DE69233249T2

DE69233249T2 - Verfahren zur Herstellung von einem 3-Cephem-4-Carbonsäurederivat

Info

Publication number: DE69233249T2
Application number: DE69233249T
Authority: DE
Inventors: Johannes Ludescher; Bernhard Prager; Siegfried Wolf
Original assignee: Biochemie GmbH
Current assignee: Sandoz AG
Priority date: 1992-02-05
Filing date: 1992-12-21
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2012-12-22
Also published as: TW230775B; DE69233249D1; ATE205214T1; GR3036985T3; EP0630380B1; EP1103555A1; US5869648A; SG48415A1; DK0630380T3; US6136967A; CA2124322C; CA2124322A1; US6333409B1; JPH07503474A; ES2162812T3; DE69232048D1; WO1993016084A1; DE69232048T2; EP0630380A1; EP1103555B1

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Erniedrigung der Menge des E-(trans)Isomers in der Z/E-(cis/trans) 7-Amino-3-(1-propen-1-yl)-3-cephem-4-carbonsäure der Formel I
Das Z-Isomer der 7-Amino-3-[(Z)-1-propen-1-yl]-3-cephem-4-carbonsäure der Formel Ia
ist ein zentrales Zwischenprodukt für die Herstellung hochwirksamer Breitbandantibiotika, wie beispielsweise Cefprozil und BAY v 3522 der Formeln
Es ist bekannt, dass die Z-(oder cis)Konfiguration die Charakteristik ist, welche die vorteilhaften antibakteriellen Eigenschaften von Cephalosporinendprodukten im gramnegativen Bereich bestimmt. Demnach ist eine Wirksubstanz mit dem kleinst möglichen Anteil an E-(oder trans-)Isomer für eine optimale Wirksamkeit erwünscht. Gemäß der US Pharmacopeia sollte beispielsweise das unerwünschte E-Isomer im Cefprozil nicht über 11% hinaus gehen.
Syntheseverfahren zur Herstellung dieser Antibiotika ergeben die Z-Isomeren im allgemeinen im Gemisch mit E-Isomeren.
Während der Synthese der Doppelbindung aus dem entsprechenden Cephalosporinkern mittels einer Wittig-Reaktion mit Acetaldehyd kann das Verhältnis an Z- zu E-Isomeren nur in einem unbefriedigendem Ausmaß in die gewünschte Richtung gelenkt werden. In GB 2 135 305 A wird die Herstellung von Cefprozil ausgehend von 7-[D-2-(t-Butoxycarbonylamino)-2-(p-hydroxyphenyl)acetamido]-3-cephem-4-carbonsäurebenz-hydrylester beschrieben, wobei im Verfahren 8 dieser Druckschrift das trans-Isomer durch Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie abgetrennt wird.
Gemäß US 4 727 070 A wird ein Z/E-Gemisch von 7-[D-2-Amino-2-(Z- und E)-1-(propen-1-yl]ceph-3-em-4-carbonsäure (Cefprozil) von unerwünschtem E-Isomer befreit durch Umsetzung mit Aceton und anschließende Rückspaltung zur aktiven Substanz. Eine Reinigung eines am stärksten fortgeschrittenen Zwischenprodukts durch Chromatographie ist aufwändig, und eine Reinigung durch chemische Derivatisierung des Endprodukts ist natürlich die aufwändigste Variante.
Weniger aufwändig ist die Herstellung des relativ an Isomer freien Zwischenprodukts, nämlich der 7-Amino-3-[(Z)-1-propen-1-yl]-3-cephem-4-carbonsäure. Die notwendige Olefmisierungsreaktion kann dabei jedoch nicht ausreichend selektiv zur gewünschten Z-Verbindung fortschreiten. So wird beispielsweise gemäß GB 2 113 798 A das 7-Amino-3-(1-propen-1-yl)-3-cephem-4-carbonsäurebenzhydrylesterhydrochlorid bei einer Wittig-Reaktion als ein maximal 90/10 Z/E-Gemisch als Zwischenstufe für das Antibiotikum Cefprozil erhalten. Durch Esterspaltung dieser Verbindung erhält man 7-Amino-3-[(Z)-1-propen-1-yl]-3-cephem-4-carbonsäure mit einem Anteil an Z-Isomer von 9,7%. Gemäß Beispiel 4 ergibt sich ein Verhältnis von Z/E von 83/17. Gemäß EP 0 292 806 A wird 7-Amino-3-(1-propen-1-yl)-3-cephem-4-carbonsäure mit einem maximalen Verhältnis von Z/E von 91/9 gebildet. Eine weitere Reinigung dieses zentralen Zwischenprodukts wird an dieser Stufe nicht beschrieben.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass Z/E 7-Amino-3-(1-propen-1-yl)-3-cephem-4-carbonsäure der Formel I mit einem zu hohen E-Anteil umgewandelt werden kann zu einer Verbindung der Formel I mit einem niedrigen E-Gehalt über das Hydrochlorid oder ein Metall- oder Aminsalz der Verbindung der Formel I oder durch Adsorptionschromatographie der Verbindung der Formel I
Insbesondere betrifft die Erfindung ein einfaches und effizientes Verfahren zur Depletion von 7-Amino-3-[(E)-1-propen-1-yl]-3-cephem-4-carbonsäure in Z/E-Gemischen von 7-Amino-3-[1-propen-1-yl]-3-cephem-4-carbonsäure unter Bildung eines Salzes der Formel II
worin die Propenylgruppe die Z- und E-Konfiguration hat und X⁺ für Li⁺, Na⁺, K⁺, Ammonium oder ein Kation der Formel III steht
worin R₁, R₂ und R₃ unabhängig für Wasserstoff, (C₁-C₃)Alkyl, gegebenenfalls substituiertes Benzyl oder (C₄-C₈)Cycloalkyl stehen oder R₁ und R₂ zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen 5- oder 6-gliedrigen Heterocyclus bilden, der wahlweise ein oder zwei zusätzliche Heteroatome enthält, und R₃ wie oben definiert ist, wobei einer der Reste R₁, R₂ oder R₃ nicht für Wasserstoff steht,
durch Umsetzung einer Verbindung der Formel I mit einer Base von Lithium, Natrium, Kalium oder mit Ammoniak oder einem Amin der Formel IV
worin R₁, R₂ und R₃ wie oben definert sind,
in einem Lösemittel oder Lösemittelgemisch, in welchem die Z- und E-Isomeren des gebildeten Salzes der Formel II unterschiedliche Solubilitäten haben, und unter Ausfällung der gebildeten Verbindung der Formel II durch optionalen Zusatz eines Gegenlösemittels,
oder unter Auflösung einer Verbindung der Formel I in einem Lösemittel oder Lösemittelgemisch mit einer Base von Lithium, Natrium oder Kalium oder mit Ammoniak und Ausfällung einer Verbindung der Formel Π durch Zusatz einer Quelle für Lithium, Natrium oder Kalium oder eines Amins der Formel IV und optional eines Gegenlösemittels
und unter Umwandlung der Verbindung der Formel II in eine Verbindung der Formel I mit einer reduzierten Menge an E-Isomer oder in das Hydrochlorid hiervon der Formel I' (wie sie später noch erwähnt wird) durch Zugabe einer Säure.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann wie folgt durchgeführt werden:
Die Verbindungen der Formel II können in einem protischen oder in einem aprotischen Medium gebildet werden. Bei einem Arbeiten in einem wässrigen System wird das Z/E-Gemisch der Verbindung der Formel I in Wasser oder in einem wässrigen organischen Lösemittel, wie Aceton oder einem Alkohol, beispielsweise Isopropanol, durch Zusatz einer Base, wie einer Base von Lithium, Natrium oder Kalium, beispielsweise einem Hydroxid, Carbonat oder Hydrogencarbonat hiervon, oder einer Stickstoff enthaltenden Base, wie Ammoniak, gelöst. Hierauf wird ein Amin der Formel IV oder eine Quelle für Lithium, Natrium oder Kalium zugesetzt und die Lösung wahlweise mit einem organischen Gegenlösemittels verdünnt, wodurch eine Verbindung der Formel II ausfällt. Wahlweise kann das Z/E-Gemisch der Verbindung der Formel I auch in Wasser oder in einem wässrigen organischen Lösemittel, wie Aceton oder einem Alkohol, beispielsweise Isopropanol, suspendiert werden, wobei die erhaltene Suspension zuerst mit einer Quelle für Lithium, Natrium oder Kalium oder mit Ammoniak oder mit einer Verbindung der Formel IV behandelt und dann mit einem organischen Gegenlösemittel unter optionaler Einstellung des pH-Wertes mit einer Base von Lithium, Natrium oder Kalium, beispielsweise einem Hydroxid, Carbonat oder Bicarbonat, eingestellt wird, falls als Base für Lithium, Natrium oder Kalium Lithium-, Natrium- oder Kaliumacetat verwendet wird.
Beispiele für organische Gegenlösemittel werden im später beschriebenen Verfahren a) angegeben.
Zu typischen Quellen für Lithium, Natrium oder Kalium gehören die Lithium-, Natrium- oder Kaliumsalze von Carbonsäuren, wie Natrium- oder Kaliumacetat oder Lithium-, Natrium- oder Kalium-2-ethylliexanoat.
Bei einem Arbeiten in einem aprotischen Medium suspendiert man das Z/E-Gemisch der Formel I in einem organischen Lösemittel, gibt eine Base der Formel IV zu und verdünnt wahlweise mit einem Gegenlösemittel oder einem Gemisch von Gegenlösemitteln. Beispiele für organische Lösemittel sind Amide, wie Dimethylformamid, Sulfoxid, wie Dimethylsulfoxid, Sulfon, wie Sulfolan, Halogenkohlenwasserstoffe, wie Dichlormethan, Ketone, wie Aceton, Ester, Ether, wie Tetrahydrofuran, Alkohole, wie Methanol, Ethanol, einer der isomeren Propanole oder Butanole, Nitrile, wie Acetonitril, oder Gemische dieser Lösemittel. Es können in Mischungen auch weitere Lösemittel zugesetzt werden, die Diethylether oder tert.-Butyhnethylether.
Beispiele für Verbindungen der Formel IV sind tert.-Butylamin, Benzylamin, Dibenzylamin, Dicyclohexylamin oder 2,4,4-Trimethylpentyl-2-amin.
Bilden in den Verbindungen der Formel IV die Substituenten R₁ und R₂ zusammen mit dem Stickstoffatom einen 5- oder 6-gliedrigen Heterocyclus, der wahlweise 1 oder 2 zusätzliche Heteroatome enthalten kann, dann sind diese Atome vorzugsweise Sauerstoff oder Schwefel. Beispiele für solche Heterocyclen sind Morpholin, N-Methyl-morpholin, Oxazolidin oder Thiazolidin.
Bevorzugte Beispiele für Verbindungen der Formel IV sind Dicyclohexylamin und 2,4,4-Trimetliylpentyl-2-amin.
Die Verbindungen der Formel II lassen sich bequem in Verbindungen der Formel I mit einem reduzierten Gehalt an E-Isomer umwandeln durch Auflösung oder Suspendierung einer Verbindung der Formel II in Wasser und durch Ansäuerung, wobei die Stickstoff enthaltende Base wahlweise durch Extraktion in einer ersten alkalischen Stufe entfernt werden kann oder in Lösung belassen werden kann, was durch Zusatz eines organischen Lösemittels, wie eines Alkohols oder Ketons, erfolgen kann, wenn die Base ein Salz bildet, das in Wasser schlecht löslich ist.
Wahlweise können die Verbindungen der Formel II auch in eine Verbindung der Formel I' umgewandelt werden (was im Folgenden noch beschrieben wird).
Die Verbindungen der Formel II, worin X⁺ für Ammonium oder ein Kation der Formel III steht, sind neu und bilden ebenfalls Teil der Erfindung. Das Dicyclohexylammoniumsalz und das (2,4,4-Trimethylpentyl-2)ammoniumsalz sind bevorzugt.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat mehrere Vorteile. Die Verbindungen der Formel II lassen sich leicht ausfällen und kristallisieren. Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders dann vorteilhaft, wenn es auf Z/E-Gemische der Formel I angewandt wird, die über einen hohen Gehalt an E-Isomer verfügen und/oder Nebenprodukte enthalten, wie sie beispielsweise aus Mutterlaugen erhalten werden, die beispielsweise bei einem Verfahren gemäß späterer Beschreibung oder früh eluierenden Fraktionen bei einem Verfahren c) gemäß späterer Beschreibung mit einem Gehalt an Nebenprodukten, wodurch sich Produkte mit einem niedrigen Gehalt an E-Isomer und hoher Reinheit (siehe Beispiel 4b) ergeben. Die Tatsache, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch auf Produkte anwendbar ist, die von Mutterlaugen abgeleitet sind, hat auch den Vorteil einer verbesserten Gesamtausbeute.
Das erfindungsgemäße Verfahren und das Verfahren a) gemäß späterer Beschreibung kann wahlweise wiederholt werden oder die Verbindungen der Formel II können in die Verbindungen der Formel I' (gemäß späterer Beschreibung) umgewandelt werden, wodurch sich das gewünschte Z/E-Verhältnis ergibt.
Das oben beschriebene Verfahren a) umfasst eine Bildung des Hydrochlorids der Verbindung der Formel I'
worin die Propenylgruppe die Z- und E-Konfiguration hat, aus einer Verbindung der Formel I und Chlorwasserstoffsäure in einem Lösemittel oder Lösemittelgemisch, in welchem die Z- und E-Isomeren der Formel I' unterschiedliche Solubilitäten haben, oder
eine Solubilisation wenigstens eines Teils des 7-Amino-3-[(E)-1-propen-1-yl]-3-cephem-4-carbonsäurehydrochlorids in Z/E-Gemischen der Verbindung der Formel I' in einem Lösemittel oder Lösemittelgemisch, in welchem die Z- und E-Isomeren unterschiedliche Solubilitäten haben, und eine Gewinnung des angereicherten Z-Isomers der Formel I' und
eine optionale Umwandlung der erhaltenen Verbindung der Formel I' in die freie Verbindung der Formel I mit einer reduzierten Menge an E-Isomer durch Einstellung des pH-Wertes.
Das Verfahren a) kann wie folgt durchgeführt werden:
Die Bildung des Hydrochlorids wird in einem Lösemittel oder Lösemittelgemisch durchgeführt, in welchem die Z- und E-Isomeren der Formel I' unterschiedliche Solubilitäten haben.
Das Hydrochlorid der Formel I' kann sowohl in einem protischen als auch in einem aprotischen Medium gebildet werden. Bei einem Arbeiten in einem wässrigen System wird das Z/E-Gemisch der Verbindung der Formel I in Wasser oder in einem wässrigen organischen Lösemittel, wie wässrigem Alkohol, beispielsweise Isopropanol, wässrigem Aceton oder Acetonitril, durch Zugabe von Chlorwasserstoffsäure gelöst und aus dieser Lösung das Hydrochlorid dann durch Zusatz eines organischen Gegenlösemittels gefällt. Hierzu geeignete organische Lösemittel sind insbesondere organische Nitrile, wie Acetonitril, Ketone, wie Aceton, Alkohole, wie Methanol oder Ethanol, eines der isomeren Propanole oder Butanole, Ether, wie tert.-Butylmethylether, Diethylether oder Tetrahydrofuran, oder Ester, wie Ethylacetat oder Isopropylacetat, oder Gemische hiervon. Beim Arbeiten in einem praktisch wasserfreien System wird das Z/E-Gemisch der Formel I in konzentrierter Form in einem Alkohol, wie Methanol oder Isopropanol, mit wasserfreier Chlorwasserstoffsäure gelöst und die Lösung dann mit einem der oben erwähnten Gegenlösemittel verdünnt, wodurch das kristalline Produkt, welches an Z-Isomer angereichert ist, auskristallisiert.
Nach einer anderen Variante wird das Hydrochlorid der Formel I' in einem Lösemittel oder Lösemittelgemisch suspendiert oder gelöst, in welchem das E-Isomer von 7-Amino-3-(1-propen-1-yl)-3-cephem-4-carbonsäurehydrochlorid besser löslich ist als das entsprechende Z-Isomer. Hierzu geeignete Lösemittel sind Alkohole, wie Methanol, Ethanol oder Isopropanol, oder ein Sulfon, wie Sulfolan. Im Anschluss daran wird die Ausfällung eingeleitet beispielsweise durch Einstellung des Solubilitätsprodukts des Z- oder E-Isomers optional durch Zugabe eines Gegenlösemittels der oben erwähnten Art, wodurch man das Hydrochlorid der Verbindung der Formel I' mit einer erniedrigten Menge an E-Isomer erhält.
Das hierbei erhaltene Hydrochlorid, welches bezüglich seines Z/E-Verhältnisses verbessert ist, kann dann in herkömmlicher Weise wieder in die Verbindung der Formel I umgewandelt werden, beispielsweise durch Einstellung des pH-Wertes in Wasser auf etwa den isoelektrischen Punkt.
Wird ein Gemisch aus Z und E von 7-Amino-3-(1-propen-1-yl)-3-cephem-4-carbonsäure der Formel I in Wasser in einer Alkalie oder einer Säure gelöst und daraus dann erneut ausgefällt durch Einstellung des pH-Wertes auf den isoelektrischen Punkt, dann kommt es hierdurch zu keiner Verbesserung, sondern vielmehr einer Verschlechterung des Z/E-Verhältnisses (siehe Vergleichsversuche in den Beispielen 11a und 11b). Dagegen ergibt sich durch Verwendung des kristallinen Hydrochlorids von 7-Amino-3-(1-propen-1-yl)-3-cephem-4-carbonsäure der Formel I' überraschenderweise eine beachtliche Verbesserung des Z/E-Verhältnisses. Die Depletionsraten an unerwünschter E-Verbindung betragen bis zu 7%.
Nach den hierin beschriebenen Verfahren können Verbindungen der Formel I' hergestellt werden, die unterschiedliche Mengen an Z/E-Isomeren enthalten, beispielsweise Verhältnisse von wenigstens 91 : 9, vorzugsweise 92 : 8, zweckmäßigerweise wenigstens 94 : 6, wenigstens 95 : 5, wenigstens 97 : 3 oder wenigstens 99 : 1.
Das oben beschriebene Verfahren c) umfasst eine Behandlung einer Lösung der Verbindung der Formel I durch Adsorptionschromatographie.
Das Verfahren c) kann wie folgt durchgeführt werden:
Die Verbindung der Formel I wird in Wasser unter Zusatz einer Base, wie Ammoniak, gelöst. Zu geeigneten Adsorbentien gehören Aktivkohle, wie Norit CG-1, SC-plus, C-granular oder Cecarbon GAC 40, Adsorptionsharze, wie HP-20, HP-21 oder SP 207 (beispielsweise von Mitsubishi), XAD-1180, XAD-1600 oder XAD 16 (beispielsweise von Rohm-Haas) oder Amberchrom CG 161 (beispielsweise von Toso-Haas). Das bevorzugte Adsorptionsharz ist XAD-1600 oder Amberchrom CG 161. Die Elution wird mit Wasser bewirkt. Bei diesem Verfahren hat das E-Isomer eine bessere Adsorption als das Z-Isomer, sodass ersteres langsamer eluiert wird als das Z-Isomer. Die zuerst eluierten Fraktionen enthalten daher vorwiegend das Z-Isomer, während die letzten Fraktionen hauptsächlich das E-Isomer enthalten. Das gewünschte Produkt kann dann erhalten werden durch Einstellung des pH-Wertes auf nahe den isoelektrischen Punkt, nämlich auf 2,5 bis 4,5, vorzugsweise 3,0 bis 3,7, wodurch es zur Kristallisation kommt. In Abhängigkeit davon, welche Fraktionen kombiniert werden, erhält man Produkte mit einer sehr niedrigen Menge an E-Isomer (weniger als 3%) oder Produkte mit einem Gehalt an E-Isomer von 7 bis 9%.
Die Menge an Adsorbens ist abhängig von der gewünschten Auflösungsrate und dem Z/E-Verhältnis der Ausgangsverbindung der Formel I.
Das Verfahren e) ist eine sehr einfache und wirtschaftliche Methode. Die Adsorbentien können regeneriert werden. Die Elution wird mit Wasser bewirkt, sodass keine organischen Eluentien verwendet werden. Der operative Aufwand ist einfach. Es ist weder eine Gradientenelution noch eine stufenweise Elution erforderlich, wobei auch keine Veränderungen des pH-Wertes notwendig sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Verfahren a) und c) eignen sich für eine industrielle Anwendung.
In den folgenden Beispielen, durch welche die vorliegende Erfindung eingehender beschrieben wird, ohne deren Schutzumfang in irgendeiner Weise zu beschränken, verstehen sich alle Temperaturen in °C.
In diesen Beispielen werden die folgenden Abkürzungen verwendet:

PACA: 7-Amino-3-[(Z/E)-1-propen-1-yl]-3-cephem-4-carbonsäure
7-ACA: 7-Amino-cephalosporansäure
7-ADCA: 7-Amino-desacetoxy-cephalosporansäure

1. Herstellung von an E-depletiertem 7-Amino-3-[(Z/E1-1-propen-1-yl]-3-cephem-4-carbonsäurehydrochlorid
[Verfahren a]
Beispiel 1a)
Ein Gemisch aus 15 ml 5 N HCl in Methanol und 30 ml Acetonitril wird in Eiswasser gekühlt, worauf in diese Lösung 15 g PACA (Z/E-Verhältnis = 85,4/14,6) eingeführt werden. Nach 5 min langem Rühren erhält man eine Lösung. Hierauf wird das Kühlbad entfernt und die Lösung im Verlauf von 30 min langsam durch tropfenweise Zugabe von 300 ml Acetonitril verdünnt. Nach Zugabe von etwa 70 ml Acetonitril wird die Lösung mit PACA-Hydrochlorid angeimpft. Die erhaltene Kristallsuspension wird eine weitere Stunde unter Kühlung mit Eis gerührt. Das entstandene Produkt wird durch einen Saugfilter isoliert, zweimal mit jeweils 40 ml Acetonitril gewaschen und anschließend in einer Trockenkammer unter Vakuum getrocknet.

Ausbeute: 14,1 g

Chlorid: 12,8%

Z/E-Verhältnis: 89,9/10,1
Beispiel 1b)
Man kühlt 10 ml Acetonitril und 5 ml wässrige konzentrierte HCl mit Eiswasser und führt hierin dann unter Rühren 5 g PACA mit einem Z/E-Verhältnis von 85,4/14,6 ein. Nach etwa 20 min wird eine Lösung erhalten. Die Lösung wird langsam mit 100 ml Acetonitril vermischt und dann nach Zugabe von 30 ml Acetonitril mit dem Hydrochlorid von PACA angeimpft. Nach vollständiger Zugabe des Acetonitrils wird die erhaltene Kristallsuspension eine weitere Stunde unter Kühlung mit Eis gerührt und anschließend filtriert. Das Hydrochlorid wird hierauf zweimal mit jeweils 15 ml Acetonitril gewaschen und dann getrocknet.

Ausbeute: 3,4 g

Z/E-Verhältnis: 92,8/7,2
Beispiel 1c)
Man behandelt 1 g PACA-Hydrochlorid mit einem Z/E-Verhältnis von 89,1/10,1 mit 2 ml Methanol, wodurch kurz eine Lösung erhalten wird, aus der es rasch zu einer Rekristallisation kommt. Die Suspension wird langsam mit 20 ml Acetonitril vermischt. Die Kristalsuspension wird eine weitere Stunde unter Kühlung mit Eis gerührt und dann filtriert. Das Produkt wird zweimal mit jeweils 5 ml Acetonitril gewaschen und getrocknet.

Ausbeute: 0,6 g

Z/E-Verhältnis: 95,5/4,5
Beispiel 1d)
Man suspendiert 1 g PACA-Hydrochlorid mit einem Z/E-Verhältnis von 89,9/10,1 in jeweils 2 ml Methanol, Ethanol oder Isopropanol. Nach Rühren während 1 Stunde und Kühlung mit Eis wird die feste Substanz in üblicher Weise isoliert und getrocknet.

Z/E-Verliältnis:

a) Methanol: 97,2/2,8

b) Ethanol: 91,1/8,9

c) Isopropanol: 92,5/7,5
2. Umwandlung von 7-Amino-3-[(Z/E)-1-propen-1-yl]-3-cephem-4-carbonsäurehydrochlorid zur 7-Amino-3-[(Z/E)-1-propen-1-yl]-3-cephem-4-carbonsäure
Beispiel 2
Es werden 2 g PACA-Hydrochlorid mit einem Z/E-Verhältnis von 89,9/10,1 in 20 ml Wasser eingeführt. Der pH-Wert der Suspension beträgt 0,9. Die Suspension wird sorgfältig mit 2 N NaOH auf pH 3,5 eingestellt. Die Suspension wird eine weitere Stunde unter Kühlung mit Eis gerührt, worauf das Produkt abfiltriert, zweimal mit jeweils 5 ml Wasser gewaschen und getrocknet wird.

Ausbeute: 1,7 g

Z/E-Verhältnis: 89,7/10,3
3. Herstellung von an E-depletiertem 7-Amino-3-[(Z/E)-1-propen-1-yl]-3-cephem-4-carbonsäurenatriumsalz [erfindungsgemäßes Verfahren]
Beispiel 3)
Ein Gemisch aus 20 ml gesättigter wässriger Kaliumacetatlösung und 20 ml Isopropanol wird mit 10 g PACA (Mutterlaugenprodukt) (Z/E-Verhältnis = 63 : 37) mit einem Gehalt von 90% (Hauptnebenprodukt 7-ADCA 1,9%) versetzt. Der pH-Wert der erhaltenen Suspension wird mit 5 N KOH auf pH 8,8 eingestellt, und die erhaltene Lösung wird mit 10 ml Isopropanol verdünnt. Die entstandene Suspension wird 1 h bei Raumtemperatur gerührt und dann über Nacht im Kühlschrank aufbewahrt. Der Niederschlag wird abfiltriert, mit Isopropanol gewaschen und getrocknet.

Ausbeute: 5,1 g

Gehalt an PACA (HPLC): 86% = 99,7% als Kaliumsalz

Z/E-Verhältnis: 70,8/29,2

Gehalt an 7-ADCA: 0,4%
4. Herstellung von an E-deptetiertem 7-Amino-3-[(Z/E)-propen-1-yl]-3-cephem-4-carbonsäuredicyclohexylammoniumsalz [erfindungsgemäßes Verfahren].
Beispiel 4a)
Man suspendiert 10 g PACA (Z/E-Verhältnis 92/8) (HPLC-Gehalt 99%) in einem Gemisch aus 30 ml Wasser und 30 ml Aceton. Sodann wird wässriges Ammoniak bis zur Bildung einer Lösung zugesetzt. Die basische Lösung (pH etwa 8,8) wird mit 9,1 ml Dicyctohexylamin und dann tropfenweise mit 250 ml Aceton versetzt, wodurch das PACA-Dicyclohexylammoniumsalz ausfällt. Die Suspension wird eine weitere Stunde bei Raumtemperatur gerührt, worauf das Produkt abfiltriert, mit Aceton gewaschen und in einer Vakuumkammer getrocknet wird.

Ausbeute: 13,5 g

Gehalt an PACA (HPLC): 53,3%

Gehalt an Dicyctohexylamin (GC): 39,3%

Wassergehalt: 1,7%

Acetongehalt: 1,1%

Z/E-Verhältnis: 96/4
Beispiel 4b)
Man suspendiert 200 g PACA (Mutterlaugenprodukt) mit einem Z/E-Verhältnis von 56,4/43,6 (HPLC-Gehalt 90,1%, 3,2% 7-ADCA, 1,6% 7-ACA) in einem Gemisch aus 1.600 ml Aceton und 400 ml Wasser. Unter Rühren gibt man dann 182,4 ml Dicyclohexylamin zu, wodurch man innerhalb weniger Minuten eine Lösung erhält. Die nach Zugabe von Impfkristallen an PACA-Dicyclohexylammoniumsalz erhaltene Suspension wird 2 h bei Raumtemperatur gerührt. Die Suspension wird über Nacht in einem Kühlschrank aufbewahrt, worauf das Produkt abfiltriert, mit Aceton gewaschen und in einer Vakuumkammer bei 45°C getrocknet wird.

Ausbeute: 200,2 g

Z/E-Verhältnis: 78,3/21,7

Gehalt an PACA (HPLC): 48%

Gehalt an 7-ADCA: 0,22%

Gehalt an 7-ACA: 0,19%
Beispiel 4c)
Man behandelt eine Suspension von 10 g PACA mit einem Z/E-Verhältnis von 86/14 (HPLC-Gehalt 93,4%) in 50 ml Dichlormetlian mit 12,4 ml Dicyclohexylamin, wodurch sich eine leicht trübe Lösung ergibt. Nach Beginn der Kristallisation wird die Suspension gekühlt, das Produkt abfiltriert, mit kaltem Dichlormethan gewaschen und in einer Vakuumkammer getrocknet.

Ausbeute: 11,2 g

Gehalt an PACA (HPLC): 56,2%

Z/E-Verhältnis: 90,2/9,8
5. Herstellung von an E-depletiertem 7-Amino-3-[(Z/E)-1-propen-1-yl]-3-cephem-4-carbonsäure-tert.-octylammoniumsalz [erfindungsgemäßes Verfahren]
Beispiel 5)
Man behandelt eine Suspension von 10 g PACA mit einem Z/E-Verhältnis von 86,3/13,7 (HPLC-Gehalt 95%) in einem Gemisch aus 80 ml Aceton und 40 ml Wasser mit 7,6 ml tert.-Octylamin. Sodann werden weitere 520 ml Aceton zugesetzt. Die erhaltene Suspension wird 2 h bei Raumtemperatur gerührt. Das entstandene tert.-Octylammonium [(2,4,4-trimethylpentyl-2)ammonium]salz von PACA wird abfiltriert, mit Aceton gewaschen und in einer Vakuumkammer getrocknet.

Ausbeute: 10,4 g

Gehalt an PACA (HPLC): 59,8%

Z/E-Verhältnis: 92,5/7,5

Gehalt an tert.-Octylamin (GC): 31,6%

H₂O: 1,6%

Aceton (GC): 2%
6. Herstellung von 7-Amino-3-[(Z/E)-1-propen-1-yl]-3-cephem-4-carbonsäure aus 7-Amino-3-[(Z/E)-1-propen-1-yl]-3-cephem-4-carbonsäuredicyclohexylammoniumsalz
Beispiel 6a)
Man suspendiert 100 g PACA-Dicyclohexylammoniumsalz [Produkt von Beispiel 4b)] mit einem Z/E-Verhältnis von 78,3/21,7 (HPLC-Gehalt 48% an PACA) in 1.000 ml Wasser. Der pH-Wert der Suspension wird innerhalb von 45 min mit 85%iger Phosphorsäure auf 3,5 eingestellt. Die Suspension wird weitere 30 min bei Raumtemperatur gerührt. Das Titelprodukt wird abfiltriert, zuerst mit Wasser und dann mit Aceton gewaschen und in einer Vakuumkammer getrocknet.

Ausbeute: 45,7 g

HPLC-Gehalt: 100,8%

Z/E-Verhältnis: 77,8/22,2
Beispiel 6b)
Man gibt 100 g PACA-Dicyclohexylammoniumsalz (E-Gehalt 7,6%, PACA-Gehalt 53,11%) zu 4.000 ml Wasser von 30°C. Nach etwa 2 min ergibt sich eine Lösung, die mit 5 g Aktivkohle versetzt wird. Das Gemisch wird 10 min gerührt, die Aktivkohle abfiltriert und dann mit 250 ml Wasser gewaschen. Der pH-Wert der Kombination aus Filtrat und Waschflüssigkeit wird mit 5 N Schwefelsäure langsam auf 3,5 eingestellt. Die erhaltene Kristallsuspension wird in einem Eisbad gekühlt und 2 h unter Kühlung gerührt. Das Produkt wird abfiltriert, der Reihe nach mit insgesamt 200 ml Wasser, 100 ml Wasser/Aceton (1 : 1) und 250 ml Aceton gewaschen. Das Produkt wird in einer Vakuumkammer bei 40°C getrocknet.

Ausbeute: 50,3 g

HPLC-Gehalt: 101,5%

E-Gehalt: 7,4%
7. Herstellung von an E-depletierter 7-Amino-3-[(Z/E)-1-propen-1-yl]-3-cephem-4-carbonsäure
[Verfahren c)]
Beispiel 7)
Man gibt 7,8 1 einer wässrigen Lösung von 2 kg PACA (Gehalt 93,4%, E-Gehalt 15%), die durch Zugabe von Ammoniak bis zum Erreichen eines pH-Wertes von 8,0 erhalten worden ist, auf eine 75 1 fassende und mit HP-20-Harz gefüllte Säule unter einer Fließrate von 60 l/h. Die Elution wird mit Wasser bewirkt. Es werden 50 1 Eluat (gerechnet vom Beginn der Einführung der PACA-Lösung) erhalten. Dieses Eluat enthält kein Produkt (Kontrolle durch HPLC) und wird daher verworfen. Hierauf werden Fraktionen von jeweils 5 1 gesammelt und durch HPLC analysiert. Die ersten beiden Fraktionen enthalten eine geringe Menge an Z-PACA, aber auch früh eluierende Nebenprodukte, wie 7-ACA und 7-ADCA, und werden zum Pool I vereinigt. Die nachfolgenden sechs Fraktionen (= 301) enthalten hauptsächlich die gewünschte Z-PACA (1.108 g Z-PACA + 27 g E-PACA).
Die anschließenden 7 Fraktionen (= 35 1) enthalten noch immer Z-PACA, aber auch zunehmende Mengen an E-PACA (297 g Z und 93 g E). Aus der HPLC-Analyse dieser 13 Fraktionen berechnet sich der E-Gehalt zu 7,9%. Diese 13 Fraktionen werden vereinigt, worauf der pH-Wert dann durch Zugabe von 5 N HCl auf 3,5 eingestellt wird. Die ausfallenden Kristalle werden abfiltriert, mit Wasser und Aceton gewaschen und unter Vakuum bei 45°C getrocknet. Auf diese Weise gelangt man zu 1.451 g PACA (Ausbeute 77,6%).

Gehalt an PACA: 99,9%

E-Gehalt: 7,8%
Aus dem Pool I gelangt man durch Einstellung des pH-Werts auf 3,5 zu 137,5 g Material, das hauptsächlich aus Z-PACA besteht.
Aus den später eluierenden Fraktionen (Fraktionen 16 bis 19) werden durch Einstellung des pH-Wertes auf 3,5 insgesamt 62,4 g an hauptsächlich E-PACA isoliert.
Beispiel 8)
Man suspendiert 20 g Aktivkohle (Norit CG-1) in Wasser und filtriert dann auf einem Saugfilter (4 cm durchmesser) und spült mit Wasser unter Vakuum. Man löst 4 g PACA (Gehalt 93,4%, E-Gehalt 15%) in 40 ml Wasser durch Zugabe von Ammoniak bis zu einem pH-Wert von 8,0. Sodann wird die erhaltene Lösung langsam (innerhalb von etwa 15 min) durch die Aktivkohle gesaugt. Anschließend wird der Aktivkohlekuchen in der gleichen Weise mit 250 ml Wasser eluiert.
Die Filtrate werden in Fraktionen von jeweils etwa 40 ml gesammelt. Die ersten zwei Fraktionen enthalten kein Produkt (HPLC-Kontrolle). Die Fraktionen 3 einschließlich 7 enthalten hauptsächlich das Z-PACA und eine nur sehr kleine Menge an E-PACA und werden daher vereinigt. Diese 230 ml werden mit 2 N HCl auf pH 3,4 eingestellt, wodurch das Produkt kristallisiert. Das Produkt wird abfiltriert, mit Wasser und Aceton gewaschen und getrocknet, wodurch man zu 2,8 g PACA (Gehalt 96,7%) gelangt, das < 0,1% E-Isomer enthält.

Ausbeute: 72,5%
Beispiel 9)
Man belädt 100 ml Adsorbensharz Amberchrom CG 161 and gemäß der im Beispiel 7 angegebenen Beschreibung mit einer Lösung von 5 g PACA (Gehalt 93,4%, E-Gehalt 15%) in 50 ml Wasser. Sodann bewirkt man die E1ution mit Wasser und sammelt die Eluate, welche Z-PACA-Fraktionen enthalten. Durch anschließende Einstellung des pH-Wertes auf 3,5 kommt es zur Kristallisation des Produktes, das abfiltriert, gewaschen und getrocknet wird, wodurch man zu 3,87 g (Ausbeute 82,8%) PACA (Gehalt 98%) gelangt, das < 5% E-Isomer enthält.
Das Harz wird regeneriert durch Elution mit wässrigem Isopropanol, das mit etwas Ammoniak versetzt worden ist, sowie Spülung mit Wasser und kann dann erneut verwendet werden.
Beispiel 10)
In das regenerierte Harz Amerchrom CG 161 and von Beispiel 9 (100 ml Volumen) wird eine wässrige Lösung von 8 g PACA (Gehalt 93,4%, E-Gehalt 15%) eingeführt, die durch Lösung mir einer Ammoniaklösung bei einem pH-Wert von 8,1 in 60 ml Wasser hergestellt worden ist. Hierauf wird die E1ution mit 240 ml Wasser bewirkt. Die 110 ml an leerem Eluat und weitere 10 ml Eluat, welche hauptsächlich früh eluierende Nebenprodukte enthalten, wie 7-ACA, 7-ADCA und dergleichen, werden verworfen. Sodann wird das Eluat so lange zusammengefasst, bis sich der E-Gehalt im Pool auf bis zu 9% E-PACA erhöht hat, bezogen auf die Gesamtmenge an PACA im Pool. Aus diesem Pool (200 ml) wird das Produkt durch Einstellung des pH-Wertes mit Chlorwasserstoffsäure auf 3,4 kristallisiert. Das Produkt wird abfiltriert, mit Wasser gewaschen und unter Vakuum getrocknet, wodurch man zu 6,4 g PACA (Ausbeute 85,6%, Gehalt 99%) mit einem E-Gehalt von 8,8% gelangt.
Das Adsorptionsharz wird dann wie im Beispiel 9 beschrieben regeneriert.
11. Vergleichsversuche zur Depletion durch Auflösung und erneute Fällung von 7-Amino-3-(1-propen-1-yl)-3-cephem-4-carbonsäure
Beispiel 11a)
Man suspendiert 3 g PACA mit einem Z/E-Verhältnis von 85,4/14,6 in 30 ml Wasser. Unter Kühlung mit Eis gibt man hierzu dann etwa 6 ml konzentrierte HCl bis eine Lösung erhalten ist. Der pH-Wert dieser Lösung wird dann durch vorsichtige Zugabe von 5 N NaOH ohne äußere Kühlung auf pH 3,5 eingestellt. Die Kristallsuspension wird 1 Stunde unter Kühlung mit Eis gerührt, worauf das Produkt abfiltriert, zweimal mit jeweils 10 ml Wasser gewaschen und unter Vakuum in einer Trockenkammer getrocknet wird.

Ausbeute: 2,8 g

Z/E-Verhältnis: 84,5/15,5
Beispiel 11b)
Man suspendiert 3 g PACA mit einem Z/E-Verhältnis von 82,6/17,6 in 50 ml Wasser. Dieser Ansatz wird dann mit 5 N NaOH (etwa 2,5 ml) versetzt und solange gerührt, bis eine Lösung erhalten ist (pH 8,7). Sodann wird der pH-Wert durch vorsichtige Zugabe von konzentrierter HCl unter Verdünnung auf ein Verhältnis von 1/1 auf pH 3,5 eingestellt. Die Kristallsuspension wird eine weitere Stunde unter Kühlung mit Eis gerührt und dann wie im Beispiel 3a beschrieben isoliert und getrocknet.

Ausbeute: 2,9 g

Z/E-Verhältnis: 81,8/18,2

Claims

Verfahren zur Herstellung eines pharmazeutisch wirksamen Cephalosporins, umfassend die folgenden Stufen: (i.) Herstellung einer an Z-Isomer angereicherten 7-Amino-3-(1-propen-1-yl)-3-cephem-4-carbonsäure durch Depletion von 7-Amino-3-[(E)-1-propen-1-yl]-3-cephem-4-carbonsäure in Gemischen aus 7-Amino-3-[(Z)-1-propen-1-yl]-3-cephem-4-carbonsäure und 7-Amino-3-[(E)-1-propen-1-yl]-3-cephem-4-carbonsäure der Formel I
unter entweder Bildung eines Salzes der Formel Π
worin die Propenylgruppe die Z- und E-Konfiguration hat und X⁺ für Li⁺, K⁺, Na⁺, Ammonium oder ein Kation der Formel III steht
worin R₁, R₂ und R₃ unabhängig für Wasserstoff, (C₁-C₈)Alkyl, gegebenenfalls substituiertes Benzyl oder (C₄-C₈)Cycloalkyl stehen oder R₁ und R₂ zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen 5- oder 6-gliedrigen Heterocyclus bilden, der wahlweise ein oder zwei zusätzliche Heteroatome enthält, und R₃ wie oben definiert ist, wobei einer der Reste R₁, R₂ und R₃ nicht für Wasserstoff steht, durch Umsetzung einer Verbindung der Formel I mit einer Quelle für Kalium, Natrium, Lithium, Ammoniak oder einem Amin der Formel IV
worin R₁, R₂ und R₃ wie oben definiert sind, in einem Lösemittel oder Lösemittelgemisch, in welchem die Z- und E-Isomeren des gebildeten Salzes der Formel I unterschiedliche Solubilitäten haben, und durch optionalen Zusatz eines Gegenlösemittels, oder unter Auflösung einer Verbindung der Formel I in einem Lösemittel oder Lösemittelgemisch mit einer Base von Lithium, Natrium oder Kalium oder mit Ammoniak und Ausfällung einer Verbindung der Formel II durch Zu satz einer Quelle für Lithium, Natrium oder Kalium oder eines Amins der Formel IV und optional eines Gegenlösemittels und gewünschtenfalls Isolierung einer an (Z)-Isomer angereicherten 7-Amino-3-(1-propen-1-yl)-3-cephem-4-carbonsäure als freie Säure oder in Salzform unter Gewinnung dieser an (Z)-Isomer angereicherten 7-Amino-3-(1-propen-1-yl)-3-cephem-4-carbonsäure nach Ausfällung und erforderlichenfalls unter Umwandlung des an (Z)-Isomer angereicherten Salzes der Formel I in die freie Säure der Formel I oder in das Hydrochlorid der Formel I'
durch Zusatz einer Säure und (ii.) weitere Acylierung der an Z-Isomer angereicherten 7-Amino-3-(1-propen-1-yl)-3-cephem-4-carbonsäure als freie Säure oder in Salzform unter Erhalt eines pharmazeutisch wirksamen Cephalosporinantibiotikums.
Verfahren nach Anspruch 1, worin als Base von Li⁺, Na⁺ oder K⁺ das Hydroxid, Hydrogencarbonat oder Carbonat hiervon verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, worin als Quelle für Li⁺, Na⁺ oder K⁺ ein Lithium-, Natrium- oder Kaliumsalz einer Carbonsäure verwendet wird, wie Lithium-, Natrium- oder Kaliumacetat oder -2-ethylhexanoat.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das pharmazeutisch wirksame Cephalosporin Cefprozil ist
oder das pharmazeutisch wirksame Cephalosporin die folgende Formel hat
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das gebildete Salz der Formel II das 7-Amino-3-[(Z)-1-propen-1-yl]-3-cephem-4-carbonsäuredicyclohexylammoniumsalz oder das 7-Amino-3-[(Z)-1-propen-1-yl]-3-cephem-4-carbonsäure(2,4,4-trimethylpentyl-2)ammoniumsalz ist.