DK143563B - Fremgangsmaade til fremstilling af penicilliner eller salte deraf - Google Patents

Description

U3563 i o

Den foreliggende opfindelse angår en særlig fremgangsmåde til, under anvendelse af visse hidtil ukendte mellemprodukter i form af acylerede organosilanderivater af 6-ami-nopenicillansyre, som hydrolyseres eller alkoholyseres, at 5 fremstille de tilsvarende penicilliner, der er kendt for at have nyttig antibiotisk virkning.

Silylerede 6-aminopenicillansyrederivater til anvendelse ved fremstillingen af semisyntetiske penicilliner med antibiotisk aktivitet er kendte. F.eks. er mono- og disyle-10 ring af 6-aminopenicillansyre til fremstilling af mellemprodukter, som let kan acyleres og derefter hydroly3eres eller alkoholyseres til de tilsvarende penicilliner med værdifuld antibiotisk virkning, allerede foreslået og/eller anvendt. Det er således foreslået at fremstille mono- og 15 diacylerede derivater af 6-aminopenicillansyre (6-APA) under anvendelse af monochlorsilaner, aminosilaner og disilylaminer såsom trimethylchlorsilan, trimethylsilyldiethylamin og hexa-methyldisilizan som silyleringsmidler, jf. Glombitza, Annalen 673, 166 (1964), USA patentskrift nr. 3.249.622 og engelsk 20 patentskrift nr. 959.853 og nr. 1.008.468.

Fra beskrivelsen til tilgængelig dansk ansøgning nr. 3238/64 er det kendt at fremstille penicilliner ved, at 6-APA omsættes med dialkyl-, diary1- eller diarylalkyl-silylderivater såsom bisdialkylamino-dialkylsilaner eller 25 dialkyldihalogensilaner. Herved er det foretrukne reagens en bisdialkylamino-dialkylsilan, der opvarmes med 6-APA til en temperatur mellom 80 og 150°C for at bortdestillere de dannede dialkylaminer. Det eneste eksempel, hvor der fremstilles en a-aminopenicillan (nemlig ampicillin), udgør udbyt-30 tet kun 33% beregnet som monohydratet og med en renhed på kun 53%. Et produkt med denne lave renhed er ikke direkte anvendeligt i mediciner, men må først renses. Det effektive udbytte beregnet som rent ampicillin ville andrage 17,5%, såfremt alt ampicillin kunne isoleres fra dette urene produkt, men vil 35 være langt lavere i praksis efter de i 1963 normalt anvendte rensningstrin, som for sådanne produkter indebar ikke helt ubetydelige tab.

Til sammenligning kan nævnes, at fremstillingen af penicilliner ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende 2

O

143563 opfindelse giver langt større udbytter i langt større renhed. Således fås ifølge eksempel 1 vandfrit ampicillin i et udbytte på 69% med en produktrenhed på over 95%. Dette produkt er velegnet til direkte brug i medicin. Udbytterne 5 ifølge eksmplerne 2, 3 og 4 nedenfor er henholdsvis 70%, 53% og 71%. I hvert enkelt tilfælde er materialet anvendeligt til direkte brug i medicin.

Til forskel fra den fra ovennævnte danske patentansøgning nr. 3238/64 kendte fremgangsmåde benyttes ved 10 fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse udelukkende monoalkyldihalogensilaner som reaktant. På baggrund af den fra ovennævnte danske ansøgning kendte teknik kunne det ikke uden videre forudsiges, at en sådan monoalkyldiha-logensilan, der indeholder potentielt reaktivt hydrogen, 15 ved omsætning med 6-APA ville give polymere forbindelser, som derefter kunne acyleres og hydrolyseres til dannelse af et penicillin. En fagmand inden for dette område af teknikken skulle tværtimod have forventet dannelsen af tvær-bundne produkter, når monoalkylsilaner blev benyttet som 20 reaktant. Det må derfor regnes for helt uventet, at der ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse faktisk dannes sådanne mellemprodukter, som i øvrigt i sig selv er hidtil ukendte, og at disse har vist sig at kunne omdannes til de ønskede slutprodukter. Hertil kommer, at den 25 ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse gennemførte række af reaktionstrin tilvejebringer høje udbytter af slutprodukter i så god renhed, at disse som oftest kan anvendes direkte i mediciner. Såfremt der alligevel benyttes yderligere rensning, fås fremdeles langt bedre udbytter 30 end ved ovennævnte kendte teknik.

I ingen af de ovenfor nævnte trykskrifter er det blevet foreslået at anvende en monocarbonhydriddihalogensilan, f.eks. methyldichlorsilan, til fremstilling af organosilanderi-vater af 6-aminopenicillansyra Dette skyldes uden tvivl, at 35 man har forventet, at de dannede organosilanderivater af 6-aminopenicillansyre vil indeholde reaktive Si-H-grupper, som ville gribe ind i en efterfølgende acylering, eller at der ville opstår polymere blandinger, som er uopløselige i opløsningsmidler og ikke kan undergå acylering.

143563

O

3

Det har nu overraskende vist sig, at reaktionsprodukter af 6-APA og monocarbonhydriddihalogensilanerne er anvendelige til fremstilling af i opløsningsmidler opløselige organosilanderivater af 6-APA, at disse derivater kan 5 acyleres, og at de acylerede produkter kan underkastes hydrolyse eller alkoholyse til dannelse af penicilliner, der fås med stor renhed og i fremragende udbytter.

Den foreliggende opfindelse tilvejebringer en fremgangsmåde til fremstilling af penicilliner med den almene 10 formel a ^CIi3 I I Pch3 (I)

C-N-CHCO-H

II 2 15 ° hvor Ra er α-aminophenylacetyl, phenoxyacetyl, 1-amino-l--cyclohexancarbonyl eller 3-(2,6-dichlorphenyl)-5-methylisoxa-zol-4-carbonyl, eller salte deraf, og fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at 6-aminopenicillansyre eller 20 et salt deraf omsættes med et dihalogensilan med den almene formel R1 X—Si— X (II)

H

25 hvor R^- betyder alkyl med 1-4 carbonatomer, og X betyder halogen, til dannelse af en organosilanpenicillinpolymer indeholdende enheder af 6-aminopenicillansyreresten og gruppen -SiHR^-, hvilken organosilanpenicillinpolymer acyleres med et reaktivt derivat af en organisk carboxylsyre med 30 formlen Ra-0H til dannelse af en tilsvarende acyleret organosilanpenicillinpolymer, som derpå underkastes hydrolyse eller alkoholyse til dannelse af et penicillin med formlen I, der eventuelt omdannes til et salt deraf.

Fortrinsvis er R^ methyl eller propyl.

35 Organosilan-penicillinpolymeren betegnes her 4

O

143563 som et sileneret derivat af 6-APA.

Som første trin ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fås den silenerede 6-aminopenicillansyre (med formlen (I) uden Ra, dvs. med en usubstitueret 5 aminogruppe i 6-stillingen) ved omsætning af 6-aminopeni- clllansyre eller et salt deraf med et dihalogensilan med formlen (II). For at opnå maksimalt udbytte kan omsætningen fortsætte, indtil dannelsen af saltet af det respektive hydrogen-halogenid er løbet helt til ende, eller indtil praktisk taget 10 al 6-aminopenicillansyren har reageret. Fortrinsvis opvarmes 6-APA eller et salt deraf og forbindelsen med formlen (II) i nærværelse af en syreacceptor. Reaktionen gennemføres fortrinsvis i opløsning. Den foretrukne dihalogensilan er methyldichlorsilan.

15 Der kan anvendes forskellige mængder dihalogensilan og syreacceptorer til omsætningen med 6-APA til dannelse af forskellige hidtil ukendte silenerede mellemprodukter, som indeholder fra en halv til to silicongrupper pr. APA-gruppe, og hvori ét eller to af halogenatomerne i dihalogensilanet har 20 reageret. Eksempelvis antages følgende reaktioner, hvor P betyder ^ /CH3 -CH-CH C— CH_ II I 3 c-N-CH- 25 || 0 at forløbe afhængigt af forholdene mellem de anvendte reaktanter: H3563 5

X

a •

X <D

ffi CD

cd . Λ Φ rr ra cd + a cs x cm i---1-r

HJ H 1H

+ Pί -CO-S3

• I

CM

03 US I

Μ X Z K2 cd a x

A _ Z

+ 0) A a> A

X to , to .

a a cd cd A -W -Z Λ Λ 0 1 0 = u CM CM 0 = u , o = u o

1 + O + Η -H

cu a a a -w -z i x Pi -w-a _ i •π rt 'CM W ]__ _— a o 1 a a 1 o z o=u a-w-a o=u

I °'8 II

a o a , I o=u i I Λ I ! ~ a z I I a a

H A H I A

o a -a -a cm , 1___I

-μ x a I

cu z I

o) ^ a a 0 " r l_—+—1 s i s u g

>i a) I -Q

to to a) -—· ίο ta oj A td tn 0) Λ cd + cd cm Λ cd + cm

Λ + cm X

CM A

+ CM X + W

X Ή cm ft to cm a X CO X ft ft a ft a waft w ft a cm a a a ft + ft + a cm a < <

+ + a + A

< <

rf! c I < I

A A vo A vo

1 I · I

CO VO CM VO CM

« · · ·

H CN ro ^ LD

6

O

143563

De mellemprodukter, som indeholder mere end én ”P"-enhed, dvs. hvor n er større end 1 i de foregående formler, antages at være lineære eller cycliske dimere, trimere eller højere polymere. I sådanne tilfælde kan de 5 gentagne 6-APA-dele i gruppeenhederne være tilfældigt anbragt i hoved-mod-hale-, hoved-mod-hoved- og/eller hale--mod-hale-arrangement i en given forbindelse, hvilket skulle fremgå ovenfor og vil være klart for fagfolk.

Selv om de silenerede forbindelser er blevet frem-10 stillet med godt resultat under anvendelse af 1/2 til 2 mol halogensilan pr. mol 6-APA, foretrækkes det at anvende omtrentlig ækvimolære mængder af hensyn til maksimal nyttevirkning. Egnede syreacceptorer omfatter ammoniak, organiske aminer, alkalimetalcarbonater og jordalkalimetal-15 carbonater. Det foretrækkes almindeligvis at anvende ca.

2 mol syreacceptor såsom vandfri ammoniak eller en amin såsom triethylamin eller diethylamin pr. mol halogensilan.

En stor mængde vandfri ikke-hydroxylgruppeholdige organiske opløsningsmidler er egnede som opløsningsmidler 20 ved sileneringen af 6-APA, incl. carbonhydrider såsom benzen og toluen, chlorerede opløsningsmidler såsom methylen-chlorid, chloroform, ethylendichlorid og chlorbenzen, ethere såsom diethylether, dioxan og tetrahydrofuran samt andre konventionelle opløsningsmidler såsom methylisobutylketon, 25 dimethylformamid, ethylacetat og acetonitril.

Blandt disse opløsningsmidler er methylenchlorid, chloroform, acetonitril og ethylacetat særlig anvendelige.

Da halogensilenerne og de silenerede produkter sønderdeles af fugtighed og andre hydroxylgruppeholdige midler, skal de 30 som reaktionsmedium anvendte opløsningsmidler være praktisk taget vandfri samt fri for alkoholiske urenheder.

Selv om mere end 30 ml opløsningsmiddel pr. g APA har været anvendt med godt resultat til sileneringsreaktionen, er det normalt tilstrækkeligt at anvende 10 ml pr. g.

35 I nogle tilfælde vil anvendelse af stor fortynding imidlertid begunstige intramolekylær reaktion til dannelse af silenerede 143563

O

7 derivater med lav molekylvægt, medens en høj koncentration af reaktanterne vil begunstige intermolekylær reaktion og dannelse af produkter med høj molekylvægt.

Reaktionen mellem 6-APA og et dihalogensilan 5 gennemføres fortrinsvis ved en temperatur, hvorved reaktionen forløber fuldstændigt i løbet af rimelig kort tid, f.eks. mellem 10°C og opløsningsmediets kogepunkt. Ved tilbagesvaling af methylenchlorid er f.eks. reaktionen mellem 1 mol APA og 1 mol forbindelse med formlen (II) i nærværelse af 2 mol 10 triethylamin afsluttet i løbet af 3 timer, medens ca. 4% APA stadig er uomsat efter kun 1 time. Fuldstændig opløselighed af det som udgangsmateriale anvendte 6-APA og et kvantitativt udbytte af triethylaminhydrochloridet er tegn på fuldstændig reaktion. Fremstilling af de silenerede 6-APA-15 derivater er også beskrevet i tilgængelig dansk ans. nr. 70/72.

De silenerede 6-APA-derivater fremstillet som beskrevet ovenfor omdannes straks til en penicillin, idet reaktionsblandingen acyleres direkte uden filtrering eller koncentrering. De silenerede 6-APA-derivater er letopløselige 20 i mange forskellige vandfri, hydroxylgruppefri opløsningsmidler såsom methylenchlorid, chloroform, carbontetrachlorid, ethylacetat, tetrahydrofuran, dioxan, benzen, toluen, dime-thylsulfoxid, dimethylacetamid, dimethylformamid, acetonitril, acetone og methylisobutylketon, men er stort set uopløselige 25 i hexan og cyclohexan.

β-Lactamringen i de silenerede derivater viser sig at være intakt ved IR-analyse samt ved udvinding af yderst ren 6-APA efter behandling med vand eller en alkohol.

Acyleringsmidler er fortrinsvis et halogenid eller 30 anhydrid, f.eks. et N-carboxyanhydrid, der anvendes i nærværelse af en syreacceptor. Egnede acyleringsmidler omfatter carb-oxylsyrehalogenider, carboxylsyreanhydrider, blandede anhydrider med andre carboxylsyrer eller uorganiske syrer, estere såsom thiolestere og phenolestere, lactoner, og carboxylsyrer med car-35 bodiimider eller Ν,Ν'-carbonyldiimidazoler. Til fremstilling af aminopenicilliner er aminosyrechlorid-hydrochlorider og

O

8 1*3563 aminosyre-N-carboxyanhydrider egnede til acylering af 6-APA-derivaterne.

Som eksempler på nogle særlig foretrukne acyle-ringsmidler, der kan anvendes, kan specifikt nævnes: phen-5 oxyacetylchlorid, D(-)phenylglycylchlorid*HCl, 1-aminocyclo-hexancarboxylsyrechlorid'HCl og 3-(2,6-dichlorphenyl)--5-methylisoxazol-4-carbonylchlorid.

Acyleringsreaktionen gennemføres fortrinsvis i nærværelse af en syreacceptor, som kan være den samme 10 eller forskellig fra den ved fremstillingen af den som mellemprodukt silenerede 6-APA anvendte. Selv om f.eks. en tertiær amin såsom triethylamin er velegnet til begge reaktioner, giver anvendelsen af en svagere base såsom Ν,Ν-dimethylanilin, pyridin eller quinolin ved. acylerings-15 reaktionen ofte større udbytter. Ved fremstillingen af a- -aminopenicilliner gennemføres acyleringen med a-aminosyre-halogenid-hydrohalogenider bedst i fraværelse af enhver stærk base såsom alkylaminerne. Det foretrækkes faktisk at inaktivere enhver overdreven stærk amin, såfremt denne fore-20 findes, ved tilsætning af et mineralsyresalt af en svag amin.

Sædvanligvis kan der ved acyleringen af de silenerede 6-APA-produkter anvendes de samme typer opløsningsmidler, som er anvendt oprindeligt ved deres egen fremstilling.

De silenerede penicilliner, der ved fremgangsmåden ifølge 25 den foreliggende opfindelse hydrolyseres eller alkoholiseres, behandles herved blot med vand eller en anden hydroxyholdig forbindelse, f.eks. en alkohol såsom methyl- eller ethyl-alkohol, til dannelse af de tilsvarende penicilliner, der er velkendte nyttige farmaceutiske forbindelser.

30 De acylerede organosilanpenicilliner er også beskrevet i dansk patentskrift nr. 137.760 (ans. nr. 2496/69).

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen forklares nærmere i de følgende eksempler.

143563

O

9

Eksempel 1

Ampicillin

En blanding af 43,2 g 6-APA, 425 ml methylenchlorid 5 og 40,5 g triethylamin behandles med 23,0 g (0,20 mol) methyl-dichlorsilan ved 10-15°C, og blandingen tilbagesvales forsigtigt i 2 timer. En indikator viser, at der ikke findes noget frit triethylamin. Efter omrøring ved 5-10°C i 1/2 time behandles blandingen med 26,7 g N,N*-dimethylanilin, hvorefter 10 der portionsvis tilsættes 41,9 g (0,203 mol) D(-)phenylglycyl-chlorid-hydrochlorid i løbet af 20 minutter ved 0°C, hvorefter blandingens temperatur får lov til at stige til 20°C, og der omrøres ved denne temperatur i 15 minutter. Efter udhæld-ning af reaktionsblandingen i 1200 ral koldt vand under omrøring 15 klares den dannede tofaseopløsning (pH = 1,8) ved filtrering, og 150 ml ethylacetat sættes til filtratet.

Til denne blanding sættes dråbevis ved 5-30°C en opløsning af β-naphthalensulfonsyre indeholdende 52 g (0,25 mol) aktivt middel, medens der i modstrøm tilsættes fortyndet natri-20 umhydroxidopløsning for at holde pH-værdien på 1,5-1,7. Efter omrøring natten over frafiltreres det hvide krystallinske produkt og vaskes omhyggeligt med koldt vand og til sidst med ethylacetat. En prøve af den våde filterkage tørres i en vakuumovn ved 50-60°C, og det viser sig, at den våde filterkage 25 indeholder β-naphthalensulfonsyresaltet af ampicillin.

Den våde filterkage opvarmes i en blanding af 220 ml isopropanol og 19,4 g triethylamin ved 70-78°C i 15 minutter, filtreres, og produktet vaskes med 85% isopropanol. Udbyttet af tør vandfri ampicillin udgør 48,0 g eller 69% af det teoretiske 30 ud fra 6-APA. lodometrisk analyse giver 1004 mikrogram pr. milligram.

Eksempel 2

35 Penicillin V

23,0 g (0,20 mol) methyldichlorsilan sættes dråbevis ved 10-15°C til en blanding af 43,2 g 6-APA, 425 ml methylenchlorid og 40,5 g triethylamin, og blandingen opvarmes ved tilbagesvaling i 1 time. Efter afkøling til 10°C og frafiltrering U3563 10 o af triethylaminhydrochlorid behandles opløsningen med 26,7 g Ν,Ν-dimethylanilin, hvorefter der tilsættes en opløsning af 34,0 g (0,20 mol) phenoxyacetylchlorid i 100 ml methylen-chlorid ved 0°C i løbet af 20 minutter. Blandingen omrøres 5 ved 20°C i 1 1/2 time.

Efter udhældning af den klare røde opløsning i 800 ml isvand indeholdende 80 g natriumhydrogencarbonat adskilles lagene, og methylenchloridlaget genekstraheresmed vand. Syrning af vandfasen med eddikesyre og indstilling af 10 pH-værdien på 1,8 med fortyndet saltsyre giver næsten farveløse krystaller i et udbytte på 49,0 g eller 70% af det teoretiske. Renheden bestemmes ved iodometrisk analyse til 95%.

15 Eksempel 3 6-(1-Aminocyclohexancarboxamido)penicillansyre En methylenchloridopløsning af methylhydrogensilan-derivatet af 6-APA fremstilles som beskrevet i eksempel 2.

20 Uden filtrering behandles blandingen med 17,4 g pyridin og acyleres ved, at der derefter portionsvis tilsættes 40,7 g (0,205 mol) 1-amino-l-cyclohexancarboxylsyrechlorid i løbet af 20 minutter ved 0°C. Efter omrøring ved 0°C og derefter ved 20°C i 1 time hældes reaktionsblandingen ud i 400 ml 25 vand, klares ved filtrering og indstilles på pH-værdi = 5,4 ved tilsætning af fortyndet natriumhydroxidopløsning.

Efter omrøring natten over ved 20°C isoleres produktet ved filtrering, vaskes og tørres. Krystallisation af produktet fra en blanding af 200 ml vand og 200 ml 30 isopropylalkohol giver 39,2 g i form af dihydratet. Bioanalyse viser en aktivitet på 888 mikrogram pr. milligram.

Eksempel 4 35 Dicloxacillinsyre

En methylenchloridopløsning af methylhydrogen-silanderivatet af 6-APA fremstilles som beskrevet i eksempel 2. Efter filtrering behandles opløsningen med 26,7 g Ν,Ν-dimethylanilin og derefter tilsættes en opløsning af 58,2 g (0,20 mol) 11 U3563 o 3-(2,6-dichlorphenyl)-5-methylisoxazol-4-carbonylchlorid i 80 ml methylenchlorid ved 0°C i løbet af 15 minutter.

Blandingen får lov til at antage stuetemperatur og omrøres i yderligere 1 time.

5 Efter udhældning af reaktionsblandingen i 500 ml isvand og adskillelse af lagene behandles det tørrede methylenchloridlag med 700 ml hexan for at udkrystallisere produktet. Den dannede dicloxacillinsyre vejer efter tørring 67 g,, hvilket udgør 71% af det teoretiske udbytte.