DE69034222T2

DE69034222T2 - Avermectinderivate

Info

Publication number: DE69034222T2
Application number: DE69034222T
Authority: DE
Inventors: Michael H. Ringoes Fisher; Helmut Matawan Mrozik
Original assignee: Merial Ltd
Current assignee: Merial Ltd
Priority date: 1989-01-19
Filing date: 1990-01-17
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2010-01-18
Also published as: JP2505901B2; AU4856790A; US5015630A; EP0379341A3; EP1671980A2; CA2008150A1; DK0379341T3; ZA90360B; DE122006000062I2; DE122006000062I1; EP0379341A2; EP1671980B1; ES2163381T1; MX9202806A; DE69034222D1; EP0379341B1; AU618446B2; NL300245I1; EP1671980A3; JPH02270879A

Description

Der Begriff Avermectin (früher als C-076 bezeichnet) wird verwendet, um eine Reihe von Verbindungen, die aus der Fermentationsbrühe eines Avermectin-erzeugenden Stamms von Streptomyces avermitilis isoliert wurden, und Derivate davon zu beschreiben. Die morphologischen Merkmale der Kultur sind in dem U.S.-Patent Nr. 4,310,519 vollständig beschrieben. Die Avermectinverbindungen sind eine Reihe von Makroliden, von denen jedes an Position 13 mit einer 4-(α-L-Oleandrosyl)-α-L-oleandrosegruppe substituiert ist. Die Avermectinverbindungen und die vorliegenden Derivate davon weisen einen sehr hohen Grad an anthelminthischer und antiparasitischer Wirksamkeit auf.
Die Avermectinreihe von Verbindungen, die aus der Fermentationsbrühe isoliert wurden, weist die folgende Struktur auf:
wobei R₄ die 4'-(α-L-Oleandrosyl)-α-L-oleandrosylgruppe der Struktur:
ist, und wobei A an Position 22,23 eine Einfachbindung oder eine Doppelbindung anzeigt; R₁ Wasserstoff oder Hydroxy ist und nur vorhanden ist, wenn A eine Einfachbindung anzeigt;
R₂ Isopropyl oder sec.-Butyl ist; und
R₃ Methoxy oder Hydroxy ist.
Es gibt acht verschiedene natürliche Avermectinproduktverbindungen und es werden ihnen, bezogen auf die Struktur der einzelnen Verbindungen, die Bezeichnungen A1a, A1b, A2a, A1b, B1a, B1b, B2a und B2b gegeben.
In der vorstehenden Strukturformel sind die einzelnen Avermectinverbindungen wie nachstehend angegeben. (Die Gruppe R ist 4'-(α-L-Oleandrosyl)-α-L-oleandrose):
Die Avermectinverbindungen werden im Allgemeinen als Gemische aus den Komponenten a und b isoliert. Diese Verbindungen unterscheiden sich nur in der Art des Substituenten R₂, und es wurde festgestellt, dass die geringfügigen Strukturunterschiede eine sehr schwache Wirkung auf die Isolationsverfahren, chemische Reaktivität und biologische Wirksamkeit solcher Verbindungen haben.
Zusätzlich zu diesen natürlichen Avermectinen, die den 25-Isopropyl- oder 25-sec.-Butylsubstituenten enthalten, sind in der Literatur eng verwandte Derivate bekannt, die andere verzweigte oder cyclische 25-Alkyl- oder 25-Alkenylsubstituenten enthalten, die gegebenenfalls mit Heteroatomen, wie Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff und Halogen, weiter substituiert sind.
Diese Derivate werden durch verschiedene Einstellungen und Zusätze zu den Fermentationsverfahren, wie sie in der europäischen Patentanmeldung EP 0,214,731 vollständig beschrieben sind, erhalten.
Avermectine sind Produkte mikrobieller Fermentationen unter Verwendung des Aktinomyceten Streptomyces avermitilis. Diese Mikroben verwenden Acetate und Propionate als Bausteine für den größten Teil der Avermectinkohlenstoffkette, die dann durch mikrobielle Enzyme weiter modifiziert wird, wobei sich die vollständigen Avermectinmoleküle ergeben. Es ist jedoch bekannt, dass der Kohlenstoff C-25 und die 2-Propyl- und 2-Butyl-Substituenten an diesem Kohlenstoff nicht von Acetat- oder Propionateinheiten abgeleitet sind, sondern von den Aminosäuren L-Valin beziehungsweise L-Isoleucin abgeleitet sind. Man kam zu dem Schluss, dass diese Aminosäuren zu den entsprechenden 2-Ketosäuren desaminiert werden, und dass diese dann decarboxyliert werden, wobei sich die 2-Methylbutter- und 2-Methylpentansäure ergeben. Es wurde dann festgestellt, dass diese Säuren direkt in die Avermectinstrukturen eingebaut werden, wobei sich die 2-Propyl- und 2-Butylsubstituenten am C-25 ergeben, wie es von Chen et al., Abstr. Pap. Am. Chem. Soc. (186 Meet., MBTD 28 (1983)) berichtet wird. Es wurde auch in der europäischen Patentanmeldung Nummer 0,214,731 offenbart, dass Zusätze von großen Mengen anderer Säuren, wie Cyclopentan-, Cyclobutter-, 2-Methylpentan-, 2-Methylhexan-, Thiophen-3-carbonsäure und anderer, zu der Fermentationsbrühe von S. avermitilis bewirken, dass die Mikroben diese Säuren als Ersatz annehmen und kleine Mengen an Avermectinen bilden, die diese Säuren in Form von neuen C-25-Substituenten enthalten. Beispiele solcher Avermectinderivate sind:
25-(Thien-3-yl)-25-de-(1-methylpropyl)avermectin-A2a
25-(Cyclohex-3-enyl)-25-de-(1-methylpropyl)avermectin-A2a
25-Cyclohexyl-25-de-(1-methylpropyl)avermectin-A2a
25-(1-Methylthioethyl)-25-de-(1-methylpropyl)avermectin-A2a
25-(2-Methylcyclopropyl)-25-de-(1-methylpropyl)avermectin-A2a
Noch weitere Avermectinderivate werden durch künstliche Modifikation der Fermentation von Streptomyces avermitilis entweder durch die Zugabe von Stoffwechselinhibitoren, wie Cinefungin (wie von Schulman et al., J. Antibiot. (1985) 38, 1494-1498 beschrieben), oder durch Mutation des Elternstamms (wie von Schulman et al., Anti-microbial Agents and Chemotherapy (1987) 31, 744-747, und durch EP-276-131-A von Pfizer INC. beschrieben) erzeugt. Einige dieser Avermectinderivate werden noch weiter modifiziert und es fehlt ihnen eine oder zwei der 3'- und 3''-O-Methylgruppen (Schulman at al., J. Antibiot. (1985) 38, 1494-1498). Beispiele für solche Derivate sind:
3',3''-Bisdesmethylavermectin-B1a/B1b
3',3''-Bisdesmethylavermectin-B2a/B2b
3',3''-Bisdesmethyl-25-cyclohexyl-25-de-(2-butyl)avermectin-B2a
3',3''-Bisdesmethyl-25-cyclopentyl-25-de-(2-butyl)avermectin-B2a
3',3''-Bisdesmethyl-25-(3-thienyl)-25-de-(2-butyl)avermectin-B2a
3',3''-Bisdesmethyl-25-(3-furyl)-25-de-(2-butyl)avermectin-B2a
3',3''-Bisdesmethyl-25-(1-methylthioethyl)-25-de-(2-butyl)avermectin-B1a
3''-Desmethylavermectin-B1a/B1b
Die Fermentationsprodukte wurden chemisch modifiziert, um weitere antiparasitische und insektizide Analoga mit verbesserten Eigenschaften zu erhalten. Ein Überblick über Veröffentlichungen solcher Verfahren in der wissenschaftlichen Literatur und Patentliteratur wurde von Fisher, M. H.; Mrozik, H. In Macrolide Antibiotics; Omura, S., Hrsg.; Academic: New York (1984); S. 553-606, und von Davies, H. G.; Green, R. H., Nat. Prod. Rep. (1986) 3, 87-121, gegeben.
Eine Gruppe von halbsynthetischen Avermectinderivaten wurde zum Beispiel erhalten, indem spezifisch die 22,23-Doppelbindung von Avermectin B1 hydriert wurde, wobei sich 22,23-Dihydroavermectin-B1-derivate ergaben, die sehr starke anthelminthische und antiparasitische Eigenschaften aufweisen. Andere Beispiele von halbsynthetischen Avermectinderivaten enthalten eine 8,9-Oxidgruppe, eine 4a-Hydroxy- oder Acyloxygruppe, eine 23-Ketogruppe, die alle wirksame antiparasitische und insektizide Verbindungen sind.
Von Mrozik wurde in dem United States Patent Nr. 4,427,663 auch beschrieben, dass Aminosubstituenten an Position 4'' und 4' sehr starke antiparasitische und insektizide Wirksamkeiten aufweisen.
Diese Verbindungen können als Ausgangsmaterialien für die Verbindungen der vorliegenden Erfindung ohne weitere Modifikation oder, wenn sie zusätzliche reaktive Gruppen enthalten, die unter den angewendeten Reaktionsbedingungen nicht modifiziert werden sollen, nur nach dem Schutz dieser mit einer geeigneten Schutzgruppe verwendet werden.
Die europäische Patentanmeldung Nr. 0 246 739-A (die am 25.11.87 veröffentlicht wurde) beschreibt Milbemycinderivate, die an Position 13 verestert sind, Verfahren für ihre Herstellung und ihre Verwendung als akarizide, insektizide und anthelminthische Mittel.
Die europäische Patentanmeldung Nr. 0 110 667-A beschreibt Oximderivate der 5-Didehydromilbemycine A₃, A₄ und D. Im besonderen sind 5-Didehydromilbemycin-D-5-oxim und 5-Didehydromilbemycin-A₄-5-oxim zusammen mit O-substituierten Oximderivaten von 5-Didehydromilbemycin D offenbart.
Das United States Patent Nr. 4,423,209 beschreibt 5-Ketoavermectinderivate und ihre Verwendung bei der Umwandlung von Avermectinverbindungen vom A-Typ in Avermectinverbindungen vom B-Typ
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Derivate von Avermectinverbindungen, wobei die 5-Hydroxygruppe durch einen Oximsubstituenten ersetzt ist. Die Oximanaloga können auch weiter modifiziert sein. Somit ist es die Aufgabe dieser Erfindung solche Verbindungen zu beschreiben. Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, die Verfahren zu beschreiben, die für die Herstellung solcher Verbindungen verwendbar sind. Noch eine weitere Aufgabe ist die Beschreibung der Verwendung solcher Verbindungen als anthelminthische, insektizide und akarizide Mittel. Noch weitere Aufgaben werden durch das Lesen der folgenden Beschreibung offensichtlich.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Verbindungen der vorliegenden Erfindung weisen die folgende Strukturformel auf:
wobei A an Position 22,23 eine Einfachbindung darstellt und wobei R₁ Wasserstoff oder Hydroxy oder ein Keton ist, oder A eine Doppelbindung darstellt und R₁ abwesend ist;
R₂ ein alpha-verzweigter C₃-C₈-Alkylrest, ein C₃-C₈-Cycloalkylrest, ein C₃-C₈-Cycloalkyl-C₁-C₃-alkylrest oder eine Thienylgruppe ist;
R₃
ist, wobei R₄ an C-4'' oder C-4' durch eine Einfachbindung gebunden ist und Hydroxy, Amino, N-Niederalkylamino, N,N-Diniederalkylamino, Niederalkanoylamino, N-Niederalkylalkanoylamino oder Triniederalkylsilyloxy ist; und R₅ jeweils unabhängig Hydroxy oder Methoxy ist.
Bevorzugte Verbindungen der vorliegenden Erfindung weisen die folgende Strukturformel auf:
wobei A an Position 22,23 eine Einfachbindung darstellt und wobei R₁ Wasserstoff oder Hydroxy oder ein Keton ist oder A eine Doppelbindung darstellt und R₁ abwesend ist;
R₂ ein alpha-verzweigter C₃-C₈-Alkylrest ist; und
R₃
ist, wobei R₄ an C-4'' oder C-4' durch eine Einfachbindung gebunden ist und Hydroxy, Amino, N-Niederalkylamino, N,N-Diniederalkylamino, Niederalkanoylamino, N-Niederalkylalkanoylamino oder Triniederalkylsilyloxy ist.
Weitere bevorzugte Verbindungen der vorliegenden Erfindung werden in der vorstehenden Strukturformel realisiert, wobei A an Position 22,23 eine Einfachbindung darstellt und wobei R₁ Wasserstoff oder Hydroxy ist oder A eine Doppelbindung darstellt und R₁ abwesend ist;
R₂ Isopropyl oder sec.-Butyl ist; und
R₃
ist, wobei R₄ an C-4'' durch eine Einfachbindung gebunden ist und Hydroxy, Amino, N-Niederalkylamino, Niederalkanoylamino oder N-Niederalkylalkanoylamino ist.
Die am meisten bevorzugten Verbindungen werden in der vorstehenden Strukturformel realisiert, wobei A an Position 22,23 eine Einfachbindung darstellt und wobei R₁ Wasserstoff oder Hydroxy ist oder A eine Doppelbindung darstellt und R₁ abwesend ist;
R₂ Isopropyl oder sec.-Butyl ist; und
R₃ 4'-(α-L-Oleandrosyl)-α-L-oleandrosyloxy ist.
Bevorzugte Verbindungen der vorliegenden Erfindung werden in den folgenden Verbindungen weiter realisiert:
4''-Oxoavermectin-B1a/B1b-5-ketoxim
Avermectin-B1a/B1b-5-ketoxim
4''-Deoxy-4''-methylaminoavermectin-B1a/B1b-5-ketoxim
4''-Deoxy-4''-epi-methylaminoavermectin-B1a/B1b-5-ketoxim
4''-Amino-4''-deoxyavermectin-B1a/B1b-5-ketoxim
4''-Deoxy-4''-epi-aminoavermectin-B1a/B1b-5-ketoxim
4''-Acetylamino-4''-deoxyavermectin-B1a/B1b-5-ketoxim
4''-Deoxy-4''-epi-acetylaminoavermectin-B1a/B1b-5-ketoxim
Avermectin-B1a/B1b-4''-semicarbazon-5-ketoxim
22,23-Dihydroavermectin-B1a/B1b-5-ketoxim
22,23-Dihydro-4''-oxoavermectin-B1a/B1b-5-ketoxim
Avermectin-B2a/B2b-5-ketoxim
22,23-Dihydro-4''-epi-acetylaminoavermectin-B1a/B1b-5-ketoxim
22,23-Dihydro-4''-deoxy-4''-methylaminoavermectin-B1a/B1b-5-ketoxim
4'-Deoxy-4'-epi-methylaminoavermectin-B1a/B1b-monosaccharid-5-ketoxim
4''-epi-Amino-4''-deoxyavermectin-B2a/B2b-5-ketoxim
25-Cyclopentyl-25-de-(1-methylpropyl)-4''-oxoavermectin-B2a-5-ketoxim
25-Cyclopentyl-25-de-(1-methylpropyl)avermectin-B1a-5-ketoxim
25-Cyclopentyl-25-de-(1-methylpropyl)-4''-epi-avermectin-B1a-5-ketoxim
In der vorliegenden Erfindung soll der Begriff "Niederalkyl" die Alkylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Pentyl, Hexyl und dergleichen, anzeigen.
Der Begriff "Niederalkoxy" soll die Alkoxyreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Isopropoxy, Butoxy, Pentoxy, Hexoxy und dergleichen, einschließen.
Der Begriff "Niederalkanoyl" soll die Alkanoylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie Formyl, Acetyl, Propionyl, Butyryl, Pentanoyl, Hexanoyl und dergleichen, einschließen.
Der Begriff "Halogen" soll die Halogenatome Fluor, Chlor, Brom oder Iod einschließen.
Die vorstehende Strukturformel ist ohne eine bestimmte Stereochemie gezeigt. Während des Verlaufs der zur Herstellung solcher Verbindungen verwendeten Syntheseverfahren können die Produkte dieser Verfahren jedoch ein Gemisch aus Stereoisomeren sein. Im besonderen können die Stereoisomere an 4''-, 4'-, 13- und 23-Position entweder α- oder β-orientiert sein, wobei solche Reste dargestellt werden, die sich unter beziehungsweise über der allgemeinen Molekülebene befinden. In jedem dieser Fälle soll sowohl die α- als auch die β-Konfiguration im Umfang dieser Erfindung eingeschlossen sein. In bestimmten Fällen wird der Begriff "epi" verwendet, um das Stereoisomer mit einer zu der natürlichen Verbindung entgegengesetzten Konfiguration an einem spezifischen asymmetrischen Kohlenstoffatom zu unterscheiden.
HERSTELLUNG DER AUSGANGSMATERIALIEN
Die grundlegenden Ausgangsmaterialien für die Verbindungen dieser Erfindung sind die vorstehend definierten Avermectinfermentationsprodukte. Zusätzlich wurden andere mikrobiell erzeugte Avermectinderivate, die einen alpha-verzweigten Alkyl- oder Alkenylrest als Substituenten an Position 25 enthalten, der in der Strukturformel als R₂ bezeichnet wird, in der europäischen Patentanmeldung Nummer 86 305 604.0 (Veröffentlichungsnummer 0,214,731), 88 300 426.9 (0,276,131) und 88300354.3 (0,276,103) beschrieben. Diese Verbindungen können auch als Ausgangsmaterialien für die in dieser Erfindung beanspruchten Verbindungen verwendet werden. Der R₂-Substituent ist unter den für die Herstellung der Verbindungen dieser Erfindung angewendeten Reaktionsbedingungen inert, so dass diese Reaktionen auch mit diesen veränderten Avermectinderivaten durchgeführt werden können. Es ist offensichtlich, dass zusätzliche Reaktionen erforderlich sind, um die Ausgangsmaterialien für die vorliegenden Verbindungen herzustellen. Im besonderen werden an Position 4'', 4', 22 und 23 Reaktionen durchgeführt. Es ist allgemein bevorzugt, vor der Oxidation an der 5-Hydroxygruppe und der nachfolgenden Substitution an dem so hergestellten 5-Keton Substituenten, welche auch immer an diesen Positionen erforderlich sind, einzuführen. Durch ein solches Verfahren werden im Allgemeinen unerwünschte Nebenreaktionen vermieden. Dieses Verfahren ist jedoch nicht erforderlich, und, falls gewünscht, können andere Sequenzen verwendet werden. Während der vorstehend beschriebenen Oxidations- und Substitutionsreaktionen ist es zusätzlich notwendig, die Hydroxygruppe an Position 5 zu schützen, um eine Oxidation oder Substitution an dieser Position zu vermeiden. Ist diese Position geschützt, können die Reaktionen an Position 4'' oder 4' durchgeführt werden, ohne den Rest des Moleküls zu beeinflussen. Im Anschluss an jede der vorstehend beschriebenen Reaktionen kann die Schutzgruppe entfernt und das ungeschützte Produkt isoliert werden. Die verwendete Schutzgruppe ist idealerweise eine, die leicht hergestellt werden kann, die durch die Reaktionen an Position 4'' und 4' nicht beeinflusst wird und ohne Beeinflussung irgendeiner anderen Funktionalität des Moleküls entfernt werden kann. Ein bevorzugter Typ von Schutzgruppe für den Avermectintyp des Moleküls ist eine trisubstituierte Silylgruppe, bevorzugt ein Triniederalkylsilylrest. Zusätzlich weisen solche Verbindungen eine wesentliche Wirksamkeit auf und sollen innerhalb des Umfangs dieser Erfindung liegen. Ein besonders bevorzugtes Beispiel ist die t-Butyldimethylsilylgruppe. Die Reaktion zur Herstellung der geschützten Verbindung wird durchgeführt, indem die Hydroxyverbindung mit dem geeignet substituierten Silylhalogenid, bevorzugt dem Silylchlorid, in einem aprotischen, polaren Lösungsmittel, wie Methylenchlorid, Benzol, Toluol, Ethylacetat, Tetrahydrofuran, Dimethylformamid und dergleichen, umgesetzt wird. Um die Nebenreaktionen auf ein Minimum herabzusetzen, ist in dem Reaktionsgemisch eine Base eingeschlossen, damit sie mit dem während des Reaktionsverlaufs freigesetzten Säurehalogenid reagiert. Bevorzugte Basen sind Amine, wie Imidazol, Pyridin oder Triethylamin. Die Base ist in Mengen erforderlich, die zu der Menge des freigesetzten Halogenwasserstoffs äquimolar sind; im Allgemeinen werden jedoch mehrere Äquivalente des Amins verwendet. Das Reaktionsgemisch wird von 0°C bis zur Rückflusstemperatur des Reaktionsgemisches gerührt, und die Reaktion ist in ½ bis 16 Stunden beendet.
Die Silylgruppe wird durch Rühren der silylierten Verbindung in Methanol unter Katalyse mit einer Säure, bevorzugt einem Sulfonsäuremonohydrat, wie p-Toluolsulfonsäuremonohydrat, entfernt. Die Reaktion ist bei 0 bis 50°C in etwa 1 bis 12 Stunden beendet. In einer anderen Ausführungsform kann die Silylgruppe durch Behandlung der Silylverbindung mit wasserfreiem Pyridin-Fluorwasserstoff in Tetrahydrofuran entfernt werden. Die Reaktion ist bei 0 bis 25°C in 3 bis 24 Stunden beendet.
Weitere Ausgangsmaterialien, die in dem vorstehenden Reaktionsschema verwendet wurden, sind die, in denen die 22,23-Doppelbindung zu einer Einfachbindung reduziert wurde. Der für die selektive Hydrierung der 22,23-Doppelbindung bevorzugte Katalysator ist einer mit der Formel: [((R₆)₃P)₃RhY] wobei R₆ Niederalkyl, Phenyl oder mit Niederalkyl substituiertes Phenyl ist und Y Halogen ist. Die Reduktion ist in dem U.S.-Patent 4,199,569 vollständig beschrieben.
Die anderen Ausgangsmaterialien, die in dem vorstehenden Reaktionsschema verwendet werden, umfassen die Herstellung des Monosaccharids. Die Verfahren, die zur Herstellung der Monosaccharidderivate der Avermectinverbindungen verwendet werden können, sind in dem U.S.-Patent 4,206,205 beschrieben. Die Reaktion besteht im Allgemeinen aus dem Behandeln des Ausgangsdisaccharids mit Säure in einem Gemisch aus wässrigen, organischen Lösungsmitteln. Eine Wasserkonzentration von 0,1 bis 20 Vol.-% und Säurekonzentrationen von etwa 0,01 bis 0,1 % erzeugen überwiegend das Monosaccharid.
Bei einem weiteren Verfahren für die Herstellung des Monosaccharids wird 6 bis 24 Stunden eine 1 %ige Mineralsäurelösung in Isopropanol bei 20 bis 40°C verwendet. Mineralsäuren, wie Schwefelsäure, Phosphorsäure und dergleichen, können verwendet werden.
In allen Fällen ist der Substituent an Position 25 des Avermectins gegenüber den Reaktionsbedingungen inert, und die Gegenwart von Alkylresten, Alkenylresten, Cycloalkylresten, Cycloalkenylresten und dergleichen an dieser Position beeinflusst die Herstellung, Isolierung oder Wirksamkeit des Avermectinderivats wenig.
Bei der Isolierung der Avermectinverbindungen, die als Ausgangsmaterialien für das vorliegende Verfahren dienen, aus der Fermentationsbrühe wurde festgestellt, dass die verschiedenen Avermectinverbindungen in unterschiedlichen Mengen hergestellt wurden. Im besonderen wird eine Verbindung der Reihe "a" in einem höheren Anteil als die entsprechende Reihe "b" hergestellt, und die Reihe "b" ist in den ganzen Avermectinverbindungen konstant und besteht aus einer sec.-Butylgruppe beziehungsweise Isopropylgruppe an Position 25. Dieser Unterschied beeinträchtigt natürlich keine der vorliegenden Reaktionen. Im besonderen ist es gegebenfalls nicht notwendig, die Komponenten "b" von der verwandten Komponente "a" zu trennen. Die Trennung dieser eng verwandten Verbindungen wird im Allgemeinen nicht durchgeführt, da die Verbindung "b" nur in sehr geringen Gewichtsprozenten vorhanden ist, und der Strukturunterschied eine geringfügige Wirkung auf die Reaktionsverfahren und biologischen Wirksamkeiten aufweist.
Im besonderen wurde festgestellt, dass die Ausgangsmaterialien für die Verbindungen dieser Erfindung sehr oft in einem Verhältnis von etwa 80 % des Avermectins "a" oder der Hauptkomponente und 20 % des Avermectins "b" oder der Nebenverbindungen hergestellt werden. Somit ist die bevorzugte Zusammensetzung dieser Erfindung eine, die mehr als etwa 80 % der Komponente "a" und weniger als etwa 20 % der Komponente "b" enthält.
HERSTELLUNG DER VERBINDUNGEN
Die Herstellung der vorliegenden Verbindungen erfordert, dass die Avermectinausgangsmaterialien an Position 5 zu den entsprechenden Ketonen oxidiert werden, die dann mit einem Hydroxylaminsalz, bevorzugt einem Hydrochlorid, behandelt werden. Die 4''-, 4'- und 23-Hydroxygruppen sind weniger reaktiv, und die 7-Hydroxygruppe ist sehr unreaktiv, und sie müssen nicht geschützt werden. Die Oxidationsreaktion wird in einem inerten Lösungsmittel, wie Ether, Methylenchlorid oder Dimethylformamid, unter Verwendung von Mangandioxid (MnO₂) oder Pyridiniumdichromat als Oxidationsmittel durchgeführt. Da diese ziemlich milde Reagenzien und Reaktionsbedingungen sind, und die 5-Hydroxygruppe sehr reaktiv ist, können diese zwei Syntheseschritte in Gegenwart von anderen Substituenten, die an das Molekül gebunden sind, durchgeführt werden. Somit müssen Hydroxy-, Amino-, Alkylamino-, Acylamino-, Acylhydrazon- und Semicarbazonsubstituenten an Position 4'', 4' oder 23 des Avermectinmoleküls während dieser Umwandlung im Allgemeinen nicht geschützt werden. Die 5-Keto- und 5-Oximverbindungen werden unter Verwendung von Verfahren isoliert, die Fachleuten bekannt sind. Es ist im Allgemeinen nicht notwendig, die 5-Ketoverbindung zu isolieren, und das rohe Oxidationsprodukt kann direkt mit einem Hydroxylaminsalz umgesetzt werden, damit sich die gewünschten Oximderivate ergeben. Die Reaktion mit dem Hydroxylaminsalz wird im Allgemeinen in einem Lösungsmittel, bevorzugt einem polaren Lösungsmittel, wie einem Alkanol, wie Ethanol, durchgeführt und ist im Allgemeinen in ½ bis 6 Stunden beendet.
Die Oxo-, Amino-, Alkylamino- oder Acylaminosubstituenten an Position 4'' oder 4' enthaltenden Ausgangsmaterialien sind von Mrozik in dem United States Patent 4,427,663 beschrieben, und die 4''- oder 4'-O-Acylsubstituenten enthaltenden sind von Mrozik et al. in dem United States Patent 4,201,861 beschrieben. 4''- und 4'-Semicarbazon- und Acylhydrazonderivate werden aus den bekannten 4''- und 4'-Oxoderivaten durch die Reaktion mit Semicarbaziden oder Hydrazonen gemäß allgemein bekannten Verfahren erhalten. Somit wird die Herstellung von 4''-Oxoavermectin-4''-semicarbazonen durch die Behandlung von 4''-Oxoavermectin-B1a/B1b mit einem Semicarbazid in einem polaren Lösungsmittel, wie Methanol, Ethanol, Tetrahydrofuran und dergleichen, in Gegenwart einer katalytischen Menge einer Säure, bevorzugt Essigsäure, bei Temperaturen im Bereich von –20 bis 30°C für eine Dauer von 0,5 bis 20 Stunden durchgeführt. Die entsprechenden Semicarbazone werden durch Verfahren, die Fachleuten bekannt sind, isoliert und gereinigt.
In einer anderen Ausführungsform können Avermectin-5-oximverbindungen weiter modifiziert werden.
Alle der vorstehenden Reaktionen, die an Position 4'' des Avermectins durchgeführt werden, können an Position 4' des Monosaccharids durchgeführt werden, wobei sich die entsprechend substituierten Monosaccharidderivate ergeben.
Die neuen Verbindungen dieser Erfindung weisen eine wesentliche parasitizide Wirksamkeit als Anthelminthika, Ektoparasitizide, Insektizide und Akarizide bei der Gesundheit von Menschen und Tieren und in der Landwirtschaft auf.
Die allgemein als Helminthiasis beschriebene Krankheit oder Gruppe von Krankheiten ist auf eine Infektion eines Wirtstiers mit parasitischen Würmern, die als Helminthen bekannt sind, zurückzuführen. Helminthiasis ist ein weit verbreitetes und ernstes wirtschaftliches Problem bei Haustieren, wie Schweinen, Schafen, Pferden, Rindern, Ziegen, Hunden, Katzen und Geflügel. Unter den Helminthen verursacht die als Nematoden beschriebene Gruppe von Würmern eine weitverbreitete und oft schwere Infektion in verschiedenen Tierarten. Die häufigsten Gattungen von Nematoden, welche die vorstehend bezeichneten Tiere infizieren, sind Haemonchus, Trichostrogylus, Ostertagia, Nematodirus, Cooperia, Ascaris, Bunostomum, Oesophagostomum, Chabertia, Trichuris, Strongylus, Trichonema, Dictocaulus, Capillaria, Heterakis, Toxocara, Ascaridia, Oxyuris, Ancylostoma, Uncinaria, Toxascaris und Parascaris. Bestimmte von diesen, wie Nematodirus, Cooperia und Oesophagostomum, befallen in erster Linie den Darmtrakt, während andere, wie Haemonchus und Ostertagia, im Magen häufiger sind, während noch andere, wie Dictocaulus, in der Lunge gefunden werden. Noch andere Parasiten können sich in anderen Geweben und Organen des Köpers, wie dem Herz und den Blutgefäßen, subkutan und lymphatischem Gewebe und dergleichen, befinden. Die parasitischen Infektionen, die als Helminthiasis bekannt sind, führen zu Anämie, Unterernährung, Schwäche, Gewichtsverlust, schwerer Schädigung der Wände des Darmtrakts und anderer Gewebe und Organe und können, wenn sie unbehandelt bleiben, zum Tod des infizierten Wirts führen. Die Avermectinverbindungen dieser Erfindung weisen eine unerwartet starke Wirksamkeit gegen Dirofilaria in Hunden, Nematospiroides, Syphacia und Aspiculuris in Nagern, Arthropoden-Ektoparasiten von Tieren und Vögeln, wie Zecken, Milben, Läuse, Flöhe und Schmeißfliegen, Lucilia sp. in Schafen, beißende Insekten und solche zu den Diptera gehörende Wanderlarven, wie Hypoderma sp. in Rindern, Gastrophilus in Pferden und Cuterebra sp. in Nagern auf.
Die vorliegenden Verbindungen sind auch gegen Parasiten, die Menschen infizieren, verwendbar. Die häufigsten Gattungen von Parasiten des Magen-Darm-Trakts von Menschen sind Ancylostoma, Necator, Ascaris, Strongyloides, Trichinella, Capillaria, Trichuris und Enterobius. Andere medizinisch wichtige Gattungen von Parasiten, die im Blut oder anderen Geweben und Organen außerhalb des Magen-Darm-Trakts gefunden werden, sind die Filarien, wie Wuchereria, Brugia, Onchocerca und Loa, Dracunculus und Stufen der Darmwürmer Strongyloides und Trichinella außerhalb des Darms. Die Verbindungen wirken auch gegen Arthropoden, die Menschen befallen, beißende Insekten und andere zu den Diptera gehörende Schädlinge, die Menschen belästigen.
Die Verbindungen sind auch gegen Hausschädlinge, wie die Küchenschabe, Blatella sp., die Kleidermotte, Tineola sp., den Pelzkäfer, Attagenus sp., und die Stubenfliege, Musca domestica, wirksam.
Die Verbindungen sind auch gegen Schadinsekten von gelagertem Getreide, wie Tribolium und Tenebrio sp., und von landwirtschaftlichen Pflanzen, wie Spinnmilben (Tetranychus sp.) und Blattläuse (Acyrthiophon sp.), gegen wandernde Geradflügler, wie Heuschrecken, und unreife Stufen von Insekten, die auf Pflanzengewebe leben, verwendbar. Die Verbindungen sind als Nematozid zur Bekämpfung von Bodennematoden und Pflanzenparasiten, wie Meloidogyne spp., die in der Landwirtschaft von Bedeutung sein können, verwendbar.
Diese Verbindungen können oral in einer Einheitsdosierungsform, wie einer Kapsel, einem Bolus oder einer Tablette, oder als flüssiger Arzneitrank, wenn sie als ein Anthelminthikum in Säugern verwendet werden, verabreicht werden. Der Arzneitrank ist normalerweise eine Lösung, Suspension oder Dispersion des Wirkstoffs in der Regel in Wasser zusammen mit einem Suspendiermittel, wie Bentonit, und einem Netzmittel oder ähnlichen Exzipienten. Im allgemeinen enthalten die Arzneitränke auch ein Antischaummittel. Arzneitrankformulierungen enthalten im Allgemeinen etwa 0,001 bis 5 Gew.-% des Wirkstoffs. Bevorzugte Arzneitrankformulierungen können 0,01 bis 0,1 Gew.-% Wirkstoff enthalten. Die Kapseln oder Boli bestehen aus dem Wirkstoff im Gemisch mit einer Trägervehikel, wie Stärke, Talk, Magnesiumstearat oder Dicalciumphosphat.
Wenn die Verabreichung der Avermectinderivate in einer trockenen, festen Einheitsdosierungsform gewünscht ist, werden in der Regel Kapseln, Boli oder Tabletten, welche die gewünschte Menge des Wirkstoffs enthalten, verwendet. Die Dosierungsformen werden durch gründliches und gleichmäßiges Mischen der Wirkstoffe mit geeigneten fein verteilten Verdünnungsmitteln, Füllstoffen, Sprengmitteln und/oder Bindemitteln, wie Stärke, Lactose, Talk, Magnesiumstearat, pflanzlichen Gummiarten und dergleichen, hergestellt. Solche Einheitsdosierungsformulierungen können hinsichtlich ihres Gesamtgewichts und Gehalts an Antiparasitikum, abhängig von Faktoren, wie dem Typ des zu behandelnden Wirtstiers, der Schwere und dem Typ der Infektion und dem Gewicht des Wirts, breit variiert werden.
Wenn der Wirkstoff durch das Tierfuttermittel verabreicht werden soll, wird er gründlich in dem Futter dispergiert oder als Beigabe auf dem Futter oder in Form von Pellets verwendet, die dann zu dem fertigen Futter gegeben oder gegebenenfalls getrennt verfüttert werden können. In einer anderen Ausführungsform können die antiparasitischen Verbindungen der vorliegenden Erfindung den Tieren parenteral, zum Beispiel durch intraruminale, intramuskuläre, intratracheale oder subkutane Injektion verabreicht werden, wobei der Wirkstoff in einem flüssigen Trägervehikel gelöst oder dispergiert ist. Zur parenteralen Verabreichung wird das wirksame Material geeigneterweise mit einem verträglichen Vehikel, bevorzugt aus der Vielzahl von pflanzlichen Ölen, wie Erdnussöl, Baumwollsamenöl und dergleichen, gemischt. Andere parenterale Vehikel, wie organische Zubereitungen unter Verwendung von Solketal und Glycerinformal, und wässrige parenterale Formulierungen werden ebenfalls verwendet. Die wirksame Avermectinverbindung oder -verbindungen werden in der parenteralen Formulierung zur Verabreichung gelöst oder suspendiert; solche Formulierungen enthalten im Allgemeinen 0,005 bis 5 Gew.-% des Wirkstoffs.
Obwohl die Antiparasitika dieser Erfindung ihre hauptsächliche Verwendung bei der Behandlung und/oder Vorbeugung von Helminthiasis finden, sind sie auch bei der Vorbeugung und Behandlung von Krankheiten verwendbar, die durch andere Parasiten, zum Beispiel Arthropoden-Parasiten, wie Zecken, Läuse, Flöhe und Milben, und andere beißende Insekten, in Haustieren und Geflügel verursacht werden. Sie sind auch bei der Behandlung von parasitischen Krankheiten, die in anderen Tieren, einschließlich Menschen, vorkommen, wirksam. Die für die besten Ergebnisse zu verwendende optimale Menge hängt natürlich von der verwendeten besonderen Verbindung, der Art des zu behandelnden Tieres und dem Typ und der Schwere der parasitischen Infektion oder dem Befall ab. Im Allgemeinen werden mit den vorliegenden neuen Verbindungen durch die orale Verabreichung von etwa 0,001 bis 10 mg pro kg Körpergewicht des Tieres gute Ergebnisse erzielt, wobei diese Gesamtdosis auf einmal oder in aufgeteilten Dosen während einer relativ kurzen Zeitdauer, wie 1 bis 5 Tagen, verabreicht wird. Mit den bevorzugten Verbindungen der Erfindung wird eine ausgezeichnete Bekämpfung solcher Parasiten in Tieren erzielt, indem etwa 0,025 bis 0,5 mg pro kg Körpergewicht in einer Einzeldosis verabreicht werden. Wiederholungsbehandlungen werden, wie erforderlich, verabreicht, um Reinfektionen zu bekämpfen, und hängen von der Art des Parasiten und den verwendeten landwirtschaftlichen Verfahren ab. Die Verfahren zum Verabreichen dieser Materialien an Tiere sind Fachleuten auf dem Gebiet der Tiermedizin bekannt. Wenn die hier beschriebenen Verbindungen als eine Komponente des Futters der Tiere verabreicht oder im Trinkwasser gelöst oder suspendiert werden, werden Zusammensetzungen bereitgestellt, in denen der Wirkstoff oder die Wirkstoffe in einem inerten Träger oder Verdünnungsmittel gründlich dispergiert werden. Inerter Träger bedeutet einen, der nicht mit dem Antiparasitikum reagiert und einen, der Tieren sicher verabreicht werden kann. Ein Träger für die Futterverabreichung ist oder kann bevorzugt ein Bestandteil der Tierration sein.
Geeignete Zusammensetzungen schließen Futtervormischungen oder -zusätze ein, in denen der Wirkstoff in relativ großen Mengen vorhanden ist, und die zum direkten Verfüttern an das Tier oder als Beigabe zum Futter entweder direkt oder nach einem intermediären Verdünnungs- oder Mischschritt geeignet sind. Typische Träger oder Verdünnungsmittel, die für solche Zusammensetzungen geeignet sind, schließen zum Beispiel Treber, Maismehl, Citrusmehl, Fermentationsrückstände, gemahlene Austernschalen, Weizennebenprodukte, lösliche Melassebestandteile, Maiskolbenmehl, essbares Bohnenfuttermehl, Sojagries, zermahlenen Kalkstein und dergleichen ein. Die wirksamen Avermectinverbindungen werden durch Verfahren, wie Zerkleinern, Rühren, Mahlen oder Taumeln, im ganzen Träger gründlich dispergiert. Zusammensetzungen, die etwa 0,005 bis 2,0 Gew.-% des Wirkstoffs enthalten, sind als Futtervormischungen besonders geeignet. Futterzusätze, die direkt an das Tier verfüttert werden, enthalten etwa 0,002 bis 0,3 Gew.-% der Wirkstoffe.
Solche Zusätze werden in einer Menge zu dem Tierfutter gegeben, so dass sich das fertige Futter mit der für die Behandlung und Bekämpfung der parasitischen Krankheiten gewünschten Konzentration des Wirkstoffs ergibt. Obwohl die gewünschte Konzentration des Wirkstoffs abhängig von den zuvor erwähnten Faktoren sowie von dem verwendeten besonderen Avermectinderivat variiert, werden die Verbindungen dieser Erfindung in der Regel mit Konzentrationen zwischen 0,00001 und 0,002 % in dem Futter verfüttert, um das gewünschte antiparasitische Ergebnis zu erzielen.
Bei der Verwendung der Verbindungen dieser Erfindung können die einzelnen Avermectinkomponenten hergestellt und in dieser Form verwendet werden. In einer anderen Ausführungsform können Gemische aus zwei oder mehr der einzelnen Avermectinkomponenten oder anderen Wirkstoffen, die mit den Verbindungen dieser Erfindung nicht verwandt sind, verwendet werden.
Die Verbindungen dieser Erfindung sind auch bei der Bekämpfung von landwirtschaftlichen Schädlingen, die Feldfrüchten, während sie wachsen oder bei der Lagerung, Schaden zufügen, verwendbar. Die Verbindungen werden unter Verwendung bekannter Verfahren, wie Sprays, Stäube, Emulsionen und dergleichen, auf den wachsenden oder gelagerten Feldfrüchten angewendet, um einen Schutz vor solchen landwirtschaftlichen Schädlingen zu bewirken.
Die folgenden Beispiele werden bereitgestellt, damit diese Erfindung besser verstanden wird; sie sollen die Erfindung nicht einschränken.
Die in den folgenden Beispielen hergestellten Avermectinderivate werden im Allgemeinen als amorphe Feststoffe und nicht als kristalline Feststoffe isoliert. Sie werden somit unter Verwendung von Verfahren, wie Massenspektrometrie, magnetische Kernresonanzspektrometrie und dergleichen, analytisch charakterisiert. Da die Verbindungen amorph sind, sind sie nicht durch scharfe Schmelzpunkte charakterisiert, jedoch zeigen die verwendeten chromatographischen und analytischen Verfahren, dass die Verbindungen rein sind.
BEISPIEL 1
4''-Deoxy-4''-epi-methylamino-5-oxoavermectin-B1a/B1b
Eine Lösung von 500 mg 4''-Deoxy-4''-epi-methylaminoavermectin-B1a/B1b (das, wie in den Herstellungen A, B, C und D beschrieben, erhalten wurde) in 50 ml Ether wurde mit 3,0 g aktiviertem Mangandioxid bei Raumtemperatur 18 Stunden gerührt. Dann wurde das Produkt durch Verdünnung des Reaktionsgemisches mit Ethylacetat und Filtration durch einen Sinterglastrichter isoliert. Das MnO₂ wurde wiederholt mit Methylenchlorid gewaschen. Das Filtrat wurde vereinigt und im Vakuum bis zu 381 mg eines hell gefärbten Glases konzentriert, von dem durch Hochdruckflüssigkeitschromatographie gezeigt wurde, dass es 95 % rein war, und das durch sein Massen- und ¹H-NMR-Spektrum als 4''-Deoxy-4''-epi-methylanno-5-oxoavermectin-B1a/B1b charakterisiert wurde.
BEISPIEL 2
4''-Deoxy-4''-epi-methylaminoavermectin-B1a/B1b-5-ketoxim
Eine Lösung von 380 mg 4''-Deoxy-4''-epi-methylamino-5-oxoavermectin-B1a/B1b, 1,5 ml trockenem Pyridin und 300 mg Hydroxylaminhydrochlorid in 15 ml trockenem Ethanol wurde 2,5 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Dann wurde das Ethanol im Vakuum bei Raumtemperatur entfernt, und der Rückstand wurde zwischen Wasser und Ethylacetat verteilt. Der Ethylacetatextrakt wurde mit Wasser gewaschen, mit MgSO₄ getrocknet und im Vakuum bis zu 395 mg eines gelben Glases konzentriert. Eine Reinigung durch Silicagelsäulenchromatographie mit Methylenchlorid, das 2,5 bis 7,5 % Methanol enthielt, ergab eine Fraktion mit 140 mg, die das gewünschte Produkt enthielt. Eine weitere Reinigung durch präparative Silicagelschichtchromatographie unter Verwendung eines Lösungsmittelgemisches aus Methylenchlorid-Methanol (9:1) ergab 105 mg reines 4''-Deoxy-4''-epi-methylaminoavermectin-B1a/B1b-5-ketoxim als Schaum, das durch sein Massen- und ¹H-NMR-Spektrum charakterisiert wurde.
BEISPIEL 3
Avermectin-B1a/B1b-5-ketoxim
Eine Lösung, die 131 mg 5-Oxoavermectin-B1a/B1b (in J. Agric. Food Chem. (1981) 29, 884-886, beschrieben) in 5,0 ml absolutem Ethanol, 0,5 ml Pyridin und 104 mg Hydroxylaminhydrochlorid enthielt, wurde bei Raumtemperatur 3,5 Stunden gerührt. Das Reaktionsgemisch wurde im Vakuum bei Raumtemperatur bis zu einem dicken Öl konzentriert. Dieses wurde in Ether gelöst, und die Lösung wurde mit Wasser gewaschen, über MgSO₄ getrocknet und im Vakuum bis zu 140 mg eines hellen Schaumes konzentriert. Eine Reinigung durch präparative Silicagelschichtchromatographie mit einem Lösungsmittelgemisch aus Methylenchlorid-Methanol (Verhältnis 92,5:7,5) ergab 72,5 mg Avermectin-B1a/B1b-5-ketoxim, das durch sein Massen- und ¹H-NMR-Spektrum charakterisiert wurde.
BEISPIEL 4
Avermectin-B2a/B2b-5-ketoxim
5-Oxoavermectin-B2a/B2b (in J. Agric. Food Chem. (1981) 29, 884-886, beschrieben) wird gemäß dem in Beispiel 3 vollständig beschriebenen Verfahren umgesetzt, wobei sich Avermectin-B2a/B2b-5-ketoxim ergibt, das durch sein Massen- und ¹H-NMR-Spektrum charakterisiert ist.
BEISPIEL 5
22,23-Dihydroavermectin-B1a/B1b-5-ketoxim
Eine Lösung, die 130 mg 22,23-Dihydro-5-oxoavermectin-B1a/B1b (in Anal. Chem. (1987) 59, 266-270, beschrieben) enthält, wird mit 105 mg Hydroxylaminhydrochlorid und 0,5 ml Pyridin in 5 ml trockenem Ethanol, wie in Beispiel 3 vollständig beschrieben, umgesetzt, wobei sich 22,23-Dihydroavermectin-BlaBlb-S-ketoxim ergibt, das durch sein Massen- und NMR-Spektrum charakterisiert ist.
BEISPIEL 6
4''-epi-Acetylamino-4''-deoxy-5-oxoavermectin-B1a/B1b
Eine Lösung von 100 mg 4''-epi-Acetylamino-4''-deoxyavermectin-B1a/B1b (aus der Herstellung G) in 3,5 ml wasserfreiem Dimethylformamid wurde mit 82 mg Pyridiniumdichromat bei Raumtemperatur 45 Minuten gerührt. Das Reaktionsgemisch wurde mit Wasser und Ether aufgearbeitet, und die gewaschene Etherphase wurde im Vakuum bis zu 98 mg eines farblosen Glases konzentriert, das durch sein Massen- und NMR-Spektrum als 4''-epi-Acetylamino-4''-deoxy-5-oxoavermectin-B1a/B1b charakterisiert wurde.
BEISPIEL 7
4''-epi-Acetylamino-4''-deoxyavermectin-B1a/B1b-ketoxim
Eine Lösung von 98 mg rohem 4''-epi-Acetylamino-4''-deoxy-5-oxoavermectin-B1a/B1b, 75 mg Hydroxylaminhydrochlorid und 0,36 ml Pyridin in 3,6 ml Ethanol wurde bei Raumtemperatur 75 Minuten gerührt. Dann wurde das Reaktionsgemisch im Vakuum bis zu einem festen Rückstand konzentriert. Dieser wurde mit Wasser und Ethylacetat aufgearbeitet, und die organische Phase wurde getrocknet und im Vakuum bis zu 96 mg eines festen Rückstandes konzentriert. Eine Reinigung durch präparative Umkehrphasenhochdruckflüssigkeitschromatographie auf einer Magnum-20-Säule von Waters und mit einem Gemisch aus 75 % Acetonitril-Methanol, 3:2, und 25 % Wasser ergab 46 mg 4''-epi-Acetylamino-4''-deoxyavermectin-B1a/B1b-5-ketoxim, das durch sein Massen- und NMR-Spektrum charakterisiert wurde.
BEISPIEL 8
22,23-Dihydro-5-oxoavermectin-B1a/B1b-4''-semicarbazon
Eine Lösung von 500 mg 22,23-Dihydro-4''-oxoavermectin-B1a/B1b-semicarbazon (das, wie in den Herstellungen H, I und J beschrieben, erhalten wurde) in 50 ml Ether wird mit 3,0 g aktiviertem Mangandioxid bei Raumtemperatur 18 Stunden gerührt. Dann wird das Produkt durch Verdünnung des Reaktionsgemisches mit Ethylacetat und Filtration durch einen Sinterglastrichter isoliert. Das MnO₂ wird wiederholt mit Methylenchlorid gewaschen. Das Filtrat wird vereinigt und im Vakuum bis zu einem hell gefärbten Glas konzentriert, das durch sein Massen- und ¹H-NMR-Spektrum als 22,23-Dihydro-5-oxoavermectin-B1a/B1b-4''-semicarbazon charakterisiert ist.
BEISPIEL 9
22,23-Dihydroavermectin-B1a/B1b-4''-semicarbazon-5-ketoxim
Eine Lösung, die 130 mg 22,23-Dihydro-5-oxoavermectin-B1a/B1b-4''-semicarbazon (das in Beispiel 8 erhalten wurde) in 5,0 ml absolutem Ethanol, 0,5 ml Pyridin und 105 mg Hydroxylaminhydrochlorid enthält, wird bei Raumtemperatur 3,5 Stunden gerührt. Das Reaktionsgemisch wird im Vakuum bei Raumtemperatur bis zu einem dicken Öl konzentriert. Dieses wird in Ether gelöst, und die Lösung wird mit Wasser gewaschen, über MgSO₄ getrocknet und im Vakuum bis zu einem hellen Schaum konzentriert. Eine Reinigung durch präparative Silicagelschichtchromatographie ergibt 22,23-Dihydroavermectin-B1a/B1b-4''-semicarbazon-5-ketoxim, das durch sein Massen- und ¹H-NMR-Spektrum charakterisiert ist.
BEISPIEL 10
5-Oxoavermectin-B1a/B1b-4''-acetylhydrazon
Eine Lösung von 500 mg Avermectin-B1a/B1b-4''-acetylhydrazon (das, wie in den Herstellungen K und L beschrieben, erhalten wurde) in 50 ml Ether wird mit 3,0 g aktiviertem Mangandioxid bei Raumtemperatur 18 Stunden gerührt. Das Produkt wird durch Verdünnung des Reaktionsgemisches mit Ethylacetat und Filtration durch einen Sinterglastrichter isoliert. Das MnO₂ wird wiederholt mit Methylenchlorid gewaschen. Das Filtrat wird vereinigt und im Vakuum bis zu einem hell gefärbten Glas konzentriert, das durch sein Massen- und ¹H-NMR-Spektrum als 5-Oxoavermectin-B1a/B1b-4''-acetylhydrazon charakterisiert ist.
BEISPIEL 11
Avermectin-B1a/B1b-4''-acetylhydrazon-5-ketoxim
Eine Lösung, die 130 mg 5-Oxoavermectin-B1a/B1b-4''-acetylhydrazon (das in Beispiel 10 erhalten wurde) in 5,0 ml absolutem Ethanol, 0,5 ml Pyridin und 105 mg Hydroxylaminhydrochlorid enthält, wird bei Raumtemperatur 3,5 Stunden gerührt. Das Reaktionsgemisch wird im Vakuum bei Raumtemperatur bis zu einem dicken Öl konzentriert. Der Rückstand wird in Ether gelöst, und die Lösung wird mit Wasser gewaschen, über MgSO₄ getrocknet und im Vakuum bis zu einem hellen Schaum konzentriert. Eine Reinigung durch präparative Silicagelschichtchromatographie ergibt Avermectin-B1a/B1b-4''-acetylhydrazon-5-ketoxim, das durch sein Massen- und ¹H-NMR-Spektrum charakterisiert ist.
HERSTELLUNG A
5-O-t-Butyldimethylsilylavermectin-B1a/B1b
Eine Lösung von 50 g Avermectin B1a/B1b (das über P₂O₅ im Hochvakuum bis zur Gewichtskonstanz getrocknet wurde), 24 g Imidazol und 24 g tert-Butyldimethylsilylchlorid in 400 ml wasserfreiem Dimethylformamid wurde bei Raumtemperatur 50 Minuten gerührt. Das Reaktionsgemisch wurde in 1,5 l eiskaltes Wasser gegossen, und die wässrige Phase wurde mit 200 ml Ether viermal extrahiert. Die organische Phase wurde zweimal mit Wasser und wässriger Natriumchloridlösung gewaschen, mit Magnesiumsulfat getrocknet und im Vakuum bis zu einem weißen Schaum konzentriert. Das Rohprodukt wurde durch Silicagelsäulenchromatographie mit einem Lösungsmittelsystem aus Methylenchlorid-Ethylacetat, 90:10 bis 70:30, gereinigt, wobei sich 46,5 g 5-O-t-Butyldimethylsilylavermectin-B1a/B1b als amorpher Schaum ergaben, das durch sein ¹H-NMR- und Massenspektrum charakterisiert wurde.
HERSTELLUNG B
5-O-t-Butyldimethylsilyl-4''-oxoavermectin-B1a/B1b
15 ml trockenes Dimethylsulfoxid, das in 120 ml trockenem Methylenchlorid gelöst war, wurden während 15 min unter Rühren bei –60°C zu einer Lösung, die 9,1 ml Oxalylchlorid in 230 ml trockenem Methylenchlorid enthielt, gegeben. Dann wurde eine Lösung von 46,5 g 5-O-t-Butyldimethylsilylavermectin-B1a/B1b, das in 230 ml trockenem Methylenchlorid gelöst war, während einer Dauer von 15 Minuten zugegeben, während die Temperatur bei –60°C gehalten wurde. Das Reaktionsgemisch wurde bei dieser Temperatur 30 Minuten gerührt, und dann wurden 65 ml trockenes Triethylamin zugegeben. Das Gemisch wurde weitere 5 Minuten bei –60°C gerührt, und dann wurde das Kühlbad entfernt, und man ließ das Reaktionsgensch auf Umgebungstemperatur erwärmen. Nach der Zugabe von Wasser wurde das Reaktionsprodukt mit Methylenchlorid extrahiert, und der Extrakt wurde mit Wasser gewaschen, getrocknet und im Vakuum bis zu 45,5 g eines gelben Schaumes konzentriert. Dieser wurde durch sein Massen- und NMR-Spektrum als 5-O-t-Butyldimethylsilyl-4''-oxoavermectin-B1a/B1b identifiziert, das für weitere chemische Reaktionen ohne Reinigung verwendet wurde.
HERSTELLUNG C
5-O-t-Butyldimethysilyl-4''-deoxy-4''-epi-methylaminoavermectin-B1a/B1b
Eine Lösung von 26 ml Eisessig in 300 ml MeOH wurde bei 0°C mit Methylamingas behandelt, bis der pH-Wert der Lösung 9,0 erreichte. Eine Lösung, die 44,5 g 5-O-t-Butyldimethylsilyl-4''-oxoavermectin-B1a/B1b in 200 ml Methanol enthielt, wurde zugegeben, und das Reaktionsgemisch wurde bei Raumtemperatur 1 Stunde gerührt, und dann wurde eine Lösung von 3,5 g Natriumcyanoborhydrid in 75 ml MeOH während 10 min tropfenweise zugegeben. Nach 50 min wurde das Reaktionsgensch in 1,5 l kalte, wässrige Na₂CO₃-Lösung gegossen, und das Produkt wurde mit Ether extrahiert. Der Extrakt wurde mit Wasser gewaschen, getrocknet und im Vakuum bis zu 44,8 g eines gelben Schaumes konzentriert. Eine Dünnschichtchromatographie (Silicagel, Methylenchlorid-Ethylacetat, 85:15) des Rohprodukts zu diesem Zeitpunkt zeigte mehrere Flecken. Eine weitere Reinigung durch Silicagelsäulenchromatographie unter Verwendung von Lösungsmittelgemischen aus Methylenchlorid-Ethylacetat ergab 4,7 g 4''-epi-5-O-t-Butyldimethylsilylavermectin-B1a/B1b, 1,2 g 5-O-t-Butyldimethylsilyl-4''-deoxy-4''-methylaminoavermectin-B1a/B1b und 14 g 5-O-t-Butyldimethylsilyl-4''-deoxy-4''-epi-methylaminoavermectin-B1a/B1b als helle Schäume, die durch ihr Massenspektrum und ihre ¹H- und ¹³C-NMR-Spektren charakterisiert wurden.
HERSTELLUNG D
4''-Deoxy-4''-epi-methylaminoavermectin-B1a/B1b
Eine Lösung von 14 g 5-O-t-Butyldimethylsilyl-4''-deoxy-4''-epi-methylaminoavermectin-B1a/B1b in 200 ml Methanol und eine Lösung von 7 g p-Toluolsulfonsäuremonohydrat in 500 ml Methanol wurden gemischt und bei Raumtemperatur 45 Minuten gerührt und dann in eine verdünnte, wässrige Na₂CO₃-Lösung gegossen. Das Produkt wurde mit Ethylacetat extrahiert, mit Wasser gewaschen und über MgSO₄ getrocknet, im Vakuum konzentriert und durch präparative Silicagelsäulenchromatographie mit einem Lösungsmittelgemisch aus Methylenchlorid-Methanol, 95:5, gereinigt, wobei sich 6,7 g 4''-Deoxy-4''-epi-methylaminoavermectin-B1a/B1b ergaben, das durch das NMR- und Massenspektrum identifiziert wurde.
HERSTELLUNG E
4''-epi-Amino-5-O-t-Butyldimethylsilyl-4''-deoxyavermectin-B1a/B1b
Für die reduktive Aminierung wurden 12 mg Natriumcyanoborhydrid zu einer Lösung von 200 mg 5-O-t-Butyldimethylsilyl-4''-oxoavermectin-B1a/B1b (aus der Herstellung B) und 160 mg Ammoniumacetat in 3 ml Methanol gegeben, und das Reaktionsgemisch wurde bei Raumtemperatur 1 Stunde gerührt. Dann wurde es in wässrige Na₂CO₃-Lösung gegossen, und die organischen Produkte wurden mit Ethylacetat extrahiert. Der Extrakt wurde mit Wasser gewaschen, getrocknet und im Vakuum bis zu 210 mg eines gelben Öls konzentriert. Eine präparative Silicagelschichtchromatographie mit dem Lösungsmittel Methylenchlorid-Methanol, 98:2, ergab 26 mg 4''-Amino-5-O-t-Butyldimethylsilyl-4''-deoxyavemectin-B1a/B1b und 100 mg 4''-epi-Amino-5-O-t-Butyldimethylsilyl-4''-deoxyavermectin-B1a/B1b als helle Schäume, die durch ihre Massen- und ihre ¹H- und ¹³C-NMR-Spektren charakterisiert wurden.
HERSTELLUNG F
4''-epi-Amino-4''-deoxyavermectin-B1a/B1b
Eine Lösung von 100 mg 4''-epi-Amino-5-O-t-butyldimethylsilyl-4''-deoxyavermectin-B1a/B1b (aus der Herstellung E) in 10 ml Methanol, das 1 % p-Toluolsulfonsäuremonohydrat enthielt, wurde 30 Minuten bei Raumtemperatur gehalten und dann in wässrige NaHCO₃-Lösung gegossen. Das Produkt wurde durch Extraktion mit Ethylacetat isoliert und nach einer präparativen Silicagelschichtchromatographie als 55 mg eines hellgelben Schaumes in reiner Form erhalten, der durch sein Massen- und NMR-Spektrum als 4''-epi-Amino-4''-deoxyavermectin-B1a/B1b charakterisiert wurde.
HERSTELLUNG G
4''-epi-Acetylamino-4''-deoxyavermectin-B1a/B1b
Eine Lösung von 50 mg 4''-epi-Amino-4''-deoxyavermectin-B1a/B1b in 0,5 ml Methylenchlorid wurde bei Raumtemperatur 1 Stunde mit 0,007 ml Essigsäureanhydrid behandelt. Das Reaktionsgemisch wurde dann mit Ethylacetat verdünnt und mit verdünnter NaHCO₃-Lösung und Wasser gewaschen und getrocknet und im Vakuum bis zu einem weißen Schaum konzentriert, der durch sein Massenspektrum und ¹H-NMR-Spektrum als 4''-epi-Acetylamino-4''-deoxyavermectin-B1a/B1b charakterisiert wurde.
HERSTELLUNG H
22,23-Dihydro-4''-oxo-5-O-tert-butyldimethylsilylavermectin-B1a/B1b
Eine Lösung von 160 u1 Dimethylsulfoxid in 1,0 ml Methylenchlorid wurde unter Rühren bei –60°C während 3 Minuten tropfenweise aus einer Spritze zu einer Lösung von 97 μl Oxalylchlorid in 2,5 ml Methylenchlorid gegeben. Dann wurde eine Lösung von 500 mg 22,23-Dihydro-6-O-tert-butyldimethylsilylavermectin-B1a/B1b in 3,0 ml Methylenchlorid während 5 Minuten durch eine Spritze tropfenweise zugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde bei –60°C 30 Minuten gerührt, und dann wurden 0,71 ml Triethylamin tropfenweise zugegeben. Nach weiteren 5 Minuten bei –60°C wurde das Kühlbad entfernt, und man ließ das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur erwärmen. Die Zugabe von Wasser, Extraktion mit Ether, das Waschen mit Wasser, Trocknen und Konzentrieren im Vakuum ergaben 520 mg eines gelben Schaumes, der durch präparative Silicagelschichtchromatographie mit einem Lösungsmittelgemisch aus Methylenchlorid-Ethylacetat, 9:1, gereinigt wurde, wobei sich 470 mg reines 22,23-Dihydro-4''-oxo-5-O-tert-butyldimethylsilylavermectin-B1a/B1b ergaben, das durch sein Massen- und ¹H-NMR-Spektrum bei 300 mHz charakterisiert wurde.
HERSTELLUNG I
22,23-Dihydro-4''-oxo-5-O-tert-butyldimethylsilylavermectin-B1a/B1b-semicarbazon
Eine Lösung von 3,0 ml MeOH, das 22,23-Dihydro-4''-oxo-5-O-tert-butyldimethylsilylavermectin-B1a/B1b (50 mg), Semicarbazidhydrochlorid (14,3 mg) und Natriumacetat (15 mg) enthielt, wurde bei Raumtemperatur 2 Stunden gerührt. Dann ergaben die Zugabe von 4 ml Wasser, Extraktion mit Ether, das Waschen mit Wasser, Trocknen und Konzentrieren im Vakuum 58 mg eines Rohprodukts. Eine Reinigung durch präparative Silicagelschichtchromatographie mit einem Lösungsmittelgemisch aus Methylenchlorid-Methanol, 95:5, ergab 37 mg reines 22,23-Dihydro-4''-oxo-5-O-tert-butyldimethylsilylavermectin-B1a/B1b-semicarbazon, das durch sein Massen- und ¹H-NMR-Spektrum charakterisiert wurde.
HERSTELLUNG J
22,23-Dihydro-4''-oxoavermectin-BlalBlb-semicarbazon
Eine Lösung von 35 mg 22,23-Dihydro-4''-oxo-5-O-tert-butyldimethylsilylavermectin-B1a/B1b-semicarbazon in 3,5 ml MeOH, das 1 % p-Toluolsulfonsäuremonohydrat enthielt, wurde 60 Minuten bei Raumtemperatur gehalten. Die Zugabe von wässriger NaHCO₃-Lösung, Extraktion mit Ether, das Waschen mit Wasser, Trocknen und Konzentrieren im Vakuum ergaben 23 mg eines Rohprodukts. Eine Reinigung durch präparative Silicagelschichtchromatographie unter Verwendung eines Lösungsmittelgemisches aus Methylenchlorid-Methanol, 94:6, ergab 5,2 mg reines 22,23-Dihydro-4''-oxoavermectin-B1a/B1b-semicarbazon, das durch sein Massen- und 1H-NMR-Spektrum charakterisiert wurde.
HERSTELLUNG K
4''-Oxoavermectin-B1a/B1b
Eine kalte (0 bis 5°C) Lösung von 5,50 g (5,40 mmol) 5-O-tert-Butyldimethylsilyl-4''-oxoavermectin-B1a/B1b (das durch die Herstellung B erhalten wurde) und 120 ml (6,2 mmol) methanolischem, 1,0 %igem p-Toluolsulfonsäuremonohydrat wurde 50 Minuten gerührt und dann in wässriges Natriumhydrogencarbonat gegossen. Das Produkt wurde mit Methylenchlorid extrahiert. Die Methylenchloridlösungen wurden vereinigt, über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und unter reduziertem Druck eingedampft, wobei 4,5 g 4''-Oxoavermectin-B1a/B1b bereitgestellt wurden, das durch magnetische Kernresonanz, Massenspektren [871 (M+H)⁺] und Hochdrucksflüssigkeits-chromatographische Analysen charakterisiert wurde.
HERSTELLUNG L
4''-Oxoavermectin-B1a/B1b-acethydrazon
Eine Lösung von 200 mg 4''-Oxoavermectin-B1a/B1b, 34 mg Acethydrazid, 24 μl Eisessig und 100 μl Pyridin in 1,2 μl Methanol wurde bei Raumtemperatur, 23°C, 19 Stunden gerührt und dann unter reduziertem Druck eingedampft. Der Rückstand wurde in Methylenchlorid aufgenommen, mit wässrigem Natriumhydrogencarbonat extrahiert, über Natriumsulfat getrocknet und unter reduziertem Druck eingedampft. Der Rückstand wurde auf einer Silicagelsäule unter Verwendung von 1,0 bis 3,0 %igem Methanol in Methylenchlorid chromatographiert, wobei 101 mg 4''-Oxoavermectin-B1a/B1b-acethydrazon geliefert wurden, das durch magnetische Kernresonanz, Massenspektren und Hochdrucksflüssigkeitschromatographische Analysen charakterisiert wurde.

Claims

Verbindung mit der Formel
wobei A an Position 22,23 eine Einfachbindung darstellt und wobei R₁ Wasserstoff oder Hydroxy oder ein Keton ist, oder A eine Doppelbindung darstellt und R₁ abwesend ist; R₂ ein alpha-verzweigter C₃-C₈-Alkylrest, ein C₅-C₈-Cycloalkylrest, ein C₅-C₈-Cycloalkyl-C₁-C₃-alkylrest oder ein Thienylrest ist; R₃
ist; wobei R₄ an C-4'' oder C-4' durch eine Einfachbindung gebunden ist und Hydroxy, Amino, N-C₁-C₆-Alkylamino, N,N-Di-C₁-C₆-alkylamino, C₁-C₆-Alkanoylamino, N-C₁-C₆-Alkylalkanoylamino oder Tri-C₁-C₆-alkylsilyloxy ist und R₅ jeweils unabhängig Hydroxy oder Methoxy ist.
Verbindung nach Anspruch 1 mit der Formel:
wobei A an Position 22,23 eine Einfachbindung darstellt und wobei R₁ Wasserstoff oder Hydroxy oder ein Keton ist oder A eine Doppelbindung darstellt und R₁ abwesend ist; R₂ ein alpha-verzweigter C₃-C₈-Alkylrest ist und R₃
ist; wobei R₄ an C-4'' oder C-4' durch eine Einfachbindung gebunden ist und Hydroxy, Amino, N-C₁-C₆-Alkylamino, N,N-Di-C₁-C₆-alkylamino, C₁-C₆-Alkanoylamino, N-C₁-C₆-Alkylalkanoylamino oder Tri-C₁-C₆-alkylsilyloxy ist.
Verbindung nach Anspruch 2, wobei A an Position 22,23 eine Einfachbindung darstellt und wobei R₁ Wasserstoff oder Hydroxy ist oder A eine Doppelbindung darstellt und R₁ abwesend ist; R₂ Isopropyl oder sec.-Butyl ist; und R₃
ist, wobei R₄ an C-4'' oder C-4' durch eine Einfachbindung gebunden ist und Hydroxy, Amino, N-C₁-C₆-Alkylamino, C₁-C₆-Alkanoylamino oder N-C₁-C₆-Alkylalkanoylamino ist.
Verbindung nach Anspruch 3, wobei A an Position 22,23 eine Einfachbindung darstellt und wobei R₁ Wasserstoff oder Hydroxy ist oder A eine Doppelbindung darstellt und R₁ abwesend ist; R₂ Isopropyl oder sec.-Butyl ist; und R₃ 4'-(α-L-Oleandrosyl)-α-L-oleandrosyloxy ist.
Verbindung nach Anspruch 1, welche Avermectin-B1a/B1b-5-ketoxim ist.
Verbindung nach Anspruch 1, welche 22,23-Dihydroavermectin-B1a/B1b-5-ketoxim ist.
Verbindung nach Anspruch 1, welche 4''-Deoxy-4''-epimethylaminoavermectin-B1a/B1b-5-ketoxim ist.
Verfahren zur Herstellung der Verbindungen nach Anspruch 1, welches das Behandeln der entsprechenden 5-Hydroxyverbindung mit einem milden Oxidationsmittel, gefolgt vom Behandeln mit einem Hydroxylaminsalz, umfasst.
Verfahren zur Behandlung von Parasitenbefall bei Pflanzen, welches das Behandeln der befallenen Pflanze oder des Bodens, auf dem die befallene Pflanze wächst, mit einer wirksamen Menge einer Verbindung nach Anspruch 1 umfasst.
Zusammensetzung, die für die Behandlung von mit Parasiten befallenen Tieren oder Pflanzen nützlich ist, welche einen inerten Träger und eine Verbindung nach Anspruch 1 umfasst.
Verwendung einer Verbindung nach Anspruch 1 zur Herstellung einer Zusammensetzung, welche für die Behandlung von Parasitenbefall bei Tieren nützlich ist.