DE3321864C2

DE3321864C2 -

Info

Publication number: DE3321864C2
Application number: DE3321864A
Authority: DE
Inventors: Choung Un Manlius N.Y. Us Kim; Peter Francis Syracuse N.Y. Us Misco Jun.
Original assignee: Bristol Myers Squibb Co
Current assignee: Bristol Myers Squibb Co
Priority date: 1982-06-18
Filing date: 1983-06-16
Publication date: 1992-03-26
Also published as: NL8302183A; DK276683D0; FI77036C; OA07468A; FI832175L; FR2528847A1; DE3321864A1; IL69002A; KR840005145A; CH658657A5; FR2528847B1; LU84864A1; GR78375B; FI77036B; FI832175A0; ATA226583A; US4536335A; SE8303502L; IE831431L; CA1273009A

Description

Die Erfindung betrifft Carbapenemverbindungen, Verfahren zu ihrer Herstellung und pharmazeutische Mittel, die diese Verbindungen enthalten.

Eine Reihe von β-Lactam-Derivaten, die den Carbapenem- Kern

enthalten, ist in der Literatur beschrieben. Es ist bekannt, daß diese Carbapenem-Derivate als antibakterielle Mittel und/oder β-Lactamase-Inhibitoren brauchbar sind.

Die ursprünglichen Carbapenem-Verbindungen waren natürliche Produkte, wie Thienamycin der Formel

das durch Fermentation von Streptomyces cattleya (US-PS 39 50 357) erhalten wird. Thienamycin ist ein außerordentlich wirksames Breitband-Antibiotikum, das eine bemerkenswerte Aktivität gegenüber verschiedenen Pseudomonas-Spezien, welche bekanntlich resistent gegen β-Lactam-Antibiotika sind, besitzt.

Andere Naturprodukte, die den Carbapenem-Kern enthalten, umfassen Olivansäure-Derivate, wie das Antibiotikum MM 13902 der Formel

gemäß der US-PS 41 13 856; das Antibiotikum MM 17880 der Formel

gemäß der US-PS 41 62 304; das Antibiotikum MM 4550A der Formel

gemäß der US-PS 41 72 129; und das Antibiotikum 890A₉ der Formel

gemäß der US-PS 42 64 735. Neben den Naturprodukten ist die Verbindung Desacetyl 890A₁₀ der Formel

in der US-PS 42 64 734 beschrieben, wobei diese Verbindung durch enzymatische Deacylierung der entsprechenden N-Acetyl-Verbindung hergestellt wird. Es wurden auch verschiedene Derivate der natürlich vorkommenden Olivansäuren synthetisiert, z. B. die in der europäischen Patentanmeldung 8885 beschriebenen Verbindungen der allgemeinen Formel

worin CO₂R₁ eine freie, in Form eines Salzes vorliegende oder veresterte Carboxylgruppe bedeutet, n für 0 oder 1 steht und R₂ für H, eine Acylgruppe oder eine Gruppe der Formel R₃O₃S steht, worin R₃ ein salzbildendes Ion oder eine Methyl- oder Ethylgruppe bedeutet.

Die US-PS 42 35 922 (siehe auch europäische Patentanmeldung 2058) beschreibt Carbapenem-Derivate der Formel

wohingegen die GB-Anmeldung 15 98 062 die Isolierung der Verbindung

aus einer Streptomyces-Fermentationsbrühe beschreibt.

In 6-Stellung unsubstituierte Carbapeneme wurden ebenfalls synthetisiert. So beschreiben die US-PS 42 10 661 Verbindungen der allgemeinen Formel

worin R₂ für Phenyl oder substituiertes Phenyl steht, die US-PS 42 67 177 Verbindungen der allgemeinen Formel

worin R₁ eine gegebenenfalls substituierte Pyridylgruppe bedeutet, die US-PS 42 55 441 Verbindungen der allgemeinen Formel

worin R₂ und R₃ für H oder Alkyl stehen und R₄ für NH-CO_nR₆ steht, in dem R₆ Alkyl, Phenyl oder substituiertes Phenyl bedeutet und n für 1 oder 2 steht, und die US-PS 42 82 236 Verbindungen der allgemeinen Formel

worin R₁ für H oder Alkyl steht und R₂ für CN oder CO₂R₃ steht, wobei R₃ für H, Alkyl, Aryl oder Aralkyl steht.

Die US-PS 42 18 463 beschreibt Carbapeneme der allgemeinen Formel

worin R¹ für H oder Acyl steht und R⁸ für H oder substituiertes oder unsubstituiertes: Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Cycloalkylalkyl, Alkylcycloalkyl, Aryl, Aralkyl, Aralkenyl, Aralkinyl, Heteroaryl, Heteroaralkyl, Heterocyclyl oder Heterocyclylalkyl steht. Es gibt darin jedoch keinen Hinweis auf einen Heterocyclylalkyl-R⁸-Substituenten des Typs

worin A für Alkylen steht und

einen quaternisierten, Stickstoff enthaltenden, nicht-aromatischen Heterocyclus bedeutet.

Das Naturprodukt Thienamycin hat die absolute Konfiguration 5R, 6S, 8R. Dieses Isomere kann ebenso wie die verbleibenden sieben Thienamycin-Isomeren gemäß der in der US-PS 42 34 596 beschriebenen Totalsynthese erhalten werden. Weitere Totalsynthesen für Thienamycin sind beispielsweise in den US-PSen 42 87 123, 42 69 772, 42 82 148, 42 73 709, 42 90 947 und in der europäischen Patentanmeldung 7 973 beschrieben. In den beschriebenen Syntheseverfahren nimmt

worin pNB für p-Nitrobenzyl steht, eine Schlüsselstellung ein.

Aufgrund der außerordentlichen biologischen Aktivität von Thienamycin wurde eine große Zahl von Derivaten davon hergestellt und in der Literatur beschrieben. Darunter sind

(1) N-Formimidoyl-thienamycin der Formel gemäß der europäischen Patentanmeldung 6 639;
(2) N-heterocyclische Derivate von Thienamycin der Formel und worin der bifunktionelle Ring weitere, ungesättigte Funktionen im Ring enthalten kann; und worin n für eine ganze Zahl von 1 bis 6 steht; p für 0, 1 oder 2 steht; R¹ für H, Alkyl oder Aryl steht; und Z für Imino, Oxo, H, Amino oder Alkyl steht, gemäß der US-PS 41 89 493;
(3) substituierte N-Methylen-Derivate von Thienamycin der Formel worin X und Y für H, R, OR, SR oder NR¹R² stehen, wobei R für substituiertes oder unsubstituiertes: Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Cycloalkylalkyl, Aryl, Aralkyl, Heteroaryl, Heteroaralkyl, Heterocyclyl oder Heterocyclylalkyl steht, und R¹ und R² für H oder R stehen, gemäß der US-PS 41 94 047;
(4) Verbindungen der Formel worin R³ Aryl, Alkyl, Acyl oder Aralkyl bedeutet und R¹ und R² unabhängig voneinander ausgewählt sind unter H und Acyl (einschließlich Acyl der Art worin R¹¹ u. a. ein Alkylrest sein kann, der durch eine quaternäre Ammoniumgruppe, z. B. substituiert ist), gemäß der US- PS 42 26 870;
(5) Verbindungen der Formel worin R³ für H, Acyl oder einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffrest steht; R¹ gegebenenfalls substituiertes Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Cycloalkenyl, Cycloalkenylalkyl, Cycloalkylalkyl, Aryl, Aralkyl, Heteroaryl oder Heteroaralkyl bedeutet und R² Acyl bedeutet (einschließlich Acyl des Typs worin R Alkyl, substituiert durch eine quaternäre Ammoniumgruppe, z. B. bedeutet), gemäß der GB-PS 16 04 276 (siehe auch US-PS 42 35 917);
(6) Verbindungen der Formel worin R⁵, R⁶ und R⁷ unabhängig voneinander ausgewählt sind unter H und substituiertem oder unsubstituiertem: Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Cycloalkenyl, Cycloalkenylalkyl, Cycloalkylalkyl, Aryl, Aralkyl, Heteroaryl oder Heteroaralkyl, gemäß der US-PS 42 35 920; entsprechend der DE 26 52 676 A1;
(7) Verbindungen der Formel worin R¹ und R² unabhängig voneinander einen Rest des für R definierten Typs, ein Wasserstoffatom oder eine Nitro-, Hydroxyl-, C_1-6-Alkoxyl-, Amino-, C_1-6- Alkylamino-, Di-(C_1-6-alkyl)-amino- oder Tri-(C_1-6- alkylamino)-Gruppe bedeuten, wobei im Falle des letzten Restes ein weiteres Anion vorhanden ist; oder R¹ und R² bilden zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen substituierten oder unsubstituierten, monocyclischen oder bicyclischen Heteroaryl- oder Heterocyclyl-Rest mit 4 bis 10 Ringatomen, wobei eines oder mehrere dieser Ringatome ein weiteres Heteroatom, ausgewählt unter einem Sauerstoff-, Schwefel- oder Stickstoffatom, sein können; R für eine Cyanogruppe oder substituiertes oder unsubstituiertes Carbamoyl, Carboxyl, (C_1-10- Alkoxy)-carbonyl, C_1-10-Alkyl, C_2-10-Alkenyl, C_2-10- Alkinyl, C_3-10-Cycloalkyl, C_4-12-Cycloalkylalkyl, C_5-12-Cycloalkylalkenyl, C_3-10-Cycloalkenyl, C_5-12- Cycloalkenylalkenyl, C_4-12-Cycloalkenylalkyl, C_6-10- Aryl, C_7-16-Aralkyl, C_8-16-Aralkenyl, C_8-16-Aralkinyl oder monocyclisches oder bicyclisches Heteroaryl, Heteroaralkyl, Heterocyclyl oder Heterocyclylalkyl mit 4 bis 10 Ringatomen steht, wobei eines oder mehrere dieser Ringatome ein Heteroatom, ausgewählt unter einem Sauerstoff-, Schwefel- oder Stickstoffatom, sein können und wobei der Alkylrest des Heteroaralkyl- oder Heterocyclylalkyl-Restes 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweist; wobei der Substituent oder die Substituenten an R, R¹, R² oder an dem Ring, der zusammen von R¹ und R² gebildet wird, Chlor; Brom; Jod; Fluor; Azido; C_1-4-Alkyl; Mercapto; Sulfo; Phosphono; Cyanothio (-SCN); Nitro; Cyano; Amino; Hydrazino; Amino oder Hydrazino mit bis zu drei C_1-6- Alkylsubstituenten; Hydroxy; C_1-6-Alkoxy; C_1-6-Alkylthio; Carboxyl; Oxo; (C_1-6-Alkoxy)-carbonyl; C_2-10-Acyloxy; Carbamoyl; (C_1-4-Alkyl)-carbamoyl oder Di-(C_1-4-alkyl)-carbamoyl sind; R³ ein Wasserstoffatom, einen Acylrest oder einen Rest des für R⁴ definierten Typs bedeutet; R⁴ für C_1-10-Alkyl; substituiertes Carbonylmethyl; (C_1-6-Alkoxy)-(C_1-6-Alkyl), (C_3-6-Cycloalkoxy)-(C_1-6-Alkyl); C_2-12-Alkanoyloxyalkyl; teilweise oder vollständig halogeniertes C_1-6-Alkyl, wobei (die) Halogen(e) Chlor, Brom oder Fluor ist/sind; Aminoalkyl; C_2-10-Alkenyl; C_2-10-Alkinyl; Acyl; C_3-14-Alkoxycarbonylalkyl; C_4-21-Dialkylaminoacetoxyalkyl; C_2-13-Alkanoylaminoalkyl; Ar- (C_1-3-alkyl), wobei der Arylrest 6 bis 10 Kohlenstoffatome enthält; monocyclisches oder bicyclisches Heteroaralkyl oder Heterocyclylalkyl mit 4 bis 10 Ringatomen 1 bis 3 Kohlenstoffatomen im Alkylrest und 1 bis 4 Heteroatomen, ausgewählt unter Sauerstoff-, Schwefel- und/oder Stickstoffatomen; kernsubstituiertes Aralkyl oder Heteroaralkyl, wobei der Substituent Chlor, Fluor, Brom, Jod oder C_1-6-Alkyl ist; Aryl oder kernsubstituiertes Aryl mit 6 bis 10 Ringkohlenstoffatomen, wobei jeder Kernsubstituent Hydroxy, C_1-6-Alkyl, Chlor, Fluor oder Brom sein kann; Aralkoxyalkyl; C_2-12-Alkylthioalkyl; C_4-12-Cycloalkylthioalkyl; (C_2-10-Acylthio)-(C_1-6-Alkyl); oder Phenylalkenyl, wobei Alkenyl 2 bis 6 Kohlenstoffatome aufweist, steht; R⁵ substituiertes oder unsubstituiertes C_1-10- Alkyl; C_2-10-Alkenyl oder Alkinyl; ringsubstituiertes und -unsubstituiertes Cycloalkyl, Cycloalkenyl, Cycloalkenylalkyl und Cycloalkylalkyl mit 3 bis 6 Ringkohlenstoffatomen und bis zu 6 Kohlenstoffatomen in jeder Kette; C_6-10-Aryl; Aralkyl mit 6 bis 10 Ringkohlenstoffatomen und 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in der Alkylkette; monocyclisches oder bicyclisches Heteroaryl oder Heteroaralkyl mit 4 bis 10 Ringatomen, wobei eines oder mehrere dieser Ringatome Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel sind, und mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in der Alkylkette; und wobei der (die) Ring- oder Ketten-Substituent(en) Chlor, Brom, Jod, Fluor, Azido, Cyano, Amino, C_1-6- Alkylamino, Di-(C_1-6-alkyl)-amino oder Tri-(C_1-6- alkylamino), wobei im letzteren Fall ein weiteres Anion vorliegt, Hydroxy, C_1-6-Alkoxy, C_1-6-Alkylthioalkyl ist/sind; Carboxyl; Oxo, (C_1-6-Alkoxy)-carbonyl; C_2-10-Acyloxy; Carbamoyl; (C_1-4-Alkyl)-carbamoyl; Di-(C_1-4-alkyl)-carbamoyl; Cyanothio (-SCN) oder Nitro bedeutet; R⁶ für Wasserstoff, Hydroxy, Mercapto,R, -OR, -SR oder NR¹R² steht, wobei R, R¹ und R² die oben angegebenen Bedeutungen besitzen;
X für Hydroxy, Mercapto, Amino, Acyloxy, -OR⁴, -SR⁴, -NHR⁴, -OM, -OQ oder, wenn die Verbindung in zwitterionischer Form vorliegt, für -O^-, wobei in diesem Fall A^- fehlt, steht;
A ein Gegenion ist, wenn die Verbindung nicht in zwitterionischer Form vorliegt;
M ein parmazeutisch verträgliches Kation darstellt; und
Q eine blockierende Gruppe, wie hier definiert, darstellt.
Diese Verbindungen sind in der GB-PS 16 04 275 beschrieben; und
(8) Verbindungen der Formel worin das an den Aminostickstoff von Thienamycin gebunden ist, eine mono- oder polycyclische, N-haltige, heterocyclische Gruppe bedeutet und R für H, substituiertes oder unsubstituiertes: Alkyl, Aryl, Alkenyl, Heterocycloalkenyl, Aralkenyl, Heterocyclylalkyl, Aralkyl, -NR₂, COOR, CONR₂, -OR oder CN steht. Diese Verbindungen sind in der europäischen Patentanmeldung 21 082 beschrieben.

Unter den in der US-PS 42 35 920 beschriebenen Verbindungen ist

worin A ein pharmazeutisch verträgliches Anion bedeutet. Dieses quaternäre Amin-Derivat ist auch in Recent Advances in the Chemistry of β-Lactam Antibiotics, Royal Society of Chemistry, London, 1981, Seiten 240-254, beschrieben. Dabei ist die durchschnittliche antibakterielle Aktivität dieser Verbindung als etwa 1/2 bis 2/3 derjenigen von Thienamycin angegeben.

Es wurden auch Carbapenem-Derivate mit einer großen Zahl von 6-Substituenten, zusätzlich zu den oben erwähnten, synthetisiert. So beschreibt beispielsweise

(1) die europäische Patentanmeldung 40 408 Verbindungen der Formel worin R₁ für H, Methyl oder Hydroxyl steht und R₅₁ eine einwertige, organische Gruppe, u.a. heterocyclisches Methyl, bedeutet;
(2) die europäische Patentanmeldung 8 514 Verbindungen der Formel worin R₁ eine gegebenenfalls substituierte Pyrimidinylgruppe bedeutet und R₂ für Wasserstoff oder die Gruppe CR₃R₄R₅ steht, wobei R₃ für Wasserstoff oder Hydroxy steht, R₄ Wasserstoff oder Alkyl bedeutet und R₅ für Wasserstoff, Alkyl, Benzyl oder Phenyl steht, oder R₅ und R₄ zusammen einen carbocyclischen Ring bilden;
(3) die europäische Patentanmeldung 38 869 Verbindungen der Formel worin R⁶, R⁷ und R⁸ unabhängig voneinander ausgewählt sind unter einem Wasserstoffatom, substituiertem und unsubstituiertem: Alkyl, Alkenyl und Alkinyl mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen; Cycloalkyl, Cycloalkylalkyl und Alkylcycloalkyl mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen im Cycloalkylring und 1 biis 6 Kohlenstoffatomen in den Alkylresten; Aryl, wie Phenyl; Aralkyl, Aralkenyl und Aralkinyl, worin der Arylrest Phenyl ist und der aliphatische Teil 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweist; Heteroaryl, Heteroaralkyl, Heterocyclyl und Heterocyclylalkyl; wobei der Substituent oder die Substituenten obiger Reste ausgewählt sind unter: wobei die Reste R¹ und R² unabhängig voneinander ausgewählt sind unter: Wasserstoff, Alkyl, Alkenyl und Alkinyl mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen; Cycloalkyl, Cycloalkylalkyl und Alkylcycloalkyl mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen im Cycloalkylring und 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in den Alkylresten; Aryl, wie Phenyl; Aralkyl, Aralkenyl und Aralkinyl, worin der Arylrest Phenyl ist und der aliphatische Teil 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweist; Heteroaryl, Heteroaralkyl, Heterocyclyl und Heterocyclylalkyl, und wobei das Heteroatom oder die Heteroatome in obigen heterocyclischen Resten ausgewählt sind unter 1 bis 4 Sauerstoff-, Stickstoff- oder Schwefelatomen und wobei die Alkylreste der heterocyclischen Reste 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweisen (vergl. auch europäische Patentanmeldungen 1 627, 1 628, 10 317, 17 992, 37 080, 37 081 und 37 082);
(4) die europäische Patentanmeldung 24 832 Verbindungen der Formel worin R¹ für H steht oder ausgewählt ist unter OH, OSO₃H oder einem Salz oder eiinem C_1-4-Alkylester davon, OR², SR³, OCOR², OCO₂R³ oder OCONHR³, wobei R² eine C_1-6-Alkylgruppe oder eine gegebenenfalls substituierte Benzylgruppe bedeutet, und R³ eine C_1-6- Alkylgruppe oder eine gegebenenfalls substituierte Benzyl- oder Phenylgruppe bedeutet und R¹² für C_1-6- Alkyl, C_2-6-Alkenyl, C_3-6-Alkinyl, wobei die Dreifachbindung nicht das dem Schwefelatom benachbarten Kohlenstoffatom umfassen kann, Aralkyl, C_1-6-Alkanoyl, Aralkanoyl, Aryloxyalkanoyl oder Arylcarbonyl steht, wobei jede der R¹²-Gruppen gegebenenfalls substituiert sein kann, als antibakterielle Mittel.

Die europäische Patentanmeldung 44 170 beschreibt Carbapenem-Derivat der Formel

worin R³ ein Wasserstoffatom oder eine organische Gruppe bedeutet, die über ein Kohlenstoffatom an den Carbapenem-Ring gebunden ist, n für 0 oder 1 steht, X einen gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffrest, der gegebenenfalls durch ein Brom- oder Chloratom substituiert ist, bedeutet und R⁴ für eine C_1-6-Alkyl-, C_2-6-Alkenyl-, C_1-10-Aralkyl- oder Arylgruppe steht, wobei jede der Gruppen für R⁴ gegebenenfalls substituiert sein kann. Es ist jedoch nicht offenbart, daß der Tetrazol-Ring über ein quaternisiertes Stickstoffatom, d. h. ein nicht an ein Wasserstoffatom gebundenes, positiv geladenes Stickstoffatom, an X gebunden ist.

Die oben erwähnte europäische Patentanmeldung 38 869 beschreibt die Synthese von Carbapenem-Derivaten über Zwischenprodukte der allgemeinen Formel

worin R⁶ und R⁷ die oben angegebenen Bedeutungen besitzen und R₂, eine leicht abspaltbare Carboxyl- Schutzgruppe bedeutet. Es werden auch Zwischenprodukte der Formel

worin X eine Abgangsgruppe bedeutet, beschrieben.

Die EP-A-74 599 beschreibt Verbindungen der Formel

worin R¹ für Alkyl, Cycloalkyl, Cycloalkenyl, Alkinyl, Aryl, Aralkyl oder eine 5-8gliedrige heterocyclische Gruppe mit 1 bis 4 Heteroatomen steht und R² für Wasserstoff oder eine Hydroxyschutzgruppe steht.

Trotz der großen Zahl der in der Literatur beschriebenen Carbapenem-Derivate besteht noch immer ein Bedarf für weitere Carbapeneme, da bekannte Derivate hinsichtlich ihrer Aktivität, Wirksamkeit, Stabilität und/oder toxischer Nebenwirkungen verbessert werden können.

Die Erfindung betrifft Carbapenem-Verbindungen der allgemeinen Formeln

worin R² ein Wasserstoffatom, eine anionische Ladung oder eine übliche, leicht abspaltbare Carboxylschutzgruppe bedeutet, wobei auch ein Gegenion vorhanden ist, wenn R² ein Wasserstoffatom oder eine Schutzgruppe bedeutet; oder deren pharmazeutisch verträgliche Salze.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen sind wirksame antibakterielle Mittel oder Zwischenprodukte, die zur Herstellung derartiger Mittel brauchbar sind.

Die Erfindung betrifft auch Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Carbapenem-Verbindungen und pharmazeutische Mittel, die die biologisch wirksamen Carbapenem-Verbindungen in Kombination mit pharmazeutisch verträglichen Trägern oder Verdünnungsmitteln enthalten.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen enthalten den Carbapenem-Kern

und können somit als 1-Carba-2-penem-3-carbonsäure- Derivate bezeichnet werden. Alternativ kann man den erfindungsgemäßen Verbindungen die Grundstruktur

zuordnen und sie als 7-Oxo-1-aza-bicyclo[3.2.0]hept- 2-en-2-carbonsäure-Derivate bezeichnen.

Der Ausdruck "übliche, leicht abspaltbare Carboxyl- Schutzgruppe" bezieht sich auf bekannte Estergruppen, die zur Blockierung einer Carboxylgruppe während einer der nachfolgend beschriebenen Reaktionsschritte verwendet werden und die, falls gewünscht, anhand von Verfahren entfernt werden können, die nicht zu einer Zerstörung des verbleibenden Molekülteils führen, wie z. B. chemische oder enzymatische Hydrolyse, Behandlung mit chemischen Reduktionsmitteln unter milden Bedingungen, Bestrahlung mit ultraviolettem Licht oder katalytische Hydrierung. Beispiele derartiger Ester-Schutzgruppen sind Benzhydryl, Alkyl, p-Nitrobenzyl, 2-Naphthylmethyl, Benzyl, Trichloräthyl, Silyl, wie Trimethylsilyl, Phenacyl, p-Methoxybenzyl, Acetonyl, o-Nitrobenzyl, 4-Pyridylmethyl und C_1-6-Alkyl, wie Methyl, Ethyl oder t-Butyl.

Derartige Schutzgruppen umfassen auch Gruppen, die unter physiologischen Bedingungen hydrolysiert werden, wie Pivaloyloxymethyl, Acetoxymethyl, Phthalidyl, Indanyl und Methoxymethyl. Besonders vorteilhafte Carboxyl-Schutzgruppen sind p-Nitrobenzyl, das leicht durch katalytische Hydrierung entfernt werden kann, und Allyl, das leicht mit Hilfe einer durch Pd(PPh₃)₄-katalysierten Reaktion entfernt werden kann.

Die pharmazeutisch verträglichen Salze umfassen nichttoxische Säureadditionssalze, z. B. Salze mit Mineralsäuren, wie Chlorwasserstoff-, Bromwasserstoff-, Jodwasserstoff-, Phosphor-, Schwefelsäure usw., und Salze mit organischen Säuren, wie Malein-, Essig-, Citronen-, Bernstein-, Benzoe-, Wein-, Fumar-, Mandel-, Ascorbin-, Milch-, Glucon- und Äpfelsäure. Bei den erfindungsgemäßen Verbindungen in Form der Säureadditionssalze ist R²=H oder eine Schutzgruppe. Es ist ein Säureanion X^- als Gegenanion vorhanden, das so ausgewählt werden kann, daß pharmazeutisch verträgliche Salze zur therapeutischen Verabreichung zur Verfügung gestellt werden, aber für den Fall, daß die Verbindungen der Formel I Zwischenprodukte darstellen, kann X⊖ auch ein toxisches Anion sein. In einem derartigen Fall kann das Ion anschließend entfernt oder durch ein pharmazeutisch verträgliches Anion substituiert werden, um ein wirksames und zur therapeutischen Anwendung brauchbares Endprodukt zu erhalten.

Bestimmte Verbindungen können sowohl als optische Isomere als auch in Form von Epimerenmischungen davon gebildet werden. Die Erfindung umfaßt alle derartigen optischen Iisomeren und Epimerenmischungen.

Die erfindungsgemäßen Carbapenem-Verbindungen werden ausgehend von Verbindungen der allgemeinen Formel III:

worin R^2′ eine übliche, leicht abspaltbare Carboxylschutzgruppe bedeutet, hergestellt. Die Verbindungen der Formel III sind beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung 38 869 (Verbindung 7) beschrieben und können anhand der darin beschriebenen allgemeinen Verfahren hergestellt werden.

Ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen, ausgehend von den Verbindungen der Formel III wird durch das nachfolgende Reaktionsschema erläutert:

Das Ausgangsmaterial III wird in einem inerten organischen Lösungsmittel, wie Methylenchlorid, Acetonitril oder Dimethylformamid, mit einer ungefähr äquimolaren Menge von Diphenylchlorphosphat in Gegenwart einer Base, wie Diisopropylethylamin, Triethylamin, 4-Dimethylaminopyridin oder dergleichen, zu dem Zwischenprodukt der Formel IV umgesetzt. Die Acylierungsreaktion zur Einführung der Diphenylphosphoryloxy-Abgangsgruppe in 2-Stellung des Zwischenproduktes III wird vorteilhafterweise bei einer Temperatur von ungefähr -20°C bis +40°C, am bevorzugtesten bei ungefähr 0°C durchgeführt. Das Zwischenprodukt IV kann gewünschtenfalls isoliert werden, bequemerweise jedoch wird es in der nächsten Stufe ohne Isolierung oder Reinigung eingesetzt.

Das Zwischenprodukt IV wird anschließend durch eine übliche Substitutionsreaktion in das Zwischenprodukt V überführt. Demnach kann das Zwischenprodukt IV mit etwa einer äuqimolaren Menge eines Mercaptanreagens der Formel

HSCH₂CH₂OH

in einem inerten organischen Lösungsmittel, wie Dioxan, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid oder Acetonitril, und in Gegenwart einer Base, wie Diisopropylethylamin, Triethylamin, Natriumhydrogencarbonat, Kaliumcarbonat oder 4-Dimethylaminopyridin, umgesetzt werden. Die Temperatur bei dieser Reaktion ist nicht kritisch, vorteilhafterweise arbeitet man jedoch in einem Temperaturbereich von -40°C bis 25°C. Am bequemsten wird die Reaktion unter Kühlen, z. B. bei etwa 0°C, durchgeführt.

Das Zwischenprodukt V wird anschließend mit Methansulfonylchlorid oder einem funktionellen, acylierenden Äuqivalent davon, wie Methansulfonsäureanhydrid, in einem inerten organischen Lösungsmittel und in Gegenwart einer Base acyliert, um die Methansulfonyloxy- Abgangsgruppe des Zwischenproduktes VI einzuführen. Die Acylierung wird in einem inerten organischen Lösungsmittel, wie Tetrahydrofuran, Methylenchlorid, Acetonitril oder Dimethylformamid und in Gegenwart einer geeigneten Base, wie Diisopropylethylamin, Triethylamin, 4-Dimethylaminopyridin durchgeführt. Die Reaktion kann in einem breiten Temperaturbereich, z. B. -40°C bis +40°C, durchgeführt werden, es ist jedoch am vorteilhaftesten, unter Kühlen, (beispielsweise auf etwa -30°C bis -40°C) zu arbeiten.

Das Zwischenprodukt VI wird anschließend einer Substitutionsreaktion unterzogen, um das Zwischenprodukt II mit einem Jodatom als Abgangsgruppe zu schaffen. Es hat sich herausgestellt, daß diese Gruppe die Herstellung von Carbapenem-Endprodukten der Formel I besonders erleichtert.

Der Austausch der Methansulfonyloxy-Abgangsgruppe erfolgt durch Umsetzung des Zwischenproduktes VI mit einem Jodidionen liefernden Mittel in einem inerten, organischen Lösungsmittel, wie Aceton, Dimethylformamid oder Dimethylsulfoxid. Jede Verbindung, die in dem verwendeten Lösungsmittel zu Jodidionen ionisiert, kann verwendet werden, z. B. ein Alkalimetalljodid, wie NaJ oder KJ. Die Temperatur der Substitutionsreaktion ist nicht entscheidend, Raumtemperatur oder Temperaturen oberhalb Raumtemperatur sind jedoch am vorteilhaftesten, um eine vollständige Umsetzung innerhalb einer angemessenen Zeit zu erreichen. Das Jodidionen liefernde Mittel kommt in einer solchen Menge zum Einsatz, daß etwa ein Äquivalent oder ein Überschuß an Jodidionen, bezogen auf das Zwischenprodukt VI, besteht.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Carbapenem-Derivate erfolgt anhand einer nucleophilen Substitution der Jod-Abgangsgruppe des Zwischenproduktes II durch das gewünschte, Stickstoff enthaltende, heterocyclische Nucleophil

Das Zwischenprodukt II wird mit wenigstens einem Äuqivalent, vorzugsweise einem Überschuß, des gewünschten Amin-Reagens in einem inerten, organischen Lösungsmittel und in Gegenwart von Silberionen zur Umsetzung gebracht. Geeignete, inerte, organische Lösungsmittel sind beispielsweise Tetrahydrofuran, Dioxan, Methylenchlorid, Diglyme, Dimethoxyethan. Jede Silberverbindung, die im wesentlichen im Lösungsmittel zu Silberionen und einem inerten Anion ionisiert, z. B. AgClO₄, kann als Silberionen lieferndes Mittel verwendet werden. Im allgemeinen ist es bevorzugt, etwa eine äquivalente Menge (bezogen auf das Zwischenprodukt II) an Silberionen zur Erleichterung der Austauschreaktion zu verwenden. Die Reaktion kann innerhalb eines breiten Temperaturbereiches, z. B. von etwa -25 bis etwa +25°C, erfolgen, sie erfolgt jedoch am bevorzugtesten bei etwa 0°C. Das Zwischenprodukt I′ weist ein Gegenanion auf (das von dem verwendeten Silbersalz stammt), das an dieser Stelle durch ein anderes Gegenanion, z. B. ein pharmazeutisch verträgliches, anhand herkömmlicher Verfahren substituiert werden kann. Alternativ kann das Gegenion anschließend während der Deblockierung entfernt werden.

Die Deblockierungsstufe zur Entfernung der Carboxyl- Schutzgruppe R^2′ des Zwischenproduktes I′ erfolgt mit Hilfe üblicher Verfahren, wie Solvolyse, chemischer Reduktion oder Hydrierung. Bei Verwendung einer Schutzgruppe, wie p-Nitrobenzyl, Benzyl, Benzhydryl oder 2-Naphthylmethyl, welche durch katalytische Hydrierung entfernt werden kann, kann das Zwischenprodukt I′ in einem geeigneten Lösungsmittel, wie Dioxan-Wasser-Ethanol, Tetrahydrofuran-Diethylether- Puffer, Tetrahydrofuran-wäßrigem Dikaliumhydrogenphosphat- Isopropanol, unter einem Wasserstoffdruck von 1 bis 4 Atmosphären in Gegenwart eines Hydrierkatalysators, wie Palladium-auf- Aktivkohle, Palladiumhydroxid, Platinoxid, bei einer Temperatur von 0 bis 50°C ungefähr 0,24 bis 4 Stunden behandelt werden. Wenn R^2′ eine Gruppe, wie o-Nitrobenzyl, darstellt, kann die Deblockierung auch mit Hilfe einer Photolyse erfolgen. Schutzgruppen, wie 2,2,2-Trichlorethyl, können anhand einer milden Zinkreduktion entfernt werden. Die Allyl- Schutzgruppe kann durch einen Katalysator, bestehend aus einer Mischung einer Palladiumverbindung und Triphenylphosphin, in einem aprotischen Lösungsmittel, wie Tetrahydrofuran, Diethylether oder Methylenchlorid, entfernt werden. In ähnlicher Weise können andere, übliche Carboxyl-Schutzgruppen anhand dem Fachmann bekannter Verfahren entfernt werden. Wie bereits oben erwähnt, können die Verbindungen der Formel I′, in denen R^2′ einen physiologisch hydrolysierbaren Ester, wie einen Acetoxymethyl-, Phthalidyl-, Indanyl-, Pivaloyloxymethyl-, Methoxymethylester bedeutet, direkt ohne Deblockierung verabreicht werden, da derartige Ester unter physiologischen Bedingungen in vivo hydrolysiert werden.

Das Alternativverfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen ist dadurch gekennzeichnet, daß man ein Zwischenprodukt der allgemeinen Formel IV

worin R^2′ eine übliche, leicht abspaltbare Carboxyl-Schutzgruppe bedeutet, mit einer Thiolverbindung der allgemeinen Formel VII

worin

die oben angegebenen Bedeutungen besitzt und X⊖ ein Gegenanion ist, in einem inerten Lösungsmittel und in Gegenwart einer Base umsetzt, wobei man eine Carbapenem- Verbindung der allgemeinen Formel I′

worin R^2′

und X⊖ die oben angegebenen Bedeutungen besitzen, erhält und, falls gewünscht, die Carboxyl-Schutzgruppen R^2′ entfernt, wobei man die entsprechende, deblockierte Verbindung der Formel I oder ein pharmazeutisch verträgliches Salz davon erhält.

Das bei diesem Alternativverfahren verwendete Zwischenprodukt IV kann gemäß dem oben beschriebenen, allgemeinen Syntheseverfahren hergestellt werden. Im allgemeinen wird das Zwischenprodukt IV in situ aus dem Zwischenprodukt III hergestellt und ohne Isolierung oder Reinigung weiterverarbeitet.

In diesem Alternativverfahren wird das Carbapenem- Zwischenprodukt IV mit einem quaternären Aminthiol der allgemeinen Formel VII

worin

die oben angegebenen Bedeutungen besitzt und X⊖ ein Gegenanion einer starken Säure bedeutet, zur Reaktion gebracht. Die Reaktion erfolgt in einem inerten Lösungsmittel, wie Acetonitril, Acetonitril- Wasser, Acetonitril-Dimethylformamid, Tetrahydrofuran, Tetrahydrofuran-H₂O oder Aceton, in Gegenwart einer Base. Die Art der Base ist nicht entscheidend. Die besten Ergebnisse wurden jedoch bei Verwendung einer nicht-nucleophilen, tertiären Aminbase, wie Diisopropylethylamin, 1,8-Diazabicyclo[5,4,0]undec- 7-en, 1,5-Diazabicyclo[4,3,0]non-5-en oder einem Tri- (C_1-4)-alkylamin, wie Triethylamin, Tributylamin oder Tripropylamin, erhalten. Die Reaktion des Zwischenproduktes IV mit dem Thiol VII kann innerhalb eines breiten Temperaturbereiches, z. B. -15°C bis zu Raumtemperatur, erfolgen, vorzugsweise führt man die Reaktion jedoch bei einer Temperatur im Bereich von etwa -15 bis +15°C, am bevorzugtesten bei etwa 0°C, durch.

Das durch die Reaktion des quaternären Aminthiols VII mit dem Zwischenprodukt IV hergestellte Carbapenem- Produkt hat ein Gegenanion [d. h. (C₆H₅O)₂PO₂⊖, Cl⊖ oder das Anion im Zusammenhang mit dem quaternären Thiol], das an dieser Stelle durch ein anderes Gegenanion, beispielsweise ein pharmazeutisch verträgliches, anhand üblicher Verfahren substituiert werden kann. Alternativ kann das Gegenanion während des anschließenden Deblockierungsschrittes entfernt werden. Wenn die quaternisierte Carbapenem-Verbindung und das Gegenanion ein unlösliches Produkt bilden, kann das Produkt bei der Herstellung auskristallisieren und abfiltriert werden.

Im Anschluß an die Bildung des gewünschten Carbapenem- Produktes gemäß dem oben beschriebenen Reaktionsschritt kann die Carboxyl-Schutzgruppe R²′ der Verbindung I′ gegebenenfalls anhand obiger in Zusammenhang mit dem allgemeinen Syntheseverfahren beschriebenen Verfahren entfernt werden.

Die Thiol-Zwischenprodukte der Formel VII können durch Umsetzung eines Sulfids der Formel

mit einem heterocyclischen Amin (wie oben definiert) der Formel

und einer starken Säure hergestellt werden. Die Reaktion kann mit oder ohne einem inerten, organischen Lösungsmittel erfolgen, wobei das Lösungsmittel vorzugsweise ein nichtpolares, organisches Lösungsmittel, wie Methylenchlorid, Benzol, Xylol, Toluol, ist. Wenn das Amin und die Sulfide flüssig sind oder wenn ein festes Amin in einem flüssigen Sulfid löslich ist, erfolgt die Reaktion vorzugsweise ohne zusätzliches Lösungsmittel.

Die in obiger Reaktion zur Anwendung kommende, starke Säure ist nicht entscheidend. Derartige Säuren können beispielsweise starke, anorganische oder organische Säuren, wie Chlorwasserstoff-, Bromwasserstoff-, Methansulfon-, p-Toluolsulfon-, Trifluormethansulfonsäure sein.

Die Herstellung des quaternären Aminthiol-Zwischenproduktes VII kann bei einer Temperatur im Bereich von etwa -20 bis etwa 100°C erfolgen. Bevorzugte Temperaturen liegen im allgemeinen im Bereich von etwa 50 bis 70°C.

Vorzugsweise verwendet man ungefähr äquimolare Mengen an Sulfid-Reagens und Säure, wohingegen das aromatische Amin im Überschuß, z. B. in einer Menge von 2 bis 3 Mol Amin/Mol Sulfid oder Säure, zur Anwendung kommt.

Das quaternäre Aminthiol-Zwischenprodukt besitzt ein Gegenanion, das auf die verwendete Säure zurückzuführen ist. Zur Verwendung in der anschließenden Reaktion mit dem Carbapenem-Zwischenprodukt IV ist es selbstverständlich möglich, das Anion an dieser Stelle durch ein anderes Gegenanion anhand üblicher Verfahren zu ersetzen.

Es ist klar, daß, wenn die OH-Gruppe des Substituenten in 6-Position die beabsichtigte Reaktionsfolge stört, diese durch übliche Schutzgruppen geschützt und anschließend deblockiert werden kann, um die gewünschte, funktionelle Gruppe wiederherzustellen. Geeignete Schutzgruppen und Verfahren zur Einführung und Entfernung derartiger Gruppen sind dem Fachmann bekannt.

Wie bei anderen ß-Lactam-Antibiotika der Fall, können die Verbindungen der allgemeinen Formel I anhand bekannter Verfahren in pharmazeutisch verträgliche Salze überführt werden, welche für die Zwecke der Erfindung im wesentlichen den nicht-salzartigen Verbindungen entsprechen. Beispielsweise kann man eine Verbindung der Formel I, in der R² eine anionische Ladung bedeutet, in einem geeigneten, inerten Lösungsmittel lösen und anschließend ein Äquivalent einer pharmazeutisch verträglichen Säure zugeben. Das gewünschte Säureadditionssalz kann anhand üblicher Verfahren, z. B. Ausfällen mit Lösungsmitteln, Lyophilisierung, gewonnen werden. Wenn weitere basische oder saure funktionelle Gruppen in den Verbindungen der Formel I vorliegen, können pharmazeutisch verträgliche Basen- und Säureadditionssalze in ähnlicher Weise anhand bekannter Verfahren hergestellt werden.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen in denen R² ein Wasserstoffatom oder eine anionische Ladung bedeutet, oder deren pharmazeutisch verträgliche Salze können anhand üblicher Verfahren auch in die entsprechenden Verbindungen überführt werden, in denen R² eine physiologisch hydrolysierbare Estergruppe bedeutet. Eine Verbindung der Formel I, in der R² eine übliche Carboxyl- Schutzgruppe bedeutet, kann auch in eine entsprechende Verbindung, in der R² ein Wasserstoffatom, eine anionische Ladung oder eine physiologisch verträgliche Estergruppe bedeutet, oder ein pharmazeutisch verträgliches Salz davon überführt werden.

Die erfindungsgemäßen Carbapenem-Derivate, in der R² ein Wasserstoffatom, eine anionische Ladung oder eine physiologisch hydrolysierbare Carboxyl- Schutzgruppe bedeutet, oder deren pharmazeutisch verträglichen Salze sind starke Antibiotika, die gegen verschiedene grampositive und gramnegative Bakterien wirksam sind. Sie können beispielsweise als Zusätze zu Tierfutter zur Förderung des Wachstums, als Schutzmittel in Nahrungsmitteln, als Bakterizide bei industriellen Anwendungsgebieten, z. B. in Anstrichmitteln auf Wasser-Basis und im Weißwasser (white water) von Papierfabriken, zur Inhibierung des Wachstums schädlicher Bakterien und als Desinfektionsmittel zum Abtöten und zur Inhibierung des Wachstums schädlicher Bakterien auf medizinischen oder zahnärztlichen Geräten verwendet werden. Die erfindungsgemäßen Verbindungen sind jedoch insbesondere zur Behandlung von Infektionserkrankungen bei Mensch und Tier, die durch grampositive oder gramnegative Bakterien verursacht sind, brauchbar.

Die erfindungsgemäßen, pharmazeutisch wirksamen Verbindungen können allein oder in Form von pharmazeutischen Mitteln, welche neben dem Carbapenem-Wirkstoff einen pharmazeutisch verträglichen Träger oder Verdünnungsmittel enthalten, zur Anwendung kommen. Die Verbindungen können auf verschiedene Weise verabreicht werden. Von besonderem Interesse sind: orale, topische oder parenterale (intravenöse oder intramuskuläre injektion) Verabreichung. Die pharmazeutischen Mittel können in fester Form, wie Kapseln, Tabletten, Pulver, oder in flüssiger Form, wie Lösungen, Suspensionen oder Emulsionen, vorliegen. Mittel zur Injektion, die die bevorzugte Art der Verabreichung darstellen, können in Dosiseinheitsform in Ampullen oder in Mehrfachdosierungs-Behältern hergestellt werden und können Mittel zur Formulierung, wie Suspendier-, Stabilisierungs- und Dispersionsmittel enthalten. Die erfindungsgemäßen Mittel können in anwendungsbereiter Form oder in Form eines Pulvers zur Rekonstitution mit einem geeigneten Träger, wie sterilem Wasser, zum Zeitpunkt der Anwendung vorliegen.

Die zu verabreichende Dosis hängt in großem Maß von der zur Anwendung kommenden Verbindung, der Formulierung, der Art der Verabreichung, der Art und dem Zustand des Patienten und der zu bekämpfenden Stellen und der zu bekämpfenden Organismen ab. Die Auswahl einer geeigneten, bevorzugten Dosierung und der Art der Verabreichung ist deshalb dem Arzt überlassen. Im allgemeinen können die erfindungsgemäßen Verbindungen parenteral oder oral, jedoch an Säuretiere, einschließlich des Menschen, in einer Menge von etwa 5 bis 200 mg/kg/Tag verabreicht werden. Die Verabreichung erfolgt im allgemeinen in unterteilten Dosen, z. B. 3 bis 4 Mal pro Tag.

Zur Erläuterung des breiten, antibakteriellen Wirkungsspektrums der erfindungsgemäßen Carbapeneme in vitro und in vivo und der niedrigen Toxizität der erfindungsgemäßen Verbindungen dienen die nachfolgend zusammengestellten, biologischen Daten.

In vitro-Aktivität

Eine Probe der Carbapenem-Verbindung gemäß Beispiel 1 ergab, nachdem man sie in Wasser gelöst und mit Nährbrühe verdünnt hatte, nach Inkubation über Nacht bei 37°C durch Röhrenverdünnung folgende minimale Hemmkonzentrationen (MIC) in mcg/ml gegenüber den angegebenen Mikroorganismen. Als Vergleichsverbindung verwendet man N- Formimidoyl-thienamycin.

In vitro

Antibakterielle Aktivität des Carbapenem- Derivats gemäß Beispiel 1

In vivo-Aktivität

Die therapeutischen in vivo-Wirksamkeiten der Verbindung des Beispiels 1 und von N-Formimidoylthienamycin nach intramuskulärer Verabreichung an Mäuse, die experimentell mit verschiedenen Organismen infiziert wurden, sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt. Die Ergebnisse werden durch den PD₅₀-Wert (Dosis in mg/kg, die erforderlich ist, um 50% der infizierten Mäuse zu schützen) angegeben.

Schutzeffekt bei intramuskulär behandelten, infizierten Mäuse

Toxizität

Die Toxizität der Verbindung des Beispiels 1 nach intracranialer Verabreichung an Mäuse wurde bestimmt. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt.

Toxizität nach intracranialer Verabreichung an Mäuse

Blutspiegelwerte bei Mäusen nach intramuskulärer Verabreichung

Die Blutspiegelwerte und die Halb-Wertszeiten der Verbindung des Beispiels 1 nach intramuskulärer Verabreichung von 20 mg/kg bei Mäusen sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt.

Die Menge der Verbindung des Beispiels 1 im Urin nach intramuskulärer Verabreichung (20 mg/kg) an Mäuse ist in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt.

Menge im Urin nach intramuskulärer Verabreichung von 20 mg/kg an Mäuse

Beispiel 1 3-[2-(N-Methylpyrrolidinium)ethylthio]-6α- [1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo [3,2,0]hept- 2-en-2-carboxylat A. p-Nitrobenzyl-3-(2-hydroxyethylthio)-6α-[1-(R)-hydroxy- ethyl[-7-oxo-1-azabicyclo [3,2,0]hept-2-en-2-carboxylat

Eine Lösung von 1,69 g (4,85 mMol) p-Nitrobenzyl-6α- [1-(R)-hydroxyethyl]-3,7-dioxo-1-azabicyclo (3,2,0)hept- 2-en-2-carboxylat (1) in 30 ml Acetonitril wird unter einer Stickstoffatmosphäre auf 0°C gekühlt. Dazu gibt man eine Lösung von 726 mg (7,18 mMol) Diisopropylethylamin in 2 ml Acetonitril und anschließend tropft man dazu während 3 Minuten 1,51 g (5,60 mMol) Diphenylchlorphosphat in 12 ml Acetonitril. Die erhaltene Lösung rührt man 20 Minuten bei 0°C zur Bildung von p-Nitrobenzyl 3-(diphenylphosphoryloxy)-6α-(1-(R)-hydroxyethyl]-1- oxo-1-azabicyclo-(3,2,0)hept-2-en-2-carboxylat. Zu dieser Lösung gibt man eine Lösung von 726 mg (7,18 mMol) Diisopropylethylamin in 2 ml Acetonitril und anschließend eine Lösung von 439 mg (5,63 mMol) 2-Mercaptoäthanol in 2 ml Acetonitril. Man rührt die Lösung 3 Stunden bei 0°C und verdünnt dann mit 200 ml Ethylacetat, wäscht mit 200 ml Wasser, 100 ml 20%iger wäßriger H₃PO₄ und Kochsalzlösung. Verdampfen des Lösungsmittels der getrockneten Lösung (MgSO₄) liefert ein halbfestes Produkt, das mit Methylenchlorid verrieben wird. Abfiltrieren des Produktes ergibt 1,2 g (61% Ausbeute) der Titelverbindung 2 in Form eines weißen amorphen Feststoffes.

NMR (DMSO-d6) δ: 1,20 (3H, d, J=6,0 Hz), 2,9-3,2 (9H, m), 5,22 (1H, d, J=8,5 Hz) und 8,23 (2H, d, J=8,5 Hz);
IR (KBr) γ_max: 3500, 1770 und 1700 cm^-1.

Analyse für C₁₈H₂₀N₂O₇S:
Berechnet:
C 52,93, H 4,94, N 6,86, S 7,85;
gefunden:
C 52,83, H 4,90, N 6,42, S 8,31.

B. p-Nitrobenzyl 3-(2-methansulfonyloxyethylthio)-6a- [1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo (3,2,0)hept- 2-en-2-carboxylat

Zu einer Lösung von 4,2 g (10,3 mMol) (2) in 200 ml Tetrahydrofuran gibt man bei -40°C 1,3 g (11,3 mMol) Methansulfonylchlorid und tropft dazu anschließend 1,26 g (12,4 mMol) Triethylamin in 5 ml Tetrahydrofuran. Man rührt die Reaktionsmischung 5 Stunden bei -40°C, anschließend 2 Stunden bei -30°C unter einer Stickstoffatmosphäre und gießt die Reaktionsmischung dann in eine Mischung von Ethylacetat (700 ml) und 5%iger wäßriger Phosphorsäure (1000 ml). Die organische Schicht wird mit Kochsalzlösung gewaschen, über MgSO₄ getrocknet, filtriert und zu einem Syrup eingeengt. Dieses Material liefert nach der Reinigung mittels Silicagel-Säulenchromatographie [Eluierung mit Methylenchlorid-Ethylacetat (3 : 1 v/v)] 3,55 g (75% Ausbeute) der Titelverbindung in Form eines weißen amorphen Feststoffes.

NMR (CDCl₃) δ:
1,25 (3H, d, J=6,0 Hz), 3,05 (3H, s), 3,06-3,40 (5H, m), 4,05-4,40 (4H, m), 5,25 (1H, d, J=14,0 Hz), 5,50 (1H, d, J=14,0 Hz), 7,70 (2H, d, J=8,5 Hz) und 8,23 (2H, d, J=8,5 Hz);
IR (KBr) γ_max: 3400, 1770 und 1600 cm^-1.

Analyse für C₁₉H₂₂N₂O₉S₂:
Berechnet:
C 46,90, H 4,56, N 5,76;
gefunden:
C 46,52, H 4,32, N 5,91.

C. p-Nitrobenzyl 3-(2-jodethylthio)-6a-[1-(R)-hydroxy ethyl]-7-oxo-1-azabicyclo (3,2,0)hept-2-en-2-carboxylat

Eine Lösung 350 mg (0,72 mMol) des Zwischenproduktes (3) und 216 mg (1,4 mMol) Natriumjodid in 20 Aceton wird 4 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Verdampfen des Acetons liefert einen weißen amorphen Feststoff, der in Ether (10 ml)-Wasser (10 ml) suspendiert wird. Abfiltrieren des weißen Feststoffes und Trocknen im Vakuum ergibt 300 mg (80% Ausbeute) der Titelverbindung (4) in Form eines weißen amorphen Pulvers.

NMR (DMSO-d6) δ: 1,18 (3H, d, J=6,0 Hz), 3,20-3,60 (7H, m), 3,80-4,25 (2H, m), 5,10 (1H, d, J=5m5 Hz), 5,25 (1H, d, J=12,0 Hz), 5,45 (1H, d, J=12,0 Hz), 7,70 (2H, d, J=8,5 Hz) und 8,27 (2H, d, J=8,5 Hz);
IR (KBr) γ_max: 3500, 1768 und 1700 cm^-1.

Analyse für C₁₈H₁₉N₂O₆I:
Berechnet:
C 41,71, H 3,70, N 5,41, I 24,48;
gefunden:
C 42,10, H 3,75, N 5,97, I 23,20.

D. 3-[2-(N-Methylpyrrolidinium)ethylthio]-6α-[1-(R)- hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo (3,2,0)hept-2-en- 2-carboxylat

Zu einer gekühlten Lösung (5°C) von p-Nitrobenzyl 3-(2- Jodethylthio)-6α-[1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo- [3,2,0]hept-2-en-2-carboxylat (728 mg; 1,4 mMol) in 60 ml trockenem Tetrahydrofuran gibt man N-Methylpyrrolidin (301 mg; 3,5 mMol) und anschließend eine Lösung von Silberperchlorat (560 mg; 2,8 mMol) in 5 ml Tetrahydrofuran. Man rührt die Reaktionsmischung 60 Minuten bei 5°C. Das Lösungsmittel wird anschließend im Vakuum verdampft, wobei man die Verbindung (5) als gelbes, gummiartiges Produkt erhält. Dieses wird mit 2 g CELIT behandelt, wobei man einen amorphen Feststoff erhält.

IR (KBr) γ_max: 3400, 1775, 1700 und 110 cm^-1.

Verbindung (5) wird ohne weitere Reinigung folgendermaßen hydriert:

Zu einer Suspension von Verbindung (5) in 50 ml Diethyläther und 100 ml Tetrahydrofuran gibt man eine Lösung von Kaliumbicarbonat (320 mg; 3,2 mMol) und dibasischem Kaliumphosphat (280 mg; 1,6 mMol) in 125 ml Wasser. Anschließend gibt man 1 g 10%iges Palladium auf Aktivkohle zu und hydriert die Mischung 60 Minuten in einer Parr-Apparatur bei 2,8 Parr (40 psi). Die Mischung wird filtriert und der Katalysator mit Wasser (2×10 ml) gewaschen. Die vereinigten Filtrate und die Waschwässer werden mit Diethylether (2×200 ml) extrahiert und das Produkt anschließend lyophilisiert, wobei man ein braunes Pulver erhält. Dieses Rohmaterial wird auf einer C₁₈- BONDAPAK-Umkehrphasensäule (8 g) Waters Associates) gereinigt, wobei man mit Wasser bei einem Druck von 0,56 Parr (8 psi) eluiert. Jede Fraktion (20 ml) wird mittels Hochdruckflüssigkeits-Chromatographie getestet; diejenigen Fraktionen, die eine UV-Absorption bei λ_max 300 nm haben, werden gesammelt und lyophilisiert, wobei man 65 mg (14α Ausbeute, bezogen auf Verbindung 4) der Titelverbindung als weißen Feststoff erhält.

NMR (D₂O) δ: 1,23 (3H, d, J=6,0 Hz), 2,1-2,4 (4H, m), 3,10 (3H, s), 3,1∼3,4 (12H, m), 3,95-4,30 (2H, m);
IR (KBr) γ_max: 3400, 1760 und 1590 cm^-1;
UV λ_max (CH₃CH₂OH) 297 nm (E=6877).

Beispiel 2 (5R, 6S)-3-[2-(1,4,4-Trimethyl-1-piperazinium)- ethylthio]-6-[1R-hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo- (3,2,0)hept-2-en-2-carboxylatchlorid A. 1-(2-acetylthioethyl)-1,4,4-trimethylpiperazinium- bromidjodid

Eine Suspension von 1-(2-Acetylthioethyl)-1,4-dimethyl- piperaziniumbromid (1,48 g, 5,0 mMol) in Isopropylalkohol (1) ml) wird mit Methyljodid (0,373 ml, 6,0 mMol) behandelt und 30 Stunden auf 55-60°C erhitzt. Das Lösungsmittel wird unter vermindertem Druck verdampft; der Rückstand wird mit Hexan verrieben und der erhaltene Feststoff abfiltriert, 185 g. Man löst den Feststoff in heißem Wasser (8 ml) und verdünnt die Lösung bis zur Trübung mit Aceton (70-80 ml). Zwei aufeinanderfolgende Kristallisationen ergeben 1,5 g (68%) der Titelverbindung mit einem Schmelzpunkt von 220-225°C (Zersetzung).

IR (KBr) ν_max: 1692 cm^-1 (C=O);
¹Hmr (D₂O) δ: 2,40 (s, 3H, CH₃COO), 3,37 (s, N-CH₃), 3,39 (s, N-CH₃), 3,99 (s);
UV (H₂O) λ_max: 226 (ε 13 144).

Analyse für aC₁₁H₂₄N₂OSBrI:
Berechnet:
C 30,08, H 5,51, N 6,38;
gefunden:
C 30,48, H 5,53, N 6,86.

B. 1-(2-Mercaptoethyl)-1,4,4-trimethylpiperazinium bischlorid

Eine Mischung von 1-(2-Acethylthioethyl)-1,4,4-trimethyl- piperaziniumbromidjodid (1,84 g, 4,19 mMol) und 6N Chlorwasserstoffsäure (15 ml) wird 2,5 Stunden unter einer Stickstoffatmosphäre bei 57°C erhitzt. Die Lösung wird unter vermindertem Druck zur Trockene eingeengt. Der Feststoff wird in Wasser 10 ml suspendiert und die gut gerührte Suspension mit Permutit S-1 Cl^- behandelt, bis man eine Lösung erhält. Die Lösung wird auf eine Permutit S-1 Cl^--Säule (1,2×60 cm) gegeben. Die Säule wird mit Wasser eluiert, (1,5 ml/min). Die entsprechenden Fraktionen werden vereinigt und lyophilisiert, man erhält ein weißes Pulver, 0,03 g, 85%, Schmelzpunkt 190-191°C.

IR (Nujol) ν_max: 2460 (SH);
¹Hmr (D₂O) δ: 3,4 (s, N-CH₃), 3,45 (s, N-CH₃), 4,07 (s).

Analyse für C₉H₂₂N₂SCl₂ · 0,75 H₂O:
Berechnet:
C 39,34, H 8,62, N 10,20, S 11,67;
gefunden:
C 39,48, H 8,39, N 10,55, S 11,15.

C. (5R, 6S) p-Nitrobenzyl 3-[2-(1,4,4-trimethyl-1- piperazinium)-ethylthio]-6-(1R-hydroxyethyl]-7-oxo- 1-azabicyclo(3,2,0)hept-2-en-2-carboxylatbischlorid

Zu einer kalten (5°C)-Lösung von (5R, 6S) p-Nitrobenzyl 6-[1R-hydroxyethyl]-3,7-dioxo-1-azabicyclo(3,2,0)heptan- 2R-carboxylat (0,94 g, 2,7 mMol) in Acetonitril (3 ml) gibt man unter Stickstoffatmosphäre Diisopropylethylamin (0,557 ml), 3,2 mMol) und Diphenylchlorphosphat (0,663 ml, 3,2 mMol). Die Reaktionsmischung wird 30 Minuten bei 5°C gerührt und mit Diisopropylethylamin (0,599 ml, 3,44 mMol) und einer wäßrigen Lösung (4 ml) von 1-(2-Mercaptoethyl)-1,4,4-trimethylpiperaziniumbischlorid (0,90 g, 3,44 mMol) behandelt. Nach 1,25 Stunden gibt man erneut Diisopropylethylamin (0,1 ml, 0,57 mMol) zu und rührt weitere 2 Stunden. Man entfernt einen Teil des Acetonitrils unter vermindertem Druck und chromatographiert die erhaltene rote Mischung an einer PrepPak -500/C₁₈ (Water Associates) Säule unter Verwendung von 25-75%igem Acetonitril in Wasser als Eluierungsmittel, wobei man nach Lyophylisierung ein gelbliches Pulver (1,4 g) erhält. Das Pulver wird in Wasser gelöst und die Lösung auf eine Permutit-S-1 Cl^--Säule (1,2×58 cm) gegeben und mit Wasser eluiert. Lyophylisierung der entsprechenden Fraktionen liefert 1,17 g eines Pulvers, das erneut über eine PrepPak-500/C₁₈-Säule gereinigt wird. Lyophylisierung der entsprechenden Fraktionen liefert ein gelbliches Pulver, 0,80 g (53%).

IR (KBr) ν_max: 3400 (br, OH), 1770 (C=O des β-Lactams), 1690 (C=O des PNB-Esters), 1605 (Aromaten), 1515 (NO₂), 1345 (NO₂) cm^-1;
¹Hmr (D₂O) δ: 1,26 (d, J=6,3 Hz, 3H, CH₃CHOH), 3,39 (s, NCH₃), 4,00 (s), 5,37 (br, s, CH₂ des PNB), 7,60 (d, J=8,7 Hz, 2H, Hm des PNB);
UV (H₂O) λ_max: 276 (ε 12 094), 306 (10 752).

Analyse für C₂₅H₃₆N₄O₆SCl₂ · 3H₂O:
Berechnet:
C 46,51, H 6,56, N 8,68, S 4,97, Cl 10,98;
gefunden:
C 46,31, H 6,18, N 8,57, S 5,36, Cl 11,37.

D. (5R, 6S)-3-[2-(1,4,4-trimethyl-1-piperazinium)ethyl-thio]- 6-[1R-hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo(3.2.0)- hept-2-en-2-carboxylatchlorid

Eine Mischung von (5R, 6S) p-Nitrobenzyl 3-[2-(1,4,4- trimethyl-1-piperazinium)ethylthio]-6-[1R-hydroxyethyl]- 7-oxo-1-azabicyclo(3.2.0)hept-2-en-2-carboxylatbischlorid (0,40 g, 0,68 mMol), Phosphatpuffer (30 ml, 0,05M, pH 7,0), Tetrahydrofuran (10 ml), Ether (30 ml) und 10%iges Palladium auf Kohle (0,40 g) wird 1 Stunde bei 23°C und bei 2,45 Parr (35 psi) hydriert. Die beiden Phasen werden getrennt. Die organische Phase wird mit Wasser (10 ml) extrahiert. Die wäßrigen Phasen werden über eine Celitschicht filtriert, mit Ether (10 ml) gewaschen, im Vakuum auf 10 ml eingeengt und an einer PrePak-500/C₁₈-Säule (2,2×11 cm) unter Verwendung von Wasser als Eluierungsmittel chromatographiert, wobei man nach Lyophylisierung 70 mg (25%) Produkt erhält.

IR (KBr) ν_max: 3400 (br, OH), 1755 (C=O des β-Lactams), 1585 (Carboxylat) cm^-1;
¹Hmr (D₂O) δ: 1,24 (3H, d, J=6,3 Hz, 3H, CH₃CHOH), 3,36 (s, NCH₃), 3,98 (s);
UV (H₂O) λ_max: 296 (ε 7987); [α] 35,9° (c, 0,30, H₂O), T_1/2=9,8 h (bestimmt bei einer Konzentration von 10^-4 M in Phosphatpuffer von pH 7,4 bei 36,8°C.

Claims

1. Carbapenem-Verbindungen der allgemeinen Formeln worin R² ein Wasserstoffatom, eine anionische Ladung oder eine übliche, leicht abspaltbare Carboxylschutzgruppe bedeutet, wobei auch ein Gegenion vorhanden ist, wenn R² ein Wasserstoffatom oder eine Schutzgruppe bedeutet; oder deren pharmazeutisch verträgliche Salze.

2. Verbindung nach Anspruch 1, worin R² für p-Nitrobenzyl steht.

3. Verbindung nach Anspruch 1, worin R² eine anionische Ladung bedeutet.

4. Verfahren zur Herstellung der Verbindungen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man in an sich bekannter Weise

A) eine Verbindung der allgemeinen Formel III worin R² eine übliche, leicht abspaltbare Carboxylschutzgruppe bedeutet, in einem inerten organischen Lösungsmittel mit Diphenylchlorphosphat in Gegenwart einer Base zu einer Verbindung der allgemeinen Formel IV: worin R²′ die oben angegebenen Bedeutungen besitzt, umsetzt;
B) eine Verbindung der allgemeinen Formel IV in einem inerten organischen Lösungsmittel in Gegenwart einer Base mit einem Mercaptan der allgemeinen Formel HS-CH₂-CH₂-OHzu einer Verbindung der allgemeinen Formel V: worin R²′ die oben angegebenen Bedeutungen besitzt, umsetzt;
C) eine Verbindung der allgemeinen Formel V in einem inerten organischen Lösungsmittel in Gegenwart einer Base mit Methansulfonylchlorid oder einem funktionellen, acylierenden Äquivalent davon zu einer Verbindung der allgemeinen Formel VI worin R²′ die oben angegebenen Bedeutungen besitzt, umsetzt;
D) eine Verbindung der allgemeinen Formel VI in einem inerten organischen Lösungsmittel mit einem Jodidionen liefernden Mittel unter Austausch der Methansulfonyloxygruppe gegen ein Jodatom zu einer Verbindung der allgemeinen Formel II, worin R^2′ die oben angegebenen Bedeutungen besitzt, umsetzt; und
E) eine Verbindung der allgemeinen Formel II in einer nukleophilen Substitutionsreaktion in einem inerten organischen Lösungsmittel in Gegenwart von Silberionen mit N-Methyl- pyrrolidin oder 1,1,4-Trimethylpiperazinium-Salz unter Ersatz des Jodatoms der Verbindung der Formel II gegen den Rest der Formel zu einer Verbindung der allgemeinen Formel worin X⊖ ein Gegenion bedeutet und R²′ die oben angegebenen Bedeutungen besitzt, umsetzt, und falls gewünscht, die Carboxylschutzgruppe R²′ abspaltet, wobei man die entsprechende deblockierte Verbindung der Formel I oder ein pharmazeutisch verträgliches Salz davon erhält.

5. Pharmazeutisches Mittel, enthaltend wenigstens eine Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gegebenenfalls in Kombination mit pharmazeutisch verträglichen Trägern und Zusatzstoffen.