DK160050B

DK160050B - Cephalosporinderivater, fremgangsmaade til fremstilling deraf samt deres anvendelse som mellemprodukter til fremstilling af 7-amino-cephalosporansyre

Info

Publication number: DK160050B
Application number: DK019780A
Authority: DK
Inventors: Gerd Ascher
Original assignee: Biochemie Gmbh
Priority date: 1979-01-25
Filing date: 1980-01-16
Publication date: 1991-01-21
Also published as: IT8047648A0; FI73439C; DK160050C; AU5478080A; YU42496B; JPH0212953B2; JPH0251915B2; IL59202A0; PT70720A; BE881309A; JPH02167289A; NZ192689A; ES8106534A1; ZA80449B; US4322526A; PH23413A; IE49368B1; IL59202A; ES8102138A1; ES487955A0

Description

DK 160050 B

Den foreliggende opfindelse angår hidtil ukendte cephalosporinderiva-ter med den almene formel I

R1 -OOC-CH- (CH2) 3-CO-NH-j-Y^Svs I J_1 J—CHo0C0CH4

NH rf 2 J

I 1 1 1 CH COOk

II

/\

2 R

5 R X

hvor de to symboler R-*-, der kan have ens eller forskellig betydning, hver betegner hydrogen eller resten af en estergruppe, og R2 eller r3, der kan have ens eller forskellig betydning, hver betegner hydrogen, nitro, cyano eller lavere alkoxycarbonyl.

10 Opfindelsen angår endvidere en fremgangsmåde til fremstilling af cephalosporinderivaterne med den almene formel I, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at

a) en forbindelse med den almene formel II

R-1 -OOC-CH- (CH?) 3CO-NH—t-^ 15 ' oJ_I^1-CH2OCOCH3 „ COOR1

hvor R^- har den ovenfor anførte betydning, omsættes med en forbindelse med den almene formel III

2

DK 16 G O b O B

R2

r4-o-ch=c III

\ 3 R

hvor og R3 har den ovenfor anførte betydning, og R4 betegner 5 lavere alkyl, eller b) en forbindelse med den almene formel la i R· ±-OOC-CH- (CH ) -CO-NH-j—S "i

' J ' CHOCOCH

NH O ^ Y 2 3 CH COOR*1 la

If /C\ R2 R3 10 hvor R^ og R3 har den ovenfor anførte betydning, og ét af symbolerne R'I betegner resten af en estergruppe, og det andet betegner hydrogen eller resten af en estergruppe, fremstilles ved esterificering af en forbindelse med den almene formel Ib R" “-OOC-CH- (CH2) 3-C0NH“->

HH CH OCOCH

- in Le„i

II

c

/ ^ 3 R2 R

hvor R^ og R3 har den ovenfor anførte betydning, og grupperne R"l hver betegner hydrogen eller resten af en estergruppe, med det forbehold, at i det mindste den ene af dem er hydrogen.

20 Fremgangsmådevariant a) kan hensigtsmæssigt udføres i et inert opløsningsmiddel eller en inert blanding af opløsningsmidler, fx i et

DK 160050B

3 vandigt medium eller en blanding af vand og et med vand blandbart opløsningsmiddel, fx ethanol eller acetone, fortrinsvis dog i vand. Omsætningen udføres hensigtsmæssigt ved en temperatur på fra stuetemperatur til 60°C, og fortrinsvis fra 30 til 40°C, især ved ca. 35°C.

5 De forbindelser med den almene formel II, hvor rA er hydrogen, kan anvendes i form af salte, fx alkalimetalsalte, fx mono- eller dinatriumsaltet. Sådanne forbindelser kan også være i form af hydrater.

Fremgangsmådevariant b) kan udføres på kendt måde til fremstilling af tilsvarende estere af cephalosporin C (den forbindelse med den almene 10 formel II, hvor hvert symbol rA betegner hydrogen), således som det fx er belyst i udførelseseksemplerne. Esterificeringen udføres hensigtsmæssigt i et inert opløsningsmiddel såsom dichlormethan under anvendelse af egnede reaktive derivater af den esterrest, der skal indføres. Fx kan benzhydrylesterne fremstilles ved omsætning med 15 benzophenonhydrazon, fx i nærværelse af mangandioxid, medens tri- alkylsilylesterne kan fremstilles ved omsætning med trialkylhalogen-silaner, fx i nærværelse af en base såsom pyridin, triethylamin eller Ν,Ν-dimethylanilin eller blandinger deraf.

De resulterende forbindelser med den almene formel I isoleres og 20 renses i overensstemmelse med kendte metoder. Om nødvendigt kan forbindelserne, hvor ét af eller begge symbolerne R^- betegner hydrogen, omdannes til saltformer, fx alkalimetalsaltformer, på konventionel måde, og vice versa.

Forbindelserne med den almene formel I er nyttige mellemprodukter.

25 Specielt kan de ved velkendte deacyleringsmetoder omdannes til 7-ACA og estere deraf med den almene formel IV

H2N_1 f ^

J-Nvs^j-CH2OCOCH3 IV

COOR1 hvor R*- har den ovenfor anførte betydning.

DK 160050B

4

Forbindelserne med den almene formel IV er naturligvis nøglemellemprodukter til fremstilling af semisyntetiske cephalosporiner.

Deacyleringen af forbindelserne med den almene formel I til dannelse af forbindelserne med den almene formel IV kan udføres på en måde, 5 der er velkendt for deacyleringen af fx cephalosporin C til dannelse af 7-ACA. En foretrukken metode er den såkaldte iminohalogenid/imi-noether-deacyleringsvej, der omfatter dannelsen af fx iminochlorid, ved omsætning med fx PCI5, omdannelse af iminoetheren ved behandling med fx en lavere alkanol, og hydrolyse, fx i vandig syre. Denne 10 fremgangsmåde er først beskrevet til deacylering af cephalosporin C i britisk patentskrift nr. 1.041.985 og ækvivalenter dertil, men der har været talrige andre publikationer vedrørende modifikationer af den metode (fx britiske patenter nr. 1.119.806, 1.239.814, 1.241.655 og 1.270.448).

15 Forbindelserne med den almene formel IV, hvor rA er resten af en estergruppe, kan enten anvendes som sådanne ved yderligere reaktioner eller kan omdannes til 7-ACA selv (R*· = H) på i og for sig kendt måde, fx ved hydrolyse, der for nogle esteres vedkommende kan ske spontant i reaktionsblandingen.

20 Som det er velkendt frembyder opnåelsen og isoleringen af stærkt hydrofile antibiotika, fx cephalosporin C, vanskeligheder. Antibioti-ket skal enten renses ved en serie arbejdskrævende adsorptions- eller chromatografitrin eller skal ved kemisk derivatisering af den frie aminogruppe i sidekæden omdannes til et derivat, der kan ekstraheres 25 under sure pH-betingelser.

Den kemiske derivatisering opnås sædvanligvis ved acylering med syrechlorider, der, på grund af det omgivende vandige miljø, normalt skal anvendes i stort overskud. Der kan derfor optræde sidereaktioner og det er arbejdskrævende at isolere og rense antibiotiket.

30 Dannelsen af de her omhandlede forbindelser kan, som det har vist sig, opnås let og i gode udbytter i kulturfiltrater for fremstillingen af cephalosporin C. Det er en særlig fordel, at olefineme med den almene formel III i stor udstrækning er stabile over for vandig

DK 160050 B

5 hydrolyse, således at der, til forskel fra de kendte metoder, ikke behøver anvendes store overskud. Sidereaktioner undgås derved i stor udstrækning.

Opfindelsen tilvejebringer derfor en let måde til isolering af ce-5 phalosporin C i godt udbytte i form af et derivat med den almene formel I, hvilket derivat derefter på i og for sig kendt måde og i gode udbytter kan omdannes til 7-ACA eller en ester deraf.

I forbindelserne med den almene formel I kan den estergruppe, der udgøres af fA, være en hvilken som helst beskyttende estergruppe, der 10 anvendes i cephalosporinkemien, især i deacyleringsprocesser til fremstilling af 7-ACA.

Foretrukne estergrupper er imidlertid trialkylsilyl- og benzhydryl-gruppen. Grupperne R^· og grupperne og R^, når disse begge er forskellige fra hydrogen, er fortrinsvis ens. Udtrykket "lavere" 15 betegner her i sammenhæng med alkoxy- og alkylgrupper fortrinsvis sådanne grupper med 1-4, fx 1-2, carbonatomer.

Udgangsforbindelserne med de almene formler II og III er enten kendte eller kan fremstilles på konventionel måde ud fra tilgængelige materialer.

20 Opfindelsen belyses nærmere ved følgende eksempler: EKSEMPEL 1 N-(2-Nitro-2-carbethoxy)-vinyl-(1)-cephalosporin C.

14,2 g cephalosporin C-mononatriumsalt-dihydrat opløses i 30 ml vand.

2,52 g natriumbicarbonat tilsættes i små portioner under omrøring.

25 Når gasudviklingen er ophørt fjernes den resterende mængde carbondioxid fra opløsningsmidlet ved opvarmning til ca. 35°C. Der tilsættes 10 ml vand og derefter 5,7 g (ethoxymethylen)(nitro)eddikesyre-ethylester opløst i 15 ml acetone. Efter omrøring i 1 time ved stuetemperatur afdampes acetonet, og den vandige fase ekstraheres med

DK 160050B

6 ethylacetat. Den vandige fases pH-værdi indstilles til 2, og blandingen ekstraheres med frisk ethylacetat. Ethylacetatfasen vaskes med vand og tørres. Efter fjernelse af opløsningsmidlet gnides remanensen med diisopropylether og tørres, hvorved fås titelforbindelsen med 5 smeltepunkt 95-100°C (sønderdeling).

EKSEMPEL 2 N-(2-Nitro-2-carbethoxy)-vinyl-(1)-cephalosporin C.

Titelforbindelsen fås på analog måde som beskrevet i eksempel 1 med den forskel, at 14,2 g cephalosporin C-mononatriumsalt-dihydrat 10 opløses i 300 ml vand, og denne opløsning indstilles til pH-værdi 8 med IN natriumhydroxidopløsning. (Ethoxymethylen)(nitro)eddikesyre-ethylesteren opløses i 150 ml acetone.

EKSEMPEL 3 N-(2-Nitro-2-carbethoxy)-vinyl-(1)-cephalosporin C.

15 1000 ml af det rensede dyrkningsfiltrat fra en cephalosporin C-fer- mentation, fra hvilket antibiotisk uaktive renheder er blevet fjernet på konventionel måde, hvilket filtrat indeholder 12 g aktivt middel pr. liter, koncentreres ved azeotropisk destillation med butanol under vakuum til ca. 300 ml. Den vandige opløsning filtreres over 20 Filtercel, og filtratet indstilles til pH-værdi 8 med IN natriumhydroxidopløsning. Til denne opløsning sættes 5,7 g (ethoxymethylen)-(nitro)eddikesyreethylester opløst i 150 ml acetone. Efter 2 timers omrøring ved stuetemperatur oparbejdes titelforbindelsen på samme måde som beskrevet i eksempel 1.

EKSEMPEL 4 7

DK 16 C O S O B

N-(2,2-Dicarbethoxy)-vinyl-(1)-cephalosporin C.

14.2 g cephalosporin C-mononatriumsalt-dihydrat opløses i 30 ml vand, og opløsningen af dinatriumsaltet fremstilles som beskrevet i eksem- 5 pel 1, Til denne opløsning sættes 6 ml ethoxymethylenmalonsyredi- ethylester i 15 ml acetone, og blandingen omrøres ved stuetemperatur i 6 timer. Titelforbindelsen oparbejdes på samme måde som i eksempel 1 og gnides med diisopropylether og tørres i vakuum over phosphor-pentoxid. Smeltepunkt ]80°C (sønderdeling).

10 EKSEMPEL 5 N-(2,2-Dicarbethoxy)-vinyl-(1)-cephalosporin C.

14.2 g cephalosporin C-dinatriumsalt opløses i 150 ml vand, og pH-værdien indstilles på 8,2 med IN NaOH. Til denne opløsning sættes 6 g (ethoxymethylen)malonsyrediethylester i 50 ml acetone, og blandingen 15 omrøres ved 30°C i 5 timer. Titelforbindelsen oparbejdes på samme måde som beskrevet i eksempel 1.

EKSEMPEL 6 N-(2,2-Dicarbethoxy)-vinyl-(1)-cephalosporin C.

Titelforbindelsen fås på samme måde som beskrevet i eksempel 3 med 20 den forskel, at dyrkningsfiltratet først koncentreres til 150 ml, at der tilsættes en opløsning af 6 ml (ethoxymethylen)malonsyrediethyl-ester i 150 ml acetone, og at blandingen omrøres i 8 timer ved 35°C.

EKSEMPEL 7 8

DK 1600S0B

N-(2-Carbethoxy-2-cyano)-vinyl-(1)-cephalosporin C.

14,2 g cephalosporin C-mononatriumsalt-dihydrat opløses i 30 ml vand, og der tilsættes den ækvivalente mængde IN natriumhydroxidopløsning.

5 Til denne opløsning sættes 4,84 g (ethoxymethylen)(cyano)eddikesyre-ethylester i 15 ml acetone, og blandingen omrøres ved stuetemperatur i 4 timer. Den alkaliske opløsning ekstraheres med ethylacetat, og den organiske fase kasseres. Den vandige fase syrnes til pH-værdi-2 og ekstraheres med ethylacetat. Ethylacetatekstrakten vaskes med vand 10 og tørres. Ved fjernelse af opløsningsmidlet og gnidning med diiso-propylether fås titelforbindelsen, smeltepunkt 100-113°C (sønderdeling) .

EKSEMPEL 8 N-(2,2-Dicyano)-vinyl-(1)-cephalosporin C.

15 Titelforbindelsen fås på samme måde som i eksempel 1, idet der anvendes en opløsning af 3,66 g ethoxymethylenmalonsyredinitril opløst i 15 ml acetone, smeltepunkt 98-110°C (sønderdeling).

EKSEMPEL 9 N-(2-Nitro-2-carbethoxy)-vinyl-(1)-cephalosporin C bis-benzhydryl-20 ester.

8,62 g benzophenohhydrazon opløses i 86 ml dichlormethan og omrøres sammen med 13 g mangandioxid i 1 time. Mangandioxidet frafiltreres, og der tilsættes en opløsning af 11,16 g N-(2-nitro-2-carbethoxy)-vinyl-(1)-cephalosporin C. Blandingen omrøres ved stuetemperatur, 25 indtil gasudviklingen ophører. Opløsningsmidlet afdampes, og remanensen optages i ethylacetat. Ethylacetatfasen ekstraheres først med natriumbicarbonatopløsning og derefter med vand, hvorpå den tørres med natriumsulfat. Efter fjernelse af opløsningsmidlet bliver titel-

DK 160050 B

9 forbindelsen tilbage som en honningfarvet remanens, der krystalliseres ved gnidning med diisopropylether. Smeltepunkt 80-83°C.

EKSEMPEL 10 N-(2,2-Dicarbethoxy)-vinyl-(1)-cephalosporin C bis-benzhydrylester.

5 Titelforbindelsen fremstilles på samme måde som i eksempel 9 ud fra 11,72 g N-(2,2-dicarbethoxy)-vinyl-(1)-cephalosporin C og 8,62 g benzophenonhydrazon. Smeltepunkt 65-68°C.

EKSEMPEL 11 7-Aminocephalosporansyre (7-ACA).

10 2,85 g N-(2-Nitro-2-carbethoxy)-vinyl-(1)-cephalosporin C suspenderes i 150 ml tørt dichlormethan, og der tilsættes 3,02 ml pyridin, hvorefter der opnås opløsning. Der tilsættes 5,02 ml trimethylchlorsilan, og blandingen omrøres i 2 timer ved +30°C. Blandingen afkøles til -12°C, og der tilsættes yderligere 6,34 ml pyridin. En opløsning af 15 4,15 g phosphorpentachlorid i 50 ml tørt dichlormethan tilsættes på en sådan måde, at temperaturen ikke stiger over -10°C. Blandingen omrøres i yderligere 40 minutter ved -10°C. Til opløsningen sættes dråbevis 78 ml methanol, som i forvejen er afkølet til -20°C, så at temperaturen ikke stiger over -10°C. Blandingen omrøres i 30 minutter 20 ved -10°C og i 30 minutter ved stuetemperatur. Blandingen inddampes på et roterende inddampningsapparat, og remanensen optages i 10 ml 50%'s myresyre, hvis ρΗ-værdi er indstillet til 2 ved tilsætning af triethylamin. Blandingen omrøres i yderligere 45 minutter ved stuetemperatur, hvorpå den indstilles på pH-værdi 3,3 ved tilsætning af 25 triethylamin. Blandingen podes med en lille smule 7-ACA, og titelforbindelsen krystalliserer ved henstand i køleskab natten over og frafiltreres, vaskes med dichlormethan og ether og tørres.

DK 160050B

EKSEMPEL 12 10 7-Aminocephalosporansyre (7-ACA).

På samme måde som beskrevet i eksempel 11 fås titelforbindelsen ud fra 2,93 g N-(2,2-dicarbethoxy)-vinyl-(1)-cephalosporin G.

5 EKSEMPEL 13 7-Aminocephalosporansyre-benzhydrylester.

4,46 g N-(2-Nitro-2-carbethoxy)-vinyl-(1)-cephalosporin G bis-benz-hydrylester opløses i 35 ml tørt dichlormethan, og der tilsættes 4,03 ml pyridin. Opløsningen afkøles til -20°C, og en opløsning af 2,4 g 10 phosphorpentachlorid i 50 ml tørt dichlormethan tilsættes dråbevis under omrøring på en sådan måde, at temperaturen ikke stiger over -10°C. Blandingen omrøres i 45 minutter ved -10°C. 28 ml methanol, som i forvejen er afkølet til -10°C, tilsættes i én portion, således at temperaturen stiger til 0°C. Blandingen omrøres i yderligere 30 15 minutter ved -10°C, og i 1 time ved stuetemperatur. Der tilsættes 100 ml isafkølet IN saltsyre, og blandingen omrøres i yderligere 45 minutter ved 0°G. pH-Værdien indstilles på 8 ved tilsætning af 2N natriumhydroxidopløsning, og den vandige fase fraskilles. Den organiske fase tørres og inddampes. Titelforbindelsen fås ved gnidning 20 med diisopropylether.

EKSEMPEL 14 7-Aminocephalosporansyre-benzhydrylester.

Titelforbindelsen fås på samme måde som beskrevet i eksempel 13 ud fra 4,59 g N-(2,2-dicarbethoxy)-vinyl-(1)-cephalosporin C bis-benz-25 hydrylester.

EKSEMPEL 15 11

DK IhOObOB

7-Aminocephalosporansyre (7-ACA).

2,79 g N-(2-Nitro-2-carbethoxy)-vinyl-(1)-cephalosporin C suspenderes i 30 ml tørt methylenchlorid og der opnås opløsning ved tilsætning af 5 0,7 ml triethylamin. Til denne opløsning sættes 1,5 ml N,N-dimethyl- anilin og 1,27 ml trimethylchlorsilan, og blandingen omrøres i yderligere 1 time ved stuetemperatur. Blandingen afkøles til -15°C, og der tilsættes portionsvis 1,25 g phosphorpentachlorid. Blandingen omrøres i yderligere 2 timer ved -15°C, og der tilsættes dråbevis 15 10 ml butanol, således at temperaturen ikke overstiger -10°C. Efter 2 timers omrøring ved -10°C tilsættes 30 ml vand, faserne adskilles, og den vandige fase indstilles til pH-værdi 3,5 og dækkes med et lag på 10 ml methylisobutylketon. Det resulterende bundfald afkøles natten over, filtreres og vaskes med propanol.

15 EKSEMPEL 16 7-Aminocephalosporansyre (7-ACA).

1,61 g phosphorpentachlorid suspenderes i 20 ml tørret dichlormethan og blandes under omrøring med 0,63 ml pyridin. Blandingen omrøres 1/2 time ved 30°G og afkøles til 0°C. 4,46 g N-(2-Nitro-2-carbeth-20 oxy)-vinyl-(1)-cephalosporin C bis-benzhydrylester tilsættes i et antal portioner, og blandingen omrøres i 1/2 time ved 5°C. Blandingen afkøles til -15°C og blandes under omrøring med 9 ml butanol. Blandingen omrøres i yderligere 30 minutter ved -10°C og i 30 minutter ved stuetemperatur og blandes med 10 ml isvand. Dichlormethanfasen 25 vaskes med vand og inddampes til tørhed. Remanensen optages i 4 ml myresyre og omrøres i 1 time ved 50°C. Myresyren fjernes i vakuum, og remanensen fordeles mellem 25 ml 0,2N HC1 og ethylacetat. Den vandige fase indstilles til pH-værdi 3,5 til krystallisation af titelforbindelsen.

Claims

1. Cephalosporinderivater med den almene formel I r1 -OOC-CH- (CH2) 3-C0-nh—j— I M CH-OCOCH-. NH (f-2 3 l 1 t CH COOk 1 li R2 R 5 hvor de to symboler R^-, der kan have ens eller forskellig betydning, Λ hver betegner hydrogen eller resten af en estergruppe, og R^ eller R3, der kan have ens eller forskellig betydning, hver betegner hydrogen, nitro, cyano eller lavere alkoxycarbonyl, og salte af forbindel-10 serne i hvilken den ene eller begge R^ er hydrogen.

2. Fremgangsmåde til fremstilling af en forbindelse som defineret i krav 1, kendetegnet ved, at a) en forbindelse med den almene formel II 15 R1-OOC-CH- (CH2) 3CO-NH—j- I J_I Å— CH-OCOCH-. nh2 cr 2

3 COOR1 II hvor r! har den ovenfor anførte betydning, omsættes med en forbindelse med den almene formel III ,R2 20 *4-0-0Η=/ 111 \ 3 R·3 hvor R2 og R3 har den ovenfor anførte betydning, og R^ betegner lavere alkyl, eller DK 160050B 13 b) en forbindelse med den almene formel la o R' ^--OOC-CH- (CH-Ϊ ,-CO-NH-i—S' 'i NH 0J4^CH2°COCH3 CH COOR'1 Ia /C\ R2 R3 5 hvor R^ og har den ovenfor anførte betydning, og ét af symbolerne R'^- betegner resten af en estergruppe, og det andet betegner hydrogen eller resten af en estergruppe, fremstilles ved esterificering af en forbindelse med den almene formel Ib R’^-OOC-CH-(CH2)3-CONH--ζ S >* NH OCOCH io i ϋ Y ib CH COOR"1 II c / \ 3 R2 R hvor R^ og R^ har den ovenfor anførte betydning, og grupperne RM^ hver betegner hydrogen eller resten af en estergruppe, med det forbehold, at i det mindste den ene af dem er hydrogen. 15 3. Anvendelse af en forbindelse med den almene formel I ifølge krav 1 som mellemprodukt ved fremstilling af en forbindelse med den almene formel IV Η2ΝΊ-fS"l 0)-L#^H2OCOCH3 IV COOR1 hvor r! er som defineret i krav 1.