HU177398B

HU177398B - New process for producing 3:4'-dideoxi-kanamycin b

Info

Publication number: HU177398B
Application number: HU76ZA404A
Authority: HU
Inventors: Homoo Umezawa; Sumio Umezawa; Tsutomo Tsuchiya
Original assignee: Microbial Chem Res Found
Priority date: 1976-12-16
Filing date: 1976-12-16
Publication date: 1981-12-28
Also published as: IE45912B1; CH637402A5; ES465168A1; DE2756057C2; JPS5377039A; FR2374332B1; JPS6052719B2; US4169939A; AU505974B2; DE2756057A1; FR2374332A1; CA1095903A; YU298677A; ES474759A1; ATA899477A; BE861958A; AU3061077A; AT356815B; SE7714304L; IE45912L

Description

A találmány tárgya új eljárások 3’,4’-didezoxi-kanamicin B előállítására.

A 3’,4’-didezoxikanamicin B fél szintetikus, erős antibiotikus hatású antibiotikum, amely gyógyszer-rezisztens baktériumok ellen is hatásos és széles körű klinikai alkalmazást nyert (lásd 1 349 302 számú nagy-britanniai i . szabadalmi leírás 28 647 számú Amerikai Egyesült Államok-beli újra nyomtatott szabadalmi leírás, .Journal of Antibiotics” 24. kötet, 485. o. /1971/ és 7595/75 számú japán közzétételi irat).

A 3’,4’-didezoxikanamicin B (a következőkben DKB) az I képlettel jellemezhető.

A 3’,4’-didezoxÍkanamicin B-t eddig a következő ismert módszerekkel állították elő:

1. Kiindulási anyagként kanamicin B-t használva a kanamicin B-t aíkoxikarbonil-halogeniddel reagáltatják és így a kanamicin B molekula öt aminocsoportját az alkoxikarbonilcsoporttal, mint aminovédőcsoporttal védik, majd a 3’- és 4’-hidroxilcsoportok egy párját és a 4”- és 6”-hidroxilcsoportok egy párját alkílidénező-, arilidénező-, ciklohexilidénező- vagy tetrahidropiranilidénező-szerrel védik és így acetál- vagy ketál-csoportot képeznek. A 2”-hidroxilcsoportot ezután alkanoil- vagy aroilcsoporttal mint konvencionális hidroxilcsoport-védőcsoporttal védik, majd a 3’· és 4’-hidioxfl-védőcsoport párt híg savval történő kezeléssel szelektív eltávolítják. A következő lépésekben a felszabadított 3’- és 4’-hidr- oxilcsoportokat szulfonilezik, a 3’-, 4’-diszul ok között kettős kötést képeznek oly módon, hogy a 3’,4’-diszulfonilezett terméket alkáli fémbromiddal vagy jodiddal és cinkporral kezelik, majd a kettős 5 kötést hidrogénezik. Ezt követően a 4- és 6”-hidroxilcsoport-pár védőcsoportokat savas kezeléssel eltávolítják, majd végül a megmaradt amino-védőcsoportokat távolítják el és így DKB-t kapnak (lásd a fent említett 1 349 302 számú nagy-britanniai sza0 badalmi leírás, a 28 647 számú újranyomtatott Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírás és a 7595/75 számú japán közrebocsátási irat).

2. A kanamicin B kiindulási anyag aminocsoportjait úgy védik, hogy Schiff-bázis típusú cso5 porttá alakítják és a 3’- és 4 ’-hidroxilcsoport-párt és a 4”- és 6”-hidroxilcsoport-párt acetál- vagy ketálcsoporttá alakítással védik. Az így védett kanamicin B származékot a fenti módon kezelik és így kapják a DKB-t (lásd a fent említett brit és Ame) rikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírások).

A fent leírt eljárások során védőcsoportokat alakítanak ki és távolítanak el, tgy a DKB termelése mindössze 10% körüli volt.

A DKB előállításának jobb módszerét kutattuk, amely mentes a fenti eljárások hátrányától és egy új utat találtunk a (DKB szintézisére. Ezt a módszert az 1 555 661 számú nagy-britanniai szabadalmi bejelentésben írtuk le. A kanamicin B-ből kiindulva a teljes szintézis a DKB előállításáig a j következő lépésekből áll:

- a kanamicin B-t szulfonil-halogeniddel reagáltatjuk, melynek általános képlete R^aSO2X — ahol R² jelentése rövidszénláncú alkilcsoport, aril- vagy aralkilcsoport és X jelentése halogénatom — bázis jelenlétében és ily módon 1 általános képletű pen- ⁵ta-N-szulfonilezett kanamicin B-t kapunk — ahol R^b jelentése ~SO2 R^a csoport - ahol R^a jelentése a fenti, - az 1 képletű szulfonilezett vegyületet alkilidénező, arilidénező, ciklohexilidénező vagy tetrahidropiranilidénező szerrel kezeljük és ezáltal a ¹⁰4”- és 6”-hidroxilcsoport-párt védjük és ily módon 2 általános képletű vegyületet kapunk — ahol R^bjelentése a fenti és Z jelentése alkilidén-, arilidén-, ciklohexilidén- vagy tetrahidropiranilidéncsoport,

- a 2 általános képletű vegyületet ezután ¹⁵R^aSO₂ X általános képletű szulfonil-halogeniddel reagáltatjuk - ahol R^a és X jelentése a fenti feltéve, hogy ez a szulfonil-halogenid azonos vagy különbözik az első szulfonilezési lépésben használt szulfonil-halogenidtől és ily módon a 3 általános ²⁰képletű vegyületet kapjuk - ahol R^b és Z jelentése a fenti, R^c jelentése ugyanaz mint R^b, azonban vagy azonos R^b-vel, vagy különböző is lehet R^b-től és R^d hidrogénatom vagy R^c csoport,

- a 3 általános képletű vegyületet fémjodiddal ²⁵kezeljük és így eltávolítjuk a 3’· és 4’-diszulfonil-észter csoportokat és így 4 általános képletű 3’,4’-telítetlen vegyületeket kapunk - ahol R®, Z és R^d jelentése a fenti,

- a 4 általános képletű 3’,4’-telítetlen vegyü- 30 letet gyengén savas körülmények között hidrolizáljuk és a Z védőcsoprtot eltávolítva az 5 általános képletű vegyületet kapjuk - ahol R^b és R^d jelentése a fenti,

- az így kapott 5 általános képletű vegyületet 35 alkáli fémmel vagy alkáli földfémmel kezeljük folyékony ammónia jelenlétében vagy rövidszénláncú alkilamin vagy ezek elegye jelenlétében, hogy ily módon az R” és R^d képletű védő csoportokat eltávolítsuk és így a 6 képletű 3’,4’-didezoxi-3’-eno- 40 -kanamicin B-t kapjuk és a fenti vegyületet hidrogénezzük és így kapjuk a végterméket a 3’,4’-didezoxikanamicin B-t.

A DKB előállítására szolgáló fenti szintézis módszert azon új felismerés alapján dolgoztuk ki, 45 hogy a kanamicin B öt aminocsoportját úgy is védhetjük, hogy aminovédőcsoportként R^aSO₂képletű szulfonilcsoportot alkalmazunk, ahol R^a lehet rövidszénláncú alkil-, aril- vagy aralkilcsoport, ezek a csoportok természetükben eltérnek az iro- 50 dalomból ismert, erre a célra használt alkoxikarbonilcsoporttól és az így előállított védett kanamicin B származékot alkilidénező-, arilidénező, ciklohexilidénező- vagy tetrahidropiranilidénező-szerrel reagáltatjuk, hogy a kanamicin B néhány hidroxil- 55 csoportját védjük és a 4”· és 6”-hidroxilcsoportokat szelektíven védhetjük ezek acetál- vagy ketálcsoporttá alakításával, anélkül, hogy a 3’- és 4’-hidroxilcsoportokat védőcsoporttal látnánk el, ha a védőreakciót meghatározott körülmények között 60 hajtjuk végre. Az így kapott 2 képletű 4”,6”-O-védett származékot ezután 3 képletű 3’,4’-di-O-szulfonilezett termékké vagy 3’,4’,2”-triO-szulfonilezett termékké alakítjuk . megfelelő szulfonilező szerrel történő reagáltatással és ha ezt a szulfonilezett tér- 65 méket alkáli fémjodiddal kezeljük, eltávolítjuk a 3’és 4’-szulfonil-észter csoportokat és a megfelelő 4 képletű 3’,4’,-didezoxi-3’-éno-származékot kapjuk. Ha ezt a 3’,4’-didezoxi-3’-éno-származékot gyenge savval, például vizes ecetsavval kezeljük, akkor a 4”- és 6”-hidroxilcsoportpár védőcsoportjait hidrolitikusan távolíthatjuk el, anélkül, hogy az aminocsoportot védő szulfonil- vagy az esetleg jelenlevő 2”-szulfonil-észter csoportokra hatnánk és a kapott 5 képletű 3’,4’-didezoxi-3’-éno-származékot, amelyről a 4”- és 6”-hidroxilcsoportok védő csoportjait eltávolítottuk, alkáli fémmel vagy alkáli földfémmel reagáltatjuk folyékony ammónia jelenlétében és az aminovédő R^b képletű szulfonilcsoportokat eltávolíthatjuk és az aminovédőcsoportok eltávolítása hatására egyidejűleg eltávolíthatjuk a 2”-szulfonilcsoportot a 2”-hidroxilcsoportról, ha ilyen 2”-szulfonilcsoport jelen van, mint hidroxilvédőcsoport és a kapott 6 képletű védőcsoport-mentes származékot, azaz a 3’-éno-kanamicin B-t katalitikusán redukálhatjuk hidrogénnel, hogy ily módon a DKB végterméket kapjuk.

A jelen találmány célja tehát a DKB előállítására szolgáló olyan eljárás kidolgozása, amely az 1 349 302 számú nagy-britanniai szabadalmi leírásban felsorolt hátrányoktól mentes. A találmány másik célja olyan javított eljárás kidolgozása a DKB szintétikus előállítására, amely kevesebb reakciólépésből áll és jobb termeléssel adja a DKB-t, mint az 1 555 661 nagy-britanniai szabadalmi leírásban leírt új eljárás. A találmány másik célja a következőkből derül ki.

További kutatásunk folyamán azt találtuk, hogy a fent leírt nagy-britanniai szabadalmi leírásban szereplő szintézist oly módon módosíthatjuk, hogy az amino-védő szulfonilcsoportot más aminovédőcsoporttal, mégpedig szubsztituálatlan vagy szubsztituált benziloxikarbonilcsoporttal helyettesítjük, egyébként a DKB-t azonos reakciólépésekkel állítjuk elő, azzal a különbséggel, hogy a közbenső termékként kapott 3’,4’-di-O-szulfonilezett vagy 3’,4’,2”-tri-O-szulfonilezett kanamicin B-t alkáli fémjodiddal és egy redukáló fémmel, például cinkporral, kell kezelni, hogy a megfelelő 3’,4’-didezoxi-3’-eno-kanamicin B származékot kapjuk és meglepő módon a kiindulási kanamicin B-re számított teljes termelést hozzávetőleg 10%-kal vagy többel lehet emelni, úgy, hogy a DKB összes termelése elérheti az 50%-ot vagy ennél többet.

A találmány szerint I képletű 3’,4’-didezoxikanamicin B-t állítunk elő oly módon, hogy

a) valamely II általános képletű vegyületet ahol R¹ szubsztituálatlan vagy szubsztituált benziloxicsoport, mint aminovédőcsoport és R² hidrogénatom vagy rövidszénláncú alkilszulfonilcsoport, arilszulfonilcsoport vagy aralkilszulfonilcsoport, mint hidroxil-védőcsoport — folyékony ammónia jelenlétében alkáli fémmel vagy alkáli földfémmel reagáltatunk, hogy az R¹ és R² védőcsoportokat (ha R² nem hidrogénatom) a II általános képletű vegyületről egyszerre távolíthassuk el és ily módon III általános képletű 3’,4’-didezoxi-3’-en<>kanamicin B-t állítunk elő és

b) a III általános képletű vegyületet hidrogénező katalizátor jelenlétében hidrogénezzük és így a 3’,4’-telitetlen kettős kötést hidrogénezzük és 3’,4’-didezoxikanamicin B-t kapunk.

A II általános képletű védett 3’,4’-dezoxi-3’-eno-kanamicin B származék előállítását, amely mint kiindulási anyag szerepel, később írjuk le. Az R¹helyén szereplő aminovédőcsoport a II általános képletű védett 3’,4’-didezoxi-3’-eno-kanamicin B származékban 7 képletű telítetlen vagy telített benziloxikarbonilcsoport — ahol R³ hidrogénatom vagy aminocsoport, halogénatom, 1-4 szénatomos alkilcsoport, arilcsoport, például fenil- vagy fenoxicsoport, aralkilcsoport, például benzilcsoport vagy fenilcsoporttal kondenzált benzolgyűrű, amely naftalin gyűrűt képez. Előnyös szubsztituálatlan vagy szubsztituált benziloxicsoportok, például benziloxikarbonil-, ρ-klórbenziloxikarbonil-, p-aminobenziloxikarbonil-, m- vagy p-izopropilbenziloxikarbönil-, p- f e nilbenziloxikarbonil-, p-fenoxibenziloxi-karbonil-, a- vagy β-naftilmetoxikarbonilcsoport. A hidroxilcsoportot védő R² csoportok előnyösen rövidszénláncú 1-4 szénatomos alkil&zulfonilcsoport, például metilszulfonil-, etil-szulfonil-, propilszulfonil-, izopropilszulfonil- vagy butilszulfonil-, arilszulfonilcsoport, mint például benzolszulfonil- és szubsztituált benzolszulfonil-, például metoxifonil-, o-nitro-benzolszulfonil-, p-nitrobenzolszulfonil-, p-metoxibenzolszulfonil- és 1- vagy 2-naftalinszulfonil- vagy aralkilszulfonil-, mint például benzilszulfonilcsoport.

Az a)l. lépésben a II általános képletű védett 3’,4’-didezoxi-3’-eno-kanamicin B származékot alkáli fémmel vagy alkáli földfémmel reagáltatjuk folyékony ammónia jelenlétében. Ezzel a reakcióval az aminovédő R¹ csoport és a hidroxilvédő R² (ha jelen van) együtt távolíthatók el a II általános képletű vegyületből. Ezt a reakciót úgy hajthatjuk könnyen végre, hogy a II általános képletű vegyületet folyékony ammóniában feloldjuk és egy vagy több alkáli fém, például lítium, kálium vagy nátrium vagy alkáli földfém, például kalcium, magnézium vagy bárium darabot adunk az oldathoz folyékony ammóniában. A reakció hőmérséklete (-80)—(—30)°C-ig változhat, ha folyékony ammóniát alkalmazunk. A reakcióidő 0,2—12 óra között lehet. Az alkáli fém vagy az alkáli földfém mennyisége 10-100 mól/II általános képletű vegyület mólja. Az alkáli fém vagy az alkáli földfém darabokat vagy egyszerre vagy részletekben adhatjuk hozzá.

Miután a reakció lejátszódott vizet, rövidszénláncú alkoholt, például metanolt vagy etanolt adunk hozzá vagy ammóniumkloridot keverünk a reakcióelegyhez a nem reagált alkáli fém vagy alkáli földfém mennyiség elvonására és az oldószert bepáriással vagy desztillációval távolítjuk el a reakcióelegyből és az így kapott maradékot vízben vesszük fel. A kapott vizes oldatot tisztítjuk, a tisztítást például kation, cserélő Dowex 50Wx2 (hidrogén ciklus) (Dow Chemical Co. USA terméke) oszlopkromatográfiával végezzük és ily módon tisztított III képletű 3’,4’-didezoxi-3’-eno-kanamicin vegyületet kapunk.

Az így képződött 3’,4’-didezoxi-3’,4’-didezoxi-3’-eno-kanamicin B-t az a)2. lépésben hidrogénezzük és végtermékként 3’,4’-didezoxikanamicin B-t kapunk. A hidrogénezést úgy hajtjuk végre, hogy a gázállapotú hidrogént a III általános képletű vegyület iners oldószerrel, például vízzel, 1-4 szénatomos alkohollal, például metanollal, etanollal, izopropanollal vagy acetonnal, dioxánnal, piridinnel, tetrahidrofuránnal, dimetflformamiddal, ciklohexánnal, és etilacetáttal vagy ezek közül kettő vagy több elegyével készített oldatával reagáltatjuk. A hidrogénezési reakciót ismert hidrogénező katalizátor jelenlétében, például Raney-nikkel, platina, platinaoxid, palládium/szén, palládiumoxid, kobalt, rodium komplex, réz vagy vas jelenlétében végezzük. A hidrogénezést· ;(-40)-(+ 120) °C közötti hőmérsékleten, előnyösen szobahőmérsékleten vagy 100 C-ig terjedő hőmérsékleten végezzük. Bár a hidrogénezés könnyen végbemegy atmoszféranyomáson is, hatásos lehet, ha a nyomás például 5-100kg/cm². A reakcióidő előnyösen 0,5-48 óra. A hidrogénezés során a 3’ és 4’ szénatomok közötti kettős kötés a 3’,4’-didezoxi-3-eno-kanamicin B vegyületen telítődik és így az I képletű DKB keletkezik.

Az ily módon előállított DKB-t kívánt esetben oszlopkromatográfiásan tisztíthatjuk és savaddíciós sóvá alakíthatjuk, például szulfáttá, hidrokloriddá, metánszulfonáttá, stb. ha savval, például kénsawal, sósavval, metánszulfonsawal, stb. reagáltatjuk. Ha a DKB-t oszlopkromatográfiásan tisztítjuk, gyakori, hogy a DKB tisztított terméket karbonát formájában nyeljük ki, mert a kromatografálás alatt az atmoszférából széndioxid abszorbeálódik.

A kiindulási anyagként alkalmazott II általános képletű védett 3’,4’-didezoxi-3’-eno-kanamicin B származékot a következőképpen állíthatjuk elő:

A szabad bázis kanamicin B-t IV általános képletű benziloxikarbonil-halogeniddel reagáltatjuk — ahol R³ jelentése hidrogénatom, aminocsoport, halogénatom, rövidszénláncú alkilcsoport, arilcsoport, vagy aralkilcsoport X jelentése klór- vajy brómatom ismert módon, ahogy az aminocsoporton védőcsoportot alakítunk ki, ily módon a kanamicin B mind az öt aminocsoportját 7 általános képletű csoporttal látjuk el és így V általános képletű penta-N-benziloxikarbonilezett kanamicin B-t kapunk — ahol mindegyik R¹ jelentése azonos, mint a fent említett II általános képletű vegyuletnél, azaz 7 általános képletű benziloxicsoport - ahol R³ jelentése a fent megadott A kanamicin B és a IV általános képletű benziloxikarbonilcsoportot tartalmazó vegyület reakciója oly módon hajtható végre, hogy a kanamicin B-t és a IV általános képletű vegyületet 1 :5 mólarányban reagáltatjuk vízben vagy 1—4 szénatomos alkanolban, például etanolban vagy dioxánban vagy ezek elegyéből álló oldószerben (-30)-(+ 50) °C-on alkáli fémhidroxid vagy alkáli fémkarbonát, például nátriumkarbonát jelenlétében.

Az így előállított V általános képletű penta-N-benziloxikarbonüezett kanamicin B-t ezután alkilidénező, arilidénező, ciklohexilidénező vagy tetrahidriopiranilidénező szerrel reagáltatjuk, hogy a 4”és 6”-hidroxilcsoport párt acetál vagy ketál-cso177398 porttá alakítsuk ezen hidroxilcsoport védelme céljából és ily módon a VI általános képletű 4”,6”-O-védett származékot kapjuk, - ahol R¹ jelentése a fenti és Z jelentése alkilidén-, arilidén-, ciklohexilidén- vagy tetrahidropiranilidéncsoport. Az V általános képletű vegyület és az alkilidénező, arilidénező, ciklohexilidénező vagy tetrahidropiranilidénező szer reakcióját aprotikus oldószerben, például dimetilformamidban katalitikus mennyiségű sav, például kénsav, p-toluolszulfonsav jelenlétében vízmentes körülmények között 10-80 °C közötti hőmérsékleten a 3 929 762 számú Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírás szerint hajtjuk végre. Erre a célra alkilidénező szerként, arilidénező szerként, és ciklohexilidénező vagy tetrahidropiranilidénező szerként 2,2’-dimetoxipropánt, ánizsaldehidet, 1,1-dimetoxiciklohexánt vagy 1,1-dimetoxitetrahi’dropiránt használunk. Kívánt esetben a fent említett két lépés felcserélhető, vagyis a kanamicin B-t először reagáltatjuk az alkilidénező, arilidénező, ciklohexilidénező vagy tetrahidropiranilidénéző szenei a 4”- és 6”-hidroxilcsoportok védelmére, majd a IV képletű reagenssel reagáltatjuk a kapott terméket az aminocsoportokat védő csoportok bevitelére.

Az így kapott VI általános képletű 4”,6”O-védet származékot ezután a VII általános képletű szulfonilhalogeniddel reagáltatjuk - ahol R⁴ 1-4 szénatomos alkilcsoport, arilcsoport, például fenilés naftilcsoport vagy aralkilcsoport, például benzilcsoport és X klóratom vagy brómatom - ezáltal a 3’- és 4’-hidroxilcsoportokat szulfonilezzük, adott esetben a 2”-hidroxilcsoportot szulfonilezzük és így a Vili általános képletű vegyület 3’,4’-di-O-szuIfonil- vagy 3’,4’2”-tri-O-szulfonil-származékát kapjuk - ahol R¹ és Z jelentése a fenti, W -SO₂R⁴képletű szulfonilcsoport — ahol R⁴ jelentése a fenti és R² hidrogénatom vagy ugyanaz, mint W vagy a 3’,4’-di-O-szulfonil termék és a 3’,4’,2”-tri-O-szulfonü termek elegye. Λ VIII általános képletű szulfonilezett termék előállítási lépését bázikus oldószerben hajtjuk végre, például piridinben vagy pikolinban alacsony hőmérsékleten, például (-30)-(-50) °C-on.

A VIII általános képletű szulfonilezett terméket ezután alkáli fémjodiddal vagy bromiddal és redukáló fémmel, például cinkporral reagáltatjuk, hogy el távolítsuk a 3’,4’ helyzetekből a szulfonil-észter csoportokat és így a IX általános képletű 3’,4’-telítetlen (3’-eno) származékot kapjuk - ahol R¹, R²és Z jelentése a fenti. Ezt a reakciólépést úgy hatjuk végre, hogy az alkáli fémjodidot, például káliumjodidot vagy nátriumjodidot, valamint a redukáló fémet, például cinkport hozzákeverjük egy a VIII általános képletű vegyületből iners szerves oldószerrel, például dimetilformamiddal készített oldathoz és a reakciót 50-150 °C-on 15 perctől 3 óráig terjedő ideig végezzük. Ha a kanamicin B aminocsoportjait benziloxikarbonil védőcsoporttal védjük, ahogy a jelen eljárás során is tesszük, azt találjuk, hogy kombináltan kell használni az alkáli fémjodidot vagy bromidot és egy redukáló fémet, például cinkport, annak érdekében, hogy a 3’,4’ kötést telítetlenné alakítsuk a VIII általános képletű szulfonilezett termékben, miközben a IX általános képletű megfelelő 3’,4’-didezoxi-3’-eno származékká alakítjuk, eltérően attól az esettől, amikor az aminocsoportot védő csoport, szulfonilcsoport, amint az az 1555 661 számú nagy-britan5 niai szabadalmi leírásban szereplő eljárásban szerepel.

A IX általános képletű 3’,4’-telítetlen származékot ezt követően ismert módon kezeljük, hogy eltávolítsuk a Z alkilidén-, arilidén-, ciklohexilidén3 vagy tetrahidropiranilidén-csoportokat, amelyek a 4”- és 6”-hidroxilcsoportokat védik. A kezelés módja attól függ, hogy milyen természetű a —Zvédőcsoport és az izopropilidén-, benzilidén-, ciklohexilidén- és tetrahidropiranilidéncsoportot híg 5 sósavval, vizes ecetsavval, enyhe savas hidrolízissel távolítjuk el. A 4”,6”-O-védőcsoportot a 3’-eno termékből (IX általános képlet) eltávolítva a fenti II általános képletű vegyület amino-védett 3’,4’-didezoxi-3’-eno-kanamicin B származékát kapjuk.

Ί Azt találtuk továbbá, hogy a II általános képletű amino-védett 3’,4’-didezoxi-3’-eno-kanamicin B származékot katalitikusán, hidrogénezzük és ily módon az X általános képletű amino-védett 3’,4’-didezoxi-kanamicin B származékot kapjuk 5 - ahol R¹ és R² jelentése a fenti - adott esetben ennek egy részben védőcsoport mentesített származékával együtt, amely úgy keletkezik, hogy csak az R¹ védőcsoportot hasítjuk le a hidrogénezéskor és az így kapott X általános képletű vegyületet és a 5 részben védett terméket alkáli fémmel vagy alkáli földfémmel reagáltathatjuk folyékony ammónia jelenlétében a védőcsoportok (R¹ és R²) egyidejű eltávolítására (ha utóbbi nem hidrogénatom) és így a kívánt terméket a 3’,4’-didezoxikanamicm B-t is 5 kapjuk.

A találmány szerinti második eljárásváltozat szerint az első eljárásváltozatot a következőképpen módosíthatjuk:

b)l. a II általános képletű vegyületet hidrogé0 néző katalizátor jelenlétében hidrogénezzük és így az X általános képletű 3’,4’-didezoxikanamicin B amino-védett származékát kapjuk és

b)2. az X általános képletű vegyületet alkáli fémmel vagy alkáli földfémmel reagáltatjuk folyé5 kony ammónia jelenlétében az amino-védőcsoportok (R¹) és a hidroxil-védőcsoportok (R², ha ez nem hidrogénatom) egyidejű eltávolítására és így DKB-t kapunk.

A második eljárásváltozat b)l. és b)2. lépését ugyanolyan reakciófeltételek mellett hajthatjuk végre, mint az első eljárásváltozat a)l. és a)2. lépését.

b)l. A találmány szerinti eljárás második eljárásváltozata b)l. lépése szerint a II általános képletű 5 vegyület katalitikus hidrogénezésével az X általános képletű 3’,4’-didezoxi-3’-eno-kanamicin B amino-védett származékot kapjuk. A hidrogénezés hatására azonban az R¹ amino-védő benziloxikarbonilcsoportok egy részét néha eltávolítjuk az X általános 3 képletű vegyületekből, a használt hidrogénező katalizátor természetétől függően. Katalizátorként előnyösen platinaoxidot vagy palládiumoxidot alkalmazunk, ezek az anyagok szelektíven hidrogénezik az X általános képletű vegyületben a 3*,4*-teŰtetlen ; kötést anélkül, hogy lehasítnák a benzfloxikarbonil177398

-csoportokat (R¹). A részben védett X képletű vegyületet a következő b)2. lépésben kezelhetjük a védőcsoportok eltávolítása céljából és így a kívánt DKB terméket kapjuk.

Ha a fenti két eljárás bármelyikével állítjuk elő a DKB-t, akkor kedvezően jó termeléssel állítjuk elő a DKB-t kanamicin B-ből és a következő előnyöket kapjuk még:

1. A DKB szintézisének egyes lépései egyszerűen kivitelezhetők és a DKB össz-termelése 50% vagy ennél több a kiindulási kanamicin B-re számítva.

2. A DKB előállítása kevesebb lépésből áll, mint az ismert eljárás, minthogy a 2”-hidroxilcsoport acilcsoporttal, például alkanoil-, vagy aroilcsoporttal történő védése, ami az ismert eljárásban szükséges, itt kimarad és

3. az öt aminocsoportról és a 2”-hidroxilcsoportról egy lépésben lehet a védőcsoportokat eltávolítani és nem következik be mellékreakció.

A találmány szerinti eljárásban használt R* aminovédő benziloxikarbonilcsoportok a kanamicin B szintézisében is használható védőcsoportok (lásd 7595/75 számú japán közrebocsátási irat, 1 349 762 számú nagy-britanniai szabadalmi leírás, 3 929 762 számú Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírás) és itt kifejezetten azt állítják, hogy az aminocsoportokról a benziloxikarbonilcsoport eltávolítása katalitikus hidrogenolízissel vagy savas hidrolízissel történik, például vizes savban vagy hidrogénéromidban. Ezzel ellentétben a találmány szerinti eljárásban a benziloxikarbonilcsoportok eltávolítása alkáli fémmel vagy ' alkáli földfémmel történő kezeléssel történik folyékony ammóniában a konvencionálisán használt savas hidrolízis vagy katalitikus hidrogenolízis helyett. A találmány szerint a benziloxikarbonil-aminovédőcsoportok eltávolítását a hidroxil-védőcsoportok (rövidszénláncú alkilszulfonil-, arilszulfonil- vagy aralkilszulfonilcsoport) eltávolításával egyidejűleg végezzük a 2”-hidroxilcsoportról, amennyiben ilyen hidroxilcsoport védőcsoport jelen van. Ismert viszont, hogy a benziloxikarbonilcsoportot le lehet hasítani a benziloxikarbonil-aminocsoportról nátrium fémmel folyékony ammóniában (lásd például Sifferd and Vigneaud: „J. Bioi. Chem. Vol. 108. 753. old. /1935/).

Ezt az ismert aminovédő csoport eltávolítást benziloxikarbonilcsoport eltávolítására azonban még soha sem használták az amino-glikozid antibiotikumok szintetikus vagy szemiszintétíkus előállításában. így tehát váratlannak tűnik, hogy az egyik aminoglikozid antibiotikum, a kanamicin B belső molekuláris szerkezetét megbonthatjuk alkáli fém vagy alkáli földfém folyékony ammóniával készített oldattal való kezeléssel és hogy az alkáli fém vagy alkáli földfém folyékony ammóniával képezett oldatával történő kezelés lehetővé teszi, hogy a 2”-hidroxilcsoportot védő szulfonilcsoportot egyidejűleg hasítsuk le a kanamicin B molekuláról.

A fentiekből kitűnik, hogy az öt aminocsoporton benziloxikarbonil-védőcsoportokat tartalmazó II általános képletű 3’,4’-didezoxi-3’-eno-kanamicin B származékot kiindulási anyagként vagy közbenső termékként alkalmazzuk a DKB szintézisénél. Ez az új felismerés azt a korábbi felismerést követte, amely az 1 555 661 számú nagy-britanniai szabadalmi leírásban van leírva, hogy a 4”- és 6”-hidr5 oxilcsoport párt a kanamicin B-ben szelektíven lehet acetál- és két ál csoporttá alakítani, anélkül, hogy a 3’- és 4’-hidroxilcsoportokat is védenénk, abban az esetben, ha az alkilidénező, arilidénező, ciklohexilidénező vagy tetrahidropiranilidénező szerei rel a fent leírt szabályzóit körülmények között reagáltatjuk a megfelelő vegyületeket. A jelen találmány során azt találtuk továbbá, hogy a szubsztituálatlan és a szubsztituált benziloxicsoportot alkalmazhatjuk az aminocsoport védelmére a rövidszén5 láncú alkil-szulfonil-, arilszulfonil- vagy aralkilszulfonilcsoportok helyett és hogy ha még a 2”-hidroxilcsoportot is lehet szulfonilezni, a 3’- és 4’-hidroxil-csoportok szulfonilezésekor ez nem hathat ellenkező irányban a következő reakciólépésekre és a 0 szulfonilcsoportot előnyösen együtt hasíthatjuk le a 2”-hidroxilcsoportról az aminocsoportot védő benzíloxikarbonilcsoportokkal. Továbbá, minthogy az aminovédőcsoport és a hidroxilvédőcsoport 2”-hidroxilcsoportról történő eltávolítása gyakorlatilag 5 kvantitatív megy végbe az eljárás folyamán, váratlanul megnő a DKB össz-kitermelése. A kiindulási anyagként használt kanamicin B-re számítva a termelés 50% vagy több, ez az érték mintegy 10%-kal nagyobb, mint az általában eddig elért 40%-os ter0 melés (lásd fent említett szabadalmi bejelentések).

A találmány részleteit a következő, nem korlátozó jellegű példákkal szemléltetjük:

1. példa

1. Penta-N-benziloxikarbonil-4”,6”-0-ciklohexilidén-kanamicin B előállítása képletű vegyület

4,7 g kanamicin B szabad bázist 50 ml vízben oldunk, ehhez egymást követően 6 g nátrium-karbonátot, majd 100 ml dioxánt adunk, végül 9,0 g benziloxikarbonükloridot adunk hozzá. Az így ka5 pott elegyet 4 óra hosszat keveijük szobahőmérsékleten. A reakcióelegyet koncentráljuk és a koncentrált oldatot vízbe öntjük. Az oldhatatlan anyagot kiszűtjük, vízzel mossuk, majd jól megszárítjuk. A kapott anyagot 50 ml dimetilformamidban old3 juk, melyhez 4 ml ciklohexanon-dimetilketált adunk (azaz 1,1-dimetoxi-ciklohexánt), majd katalitikus mennyiségű 100 mg vízmentes p-toiuolszulfonsav hozzáadása következik. Az elegyet éjjel állni hagyjuk. A reakcióelegyet nagy mennyiségű 8M 5 vizes ammóniához öntjük, az így leülepedett anyagot leszűrjük, vízzel mossuk és megszárítjuk, hogy a cím szerinti anyagot kapjuk.

Termelés: 9,68 g (91%). [α]θ° + 48 (c 1, piridin).

) Analízis a C₆₄H₇₅N_sO₂₀ képlet alapján:

számított:	C N	62,28%, 5,67%,	H =6,12%,
talált:	C	62,19%,	H =6,18%,
	N	5,77%.

°C-on melegítjük. A reakció oldatot besűrítjük és a szilárd maradékot dioxánban oldjuk, melyhez vizet adunk, hogy a cím szerinti terméket szilárd formájában csapjuk ki. Ezt a terméket szűréssel választjuk el és szárítjuk.

Termelés: 104 mg (96%). [a]^ + 10° (c 0,2, dioxán).

Analízis a C_ssH₇₁N₅O₂₀S képlet alapján:

2. Penta-N-benziloxikarbonil-3’,4’,2”-tri-0-benzflszulfoni!4 ” ,6”-O-ciklohexilidén-kanamicin B előállítása képletű vegyület (Bz = benziloxikarbonil, Bs = benziloxiszulfonil)

200 mg fent kapott terméket 4 ml piridinben oldunk és a kapott oldatot -20°C-ra hűtjük, ehhez 123 mg benzilszulfonilkloridot adunk hozzá. Az elegyet ezen a hőmérsékleten hagyjuk állni

4,5 óráig, majd 0,1 ml vízzel elegyítjük a nem reagált benzílszulfonilklorid elbontására. A reakcióelegyet bepáriással betöményítjük és a koncentrált oldatot 0,05%-os vizes nátrium-karbonát oldatba öntjük. A leülepedett csapadékot szűréssel eltávolítjuk, vízzel mossuk és szárítás után a cím szerinti terméket kapjuk.

Termelés: 272 mg (99%). [α]?>⁵ + 59° (c 0,8, dioxán). Analízis A C_f5H₉₃N₅O_2SS₃ képletű alapján:
számított:	C	60,14%,	H	= 5,53%,
	N	4,13%,	S	= 5,67%,
talált:	C	59,90%,	H	= 5,45%,
	N	4,03%,	S	= 5,67%.

3. Penta-N-benzfloxikarbonil-2”-O-benzil- szulfonil-4”,6”-0-ciklohexilidén-3’,4’-didezoxi-3’-eno-kanamicin B előállítása képletű vegyület (Bz = benziloxikarbonil, Bs = benzilszulfonil)

169 mg 2. lépésben kapott terméket 1,7 g nátriumjodiddal és 840 mg cinkporral együtt 3,4 mg dimetilformamidban szuszpendálunk és az így kapott szuszpenziót 95 °C-on kevertetjük 35 percig. Hűtés után a megszilárdult reakcióelegyet kloroformmal extrahájuk. A kloroformos extraktumot vízzel mossuk, vízmentes nátriumszulfáttal szárítjuk és sziruppá koncentráljuk. A szirupot forró kloroformmal oldjuk és a kapott oldathoz hexánt adunk és így a cím szerinti termék válik ki.

Termelés: 115 mg (86%). (α]ί>⁵+12,5^οΐ (c 0,8 dioxán).

NMR spektrum (CDC1₃): δ 5,6 (2H AB kvartett, J = ca. 11 Hz, H-3’,4’).

Analízis a C₇iH₇₉N₅O₂₀S képlet alapján:

számított:	C	62,96%,	H =5,88%,
	N	5,17%,	S =2,37%,
talált:	C	62,73%,	H =5,96%,
	N	5,04%,	S =2,32%.

4. Penta-N-benziloxikarbonil-2”-0-benzilszul fon il -3 ’,4 ’-didezoxi-3 ’-eno-kanamicin B előállítása képletű vegyület (Bz = benziloxikarbonil, Bs = benzilszulfonil)

A fenti 3. lépésben kapott 115 mg terméket

0,25 ml dioxán, 0,15 ml víz és 1,6 ml ecetsav elegyében oldjuk és a kapott oldatot 2,5 óráig

10 számított:	C =61,26%,	H	5,62%,
	N = 5,50%,	S	2,52%
talált:	C =61,35%,	H	5,63%,
	N = 5,22%,	S	2,89%.

5. 3’,4’-Didezoxi-3’-eno-kanamicin B előállítása az a) eljárásváltozat szerint képletű vegyület mg penta-N-benziloxibarbonil-2”-O-benzilszulfonil-3’,4’-diolezoxi-3’, eno-kanamicin B-t (a 4. lépésben állítjuk elő) 18 ml folyékony ammóniában oldunk —50 °C-on, majd 120 mg fém nátriumot 25 adunk hozzá. Az elegyet —50°C-on lóra hosszat mérsékelten kevertetjük, majd a fém nátrium feleslegének felvételére metanolt adunk hozzá. A reakcióelegy hőmérsékletét lassan hagyjuk felmelegedni szobahőmérsékletre, miközben az ammóniát hagy30 juk elpárologni. Az így kapott maradékot vízben oldjuk fel és a vizes oldatot 4 ml kation cserélő gyantával (Dowex 5OWx2 (H ciklusú, Dow Chemical Co. U. S. A. terméke) keveijük össze keverés közben. A gyantát tartalmazó elegyet 3,5 ml azo35 nos Dow 50W x 2 gyantát tartalmazó oszlop tetejére helyezzük és az egész gyanta oszlopot vízzel jól átmossuk, majd 1M vizes ammóniával mint előhívó szerrel eluáljuk. Az eluátumot frakcióba gyűjtjük és a ninhidrinnel pozitív reakciót adó 40 frakciókat egyesítjük és szárazra pároljuk, így S’^’-didezoxi-S’-eno-kanamicin B-t kapunk monokarbonát formájában.

Termelés: 23,8 mg (97%). [a]?.⁵+44^o(c 0,4, víz).

Analízis a C₁₈H_3SN₅O₈ · H₂CO₃ képlet alapján:

számított: C =44,61%, H =7,29%,

N = 13,41%, talált: C =44,76%, H=7,51%,

N = 13,5 l.

6. 3’,4’-Didezoxi-kanamicin B előállítása

A fenti 5. lépésben kapott 12,1 mg terméket 0,3 ml vízben oldjuk fel, melyhez katalitikus menynyiségű 5 mg platinaoxidot adunk. A hidrogénezést hidrogéngázzal 3,5 kg/cm² nyomáson végezzük 60 1,5 óra hosszat. A reakcióoldatot a katalizátor eltávolítása végett leszűijük és a szűrletet szárazra pároljuk. A kívánt terméket: a 3’,4’-didezoxikanamicin B-t mono-karbonát formájában kapjuk.

Termelés: 11,5 mg (95%). [a]£^s + 110° (c 1, víz).

A 3’,4’-didezoxi-kanamicin B összes termelése a kiindulási kanamicin B-re számítva 57%. A példával kapott termék teljesen azonos az előzőleg előállított DKB mintával, az NMR, IR és antibakteriális spektrumok Összevetése alapján.

Analízis a Cj _gH₃₇N₅O_g · H₂CO₃ | képlet alapján:

számított: C =44,43%, H =7,66%,

N =13,64%, talált: C =44,91%, H=7,96%,

N = 13,63%.

2. példa

1. Penta-N-benziloxikarbonil-2”-O-benzilszulfonil -3 ’,4 ’-didezoxi-kanamicin B előállítása (a találmány szerinti b) eljárásváltozat szerint) képletű vegyűlet (Bz = benziloxikarbonil Bs = benzilszulfonil)

108 mg penta-N-benziloxikarbonil-2”O-benzilszulfonil-3’,4’-didezoxi-3’- eno-kanamicin B-t (az 1. példa 4. lépése szerint állítjuk elő) 3,0 ml víz és dioxán 1 : 1 arányú elegyében oldjuk fel és az oldathoz 30 mg platinaoxidot adunk. A hidrogénezést az előző példa 6. lépésében leírt módon hajtjuk végre. A cím szerinti vegyületet tartalmazó végterméket 98%-os termeléssel kapjuk 106 mg mennyiségben.

2. 3’,4’-didezoxikanamicin B előállítása

A fenti 1. lépésben kapott hidrogénezett terméket —50 °C-on folyékony ammóniában oldjuk és ezután az 1. példa 5. lépésében leírt módon kezeljük a védőcsoportok, azaz a benziloxikarbonil- és a benzilszulfonilcsoportok lehasítására. A 3’,4’-didezoxi-kanamicin B mono-karbonátot 39 mg mennyiségben és a penta-N-benziloxikarbonil-2”-O-benzilszulfonil- 3’,4’-didezoxi-kanamicin B-re számított 95%-os termeléssel kapjuk. [α]θ⁵ + 109° (c 1, víz).

A DKB össz-termelése ebben a példában á ki- 50 indulási kanamicin B-re számítva 51%.

Claims

Szabadalmi igénypontok:

1. Eljárás 3’,4’-didezoxi-kanamicin B előállítására, azzal jellemezve, hogy

a) valamely II általános képletű vegyületet

- ahol R¹ szubsztituálatlan vagy szubsztituált benziloxikarbonilcsoport, mint aminocsoportot védő csoport és R² hidrogénatom vagy rövidszénláncú

10 alkilszulfonilcsoport, arilszulfonilcsoport, vagy aralkilszulfonilcsoport, mint a hidroxilcsoportot védő csoport - alkáli fémmel vagy alkáli földfémmel reagáltatunk folyékony ammónia jelenlétében R¹és R² egyidejű eltávolítására (ha R² hidrogénatom15 tói eltérő csoport) és az így kapott III képletű 3’,4’-didezoxi-3’-enokanamicin B-t hidrogénező katalizátor jelenlétében a 3’,4’-telítetlen kötés telítésére hidrbgénezzük vagy

20 b) valamely II általános képletű vegyületet — ahol R¹ és R² jelentése a fenti — hidrogénező katalizátor jelenlétében hidrogénezzük és a kapott X általános képletű amino-védett 3’,4’-didezoxi-3’-eno-kanamicin B származékot — ahol

R¹ és R² jelentése a fenti - cseppfolyós ammónia jelenlétében alkáli fémmel vagy alkáli földfémmel reagáltatjuk a megmaradt R¹amino-védőcsoportok és R² hidroxílcso30 port védőcsoportok (ha R² hidrogéntől eltérő csoport) eltávolítására.
2. Az 1. igénypont szerinti a) vagy b) eljárásváltözat foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy

35 olyan II általános képletű vegyületből indulunk ki, ahol R¹ jelentése benziloxikarbonil-, p-klórbenziloxikarbonfl-, ρ-amino-benziloxikarbonil-, m-izopropilbenziloxikarbonil-, p-izopropilbe'nzfloxikarbonil-, p -fenil-benziloxikarbonil-, p-fenoxi-benziloxikarbo40 nil-, -naftilmetiloxikarbonil- vagy -naftilmetiloxikarbonil-csoport.
3. Az 1. igénypont a) változat szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a II általános képletű vegyületet nátrium fémmel reagál-

45 tarljuk ; cseppfolyós ammónia jelenlétében (-80)-(-30) ’C-on.
4. Az 1. igénypont a) változat szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a III általános képletű vegyületet nyomás alatt hidrogénezzük platinaoxid vagy palládiumoxid hidrogénező katalizátor jelenlétében.