DK154295B - Analogifremgangsmaade til fremstilling af 2-nitroimidazol-derivater - Google Patents

Description

DK 154295 B

Den foreliggende opfindelse angår en analogifremgangsmåde til fremstilling af hidtil ukendte 2-nitroimidazolde-rivater med den i krav 1's indledning viste almene formel I, hvor R er en alkylgruppe og Y betegner CHO, CH^CO, vinyl eller formylvinyl.

5

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved det i krav 1's kendetegnende del angivne. Til fremstilling af forbindelser med formel I, hvor R er alkyl og Y en vinylgruppe kan man ifølge opfindelsen hensigtsmæssigt gå frem som angivet i krav 2's kendetegnende del; som stærk 1 0 base kan man i sa fald hensigtsmæssigt bruge fx et alkali-metalhydroxyd, en tertiær amin, et alkalimetaloxyd eller et alkalimetalamid.

Fra dansk patentskrift nr 106910 kendes der beslægtede 2-nitroimidazolderivater med den almene formel 15

1 -N

(R ) ___ || V

i—no9 ’’ -N-·'

20 R

hvor R° betegner hydrogen eller C^_g alkyl, R betegner C^g alkyl og n er tallet 0, 1 eller 2. Disse forbindelser er azomycinhomologer med betydningsfuld virkning mod 25 protozoer; azomycin (2-nitroimidazol) er et kendt antibiotikum mod grampositive og gramnegative mikroorganismer, fx Trichomonas vaginalis, en flagellat.

Fra dansk patentskrift nr 135770 kendes der andre beslægtede 2-nitroimidazolderivater, nemlig med den alme-30 ne formel

,--N

3 Ί i VI

R~*____^ ^_N02 35 ]>4 3 4 hvor den ene af substituenterne R og R er alkyl

DK 154295 B

2 og den anden hydroxyalkyl. Også disse kendte forbin delser har virkning mod Trichomonas vaginalis.

Mens de således kendte forbindelser har virkning mod protozoer og kun har ringe virkning mod bakterier og svampe, har det nu overraskende vist sig at de ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstillede forbindelser har bredt virkningsspektrum, omfattende grampositive og gramnegative bakterier, svampe og protozoer. Det fremgår af nedenstående tabel hvor den mindste hæmmende koncentration mod en række mikroorganismer, 10

herunder nogle svampe der angriber mennesker, er vist og til sammenligning virkningen mod de samme organismer af en forbindelse der er repræsentativ for hver af ovennævnte forbindelsestyper V og VI. I tabellen står forbindelse A

for 1,5-dimetyl-2-nitroimidazol der kendes fra eksempel 15 5 i DK patentskrift nr 106910 og forbindelse B for 5-(2-hydroxyætyl)-1-metyl-2-nitroimidazol der kendes fra eksempel 5 i DK patentskrift nr 135770.

20 25 30 35

DK 154295 B

3

Tabel

Mikroorganisme Mindste hæmmende kon- Kendt centration (^ug/ml) in forbin- vitro af forbindelse delse 5 ifølge eksempel

1 3 12 13 14 15' A B

^ Staphylococcus aureus Tour 50 50 50 100 50 20 >200 200

Streptococcus hemolyticus 100 50 100 100 100 10 >200 100

Diplococcus pneumoniae 100 20 20 100 20 5 >100 100

Clostridium perfringens 0,5 10 20 0,5 10 20 5 1

Proteus vulgaris 100 50 100 100 100 20 >100 100

Escherichia coli 20 10 10 20 5 5 >100 50

Shigella sonnei 20 20 50 50 20 20 >200 100

Salmonella typhimurium 10 2 100 10 5 5 100 200

Klebsiella pneumoniae 10 10 100 20 100 10 200 200

Pseudomonas aeruginosa 20 10 100 100 100 100 >200 >200

Candida albicans 100 50 100 100 100 100 >200 >200 20

Trichophyton mentagrophytes 50 10 50 50 50 10 >200 >100

Mycobacterium tuberculosis H37RV 20 10 50 5 10 50 >200 >200

Mycoplasma gallisepticum 50 100 100 100 50 50 100 >100

Trichomonas vaginalis 1 20 50 1 20 1 10 50

Den ifølge omstående eksempel 1 vundne forbindelse er desuden overraskende virksom ved topisk anvendelse. Denne forbindelse, der in vitro kun er ca 1/10 så aktiv som antibiotikummet neomycin, har ved topisk påføring på mus inficeret med Proteus mirabilis eller Pseudomonas aeruginosa vist sig ca dobbelt så virksom som neomycin ved topisk påføring.

„ Det ses af tabellen at de omhandlede forbindelser 35 navnlig er aktive mod Clostridium perfringens, Salmonella typhi, Pseudomonas aeruginosa, Diplococcus pneumoniae, Streptococcus hemolyticus, Escherichia coli og Mycobac-

DK 154295 B

4 terium tuberculosis, idet koncentrationer mellem 0,5 og 20 γ/ml xnhiberer væksten af disse mikroorganismer in vitro. Forbindelserne er også aktive ved nærværelse af okseserum.

Ved et repræsentativt forsøg viste det sig at for- 5 bindeisen ifølge omstående eksempel 1 i en oral dosis på ca 30 mg/kg var aktiv i mus, der var inficeret med Trichomonas vaginalis.

Den biologiske virkning er forbundet med en lav to- xicitet, idet LD^-værdien ved oral indgivelse i mus nor- 10 su malt ligger over 400 mg/kg.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan man fx behandle en 1-alkyl-5-(2-klorætyl)-2-nitroimidazol med en stærk base såsom et alkalimetalhydroxyd, tertiære aminer, et alkalimetalalkoxyd eller et alkalimetalamid i et orga-1 5 nisk opløsningsmiddel til dannelse af det tilsvarende alkyl)-5-vinyl-2-nitroimidazol. Andre forbindelser med den almene formel I kan fremstilles ud fra sådanne vinylderivater eller substituerede vinylderivater som udgangsmateriale. Således kan der fx med fordel 20 anvendes vinylderivater, der er fremstillet ved kondensation af alkyl)-5-metyl-2-nitroimidazoler med ali fatiske, aromatiske eller heterocykliske aldehyder under tilstedeværelse af stærke baser.

Ved oxydation af de nævnte vinylforbindelser med ka-25 liumpermanganat i neutral opløsning eller med osmiumte-traoxyd vindes de tilsvarende 5-(1,2-dihydroxyætyl)-substituerede forbindelser, der atter kan omdannes til aldehyder ved en efterfølgende oxydationsbehandling. Egnede oxydationsmidler til dette sidste trin er natriumperjodat 30 og blytetraacetat. Det følgende reaktionsskema, hvori X kan være et hydrogenatom, en alkylgruppe, en arylgruppe eller en heterocyklisk gruppe, viser denne reaktion:

_N OH OH__N ---N

35 i li I 1 i. |! ||

X-CH=CH--!*! ' l_N0„ -> X-CH-CH_i. l_NO„ —> X-CHO-KXH-v 1 UN

1 \N· ' z \N-·

i ; I

R R R

DK 154295 B

5

Alternativt kan 5-vinylderivater af en 2-nitroimid-azol direkte oxyderes til de tilsvarende aldehyder ved behandling med natriumperjodat under tilstedeværelse af osmiumtetraoxyd.

Forbindelser hvori Y er CH_CO kan vindes ved behand-5 3 ling af de tilsvarende derivater hvori Y er CHO, med diazometan i diætylæteropløsning.

Forbindelser med formel I hvor Y er en formylvinyl-gruppe kan fremstilles ud fra nitroimidazolaldehyderne ved kondensation med acetaldehyd under tilstedeværelse af basiske katalysatorer såsom alkalimetalhydroxyder eller alkalimetalalkoxyder.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen forklares nærmere i de følgende eksempler.

15

Eksempel 1 1-Metyl-2-nitro-vinylimidazol

Til en til 5-10°C afkølet opløsning af 18,9 g 5—(2— klorætyl)-1-metyl-2-nitroimidazol (fremstillet ifølge det britiske patentskrift nr 1.222.486) i 2,8 liter vandfrit benzen sættes 16,8 g kalium-tert-butoxyd. Der fortsættes med omrøring i 2 timer ved 5-10°C. Efter filtrering og inddampning til tørhed under vakuum ved en temperatur ^ under 50°C vaskes den gule olieagtige remanens 3 gange med 50 ml diætylæter (eller petroleumsæter). Der vindes et produkt som tørres under vakuum ved 40°C; udbytte 12 g (77,7%). En prøve krystalliseret fra diætylæter smelter ved 106-108°C.

30

Eksempel 2 1-Metyl-2-nitro-5-imidazolaldehyd 35 a) 1-Methyl-2~nitro-5-(1,2-dihydroxyætyl)-imidazol

Til en opløsning af 6,2 g 1-metyl-2-nitro-5-vinyl-imidazol i 570 ml ætanol afkølet til ca -10°C sættes under omrøring en opløsning af 5,46 g KMnO^ og 8,85 g MgSO^, 7Η~0 i 750 ml H„0. Reaktionsblandinaen filtreres aennem

DK 154295 B

6 tørhed under vakuum ved 50°C, og remanensen optages i acetone. Opløsningen filtreres og inddampes til tørhed under vakuum. Det vundne faste stof krystalliseres fra metylætylketon. Udbytte 3,15 g (41,6%), smeltepunkt 119-121°C.

5 b) 1-Metyl-2-nitro-5-imidazolaldehyd

Til en opløsning af 3,15 g 1~metyl-2-nitro-5-(1,2-dihydroxyætyl)-imidazol i 200 ml metanol sættes under omrøring en opløsning af 3,6 g NalO^ i 85 ml vand. Det dannede bundfald filtreres fra og vaskes med metanol som derefter sættes til filtratet. Ved inddampning til tørhed under vakuum vindes en remanens, som ekstraheres nogle gange med ætylacetat. Efter koncentrering af de samlede ekstrakter vindes et krystallinsk produkt, som efter omkrystallisation fra ætylacetat smelter ved 114— 115°C; udbytte 2,5 g(96%).

Eksempel 3 20 1-Metyl-2-nitro-5-imidazolaldehyd

Til en opløsning af 0,67 g 1~metyl-2-nitro-5-vinyl-imidazol i 20 ml 1,2-dimetoxyætan sættes under omrøring ved stuetemperatur en opløsning-af 2 g NalO^ i 5 ml vand, ^ efterfulgt af 0,025 g OsO^. Efter omrøring i 4 timer henstår blandingen natten over. Den ved inddampning til tørhed under vakuum vundne remanens ekstraheres med ætylacetat. Efter filtrering koncentreres opløsningen og der vindes 0,43 g af et produkt der efter krystallisation ^ fra ætylacetat smelter ved 114-115°C. Udbytte 63%.

Eksempel 4 1-Metyl-2-nitro-5-imidazolaldehyd a) 1-Metyl-2-nitro-5-styrylimidazol

En blanding af 7,2 g 1,5-dimetyl-2-nitroimidazol, 41,2 ml benzaldehyd og 7,9 g kalium-tert-butoxyd i 300 ml 35

DK 154295 B

7 ætanol tilbagesvales i 35 minutter under nitrogen. Remanensen, der vindes ved inddampning under vakuum, ekstra-heres med diætylæter og filtreres. Diætylæteropløsningen giver efter koncentrering en olieagtig remanens, som kro- matograferes gennem 300 g silikagel ved eluering med klo-5 roform. Efter afdampning af opløsningsmidlet under vakuum ved 40°C vindes en olieagtig remanens som krystalliserer ved henstand. Efter vask med en lille mængde metylætylke-ton vindes der 1,9 g (16%) af det ønskede produkt med smeltepunkt 170-180°C.

10 b) 1-Metyl-2-nitro-5-imidazolaldehyd

Til en opløsning af 0,8 g 1-metyl-2-nitro-5-styryl-imidazol i 300 ml metanol sættes en opløsning af 1,6 g ^ NalO^ i 40 ml vand efterfulgt af 0,02 g OsO^. Blandingen omrøres ved stuetemperatur i 10 timer hvorpå yderligere 0,01 g OsO^ tilsættes og omrøringen fortsættes i otte timer. Reaktionsblandingen filtreres og inddampes til tørhed under vakuum ved stuetemperatur. Remanensen ekstrahe-res med æty.lacetat; efter koncentrering af opløsningen vindes 0,325 g af det i overskriften angivne produkt. Udbytte 60%.

Eksempel 5 25 1-Metyl-2-nitro-5-imidazolaldehyd a) 1-Metyl-2-nitro-5-hydroxymetylimidazol

Til en opløsning af 1,55 g 1-metyl-2-nitro-5-imida-^ zolaldehyd i 200 ml ætanol sættes ved ca -4°C en opløsning af 1,9 g NaBH^ i 150 ml ætanol. Efter omrøring i 15 minutter ved 0°C nedbrydes overskuddet af NaBH^ med 10%s saltsyre og reaktionsblandingen filtreres. Remanensen, der vindes ved inddampning af filtratet, krystalliseres ^ fra acetone og giver 1 g af den i overskriften angivne forbindelse med smeltepunkt 142-144°C.

DK 154295B

8 b) 2 -Amino - 5-karbætoxy-1 -me ty 1 imida z o Ihydrok 1 or id

Ved anvendelse af den metode, der er beskrevet i USA patentskrift nr 3.450.709 og idet der som udgangsmateriale anvendes 10 g a-metylamino-a-karbætoxyacetal- dehyddiætylacetal og 5,2 g cyanamid vindes 5,8 g (62%) 5 2-amino-5-karbætoxy-1-metylimidazolhydroklorid som efter krystallisation fra isopropylalkohol smelter ved 209-211°C.

g °) 5-Karbætoxy-1 -metyl-2-nitroimidazol

Ved anvendelse af den i USA patentskrift nr 3.420.842 beskrevne metode og med 6,8 g af det i trin b) fremstillede produkt vindes 1,8 g (27%) 5-karbætoxy-1-metyl-2-nitro-imidazol med smeltepunkt 65-66°C efter krystallisation fra hexan.

15 d) 1-Metyl-2-nitro-5-hydroxymetylimidazol

Til 0,2 g 5-karbætoxy-1-metyl-2-nitroimidazol i 30 ml tetrahydrofuran sættes gradvist under omrøring ved stuetemperatur 0,044 g LiBH^. Efter omrøring i 48 timer nedbrydes overskuddet af LiBH^ med 10%s saltsyre, reaktionsblandingen filtreres og filtratet inddampes til tørhed under vakuum. Remanensen optages i acetone. Uorganiske salte frafiltreres og opløsningen inddampes. Den olieagtige remanens kromatograferes gennem 7 g silikagel 25 ved eluering med kloroform med et indhold på 1-3 rum-fangs% metanol. Efter koncentrering af de fraktioner der indeholder produktet, vindes 0,052 g (33%) 1-metyl-2-ni-tro-5-hydroxymetylimidazol.

30 e) 1-Metyl-2-nitro-5-imidazolaldehyd

Til en opløsning af 0,15 g 1-metyl-2-nitro-5-hy-droxymetylimidazol i 20 ml benzen sættes under opvarmning på dampbad 0,33 g MnC^· Efter filtrering og ind-^ dampning til tørhed under vakuum krystalliseres det rå produkt fra ætylacetat og der vindes 0,060 g (40,5%) 1-metyl-2-nitro-5-imidazolaldehyd.

DK 154295 B

Eksempel 6 9 5-Acetyl-1-metyl-2-nitroimidazol

Til en opløsning af 0,70 g 1-metyl-2-nitro-5-imidazol- aldehyd i 180 ml diætylæter sættes under køling til ca 5 o 0 C en opløsning af 0,43 g diazometan i 86 ml diætylæter. Efter henstand ved stuetemperatur i 7 dage filtreres reaktionsblandingen hvorpå der inddampes til tørhed. Remanensen (0,60 g) opløst i 6 ml kloroform kromatograferes på 6 silikagelplader, idet der elueres med en kloroform/ metanol-blanding med rumfangsforholdet 9:1, og TLC-plet-terne gøres synlige under ultraviolet lys. Den silikagel, der svarer til en Rf-værdi fra 0,64 til 0,76 opsamles og ekstraheres med metanol. Af denne opløsning vindes efter filtrering og koncentrering 0,065 g 5-acetyl-1-metyl-2-15 q nitroimidazol med smeltepunkt 81-83 C.

Eksempel 7 2g 1-Ætyl-2-nitro-5-vinylimidazol

Ved anvendelse af den i eksempel 1 beskrevne fremgangsmåde, og med anvendelse af 2,2 g 5-(2-klorætyl)-1-ætyl-2-nitroimidazol (fremstillet ifølge britisk patentskrift nr 1.222.486) som udgangsmateriale, vindes 1,5 g 2^. af den i overskriften angivne forbindelse med smeltepunkt 45-47°C.

Eksempel 8 ^ 1-Ætyl-2-nitro-5-imidazolaldehyd

Ved anvendelse af den i eksempel 3 beskrevne fremgangsmåde og med anvendelse af 1,35 g 1-ætyl-2-nitro-5-vinylimidazol som udgangsmateriale vindes 1,1 g rå 1-ætyl-2-nitro-5-imidazolaldehyd med smeltepunkt; 38-40°C.

35

Eksempel 9

DK 154295B

10 1-Metyl-2-nitro-5-imidazolacrolein

Til en suspension af 1,5 g 1-metyl-2-nitro-5-imidazol-aldehyd i 4,5 g acetaldehyd sættes ved stuetemperatur 0,2 ml af en 25%s metanolisk KOH-opløsning. Derpå tilsættes 3 ml eddikesyreanhydrid og blandingen tilbagesvales i 20 minutter. Efter afkøling sættes 9 ml vand og 1,5 ml koncentreret HC1 til blandingen som tilbagesvales yderligere i 30 minutter. Inddampning til tørhed giver en rema- 1 0 nens som optages x varm ætylacetat. Den varme opløsning filtreres og filtratet koncentreres i vakuum. Den i overskriften angivne forbindelse udkrystalliserer ved afkøling. Udbytte 0,2 g, smeltepunkt 165-168°C.

15 20 25 30 35

Claims (2)

1. Analogifremgangsmåde til fremstilling af 2-nitro- imidazolderivater med formlen 5 ff-N Y__ I_N0p I R 10 hvor R er en alkylgruppe med 1-4 kulstofatomer og Y er CHO, CH^CO, vinyl eller formylvinyl, kendetegnet ved at man a) først fremstiller en vinylforbindelse med formlen I, hvor R har den angivne betydning og Y er en vinylgruppe, ved 15 dehydrohalogenering af en l-alkyl-5-(2-halogenætyl)-2-nitroimida-zol, hvilken vinylforbindelse derpå om ønsket underkastes oxydativ spaltning med et mildt oxydationsmiddel til dannelse af et 1-alkyl- 2-nitro-5-imidazolaldehyd, hvorefter man, hvis Y skal være CH^CO, omsætter 5-imidazolaldehydet med diazometan eller, hvis Y skal 2o være formyl vinyl, omsætter 5-imidazolaldehydet med acelaLdehyd i nærværelse af en stærk base, eller b) først fremstiller en forbindelse med formlen _N 25 X-CH = CH_I J*-N02 11 R hvor R har den ovenfor angivne betydning og X er et hydrogenatom, 30 en alkylgruppe, en aryl gruppe eller en he ter ocyklislc gruppe, ved at kondensere et aldehyd med formlen X-CHO, hvor X har den ovenfor angivne betydning, med en l-allcyl-5-metyl-2-nitroimidazol, og derefter om ønsket underkaster det vundne vinylderivat med formel II oxydativ spaltning med et mildt oxydationsmiddel til 35 dannelse af et l-alkyl-2-nitro-5-imidazolaldehyd, idet en sådan DK 154295 B oxydativ spaltning gennemføres i alle tilfælde såfremt X er forskellig fra hydrogen, hvorefter man, hvis Y slcal være CH^CO, omsætter 5-imidazolaldehydet med diazometan, eller, hvis Y slcal være formyl vinyl, omsætter 5-imidazolaldehydet med acet-aldehyd i nærværelse af en stærk base, eller 5c) til fremstilling af en forbindelse med formel I, hvor R har den angivne betydning og Y er CHO, oxyderer en forbindelse med formlen 10 hoch2 -L J-N02 IV Γ R hvor R har den angivne betydning, med et mildt oxydationsmiddel, 15 eller d) til fremstilling af en forbindelse med formel i, hvor R har den angivne betydning og Y er CH^CO eller formylvinyl, først oxyderer en forbindelse med formel IV, hvor 2 har den angivne betydning, med et mildt oxydationsmiddel og derefter, hvis Y 20 skal være CH^CO, omsætter det vundne 5-imidazolaldehyd med diazometan eller, hvis Y skal være formylvinyl, omsætter det vundne 5-imidazolaldehyd med acetaldehyd i nærværelse af en stærk base, eller e) til fremstilling af en forbindelse med formel I, 25 hvor R har den angivne betydning og Y er CHO, oxyderer den tilsvarende 5-vinylforbindelse med kaliumpermanganat eller osmium-tetraoxyd, hvorpå den dannede 5-(1,2-dihydroxyætyl)-forbindelse oxyderes videre til 5-aldehydet.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1 til fremstilling af en 30 forbindelse med formel I, hvor R er en alkylgruppe med 1-4 kulstofatomer og Y er en vinylgruppe, kendetegnet ved at man behandler en l-alkyl-5—(2-halogenætyl)-2-nitroimidazol med en stærk base i et organisk opløsningsmiddel. 35