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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Herstellung und Isolierung von 9-Deoxo-9(Z)-hydroxyiminoerythromycin
A (anschließend
als 9(Z)-Erythromycinoxim oder 9(Z)-Oxim bezeichnet) aus dem entsprechenden E-Isomer.
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Sie liegt auf dem Gebiet der Makrolidantibiotika
vom Typ Erythromycin und ist insbesondere auf deren Aza-Makrolidderivate
gerichtet, die Gegenstand der Patentanmeldung
EP 0 508 699 sind und die allgemeine Formel
besitzen, in welcher R ein
Wasserstoffatom und eine gegebenenfalls substituierte C
1-
bis C
10-Alkyl-, C
2-
bis C
l0-Alkenyl- oder C
6-
bis C
12-Arylsulfonylgruppe bedeutet.
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Diese Verbindungen werden aus Erythromycin
erhalten, und ihre Synthese erfordert zwei Hauptstufen, die
- – Bildung
des Macrocyclus 8a-Azalid aus dem zum entsprechenden 9(Z)-Oxim isomerisierten
9(E)-Erythromycinoxim,
der anschließend
einer stereospezifischen Beckmann-Umlagerung unterworfen wird, und
- – Modifizierung
der "Cladinose-Gruppe" in 4-Stellung, die
in der Umwandlung von 4(S)-OH in 4(R)-NH2 besteht.
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Die Erfindung betrifft insbesondere
die erste Stufe dieser Synthese und hat ein neues Verfahren zur Isomerisierung
des 9(E)-Erythromycinoxims und Isolierung des resultierenden 9(Z)-Oxim-Isomers
zur Aufgabe, das sich wie folgt veranschaulichen lässt:
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Diese Isomerisierungsstufe ist insbesondere
Gegenstand der Patentanmeldung
EP
0 503 949 , gemäß welcher
das 9(Z)-Oxim mit der Formel (I) erhalten wird, indem das (E)-Isomer
mit der Formel (II) mit einer Base, vorzugsweise einem Alkalimetallhydroxid
wie Lithiumhydroxid, in einem protischen oder aprotischen Lösungsmittel,
das vorzugsweise Ethanol ist, behandelt wird. Der nach Verdampfung
des Lösungsmittels
erhaltene Rückstand
wird in Ethylacetat und einer wässrigen
Lösung
aufgenommen, die anschließend
mit Ethylacetat erneut extrahiert wird, um zu einem ein Oximgemisch
enthaltenden Rohprodukt zu führen.
Das rohe Oximgemisch wird anschließend in Methylenchlorid aufgenommen
und danach filtriert. Der erhaltene Feststoff wird dann in Ethylacetat
und einem Nicht-Lösungsmittel
(Nitromethan) aufgenommen und anschließend in Ethylacetat durch aufeinander
folgende Fällungsstufen
mit Methylenchlorid und Filtrationsstufen auskristallisiert oder gereinigt.
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Die bisherigen Bedingungen sind jedoch
nicht auf den Industriemaßstab übertragbar.
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Jenes Verfahren erfordert Aufkonzentrationen
der Reaktionsmasse in Ethanol und derjenigen in Ethylacetat bis
zur Trockne.
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Er erfordert auch die Verwendung
von chlorierten Lösungsmitteln,
die aus Umweltschutzgründen
unerwünscht
sind.
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Schließlich enthält das isolierte Produkt noch
das (E)-Isomer, und mehrere erneute Aufnahmen in einem Ethylacetat
und Methylenchlorid enthaltenden Medium sind erforderlich, um das
gewünschte
(Z)-Isomer (durch "Ausschütteln") auszukristallisieren
und mit einer akzeptablen Isomerreinheit zu isolieren.
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Deshalb liegt der Erfindung als Aufgabe
zugrunde, eine effiziente Alternative zum bekannten Verfahren bereitzustellen,
die es erlaubt, die zuvor genannten Nachteile zu beheben.
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Somit hat die Erfindung zur Aufgabe,
ein vereinfachtes Verfahren bereitzustellen, das im Industriemaßstab leicht
durchführbar
ist und es erlaubt, das 9(Z)-Oxim mit zufrieden stellender Isomerreinheit
zu erhalten.
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Eine erfindungsgemäße Aufgabe
ist es weiterhin, insbesondere den Einsatz chlorierter Lösungsmittel, die
aus Umweltschutzgründen
störend
sind, sowie die aufwendige Aufreinigung durch "Ausschütteln" in einem Ethylacetat/Methylenchlorid-Gemisch
zu vermeiden.
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Die Erfindung hat zum Gegenstand
ein Verfahren zur Herstellung von 9-Deoxo-9(Z)-hydroxyiminoerythromycin
A mit der Formel (I )
das nacheinander die Stufen
umfasst, die darin bestehen:
- – 9-Deoxo-9(E)-hydroxyiminoerythromycin
A mit der Formel (II) mit einer Base in Wasser
umzusetzen,
- – das
Reaktionsgemisch bis auf einen pH-Wert von 9 bis 11 anzusäuern,
- – ein
organisches Lösungsmittel
zu dem Gemisch zuzugeben,
- – gegebenenfalls
die resultierende organische Phase im Vakuum aufzukonzentrieren
und
- – das
gewünschte
9(Z)-Erythromycinoxim zu isolieren.
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Entsprechend einer bevorzugten erfindungsgemäßen Abwandlung
wird zur Umsetzung des 9(E)-Oxims mit der Formel (II) ein organisches
Lösungsmittel
vom Typ Dialkylketon, insbesondere Aceton, zum Wasser zugegeben.
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Von den Erfindern ist überraschenderweise
festgestellt worden, dass 9-(E)-Erythromycinoxim, suspendiert in
Wasser und gegebenenfalls mit einem Lösungsmittel vom Typ Dialkylketon
versetzt, ohne ein alkoholisches Lösungsmittel mit einer Base
isomerisiert und anschließend
das gewünschte
Isomer direkt nach Neutralisation des Salzes aus der Reaktionssuspension
extrahiert und mit zufrieden stellender Reinheit isoliert werden
kann.
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Somit ist festgestellt worden, dass
das gewünschte
(Z)-Isomer durch Zugabe eines organischen Lösungsmittels wie Ethylacetat,
das die Auslösung
der Kristallisation erlaubt, zur Reaktionssuspension ohne Zugabe
eines weiteren Lösungsmittels
zum Medium erhalten werden kann. Gegebenenfalls kann dieses in der Lage
sein, mit dem 9(Z)-Oxim ein unlösliches
oder schwach lösliches
Solvat zu bilden. Es erfordert keine anschließenden Auskristallisationen.
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Entsprechend einer Ausführungsform
erstreckt sich die Erfindung somit auf die Verwendung eines beliebigen
organischen Lösungsmittels,
das in der Lage ist, die Auskristallisation des 9(Z)-Oxims, insbesondere durch
Aufkonzentrierung, in dem Lösungsmittel
nach Isomerisierung in Wasser auszulösen, während das (E)-Isomer überwiegend
in dem Medium gelöst
bleibt.
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Gemäß einer bevorzugten Abwandlung
wird die eigentliche Isomerisierung in Wasser durchgeführt, zu welchem
ein organisches Lösungsmittel
vom Typ Dialkylketon zugegeben worden ist, das in der Lage ist,
wie weiter oben erwähnt, mit
dem (Z)-Isomer ein auskristallisierbares Solvat zu bilden.
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Somit ist ein vereinfachtes Verfahren
entwickelt worden, das es erlaubt, sich von der Ausfällung mit Methylenchlorid
sowie der mehrstufigen Reinigung, die im bekannten Verfahren erforderlich
ist, zu lösen.
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Weiterhin ist von den Erfindern festgestellt
worden, dass vorteilhafterweise die Mutterlaugen (die ein Gemisch
aus E- und Z-Isomer enthalten), die nach der Isolierung des auskristallisierten
(Z)-Isomers erhalten werden, zurückgeleitet
werden können,
indem erneut eine wässrige
Suspension des Gemischs aus Isomeren gebildet wird, die sie nach
Entfernung des größten Teils
des vorhandenen organischen Lösungsmittels
enthalten.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird anschließend näher beschrieben.
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Es besteht vor allem darin, das in
Wasser suspendierte 9(E)-Erythromycinoxim mit einer vorzugsweise wasserlöslichen
Base zu behandeln.
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Entsprechend einer bevorzugten erfindungsgemäßen Abwandlung
wird das 9(E)-Oxim mit der Base in einem wässrigen Medium umgesetzt, das
aus Wasser, gemischt mit einem organischen Lösungsmittel vom Typ Dialkylketon,
gebildet wird, und vorteilhafterweise in der Lage ist, mit dem 9(Z)-Oxim
ein auskristallisierbares Solvat zu bilden, während das (E)-Isomer überwiegend
in Lösung
bleibt. Dabei wird das Lösungsmittel vom
Typ Dialkylketon vorzugsweise aus Dialkylketonen, die 3 bis 10 Kohlenstoffatome
enthalten, ausgewählt, wobei
es sich typischerweise um Aceton handelt.
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Anschließend wird die Base zugegeben,
um die Isomerisierungsreaktion stattfinden zu lassen.
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Als Beispiele für die Base sind Alkalimetallhydroxide
oder Erdalkalimetallhydroxide, Ammoniumverbindungen, Carbonate und
Alkoxide zu nennen. Sie besteht vorzugsweise aus Lithiumhydroxid
oder Natriumhydroxid.
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Die Base wird mit einer Menge von
vorzugsweise 1 bis 10 Moläquivalenten
und vorzugsweise 2 Moläquivalenten
pro 9(E)-Oxim eingesetzt.
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Die Zugabe der Base zum 9(E)-Oxim
führt zu
dessen Deprotonierung und erlaubt es, die Gleichgewichtsbedingungen
mit dem (Z)-Isomer zu erreichen.
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Der pH-Wert des Reaktionsmediums
beträgt
im Allgemeinen 11,5 bis 14.
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Die anschließende Behandlung, die auf das
Gemisch angewendet wird, erlaubt es, dieses Gleichgewicht zu verschieben
und vorzugsweise das 9(Z)-Oxim in Form des Solvats zu isolieren.
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Die Umsetzung wird im Allgemeinen
in einer inerten Atmosphäre
durchgeführt.
Das Z/E-Verhältnis
ist temperaturabhängig,
wobei es bevorzugt ist, die Umsetzung bei einer Temperatur von 10
bis 25°C
und besonders bevorzugt von etwa 20°C durchzuführen.
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Das Reaktionsmedium wird vorzugsweise
6 bis 24 Stunden lang gerührt.
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Das gewünschte (Z)-Isomer wird anschließend mit
einem organischen Lösungsmittel,
insbesondere Ethylacetat, oder einem anderen gleichwertigen Mittel
extrahiert.
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Dazu wird das Reaktionsgemisch zunächst bis
auf einen pH-Wert
von vorzugsweise 9 bis 11 und besonders bevorzugt auf einen pH-Wert
von etwa 9,5 bis 10 angesäuert.
Dazu wird vorzugsweise Salzsäure,
Essigsäure
oder Natriumhydrogencarbonat verwendet.
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Zur Durchführung dieser Ansäuerungsstufe
wird das Gemisch vorzugsweise auf eine Temperatur von unter 20°C und besonders
bevorzugt auf eine Temperatur von etwa 10°C abgekühlt.
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Um die Auskristallisation des gewünschten
(Z)-Isomers auszulösen,
wird anschließend
ein organisches Lösungsmittel
zum Reaktionsmedium zugegeben.
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Wird die Isomerisierungsreaktion
in Wasser durchgeführt,
wird/werden entsprechend einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform
Ethylacetat oder andere Lösungsmittel,
die äquivalente
Auskristallisationseigenschaften für das (Z)-Isomer haben, eingesetzt.
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Unter "Lösungsmittel,
die äquivalente
Eigenschaften für
die Auskristallisation des (Z)-Isomers besitzen" sind alle Lösungsmittel zu verstehen, die
in der Lage sind, die Auskristallisation des 9(Z)-Oxims auszulösen, insbesondere
durch Aufkonzentrierung der organischen Extraktionsphase, während das
(E)-Isomer überwiegend
in Lösung
bleibt.
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Es wird angenommen, dass entsprechend
dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform
das (Z)-Isomer direkt aus dem Reaktionsmedium extrahiert und durch
Aufkonzentrieren im organischen Extraktionsmittel auskristallisiert
werden kann. Wenn die Isomerisierungsreaktion in einem Wasser/Dialkylketon-Gemisch durchgeführt wird,
fällt das
Solvat des (Z)-Oxims mit dem Dialkylketon am Ende der Neutralisierung
aus. Die Verwendung eines organischen Lösungsmittels wie Ethylacetat
oder Methylbutylether erlaubt es, das Z/E-Verhältnis
zugunsten des gewünschten
(Z)-Isomers bei der Filtration des Solvats mit Dialkylketon zu verbessern. Weiterhin
erlaubt es ein Ester wie Ethylacetat die anschließende Trocknung
des (Z)-Oxims noch zu verbessern, indem die Entfernung des Lösungsmittels
vom Typ Dialkylketon begünstigt
wird.
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In der Extraktionsstufe wird die
Temperatur des Reaktionsmediums vorzugsweise auf Umgebungstemperatur
(etwa 25 bis 30°C)
gesenkt, was das Dekantieren erleichtert.
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Nach dem Dekantieren wird die wässrige Phase
vorzugsweise erneut unter den weiter oben genannten Bedingungen
extrahiert.
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Gegebenenfalls werden die organischen
Extraktionsphasen vereinigt und anschließend im Vakuum aufkonzentriert,
um die Auskristallisation des gewünschten (Z)-Isomers aus dem
Medium auszulösen.
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Die Temperatur des Reaktionsmediums
wird während
dieses Aufkonzentrierungsvorgangs, der vorzugsweise mehrere Stunden
(etwa 4 bis 5 Stunden) lang durchgeführt wird, vorzugsweise auf
unter 35°C
gehalten.
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Das gewünschte (Z)-Isomer wird dann
durch Filtration isoliert. Dazu wird die Reaktionsmasse vorzugsweise
auf zwischen 10 und 25°C
gehalten und vorzugsweise bis auf eine Temperatur von etwa 10°C abgekühlt.
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Das (Z)-Isomer wird mit einem Z/E-Verhältnis von
größer als
90/10 und typischerweise von 93/7 bis 98/2 gewonnen.
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Erfindungsgemäß können die nach der Filtration
gewonnenen Mutterlaugen, die im Wesentlichen das 9(E)-Oxim enthalten,
erneut wie zuvor beschrieben behandelt werden.
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In diesem Fall wird der größte Teil
des Ethylacetats oder eines anderen Extraktionsmittels im Vakuum in
einem Wasserbad abdestilliert, bis davon beispielsweise nur 3 bis
4% übrigbleiben.
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Dann werden gegebenenfalls ein Lösungsmittel
vom Typ Dialkylketon und die Base wie weiter oben beschrieben zugegeben,
um eine neue Isomerisierung des vorhandenen 9(E)-Oxims und anschließend die Isolierung
des gebildeten 9(Z)-Oxims unter den weiter oben genannten Bedingungen
durchzuführen.
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Je nach dem Extraktionslösungsmittel
kann man gezwungen sein, aufgrund einer möglichen Verseifung des Lösungsmittels
eine größere Menge
der Base zuzugeben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil,
dass nur ein einziges Extraktionsmittel, das im Allgemeinen nicht
chloriert ist, verwendet wird und daher keine mehrfachen erneuten
Aufnahmen erforderlich sind, um die Auskristallisation des gewünschten
Isomers zu erhalten. Es kann daher unter industriellem Gesichtspunkt
leicht durchgeführt
werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird anschließend anhand
von Beispielen näher
erläutert.
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Beispiel 1: Isomerisierungsreaktion
in Wasser
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In einen homothetischen 1-Liter-Reaktor
mit Stickstoffatmosphäre
wurden 9-(E)-Erythromycinoxim (II) (50 g, 0,065 mol, 1 Äq.) und
Lithiumhydroxid, LiOH·H2O (5,7 g, 0,133 mol) gefüllt und anschließend destilliertes Wasser
(500 ml) zugegeben, indem der Trichter, der dazu diente, die Feststoffe
zuzugeben, gut gespült
wurde.
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Die so erhaltene 9-(E)-Erythromycinoxim-Suspension
wurde 9 Stunden lang oder länger
bei einer Temperatur von etwa 16°C
(oder Umgebungstemperatur) gerührt.
Die Solltemperatur wurde anschließend auf etwa 10°C abgekühlt und
1 N HCl 1 h 30 min oder länger
derart zugegossen, dass der pH-Wert der Reaktionsmasse auf etwa
9,5 gebracht wurde.
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Die so erhaltene Suspension wurde
mit Ethylacetat (300 g) extrahiert. Zur Verbesserung der Extraktion wurde
die Reaktionsmasse auf etwa 25 bis 30°C erwärmt. Nach Dekantieren wurde
die wässrige
Phase mit Ethylacetat (2 × 225
g) gegenextrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden anschließend im
Vakuum durch partielles Abdestillieren des Ethylacetats aufkonzentriert.
Die Reaktionsmasse wurde anschließend etwa 1 h 30 min lang auf
etwa 10°C
abgekühlt
und anschließend
filtriert.
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Nach Filtration und Trocknung wurden
32 g 9-(Z)-Erythromycinoxim
(I) (Verhältnis
von Z : E = 96 : 4, durch 1H-NMR) isoliert.
Die abgetrennten Mutterlaugen (97 g) konnten wie im Beispiel 2 beschrieben
wieder verwendet werden.
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Beispiel 2: Wiederverwendung
der Mutterlaugen
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In einen homothetischen 1-Liter-Reaktor
mit Stickstoffatmosphäre
wurden die Filtrationsmutterlaugen (97 g) gefüllt und wurde anschließend destilliertes
Wasser (500 ml) zugegeben. Das Ethylacetat wurde im Vakuum abdestilliert,
bis nur 3 bis 4 Gew.% Ethylacetat übrig blieben. Anschließend wurde
Lithiumhydroxid, LiO·H2O (4,7 g, 0,109 mol) zugegeben.
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Die so erhaltene Suspension des Gemischs
aus Z- und E-Erythromycinoxim wurde 10 Stunden oder länger bei
einer Temperatur von etwa 16°C
(oder Umgebungstemperatur) bei etwa 800 U/min gerührt. Die
Solltemperatur wurde anschließend
auf etwa 10°C
abgekühlt
und 1 N HCl 1 h 30 min oder länger
derart zugegossen, dass der pH-Wert der Reaktionsmasse auf etwa
9,5 gesenkt wurde. Danach wurde Ethylacetat (300 g) zugegeben und
anschließend
die Masse auf etwa 25 bis 30°C
erwärmt.
Nach Dekantieren wurde die wässrige Phase
mit Ethylacetat (2 × 225
g) gegenextrahiert. Die organische Phase wurde schnell in den Reaktor
gefüllt und
anschließend
im Vakuum durch partielles Abdestillieren des Ethylacetats bis auf
ein rührfähiges Mindestvolumen
auf konzentriert. Die erhaltene Reaktionsmasse wurde danach etwa
1 h 30 min lang auf etwa 10°C abgekühlt und
anschließend
filtriert.
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Nach Filtration und Trocknung wurden
6 g 9-(Z)-Erythromycinoxim
(I) (Verhältnis
von Z : E ≥ 96
: 4, durch 1H-NMR) isoliert.
Gewichtsausbeute
= 76%.
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Beispiel 3: Isomerisierungsreaktion
in einem Wasser/Aceton-Gemisch
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In einen mit Stickstoff inertisierten
1-Liter-Reaktor wurde 9(E)-Erythromycinoxim A (115 g, 0,150 mol, 1 Äq.) und
anschließend
Trinkwasser (220 g) und Aceton (272 g) gefüllt und der Trichter gut gespült. Die
so erhaltene Suspension wurde mit 30%iger Natronlauge (38 g, 1,9 Äq.) behandelt
und anschließend
8 Stunden oder länger
bei Umgebungstemperatur gerührt.
Die Lösung
wurde anschließend
durch Zugabe von Essigsäure etwa
1 h oder länger
derart neutralisiert, dass der pH-Wert der Reaktionsmasse auf etwa
10 gesenkt wurde.
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In diesem Stadium bildete sich ein
Solvat der Erythromycinoxime mit Aceton (Molverhältnis 1 : 1, durch 1H-NMR, das im Reaktionsmedium ausfiel.
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Die so erhaltene Suspension wurde
mit Ethylacetat (200 g) behandelt, danach mindestens 3 Stunden lang
bei Umgebungstemperatur gerührt
und anschließend
auf etwa 0°C
abgekühlt.
Nach etwa 3 Stunden langem Rühren
bei 0°C
wurde die Suspension filtriert und danach mit Trinkwasser (360 g)
gewaschen.
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Das erhaltene Produkt wurde erneut
in Ethylacetat (173 g) bei etwa 40°C aufgenommen und bei dieser Temperatur
etwa 3 Stunden lang gerührt.
Die erhaltene Suspension wurde auf Umgebungstemperatur abgekühlt und
anschließend
filtriert.
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Nach Filtration und Trocknung bei
50°C wurden
78 g 9-(Z)-Erythromycinoxim
(Verhältnis
von Z : HPLC) isoliert.
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Die durch Röntgenbeugungsanalyse des 9(Z)-Oxims
(I) in Form des Solvats mit Aceton erhaltenen Werte (Abstände und
relative Intensität)
werden anschließend
wiedergegeben.
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