DE862445C - Verfahren zur Herstellung von Dihydrostreptomycin und seinen Salzen - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer neuen therapeutisch wertvollen Verbindung des Dihydrostreptomycins und seiner Salze.

Streptomycin, das eine wasserlösliche, linksdrehende, thermostabile, stickstoffhaltige basische Verbindung darstellt, die therapeutisch wertvolle Eigenschaften besitzt, wird aus Stämmen von Actinomyces griseus gewonnen (Proc. Soc. Expl. Biol. Med., Bd. 55, S. 66 bis 69, 1944). Streptomycin ist stark bakteriostatisch gegen grampositive Organismen, wie Bacillus mycoides und Bacillus cereus, und gegen gramnegative Organismen, wie Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas aeroginosa und Serratia maccescens.

Streptomycin wird 'bekanntlich erhalten aus dem Aufarbeitungserzeugnis des Actinomyces griseus durch Adsorption an Aktivkohle und anschließendem Auswaschen mit einem sauren Lösungsmittel (Proc. Soc.

Expl. Biol. Med., Bd. 19, S. 207 bis 212, 1942). Das erhaltene Rohprodukt ist ein streptomycinsaures Salz, ζ. B. Streptomycinhydrochlorid von verhältnismäßig geringer Aktivität. Die Aktivität dieses Heilmittels ist ein Maß für die Reinheit des Materials; sie kann durch biologische Methoden, z. B. durch die Unterbrechung des Wachstums von Mikroorganismen, z. B. Escherichia CoIi und Bacillus subtilis, im Vergleich mit einer Standardaktivität oder einer bekannten Aktivität bestimmt werden. Das gegenwärtige Verfahren für die Prüfung von Streptomycin ist das gleiche, wie das für Streptothricin verwendete (J. Bact, Bd. 45, S. 408 und 409, 1943).

Das rohe Streptomycinsalz kann durch wiederholte selektive Adsorption und Auswaschung gereinigt werden, wobei als Adsorptionsmittel ζ. B. mit Säure ausgewaschenes Aluminiumoxyd Verwendung finden kann. Durch dieses Verfahren, an das gegebenenfalls

noch die Erzeugung des kristallinen Heliantinsalzes von Streptomycin mit darauffolgender Umwandlung in das gewünschte Mineralsäuresalz angeschlossen werden kann, kann man praktisch reine Salze von Streptomycin erhalten. Diese sauren Salze enthalten drei Äquivalente Säure je Mol Streptomycin.

Derartige streptomycinsaure Salze besitzen den Nachteil, daß sie eine gewisse chemische Unbeständigkeit zeigen, insbesondere in Medien, welche Bestandteile enthalten, die mit Carboxylgruppen reagieren können.

Erfindungsgemäß werden Streptomycinsalze in die entsprechenden Dihydrostreptomycinverbindungen übergeführt, die etwa ebenso aktiv sind wie die Streptomycinsalze und in gleicher Weise wie diese für klinische Anwendungen geeignet sind, aber den großen Vorzug der größeren Beständigkeit, insbesondere in Gegenwart von Stoffen, welche mit Carboxylgruppen reagieren können, besitzen. So sind z. B. ao ' Dihydrostreptomycinsalze in einer gepufferten wässerigen Lösung bei einem pn-Wert von 4, die einen geringen Überschuß an Hydroxylgruppen enthält, 24 Stunden beständig, während entsprechende Streptomycinsalze unter den gleichen Bedingungen völlig inaktiv werden. Die Dihydrostreptomycinsalze haben die Eigenschaft, daß ihre Säureanteile entweder nicht oder, wenn sie reduziert werden, während des Reduktionsvorgangs nicht mit Streptomycin reagieren oder die Reduktion von Streptomycin verhindern. Geeignete Salze sind solche von Mineralsäuren oder organischen Säuren, deren saurer Bestandteil keine anderen reduzierbaren Gruppen als C=C-Bindungen enthält.

Die Überführung der Streptomycinsalze in ₄die entsprechenden Streptomycinverbindungen erfolgt erfindungsgemäß durch katalytische Reduktion der sauren Salze von Streptomycin.

Die katalytische Hydrierung wird derart vorgenommen, daß das Streptomycinsalz, z. B. Trihydrochlorid, in wässeriger Lösung mit Wasserstoff, vorzugsweise in Gegenwart von Edelmetallkatalysatoren, z. B. Platin, Platinoxyd oder Palladium, hydriert wird. Man kann aber auch unedle Hydrierungskatalysatoren, die in gleicher oder ähnlicher Weise wie die erwähnten Edelmetallkatalysatoren wirken, verwenden.

In Ausübung des Verfahrens gemäß Erfindung kann man z. B. derart vorgehen, daß eine geeignete Menge eines Salzes von Streptomycin in Wasser gelöst wird, in dem ein Katalysator, z. B. metallisches Platin, Platinoxyd, Palladiummetall od. dgl., suspendiert ist und die Mischung in einer Wasserstoffatmosphäre so lange geschüttelt oder gerührt wird, bis je Mol Streptomycin etwa 1 Mol Wasserstoff bei Atmosphärendruck verbraucht ist. Im allgemeinen verläuft die Reaktion bei Verwendung von Platin lebhafter als bei Verwendung von Palladium. Die Menge des anzuwendenden Katalysators ist nicht von erheblicher Bedeutung, obwohl die Reduktionsgeschwindigkeit durch Erhöhung der Katalysatormenge vergrößert und durch deren Erniedrigung herabgesetzt werden kann. Durch Arbeiten bei erhöhtem Druck wird die Reaktionsdauer abgekürzt.

Als Ausgangsmaterial können auch unreine Konzentrate von" Streptomycinsalzen verwendet werden; es empfiehlt sich aber, ein wesentlich reines Streptomycinsalz, z. B. Streptomycintrihydrochlorid, anzuwenden. .

Nach Vervollständigung der Reaktion wird der Katalysator abfiltriert und die Dihydrostreptomycinverbindung abgetrennt. Dies geschieht vorteilhaft durch Ausfrieren des Filtrats und Trocknen im Vakuum. Die freie Base (Dihydrostreptomycin) kann dadurch gewonnen werden, daß man eine Lösung des sauren Salzes mit einer Base oder einem basischen Oxyd, das befähigt ist, mit dem Säureanion des Streptomycinsalzes ein unlösliches Salz zu bilden, umsetzt. Man kann z. B. eine wässerige Lösung von Dihydrostreptomycinsulfat mit einer äquivalenten Menge von Bariumhydroxyd versetzen und das ausgefallene Bariumsulfat durch Filtration entfernen, worauf die freie Base aus dem Filtrat z. B. durch Ausfällen mit Hilfe eines geeigneten, mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittels oder durch Gefriertrocknung gewonnen werden kann.

Die Summenformeln für Streptomycin und Dihydrostreptomycin sind vermutlich C₂₁H₃₉ O₁₂N₇ und C₂₁H₄₁O₁₂N₇. In den folgenden Beispielen wird die zweite Formel für Dihydrostreptomycin und seine Salze verwendet, obwohl die Anzahl der Wasserstoffatome des Streptomycinmoleküls nicht zweifelsfrei feststeht und es vielleicht richtiger wäre, den Wasserstoffgehalt mit H₃₇-₃₉ anzugeben. Auf alle Fälle hat aber Dihydrostreptomycin 2 Wasserstoffatome mehr als Streptomycin.

Beispiel 1

Etwa 50 mg Platinoxyd (PtO₂ · 2H₂O) werden in 10 ecm Wasser suspendiert und mit Wasserstoff reduziert. Nach Zugabe von 48,0 mg Streptomycinhydrochlorid wird das Gemisch in einer Wasserstoffatmosphäre etwa 1,5 Stunden gerührt. Während dieser Zeit wird etwa χ Mol Wasserstoff durch das Streptomycinhydrochlorid absorbiert, während weitere durch den Katalysator absorbiert werden. Der Katalysator wird dann abfiltriert und das ausgefrorene Filtrat im Vakuum getrocknet. Das gewonnene Dihydrostreptomycinhydrochlorid ist ein weißes Pulver, das bei etwa 56⁰ im Vakuum über P₂O₃ zwei Stunden weitergetrocknet wird. Das Produkt hat eine Aktivität von etwa 762 Einheiten je Milligramm und zeigt eine optische Drehung von [α] f = - 88,7° (c = r°/p in Wasser). ng

Das entsprechende Helianthinsalz wird hergestellt durch Zugabe einer wärmen wässerigen Lösung von Methylorange zu Dihydrostreptomycinhydrochlorid, das in Methanol gelöst ist. Hierbei scheiden sich metallglänzende orangefarbene Kristalle ab. Nach zweimahgemUmkristanisieren aus wässerigemMethanol erhält man eine Verbindung mit einer Aktivität von etwa 350 Einheiten je Milligramm. Analysenbefund: Berechnet für C₂₁H₄₁O₁₂N₇. (C₁₄H₁₅O₃N₃S)₃C=So₁₄O;

= 5,79; N = i4,94; gefunden C = Jo, 22; H = 5,76; N = 15,17.

Beispiel 2

Etwa 255 mg Platinoxyd werden in 125 ecm Wasser, das einen Tropfen 2 η-Salzsäure enthält, suspendiert und mit Wasserstoff reduziert. Nach Zugabe von 1,396 g Streptomycinhydrochlorid wird die Mischung ι Stunde in einer Wasserstoffatmosphäre hydriert. Im Verlauf dieser Zeit wird etwa 1 Mol Wasserstoff je Mol Streptomycintrihydrochlorid verbraucht zuzüglich des durch den Katalysator absorbierten Wasserstoffs. Der Katalysator wird dann abfiltriert und das ausgefrorene Produkt im Vakuum getrocknet. Die Ausbeute ist quantitativ; das gebildete Dihydrostreptomycinhydrochlorid wird als weißer körniger fester Körper erhalten. Die Aktivität beträgt etwa 750 Einheiten je Milligramm. Die optische Drehung beträgt [α] f = - 84⁰ (c = 1 % in Wasser).

Eine Teilanalyse ergab folgende Werte: Berechnet für C₂₁H₄₁O₁₂N₇-3HC1 N = 14,15; Cl = 15,36; gefunden N = 13,91; Cl = 15,36.

ao Ein Teil des Dihydrostreptomycinhydrochlorids wird in das kristalline Helianthinsalz, wie im Beispiel 1 beschrieben, umgewandelt.

Eine Teilanalyse des erhaltenen Produkts ergab: Berechnet für C₂₁H₄₁0₁₂N₇ · (C₁₄H₁₅O₃N₃S)₃JC=So₁Sg;

as H = 5,53; gefunden C = 50,89; H = 5,75.

Äquivalente Mengen von Streptomycinhydrochlorid und Dihydrostreptomycinhydrochlorid werden mit etwas mehr als einem Moläquivalent Hydroxylamin, das auf pn = 4 gepuffert ist, behandelt und das Reaktionsgemisch 24 Stunden bei 25⁰ stehengelassen. Nach Ablauf dieser Zeit ist die Aktivität des Streptomycinsalzes völlig zerstört, während die Aktivität des Dihydrostreptomycinsalzes den Wert von etwa 750 Einheiten je Milligramm aufweist.

Beispiel 3

Etwa 1,5 g Streptomycinsulfat werden in etwa 125 ecm Wasser gelöst und 0,3 g eines Platinkatalysators (PtO₂ · 2H₂O) zugefügt. Die Mischung wird geschüttelt, während eine Wasserstoffatmosphäre in dem Reaktionsgefäß aufrechterhalten wird. Nach ι Stunde ist etwa 1 Mol Wasserstoff je Mol Streptomycinsulfat absorbiert zuzüglich des durch den Katalysator absorbierten Wasserstoffs. Der Katalysator wird abfiltriert und das ausgefrorene Produkt getrocknet. Die Ausbeute ist praktisch quantitativ; das erhaltene Dihydrostreptomycinsulfat stellt ein voluminöses weißes Pulver dar, das eine Aktivität von etwa 700 Einheiten je Milligramm besitzt und eine Drehung von [α] ο — — 78° (c = 1,5 °/o ^m Wasser) aufweist. Die Summenformel ist (C₂₁ H₄₁0₁₂N₇)₂ · 3H₂SO₄.

Zu etwa 428 mg Dihydrostreptomycinsulfat in etwa 5 ecm Wasser werden 3,8 ecm einer 0,465 n-Bariumhydroxydlösung zugefügt und das gebildete Bariumsulfat abfiltriert. Prüfungen des farblosen Filtrats auf Bariumsulfationen verliefen negativ. Das Filtrat wird mit einem Raumteil Aceton gemischt, wobei langsame Abscheidung von etwa HO mg eiⁿes mikrokristallinen Niederschlags stattfindet. Die Lösung wird dann mit etwa io Raumteilen Aceton versetzt, wobei sich nochmals etwa 150 Milligramm der Base ausscheiden. Die beiden Dihydrostreptomycinniederschläge zeigen eine Aktivität von etwa 750 Einheiten je mg und eine optische Drehung von [α] ff = — 92° (c = i°/'„ige gepufferte Lösung vom Ph = 7)· Beim Erhitzen auf dem Mikroblock zeigen die Kristalle der freien Base eine schwachgelbe Farbe bei etwa 130⁰, bei 195 bis 205⁰ schmelzen sie unter schwacher Gasentwicklung zu einer weichen Masse von orangebrauner Farbe. Die Summenformel der 7» freien Base ist C₂₁H₄₁O₁₂N₇.

Beispiel 4

Etwa 2,9 g Streptomycinhydrochlorid werden in 100 ecm Wasser gelöst und 0,3 g eines Palladiummetallkatalysators zugegeben, der nach Willstätter und Waldschmidt-Leitz (Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, Bd. 54, S. 123, 1921) hergestellt worden ist. Die Mischung wird in einer Wasserstoffatmosphäre geschüttelt. Nach etwa 2 Stunden werden zur Beschleunigung der Wasserstoffaufnahme weitere 0,5 g des Palladiumkatalysators zugefügt. Nach etwa 24 stündigem Schütteln ist etwa ι Mol Wasserstoff je Mol Streptomycinhydrochlorid absorbiert. Der Katalysator wird abfiltriert, das ausgefrorene Produkt im Vakuum getrocknet. Das erhaltene Dihydrostreptomycinhydrochlorid stellt einen weißen körnigen festen Körper dar. Seine Aktivität beträgt etwa 700 Einheiten je Milligramm; die optische Drehung [α] $ = — 82° (c = 1,0 % iⁿ Wasser).

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Dihydrostreptomycin und seinen Salzen, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Streptomycinsalz,

z. B. das Trihydrochlorid, in wässeriger Lösung mit Wasserstoff katalytisch, vorzugsweise in Gegenwart eines Edelmetallkatalysators, z. B. Platin, Platinoxyd oder Palladium, hydriert und das gebildete Dihydrostreptomycin als Salz oder als freie Base aus dem Reaktionsgemisch gewinnt.

2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man so lange hydriert, bis etwa ι Mol Wasserstoff je Mol Streptomycinsalz aufgenommen worden ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Dihydrostreptomycinsalz mit einer Base, welche mit dem Säureanion eine unlösliche Verbindung bildet, umsetzt, den Niederschlag abtrennt und aus dem Filtrat die freie Base, z. B. durch Ausfällen mittels eines organischen Fällungsmittels oder durchAusfrieren, gewinnt.

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