NL1013402C2 - Werkwijze voor de bereiding van een beta-lactam antibioticum. - Google Patents

Description

- 1 -

WERKWIJZE VOOR DE BEREIDING VAN EEN IS-LACTAM 5 ANTIBIOTICUM

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de bereiding van een β-lactam 10 antibioticum door acylering van een β-lactam kern met behulp van een acyleringsmiddel en waarbij een complexeermiddel wordt toegepast.

In het kader van de uitvinding wordt een acyleringsmiddel gedefinieerd als een α-aminozuur of 15 een derivaat daarvan. Onder derivaten worden ook verstaan geactiveerde aminozuren.

Bekende β-lactam antibiotica zijn cefalosporines en penicillines. De β-lactam antibiotica volgens de uitvinding bevatten tenminste drie chirale 20 centra.

Zowel cefalosporines als penicillines hebben in de regel minimaal drie chirale centra in hun structuur. De β-lactam kern bevat ten minste twee chirale centra, die in de regel elk de L-configuratie 25 hebben. Het aan de kern gekoppelde acyleringsmiddel bevat ten minste 1 chiraal centrum. Een van de substituenten aan het chirale centrum in het acyleringsmiddel is een α-aminogroep. De a-aminogroep moet dusdanig met het chirale centrum verbonden zijn, 30 dat het residu van het acyleringsmiddel in het β-lactam antibioticum de D-configuratie bezit.

Het is gebruikelijk om bij de acylering van 1013402 - 2 - een β-lactam kern met behulp van een acyleringsmiddel, het acyleringsmiddel in de vorm van het D-isomeer, of nagenoeg zuiver D-isomeer, te gebruiken, zodat na de acylering meteen het gewenste β-lactam antibioticum 5 wordt verkregen.

In de regel is de enantiomere overmaat (e.e.) van het acyleringsmiddel groter dan 95%, meestal groter dan 99%. Het gebruik van een optisch zuiver of nagenoeg zuiver D-isomeer van het acyleringsmiddel is 10 een nadeel, omdat het verkrijgen van het D-isomeer uit een (racemisch) mengsel van D- en L-isomeren een extra stap in de bereiding is. Bovendien gaat hierbij doorgaans een deel van het acyleringsmiddel verloren.

De uitvinding heeft als doel om een 15 werkwijze te verschaffen die genoemd nadeel niet bezit.

De uitvinding heeft daartoe het kenmerk dat het acyleringsmiddel L-isomeer bevat en dat er tijdens de bereiding een aldehyde wordt toegevoegd.

Een verder voordeel van de werkwij ze 20 volgens de uitvinding is dat het L-isomeer van acyleringsmiddelen als zodanig kan worden ingezet. Het is denkbaar dat L-isomeer beschikbaar is als afval- of bijproduct. Met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding kan het L-isomeer nu direct worden ingezet. 25 Met de werkwijze volgens de uitvinding kunnen β-lactam antibiotica worden verkregen door een (racemisch) mengsel van D- en L-isomeren of zuivere L-isomeren van het acyleringsmiddel te koppelen aan β-lactam kernen. Door toevoeging van een aldehyde en een 30 complexeermiddel tijdens de bereiding kunnen β-lactam 101 3402 - 3 - antibiotica worden verkregen met een hoge opbrengst.

Nadat het β-lactam antibioticum-complex selectief is neergeslagen door het complexeermiddel kan het afgescheiden worden van het reactiemengsel, en kan 5 het vrije β-lactam antibioticum met hoge opbrengst worden gewonnen uit het antibioticum-complex, bijvoorbeeld door hydrolyse.

Acylering van een β-lactam kern met behulp van een acyleringsmiddel kan chemisch of enzymatisch 10 worden uitgevoerd. De enzymatische werkwijze staat bijvoorbeeld beschreven in de Internationale octrooiaanvrage WO 9201061.

De chemische werkwijze staat bijvoorbeeld beschreven in US-A-4,358,588 en EP-A-0 439 096 15 (bereidingen via Dane-zout).

Geschikte β-lactam kernen zijn bijvoorbeeld die kernen weergegeven door de algemene formule R ,NHR1 V_L^\ OH (I) 20 waarbij R0 is -H of -0CH3; R3 is -H; Y is CH2, CHCH3, 0, S 25 \ en Z is / 101 34 02 - 4 - XCH3 . . or CH’ ^r2 ^^r2 /^ch2 waarbij R2 is -H, -Cl, -OH, -CH3, -CH2OH, -CHaCl, -5 CH2OC (0) CH3, CH2OC (0) NH2 ;

Geschikte β-lactam kernen zijn bijvoorbeeld 7-Aminocefalosporinezuur (7-ACA), 7-Amino-3'-desacetoxycefalosporinezuur (7-ADCA), 7-Amino-3'~ desacetylcefalosporinezuur (7-ADAC), 7-Amino-3-chloro-10 3-(desacetoxymethyl)cefalosporinezuur (7-ACCA), 7-

Amino-3-raethoxy-3-(desacetoxymethyl)cefalosporinezuur, 7-Amino-3-[(Z)-1-propenyl]-3- (desacetoxymethyl)cefalosporinezuur (7-PACA), 7-Amino-3-vinyl-3-(desacetoxymethyl)cefalosporinezuur (7-AVCA), 15 7-Amino-3'-(l,2,3-trizol-4-ylthio)-3'- desacetoxycefalosporinezuur (7-TACA), 7-Amino-3'-(1-methyl-lH-tetrazol-5-ylthio)-3' - desacetoxycefalosporinezuur (7-TMCA), 7-Amino-3'-(5-methyl-1,3,4-thiadiazol-2-ylthio)-3'-20 desacetoxycefalosporinezuur (7-TDA) en 7-Amino-3'-(1-methylpyrrolidin-l-yl)-3- (desacetoxymethyl)cefalosporinezuur, 7-Amino-3'-[(1- (2-dimethylamino)ethyl)-lff-tetrazol-5-ylthio]-3'-desacetoxycefalosporinezuur, 7-Amino-3'-methoxy-3-25 desacetoxycefalosporinezuur, 7-Amino-3-methoxy-3-(desacetoxymethyl)cefalosporinezuur, 7-Amino-3'-(pyridin-l-yl) -.3' -desacetoxycefalosporinezuur, 7-Amino-3' -(2-furanylcarbonylthio)-3'- 101 3402 -5- desacetoxycefalosporinezuur, 7-Amino-3'- ((1,2,5,6-tetrahydro-2-methyl-5,6-dioxo-l,2,4-triazin-3-ylthio)-3'-desacetoxycefalosporinezuur (7-ACT), 7-Amino-3'-(aminocarbonyloxy)-3'-desacetoxycefalosporinezuur, 6-5 Aminopenicillinezuur (6-APA) en (SR,7R)-3-Chloro-7-amino-8-oxo-l-azabicyclo[4.2.0]oct-2-ene-2-carboxylzuur.

De β-lactam kernen worden veelal verkregen door fermentatieproducten van hun natuurlijke zijketen 10 te ontdoen.

Als acyleringsmiddel kunnen alle bekende acyleringsmiddelen worden gebruikt, bijvoorbeeld dihydrofenylglycine, p-hydroxyfenylglycine (HPG), fenylglycine (PG) en derivaten daarvan.

15 In een uitvoeringsvorm wordt de werkwijze volgens de uitvinding gekenmerkt doordat een mengsel van D en L-isomeer dat meer dan 1% L-isomeer bevat als acyleringsmiddel wordt gebruikt.

In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt de 20 werkwijze volgens de uitvinding gekenmerkt doordat een racemisch mengsel als acyleringsmiddel wordt gebruikt.

Door verschillende acyleringsmiddelen met verschillende β-lactam kernen te laten reageren kan een veelheid aan β-lactam antibiotica worden verkregen. β-25 lactam antibiotica die met de werkwijze volgens de uitvinding bereid kunnen worden zijn bijvoorbeeld Cefroxadine, Cefradine, Amoxicilline, Cefadroxil, Cefatrizine, Cefoperazon, Cefprozil, Ampicilline, Cefaclor, Cefalexine en Loracarbef.

30 De reactiecondities waarbij de 1013402 - 6 - acyleringsreactie wordt uitgevoerd, bijvoorbeeld pH en temperatuur, zijn verschillend voor chemische en enzymatische reacties, en zijn aan de vakman bekend.

In een uitvoeringsvorm wordt eerst de 5 acyleringsreactie uitgevoerd, en vervolgens het D,L-antibioticum geïsoleerd uit het reactiemengsel, waarna aan een suspensie of oplossing van het geïsoleerde D,L-antibioticum het aldehyde en complexeermiddel worden toegevoegd.

10 In een andere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding, wordt de werkwijze in één vat uitgevoerd. In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt de werkwijze volgens de uitvinding gekenmerkt doordat eerst de acyleringsreactie wordt uitgevoerd, 15 waarna het aldehyde en het complexeermiddel aan het reactiemengsel worden toegevoegd. Het maakt niet uit in welke volgorde het aldehyde en het complexeermiddel worden toegevoegd.

De pH waarbij het aldehyde kan worden 20 toegevoegd kan tussen ruime grenzen variëren, en ligt bijvoorbeeld tussen de 2 en 10. Bij voorkeur ligt de pH tussen de 4 en 9, in het bijzonder tussen de 5 en 8.

De temperatuur van het reactiemengsel waarbij het aldehyde met het reactiemengsel in contact 25 is of wordt gebracht ligt bijvoorbeeld tussen de -40 en 800C, bij voorkeur tussen -20 en 50°C, en in het bijzonder tussen 0 en 40°C.

Bij voorkeur worden aromatische aldehydes gebruikt, bijvoorbeeld benzaldehyde, salicylaldehyde of 30 pyridoxal.

101 3402 - 7 -

De hoeveelheid aldehyde die tijdens de bereiding gebruikt kan worden, kan tussen ruime grenzen variëren, en ligt bijvoorbeeld tussen de 0,01 en 1000 mol% ten opzichte van de toegepaste hoeveelheid β-5 lactam kern. Bij voorkeur ligt de hoeveelheid aldehyde tussen de 1 en 10 mol% ten opzichte van de toegepaste hoeveelheid β-lactam kern.

Als complexeermiddel kan elk bekend complexeermiddel worden gebruikt. De hoeveelheid 10 complexeermiddel die in de werkwijze volgens de uitvinding kan worden toegepast, kan tussen ruime grenzen variëren, en is bij voorkeur wordt ten minste 1 equivalent complexeermiddel ten opzichte van de toegepaste hoeveelheid β-lactam kern.

15 Geschikte complexeermiddelen zijn bijvoorbeeld naftalenen, chinolines, antrachinonsulfonzuren en parabenen. Voorbeelden van complexeermiddelen zijn 1-naftol, 2-naftol, 2,6-dihydroxynaftaleen, anthrachinon-1,5-disulfonzuur.

20 In het kader van de uitvinding wordt opbrengst gedefinieerd als de hoeveelheid β-lactam antibioticumcomplex dat na isolatie wordt verkregen in mol% ten opzichte van de hoeveelheid β-lactam kern die is toegepast.

25 De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van enkele voorbeelden, zonder daartoe te zijn beperkt.

101 3402 - 8 -

VOORBEELDEN

Verklaring van de gebruikte afkortingen: 6-APA: 6-Aminopenicillinezuur 5 7-ADCA: 7-Amino-3'-desacetoxycefalosporinezuur D, L -PGA: D- en L-fenylglycineamide TMG: tetramethylguanidine DMF: dimethylformamide 10 Assemblase® is een geïmmobiliseerde

Escherichia coli penicilline acylase uit E. coli ATCC 1105, zolas beschreven in WO-A-97/04086. De immobilisatie is uitgevoerd als beschreven in EP-A-222462, waarbij gelatine en chitosan als gelerend agens 15 en glutaaraldehyde als crosslinker zijn gebruikt.

De uiteindelijke activiteit van de Escherichia coli penicilline acylase wordt bepaald door de hoeveelheid enzym die aan de geactiveerde bolletjes is toegevoegd en bedroeg 3 ASU/g drooggewicht waarbij 1 20 ASU (Amoxicilline Synthese Unit) is gedefinieerd als de hoeveelheid enzym die per uur 1 g Amoxicilline.3H20 genereert uit 6-APA en D-p-hydroxyfenylglycine methylester (bij 20°C; 6,5% 6-APA en 6,5% D-p-hydroxyfenylglycine methylester).

25

Voorbeeld I. Synthese van Cefalexine

Een oplossing A werd bereid uit 3,01 g (10 mmol) D,L-fenylglycine Dane-zout en 15 ml dichloormethaan, 150 mg n-methylaceetamide en 30 mg γ-30 picoline. De temperatuur van de oplossing werd verlaagd 101 3402 - 9 - tot ca. -40°C. Daarna werd snel 1,27 g (10,5 mmol) pivaloylchloride toegevoegd. Er werd 30 minuten geroerd bij een temperatuur tussen de -20 en -30°C. Daarna werd de temperatuur verlaagd tot -50°C.

5 Een oplossing B werd bereid uit 10 ml dichloormethaan en 1,71 g (8 mmol) 7-ADCA waaraan bij -5°C 920 mg (8 mmol) TMG werd toegevoegd.

Bij een temperatuur onder -50°C werd vervolgens oplossing B in 30 minuten druppelsgewijs 10 toegevoegd aan oplossing A. HPLC werd gebruikt om de reactie te volgen. Gedurende 1 uur werd geroerd bij een temperatuur tussen de -50 en -30°C, waarna nog 5 uur werd geroerd bij een temperatuur tussen de -30 en -20°C. Er werd een conversie van 81% bereikt.

15 Vervolgens werd 10 ml H20 toegevoegd, en werd het mengsel bij -5°C aangezuurd met 37%-ige waterige HCl tot pH 0,5. Daarna werd 30 min. geroerd. Vervolgens werden de water- en dichloormethaan-laag gescheiden en werd de dichloormethaan-laag gewassen met 20 10 ml water. De beide lagen water werden samengevoegd en geneutraliseerd tot pH 7,0.

Vervolgens werd 850 mg 1-naftol toegevoegd en vervolgens 160 mg pyridoxal. Het zo ontstane mengsel werd gedurende 2 dagen bij kamertemperatuur geroerd.

25 Met behulp van filtratie werd het D-cefalexine-complex gewonnen. De opbrengst bedroeg 2,3 g (59%).

Voorbeeld II. Synthese van Cefadroxil

Een oplossing A werd bereid van 3,17 g (10 30 mmol) L-p-hydroxyfenylglycine Dane-zout en 15 ml 1013402 - 10 - dichloormethaan, 2 ml DMF en 30 mg γ-picoline. De temperatuur van de oplossing werd verlaagd tot ca. -40°C. Daarna werd snel 1,27 g (10,5 mmol) pivaloylchloride toegevoegd. Er werd 30 minuten geroerd 5 bij een temperatuur tussen de -20 en -30°C. Daarna werd 15 ml dichloormethaan toegevoegd, en werd de temperatuur verlaagd tot -50°C.

Een oplossing B werd bereid uit 15 ml dichloormethaan en 1,71 g (8 mmol) 7-ADCA waaraan bij 10 -5°C 920 mg (8 mmol) TMG werd toegevoegd.

Bij een temperatuur onder -50°C werd vervolgens oplossing B in 30 minuten druppelsgewijs toegevoegd aan oplossing A. HPLC werd gebruikt om de reactie te volgen. Gedurende 1 uur werd geroerd bij een 15 temperatuur tussen de -50 en -30°C, waarna nog 5 uur werd geroerd bij een temperatuur tussen de -30 en -20°C.

Vervolgens werd 10 ml H20 toegevoegd, en werd het mengsel bij -5°C aangezuurd met een Hcl-20 oplossing (37% in water) tot pH 1. Daarna werd 30 min. geroerd. Vervolgens werden de water- en dichloormethaan-laag gescheiden en werd de dichloormethaan-laag gewassen met 10 ml water. De beide lagen water werden samengevoegd en geneutraliseerd tot 25 een pH van 7,0.

Vervolgens werd 640 mg 2,7-naftol toegevoegd en vervolgens 160 mg pyridoxal. Het zo ontstane mengsel werd gedurende 24 uur geroerd. Met behulp van filtratie werd het D-cefadroxilcomplex 30 gewonnen. De opbrengst bedroeg 2,41 g (58%).

101 34 02 - 11 -

Voorbeeld III. Synthese van Cefalexine.

430 mg (2 mmol) 7-ADCA werd opgelost in 10 ml water bij een pH tussen de 7,5 en 8,0. 600 mg D,ΗΡΘΑ (4 mmol, in 10 ml water, pH 6) werd toegevoegd, 5 terwijl de pH boven de 7 werd gehouden. 80 mg pyridoxal werd toegevoegd. Aan het ontstane reactiemengsel werd 1,6 g Assemblase® (netto natgewicht) toegevoegd.

160 mg 1-naftol werd opgelost in 0,25 ml methanol en in gedeeltes toegevoegd over een periode 10 van 2,5 uur. Het mengsel werd vervolgens gedurende een nacht geroerd bij kamertemperatuur. Daarna werd het enzym afgefiltreerd. Het cefalexine-complex werd verkregen door filtratie. De opbrengst was 780 mg (82%), met een zuiverheid van 82%.

15 1013402

Claims (12)

1. Werkwijze voor de bereiding van een β-lactam antibioticum door acylering van een β-lactam kern 5 met behulp van een acyleringsmiddel en waarbij een complexeermiddel wordt toegepast, met het kenmerk dat het acyleringsmiddel L-isomeer bevat en dat er tijdens de bereiding een aldehyde wordt toegevoegd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat een mengsel van D en L-isomeer dat meer dan 1% L-isomeer bevat als acyleringsmiddel wordt gebruikt.

3. Werkwijze volgens een der conclusies 1 of 2, met het kenmerk dat een racemisch mengsel als 15 acyleringsmiddel wordt gebruikt.

4. Werkwijze volgens een der conclusies 1-3, met het kenmerk dat eerst de acyleringsreactie wordt uitgevoerd, waarna het aldehyde en het complexeermiddel aan het reactiemengsel worden 20 toegevoegd.

5. Werkwijze volgens een der conclusies 1-4, met het kenmerk dat de pH (van het mengsel?) waarbij de het aldehyde wordt toegevoegd ligt tussen de 4 en 9.

6. Werkwijze volgens een der conclusies 1-5, met het kenmerk dat de pH waarbij de het aldehyde wordt toegevoegd ligt tussen de 5 en 8.

7. Werkwijze volgens een der conclusies 1-6, met het kenmerk dat de temperatuur waarbij het aldehyde in 30 contact is of wordt gebracht met het 101 34 0 2 - 13 - reactiemengsel ligt tussen de -20 en 50°C

8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk dat de temperatuur waarbij het aldehyde wordt toegevoegd ligt tussen de 0 en 40°C.

9. Werkwijze volgens een der conclusies 1-7, met het kenmerk dat een aromatische aldehyde wordt toegepast.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, met het kenmerk dat als aldehyde benzaldehyde, salicylaldehyde of 10 pyridoxal wordt toegepast.

11. Werkwijze volgens een der conclusies 1-10, met het kenmerk dat de hoeveelheid aldehyde die tijdens de bereiding wordt gebruikt ligt tussen de 1 en 10 mol% ten opzichte van de toegepaste hoeveelheid β- 15 lactam kern.

12. Werkwijze volgens een der conclusies 1-11, met het kenmerk dat ten minste 1 equivalent complexeermiddel ten opzichte van de toegepaste hoeveelheid β-lactam kern toegepast. 20 1013402 RAPPORT BETREFFENDE N1EUWHE1DSONDERZOEK VAN INTERNATIONAAL TYPE IOENTIFIKATIE VAN OE NATIONALE AANVRAGE Kenmerk van ee aanvrager of van de gemachtigde 9850 NL Nederlandse aanvrage nr. tndieningsdatum 1013402 27 oktober 1999 Ingeroepen voorrangsdatum Aanvrager (Naam) DSMN.V. Datum van het verzoek voor een onderzoek van intemationaaitype Door de Instantie voor Internationaal Onderzoek (ISA) aan net ver· zoak voor een onderzoek van internationaal type toegekend'nr. SN 33871 NL I. CLASSIFICATIE VAN HET ONDERWERP (bij toepassing van verschillende classificaties, aüe cfassificatiesymbolen opgeven) Volgens de Internationale classificatie (IPC) lnt.CI.7: C07D501 /06, C07D499/12 II. ONDERZOCHTE GEBIEDEN VAN DE TECHNIEK _Onderzochte minimum documentatie__ Classificatiesysteem _Classificatiesymoolen ____ lnt.CI.7: C07D C12P * Ondcaocfttt andere documentatie oen de minimum documentatie voor zover derge*i$ke documenten in de onderzochte gebieden zijn opgenomen !H. GEEN ONDERZOEK MOGELUK VOOR BEPAALDE CONCLUSIES (opmerkingen oo aanvullingsblad' ir'-"' IV. GEBREK AAN EENHEID VAN UITVINDING (opmerkingen op aanvullingsblad) “ ACT/ISA/ZOf Ut 07. t970