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Verfahren zur Herstellung von Tetra- und Hexahydrocarbomycin Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung neuer Heilmittel.
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Carbomycin, bekannt unter dem Handelsnamen »Magnamycin«, ist ein Antibiotikum
von beträchtlicher Wirksamkeit auf verschiedene Mikroorganismen, insbesondere auf
grampositive Bakterien und Rickettsien. Obwohl diese Verbindung außerordentlich
wertvoll ist, besitzt sie doch gewisse Mängel, die ihre Verwendungsmöglichkeit bis
zu einem gewissen Grad begrenzen. So ist ihre Beständigkeit, besonders in sauren
Lösungen und in Gegenwart oxydierender Mittel, nicht sehr groß. Es wurde nun gefunden,
daß Carbomycin hydriert werden kann und daß dabei Stoffe entstehen, die bestimmte
Vorteile gegenüber dem Carbomycin selbst zeigen. Die Hydrierung muß jedoch unter
bestimmten Bedingungen durchgeführt werden. Wird nämlich die Umsetzung bis zur Aufnahme
von io Atomen Wasserstoff durchgeführt, dann ist die entstandene Verbindung praktisch
unwirksam. Andererseits ist, wenn nur zwei Wasserstoffatome aufgenommen werden,
die Beständigkeit der entstandenen Produkts nicht wesentlich größer als die des
Carbomycins selbst. Das Tetra- bzw. Hexahydrocarbomycin bildet jedoch ein biologisch
wirksames
Produkt, das wesentlich beständiger als Carbomycin selbst
ist. Die Tetrahydroverbindung kann in kristalliner Form gewonnen werden. Obwohl
die Hexahydroverbindung nicht kristallisiert, kann sie als festes Produkt abgetrennt
werden. Da diese Verbindungen organische Basen sind, können sie in verschiedene
Salze umgewandelt werden, z. B. in die Hydrochloride, Sulfate, Acetate, Citrate,
Tartrate.
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Als Ausgangsmaterial bei der Hydrierung kann gewünschtenfalls auch
ein Carbomycinsalz verwendet werden, und das entsprechende Tetrahydro-oder Hexahydrocarbomycinsalz
kann dann als solches abgetrennt oder in die Base umgewandelt werden. Durch doppelte
Umsetzung kann auch ein Salz einer zweiten Säure hergestellt werden.
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Unter »Carbomycin«, »Tetrahydrocarbomycin« und »Hexahydrocarbomycin«
werden hier die freien Basen selbst und ihre Salze verstanden.
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Zur Durchführung der Hydrierung können verschiedene Katalysatoren
verwendet werden. Sehr brauchbar sind die Edelmetallkataly satoren und besonders
wertvoll für diesen Zweck ist Palladium. Palladium kann in verschiedener Form angewandt
werden, z. B. als Palladium auf Kohle, auf Bariumcarbonat, auf Calciumcarbonat oder
auf Tonerde. Die Carbomycinbase kann in verschiedenen organischen Lösungsmitteln,
die unter den Umsetzungsbedingungen selbst keinen Wasserstoff aufnehmen, gelöst
werden. Zu diesen gehören die niedermolekularen Alkohole, die besonders wertvoll
sind, wie Methanol, Äthanol, Isopropanol, Äther, wie Diäthyläther und Dioxan und
Ester, wie Essigsäureäthylester. Zweckmäßig ist eine Konzentration von etwa i bis
3o Gewichtsprozent Carbomycin im Lösungsmittel. Verdünntere Lösungen erfordern zuviel
Lösungsmittel, und Lösungen mit höherer Konzentration lassen sich nur unter erheblichen
Schwierigkeiten reduzieren. Der Katalysator wird in einer Menge von etwa 5 bis ioo
Gewichtsprozent, bezogen auf die Menge des angewandten Antibiotikums, angewandt.
Da die erwähnten Palladiumkatalysatoren oft nur 5 bis 1o% des auf dem Träger adsorbierten
Metalls enthalten, ist das wirkliche Verhältnis des Metalls zu dem Gewicht des Antibiotikums
merklich niedriger als oben angegeben. Die Umsetzung kann bei Zimmertemperatur durchgeführt
werden, d. h. bei etwa 15 bis 30°, obwohl höhere Temperaturen nicht schädlich sind
und die Umsetzung etwas beschleunigen können. Der Wasserstoffdruck sollte wenigstens
etwa i Atmosphäre betragen. Höhere Drucke können mit Vorteil angewandt werden, obwohl
es nicht nötig ist, mehr als 5 at anzuwenden, um eine verhältnismäßig schnelle Reduktion
der Verbindung zu bewirken.
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Die Umsetzung des Carbomycins mit Wasserstoff in einem organischen
Lösungsmittel in Gegenwart eines Katalysators, insbesondere eines Edelmetallkatalysators,
verlangsamt sich etwas, sobald die Absorption von 2 Mol Wasserstoff erreicht ist.
Sie kann jedoch fortgesetzt werden, bis sich die Hexahydroverbindung bildet. In
manchen Fällen hört die Umsetzung kurz vor der vollständigen Absorption von 3 Mol
Wasserstoff auf. Sollte jedoch die Umsetzung dazu neigen, über die Absorption von
3 Mol Wasserstoff hinauszugehen, dann sollte sie unterbrochen und das Produkt an
dieser Stelle abgetrennt werden. Es muß bemerkt werden, daß alle oben bezeichneten
Lösungsmittel verhältnismäßig indifferente Verbindungen sind. Wenn jedoch ein Mittel
wie Eisessig verwendet wird, insbesondere zusammen mit einem Platinkatalysator,
dann besteht die Neigung zu ziemlich schneller Absorption von 5 Mol Wasserstoff,
wobei ein unwirksames Produkt entsteht. Es ist schwierig, die Hydrierung zu unterbrechen,
so daß keine wesentlichen Mengen an Tetrahydrocarbomycin oder Hexahydrocarbomycin
gewonnen werden können.
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Im allgemeinen kann Tetrahydrocarbomycin aus dem Hydrierungsgemisch
leicht gewonnen werden. Der Katalysator wird durch Filtrieren oder auf andere Weise
entfernt und das Lösungsmittel verdampft. Dieses kann im Vakuum bei gewöhnlicher
Temperatur durchgeführt werden, obwohl höhere Temperaturen -das Produkt nicht ernstlich,
gefährden. Gelegentlich wird ein öliges Produkt erhalten, das durch Zerreiben mit
Wasser fest wird. Das trockene Produkt kann dann aus einem Lösungsmi@ttel oder einem
Lösungsmittelgemisch umkristallisiert werden. Für diesen Zweck hat sich eine Mischung
aus Isopropanol und Petroläther als besonders geeignet erwiesen. Die erhaltene kristalline,
weiße, feste Tetrahydrocarbomycinbase hat einen Schmelzpunkt von 12o bis 12r,5°.
Die biologische Wirksamkeit dieses Materials, wenn es nach biologischen Standardprüfverfahren
für Carbomycin geprüft wird, ist ungefähr in der Größenordnung von Carbomycin selbst.
Die reine Base hat eine Wirksamkeit von 9¢o y/mg, die nach der üblichen Platten-
und Schalenmethode mit einem Stamm des Micrococcus albus bestimmt wurde. Die für
Carbomycin charakteristische Infrarotkurve ist verändert, und die Banden bei 5,94
und 6,161;, fehlen. Das Produkt hat, wenn es in einer ,Mischung aus 2 Volumen Dimethylformamid
und i Volumen Wasser titriert wird, einen Neutralisationswert von 865, einen pKa-Wert
(Index für die relative Basizität oder Acidität salzbildender Gruppen) von 7,1 und
hat folgende Zusammensetzung:
| Kohlenstoff ........ 6o,81 Gewichtsprozent |
| Wasserstoff ........ 8,68 - |
| Stickstoff .......... 1,5o - |
| Sauerstoff (durch |
| Differenz) ....... 29,o1 - |
Das Drehvermögen der Verbindung beträgt -5o° (i°/aige Lösung in Chloroform). Tetrahydrocarbomycin
zeigt Absorptionsmaxima im Ultravioletten bei 263, 269 und 285 m,u. Carbomycin sowie
seine hydrierten Verbindungen bilden mit gewissen Lösungsmitteln, insbesondere mit
aromatischen Kohlenwasserstoffen, anscheinend kristalline Komplexverbindungen. Geringe
Mengen dieser
organischen Verbindungen, die in Lösungsmitteln, wie
Petroläther, vorhandene sind, genügen zur Bildung von kristallinem Material. Das
obenerwähnte Tetrahydrocarbomycin scheint in dieser Form vorzuliegen.
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Hexahydrocarbomycin kann in ähnlicher Weise durch Verdampfen des Lösungsmittels
oder durch Zusatz eines nicht lösenden Mittels, wie Wasser, gewonnen werden.
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Tetrahydrocarbomycin und Hexahydrocarbomycin zeigen eine starke Wirksamkeit
gegen eine Anzahl von grampositiven Bakterien, Rickettsien und gewisse andere Mikroorganismen.
Sie besitzen außerdem eine sehr geringe Giftigkeit. Diese Eigenschaften machen sie
zu wertvollen Mitteln bei der Behandlung von Krankheiten, die durch entsprechend
empfindliche Mikroorganismen bei Tieren und Menschen hervorgerufen werden. Diese
Verbindungen können zusammen mit verschiedenen pharmazeutischen Trägersubstanzen,
wie Salben oder Tablettengrundlagen, verabfolgt werden. Sie sind ganz allgemein
auf denselben Gebieten anwendbar wie die Stammverbindung Carbomycin und deren Salze,
erweisen sich jedoch infolge ihrer größeren Beständigkeit bei vielen Verwendungszwecken
diesen überlegen.
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Die Hydrierung der Carbomycinsalze kann wie die Hydrierung des Carbomycins
selbst durchgeführt werden, gewöhnlich aber in wäßriger Lösung, in Gegenwart eines
geeigneten Katalysators, insbesondere Palladium. Jedoch ist die Reduktion der Carbomycinbase,
wie sie oben im einzelnen beschrieben ist, vorteilhafter. Verschiedene Salze des
Tetrahydrocarbomycins und Hexahydrocarbomycins können aus der entsprechenden Base
dadurch hergestellt werden, daß man die Base in Wasser, in dem sie nur eine geringe
Löslichkeit hat, aufschlämmt und dann eine äquivalente Menge oder einen geringen
Überschuß der gewählten Säure zusetzt. Die Base löst sich beim Rühren, und die wäßrige
Salzlösung kann als solche verwendet oder sie kann eingedampft werden, so daß ein
festes Produkt entsteht.
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Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung. Beispiel
i 5o g Carbomycin wurden in 1o65 ccm Äthanol gelöst. Diese Lösung wurde mit 25g
5°/oigem Palladium auf feinverteilte Kohle, die in Zoo ccm Äthanol suspendiert war,
gemischt. Das Gemisch wurde bei 24° unter einem Wasserstoffdruck von i at hydriert.
In einem Zeitraum von 2 Stunden wurden etwa 1,85 Mol Wasserstoff absorbiert. Dann
verlangsamte sich die Absorption beträchtlich. Die Lösung wurde dann aus dem Gefäß
entfernt, filtriert und im Vakuum eingeengt. Es wurde ein öliger Rückstand erhalten,
der beim Zerreiben mit Wasser einen amorphen, weißen, festen Körper bildete. Dieses
Material wurde mit Wasser gewaschen und im Vakuum getrocknet. Das trockene Produkt
wurde aus einer Mischung von Isopropanol und Petroläther kristallisiert und ergab
ein weißes, kristallines Produkt, das bei 12o bis 121,51 schmolz, woraus
zu schließen- ist, daß sich Tetrahydrocarbomycin gebildet hatte.
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Beispiel 2 Eine etwa 5 gewichtsprozentige wäßrige Carbomycinhydrochloridlösung
wurde mit o, i Gewichtsprozent Palladium, das als ioo/oiger Palladiumkatalysator
auf feinverteilter Kohle vorlag, gemischt. Das Gemisch wurde bei Zimmertemperatur
unter 2 at Wasserstoff gerührt. In kurzer Zeit. wurden 4 Atome Wasserstoff absorbiert.
Die Umsetzung wurde unterbrochen und der Katalysator abfiltriert. Die wäßrige Lösung
wurde sorgfältig im Vakuum eingeengt und das Konzentrat mit Methanol zur vollständigen
Abscheidung des Tetrahydrocarbomycinhydrochlörids behandelt. Das Produkt wurde filtriert,
gewaschen und getrocknet. Es zeigte eine biologische Wirksamkeit, die mit der des
Tetrahydrocarbomycins selbst vergleichbar ist. Beispiel 3 Eine verdünnte, wäßrige
Suspension der Tetrahydrocarbomycinbase in Wasser wurde mechanisch gerührt. Es wurde
allmählich verdünnte Phosphorsäure bis zu einem pH-Wert von 5 zugesetzt. Die Suspension
wurde gerührt, bis der feste Körper vollständig gelöst war, dann wurde die Lösung
im Vakuum auf ein kleines Volumen eingeengt. Zur Abscheidung des festen, weißen
Phosphats wurde Äthanol zugegeben, der Niederschlag abfiltriert, gewaschen und getrocknet.
Das Tetrahydrocarbomyci.nphosphat zeigt eine hohe biologische Wirksamkeit gegen
grampositive Bakterien. Beispiel 4 Zoo mg Carbomycinbase wurden in io ccm Äthanol
gelöst und- ioo mg 5°/oiges Palladium auf Kohle zugesetzt. Das Gemisch wurde bei
einer Temperatur von 31' unter etwas mehr als i at Wasserstoff gerührt. Das Gemisch
absorbiert annähernd 2,g Mol Wasserstoff in einem Zeitraum von 155 Minuten.
Die Hydrierungsgeschwindigkeit kann verschieden sein. In einem zweiten Versuch betrug
die Hydrierzeit q.20 Minuten. Der Katalysator wurde von der Äthanollösung des Hexahydrocarbomycins
abfiltriert und das Lösungsmittel durch Verdampfen im Vakuum entfernt. Das gewonnene
amorphe, weiße Produkt hatte, nachdem es nach dem Standardverfahren biologisch geprüft
worden war, eine Aktivität von etwa 400 Einheiten j e mg. Beispiel Das Verfahren
des Beispiels i wurde mit der Abänderung durchgeführt, daß an Stelle des Palladium-Kohle-Katalvsators
2 g Platinoxyd verwendet
wurden. DieWasserstoffaufnahme warnach
einigen Stunden beendet, und das Produkt wurde wie im Beispiel i beschrieben, gewonnen: