DK161891B - Fremgangsmaade til fremstilling af penicillansyre-1,1-dioxid og derivater deraf - Google Patents

Description

i

DK 161891B

Opfindelsen angår en særlig fremgangsmåde til fremstilling af penicillansyre-1,1-dioxid og derivater deraf, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved det i krav l's kendetegnende del angivne.

5 Den antagne sammenhæng mellem visse bakteriers modstandsdygtighed mod β-lactamantibiotika har ført til en intensiv forskning i forbindelse med β-lactamaseinhi-bitorer.

Det er kendt, at penicillansyre-l,l-dioxid og 10 derivater deraf med substituenter ved β-lactammethylen-carbonatomet og salte og estre deraf har vigtige farmakologiske egenskaber, f.eks. som effektive inhibitorer af adskillige typer β-lactamaser, der er til stede i forskellige arter bakterier. De kan administreres oralt 15 eller parenteralt.

Opfindelsen vedrører fremstillingen af penicil-

lansyreforbindelser med den almene formel I

O o

CHX

70 ύ ^ I

I | I ''ch3 C—H — ςΗ

o COOH

hvori X betegner hydrogen eller en substituent, såsom et halogenatom (fortrinsvis chlor, se f.eks. beskrivelsen 25 til hollandsk patentansøgning nr. 8100209 og tilsvarende GB-patentbeskrivelse 2070592A) eller en acetoxygruppe, og farmaceutisk acceptable salte eller estre af sådanne syrer. Forbindelsen med den almene formel I, hvori X betegner hydrogen, er penicillansyre-l,l-dioxid (i det 30 følgende betegnet PAS).

De ovenfor omtalte farmaceutisk acceptable salte omfatter ikke-toxiske metalsalte, såsom natrium-, kalium-, calcium- og magnesiumsalte, ammoniumsalte og substituerede ammoniumsalte, f.eks. salte af ikke-toxi-35 ske aminer, såsom trialkylaminer (f.eks. triethylamin), 2

DK 161891 B

procain, dibenzylamin, N-benzyl-8-phenethylamin, 1-ephenamid, Ν,Ν'-dibenzyl-ethylendiamin, dehydroabie-tylamin, N,N'-bis(dehydroabietyl)ethylendiamin, N-(lavere )alkyl-piperidin (f.eks. N-ethylpiperidin), og andre 5 aminer, der har været anvendt til dannelse af farmaceutisk acceptable salte af penicilliner og cephalo-sporiner. De mest foretrukne salte er alkali-metalsaltene, dvs. natrium- og kaliumsaltene, og ammoniumsaltene.

Estrene af syrerne er sådanne, som er farmaceu-10 tisk acceptable, og som vides at hydrolysere til den frie syre ih vivo. Foretrukne estre er de, "som indeholder en alkylcarbonyloxymethylengruppe, hvori hydrogenatomet (eller hydrogenatomerne) i methylendelen eventuelt er erstattet af en eller to methyl- eller ethyl-15 grupper, og alkylgruppen indeholder 1 til 5 carbonato-mer, specielt pivaloyloxymethyl- eller phthalid-3-yl-esteren.

Det er ved opfindelsen tilsigtet at tilvejebringe en økonomisk fordelagtig (eventuelt "one-pot") industri-20 elt anvendelig fremgangsmåde til fremstilling af peni-cillansyre-l,l-dioxider med den almene formel I og salte og estre deraf. Sådanne forbindelser er allerede-kendte, f.eks. fra beskrivelsen til hollandsk patentansøgning 7806126 (svarende til GB-patentansøgning 25 2000138A), US-patent 4276285 og hollandsk patentansøg ning 8001285 (svarende til GB-patentansøgning 2045755A).

Opfindelsen angår en særlig fremgangsmåde til fremstilling af penicillansyre-l,l-dioxider med den al-30 mene formel II 00

CH?X

h2c— I I Γοη3

„ C- N-CH

35 0 'COO-R

3

DK 16189 1B

hvori X har den ovenfor anførte betydning, og R betegner hydrogen eller en farmaceutisk acceptabel metal- eller estergruppe, ved reduktion af 6-a-brom- og/eller 6,6-dibrom-penicillansyre-1,1-dioxider med de almene 5 formler

0 »JO

N S

Br H ^CH X

h—i—2

j '"'CH

10 ί 3

,u c- -CH

C) ‘‘COO-R

og/eller 15 \/° ?r ψ >C ^Η,χ

Br-C-c" IV

I ''CH I 3

t -N-CH

S

20 0 'COO-R

hvori X og R har de ovennævnte betydninger, med zinkmetal og en syre, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at reduktionen udføres i et vandholdigt medium hvis 25 pH-værdi er 2,5-6, og ved anvendelse af en syre, hvis pKa-værdi, målt i vand, er lavere end 3,5, og at, om ønsket, hvis R er H, denne syre overføres i et farmaceutisk acceptabelt salt eller esterderivat.

En fordelagtig fremgangsmåde til fremstilling af 30 disse bromforbindelserne III og IV er beskrevet i den samtidigt indleverede patentansøgning "Fremgangsmåde til fremstilling af 6-a-brom- og/eller 6,6-dibrompenicillan-syre-l,l-dioxider", ans. nr. 1691/83.

Som nævnt i denne samtidigt indleverede ansøging 35 er det kendt fra beskrivelsen til hollandsk patentansøgning 7806126 (svarende til GB-patentansøgning

DK 161891B

4 2000138A), at 6-a-brompenicillansyre opnås ved di'azote-ring-bromering af 6-8-aminopenicillansyre. Hollandsk patentansøging 7806126 omhandler endvidere et trin, hvori bromforbindelsen reduceres (eller debromeres) med 5 en palladiumkatalysator og hydrogen til penicillansyre med formlen

H

! s ^ch3 HC-C t

10 I | I '-CH

* c-N-CH V

O toOH

og endelig fremstillingen af PAS ved oxidation af peni-cillansyren, f.eks. med 3-chlorbenzoesyre eller med et 15 permanganat, f.eks. kaliumpermanganat.

Reduktionen (eller debromeringen), der ifølge hollandsk patentansøgning 7806126 udføres ved anvendelse af en palladiumkatalysator og hydrogen, er allerede kendt fra GB-patent nr. 1072108. Som det fremgår af 20 dette patent samt af relevante eksempler i hollandsk patentansøging nr. 7806126, er denne reduktionsmetode ikke økonomisk og ikke egnet til anvendelse i praksis, da den blandt andet har den ulempe, at tilstedeværelsen af en blottet thioether-binding i den 5-leddede ring i 25 6-a-brom- og 6,6-dibrom-penicillansyre-strukturerne nødvendiggør anvendelse af en stor mængde katalysator, i mange tilfælde gentagelse af reduktionen med en ny mængde katalysator samt anvendelse af forlængede reaktionstider og arbejde under hydrogentryk større end det 30 atmosfæriske. Det er derfor ikke overraskende, at det, selv efter at opfinderne havde fået en betydelig erfaring i denne type reaktioner, ikke var muligt at opnå et gennemsnitligt totaludbytte på mere end 10% (højst 15%) ved mange forsøg på at efterprøve den i 35 hollandsk patentansøgning 7806126 omhandlede fremgangsmåde i 0,3 mol skala. (Med udtrykket "totaludbytte" skal 5

DK 161891 B

! forstås udbyttet beregnet på β-β-aminopenicillansyre som udgangsmateriale, hvilket også gælder i det følgende).

1 en anden serie patentansøgninger, f.eks. hollandsk patentansøgning nr. 8001285 (svarende til GB-pa-5 tentansøgning nr. 2045755A) anføres, at totaludbyttet kan forøges ved ombytning af de to sidste trin. Opfinderne fandt således, at den nu udførte reduktion på en blanding af 10 0 0 ° ?.

£r H CH Br H \// f !ysv/CH3 : : , s v .ch3 I I I 'CH3 og i | I '''CH3 C-N-CH y .C-N-CH 3 15 / ^

0 'COOH 0 COOH

VI VII

i det sidste trin medførte en anvendelse af kun ca, en femtedel af katalysatormængden, når der blev anvendt et 20 tryk over atmosfærisk tryk, men væsentligt under det hidtil anvendte, og med mindre hyppig gentagelse af reduktionsfrekvensen. Skønt der ved anvendelse af en grundigt gennemarbejdet fremgangsmåde til oxidation af 6-a-brompenicillansyre med permanganat til forbindel-25 serne med formlen vi ved denne fremgangsmåde opnås udbytter på ca. 80% eller mere, og oxidation af den anvendelige, men sædvanligvis temmelig lille mængde af biproduktet 6,6-dibrom-penicillansyre giver mindre godt udbytte, kunne totaludbyttet af PAS (forbindelsen med 30 formlen I, hvori X betegner hydrogen), imidlertid stadig ikke forøges til mere end maksimalt 20%. På basis af omfattende forskning og undersøgelser har det vist sig, at det dårlige totaludbytte ikke blot skyldes mangler ved den kendte diazoterings-bromerings-fremgangsmåde, men 35 også utilstrækkelige resultater ved det palladiumkatalyserede reduktionstrin, hvilket sandsynliggøres af, 6

DK 161891 B

at der i hollandsk patentansøgning nr. 8001285 (svarende til GB nr. 2045755A) nævnes andre reduktionsmetoder, såsom reduktion med et trialkyltinhydrid (f.eks. tribu-tyltinhydrid) og også, skønt på en lidet iøjnefaldende 5 måde, zink i eddikesyre, myresyre eller en phosphatbuf-fer.

I betragtning af nødvendigheden af at udvikle en økonomisk og industrielt anvendelig syntese af PAS, er det klart, at tributyltinhydrid på grund af sin pris er 10 uanvendeligt, og endvidere er mindre egnet til reduktion af syre-mellemprodukter, medens reduktion med zink i en phosphatpuffer efter opfindernes erfaring ikke resulterer i bedre udbytter, end de der opnås ved reduktion ved anvendelse af en palladiumkatalysator, og reduktion med 15 zink i eddikesyre er heller ikke tilfredsstillende, skønt der hermed opnås relativt noget„bedre udbytter.

Efter omfattende forskning har det nu overraskende vist sig, at den særlige fremgangsmåde ifølge den foreliggende opfindelse er en meget nemt udførlig metode 20 til reduktion af forbindelser med formlerne III og IV, og at den kan give næsten kvantitative udbytter (f.eks.

90%) af PAS. Som syre med en pKa-værdi lavere end 3,5 anvendes fortrinsvis saltsyre, hydrogenbromidsyre, citronsyre eller svovlsyre, ved en styret pH-værdi på som 25 nævnt 2,5 til 6, fortrinsvis 3 til 5. Mest foretrukket er det at anvende saltsyre, hydrogenbromidsyre eller svovlsyre.

For fagfolk vil fordelene ved denne reduktionsmetode klart fremgå, da totaludbyttet beregnet på β-β-ami-30 nopenicillansyre-1,1-dioxid som udgangsmateriale, fra hvilket bromforbindelserne fremstilles ved fremgangsmåden ifølge den ovennævnte samtidig indleverede ansøgning, er 60-70% (mens Cignarella-diazotering-bromerings-f remgangsmåden omhandlet i hollansk patentansøgning 35 nr. 8001285 og en egnet fremgangsmåde til oxidation med permanganat giver et totaludbytte på 33-38% med et muligt maksimum på 40%).

7

DK 161891 B

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen belyses nærmere i det følgende. Et af hovedformålene med undersøgelserne, der førte til opfindelsen, var at tilvejebringe en særdeles fordelagtig, i praksis gennemførlig, enkel og øko-5 nomisk fremgangsmåde til reduktion af bromiderne med formlerne III og IV til slutprodukterne med formlen II.

På baggrund af allerede kendt teknik, f.eks. som omhandlet i hollanske patentansøgninger nr. 8001285 og nr.

7806126 og i den ikke offentliggjorte ældre hollandske 10 patentansøgning nr. 8100209 (svarende til GB-ansøgning nr. 2070592A), [der omhandler fremstilling af en beslægtet forbindelse, nemlig PAS substitueret i β-methylgrup- j pen med et chloratom, hvor der ved en foretrukket udfø- i relsesform udføres samtidig erstatning af bromatomet og 15 2,2,2-trichlorethyl-beskyttelsesgruppen med hydrogen ved ' hjælp af zinkpulver i en blanding af eddikesyre og dimethyl formamid, hvorved der opnås et udbytte på kun 37% af det ønskede 2-p-chlormethyl-2-methyl-penam-3-carboxylsy~ re-l,l-dioxid, når der som udgangsmateriale anvendes 20 2,2,2-trichlorethyl-6-a-brom-2-p-chlormethyl-2-methyl-penam-3-carboxylat-l,l-dioxid, som det fremgår af f.eks. eksempel XXII, trin 4, side 31 ifølge reaktionsskema V på den sidste formelside], vil det forstås, at en sluttelig opnået tilfredsstillende reduktionsmetode 25 til erstatning af bromatomer i forbindelser med formlerne III og IV måtte være karakteriseret ved snævert definerede betingelser. Den tilvejebragte, overraskende effektive fremgangsmåde ifølge opfindelsen til reduktion ved hjælp af metallisk zink, f.eks. findelt zinkpulver, er da også forbundet med snævert definerede reaktionsbe-30 tingelser. Når R betegner hydrogen udføres reduktionen således: - i vand, eventuelt fortyndet med et indifferent organisk opløsningsmiddel, såsom acetonitril, methylacetat eller ethylacetat, i de sidstnævnte tilfælde omfattende 35 reduktion i et tolagssystem; der anvendes fortrinsvis

DK 161891B

8 mindst 5% vand; ved pH 2,5 til 6, fortrinsvis 3,5 til 5; - under tilsætning, fortrinsvis kontinuerligt, af en syre med pKa-værdi i vand på mindre end 3,5, mest fore- 5 trukket fortyndet saltsyre, hydrogenbromidsyre eller svovlsyre, for at holde en pH-værdi på 2,5 til 6, fortrinsvis 3,5 til 5; - ved en temperatur mellem 0 og 20°C, men hensigtsmæssigt ikke højere end 15°C ved anvendelse af monobromi- 10 det, og hensigtsmæssigt ikke højere end 10°C ved anvendelse af dibromidet med formlen IV; - alment med metallisk zink, men fortrinsvis med findelt zinkpulver; - under hensyntagen til antallet af tilstedeværende 15 bromatomer med ca. 1,2 til ca. 2 mol zink til reduktion af 1 mol af monobromidet med formlen III og med ca. 2,4 til ca. 4 mol zink pr. mol dibromid med formlen IV* idet det minimale overskud på ca. 20% anvendes i ideelle tilfælde, i hvilke (næsten) rene forbindelser med form-20 lerne III og/eller IV reduceres i forholdsvis koncentreret opløsning, medens væsentlig større overskud anvendes i tilfælde med større fortynding eller i tilfælde, hvor antallet af manipulationer efter diazoterings-brome-rings-reeaktionen er væsentligt reduceret.

25 Andre syrer end saltsyre, hydrogenbromidsyre og svovlsyre med en pKa-værdi i vand på mindre end 3,5, som kan anvendes sammen med zink i reduktionstrinnet er f.eks. perchlorsyre, arylsulfonsyrer (f.eks. p-tolylsul-fonsyre) og tilstrækkeligt sure alkansyrer, alkandisyrer 30 (f.eks. malonsyre) og citronsyre.

Når der gåes ud fra dibromidet med formlen IV (R betegner hydrogen) er både omdannelsesudbyttet og det isolerede udbytte af praktisk taget ren forbindelse med formlen II mindst 85% og sædvanligvis ca. 90%. Når der 35 gåes ud fra monobromidet med formlen III (R betegner hydrogen), er omdannelsesudbyttet nær 100%, og der kan 9

DK 161891 B

isoleres udbytter på 95% eller mere af i det væsentlige rent produkt.

Hvis R betegner andet end hydrogen, er reaktionsbetingelserne i det væsentlige de samme, bortset fra at, 5 (skønt andre med vand blandbare eller delvis med vand blandbare opløsningsmidler, såsom methyl- og ethylacetat kan anvendes), det foretrukne opløsningsmiddel er aceto-nitril indeholdende en tilstrækkelig, men lille mængde vand, dvs. ca. 10 volumen%, til tilvejebringelse af 10 tilstrækkelig kontakt ved den heterogene reaktion mellem zink, syre og opløste bromerede forbindelser. Når R betegner andre grupper, er det uden betydning, om udgangsmaterialet er et monobromid eller et dibromid, da såvel omdannelsesudbytterne som de isolerede udbytter af 15 i det væsentlige rent produkt er over 85%.

Bortset fra at denne overraskende effektive reduktionsmetode er særdeles fordelagtig, økonomisk og nem at udføre, er de dermed forbundne metoder til isolering enkle, og tilfældigvis omdannes biprodukter ved 20 reduktionen i stor udstrækning til i det væsentlige ikke-ekstraherbare forbindelser. Selv når der gåes ud fra i det væsentlige urene bromderivater opnås derfor ved en ukompliceret ekstraktion allerede væsentlig mere rene slutprodukter, især når R betegner hydrogen.

25 Den ovenfor beskrevne fremgangsmåde til debro- mering af 6-brom- og 6,6-dibrompenicillansyrederivater med de almene formler III og IV er enestående, og der opnås ved denne bedre udbytter end ved hidtil kendte metoder, f.eks. den ovennævnte til debromering af hvil-30 ken som helst 6-brom- og/eller 6,6-dibrompenicillansyre-forbindelse, specielt når reduktionsmidlet er zink sammen med billig, let tilgængelig saltsyre, hydrogenbro-midsyre eller svovlsyre.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen belyses nærmere 35 ved hjælp af de følgende eksempler.

DK 161891B

10

Eksempel 1

Reduktion af en rå blanding af 6,6-dibrom-penicillansy-re-l,l-dioxid og 6-a-brom-penicillansyre-l,l-dioxid til pencillansyre-l, l-d-ioxid-.

a. 2,5 g af den rå blanding af bromforbindelser 5 fremstillet ifølge eksempel 1 i den samtidigt indleverede ansøgning blev suspenderet under omrøring i en iskold blanding af 20 ml‘ vand og 10 ml acetonitril. Ved tilsætning af 4 N natriumhydroxid opnåedes en klar opløsning ved pH 5,2. Derefter blev 2 g zinkpulver tilsat 10 under kraftig omrøring. Ved 0-10°C blev 4 N saltsyre tilført gradvis, hvilket resulterede i en hurtig reduktion af pH-værdien til 3,5-4,0. Efter ca. 20 minutter var omdannelsen tilsyneladende afsluttet, hvilket blev påvist ved tyndtlagschcomatografi. Overskuddet af zink 15 blev frafiltreret og vasket med vand. Det kombinerede filtrat blev koncentreret i vakuum til fjernelse af acetonitril. Den tilbageværende opløsning i vand blev ekstraheret flere gange med ethylacetat ved pH 2- De kombinerede ekstrakter blev vasket med et lille volumen 20 mættet vandig natriumchloridopløsning, tørret over vandfrit magnesiumsulfat, filtreret, inddampet i vakuum og tørret omhyggeligt i vakuum. Udbytte: 1,1 g af et svagt farvet fast stof.

Ved undersøgelse af produktet ved tyndtlagschro-25 matografi kunne påvises god renhed. Ifølge PMR-spektret af det isolerede produkt bestod det af penicillansyre-l,l-dioxid, et ukendt biprodukt og ethylacetat i et molforhold på 13:0,7:0,8. Dette betyder, at produktet har en renhed på mindst 90 vægt%, eller at der 30 er opnået ca. 1,0 g af det ønskede produkt ved anvendelse af 2,0 g udgangsmateriale, samt at totaludbyttet er ca. 55%.

Identifikation ved PMR (d6 -DMSO, δ-værdier i ppm. TMS, 60 Mc): C(CH3) . χ/36 (S/ 3H) og 1/48 (S/ 3H), c6“h2: mellem 3,08 og 3,9 (octet, JAB 16,2 cps, 2H, J5_6 35

DK 161891B

11 1,9 cps synlig 1 den halvdel, hvor det høje felt ligger og J5_6 4,2 cps synlig i den halvdel, hvor det lave felt af opsplitnings-mønstret ligger), C3-H: 4,27 (s IH) og C5-H: ca. 5,15 (tæt kvartet, J5_6 værdier på ca.

5 1,9 og 4,2 cps, IH).

b. En rå blanding af bromforbindelser (men noget

bedre renset end blandingen under a) fremstillet ifølge eksempel lb i den samtidig indleverede ansøgning blev ligeledes reduceret med zink under anvendelse af betin-10 gelser, der var bedre egnede for det tilstedeværende overskud af dibromid, dvs. reduktion ved 0-5°C og ved pH

4,2 til 4,7. Det isolerede rå penicillansyre-1,1-dioxid var renere end det tidligere opnåede. Det aktuelle totaludbytte var mindst 60%.

15

Eksempel 2

Reduktion af en rå blanding af bromforbindelserne.

Udgangsmaterialet bestod af bromforbindelserne opnået ved diazotering-bromering af 6-0-aminopenicillan-20 syre-l,l-dioxid ifølge eksempel 11 i den samtidigt indleverede ansøgning. Efter diazoterings-bromerings-trinet blev acetonitrilen fjernet i vakuum, hvorefter der blev ekstraheret med dichlormethan og ethylacetat. Den kombinerede ethylacetat-ekstrakt blev vasket to gange med et 25 lille volumen mættet natriumchloridopløsning og derefter blandet med 150 ml koldt vand, hvorefter pH-værdien blev indstillet til 3,5 ved tilsætning af 4 N natriumhydroxid.

Blandingen blev omrørt kraftigt ved 10°C og 5 g 30 zinkpulver blev tilsat i fire portioner i løbet af 15 minutter, medens der dråbevis blev tilsat 4 N saltsyre med en sådan hastighed, at pH-værdien blev holdt mellem 3,5 og 4,0. Derefter blev tilsat 3 g zinkpulver, og omrøringen blev fortsat i ca. 20 minutter, indtil pH-35 korrektion ikke længere var nødvendig. Zink blev fjernet ved filtrering gennem et glasfilter forstærket med fil-

DK 161891B

12 terhjælpemiddel og vasket med vand og ethylacetat. pH-Værdien af de kombinerede filtrater blev indstillet til 2,0 med 4 N saltsyre, hvorefter lagene blev adskilt.

Det vandige lag blev ekstraheret fire gange med 150 ml 5 ethylacetat,,. hvorefter den kombinerede ekstrakt blev vasket to gange med et lille volumen mættet natrium-chloridopløsning, tørret over vandfrit magnesiumsulfat, filtreret, inddampet i vakuum og tørret omhyggeligt ved 0,5 mmHg. Herved opnåedes et udbytte på 10,0 g af et 10 svagt farvet storkrystallinsk produkt. TLC- og PMR-spek-trene viste udmærket kvalitet med hensyn til nærværelse af ukendte nedbrydningsprodukter.

Eksempel 3 15 Reduktion af 6,6-dibrom- og 6a-brom-penicillansyre-l,l-dioxider med zink og saltsyre sammenlignet med reduktion med zink i en phosphat-citrat-buffer.

Ved begge forsøg blev anvendt samme mængde af den samme, ikke helt rene, blanding af 6,6-dibrom-penicil-20 lansyre-l,l-dioxid og en meget mindre mængde af 6a-brompenicillansyre-l,l-dioxid. I så stor udstrækning som muligt blev anvendt samme reaktionsbetingelser og fremgangsmåde til isolering.

(a) En pH 3,6-phosphat/citrat-buffer blev frem-25 stillet ifølge Mcllvain ud fra 68 ml af 0,1 molær (21 g pr. liter) opløsning af citronsyre i vand og 32 ml 0,2 molær (35,6 g pr. liter) opløsning af Na2HP04,2H20 i vand.

Den aktuelle pH-værdi var nær 3,6.

30 Ved 6°C blev en suspension af 3,0 g rå blanding af bromider stammende fra en homogeniseret blanding af isolater fra flere diazoterings-bromerings-forsøg i 10 ml ethylacetat under kraftig omrøring blandet med 100 ml af den som ovenfor angivet fremstillede buffer, hvilket 35 resulterede i en pH-værdi på 3,0.

Af den afvejede mængde zinkpulver (6 g) blev straks til- 13

DK 161891 B

sat en lille portion, hvorefter der blev forventet en hurtig stigning i pH-værdi. Da dette ikke skete, blev pH-værdien hævet til 3,5 ved tilsætning af nogle få dråber 4 N natriumhydroxid, hvorefter der straks blev 5 tilsat mere zink. Efter tilsætning af ca. 3 g zink steg pH-værdien til 4,0, når der kontinuerligt blev arbejdet ved 6eC. Derefter blev den tilbageværende mængde zink tilsat i én portion. Temperaturen steg ikke under reduktionen. Et tyndlags-chromatogram fremstillet 30 minut-1 o ter efter starten viste fuldstændig omdannelse af udgangsmaterialet, men ikke en ren omdannelse. Det fremgik af chromatogrammet, at der i stor udstrækning var sket nedbrydning. Blandingen blev filtreret gennem glas, og uomsat zink blev vasket med vand. De kombinerede filtra-15 ter, som havde en pH-værdi på 4,0, blev indstillet til en pH-værdi på 2,0 ved tilsætning af 4 N saltsyre, hvorefter de blev ekstraheret fire gange med 50 ml-volumener ethylacetat, hvilket ifølge optagne TLC-chromatogrammer resulterede i fuldstændig fjernelse af penicillansyre-20 1,1-dioxid fra vand. Efter vask en gang med 10 ml mættet natriumchloridopløsning blev den kombinerede ekstrakt omrørt i isbad med vandfrit magnesiumsulfat og 0,5 g aktivt carbon. Efter filtrering og vask af filterkagen med ethylacetat blev det kombinerede, stadig farvede filtrat 25 inddampet i vakuum, hvorefter det blev tørret omhyggeligt i vakuum. Udbytte: 0,820 g farvet produkt. Hvis produktet havde været rent, ville udbyttet have været 50% under hensyntagen til sammensætningen og renheden af udgangsmaterialet.

30 Ifølge PMR-spektret af produktet, indeholdt det 5 mol% citronsyre og 10 mol% ethylacetat. Da andre urenheder også var tilstede, var det opnåede udbytte af peni-cillansyre-l,l-dioxid højst 40%.

(b) Til en suspension af 3,0 g af samme udgangs-35 materiale i 10 ml ethylacetat, afkølet i is, blev under omrøring sat 45 ml isvand, hvorefter der forsigtigt blev

DK 161891B

14 tilsat 4 N natriumhydroxid til fuldstændig opløsning ved pH 4,0. Af den afvejede mængde på 6 g zinkpulver blev en lille portion tilsat under kraftig omrøring, hvorefter der straks blev tilsat 4 N saltsyre til pH 3,5. Idet re-5 aktionstemperaturen blev holdt nær 6°C blev ca. halvdelen af zinkmængden tilsat i løbet af 15 minutter, medens pH-værdien blev holdt på 4,0 ved tilsætning af 4 N saltsyre. Efter 15 minutters reaktion blev resten af den afvej ede zink tilsat i én portion. Som under (a) blev 10 omrøringen afbrudt 30 minutter efter starten, skønt omdannelsen var afsluttet efter 20 minutter. Ved tyndt-lagschromatografi kunne påvises en fuldstændig omdannelse af bromiderne, men også en meget mere selektiv dannelse af penicillansyre-l,l-dioxid end i forsøg (a).

15 Pletten ved pladens kant hidrørende fra meget polære nedbrydningsprodukter var forholdsvis meget mindre, og i modsætning til produktet opnået ved forsøg (a) indeholdt dette produkt ikke en urenhed, der var mindre polær og havde en større Rf-værdi end den ønskede forbindelse.

20 Reaktionsblandingen blev behandlet som beskrevet ovenfor. Det til slut opnåede filtrat var ligesom det krystallinske slutprodukt mindre farvet. Udbytte: 1,48 g, hvilket er væsentligt mere end det ovenfor opnåede udbytte. Hvis produktet havde været rent, ville udbyttet 25 have været 90,2%. Sammenlignet med produktet fra forsøg (a) tillod en væsentlig bedre kvalitet af produkt (b) en bestemmelse af indholdet af penicillansyre-1,1-dioxid ved PMR. Denne bestemmelse viste en renhed på 91 vægt%. Det vil sige et udbytte på 82,1%, hvilket er 30 mindst dobbelt som meget, som der blev opnået ved forsøg (a).

Ved en mere varieret ekstraktion, ville det naturligvis have været muligt at opnå et renere produkt ved forsøg (a) og et helt rent produkt ved forsøg (b), 35 men en sådan fremgangsmåde kunne have resulteret i tab, som muligvis kunne have ført til en endnu større forskel

DK 161891B

15 i mængderne af Isoleret produkt. Udgangsmaterialet indeholdt dibromidet og monobromidet i et forhold på ca. 9:1.

5 Eksempel 4

Yderligere sammenligning af reduktion af 6,6-dibrom- og 6a-brom-penicillansyre-l,l-dioxider med zink og hydro-genhalogenidsyre og med reduktion med zink i phosphat-puffer.

10 Udgangsmaterialet blev fremstillet på følgende måde: Et antal isolater opnået ved forskellige forsøg i lille skala, som de der er beskrevet i eksemplerne 8 og 9 i den samtidigt indleverede ansøgning, blev kombineret og derefter suspenderet i blanding af ethylacetat og 15 vand. Der blev tilsat fortyndet natriumhydroxid til fuldstænding opløsning af udgangsmaterialet, hvorefter lagene blev adskilt ved pH 6,5. Det organiske lag blev bortkastet, og det vandige lag blev ekstraheret med ethylacetat ved pH 2,5. Ekstrakterne blev kombineret, 20 vasket to gange med et lille volumen mættet natrium-chloridopløsning, tørret over magnesiumsulfat, filtreret, inddampet i vakuum og tørret i vakuum. Den således opnåede homogene og forholdsvis rene blanding af bromider, i hvilken dibromidet var til stede i stort overskud 25 i forhold til monobromidet, blev analyseret ved PMR, idet der blev tilsat en afvejet mængde intern standard.

På denne måde blev det nøjagtige indhold og det molære forhold mellem dibromid- og monobromidindhold bestemt i udgangsmaterialet til de følgende reduktionsforsøg.

30 (a) 5 g af den ovenfor angivne blanding af bro mider blev under omrøring og afkøling i is suspenderet i en blanding af 20 ml ethylacetat og 40 ml phosphatbuffer fremstillet ved tilsætning af 10% phosphorsyre til en opløsning af 335,6 g Na2HP04,2H20 i 1 liter destilleret 35 vand til en pH-værdi på 6,5. Udgangsmaterialet gik i opløsning, hvorved pH-værdien af den klare blanding blev

DK 161891B

16 4,0. Der blev tilsat fortyndet phosphorsyre, indtil blandingen opnåede en pH-værdi på 3,5. Ved 4°C blev 5 g zink tilsat i løbet af 5 minutter. Herved skete ingen forandring i pH-værdi eller temperatur. Efter tilsætning 5 af yderligere 5 g zink steg temperaturen til 6°C. Reaktion kunne nu påvises ved et svagt fald i pH-værdi og en lille stigning i temperatur. Reaktionen blev afbrudt efter omrøring ved 6 til 8°C i yderligere ca. 15 minutter. Ved TLC kunne påvises fuldstændig omdannelse af ud-10 gangsmaterialet; pladen svarede til den, der var fremstillet i forsøg (a) i eksempel 3, men viste en lidt mere selektiv reduktion. Reaktionsblandingen blev behandlet på samme måde som beskrevet i eksempel 3. Udbytte: 1,48 g af et gulligt produkt, som gjorde et bedre ind-15 tryk end stoffet ifølge eksempel 3, forsøg (a). Ud fra et PMR-spektrum taget af en blanding af en afvej et mængde af isoleret produkt og en referenceforbindelse, kunne det beregnes, at det isolerede produkt havde en renhed på 93,3 vægt%. Hoved-urenheden var ethylacetat (3,4 20 vægt%). Dette betyder et faktisk udbytte på 1,381 g eller 47,0%.

Udbyttet, skønt det stadig var temmelig lavt, samt kvaliteten af produktet var væsentlig bedre, end hvad der blev opnået i forsøg (a) i eksempel 17. Da den 25 anvendte koncentration af udgangsmateriale ikke var identisk i de to eksempler, kan det ikke sluttes, at citrat-anioner er endnu mere skadelige end phosphat-anioner.

(b) Dette forsøg var en så nøjagtig gentagelse 30 som mulig af forsøg (a), bortset fra en tilsigtet variation. 1 g Natriumbromid blev sat til phosphatpufferen for at fastslå, om halogen-anioner kunne have en katalytisk virkning og/eller kunne reducere den tydeligt skadelige virkning af phosphat-anioner. Dette fremgik 35 imidlertid hverken af reduktionsforløb, TLC eller af udbytte og kvalitet af det isolere produkt. Udbytte 1,40 17

DK 101891B

g. Renhed bestemt ved hjælp af PMR var kun 71,8 vægt%.

Dette betyder et faktisk udbytte på kun 0,997 g eller 33,9%.

Af forsøgene ifølge eksempel 3 og 4 fremgår det, 5 at phosphatpuffere ikke bør anvendes, hvilket er i modstrid med tidligere fremsatte anbefalinger. Fra et rent videnskabeligt standpunkt kunne det fremføres, at en forøgelse af ionstyrke, som klart fremgår ved sammenligning af fors-øgene (a) og (b) i det foreliggende eksem-10 pel, kunne forøge den relative mængde af uønskede bireaktioner, der på en eller anden måde var forbundet med eller startes af en nucleofil substitution. Dette kan tildels være tilfældet, men kun tildels. Under forsøg med udvikling af fremgangsmåden ifølge opfindelsen blev i 15 det erfaret, at reduktion udført umiddelbart efter fremstilling af bromforbindelserne, dvs. uden mellemliggende ekstraktion af bromider med ethylacetat efterfulgt af blanding med vand og så videre, kunne resultere i maksimalt ca. 20% lavere udbytter, dvs. med det samme hjælpe-20 middel 45-50% totaludbytte i stedet for 55-60%, samt nødvendighed af at anvende forholdsvis mere zink end ved den fremgangsmåde, der omfatter mellemliggende ekstraktion. Imidlertid er ionstyrken under sådanne betingelser stadig større, end den der er anvendt i phosphatpuffer-25 forsøgene ifølge eksempel 3 og 4, medens der kan være andre grunde til det lejlighedsvis lavere udbytte ved direkte udførte reduktioner, såsom tilstedeværelsen af væsentlig flere nedbrydningsprodukter.

(c) 5 g af det samme udgangsmateriale blev under 30 afkøling i is suspenderet i en blanding af 20 ml ethylacetat og 50 ml koldt vand. Der blev tilsat 4 N natriumhydroxid til fuldstændig opløsning ved pH 5. Der blev tildryppet ca. 4 N hydrogenbromidsyre, til den kraftigt omrørte blanding antog en pH-værd i på 3,8 ved 4°C. 4 g 35 zinkpulver blev gradvis tilsat i fire portioner i løbet af 15 minutter, medens fortyndet hydrogenbromidsyre blev

DK 161891 B

18 tildryppet for at holde pH-værdien på 3,5 til 4. Først steg temperaturen til 10eC, men den faldt senere til 6-8eC. Efter tilsætning af den sidste portion zink blev pH-værdien snart konstant, hvilket tilkendegav fuldstæn-5 dig omdannelse. Der var ingen grund til tilsætning af mere zink, men for at efterligne betingelserne ved forsøg (a) og (b), blev blandingen omrørt i yderligere 15 minutter ved 8-10eC. Den sædvanlige fremgangsmåde til isolering blev fulgt. Udbytte: 2,46 g. Hvis stoffet var 10 rent, betyder dette et udbytte 90,1%. Ved PMR kunne påvises en renhed nær 100%. Det faktiske udbytte var således mindst 89%.

(d) Dette forsøg blev udført i noget lavere koncentration end forsøg (a) og omfattede tilsætning af na-15 triumchlorid til phosphatpufferen. De indgående bestanddele var 3 g af den samme blanding af bromider, 20 ml ethylacetat, 40 ml af phosphatpufferen, 200 ml natrium-chlorid og fortyndet phosphorsyre til syrning af blandingen til pH 3,7. Under reaktionen blev temperaturen 20 bragt til 6-8°C. 3 g Zinkpulver blev tilsat i fire portioner i løbet 15 minutter. Derefter blev der tilsat 2 g zinkpulver i én portion, hvorefter der blev omrørt i yderligere 15 minutter ved 6-10°C. Ved TLC kunne påvises fuldstændig omdannelse, men også megen nedbrydning.

25 Udbytte 0,820 g af et halvfast produkt, eller 46,5% under forudsætning af 100% renhed. TLC viste en noget mindre renhed end af produktet ifølge forsøg (a). Det faktiske udbytte blev skønnet til 40-42%.

30 Eksempel 5

Sammenligning af reduktion af 6,6-dibrom- og 6a-brompe-nicillansyre-l,l-dioxider med zink og svovlsyre og med zink i phosphorsyre.

Da det dårlige resultat ved reduktion med zink-35 pulver i phosphatpuf fere, som det fremgår af de forudgående to eksempler, i nogen grad kunne skyldes den re-

DK 161891 B

19 lativt høje ionstyrke i puffere, sammenlignes fortyndet phosphorsyre i det foreliggende eksempel med svovlsyre. Udgangsmaterialet blev fremstillet ved et forsøg i større målestok og anvendt uden yderligere rensning. Det 5 indeholdt 84,5 vægt% af dibromidet og 6,0% af monobro-midet. I 5 g af dette produkt var der således 11,77 mmol anvendelig forbindelse tilstede.

(ai Til en suspension af 5 g af den rå blanding af bromider i 20 ml ethylacetat og 50 ml isvand blev der 10 dråbevis under omrøring tilsat 4 N NaOH under omrøring, indtil der blev opnået en klar opløsning ved pH 5,0. Ved 8°C blev der- tildryppet 10% phosphorsyre til en pH-værdi på 3,8. 4 g Zinkpulver blev tilsat i fire lige store portioner i løbet af 15 minutter ved 8-10°C. Som i de 15 forudgående eksempler blev det igen bemærket, at phos-phat-anioner straks bevirker en sænkning af pH-værdien, hvilket aldrig blev bemærket ved reduktion i nærværelse af halogen-anioner eller sulfat-anioner. Ved gradvis tilsætning af 10% phosphorsyre blev pH-værdien holdt 20 mellem 3,5 og 4,0. Efter tilsætningen af zink blev blandingen omrørt i yderligere 30 minutter ved 8-l0°C. Efter de sædvanlige manipulationer opnåedes 1,88 g af et kraf-- tigt farvet produkt. Ligesom udgangsmaterialet, blev dette fugtende produkt undersøgt ved kvantitativ analyse 25 ved hjælp af PMR, idet der blev anvendt afvejede mængder af produkterne og af 3,4,5-trimethoxyphenyleddikesyre.

Hvis slutproduktet var rent, ville udbyttet have været 1,88/233/0,01177 x 100% = 68,55%. Imidlertid viste PMR-spektret en renhed på maksimalt 58% som følge af tilste-30 deværelsen af flere nedbrydningsprodukter. Det faktiske udbytte var derfor højst 40%.

(b) Nøjagtig samme forsøg blev udført med 4 N svovlsyre. Udbytte 2,62 g eller 95,54%, hvis produktet var rent. Kvantitativ analyse ved PMR viste en renhed på 35 mindst 91 vægt%. Det faktiske udbytte var derfor mindst 87%.

DK 161891 B

20

Eksempel 6

Fremstilling af pivaloyloxymethylesteren af penicillan-syre-l,l-dioxid.

En opløsning af 2,50 g af en blanding af piva-5 loyloxymethylestrene af 6,6-dibrom- og 6-a-brom-peni-cillan-syre-l,l-dioxid fremstillet ifølge eksempel 21 i den samtidigt indleverede ansøgning, i 50 ml i aceto-nitril blev afkølet til 2eC. 5 ml Koldt vand og 1,0 g zinkpulver blev tilsat. Derefter blev dråbevis tilsat 10 ca. 10 ml 1 N saltsyre i løbet af 5-10 minutter, idet hastigheden blev indstillet således, at pH-værdien ikke faldt under 2,5, og temperaturen ikke steg over 8°C. Efter afslutning af tilsætningen steg pH-værdien gradvis til 6. Et tyndtlagschromatogram, som var fremstillet i 15 mellemtiden, viste en ren og fuldstændig omdannelse til den ønskede forbindelse. Reaktionsblandingen blev filtreret gennem et glasfilter forstærket med filterhjælpemiddel, og filtratet blev vasket med acetonitril. Det kombinerede, næsten farveløse filtrat blev fortyndet med 20 30 ml koldt vand, hvorefter acetonitril azeotropt blev fjernet i vakuum, hvorved der udfældedes en olie. Koncentreringen i vakuum blev derefter afbrudt for podning med en krystal. Ved fornyet koncentrering forandredes olien til et krystallinsk produkt, som blev opsamlet ved 25 filtrering, vasket med koldt vand og omhyggeligt tørret i vakuum i nærværelse af phosphorpentoxid. Der blev opnået 1,59 g af et produkt, som var praktisk taget rent ifølge TLC og PMR-spektrum. Udbyttet var mindst 88%, da slutproduktet afgjort var mere rent end udgangsmateria-30 let. Totaludbytte over trin (b) og (c) 48,5%.

IR (KBr-tablet, værdier i cm-1^ 2990 ' 1802 (vs)' 1778 (vs), 1755 (vs), 1325 (vs), 1280 (m), 1200 (s), 1165 (S), 1110 (VS), 1000 (s), 982 (s).

21

DK 161891 B

PMR (CDC13/ 6q Mc# β-værdier i ppm, TMS): 1,22 (s, 9H), 1,43 (S, 3H), 1,59 (s, 3H), 3,45 (d, J = 3,3 Hz, 2H), 4,39 (S, IH), 4,62 (t, J = 3,3 Hz, IH), 5,65 til 6,00 (AB—g, J^g = 5,4 Hz, 2H).

5

Eksempel 7

Sammenligning mellem anvendelse af forskellige syrer ved reduktion med zinkpulver.

I alle forsøg blev anvendt det samme udgangsmate-10 riale, nemlig 3,6 g af en rå blanding af bromider direkte opnået ved et forsøg i større målestok omfattende anvendelse af caprolactam som hjælpemiddel. På grund af mangelfuld rensning indeholdt udgangsmaterialet en væsentlige mængde caprolactam. Slutprodukterne indeholdt 15 også caprolactam i varierende mængder. Det faktiske indhold af bromider i udgangsmaterialet var 3,2 g, hvori molforholdet mellem dibromidet og monobromidet var 4:3, eller 5,12 mmol dibromid og 3,84 mmol monobromid. Ialt 8,96 mmol anvendelige forbindelser. Det teoretiske ud-20 bytte af 100% rent produkt skulle således være 2,088 g.

Alle forsøgene omfattede reduktion ved 8-10°C, en udgangsblanding af 50 ml vand og 20 ml ethylacetat, tilsætning af 2 g zink i fire portioner i løbet af 15 minutter og 1 g zink i én portion, efterfulgt af omrøring 25 i yderligere 30 minutter, bortset fra de sidste to forsøg, i hvilke omrøringen blev fortsat i ca. 2 timer ved en væsentligt højere pH-værdi end pH-værdien på 3,5, som blev holdt i de første seks forsøg. Bortset fra det sidste forsøg, hvor den sure blanding blev indstillet til 30 en pH-værdi på 3,5 ved tilsætning af fast borax, blev pH-værdien af blandingen i alle andre forsøg indstillet til 5 ved tilsætning af 4 N NaOH, før der blev tilsat zink og syre. I forsøgene 2-6 blev syren tilsat som en ca. 10% opløsning i vand. I forsøgene 7 og 8 blev syren 35 tilsat i fast form på grund af mindre opløselighed i vand.

DK 161891 B

22

Forsøg Syre pH-in- Isoleret Relativt Faktisk nr. terval vægtmængde indhold udbytte _af PAS_ 5 1. 4N HC1 3/5-4,0 2,24 g 84,3% 90,1% 2. Oxalsyre " 2,00 g 79,4% 76,1% 3. Malonsyre H 2,40 g x 61,6% 70,8% 4. Citronsyre " 2,01 g 90,2% 86,8% 5. p-Tolyl- 10 sulfonsyre * 2,06 g 7 3,3% 72,3% 6. Perchlorsyre " 2,09 g 76,7% 76,8% 7. 4-Chlorben- zosyre 4-5,5 1,80 g 57,5% 49,6% 8. Borsyre 3,4-6,0 1,67 g 52,7% 42,2% 15 x Produktet var også forurenet af malonsyre (ca. 14 vægt%).

"PAS" er en forkortelse for penicillansyre-l,l-dioxid. Sammenfattende resultat: 20 Phsophorsyre, borsyre og benzoesyre giver dårlige udbytter. De to sidstnævnte giver også praktiske vanskeligheder. Perchlorsyre, arylsulfonsyrer og tilstrækkeligt sure alkansyrer, alkandisyrer og citronsyre kan principielt anvendes, men bortset fra ved anvendelse af 25 citronsyre opnås væsentligt ringere udbytter end med saltsyre, hydrogenbromidsyre [jfr. eksempel 4 (a)] og svovlsyre [jfr. eksempel 5 (b)].

Eksempel 8 30 6-p-Aminopenicillansyre-l,l-dioxid (10 g, renhed 90%, 36,3 mmol) blev omdannet til en blanding af 6-a-brom- og 6,6-dibrom-forbindelser, hvorefter denne blanding blev reduceret på samme måde som beskrevet i eksempel 1. Dette forsøg blev gentaget to gange ved an-35 vendelse af forskellige pH-værdier under reduktionen.

Claims (7)

1. 30 C> 'COO-R og/eller DK 161891B B, H°V^ /CH X Br-C-C IV 5 ''CH I 1 3 C -N-CH s O vCOO-R hvori X og R har de ovenfor angivne betydninger, med zinkmetal og en syre, kendetegnet ved, at reduktionen udføres i et vandholdigt medium,hvis pH-værdi er 2,5-6, og ved anvendelse af en syre, hvis pKa-værdi, målt i vand, er lavere end 3,5, og at, om ønsket, hvis R er H, denne syre overføres i et farmaceutisk acceptabelt salt eller esterderivat.
2. 2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det vandholdige medium indeholder et indifferent organisk opløsningsmiddel.
3. 3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at det indifferente organiske opløsningsmiddel er acetonitril, methylacetat eller ethylacetat.
4. 4. Fremgangsmåde ifølge krav l, kendetegnet ved, at pH-værdien er 3 til 5.
5. 5. Fremgangsmåde ifølge krav 1 til 4, k ende-tegnet ved, at reduktionen med zinkmetallet udføres ved anvendelse af fortyndet saltsyre, hydrogenbro-midsyre eller svovlsyre.
6. 6. Fremgangsmåde ifølge krav 1 til 5, k ende- tegnet ved, at reaktionen udføres ved en tempera-30 o <, tur mellem 0 og 20 C, fortrinsvis mellem 0 og 10 C.
7. 7. Fremgangsmåde ifølge krav 1 til 6, kendetegnet ved, at der anvendes 1,2 til 2 mol zinkmetal for hvert bromatom, der er til stede i udgangsforbindelserne . 35