DK145059B - Fremgangsmaade til fremstilling af 7alfa-substituerede cephalosporinforbindelser eller 6alfasubstituerede penicillinforbindelser - Google Patents

Description

|j| (12) FREMLÆGGELSESSKRIFT (n) 1U5059B

far

(19) DANMARK

DIREKTORATET FOR PATENT-06 VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Ansøgning nr. 5118/72 (51) IrrtCt.8 C 07 D 499/04 (22) Indleveringsdag 1 7 · okt. 1972 C 07 D 499/44 (24) Løbedag 17· okt. 1972 C 07 D 501/20 (41) Aim. tilgængelig 50· maj 1975 C 07 D 501/04 (44) Fremlagt 1 6. mg. 1982 (86) International ansøgning nr.

(86) International indleveringsdag (85) Videreførelsesdag - (62) Stamansøgning nr. -

(30) Prioritet 29· nov. 1971 i 205056, US

(71) Ansøger MERCK Se CO. INC., Rahway, US.

(72) Opfinder Raymond Armond Firestone, US: Lovji Dadi Cama, US: Burton

Grant Christensen, US.

(74) Fuldmægtig Ingeniørfirmaet Hofraan-Bang & Boutard.

(54) Fremgangsmåde til fremstilling af 7alfa-substituerede cephalosporin= forbindelser eller 6alfa-substltu= erede penicillinforbindelser.

Den foreliggende opfindelse1 angår en særlig fremgangsmåde - til fremstilling af 7oc-substituerede cephalosporin- eller 6oc-substi~ tuerede penicillinforbindelser med den i indledningen til kravet angivne almene formel, hvilken formel omfatter både kendte og hidtil ukendte forbindelser, hvoraf nogle er aktive over for både gramrpositive- og gram-negative bakterier.

D

V Det er kendt at fremstille forbindelser af den angivne art ud fra ^ de tilsvarende 7-aminocephalosporansyre-derivater eller 6-amino* ^ penicillansyre-derivater. For at indføre den ønskede substituent .

er det ved de kendte metoder nødvendigt først at blokere amino-^ gruppen. Efter substitutionen skal den blokerende gruppe fjernes, 2 1Λ5059 og amino-mellemproduktet skal acyleres.

Den foreliggende opfindelse er baseret på den nye erkendelse, at den ønskede R-^substituent direkte kan indføres i 7- (eller 6-) stillingen af cephalosporinen (eller penicillinen), som allerede indeholder den ønskede acylaminogruppe, uden at nogen blokering er nødvendig. Derved overflødiggøres flere mellemliggende trin, og processen forenkles og billiggøres.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, der er ejendommelig ved det i kravets kendetegnende del angivne, anvendes som udgangsmaterialer forbindelser med formlen:

OH

il / S \ R-CH-C-N—---f Λ

X (2) III

COOM ’ hvor R, X, Z og M’ har den i kravet nævnte betydning.

Udgangsmaterialerne kan fremstilles ved acylering af den tilsvarende cephalosporin eller penicillin, der har en fri 7-(eller 6-) aminogruppe. Acyleringsmidlet kan være et substitueret eddi-kesyrehalogenid eller anhydrid. Det foretrækkes at anvende et substitueret eddikesyrechlorid med formlen:

HQ

R-C-C-Cl IV

X

Den frie· aminoholdige forbindelse og acyleringsmidlet blandes i tilnærmelsesvis ækvimolære mængder i et inert opløsningsmiddel. Reaktionen forløber spontant og hurtigt og er afsluttet i løbet af nogle få timer. 7-acylaminocephalosporinen eller 6-acylami-nopenicillinen (III) udvindes derefter og renses på kendt måde.

Ved den omhandlede fremgangsmåde opløses udgangsmaterialet III i et inert opløsningsmiddel, f.eks. methylenchlorid eller tetra- 3 145059 hydrofuran, og afkøles til ca. -78°C under en inert atmosfære, såsom nitrogen. Et ækvivalent af en organolithiumforbindelse, såsom. , . phenyllithium eller t-butyllithium, tilsættes. Efter at tilsætningen af organolithium er afsluttet, tilsættes 1-3 ækvivalenter t-butyl-hypochlorit. Efter den sidstnævnte tilsætning henstilles blandingen i 1 - 5 minutter og opvarmes derefter til en temperatur mellem -20°C og -10°C. I denne periode dannes lithium-t-butoxidet in situ. Dette reagens reagerer med det aktiverede mellemprodukt - -> i reaktionsblandingen til dannelse af en iminoforbindelse med formlen: y 0 q ' - " T II / S -v R—C—C—N c=|-f \ H (2) V ' '-··;.>

N

C00M' hvor R, X, M' og Z har den ovennævnte betydning.

Selv om det in situ dannede lithium-t-butoxid er velegnet til denne proces, har det vist sig fordelagtigt til forbedring af udbyttet at tilsætte yderligere et ækvivalent lithium-t-butoxid til reaktionsblandingen, før blandingen bringes op på en højere temperatur.

Når reaktionsblandingen har nået en temperatur mellem -20°C og -10°C, fortrinsvis mellem -17°C og -15°C, tilsættes reagenset.

Valg af reagens afhænger af den ønskede gruppe i stilling 7- - (eller 6-) af cephalosporin- eller penicillin-forbindelsen. Methanol anvendesj hvis man ønsker indført en methoxygruppe, vand anvendes til fremstilling af en hydroxy-substituent, mens myresykre giver en formyloxy-substituent. Hydrogencyanid anvendes til fremstilling af en cyano-substituent. Alkoxy- eller alkanoyloxy-grupper kan generelt fremstilles ved anvendelse af en tilsvarende alkanol eller alkansyre som reagens. Eksempler på andre egnede reagenser er hydrazosyre til dannelse af en azidogruppe, hydrogensulfid til dannelse af en mercaptogruppe, et vilkårligt hydrogenhalogenid, såsom hydrogenchlorid, hydrogenfluorid eller hydrogenbromid, til dannelse af henholdsvis chlor-, fluor- eller bromgrupperne, eller 4 1450 S 9 en alkylmercaptan, såsom methylmercaptan, til dannelse af den tilsvarende alkyithiogruppe, især methylthio.

Disse reagenser kan også beskrives ved hjælp af formlen

11¼ VI

hvor R·*" er hydroxy, mercapto, formyloxy, alkanoyloxy, alhoxy, alkylthio, azido, fluor, chlor, brom eller cyano, og Q er hydrogen eller en tertiær aminokation.

Egnede tertiære aminokationer er trialkylammonium, såsom triethyl-ammonium, og pyridinium. Typiske eksempler på egnede salte er følgende: triethylammoniumformiat, pyridiniumsulfid og triethylammo-niumchlorid. De tertiære aminsalte kan let fremstilles og anvendes i de nedenfor beskrevne reaktioner.

Det udvalgte reagens anvendes i tilnærmelsesvis ækvimolære mængder. Blandingen bringes derefter til omsætning, om nødvendigt linder omrøring, i 5 - 60 minutter, og temperaturen hæves til stuetemperatur. Reaktionen afbrydes derefter ved tilsætning af et opløsningsmiddel, såsom benzen, der indeholder en lille mængde eddikesyre. Opløsningen vaskes derpå og oparbejdes på i og for sig kendt måde til udvinding af de ønskede slutprodukter.

Den blokerende gruppe ved syrefunktionaliteten i 4-stillingen af cephalosporinringen (eller 3-stillingen af penicillingruppen) kan om ønsket fjernes ved en i og for sig kendt hydrolyse eller forsæbning.

Nogle udgangsmaterialer, der egner sig ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, kan fremstilles på kendt måde, f.eks. ifølge belgisk patent nr. 650.444 eller USA patent nr. 3.117.126 eller ved efterfølgende præparationer.

Den.biologiske aktivitet samt den enzymatiske nedbrydning af nogle ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstillede 7a-methoxy-cephalosporinforbindelser er bestemt i sammenligning med nogle nært beslægtede cephalosporinforbindelser. De benyttede prøvemetoder er 5 U5059 beskrevet i Antimicrobial Agents and Chemotherapy, vol. 5, nr. 1, 1974, side 25-48. De relevante resultater fremgår af det efterfølgende. - Céphalosporin-analoge

Forbindelse nummer _Rx RJ

MK-306 620,338-1 2-thienyl OCH^ Carbamoyloxy !

Furyl 620,467-0-1 2-furyl OCH^ Carbamoyloxy : "Carbenicil- lin" analog 621,931-1-1 Phenylmalonyl OCH^ Acetoxy

Methoxy- cephaloridin 621,416-1-2 Thienyl OCH^ Pyridinium 842A --- Aminoadipoyl OCH^ Carbamoyloxy

Cephalothin — Thienyl H Acetoxy

Cephaloridin --- Thienyl H Pyridinium

Phenyl acetyl ' 620,018-0-1 Phenyl OCH^ Carbamoyloxy

Thiophenoxyl 620,582-1-1 Thienyl OCH^ Carbamoyloxy IN VIVO aktivitet af 842A-analoge og referenceforbindelser

EdT^-(^g^r27-s7c7TTversus

Forbindelse Staph.aureus É. coli Proteus morganii MK-306 L-620,338-1-1 250 . 530 151

Furyl L-620,467-0-1 151 · 414 414 0 Malonyl L-621,931-1-1 >2,000 90 OCH^ Cephaloridin L-621,416-0-1 63 -1,130 1,000

Cephaloridin 0,2 133 5,300

Cephalothin 14,0 1,210 . >20,000 842A 15,500 164 151

Phenylacetyl L-620,018-0-1 111 1,000 604

Thiophenoxyl L-620,582-1-1 250 >2,000 1,000 6 145059

Enzymatisk nedbrydning af 842A - Analoge og reference-forbindelser H-

Procent inaktiveret af

Forbindelse Escherichia c oli Aerobacter cloacae

Enzym Enzym

MK-306 L-620,338-1-1 O O

Furyl L-620,467-0-1 16 16 0 Malonyl L-621,931-0-1 0 0 OCH-j Cephaloridin L-621,416-0-1 8 12

Cephaloridin 95 95

Cephalothin 95 74 842A 0 71

Phenylacetyl L-620,018-0-1 20 56

Thiophenoxyl L-620,582-1-1 4 4 " I 1 1 -‘I - « — 1 I — I '! I ·· '1 — I I j i ' -f*

Behandling af 250 ug/ml opløsning ved 37°C i 3 timer.

Efterfølgende præparation illustrerer fremstillingen af et udgangsmateriale.

Præparation ^SBSYl^iii-phenylacetamidol-genicillat

Benz.ylesteren af 6-APA omsættes med 2-phenylacetylchlorid i me-thylenchlorid indeholdende lidt pyridin. Temperaturen holdes på 0 °C i 15 - 60 minutter, hvorefter den forøges til stuetemperatur, hvor den holdes i yderligere 15-60 minutter. Blandingen vaskes derefter med vand, fortyndet phosphorsyre (pufret til pH 2), vand og fortyndet natriumbicarbqnat. Efter tørring over magnesiumsulfat filtreres opløsningen, og filtratet inddampes. Det urene stof renses ved chromatografi på silicagel og elueres, idet der f. eks. anvendes 4:1 chloroformrethylacetat. Det dannede produkt er ben-zyl-6-(2-phenylacetamido)-penicillat.

7 145059

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen illustreres ved hjælp af følgende eksempler.

EKSEMPEL 1

Benzgl-6a-metho^-6p_-_(_2-phenyla.cetamido)-penicillanat

Benzyl-6-(2-phenylacetamido)-penicillanat (0,25 mmol) i 5 ml tetra-hydrofuran køles til -78° C under nitrogen. Et ækvivalent (0,109 ml 2,3 M) phenyllithium tilsættes efterfulgt af 35 microliter t-butyl-hypochlorit. Denne "blanding henstilles i 60 sekunder, mens temperaturen hæves til -17° C, hvorefter 1 ml methanol sættes til opløsningen. Blandingen fjernes fra isbadet og omrøres i 5 minutter, hvorefter der tilsættes 40 ml benzen indeholdende 0,1 ml eddikesyre. Opløsningen vaskes med vand indeholdende en phosphatpuf-fer med en pH-værdi på 2, vand og til slut med vand indeholdende en phosphatpuffer med en pH-værdi på 8, tørfes over magnesium- sulfat, filtreres og inddampes, hvorved fås 87 mg urent benzyl-6a-methoxy-6f3-(2-phenylacetamido)-penicillanat. Den rene forbindelse, 13 mg, fås efter rensning ved kromatografi på 5 g silica-gel, idet der elueres med 4:1 chloroform/4thylacetat.

IR: 5,65 (β-lactam), 5,75 (ester) og bredt bånd 5,92-6,02 (amid); NMR: 2,63 og 2,68 (s, phenyl), 4,3 (s, 5H), 4,8 (s, benzyloxy), 5,53 (s, 3H), 6,35 (s, phenylacetyl), 6,51 (s, methoxy), 8,43 og 8,61 (gem CH3).

EKSEMPEL 2

Benzyl-6ot-hydroxy-6p-( 2-phenylace tamido) -penicillanat

Benzyl-6p-(2-phenylacetamido)-penicillanat, 0,106 g (0,25 mol), i 5 ml THE afkøles til -78° C under nitrogen. Et ækvivalent (0,109 ml, 2,3 M) phenyllithium tilsættes, efterfulgt af 0,060 ml t-butyl-hypochlorit. Efter 1 minut ved -78° 0 tilsættes en opløsning af 0,024 ml t-butylalkohol og 0,109 ml 2,3 M phenyllithium i 2 ml THE. Reaktionsblandingen opvarmes til -17° C til dannelse af imino-mellemproduktet in situ.

Til denne opløsning sættes 0,1 ml vand i 2 ml tetrahydrofuran ved -17° C. Reaktionsblandingen omrøres i 5 minutter uden for isbadet, hvorefter der tilsættes 40 ml benzen indeholdende 0,1 ml eddikesyre. Opløsningen vaskes med vand indeholdende eri. phosphatpuffer med 8 145059 en pH-værdi på 2, vand og til slut med vand indeholdende en phos-phatpuffer med en pH-værdi på 8, tørres med magnesiumsulfat, filtre- . res og inddampes, hvorved fås det urene produkt. Yed kromatografi på silica-gel og eluering med 4:1 CHCl^-EtOAc fås rent benzyl-6a-hydroxy-6 β-(2-phenylacetamido)-penicillanat, 25 mg.

IR: i yU (CHCl^-opløsning): 2,93 (HH, OH) 5,63 (β-lactam), 5,72 (ester), 5,92 (amid); NMR: (i, CDC13): 4,37 (s, 3-H), 5,47, (s, 5,4), 3,57 (s, benzyloxy), 5,17 (s, phenylacetyl).

Massespektrum: 440, 250.

EKSEMPEL· 3

Benzyl-6p-(2-phenylacetamido)-penicillanat, 0,106 g, i 5 ml tetrahydrofuran afkøles til -78° 0 under nitrogen. Phenyllithium, 0,109 ml 2,31, tilsættes, efterfulgt af 0,060 ml t-butyl-hypo-chlorit. Efter 1 minut tilsættes en opløsning af 0,2 ml hydrogencyanid og 0,164 ml phenyllithium i 2 ml tetrahydrofuran. Reaktions-blandingen opvarmes til stuetemperatur i løbet af 20 minutter og oparbejdes derefter som angivet i ovennævnte eksempel 2. Yed kromatografi fås en lille mængde benzyl-6cc-cyano-6S-(2-phenylacetamido)-penicillanat.

Massespektrum: 449, 250.

EKSEMPEL· 4

Benzyl-6p-(2-phenylacetamido)-6a-formyloxypenicillanat

Yed anvendelse af samme almene fremgangsmåde som ovenfor beskrevet i eksempel 2 bliver en opløsning af imino-mellemproduktet ved -1?° C opvarmet med 0,075 ml vandfri myresyre og 0,278 ml triethyl-amin i 4 ml tetrahydrofuran. Efter omrøring i 5 minutter uden for isbadet tilsættes 40 ml benzen, og reaktionsblandingen vaskes to gange med vand. Blandingen renses som ovenfor angivet, hvorved fås 9 mg benzyl-ββ- (2-phenylacetamido) -6oc-formyloxypenicillanat.

IR: i yu (CHCl^): 2,9 (WH), 5,63 (β-lactam), 5,72 (ester), 5,92 (amid); NMR: (g, CDC13): 3,61 (s, phenylacetyl), 4,38 (s, 3-H), 5,18 (s, 9 145059 benzyloxy), 5,55 (s, 5-H);

Massespektrum: 468, 250.

EKSEMPEL 5 3-carbamoyloxymethyl-7-methoxy-7-(2-thlenylacetamido)-decephalo-__sporansyre____________________________________________

Benzhydryl-3-carbamoyloxymethyl-7-methoxy-7-(2-thienylacetamido)-decephalosporanat (300 mg) i 0,5 ml anisol og 2,5 ml trifluored-dikesyre omsættes i 15 minutter ved 10 °C. Den dannede blanding inddampes ved reduceret tryk og skylles to gange med anisol. Re~ -manensen opløses i methylenchlorid og ekstraheres med 5% natrium-bicarbonat-opløsning. Den vandige opløsning indstilles på en pH-værdi på 1,8 med 5% phosphorsyre og ekstraheres med ethylacetat.

Den organiske opløsning tørres og inddampes, hvorved fås ren 3-carbamoyloxymethyl-7-methoxy-7-(2-thienylacetamido)decephalospo-ransyre, smp.: 165 - 167 °C. Ved optagelse af UV og NMR-spektre bekræftes den angivne struktur. Den benzyl-blokerende gruppe i penicillanaterne kan fjernes på kendt måde ved reduktion over palladium-katalysator.

EKSEMPEL 6

Natrium-3-carbamoyloxymethyl-7-methoxy-7- (2-trienylacetamidb)- :"· J __decephalosporanat________________________________________

Fremgangsmåden ifølge eksempel 5 gentages med den ændring, at pH- ' værdien indstilles på 8,0 med fortyndet natriumhydroxid, og at blandingen inddampes under vakuum til fjernelse af opløsningsmidlerne. Derved udvindes mononatriumsaltet af 3-carbamoyloxymethyl~7-meth-oxy-7-(2-thienylacetamido)decephalosporansyre.

UV (i vandig 19é's phosphat buffer ved pH 6,0): A ved 261 nm = 200; A^m ved 236 nm = 334.

Optisk rotation -[<x] ^ (c = 1 i vandigpuffer ved pH 7,0) = +183“ IR-Absorption - (KBr-pellet metode) - Hovedmaksima observeredes nær ved følgende bølgetal (cm“^) eller bølgelængder (yum): 10 145059 3280 cm-1 (3,05 yum) 1760 cm-·*· (5,70 yum) 1680 cm-1 (5,95 yum) 1600 cm-"*· (6,25 yum) 1390 cm-1 (7,15 yum) 1320 cm”1 (7,80 yum) 1080 cm-1 (9,25 yum) EKSEMPEL 7

Fremstilling af ethoxymethylester af 7-(2-thienyl)acetamido-7-methoxy-3-carbamoyloxymethyl-decephalosporansyre_ r

Phenyl-lithium (0,1 Mm) af en 2,4 M opløsning i benzen/hexan sattes under grundig omrøring til en opløsning af 114 ml 7-(2-thienyl)-acetamido-3-carbamoyloxymethyl-decephalosporansyre-ethoxymethylester i 20 ml vandfri tetrahydrofuran ved -78°. Efter 1 minut indføres en opløsning indeholdende 30 yul t-butyl-hypochlorit, 0,5 ml tør methanol og 2 ml tetrahydrofuran, som er forudafkølet til -78°C. Efter henstand i 15 minutter afkøles reaktionsblandingen ved tilsætning af 0,1 ml eddikesyre. Opløsningen opvarmes til stuetemperatur, og 5 ml 0,1 M phosphatpuffer (pH = 7,0) tilsættes. De organiske opløsningsmidler afdampes under tryk. Den våde remanens behandles med 30 ml ethylacetat, og pH-værdien af det vandige lag indstilles på 8,0 ved tilsætning af natriumhydrid. Det vandige lag fraskilles derefter og ekstraheres med 5 ml ethylacetat. Ethylacetatfraktionerne forenes og vaskes med vandige natriumthiosulfat- og natriumchloridopløsninger. Efter tørring over vandfrit magnesiumsulfat, filtrering og inddampning af opløsningen fås et gult stof, der vejer 1,22 mg (45% udbytte). Ultraviolet og NMR-spektrene udviser samme data som en autentisk prøve af ethoxymethylesteren af 7-(2-thienyl)acetamido-7-methoxy-3-carbamoyloxymethyldecephalosporansyre. Ved NMR vises et methoxybånd ved Δ = 3,43, som er identisk med en prøve af produktet, der er fremstillet ved andre metoder. Toppene i det ultraviolette spektrum i methanol viser E% = 125 ved/^ = 263 og E% = 243 ved.X s 237.

Ethoxymethylesteren reduceres ved behandling af forbindelsen i fortyndet saltsyre ved stuetemperatur. Opløsningen behandles derefter med natriumhydroxid til genvinding af natriumsaltet af slutproduktet (98% udbytte). Natriumsaltet er et hvidt stof, der ikke har noget veldefineret smeltepunkt eller dekompositionspunkt. Dataene for ultraviolet spektrum, optisk rotation og infrarød absorption er følgende: 11 U5059

Ultraviolet absorption (i vandig 1% phosphatpuffer) ved pH = 6,0) 1% A 1 cm ved 261 nm = 200 1% A 1 cm ved 236 nm = 334

Optisk rotation - a (C = 1 i pH = 7,0 vandig puffer) -I D = 183°

Infrarød absorption - (KBr pillemetoden) - Principale maxima observeres nær følgende bølgetal (cm-1) eller bølgelængder (^um) 3280 cm"1 (3,05 yum) 1760 cm"1 (5,70 /um) 1680 cm"1 (5,95 /um) 1600 cm"1 (6,25 /um) 1390 cm"1 (7,15 /um) 1320 cm"1 (7,80 /um) 1080 cm"1 (9,25 /Um)

Claims (1)

12 145059 P_a_t_e_n_t_k_r_a_v_j_ Fremgangsmåde til fremstilling af 7oc-substituerede cephalosporin-forbindelser eller βα-substituerede penicillin-forbindelser med den almene formel: ?"H ?. R-C-C-N--S \ (Z) x O' ' COOM hvor R er cyano eller eventuelt substitueret phenyl eller en eventuelt substitueret 5- eller 6-leddet heterocyklisk ring med 1-2 af heteroatomerne S, 0 eller N, hvori substituenterne er halogen, carboxymethyl, guanidino, guanidinomethyl, carboxamidomethyl, aminomethyl, nitro, methoxy eller methyl; X er hydrogen, halogen, amino, guanidino, phosphono, hydroxy, tetrazolyl eller carboxyl; M er hydrogen, et alkalimetal, benzyl, benzhydryl, alkylsilyl, trichlorethyl, alkoxyalkyl, benzoylmethyl eller methoxybenzyl; R1 er hydroxy, mercapto, formyloxy, alkanoyloxy, alkoxy, alkylthio, azido, fluor, chlor, brom eller cyano; og (Z) er gruppen i ?H2 -C-(CH3)2 eller =C-CH2A, hvor A er hydrogen, hydroxy, halogen, mercapto, cyano, alkanoyloxy, amino, carbamoyloxy, alkoxy, thiocarbamoyloxy, benzoyloxy, N-alkylcarbamoyloxy, N-alkylthiocarbamoyloxy, N,N-di-alkylthiocarbamoyloxy, pyridinium, alkylpyridinium, halogenpyridinium eller aminopyridinium, idet alle alkyl-, alkoxy-, alkanoyl- og alkyl-thiogrupper har 1-6 carbonatomer, kendetegnet ved, at en forbindelse med formlen: O R-C-C-il__/ \ (Z) x // V COOM'