

ro

OBz

(X)

(XI)

(IM)

Mit Bezugnahme auf das Formel schema I wird nun die Herstellung von 1,3,6',3"-Tetra-N-äthoxycarbonyl-2'-0-trifluormethylsulfonyl-3'-,4',2",4",6"-penta-0-benzoyl kanamycin A der Formel VI aus Kanamycin A beschrieben.

Kanamycin A wird als Ausgangsmaterial benutzt und alle vier Aminogruppen des Kanamycin A werden durch bekannte Aminoschutzgruppen geschützt. Gemäß Formelschema I wird Kanamycin A mit Äthyl chioroformiat (d.h. Äthoxycarbonylchlorid) in wäßrigem Methanol umgesetzt, wobei man 1,3,6',3"-Tetra-N-äthoxycarbonyl-kanamyciη Α der Formel II erhält. Die Äthoxycarbonylgruppe (dargestellt durch Cbe) wird als Aminoschutzgruppe benutzt, obwohl der N-Schutz von Kanamycin A im allgemeinen durch jede beliebige bekannte Aminoschutzgruppe erreicht werden kann. Beispielsweise kann der N-Schutz von Kanamycin A auch mit einer Alkoxycarbonylgruppe (wie Methoxycarbonyl, Äthoxycarbonyl, Butoxycarbonyl ), einer Aralkyloxycarbonylgruppe wie Benzyloxycarbonyl

_on oder einer Aryloxycarbonylgruppe wie p-Nitrophenyloxycarbonyl u.a. erreicht werden. Äthyl chioroformiat wird insbesondere für die Äthoxycarbonylierung, Benzyloxycarbonylchiorid für die Benzyloxycarbonylierung oder t-Butoxycarbonylchiorid für die t-Butoxycharbonylierung, d.h. für die Einführung der t-Butoxycarbonylgruppe, Boc, benutzt. Der N-Schutz von Kanamycin A kann in der aus der Pepti dsynthese bekannten Weise durchgeführt werden. Vorzugsweise soll jedoch das Kanamycin A mit der 4 bis 8 molaren Menge des Amino-Schutzmittels in einem geeigneten organischen Lösungsmittel wie wäßriges Methanol oder Äthanol bei einer Temperatur von -1O⁰C bis 20⁰C 10 bis 20 Stunden in Gegenwart eines alkalischen Mittels wie Natrium- oder Kaliumhydroxid, Natrium- oder Kaiiumbicarbonat oder

₃ ' Natrium- oder Kaliumcarbonat umgesetzt werden.

Als nächstes wird das tetra-N-geschützte Kanamycin A der Formel III einer Umsetzung unterworfen, bei der die reaktiven Hydroxygruppen geschützt werden. Zu diesem Zweck wird das Kanamycin A der Formel III mit Benzoylchiorid in Pyridin umgesetzt wie in Formelschema I dargestellt. Man erhält auf diese Weise das 1,3,6',3"-Tetra-N-äthoxycarbonyl-2'.3 ' ,4',2",4",6"-hexa-O-benzoylkanamycin A der Formel IV. Diese O-Benzoylierung der reaktiven Hydroxygruppen des Kanamycins

2Q A kann im allgemeinen so durchgeführt werden, daß man das tetra-N-geschützte Kanamycin A der Formel III mit der 6 bis 8 molaren Menge an Benzoyl chlorid in Pyridin bei einer Temperatur von weniger als 10⁰C über Nacht reagieren läßt. In dem Formelschema I ist die O-Benzoylierung des tetra-N-geschützten Kanamycin A (III) als O-Schutzreaktion dargestellt; diese 0-Schutzreaktion kann jedoch auch durch Acetylierung mit Acetylchlorid erreicht werden. Auf diese Weise werden alle Hydroxylgruppen außer der weniger reaktiven

20 5-Hydroxylgruppe des Kanamycin A blockiert.

Anschließend wird aus dem Ν,Ο-geschützten Kanamycin A (IV) die schützende 2'-O-Benzoylgruppe entfernt, so daß man 1,3,6',3"-Tetra-N-äthoxycarbonyl-3',4',2", 4"»6"-penta-0-benzoyl-kanamycin A der Formel V erhält. Im Formelschema I ist die Entfernung der 2'-O-Benzoylgruppe aus dem Ν,Ο-geschützten Kanamycin A der Formel V mit Hilfe von Hydraziη-Hydrat (N₂NNH₂"H₂0) in Pyridin dargestellt. Die Reaktion für die bevorzugte Entfernung

3Q der 2'-O-geschützten Benzoyl- oder Acetyl gruppen aus dem Ν,Ο-geschützten Kanamycin A (IV) ist einer der Hauptgegenstände der Untersuchungen und Forschungen im Rahmen der vorliegenden Erfindung. Dabei wurde erstmals festgestellt, daß die schützende 2'-O-Benzoyl-

gg oder Acetylgruppe aus dem Ν,Ο-geschützten Kanamycin A (IV) durch Umsetzung des letzteren mit der 1 bis

5 molaren Menge an Hydraziη-Hydrat, Methyl hydrazin, Hydroxyamin oder -acetat oder -hydrochlorid in einem organischen Lösungsmittel wie Pyridin, Dimethylformamid, Dioxan, Äthanol sowie Mischungen aus Methanol und Trichiormethan bei einer Temperatur zwischen -10⁰C und 50⁰C in 10 bis 20 Stunden entfernt werden kann. Man erhält auf diese Weise ein N,O-geschütztes Kanamycin Α-Derivat der Formel V, in welchem alle Aminogruppen und alle reaktiven Hydroxylgruppen außer den 5- und 2'-Hydroxylgruppen geschützt sind. Mit diesem teilweise N,0-geschützten Kanamycin Α-Derivat (V), welches eine freigesetzte 2'-Hydroxyl gruppe aufweist, lassen sich die chemischen Modifizierungen in 2' -Stellung des Kanamycins A durchführen, die zu 2'-Desoxykanamycin A, 2'-Epikanamyciη A und 2'-Epikanamyciη B führen.

Es wurde weiterhin gefunden, daß das teilweise N,0-geschützte Kanamycin Α-Derivat der Formel V in vorteilhafter Weise ohne vorherigen Schutz der 5-Hydroxygruppe in 2'-0-Stel lung sulfonyliert werden kann, wenn dasselbe mit der einmolaren Menge oder einem geringen Überschuß an Trifl uormethylsulfonyl chiorid (CF₃SO₂Cl) oder Trifluormethansulfonsäureanhydrid iⁿ Pyridin bei einer Temperatur von 0⁰C bis 30⁰C während 20 Minuten bis zu 3 Stunden umgesetzt wird. Im Formelschema I ist dargestellt, daß das teilweise N-O-geschUtzte Kanamycin Α-Derivat (V) mit Trifluormethylsulfonylchiorid in Pyridin umgesetzt wird, so

g₀ daß man 1 ,3,6 ' ,3"-Tetra-N-äthoxycarbonyl-2'-0-trifluormethylsulfonyl-3',4',2",4",6"-penta-O-benzoyl-kanamycin A der Formel VI erhält. Dieses 2'-0-trifluormethansulfonylierte Kanamycin Α-Derivat (VI) stellt ein wichtiges Schlüssel- bzw. Zwischenprodukt dar, aus welchem 2'-Desoxykanamyciη A, 2'-Epikanamyciη A und 2' -Epikanamycin B auf verschiedenen Wegen bzw.

- 31 1 Reaktionsabläufen gewonnen werden können.

Das Formel schema II erläutert einen Weg zur Herstellung von 2'-Desoxykanamycin A aus einem 2'-0-trif1uormethansulfonylierten Kanamycin Α-Derivat (VI).

Das 2¹-O-Trif1uormethansulfonylierte Kanamycin A-Derivat (VI) wird mit der l molaren Menge oder einem leichten Überschuß an Natriumthiophenolat (CgH₅SNa)

,Q in Dimethylformamid(DMF) oder einem anderen geeigneten organischen Lösungsmittel wie Dioxan, Aceton oder Tetrahydrofuran (THF) bei einer Temperatur von 10⁰C bis 40⁰C₅ vorzugsweise bei Umgebungstemperatur, während einer Zeitspanne von 1 bis 5 Stunden umgesetzt, wodurch man 1,3,6',3"-Tetra-N-äthoxycarbonyl-2'-desoxy-2'-epi-2'-phenylthio-3',4^l,2",4",6"-penta-0-benzoyl-kanamyciη
A der Formel VII erhält.

Dieses 2 ' -Epi-2'-phenylthioderivat (VII) wird mit 2Q Raney-Nickel in Äthanol unter Rückflußbedingungen umgesetzt, wobei die Entfernung der 2'-Phenylthiogruppe erfolgt. Man erhält auf diese Weise 1 ,3,6',3"-Tetra-N-äthoxycarbonyl-2¹-desoxy-3¹,4',2",4",6"-penta-0-benzoyl-kanamyciη Α der Formel VIII.

Das 2'-Desoxykanamycin Α-Derivat der Formel VIII wird dann mit Natriummethoxid in Methanol bei einer Temperatur von 0⁰C bis 40⁰C, vorzugsweise bei Umgebungstemperatur, behandelt, um die de-Benzoylierung durchzuführen. Man erhält so 1,3,6',3"-Tetra-N-äthoxycarbonyl-2'-desoxykanamyci η A der Formel H-I. Dieses N-geschützte 2'-Desoxykanamycin A (H-I) ist das N-geschützte, 2'-modifizierte Kanamycin-Derivat der allgemeinen Formel II, in welcher X ein Wasserstoffatom ist und die Aminoschutzgruppe R aus Äthoxycarbonyl besteht.

_: ., .3227179

Das Formel schema III erläutert einen Weg für die Herstellung von 2' -Epi-kanamycin A aus dem 2'-0-trifluormethansulfonylierten Kanamycin Α-Derivat (VI).

Das geschützte Kanamycin Α-Derivat (VI) wird mit der

einmolaren Menge oder einem leichten Überschuß an Natrium- oder Kaiiumbenzoat oder -acetat der Formel YM, in welcher Y eine Benzoxygruppe (CgH₅COO-) oder eine Acetoxygruppe (CH₃COO-) und M ein Natrium- oder Kaliumatom darstellen (wie in Formelschema III dargestellt), in einem geeigneten organischen Lösungsmittel wie Dimethylformamid, Dioxan, Aceton oder THF bei einer Temperatur, die zwischen Umgebungstemperatur und der RUckf1ußtemperatur des benutzten Lösungsmittels

liegt, während einer Zeitspanne von 1 bis 6 Stunden 15

umgesetzt, so daß die 2'-Trifluormethylsulfonyloxygruppe (-OSO₂CF₃) in die 2'-Epi-benzoxy- oder 2 *-Epiacetoxygruppe umgewandelt wird. Man erhält auf diese Weise l,3,6^l,3",4',2",4",6"-penta-0-benzoy1-kanamycin A der Formel IX. Dieses 2'-O-Epi-benzoyl- oder Epi-ace-

tyl-kanamycin Α-Derivat (IX) wird dann mit Natriummethoxid in Methanol in derselben Weise umgesetzt, wie dies in dem Formelschema II für die Debenzoylierung beschrieben ist. Die Deacelyierung findet gleichzeitig

an allen 2'-, 3¹-, 4'-, 2"-, 4"- und 6"-Stel 1 ungen 25

des Kanamycin Α-Derivates statt, so daß man 1,3,6',3"-Tetra-N-äthoxycarbonyl-2'-epikanamyciη Α der Formel (11 - 2 ) erhält. Dieses N-geschützte 2'-Epikanamyciη A (11 - 2) ist das N-geschützte, 2'-modifizierte Kanamycin-Derivat der allgemeinen Formel (II), in welcher X eine Hydroxylgruppe ist und die Aminoschutzgruppe R aus Äthoxycarbonyl besteht.

In dem Formelschema IV ist ein Weg zur Herstellung von 2'-Epikanamyciη B aus dem 2'-0-trifluormethansul-

fonylierten Kanamycin Α-Derivat (VI) dargestellt.

Das geschützte Kanamycin Α-Derivat (VI) wird mit der einmolaren Menge oder einem leichten Überschuß an Natrium- oder Kaliumazid in einem organischen Lösungsmittel wie Dimethylformamid, Dioxan, Aceton oder THF bei einer Temperatur zwischen 50⁰C und der Rückflußtemperatur des benutzten Lösungsmittels umgesetzt, so daß die 2'-Trifluormethylsulfonyloxygruppe (-OSOpCF-) durch die Azidogruppe ("N₃) ersetzt wird; man erhält so 1,3,6' ,3"-Tetra-N-äthoxycarbonyl-2'-desoxy-2'-epi azido-3¹,4',2",4",6"-penta-0-benzoyl-kanamycin A der Formel X. Dieses 2'-Epi-azido-kanamycin A-Derivat (X) wird anschließend mit Natriummethoxid in Methanol deacyliert (debenzoyliert), und zwar in derselben Weise wie dies im Formelschema II beschrieben ist.

. _ Man erhält so 1 ,3,6',3"-Tetra-N~äthoxycarbonyl-2'-des-Ib

oxy-2'-epi-azidokanamyciη A der Formel XI. Dieses Z*-Desoxy-2'-epi-azidokanamyciη Α-Derivat (XI) wird dann in einem geeigneten organischen Lösungsmittel wie Methanol, Dioxan oder THF in Gegenwart eines be-

_on kannten Hydrierungskatalysators wie Palladium-Kohle zu

u.a. hydriert, wodurch die 2'-Azidogruppe (Ng-N,) zur 2'-Aminogruppe (-NHp) reduziert wird. Auf diese Weise erhält man 1,3,6',3"-Tetra-N-äthoxycarbonyl-2'-epikanamycin B der Formel (II-3), welches das N-ge-

_o_ schützte, 2'-modifizierte Kanamycin-Derivat der allge-25

meinen Formel (II) darstellt, in welcher X einer Aminogruppe und R eine Äthoxycarbonylgruppe bedeuten.

Das N-geschützte 2'-Desoxykanamyci η A (H-I), welches entsprechend dem Formelschema II erhalten worden ist, das N-geschützte 2'-Epikanamyciη A (II-2), welches gemäß Formelschema III erhalten worden ist, und das N-geschützte 2'-Epikanamyciη B (II-3), welches gemäß Formelschema IV erhalten worden ist, werden dann einer üblichen Methode zur Entfernung der Aminoschutz-Äthoxy-

carbonylgruppen (CBe) unterworfen; man erhält jeweils das gewünschte 2 ' -Desoxykanamyciη A, 2'-Epikanamycin A bzw. 2'-Epikanamycin B.

In dem Formel schemata I, II, III und IV ist die Her-5

Stellung der N-geschützten 2 '-modifizierten Kanamycinderivate der Formel (II-l), (ΙΓ-2) und (II-3) unter Verwendung von Äthoxycarbonyl als Aminoschutzgruppen und Benzoyl als Hydroxylschutzgruppen beschrieben; es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß auch andere bekannte Aminoschutzgruppen außer der Äthoxycarbonylgruppe mit gleichem Erfolg verwendet werden können. In gleicher Weise kann die Acetylgruppe anstelle der Benzoylgruppe als Hydroxyschutzgruppe herangezogen

werden. 15

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen, nämlich 2■-Desoxykanamyciη A, 2'-Epikanamyciη Α und 2'-Epikanamyciη B ist mit allen verfahrenswesentlichen

Parametern in den Ansprüchen 5 bis 7 beschrieben und 20

beansprucht.

Die Umsetzungen bei den einzelnen Verfahrensstufen (a), (b), (c), (d) und (e) bei den Verfahren gemäß

Ansprüchen 5-7 werden entsprechend den in dem Formel-25

schemata I bis IV geschilderten Umsetzungen durchgeführt.

Auf jeden Fall wird in der vorletzten Stufe der Verfahrensvarianten gemäß vorliegender Erfindung das 1,3,6'-3"-tetra-N-geschützte Derivat von 2'-Desoxykanamycin A, 2'-Epikanamyciη A oder 2'-Epikanamyciη B, entsprechend den Formeln II¹, II" oder II"¹ erhalten. Um das gewünschte 2'-Desoxykanamyciη A, 2' -Epi-

kanamycin A oder 2'-Epikanamyciη B zu gewinnen, ist 35

es notwendig, in der letzten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens die verbliebenen Aminoschutzgruppen (R) aus dem tetra-N-geschützten, 2'-modifizierten Kanamycinderi vat der Formeln II¹, II" bzw. II"¹ (der

c Einfachheit halber im folgenden wie auch schon weiter vorn allgemein als Formel II bezeichnet) zu entfernen.

Die Entfernung der restlichen Aminoschutzgruppen (R)
kann mit Hilfe üblicher Methoden, wie sie aus der Synthese von Peptiden bekannt sind, erreicht werden. Beispielsweise kann man eine alkalische Hydrolyse, eine saure Hydrolyse oder eine Hydrierung anwenden, und zwar je nach der Natur der vorhandenen Aminoschutzgruppen. So lassen sich Aminoschutzgruppen vom Alkoxycarbonyltyp oder Aryloxycarbonyltyp entweder durch alkalische Hydrolyse, vorzugsweise durch Erhitzen in einer gesättigten Lösung von Bariumhydroxid in Wasser, wäßrigem 5n Natriumhydroxid oder wäßrigem 5n Kaliumhydroxid entfernen; es ist auch möglich, eine

__ saure Hydrolyse anzuwenden und die Behandlung mit einer Säure, beispielsweise In ChI orwasserstoffsäure in wärßgem Methanol oder mit wäßriger Trifluoressigsäure bei Umgebungstemperatur oder bei erhöhter Temperatur vorzunehmen. Aminoschutzgruppen vom Aralkyloxy-

_o_ carbonyltyp wie Benzyloxycarbonyl können durch Hydrie-25

rung entfernt werden, wobei die Hydrierung in Wasser oder in einem wäßrigen oder wasserfreien organischen Lösungsmittel wie Dioxan, Methanol u.a. bei Umgebungstemperatur oder bei erhöhter Temperatur in Gegenwart bekannter Hydrierungskatalysatoren wie Pal 1adium-auf-

Kohle durchgeführt werden kann; das Wasserstoffgas kann unter Atmosphärendruck, überatmosphärischem Druck oder unteratmosphärischem Druck zugeführt werden. Das Reaktionsgemisch aus der die Entfernung der N-Schutzgruppen bewirkenden Reaktion kann ggf. neutrali-

siert werden, bevor das gewünschte 2'-modifizierte Kanamycinderivat der Formel I daraus isoliert wird. Das gewünschte 2'-modifizierte Kanamycinderivat der Formel I kann isoliert und chromatografisch gereinigt werden, und zwar mit Hilfe von Ionenaustauscherharzen, wie dies von der Reinigung wasserlöslicher, basischer Antibiotika her bekannt ist. Die Reaktionslösung, die das gewünschte 2'-modifizierte Kanamyciη-Deri vat (I) gelöst enthält, kann beispielsweise mit einem Kationenaustauscherharz wie "Amberlite IRC-SO¹*"-' oder "Amberlite CG-50"W (beides Handelsprodukte der Firma Rohm & Haase Co., U.S.A.) behandelt werden, so daß die aktive Verbindung an dem Harz adsorbiert wird. Das Harz kann anschließend mit wäßrigem Ammoniak unterschiedlicher Konzentration eluiert werden. Die aktiven 15

Fraktionen des Eluates können entweder zur Trockne eingeengt oder der Gefriertrocknung unterworfen werden. Auf diese Weise erhält man die gewünschte erfindungsgemäße neue Verbindung I, die anschließend ggf. in _n an sich bekannter Weise durch Umsetzung mit einer pharmazeutisch akzeptablen Säure in ihr Säureanlagerungssalz umgewandelt werden kann.

Die neuen Verbindungen der Formel I gemäß vorliegender _o_ Erfindung und ihre pharmazeutisch akzeptablen Säure-

an!agerungssalze lassen sich oral, intraperitoneal, intravenös, subkutan oder intramuskulär verabreichen. Die Produkte können zu diesem Zweck in alle pharamazeutisch üblichen Verabreichungsformen gebracht werden, wie dies auch von anderen Kanamycinen her bekannt

ist. Für die orale Verabreichung eignen sich beispielsweise Pulver, Kapseln, Tabletten, Sirupe u.a.. Die erfindungsgemäßen neuen Verbindungen werden bei der Behandlung bakterieller Infektionen in einer Menge

von 0,1 bis 1 Gramm pro Person und Tag bei oraler 35

Verabreichung angewandt. Diese Dosis sollte auf drei

bis vier gleiche Teilmengen pro Tag verteilt werden. Die erfindungsgemäßen neuen Verbindungen können auch durch intramuskuläre Injektion verabreicht werden, wobei die Dosis 50 bis 500 mg/Person zwei- bis viermal pro Tag betragen soll. Die neuen Verbindungen gemäß vorliegender Erfindung können auch zu Salben für äußere Anwendungen verarbeitet werden; diese Salben sollen die aktive Verbindung in einer Konzentration von 0,5 bis 5 Gew.-% in der Mischung mit einer bekannten SaI- IQ benbasis wie beispielsweise Polyäthylenglykol enthalten. Schließlich sind die erfindungsgemäßen neuen Verbindungen auch zur Sterilisierung chirugischer Instrumente und sanitärer Materialien brauchbar.

Zum Gegenstand der Erfindung gehören infolgedessen auch die antibakteriell wirksamen Mittel gemäß Anspruch 8.

Die nun folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

2'-Desoxykanamycin A

(1) Tetra-N-äthoxycarbonylkanamyciη Α

Kanamycin A-sulfat (40 g) wurde in einer Mischung aus 400 ml 2n wäßrigem Natriumhydroxid und 200 ml Methanol gelöst. Zu der entstandenen Lösung wurden tropfenweise 69 ml Äthyl chioroformiat gegeben. Die entstandene Mischung wurde bei Umgebungstemperatur 4 Stunden gerührt und dann filtriert. Die abfiltrierte feste Substanz wurde mit Wasser gewaschen und getrocknet. Man erhielt so 1,3,6',3"-Tetra-N-äthoxycarbonylkanamycin A. Ausbeute: 45,7 g (86%).

- 38 F. 266 - 267°C [a]*⁵ + 48,3° (c 0,5; DMF)

Gewichtsanalyse für ^C3q^H52^N4°19^:

Berechnet: C 46,62%; H 6,80%; N 7,25% Gefunden : C 45,92%; H 6,79%; N 7,05%

(2) 1,3,6',3"-Tetra-N-äthoxycarbonyl-2' ,

3' ,4' ,2",6"-hexa-0-benzoyl-kanamyci η Α

10 Das gemäß Abschnitt (I) gewonnene Tetra-N-äthoxycarbonylkanamycin A (7,73 g) wurde in 200 ml Pyridin gelöst. Die entstandene Lösung wurde mit 12,2 ml Benzoylchlorid vermischt. Die entstandene Mischung ließ man über Nach bei 5°C stehen, wobei die O-Benzoylierung

15 eintrat. Das Reaktionsgemisch wurde mit 1 ml Wasser vermischt und unter vermindertem Druck destilliert, um das Lösungsmittel zu entfernen. Der Rückstand wurde mit 300 ml Äthylacetat vermischt und die Mischung wurde mit Wasser und dann mit gesättigter wäßriger

20 Natriumbicarbonatlösung und schließlich noch zweimal mit Wasser gewaschen. Die organische Schicht wurde über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und dann zur Trockne eingeengt, und zwar unter vermindertem Druck. Auf diese Weise erhielt man die Titelverbindung

in einer Ausbeute von 13,6 g (97,3%)

F. 195 - 215°C [a]p⁵ + 100,7° (c 0,9; CHCl₃)

Gewichtsanalyse für ^C72^H76^N4^/'25^:

Berechnet: C 61,87%; H 5,49%; N 4,01% Gefunden: C 61,78%; H 5,42%; N 3,87%

(3) 1,3,6',3"-Tetra-N-äthoxycarbonyl-3',

4' ,2",4",6"-penta-0-benzoyl-kanamyciη Α

Das gemäß vorstehendem Verfahrensabschnitt erhaltene Tetra-N-äthoxycarbonyl-hexa-O-benzoyl-kanamyciη Α (43g) wurde in 60 ml Pyridin gelöst. Die entstandene Lösung wurde mit 0,48 ml Hydrazi η-Hydrat versetzt. Man ließ g die Mischung bei Umgebungstemperatur über Nacht stehen, wobei vorzugsweise eine Entfernung der 2'-O-Benzoylgruppe erreicht wurde. Das Reaktionsgemisch wurde mit 2 ml Aceton vermischt und vermindertem Druck destilliert, um das Lösungsmittel zu entfernen. Der Rückstand wurde mit 150 ml Äthylacetat vermischt und nacheinander mit Wasser, In wäßrigem Kaiiumbisulfat, gesättigter wäßriger Natriu mbicarbonatlösung und noch zweimal mit Wasser gewaschen. Die organische Schicht wurde über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck zur Entfernung des Lösungsmittels destilliert. Man erhielt so 3,8 g der Titelverbindung als Rohprodukt. Dieses Rohprodukt wurde durch Chromatografieren über Silikagel (75 g); zum Entwickeln wurde Chloroform-Methanol (50:1) verwendet.

_on Man erhielt auf diese Weise die Titelverbindung in einer Menge von 2,6 g (67%).

F. 193 - 202⁰C [α] ρ⁵ + 85,5° (c 1,0; CHCl₃)

Gewichtsanalyse für ^C65^H72^N4⁰?4^:

Berechnet: C 60,35%; H 5,62%; N 4,33% Gefunden : C 59,41%; H 5,51%; N 4,32%

(4) 1,3,6',3"-Tetra-N-äthoxycarbonyl-

2'-0-trifluormethylsulfonyl-3¹,4',2" ,4" ,6"-penta-0-benzoyl-kanamycin A

Das Tetra-N-äthoxycarbonyl-penta-O-benzoyl-kanamycin
A (2,37 g), welches gemäß vorstehendem Abschnitt (3) 35

erhalten worden war, wurde in 40 ml Pyridin gelöst. Die entstandene Lösung wurde mit 0,9 g 4-N-Dimethylaminopyridin und dann tropfenweise mit 0,6 ml Trifluormethylsulfonyl Chlorid unter Eiskühlung versetzt. Die

c flüssige Mischung ließ man bei Umgebungstemperatur 20 Minuten stehen. Danach wurde das Reaktionsgemisch mit 0,5 ml Wasser vermischt und anschließend unter vermindertem Druck destilliert, um das Lösungsmittel zu entfernen. Der Rückstand wurde mit 60 ml Äthylacetat vermischt. Die Mischung wurde nacheinander mit Wasser, gesättigter wäßriger Natriumbicarbonatlösung, In wäßrigem Kai iumbisulfat und schließlich wieder mit Wasser gewaschen. Die organische Schicht wurde über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und unter

, _ vermindertem Druck destilliert. Man erhielt so 2,3

g der Titelverbindung als Rohprodukt. Das Rohprodukt wurde chromatografisch über Silikagel (30 g) gereinigt, wobei zum Entwickeln Chloroform-Methanol (50:1) verwendet wurde. Man erhielt die Titelverbindung in einer Ausbeute von 2,2 g (85%).

F. 125 - 137°C (Zers.) Mp⁵+ 110,5° (c 0,7; CHCl₃)

IR ( v-SSL ): 1140, 1415 (SO₉CF-)

¹H-NMR (COCl₃) : δ7,2-8,3 (25H, m "C-C₅H₅

Il 0

(5) 1 ,3,6',3"-Tetra-N-äthoxycarbonyl-

2¹-desoxy-2'-epi-2'-phenylthio-3^l,4',2",4",6"-penta-0-benzoyl-kanamyciη Α

Das 2'-O-Trifluormethylsulfonyl-kanamycin A (2,1 g), welches gemäß vorstehendem Abschnitt (4) erhalten

worden war, wurde in 30 ml DMF (Dimethylformamid) gelöst. Die erhaltene Lösung wurde mit 430 mg Natriumthiophenolat vermischt. Man ließ die Mischung drei Stunden bei Umgebungstemperatur stehen, damit die

g Reaktion zur Einführung der Epi-2'-phenylthiogruppe in die Kanamycin Α-Verbindung ablaufen konnte. Das Reaktionsgemisch wurde dann unter vermindertem Druck destilliert, um das Lösungsmittel zu entfernen. Der Rückstand wurde mit 60 ml Äthylacetat vermischt und anschließend zweimal mit Wasser gewaschen. Die organische Schicht wurde über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und destilliert, und zwar unter vermindertem Druck. Man erhielt 2,0 g einer festen Substanz, die das Rohprodukt der Titel verbindung darstellte. Dieses

,_ Rohprodukt wurde chromatografisch über Silikagel (30g) 15

gereinigt, wobei zum Entwickeln Chloroform-Methanol (50:1) verwendet wurde. Die Titelverbindung wurde schließlich in einer Ausbeute von 1,8 g (88%) gewonnen.

₂₀ F. 148 - 165°C [«] Q⁵ + 87,7° (c 1,0; CHCl₃)

¹H-NMR (CDCl₃) : S 6,8-7,0 (5H, m, S-C₅H₅)

δ 7,2-8,2 (25H,m, -C-C₅H₅)

Il

25 0

Gewichtsanalyse für C₇₁H₇₅N₄O₂₃S:

Berechnet: C 61,54%; H 5,54%; N 4,04%

S 2,31%

³⁰ Gefunden : C 61,68%; H 5,50%; N 3,71%;

S 2,36%

(6) 1 ,3,6',3"-Tetra-N-äthoxycarbonyl-

2'-desoxy-3',4',2",4",6"-penta-0-benzoyl-kanamyciη A

Das 2'-Phenylthio-kanamycin A-Derivat (1,5 g), welches gemäß vorstehendem Abschnitt (5) erhalten worden war, wurde in 35 ml Äthanol gelöst. Die entstandene Lösung wurde mit 10 ml Raney-Nickel vermischt. Die entstandene Mischung wurde 30 Minuten zum Rückfluß erhitzt. Das Reaktionsgemisch wurde dann filtriert, um unlösliche feste Substanz zu entfernen. Das Filtrat wurde zur Trockne eingeengt. Man erhielt so 1,35 g der Titelverbindung als Rohprodukt. Dieses Rohprodukt wurde chromatografisch über -Silikagel (25 g) gereinigt, wobei zum Entwickeln Chloroform-Methanol (45:1) verwendet wurde. Die Titelverbindung lag schließlich in einer Menge von 1,3 g (Ausbeute 93%).

F. 140 - 155°C [a] ^⁵ + 74° (c 1,0; CHCl₃)

20 Gewichtsanalyse für ^Gs5^H72^N4°23^:

Berechnet: C 61,11%; H 5,69%; N 4,39%; Gefunden : C 61,00%; H 5,63%; N 4,24%;

(7) 2 ' -Desoxykanamycin A

Das'N.O-geschützte 2 '-Desoxykanamycin Α-Derivat (1,1g), welches gemäß vorstehendem Abschnitt (6) erhalten worden war, wurde in 30 ml Methanol gelöst. Die entstandene Lösung wurde mit 0,7 ml einer 28%igen Natriummethoxidlösung in Methanol vermischt, um den pH-Wert der Mischung auf 11 einzustellen. Die gesamte Mischung ließ man bei Umgebungstemperatur 30 Minuten stehen, damit die Entfernung der O-Benzoylgruppen erfolgen konnte. Das Reaktionsgemisch wurde dann durch Zugabe von In-HCl neutralisiert. Die neutralisierte Lösung

wurde unter vermindertem Druck eingeengt. Der Rückstand wurde mit 3,5 g Bariumhydroxid (Ba(OH)₂'8H₂O) und 50 ml Wasser vermischt und die Mischung wurde unter Rühren drei Stunden zum Rückfluß erhitzt. Dabei trat die Abspaltung der N-Schutzgruppen ein. Nach dem Abkühlen wurde das Reaktionsgemisch neutralisiert, indem man Kohlendioxidgas durchleitete. Anschließend wurde das gebildete unlösliche Material abfiltriert. Das Filtrat wurde über eine Kolonne mit einem Kationen-

austauscherharz, Amberlite CG-50 (NH.+-Form) (20 ml) gegeben, damit das 2'-Desoxykanamycin A adsorbiert werden konnte. Die Harzkolonne wurde anschließend mit Wasser und mit 0,1η wäßrigem Ammoniak gewaschen und schließlich mit 0,3n wäßrigem Ammoniak eluiert.

_1{- Das Eluat wurde in 2 ml-Fraktionen aufgefangen. Die aktiven Fraktionen Nr. 6 bis 10 wurden vereinigt und unter vermindertem Druck zur Trockne eingeengt. Man erhielt auf diese Weise 190 mg der Titeiverbindung. Ausbeute: 47%.

²⁰ 25

F. 208 - 221°C (Zers.) [α] " + 124,8° (c 0,9; H₂O)

¹H-NMR (D₂O): δ 5,46 (IH, d, J = 3,75; T-H) δ 5,02 (IH, d, J = 3,8; 1"-H) ₂₅ δ 2,25 (IH, q, J = 4 und 10 Hz,

2¹ äquatorial-H )

δ 1,72 (IH, d-t.J = 3,75 und 12 Hz, 2¹ axial-H)

₃g Gewichtsanalyse für C,gH₃gN.0,Q*3/2 H₂O:

Berechnet: C 43,61%; H 7,94%; N 11,30% Gefunden : C 43,36%; H 7,50%; N 11,30%

- 44 1 Beispiel 2

2 ' -Epikanamycin A

(1) 1,3,6',3"-Tetra-N-äthoxycarbonyl-

2'-0-epi-benzoyl-3^l.4',2",4"6"-penta-0-benzoyl-kanamycin A »

Das 1,3,6',3"-Tetra-N-äthoxycarbonyl-2'-O-tr ifluormethyl sulfonyl-3',4',2",4",6"-penta-O-benzoyl-kanamycin
A (400 mg), welches gemäß Beispiel 1 (4) erhalten worden ist, wurde in 10 ml DMF gelöst. Die entstandene Lösung wurde mit 250 mg Natriumbenzoat vermischt. Die erhaltene Mischung wurde bei 80⁰C fünf Stunden gerührt, damit der Ersatz der 2'-O-Trifluormethylsul fonylgruppe durch die 2' -0-Benzoylgruppe stattfinden konnte. Das Reaktionsgemisch wurde unter vermindertem Druck destilliert, um das Lösungsmittel zu entfernen. Der Rückstand wurde mit 20 ml Äthylacetat vermischt und dann zweimal mit Wasser gewaschen. Die organische Schicht wurde über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck zur Trockne eingeengt. Man erhielt auf diese Weise 380 mg der Ti te!verbindung
als Rohprodukt. Dieses Rohprodukt wurde durch Chro-

_oc matografieren über Silikagel (10 g) gereinigt, wobei zum Entwickeln Chloroform-Methanol (50:1) verwendet wurde. Man erhielt 270 mg der Titel verbindung (Ausbeute 69%).

₃₀ F. 118 - 134⁰C [_a] j"³+ 41,7° (c 0,6; CHCl₃)

Gewichtsanalyse für ^C72^H76^N4°25^:

Berechnet: C 61,87%; H 5,49%; N 4,01%

Gefunden: C 61,66%; H 5,53%; N 3,80% 35

- 45 -1 (2) 2'-Epikanamycin A

Das Produkt (250 mg) aus dem vorstehenden Abschnitt (1) wurde in 5 ml Methanol gelöst. Die erhaltene methag nolische Lösung wurde mit 0,15 ml einer Lösung aus 28% Natriummethoxid in Methanol vermischt, um den pH-Wert auf 11 einzustellen. Die Mischung ließ man bei Umgebungstemperatur 30 Minuten stehen, um die Benzoylgruppen zu entfernen. Das Reaktionsgemisch wurde durch Zugabe von In HCl neutralisiert; die neutralisierte Lösung wurde unter vermindertem Druck eingeengt. Die konzentrierte Lösung wurde mit 800 mg Bariumhydroxid (Ba(OH)₂'8H₂O) und 10 ml Wasser vermischt und die Mischung wurde unter Rühren drei Stunden zum Rückfluß erhitzt, damit die Abspaltung der N-Schutzgruppen eintreten konnte. Nach dem Abkühlen wurde die Reaktionslösung durch Durchleiten von Kohlendioxidgas neutralisiert. Das gebildete unlösliche Material wurde Abfiltriert. Das Filtrat wurde durch

_on eine Kolonne mit einem Ionenaustauscherharz geleitet

R (Amberlite CG-50 (NH^+Form) , 5 ml), an welchem das gebildete 2'-Epikanamycin A adsorbiert wurde. Die

Harzkolonne wurde mit Wasser und dann mit 0,1η wäßrigem Ammoniak gewaschen und danach mit 0,3n wäßrigem Ammo-

__ niak eluiert. Das Eluat wurde in 0,7 ml Fraktionen

aufgefangen. Die aktiven Fraktionen Nr. 51 bis 53 wurden vereinigt und unter vermindertem Druck zur Trockne eingeengt. Man erhielt auf diese Weise 45 mg der Ti te!verbindung .

30 ₇r>

F. 194 - 225°C (Zers.) [a]"+ 100,8⁰C (c 0,8; Η_£0) Gewichtsanalyse für C₁₃H₃₅N₄O₁₁*H₂C0₃'5/2 H₂O:

Berechnet: C 38,57%; H 7,34; N 9,47% 35 Gefunden : C 38,46%; H 6,97%; N 9,64%

- 46 1 Beispiel 3

2' -Epikanamycin B

(1) 1,3,6',3"-Tetra-N-äthoxycarbonyl-

2^l-desoxy-2^l-epi-azido~3¹,4^l,2",4",6"-penta-0-benzoylkanamycin A.

Das 1,3,6',3"-Tetra-N-äthoxycarbonyl-^'-O-trifluormethylsulfonyl-3',4',2",4",6"-penta-0-benzoyl-kanamycin A (1,0 g), welches gemäß Beispiel 1 (4) erhalten worden war, wurde in 20 ml DMF gelöst. Die entstandene Lösung wurde mit 250 mg Natriumazid (NaN₃) vermischt und die Mischung wurde unter Rühren drei Stunden auf _nc TOO⁰C erhitzt. Das Reaktionsgemisch wurde dann unter

vermindertem Druck destilliert und der Rückstand wurde mit 50 ml Äthylacetat vermischt. Diese Mischung wurde dreimal mit Wasser gewaschen. Danach wurde die organische Schicht über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck zur Entfernung des Lösungsmittels destilliert. Das Rohprodukt der Ti te!verbindung blieb in einer Ausbeute von 890 mg zurück. Das Rohprodukt wurde durch Chromatografieren über Silikagel (15 g) gereinigt, wobei zum Entwickeln Chloroformmethanol (50:1) verwendet wurde. Danach lag die Ti tel verbindung in einer Menge von 708 mg (Ausbeute (77%) vor.

F. 167 - 180⁰C [a] ^⁴ + 90,4° (c 0,8; CHCl₃)
IR (v>£g_r ): 2100 (-N₃) (1140, 1415 verschwand SO₂CF₃)

Gewichtsanalyse für ^C65^H71^N7°23^:

Berechnet: C 59,21%; H 5,44%; N 7,44%

_oc Gefunden : C 58,96%; H 5,45%; N 7,38%

- 47 -1 (2) ' 2¹-Epikanamycin B

Das 2'-Azidokanamycin Α-Derivat (500 mg), welches gemäß vorstehenden Abschnitt (1) erhalten worden war, wurde in 12 ml Methanol gelöst. Die entstandene Lösung wurde mit 0,3 ml einer Lösung aus 28% Natriummethoxid in Methanol vermischt und die Mischung ließ man bei Umgebungstemperatur 30 Minuten stehen, damit die Benzoylgruppen abgespalten werden konnten. Die Reaktions-

,Q lösung wurde durch Zugabe von In HcI neutralisiert und dann durch Zugabe von 0,1 ml Essigsäure angesäuert. Schließlich wurden noch 30 mg Palladium-Schwarz zugesetzt. Die entstandene Mischung wurde mit Wasserstoffgas bei Umgebungstemperatur und Atmosphärendruck katalytisch hydriert. Das Reaktionsgemisch wurde auf die Anwesenheit von zurückgebliebenem, nicht umgesetzten 2¹-Epi-azido-kanamycin Α-Derivat mit Hilfe der Dünnschichtchromatografie an einer Si 1ikagelplatte analysiert. Das 2'-Epi-azido-kanamyciη Α-Derivat gab

_on einen Fleck bei Rf 0,5, während das entstandene Reduktionsprodukt, d.h. das 1,3,6',3"-Tetra-N-äthoxycarbonyl-2¹-desoxy-2¹-epi-amino-kanamycin A, einen Fleck bei Rf 0,24 zeigte, wenn die Si 1 ikagelplatte bei der Dünnschichtchromatografie mit einer Mischung aus Chloroform, Methanol und konzentriertem wäßrigem Ammoniak (Volumenverhältnis 9:4:1) entwickelt wurde. Die katalytische Hydrierung wurde fortgesetzt, bis bei der Dünnschichtchromatografie festgestellt werden konnte, daß das 2'-Epi-azido-kanamycin Α-Derivat voll-

O₀ ständig verbraucht worden war. Das Reaktionsgemisch

wurde dann filtriert, um den Katalysator zu entfernen.

* Das Filtrat wurde unter vermindertem Druck eingedampft, um das Lösungsmittel zu entfernen. Der Rückstand wurde mit 1,5 g Kaliumhydroxid und 10 ml Wasser vermischt

_gi_ und die Mischung wurde 3 Stunden auf 10O⁰C erhitzt, um die Entfernung der Äthoxycarbonylgruppen zu er-

reichen. Nach dem Abkühlen wurde die Reaktionsmischung durch Zugabe von konzentrierter Chlorwasserstoffsäure neutralisiert und dann durch eine Kolonne mit dem Austauscherharz Amberlite CG-5(r^(NH.+ 10 ml) geleitet. Dabei wurde das 2' -Epikanamycin B an dem Harz adsorbiert. Die Harzkolonne wurde zuerst mit Wasser und dann mit 0,1η wäßrigem Ammoniak gewaschen und anschließend mit 0,3n wäßrigem Ammoniak eluiert. Das Eluat wurde in 1,5 ml Fraktionen aufgefangen. Die aktiven Fraktionen Nr. 3 bis 8 wurden vereinigt und unter vermindertem Druck zur Trockne eingeengt. Man

erhielt auf diese Ausbeute 40%.

Weise 74 mg der Titelverbindung.

F. 205 - 22O⁰C (Zers.)

Gewichtsanalyse für

+ 105° (c 0,5;

Berechnet: Gefunden :

C 41,82%; H 7,22%; N 12,84% C 41,67%; H 7,16%; N 12,70%

Meissner & Bolte Patentanwälte

Claims

Meissner &BOLTE

Patentanwälte
European Patent Attorneys

MEISSNER & BOLTE₁ Hollerallee 73, D-2800 Bremen 1 "Ί

Anmelder:

ZAIDAN HOJIN BISEIBUTSU

KAGAKU KENKYU KAI

14-23, Kami Ohsaki 3-chome,

Chinagawa-ku

Tokyo, Japan

Dipl.-Ing. Hans Meissner (bis i980) Dipl.-Ing. Erich Bolte

Hollerallee 73
D-2800 Bremen 1

Telefon (0421) 342019 Telegramme: PATMElS BREMEN Telex: 246157 (meibo d)

Ihr Zeichen Your ref.

Ihr Schreiben vom Your letter of

(VNR):100943

Unser Zeichen Our ref.

YAG- 92-DE

Datum Date

20. Juli 1982/9315

2'-Modifizierte Kanamycinderivate, Verfahren zur Herstellung derselben sowie Mittel mit antibakteriel 1 er Wirkung, die diese modifizierten kanamycinderivate

enthalten

Ansprüche:

2 ' -modif izierte Kanamyci nderi vate der allgemeinen Formel I

Konten: Bremer Bank, (BLZ 290 800 10) Nr. 2 310 028 · Die Sparkasse in Bremen (BLZ 290 501 01) Nr. 104 585S Postscheckkonto: Hamburg (BLZ 200 100 20) 339 52-202

-t 2 -

.Α

NH₂

/γ*

O K OH A

(D

in welcher X ein Wasserstoffatom, eine Hydroxylgruppe oder eine Aminogruppe bedeutet sowie die pharmazeutisch akzeptablen Säureanlagerungssalze derselben.
2. Kanamycinderivat gemäß Anspruch 1, nämlich 2'-Desoxykanamyciη Α, entsprechend der Verbindung der Formel I, in welcher X ein Wasserstoffatom ist.
3. Kanamycinderivat gemäß Anspruch 1, nämlich 2 '-Epikanamyciη Α, entsprechend der Verbindung der Formel I, in welcher X eine Hydroxylgruppe ist.
4. Kanamycinderivat gemäß Anspruch 1, nämlich 2'-Epikanamycin B, entsprechend der Verbindung der Formel I, in welcher X eine Aminogruppe ist.
5. Verfahren zur Herstellung von 2¹-Desoxykanamycin A gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man in aufeinanderfolgenden Verfahrens-

stufen

(a) 1,3,6',3"-tetra-N-geschütztes 2',3',

4',2",4",6"-Hexa-0-benzoyl- oder acetyl-kanamyciη Α der allgemeinen Formel IV¹

ZO

NHR

(IV)

in welcher R eine Aminoschutzgruppe ist und Z eine Benzoyl- oder Acetylgruppe bedeutet, mit Hydrazin, Hydrazin-Hydrat, Methyl hydrazin oder Hydroxylamin in Pyridin bei einer Temperatur von -10⁰C bis 50⁰C umsetzt, um so vorzugsweise die 2'-O-Benzoyl- oder -acetylgruppe aus der Verbindung IV¹ zu entfernen,

(b) das entstandene 1 ,3,6',3"-tetra-N-ge-

schützte 3',4',2",4",6"-Penta-0-benzoyl- oder -acetylkanamycin A mit Trifluormethylsulfonyl chiorid oder Trifluormethansulfonsäureanhydrid in Pyridin bei einer Temperatur von O⁰C bis 30⁰C umsetzt, so daß man ein 1,3,6',3"-tetra-N-geschütztes 2'-O-Trif1uormethylsulfonyl-3',4' ,2",4",6"-penta-0-benzoyl- oder -acetyl-kanamycin A der allgemeinen Formel VI¹

ZO

in we!eher erhält,

R und Z die angegebene Bedeutung haben,

(c) die erhaltene Verbindung VI' mit

einem Al kai imetal 1 thiophenolat in einem organischen Lösungsmittel bei einer Temperatur von 10⁰C bis 40⁰C umsetzt, so daß man ein 1,3,6',3"-tetra-N-geschütztes 2'-Desoxy-2'-epi-2^l-phenylthio-3',4',2",4",6"-penta-O-benzoyl- oder -acetyl-kanamyciη
Formel VII¹ —NHE

A der allgemeinen

KHR

(YII')

in welcher R und Z die bereits angegebene Bedeutung haben und i eine Phenylgruppe darstellt, erhält,

(d) die erhaltene Verbindung VII¹ mit Raney-Nickel in Äthanol umsetzt, um die 2'-Epi-2^l-phenyl thiogruppe zu entfernen,

(e) das entstandene 1,3,6',3"-tetra-N-geschützte 2' -Desoxy-3',4',2",4",6"-penta-0-benzoyl- oder -acetyl-kanamycin A mit einem Al kaiimetalImethoxid umsetzt, um die Benzoyl- oder Acetyl gruppen (Z) zu entfernen, so daß man das tetra-N-geschützte 2'-desoxy-kanamycin Α-Derivat der Formel II'

in welcher R die angegebene Bedeutung hat, erhält und

(f) die verbliebenen Aminoschutzgruppen

(R) aus dem N-geschützten 2'-Desoxykanamycin A-Derivat

«β ·■ * t'«

der Formel II' in an sich bekannter Weise entfernt, so daß man 2'-Desoxykanamyciη Α erhält.
6. Verfahren zur Herstellung von 2' -Epi -

kanamycin A, dadurch gekennzeichnet, daß man in aufeinanderfolgenden Verfahrensstufen

(a) ein 1,3,6',3"-tetra-N-geschütztes

Z'.3',4',2",4",6"-Hexa-0-bezoyl- oder acetyl-kanamyciη A der allgemeinen Formel IV¹

NHR

(IV)

in welcher R Aminoschutzgruppen und Z Benzoyl- oder Acetyl gruppen bedeuten, mit Hydrazin, Hydraziη-Hydrat, Methylhydraziη oder Hydroxylamin in Pyridin bei einer Temperatur von -10⁰C bis 50⁰C umsetzt, um vorzugsweise die 2'-O-Benzoyl- oder -acetyl gruppe aus der Verbindung IV¹ zu entfernen, ^s

(b) das entstandene 1,3,6',3"-tetra-N-

geschützte 3',4'4",6"-penta-0-benzoyl- oder acetylkanamycin A mit Trif1uormethylsulfonylchlorid oder

Trifluormethansulfonsäureanhydrid in Pyridin bei einer Temperatur von 0° bis 30⁰C umsetzt, so daß man ein 1,3,6',3"-tetra-N-geschütztes 2'-O-Trif1uormethylsul fonyl -3' ,4' ,2",4",6"-penta-0-benzoyl- oder -acetylkanamycin A der allgemeinen Formel VI'

(VI¹)

in welcher erhält,

R und Z die angegebene Bedeutung haben,

(c) die erhaltene Verbindung VI' mit

Natrium- oder Kaiiumbenzoat oder -acetat in einem organischen Lösungsmittel bei einer Temperatur, die zwischen Umgebungstemperatur und der Rückflußtemperatur des benutzten Lösungsmittels liegt, umsetzt, so daß man ein 1,3,6' ,3"-tetra-N-geschütztes 2'-benzoyl- oder epiacetyl-3',4',2",4",6"-penta-0-benzoyl- oder acetyl-kanamycin A der Formel IX¹

KHR

(ΐχ·)

in welcher R und Z die angegebene Bedeutung haben und Y eine Benzoyl- oder Acety!gruppe darstellt, erhält,

(d) die erhaltene Verbindung IX¹ mit

einem Al kai imetalImethoxid umsetzt, um die Benzoyl- oder Acetyl gruppen (Z und Y) zu entfernen, so daß man ein tetra-N-geschütztes 2'-Epikanamyciη A-Derivat der Formel II"

in welcher R die angegebene Bedeutung hat, erhält und

(e) die verbliebenen Aminoschutzgruppen

(R) aus dem N-geschützten 2' -Epikanamyciη A-Derivat (H") in an sich bekannter Weise entfernt, so daß man 2'-Epikanamycin A erhält.
7. Verfahren zur Herstellung von 2 ' -Epi -

kanamycin B, dadurch gekennzeichnet, daß man in aufeinanderfolgenden Verfahrensstufen

(a) ein 1 ,3,6',3"-tetra-N-geschütztes

2¹,3',4',2",4",6"-Hexa-0-benzoyl- oder acetyl-kanamyciη

A der allgemeinen Formel IV¹

ms.

UHR

in welcher R Aminoschutzgruppen und Z Benzoyl- oder Acetylgruppen bedeuten, mit Hydrazin, Hydrazin-Hydrat,

Methyl hydrazin oder Hydroxyamin in Pyridin bei einer Temperatur von -10⁰C bis 5O⁰C umsetzt, um vorzugsweise die 2'-0-Benzoyl- oder -acety!gruppe aus der Verbindung IV¹ zu entfernen,

(b) das entstandene 1 ,3,6',3"-tetra-N-ge-

schützte 3¹,4',2",4",6"-penta-0-Benzoy1 - oder acetylkanamycin A mit Trif1uormethylsulfonylchlorid oder Trif1uormethansulfonsäureanhydrid in Pyridin bei einer Temperatur von 0⁰C bis 30⁰C umsetzt, so daß man ein 1,3,6',3"-tetra-N-geschütztes 2'-0-TrIfluormethylsulfonyl-3',4',2",4",6"-penta-0-benzoyl- oder acetyl-kanamycin A der Formel VI¹

-NHR

KHR

UHR

in welcher R und erhält,

Z die angegebene Bedeutung haben,

(c) die erhaltene Verbindung VI¹ mit

einem Al kai imetallazid in einem organischen Lösungsmittel bei einer Temperatur von 50⁰C bis zur Rückfluß-

temperatur des benutzten Lösungsmittels umsetzt, so daß man ein 1 ,3,6',3"-tetra-N-geschütztes 2'-Desoxykanamycin-2' -epi-azido-S^V^.^ oder acetyl-kanamyciη A der Formel X¹

NHR

ZO

in welcher R und erhält,

Z die angegebene Bedeutung haben,

(d) die erhaltene Verbindung X¹ mit einem

Al kaiimetalImethoxid umsetzt, um die Benzoyl- oder Acetylgruppen (Z) zu entfernen, so daß man das entsprechende 1 ,3,6' ,3"-tetra-N-geschützte 2'-Desoxy-2 ' epi-azido-kanamycin A der Formel XI¹

NHR

10 15

HO

NHR

20 25 30 35

in welcher R die angegebene Bedeutung hat, erhält,

(e) die 2'-Epi-azidogruppe in der Verbindung XI¹ mit Wasserstoff zu einer Aminogruppe reduziert, so daß man ein 1 ,3,6,3"-tetra-N-geschütztes 2'-Epikanamyciη B der Formel II"¹

NHR

(II"')

HO

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in welcher R die angegebene Bedeutung hat, erhält, und

(f) die restlichen Aminoschutzgruppen

(R) aus dem N-geschützten 2'-Epikanamyciη B-Derivat (H"¹) in an sich bekannter Weise entfernt, so daß man 2'-Epikanamycin B gewinnt.
8. Antibakterielles Mittel, enthaltend als aktiven Bestandteil 2'-Desoxykanamyciη A, 2'-Eρikanamycin A oder 2'-Epikanamycin B oder ein pharmazeutisch akzeptables Säureanlagerungssalz dieser Verbindungen in antibakteriell wirkender Menge, gegebenenfalls in Kombination mit einem geeigneten Trägermateri al.
9. 1,3,6' ,3"-Tetra-N-äthoxycarbonyl-2'-0-trifluormethylsulfonyl-2',3',4',2",4",6"-penta-0-benzyl-kanamycin A der allgemeinen Formel

NHCbe

BzO

(V)

BzO

OBz

in welcher CBe Äthoxycarbonylgruppen und Bz Benzoyl-

gruppen bedeuten.

Meissner &Bolte Patentanwälte