FI57596C - Foerfarande foer framstaellning av 3',4'-dideoxikanamycin b som aer antibakteriell och speciellt aktiv mot infektioner orsakade av kanamycinresistenta organismer - Google Patents

Description

Ι,ΓΊΓ"! r_, KUULUTUSJULKAISU r n r λ / 4&A ^ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT 57596 q45) ·;- n : · ---o ^ ^ (51) Kv.lk.3/lirt.CI.3 C 07 H 15/22 SUOMI—FINLAND pi) ρμι#«ιηιιμι«ι»-ριμπ»λ^ι 17^/71 (22) HtktmlspUvf — Araeknlngtd·· l8.06.71 ^^ (23) Alkupllvi—GIMfh«tad«f l8.06.71 (41) Tullut JulklMluI — Bllvlt offamllg 30.01.72

Ja rekisterihallitus (44) NlhtMkilpwon j. kuuL]ulk»l«*n pvm.-

PktMlt· och rtgiltantyrilNn AimMcm utlagd och utl.*krHton publlcond 30.05. ÖO

(32)(33)(31) P)ry4«*y «uoHteui—Begird prioritot 29.07.70 ll.05.7i Japani-Japan(JP) 65760/70, 30871/71 (71) Zaidan Hojin Biseibutsu Kagaku Kenkyu Kai, No. 14-23, 3-chome, Kami-Osaki, ”” Shingawa-ku, Tokyo, Japani-Japan(JP) (72) Sumio Umezava, Tokyo, Hamao Umezawa, Tokyo, Tsutomu Tsuchiya, Yokohama-shi, Kanagawa-ken, Japani-Japan(JP) (74) Forssen & Salomaa Oy (54) Menetelmä antibakteerisen ja erityisesti kanamysiiniresistenttien organismien aiheuttamiin infektioihin tehoavan 3',4'-dideoksikanamysiini B:n valmistamiseksi - Förfarande för framställning av 3',U'-dideoxikanamycin B som är antibakteriell och speciellt aktiv mot infektioner orsakade av kanamycinresistenta organismer Tämä keksintö koskee 3',4'-dideoksikanamysiini B:n valmistusmenetelmää, joka aine on antibakteerinen ja erityisesti vaikuttaa kanamysiiniresistenttien organismien aiheuttamiin infektioihin.

^ Mainittua yhdistettä esittää kaava 6'

w H2NH2C

ίχ .

H0H2C I J

ho3>1|___k„

OH

2 57596

Valmistusmenetelmä on seuraava: lähtöaine, kanamysiini B, muutetaan kanamysiini B-johdannaiseksi, jolla on yleinen kaava 1 tai I', joissa viisi aminoryhmää, 4",6M-hydroksyyliryhmät ja 3’,4'- sekä 2"-hydroksyyliryhmät on suojattu.

CH.NHCOR

A K° / NHCOR

°%~ί \ n H NHCOR ϋ / M, \OH Γ (I> OH2C / <JÖK* oz ch2n-chr' ΧΙ3· * , o n \n-chr’ N-CHR* υ ^ / \ / (I’) oh2c / (t\/' \ |\ N-CHR '/K " o Y_j£« oz R etoksi R' * O-hydroksifenyyli X - ryhmä CHg ch3^C^

tai ryhmä (CHjJj C

3 57596 Υ tarkoittaa ryhmää

CV

taikka ryhmää C

Z * bentsoyyli 3'“ ja 4'-hydroksyyliryhmät vapautetaan lohkaisemalla kaavan I tai 1' mukaisesta ^ yhdisteestä ketoni, minkä jälkeen näin saatu yhdiste muutetaan metaanisulfoni-happokloridilla kaavan II mukaiseksi yhdisteeksi: CH2NHCOR (tai N-CHR’) jfs ( ow λ NHCOR (tai N-CHR’) 3S-1 n / \NHCOR (tai N-CHR') NHCOR U \ 1/ \ (tai N-CHR’)^\j\oZ* λ OH2C / (II) 1 oz

NHCOR

w (N-CHR') jossa W - metyylisulfonyyli sekä R,R',Y ja Z tarkoittavat samaa kuin kaavoissa I tai I'.

Johdannaista II (H - S02CH3) käsitellään sitten menetelmällä, jonka on selostanut T-itson ym. (Carbohydrate Research, Voi 1, p. 338-340, 1965), te. jodidi-ionilla ja pelkistävällä metallijauheella, esim. sinkkipölyllä, sopivassa liuottimessa, jolloin muodostuu johdannainen, jossa on 3'- ja 4'-hiiliatomien välillä kaksoissidos. Tyydyttämättömän ryhmän hydrauksen jälkeen poistetaan suojaryhmät tavalliseen tapaan, jolloin saadaan haluttu lopputuote, 3',4'-dideoksikanamysiini B.

Hamao Umezawa ym. (Science 157, (1967), p. 1559) havaitsivat, että potilaista 57596

A

peräisin olevat R-tekijän käsittävät lääkeresistentit gramnegatiiviset bakteerit, resistentit stafylokokit ja resistentit Pseudomonas aeruginosat tuottavat entsyymejä, jotka inaktivoivat kanamysiinin siirtämällä fosfaatin ATPtstä 3'-hyd-roksyyliryhmään kanamysiinissä. Kanamysiinillä on kaavan III mukainen rakenne.

6’ ch2nr2 jv H0\?-12^ NH2 ~ R °\a(C λ1 (III) 6»

HOH2C

ty Η°λΤτ~^|2"

OH

kanamysiini A:R - OH kanamysiini B:R - NH2 Näiden havaintojen perusteella keksijät aluksi yrittivät suojata 3'-hydroksyy-liryhmän, jolloin syntetisoitiin 3*-0-metyylikanamysiiniä. Yhdisteellä ei kuitenkaan ollut antibakteerista vaikutusta. Seuraavassa vaiheessa syntetisoitiin 3'-deoksikanamysiiniä ja tämän havaittiin vaikuttavan edellämainittuja resistenttejä bakteereja vastaan. Tästä syystä pidettiin mahdollisena, että korvaamal- _ la hydroksyyliryhmä, jonka resistentit bakteerit fosforyloivat, vedyllä annettaisiin antibiootille ominaisuus vaikuttaa resistentteihin bakteereihin. Keksijät sovelsivat periaatetta kanamysiini B:hen ja valmistivat erittäin aktiivista yhdistettä, 3',Α'-dideoksikanamysiini B:tä.

Syntetisoitu yhdiste 3',4'-dideoksikanamysiini B estää useantyyppisten bakteerikantojen kasvua samalla tavalla kuin kanamysiini B, niinkuin taulukosta I näkyy, ja se estää lisäksi kanamysiinin ja kanamysiini B:n suhteen resistenttien stafylokokkien, Escherichia colin ja Pseudomonas aeruginosan kasvua. 3',Α’-dideoksikanamysiini B osoittaa terapeuttista vaikutusta stafylokokkien,

Klebsiella pneumoniaen, Salmonella typhosan ja Pseudomonas aeruginosan aiheut- 5 57596 tamissa infektioissa hiirillä. 3',4'-dideoksikanamysiini B:n myrkyllisyys on alhainen (LDjq 180 mg/kg hiiri in vivo) ja se osoittaa injektion jälkeen saatuja korkeita veriarvoja, mikä siten osoittaa, että johdannainen on arvokas kemo-terapeuttinen aine useantyyppisten infektioiden hoidossa, joita aiheuttavat sekä gramnegatiiviset että grampositiiviset resistentit bakteerit.

Niinkuin seuraavasta taulukosta selviää, sillä on voimakkaasti estävä vaikutus mikro-organismeihin, myös patogeenisiin mikro-organismeihin.

— TAULUKKO 1 3',4'-dideoksikanamysiini B:n ja kanamysiini B:n antibakteeriset spektrit "" --—-;-

Koe Minimiehkäisyväkevyys ^ug/ml 3',4'-dideoksikanamysiini B Kanamysiini B Näyte 1 Näyte 2

Staphylococcus aureaus FDA 209 P 1,25 0,78 0,78

Escherichia coli NIHJ 2,5 1,56 1,56 K-12 CS-2 2,5 1,56 0,78 K-12 ML 1629 2,5 1,56 50 K-12 ML 1630 2,5 3,12 50 K-12 ML 1410 1,56 0,78

Pseudomonas aeruginosa A3 2,5 3,12 50

No. 11 3,12 50 ^ No. 12 6,25 50

No. 39 6,25 50

No. 45 1,25 0,78 25 ~ No. 67 6,25 50

Proteus rettgeri GN 311 12,5 3,12 GN 466 2,5 3,12 1,56 x^Elatusaine-agar, 37°C, 18 tuntia

Keksintöä selitetään seuraavassa esittämällä esimerkkejä 3*,4'-dideoksikana-mysiinin B valmistuksesta.

6 57596

Esimerkki 1

a) Penta-N-etoksikarbonyylikanamysiini B

Seokseen, jossa sekoitettiin vapaan emäksen muodossa olevaa kanamysiini B:tä (1,0 g) ja vedetöntä natriumkarbonaattia (0,9 g) vesi-asetoniseoksessa (1:1, 20 ml), lisättiin etoksikarbonyylikloridia (1,05 ml), minkä jälkeen sekoittamista jatkettiin 5 h huoneen lämpötilassa. Saatu saostuma suodatettiin, pestiin vedellä ja kuivattiin, jolloin saatiin ainetta, jonka sulamispiste oli 305°C (hajosi), /m +88° (c = 0,5; dimetyyliformamidi) .

b) Penta-N-etoksikarbonyyli-3',4';4",6"-di-0-isopropylideenikanamysiini B (kaava I; R OC^, X - Y - CH(CH3)2, Z = H)

Kohdassa a kuvatulla menetelmällä valmistettua penta-N-etoksikarbonyylikana-mysiini B:tä (13,7 g) liuotettiin dimetyyliformamidiin (70 ml), minkä jälkeen liuokseen lisättiin 2,2-dimetoksipropaania (18,8 g) ja vedetöntä p-tolueenisulfoni-happoa (0,35 g) sekä kuumennettiin tunnin ajan 65°C:ssa. Saatu liuos väkevöitiin 50 mlrksi ja kun oli lisätty 2,2-dimetoksipropaania (30 g), liuosta kuumennettiin taas tunnin ajan 65°C:ssa. Lisättiin trietyyliamiinia (6 ml) ja liuos kaadettiin bentseenin (500 ml) ja veden (500 ml) seokseen, jota sekoitettiin, jolloin syntyi saostuma (aine A). Kun aine A oli poistettu suodattamalla annettiin bentseenikerroksen seistä. Muodostunut saostuma suodatettiin, pestiin bentseenil-lä ja vedellä sekä kuivattiin kiinteäksi aineeksi (3,5 g), jonka sulamispiste oli 236-237°C; /o</^ +87° (c = 1; dimetyyliformamidi).

Saatu aine A (8,1 g) osoittautui penta-N-etoksikarbonyyli-4",6"-0-isopropylideeni-kanamysiini B:ksi ja yhdiste voitiin muuttaa edellä selostetulla käsittelyllä penta-N-etoksikarbonyyli-3*,4’;4",6"-di-0-isopropylideenikanamysiini B:ksi.

c) 2,,-0-bentsoyyli-penta-N-etoksikarbonyyli-3',4';4",6"-di-0-isopropylideeni-kanamysiini B (kaava I, R * OC^H^, X = Y * C(CH3)2, Z * COC^H^)

Kohdan b mukaisesti valmistettu kanamysiini-B-johdannainen (3,24 g) liuotettiin pyridiiniin (48 ml), minkä jälkeen liuokseen lisättiin bentsoyylikloridia (2 g). Tunnin seisomisen jälkeen huoneen lämpötilassa liuos haihdutettiin ja jäännös liuotettiin kloroformiin. Liuos pestiin vedellä, kuivattiin natrium-sulfaatilla ja väkevöitiin 20 ml:ksi. Kun lisättiin n-heksaania muodostui 2"-0-bentsoyyli-penta-N-etoksikarbonyyli-3',4';4",6"-di-0-isopropylideeni- 01 kanamysiini B -kiteitä (3,35 g), joiden sulamispiste oli 205-209°C; /°</ρ * 7 57596 +114° (c 1; dimetyyliformamidi).

d) 2"-0-bentsoyylipenta-N-etoksikarbonyyli-4",6"-0-isopropylideenikanamysiini B

Kohdassa c kuvatulla menetelmällä valmistettu kanamysiini B-johdannainen (2,82 g) liuotettiin vesi-etikkahapposeokseen (1:3,40 ml), ja liuosta kuumennettiin 95°C:ssä 30 minuuttia. Saatu liuos haihdutettiin, ja saatu deasetonoitu tuote (2,58 g) liuotettiin dimetyyliformamidiin (15 ml), lisättiin 2,2-dimetoksi- propaania (0,65 g) ja vedetöntä p-tolueenisulfonihappoa (55 mg), ja liuoksen annettiin seistä huoneen lämpötilassa tunnin ajan. Liuos kaadettiin veteen, w saatu sakka suodatettiin, pestiin vedellä, ja sitä käsiteltiin bentseenillä, jolloin saatiin bentseeniin liukenematon kiinteä aine, 2"-0-bentsoyylipenta-N- etoksikarbonyyli-4",6"-0-isopropyylideenikanamysiini B, 2,01 g, sul.p. 285-287°C, 21 o ' /©4/jj +105° (c 1, dimetyyliformamidi); NMR spektri (dimetyylisulfoksidi-d^): 'ly 8,72 ja 8,60 (kumpikin 3-protoni-singletti johtuu isopropylideeni-protoneista), 1y 1,5-2,8 (5-protoni-multipletti johtuu bentsoyyliprotoneista).

e) 2M-0-bentsoyylipenta-N-etoksikarbonyyli-4",6"-0-isopropylideeni-3,,4'-di-O-mesyylikanamysiini B (yleisessä kaavassa HR» 0C2H3, Y * W - S02CH3, Z = C0CgH5 ja Z' -H).

Kohdan d menetelmällä valmistettu kanamysiini B-johdannainen (1,18 g) liuotettiin pyridiiniin (15 ml), liuokseen lisättiin metyylisulfonyylikloridia (0Η38Ο201, 0,66 g), ja sen annettiin seistä huoneen lämpötilassa 1,5 tuntia.

Liuos väkevöitiin 1/3:aan alkuperäisestä tilavuudestaan ja kaadettiin veteen. Saatu sakka suodatettiin ja pestiin vedellä, jolloin saatiin kiinteätä ainetta ^ 1,32 g, sul.p. 198°C, +107° (c - 1,5, dimetyyliformamidi); NMR spektri (pyridiini-d^): 7*-6,60 ja 6,45 (kumpikin 3-protoni-singletti johtuu mesyyli-protoneista).

f) 2,,-0-bentsoyyli-3*,4,-dideoksi-3',4'-didehydro-penta-N-etoksikarbonyyli- 4,,,6"-0-isopropylideenikanamysiini B.

Kohdan d menetelmällä valmistetun kanamysiini B-johdannaisen (1,0 g) liuokseen dimetyyliformamidissa (20 ml) lisättiin natriumjodidia (11 g) ja sinkkipölyä (5 g), ja seosta kuumennettiin 95°C:ssä voimakkaasti sekoittaen tunnin ajan.

Seos kaadettiin kuumaan kloroformin (100 ml) ja veden (100 ml) seokseen samalla sekoittaen, ja erotettu kloroformikerros pestiin vedellä, kuivattiin natrium-sulfaatilla ja haihdutettiin kuiviin, jolloin saatiin kiinteätä ainetta (940 mg). Tätä käsiteltiin kuumalla etyyliasetaatilla, ja liuottimeen liukenematon kiin- 8 57596 teä aine (310 mg) kiteytettiin uudelleen metanoli-kloroformi-etyyliasetaatti- 22 o seoksesta, sul.p. 282-284°C, /©C/^ +36 (c = 0,4, dimetyyliformainidi); NMR spektri (pyridiini-d^): "Ir 4,06 (2-protoni jonkin verran leventynyt singletti, H-3' ja 4’).

g) 2H-0-bentsoyyli-3',4'-dideoksipenta-N-etoksikarbonyyli-4",6"-0-isopropylideeni-kanamysiini B.

Kohdan f mukaan valmistetun kanamysiini B-johdannaisen (1,15 g) liuos p-dioksaa-nin (45 ml), metanolin (25 ml) ja veden (25 ml) seoksessa hydrattiin vedyllä 2 atm paineessa platinaoksidin (0,3 g), joka oli ennen käyttöä esiaktivoitu, w läsnäollessa huoneen lämpötilassa 5 tuntia. Saatu liuos suodatettiin ja haihdutettiin kuiviin, jolloin saatiin väritöntä jauhetta 1,10 g, sulp. 254-256°C, /oc/^ +87° (c * 0,2, dimetyyliformamidi); NMR spektri (pyridiini-d^): —

Ty 7,8-8,5 (4-protonin leveä singletti H-3’,4’).

h) 2"-0-bentsoyyli-3’^'-dideoksipenta-N-etoksikarbonyylikanamysiini B

Kohdan g menetelmällä valmistettu kanamysiini B-johdannainen (980 mg) liuotettiin etikkahapon (8 ml) ja veden (5 ml) seokseen, ja liuosta kuumennettiin 5 minuuttia 100°C:ssä. Saatu sakka suodatettiin ja kuivattiin, 750 mg, sul.p. 247-248°C, /+89° (c = 2,7, dimetyyliformamidi). Löydetty: C, 52,41; H, 6,54; N, 7,48 %. Laskettu kaavasta ^o^61^5^10: ^*^5; 6,71; N, 7,65 %.

i) 3',4'-dideoksikanamysiini B

Kohdassa h kuvatulla menetelmällä valmistettu kanamysiini B-johdannainen (150 mg) ja bariumhydroksidioktahydraatti (2,3 g) lisättiin veden (5 ml) ja p-dioksaanin (4 ml) seokseen, ja saatua seosta kuumennettiin kiehuvalla vesihauteella 8 tuntia. Seokseen johdettiin hiilidioksidia, ja saatu sakka poistettiin linkoamal- ~ la. Päällä oleva kerros otettiin eroon ja haihdutettiin kuiviin. Saatu jäännös liuotettiin veteen, ja suodatuksen jälkeen liuos kromatografoitiin "Amberlite IRC-50" pylväällä (H+ muoto) 0,1-0,4-n ammoniumhydroksidilla. 3',4'-dideoksi-kanamysiini B:tä sisältävä fraktio väkevöitiin. Lisäämällä asetonia saatiin 47 mg kiteitä, /oC/^ +130° (c 0,65, vesi). Löydetty: C, 47,71; H 8,38; N, 15,31 %. Laskettu kaavasta C^gH^yN^Og^, 47,88; H, 826; N, 15,51 %.

Esimerkki 2 a) Penta-N-salisylideenikamamysiini B:n synteesi.

9 57596

Kanamysiini B-emäksen (400 mg) suspensioon vesipitoisessa metanolissa (1:8, 20 ml) lisättiin salisyylialdehydiä (520 mg), ja saatu liuos kaadettiin veteen. Sakka suodatettiin ja kuivattiin, ja sitä saatiin 750 mg.

b) 3’,4';4”,6"-di-0-sykloheksylideenipenta-N-salisylideenikanamysiini B (kaavassa 1’ R - CgH^OH), X = Y = (CH^C, Z - H)

Kohdan a mukaisella menetelmällä valmistettu penta-N-salisylideenikanamysiini B (700 mg) liuotettiin kuivaan dimetyyliformamidiin (12 ml), ja liuosta, johon ensin oli lisätty sykloheksanonidimetyyliketaalia (500 mg) ja vedetöntä p-tolueeni-sulfonihappoa (30 mg), kuumennettiin tunnin ajan 50°C:ssa, minkä jälkeen poistettiin pieni osa liuottimesta haihduttamalla tyhjössä. Saatu liuos kaadettiin veteen. Muodostunut sakka erotettiin suodattamalla ja kuivattiin, jolloin saa-^ tiin 710 mg.

c) 2"-0-bentsoyyli-3',4';4",6"-di-0-sykloheksylideenipenta-N-salisylideeni-kanamysiini B (kaavassa 1' R' C^H^(OH), X Y = (CI^J^C, Z » COC^H^).

Kohdan b mukaisella menetelmällä saatu kanamysiini B johdannainen (590 mg) liuotettiin pyridiiniin (10 ml), ja liuokseen lisättiin bentsoyylikloridia (120 mg). Seisotettiin huoneen lämpötilassa tunnin ajan, minkä jälkeen liuos kaadettiin veteen. Saatu sakka suodatettiin ja kuivattiin, jolloin saatiin 612 mg.

d) 2,,-0-bentsoyyli-4",6"-0-sykloheksylideenipenta-N-etoksikarbonyylikanamysii- ni B.

Kohdassa c kuvatulla menetelmällä saatua kanamysiini B-johdannaista (600 mg) vesipitoisessa etikkahapossa (1:3, 20 ml) kuumennettiin 95°C:ssä 30 minuuttia. Reaktioseos haihdutettiin kuiviin, ja jäännöstä käsiteltiin eetterillä. Eetteriin liukenematon osa liuotettiin vesipitoiseen asetoniin (1:1, 15 ml), liuokseen lisättiin vedetöntä natriumkarbonaattia (400 mg), sitten lisättiin etoksikarbo-nyylikloridia (270 mg) ja sekoitusta jatkettiin huoneen lämpötilassa 5 tuntia.

Saatu sakka suodatettiin, pestiin vedellä ja kuivattiin, saatiin kiinteätä ai- 20 o netta (515 mg), /oc/^ +98° (C = 1,5, dimetyyliformamidi). Aine voitiin muuttaa 3',4'-dideoksikanamysiini B:ksi samankaltaisella sarjalla reaktioita kuin on kuvattu esimerkin 1 kohdissa e-i.

Claims (1)

1. Patenttivaatimus 10 57596 Menetelmä antibakteerisen ja erityisesti kanamysiiniresistenttien organismien aiheuttamiin infektioihin tehoavan 3',4'-dideoksikanamysiini B:n valmistamiseksi, jonka yhdisteen kaava on 6’ CH2NH2 Γχ r X *tNH2 H0V^ OH tunnettu siitä, että sinänsä tunnetulla tavalla suojataan kanamy-siini B:n 6’ ch2nh2 *’\0H ,/t?’ ™2 ^ 0\/cH )l hoh2c 3 >6 o i' *'\ηκ2 Λ/ ",Η- OH n 57596 aminoryhmät kloorimuurahaishappoetyyliesterin tai salisyylialdehydin avulla, minkä jälkeen 3’- ja 4' sekä 4"- ja 6"-hydroksyyliryhmät suojataan asetoni-tai sykloheksanonidimetyyliketaalin avulla, sitten bentsoyloidaan 2”-hydroksyyliryhmä tavalliseen tapaan, lohkaistaan saadusta 3',4';4",6"-di-0-isopropylideeni- tai 3’,4':4",6"-di-0-sykloheksylideenijohdannaisesta lämmittämällä etikkahapon vesiliuoksen kanssa asetoni tai sykloheksanoni, muutetaan 3'- ja 4'-hydroksyyliryhmät tavalliseen tapaan metaanisulfonihappokloridin avulla 3',4'-disulfonihappoesteriryhmiksi, nämä natriumjodidin ja sinkin avulla 3',4'-didehydroyhdisteeksi, nämä sinänsä tunnetulla tavalla vedyn avulla kun w läsnä on PtO^ia hydrataan katalyyttisesti sekä lopuksi poistetaan jäljelläolevat suojaryhmät sinänsä tunnetulla tavalla ensin laimean etikkahapon ja sen jälkeen bariumhydroksidin avulla. 57596 12 Förfarande för framställning av 3',4'-dideoxikanamycin B som är antibakteriell och speciellt aktiv mot infektioner orsakade av kanamycinresistenta organismer och som har formeIn 6' ch2nh2 HOH0C 51 "76 H0 V-I2*· OH kännetecknat av att aminogrupperna hos kanamycin B 6' ch2nh2 5’/)——o _ 4’|(oh nh2 81,2 0 6" Vj-\e HOH2C 1 J 5/~ 0 o' 4M(nh2 }/ OH