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Verfahren zur Herstellung schwer wasserlöslicher Penicillinsalze Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Penicillinderivaten;
diese stellen in Wasser verhältnismäßig schwer lösliche organische Penicillinsalze
mit solchen Eigenschaften dar, <laß das Penicillin schwerer löslich als Procain-Penicillin
und andere häufig verwendete Penicillinsalzc ist und in vielen von ihnen das Penicillin
als solches therapeutisch brauchbar und das Salz selbst nicht toxisch ist. Im besonderen
bezieht sich die Erfindung auf Penicillinsalze, die so schwer löslich sind, daß
beim Injizieren das Penicillin im Körper während eines langen "Zeitraums zur Verfügung
steht, wodurch ein therapeutisch wirkungsvoller Penicillinblutspiegel während eines
längeren Zeitraums erhalten bleibt als bei Verwendung von Penicillin allein. Der
Löslichkeitsgrad der neuen Salze ist so unterschiedlich, daß durch Auswahl eines
bestimmten Salzes oder einer Mischung dieser Salze der Blutspiegel und die Dauer
der therapeutischen Wirkung in weitem Maße reguliert werden können; die Verschiedenheit
der Löslic'h'keit ist derart, daß die Einwirkungszeit in weitem Maße je nach dem
speziell gelagerten Fall variiert werden kann.
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Ein weiterer Vorzug dieser Salze besteht darin, daß sie sich zur Abtrennung
oder Reinigung von Penicillin bei dessen Herstellung und Isolierung verwenden lassen;
für einen solchen Zweck kann das betreffende Salz verhältnismäßig giftig sein, wenn
danach die toxischen Gruppen entfernt werden oder ihre Toxizität vor der therapeutischen
Verwendung des Penicillins neutralisiert wird. Es
wurde gefunden,
daß die nicht toxischen Verbindungen dieser Erfindung zur Injektion in einer solchen
Menge verwendet werden können, daß eine therapeutisch brauchbare Konzentration an
Penicillin im Blut des normalen Patienten ,über 96 Stunden gehalten werden kann;
bei manchen Krankheitszuständen, für die eine Penicillintherapie angezeigt ist,
besonders bei gewissen Geschlechtskrankheiten, reicht oft eine einzige Injektion
statt einer entsprechenden Reihe von Behandlungen aus.
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Ein wesentliches Element dieser Erfindung bildet die Umsetzung von
Penicillin oder eines seiner Salze mit Guanylharnstoff oder einem seiner sauren
Salze, wodurch ein Guanylharnstoffsalz vom Penicillin entsteht. Diese Salze sind
schwer löslich und die für die therapeutische Verwendung ausgewähltennicht toxisch.
DieLöslichkeit des Penicillin-G-Salzes vom Guanytharnstoff in Wasser beträgt bei
Zimmertemperatur i.,3i°/o. Die Salze, bei denen am Guanylharnstoffkern ein Substituent
vorhanden ist, sind im allgemeinen noch schwerer löslich. Zum Beispiel besitzt Benzoylguanylharnstoff-PenicillinG
bei Zimmertemperatur eine Löslichkeit in Wasser von o,o8q.6o/o. Die Salze der anderen
Penicilline verhalten sich ähnlich.
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Diese Substanzen sind in einem solchen Grade löslich, daß sich das
Penicillin beim Injizieren aufspeichert, aber in therapeutisch wirksamer Form in
einem solchen Maße dem Blutstrom zugeführt wird, daß ein gewisser Blutspiegel erhalten
bleibt, jedoch nicht mit einer Geschwindigkeit, daß die Penicillinwirkung in unerwünscht
kurzer Zeit abklingt. Die Höhe des Penicillinspiegels und die Dauer seiner Wirkung
läßt sich durch Wahl des speziellen Guanylharnstoffs regulieren. Unter den Guanylharnstoffen
sind neben Guanylharnstoff auch viele Verbindungen wirksam, die den Guanylharnstoffkern
enthalten. Hier sind zu nennen: Alkylguanylharnstoffe, wie Methyl-, Butyl-, Octyl-
oder Dodecylguanylharnstoff ; Cycloalkylguanyl'harnstoffe, wie Cyclcihexylguanylharnstoff;aromatische
und aliphatische Acylguanylharnstoffe, wie Benzoylguanylharnstoff ; aromatische
Guanylharnstoffe, wie p-Chlorp@henylguaniylharnstoff, Di-p-chlorphenylguanylharnstoff
und Phenylguanylharnstoff; Carbaminylguanylharnstoff, der als Säurederivat der Carbamidsäure
angesehen werden kann, und mehrfach substituierte Guanylharnstoffe, in denen die
Substituenten miteinander verbunden sein können, z. B. N1-Pentamethylemguanylharnstoff.
Die Löslichkeiten schwanken, bewegen sich jedoch innerhalb der üblichen Grenzen.
Der Kreis der geeigneten Guanylharnstoffe ist mehr durch ihre Brauchbarkeit als
durch andere technische Erwägungen beschränkt; die Guanylharnstoffe, die sich üblicherweise
herstellen lassen, scheinen alle zur Bildung verhältnismäßig schwer löslicher Salze
geeignet und die nicht toxischen Guanylharnstoffe für direkte Injektion beim Patienten
brauchbar zu sein.
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Die Penicillinderivate lassen sich aus der freien Guanylharnstoffbase
und freiem Penicillin herstellen, aber da Penicillin normalerweise im Handel meist
als Salz zur Verfügung steht, z. B. als Natriumsalz des Penicillins G, als Kaliumsalz
des Penicillins G oder des Penicillins F, als Aminsalze wie als Triäthylaminsalz
usw., und da die Guanylharnstoffe als saure Salze zur Verfügung stehen, z. B. als
Hydrochlorid, Sulfat, Nitrat, Phosphat, Acetat usw., ist es natürlich praktischer,
die sauren Salze des betreffenden Guariylharnstoffs und ein basisches Salz vom Penicillin
zu verwenden. Die Umsetzung läßt sich in Wasser, wäßrigem Alkohol, Aceton, anderen
Ketonen und anderen üblichen Lösungsmitteln ausführen. Da Wasser am billigsten ist,
wird es am meisten verwendet.
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Für die meisten Zwecke wird Penicillin G als vorteilhafteste Form
des Penicillins genommen, da Penicillin G bei den Medizinern mehr Anklang gefunden
hat als andere Penicilline; aber selbstverständlich läßt sich nach Wunsch für irgendeine
besondere Behandlung jedes andere Penicillin oder eine Mischung von Penicillinen
verwenden. Für die therapeutische Verwendung ist es normalerweise wichtig, daß die
Menge der injizierten inerten Stoffe möglichst gering gehalten wird, und demzufolge
sind Guanylharnstoffe mit niedrigem Molekulargewicht vorteilhafter, da sie den Körper
weniger mit inerten Stoffen belasten. Bei der therapeutischen Verwendung enthält
das Penicillinsalz eines Guanylharnstoffs meist ein inertes Salz, z. B. Natriumchlorid,
das aus den verwendeten Salzen bei der Herstellung entsteht. Diese inerten Salze
lassen sich entfernen, werden jedoch häufig für erforderlich erachtet, da sie den
Salzgehalt der Substanz erhöhen. Im allgemeinen fallen die Penicillin-Guanylharnstoffsalze
in einer Kristallform an, die sie für die Injektion ohne weiteres geeignet erscheinen
läßt, aber in manchen Fällen macht sich ein Umkristallisieren aus geeigneten Lösungsmitteln
erforderlich.
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Für die Injektion kann die Substanz in einem geeigneten Medium, wie
destilliertem Wasser, normaler Kochsalzlösung, aoo/oigem Propylenglykol oder anderen
gebräuchlichen wäßrigen Verdünnungsmitteln, oder in einem 01, wie Erdnußöl,
Sesamöl, Baumwollsamenöl, oder in anderen assimilierbaren Triglyceriden suspendiert
und mit Stabilisierungsmitteln, Puffern, thixotropen Mitteln, Viskositätsmodifikatoren
und Netzmitteln, versetzt werden, damit die Substanz die erforderliche Flüssigkeit
und Stabilität erhält, so daß sie sich leicht in die Injektionsspritze füllen und
daraus herausspritzen läßt.
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Häufig ist es wünschenswert, daß außer dem Guanyl'harnstoff-Penicillinsalz
oder einer Mischung desselben ein Natrium-, Kalium- oder Calciumsalz des Penicillins
zusätzlich vorhanden ist, damit neben einem hohen Anfangsblutspiegel von Penicillin
beim Patienten ein länger anhaltender Blutspiegel aus dem Guanylharnstoff-Penicillin
erhalten wird.
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In den folgenden Beispielen werden geeignete Guanylharnstoffsalze
angeführt und näher beschrieben. Diese Angaben dienen jedoch lediglich der Erläuterung
und sollen die Erfindung nicht beschränken.
Die verschiedenen Guanvlharnstoffe
lassen sich auf verschiedene Weise herstellen. Bei einer üblichen Herstellungsmethode
wird zunächst ein saures Additionssalz eines Amins mit einem Metallsalz des 1)icyanailiids
in molaren Verhältnissen zur Reaktion gebracht, so daß ein substituiertes Cyanguanidin
entsteht. Gewisse Verbesserungen bei dieser Herstellungsweise sind in der amerikanischen
Patentschrift 2,455 807 beschrieben. Das hiernach erhältliche substituierte
Cyanguanidin kann dann mit Wasser in Gegenwart einer starken Mineralsäure in den
entsprechenden Guanylharnstoff übergeführt werden.
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Einige Acylguanylharnstoffe, die im Rahmen unserer Erfindung brauchbar
sind, wurden in der amerikanischen Patentschrift 2 397 667 näher beschrieben.
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Als spezielles Beispiel zur Erläuterung des Verfahrens sei hier die
Herstellung von neutralem n-Octylguanylliarnstoffstilfatdihydrat
aus Octyldicyandiamid, das aus Octylaminsulfat und Natriumdicyanamid hergestellt
wurde, angeführt. Zu ioog Octyldicyandiamid werden oooccm konzentrierte Salzsäure
und 75 ccm Dioxan gegeben.Die Mischung wird i Stunde auf dem Dampfbad erhitzt und
dann zwecks Entfernung des D'ioxatis unter vermindertem Druck destilliert. Zu dem
Rückstand «-erden 200 ccm Wasser gegeben und danach i 5o g Natriumsulfat. Der n-Octylguanylharnstoff
trennt sich als 01 ab, das später fest wird; die Mischung wird filtriert,
die festen Stoffe werden mit Wasser angeschlämmt, erneut filtriert und in einem
Exsikkator getrocknet. Das gummiartige Produkt wird mit Aceton extrahiert, wobei
65 g in :lcetoil unlösliche Substanzen zurückbleiben, die aus einer Mischung von
i4oo ccm Wasser und 400 ccm Äthanol umkristallisiert werden, wodurch das Dihydrat
des neutralen Octylguanylharnstoffstilfats entsteht; Erweichungspunkt 110°.
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Beispiel i Guanylharnstoff-Penicillin
25,9 g kristallinisches Natrium-Penicillin G werden in 5o ccm destilliertem Wasser
gelöst und langsam zu einer Lösung von 1o g Guanylharnstoffhydrochlorid in 2o ccm
destilliertem Wasser bei Zimmertemperatur gegeben. Nachdem etwa 1/a der Penicillinlösung
zugefügt worden ist, bilden sich Kristalle von Guanylharnstoff-Penicillin. Die restliche
Penicillinlösung wird dann zugetropft, die Suspension auf 4° abgekühlt und 4 Stunden
unter Rühren auf dieser Temperatur gehalten, so daß die Substanz vollständig ausfällt.
Auf diese Weise werden 30,2 g Guanylharnstoff-Penicillin mit einem Schmelzpunkt
von ii5i@ bis i52° erhalten, das der Theorie nach 136o Penicillineinheiten je Milligramm
besitzt und auf Grund der Laboratoriumsanalyse 1357 Einheiten je Milligramm besaß.
Theoretisch 'hat die Substanz folgende Analysenwerte: Kohlenstoff ......49,540/0
Wasserstoff ...... 5530/0 Stickstoff ..... .. 19,26% .
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Bei einem Versuch enthielt das Produkt der Analyse nach: Kohlenstoff
......48,819% Wasserstoff ...... 5,58% Stickstoff ....... i9"o5% Das Produkt ist
bei 25° zu 1,31% in Wasser löslich.
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Reispiel2 Cyclohexylguanylharnstoff-Penicillin
5 Teile Cyclohexylguanylharnstoffhydrochlorid werden in ioo ccm destilliertem Wasser
gelöst, und hierzu wird eine Lösung von 7,5' Teilen kristallinischem Natrium-Penicillin
G in ioo Teilen destilliertem Wasser gegeben. Es bildet sich hierbei kristallinisches
Cyclohexylguanylharnstoff-Penicillin, das in Form eines dicken Niederschlags ausfällt.
Die Substanz wird ,4 Stunden auf 4° gekühlt, der Niederschlag auf einer gesinterten
Glasnutsche abgesaugt, mit Wasser gewaschen und im Vakuum über Phosphorpentoxyd
getrocknet. Die Substanz besitzt einen theoretischen Gehalt von i ioo Einheiten
je Milligramm; der Analyse nach enthielt sie io44,Einheiten je Milligramm. Sie ist
zu 0,354% in Wasser löslich.
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Beispiel 3 n-Octylguanylharnstoff-Penicillin
7 Teile n-Octylguanylharnstoffsulfatdihydrat werden in Wasser durch Erwärmen auf
dem Dampfbad gelöst. Zu der so erhaltenen klaren Lösung wird sorgfältig eine Lösung
aus 7 Teilen kristallinischem Natrium-Penicillin G in 5o Teilen Wasser zugefügt;
es bildet sich ein dicker kristallinischer Niederschlag von n-Octylguanylharnstoff-Penicillin
G. Dieser wird auf einer gesinterten Glasnutsche abgesaugt, gewaschen und im Vakuum
getrocknet. So wird ein Produkt mit einer Löslichkeit
von etwa
0,112°/o in Wasser und einem Analysenwert von 1a2'3 Einheiten je Milligramm im Vergleich
zu dem theoretischen Wert von io8o Einheiten je Milligramm erhalten.
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Beispiel 4 Dodecylguanylharnstoff-Penicillin
3,9g Dodecylguanylharnstoffhydrochlorid werden in möglichst wenig Wasser gelöst
und dazu 45 ccm einer wäßrigen Lösung der theoretisch erforderlichen. Menge an kristallinischem
Natrium-Penicillin G gegeben. Es bildet sich ein dicker weißer kristallinischer
Niederschlag, der mit 75 ccm Wasser verdünnt werden kann, um die Filtration zu erleichtern.
Die Kristalle werden auf einer gesinterten Glashutsche abgesaugt, mit Wasser gewaschen
und getrocknet. Das Produkt ist zu 0,02.4% in Wasser löslich.
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Beispiel s Benzoylguany lharnstoff-Penicillin
5 Teile Benzoylguanylharnstoffhydrochlorid werden in ioo Teilen destilliertem Wasser
gelöst und dazu wird eine- Lösung von 6,5 Teilen kristallinischem Natrium-Penicillin
G in 5o Teilen destilliertem Wasser gegeben. Es bildet sich ein dicker kristallinischer
Niederschlag von Benzoylguanylharnstoff-Penicillin G, der auf einem Glasfilter gesammelt,
mit Wasser gewaschen und im Vakuum getrocknet wird. Das Produkt ist zu 0,0846% in
Wasser löslich und besitzt der Analyse nach einen Wert von 9i6 Einheiten. je Milligramm
im Vergleich zum theoretischen Wert von iog6 Einheiten je Milligramm. Wenn die Substanz
auch sehr schwer löslich ist, so ist ihre Hydrolysiergeschwindigkeit ziemlich @hoch@
so daß sie brauchbarer ist, als aus ihren Löslichkeitseigenschaften allein anzunehmen
wäre.
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Beispiel 6 p-Chlorphenylguanylharnstoff-Penicillin
p-Chlorphenylguanylharnstoffhydrochlorid wurde durch saure Hydrolyse von 1-p-Chlorphenyl-3-cyanguanidin
erhalten. Zu einer Suspension von 2,5 g dieser Substanz in 75 ccm destilliertem
Wasser wurden 3,5 g Penicillin G, gelöst in 25 ccm destilliertem Wasser, gegeben.
Die Suspension wurde 2 Stunden gerührt, der Niederschlag abgesaugt, mit Wasser gewaschen
und im Vakuum getrocknet. Die Substanz besaß der Analyse nach einen Wert von iorg
Einheiten je Milligramm; der theoretische Wert beträgt 1o88.
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Beispiel Carbaminylguanylharnstoff-Penicillin
Zu einer dem theoretischen Verhältnis entsprechenden Menge von Carbaminylguanylharnstoffhydrochlorid,
gelöst in ioo Teilen destilliertem Wasser, wird eine Lösung von 6,5 Teilen kristallinischem
Natrium-Penicillin G in 5o Teilen Wasser gegeben. Hierdurch bildet sich ein kristallinischer
Niederschlag, der auf einem geeigneten Filter gesammelt, gewaschen und getrocknet
wird und Carbaminylguanylharnstoff-F'enicillin darstellt. Beispiel 8 Guanylharnstoff-Penicillin
Zu 5o Teilen freiem Penicillin, gelöst in ioo Teilen Äthanol, wird eine Lösung der
theoretisch erforderlichen Menge von freiem Guanylharnstoff in Zoo Teilen destilliertem
Wasser gegeben. Die beiden Substanzen werden zusammengemischt, dann gekühlt und
die Kristalle von Guanylharnstoff-Penicillin daraus abgetrennt. Das so gebildete
Guanylharnstoff-Penicillin ist mit dem Produkt von Beispiel i identisch. Beispiel
9 Reinigung von Penicillin Zu einer Lösung von-' unreinem Penicillin mit einem ungefähren
Penicillingehalt von i % wird eine wäßrige Lösung von Dodecylguanyl'harnstoffhydrochlorid
zugefügt. Es bildet sich hierdurch ein dicker weißer kristallinischer Niederschlag,
der' nach dem Abfiltrieren und Waschen mit dem Produkt von Beispiel 4 identisch
ist. Diese Reinigungsmethode ist zum Schluß bei der Isolierung von Penicillin besonders
brauchbar und macht häufig das zwecks Reinigung ausgeübte Ausfrieren und Trocknen
des Penicillins überflüssig.