NO129633B - - Google Patents

Description

være substituert med et kloratom eller en hydroksy-, lavere alkoksy-eller aminogruppe, eller en tienylgruppe.

Saltene er ikke-toksiske salter innbefattet ikke-toksiske metallsalter som natrium, kalium, kalsium og aluminium, ammonium og substituerte ammoniumsalter, f.eks. salter av slike ikke-toksiske aminer som trialkylaminer, innbefattet trietylamin, prokain, dibenzylamin , N-benzyl-/3-fenetylamin , 1-efenamin, N,N'-dibenzyl-etylendiamin, dehydroabietylamin, N ,N'-bis-dehydroabietyl-etylen-diamin og andre aminer som er blitt anvendt for å danne salter med benzylpenicillin.

En foretrukket forbindelse har den generelle formel (I)

anført ovenfor, hvor R er en fenylgruppe.

Penicillinene som fremstilles i henhold til foreliggende oppfinnelse utmerker seg i forhold til tidligere kjente penicilliner især på grunn av deres aktivitet like overfor Pseudomonas pyocyanea og visse andre Gram-negative bakterier, i forbindelse med manglende toksisitet. Forbindelsen a-karboksybenzylpenicillin er av særlig verdi i denne forbindelse og er tilgjengelig kommer-sielt. Det skål i forbindelse hermed henvises til følgende viden-skapelige artikler angående forbindelsene: artikkelen "New Semi-synthetic Penicillin active against Pseudomonas pyocyanea" i NATURE, bind 215, 1. juli 1967, sidene 25-30 og artikkelen "Clinical and Laboratory Studies with Carbenicillin" i tidsskriftet THE LANCET, 17. juni 1967, sidene 1289-1293. De andre forbindelser

som fremstilles ifølge oppfinnelsen har en lignende aktivitet.

Fremgangsmåten for fremstilling av penicilliner av den generelle formel (I) går ut på at 6-aminopenicillansyre eller et salt herav omsettes med et reaktivt derivat av en syre av den generelle formel:

hvor R har den ovenfor angitte betydning, idet eventuelle hydroksy-eller aminosubstituenter er beskyttet, X er en hydroksygruppe eller et kloratom eller gruppen OR', hvor R<1>er en alkyl-, aryl-, benzyl-eller substituert benzylgruppe, hvoretter eventuelt tilstedeværende beskyttelsesgrupper fjernes, og det dannede penicillin isoleres som fritt penicillin eller i form av et salt.

Det reaktive derivat av syren (II) er syrehalogenidet.

anhydridet, eller hvilken som helst av de forbindelser som er be-tegnet som blandede anhydrider i overensstemmelse med det som er anført av Albertson, ORGANIC REACTIONS (1962), 12, 157.

Fjernelsen av gruppen R' kan utføres ved katalytisk hydrogenering, f.eks. når R' er en aryl-, benzyl- eller substituert benzylgruppe, og enzymatisk, f.eks. når R' er en metyl-eller etylgruppe, eller ved mild behandling med syrer, f.eks. når R' er en t-butylgruppe.

Når fjernelsen av gruppen R<*>for å danne det frie penicillin utføres ved katalytisk hydrogenering, f.eks. ved å la det beskyttede derivat reagere med hydrogen i nærvær av en katalysator så utføres hydrogeneringen normalt ved romtemperatur og ved atmos-færisk trykk og reaksjonsblandingens pH er fra 5 til 9.

Oppløsningsmidlet for hydrogeneringsreaksjonen er normalt vann, men andre ikke-reduserbare oppløsningsmidler som f.eks. etyl-alkohol eller dioksan eller blandinger av disse med vann kan anvendes.

Den foretrukkede hydrogeneringskatalysator er palladium men andre katalysatorer som f.eks. nikkel, platina eller rhodium kan anvendes. Katalysator kan anvedes på et inert underlag, f. eks. av bariumkarbonat eller karbon.

En komplikasjon som undertiden oppstår ved fremstillingen av de nye penicilliner i henhold til oppfinnelsen, skyldes den vel-kjente tendens til malonsyrederivater å bli utsatt for dekarboksy-lering under visse forhold, f.eks. når de opphetes. Hvis en slik side-reaksjon finner sted ved et av de mellomliggende trinn, kan dette resultere i at det sluttelig erholdte penicillin er foruren-set med den dekarboksylerte analoge forbindelse av formelen:

Nar et slikt annet penicillin er tilstede kan det lett påvises ved papirkromatografi. Tilstedeværelsen av det dekarboksylerte penicillin (III) som en forurensning i (I) vil ikke nød-vendigvis bety en ulempe, men hvis det er ønskelig å fjerne det dekarboksylerte penicillin så kan dette oppnåes på forskjellige måter ved å utnytte slike penicilliners kjente egenskaper. I enkelte tilfeller kan således fraskillelsen utføres ved kolonne-kromatografi eller ved omkrystallisering. I andre tilfeller kan det dekarboksylerte penicillin (III) ekstraheres inn i et; passen-

de organisk oppløsningsmiddel ved en pH av 2,5 til 4 under hvilke betingelser hovedproduktet (I) forblir i alt vesentlig i den,van-

dige fase. En annen fremgangsmåte er å inkubere en oppløsning av de blandede penicilliner med et passende enzym, f.eks., amidaser.

som dannes av visse stammer av Escherichia coli, hvilken nedbyg-

ger penicillinet (III) til 6-aminopenicillansyre mens derimot penicillinet (I) forblir i alt vesentlig ikke angrepet.

Da enkelte av de antibiotiske substanser som fåes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er relativt ustabile forbindelser som lett utsettes for kjemiske endringer hvilket resulte-..

rer i tap av antibiotisk aktivitet, er det ønskelig å velge reak-sjons- og isoleringsforhold som er tilstrekkelig moderate for å

unngå deres spaltning.

De følgende eksempler skal tjene til å klargjøre oppfinnelsen: Eksempel 1

g- karboksybenzylpenicillin.

Monobenzyl-fenylmalonat (i3,3 g) i tørr benzen (loo ml) ble behandlet véd tilbakeløp med tionylklorid (6,45 g) i 90 mi-

nutter og derpå konsentrert i vakuum. Den gjenværende olje blé opp-løst i tørr aceton (50 ml) og tilsatt til en omrørt isavkjølt opp-løsning av 6-aminopenicillansyre (9,7 g) i N-natriumbikarbonatopp-løsning (135 ral), vann (150 ml), og aceton (300 ml). Blandingen ble omrørt i 30 minutter ved 0° og derpå i 90 minutter ved romtemperatur og deretter konsentrert under redusert trykk for å fjerne - aceton. Den vandige oppløsning ble bragt til en pH 2 med fortyn-

net saltsyre og ekstrahert med eter (3 x 100 ml). Eteroppløsningen ble vasket med vann og derpå selv ekstrahert med til'strekkelig N-natriumbikarbonatoppløsning for å gi en vandig fase med pH 7,5.

Det vandige lag ble fraskilt og inndampet ved lav temperatur og

trykk for. å gi det urene natriumsalt av a- (benzyloksykarbonyl)-benzylpenicillin.

Dette rå produkt (15,8 g) i vann (360 ml] ble tilsatt

til en forhydrogenert suspensjon av 10 % palladium på benkull (4g)

i vann (400 ml) og hydrogeneringen ble fortsatt i 30 minutter. Katalysatoren ble fjernet og filtratet ble regulert til pH 7,5 med natriumbikarbonat og derpå inndampet ved lav temperatur og trykk.

Residuet ble renset ved kromatografi på en kolonne av cellulose-

pulver, eluert først med butanol/etanol/vann-blanding og derpå med aceton/isopropanol/vann. Hovedfraksjonen ble inndampet ved lav temperatur og trykk for å gi et 32 % utbytte av natriumsalt av a-karboksybenzylpenicillin som et hvitt pulver. Renheten av produk-

tet ble ved manometrisk forsøk med penicillinase bestemt til 58%.

Det nødvendige monobenzylfenylmalonat, smeltepunkt 68°

ble fremstilt ved behandling av en blanding av fenylmalonsyre (18g)

og benzylalkohol (13 g) i karbontetraklorid (80 ml) med tørt hyd-rogenklorid.

Eksempel 2

g- karbok sybenzylpenicillin

Fremgangsmåten etter eksempel 1 ble forbedret ved å an-

vende mildere forhold ved omdannelsen av monobenzylfenylmalonat til det rå syreklorid. Således ble monobenzylfenylmalonat (2,7 g)

og tionylklorid (5 ml) opphetet i et vannbad ved 65° inntil reak-

sjonen opphørte (ca. 1 time), og deretter ble overskuddet av rea-

genset fjernet i vakuum (sluttelig ved kodestillasjon med tørr benzen) og temperaturen ble holdt under 65°. Reaksjonen med 6-aminopenicillansyre (2,16 g) i ålt vesentlig som i eksempel 1

ga derpå 4,2 g av natriumsalt av a-(benzyloksykarbonyl)benzylpenicillin hvis renhet ved kolorimetrisk forsøk med hydroksylamin ble bestemt til ca. 78%.

En prøve av dette salt (lg) i vann (25 ml) ble tilsatt

til en for-hydrogenert suspensjon av 5 % palladium på kalsiumkar-

bonat (2 g) i vann (25 ml) og hydrogenert ved romtemperatur og trykk inntil absorpsjon av hydrogen opphørte (ca. 45 minutter). Blandingen ble filtrert og filtratet dekket med eter (30 ml) og behandlet med N-saltsyre til en pH 2,3.Lagene ble skilt fra hverandre og den vandige fase ble ekstrahert med mere eter (3 x 30 ml). De forenede eterekstrakter ble vasket med vann (10 ml)

og ekstrahert med tilstrekkelig N-natriumbikarbonatoppløsning for å gi en vandig fase av pH 7.

Inndampning av den nøytrale vandige oppløsning ved lav temperatur og trykk ga dinatriumsaltet av a-karboksybenzylpenicil-

lin med 68% utbytte og renheten ble ved kolorimetrisk forsøk med hydroksylamin bestemt til ca. 79 %. Videre rensning ved kolonne-kromatografi ble ansett som unødvendig fordi papirkromatografi viste at mengden av forurensende benzylpenicillin bare var ca.

0,1 %.

E ksempel 3

g- karboksyben zylpenic illin.

Fenylmalonsyre (25 g, 0,140 mol) i tørr eter (500 ml)

ble behandlet med tionylklorid (17,35 g, 0,145 mol) og spor av dimetylformamid. Blandingen ble behandlet ved tilbakeløp i 3 timer og derpå inndampet under redusert trykk ved romtemperatur (sluttelig ved kodestillaspn med tørr benzen for å fjerne de siste spor av tionylklorid.

Det sirupaktige residuum av monosyrekloridet ble oppløst

i tørr eter (300 ml) og tilsatt til en omrørt iskold blanding fremstilt av 6-aminopenicillansyre (30 g),' vann (275 ml), eter (150 ml), og N-natriumhydroksydoppløsning (135 ml). Blandingen ble omrørt i 30 minutter og derpå ble den vandige fase regulert til en pH 2 ved tilsetning av fortynnet saltsyre og lagene ble skilt fra hverandre. Eteroppløsningen ble vasket med iskoldt vann mettet med eter (8 x 300 ml) for å fjerne fenylmalonsyre og deretter ble det tilstedeværende penicillin ekstrahert inn i vann til hvilket det ble tilsatt tilstrekkelig fortynnet natriumhydroksyd for å bringe den vandige fase til en pH 7. Inndampning av den vandige oppløsning ved lav temperatur og trykk, etterfulgt av tørking av det gjenværende hvite pulver i en vakuum-exikator ga det rå dinatriumsalt av or-karboksybenzylpenicillin (33,3 g). -

Ved flere forsøk varierte vektutbyttene fra 46 til 60 %

og renhetene bestemt ved kolorimetrisk forsøk med hydroksylamin rang-erte fra 50 til 63 %. Kvantitativ papirkromatografi viste en forurensning med fra 1 til 5 % benzylpenicillin. Om ønskes kan denne forurensning reduseres til mindre enn 0,1 % ved inkubering med E. coli amidase.

Eksempel 4

q- karboksybénzylpenicillin.

Fenylmalonsyre (0,9 g) ble oppløst i ren dioksan (0,9 ml) ved 75°, behandlet med tionylklorid (1 ml] og opphetet ved 70°C

i 2 1/2 time hvorpå gassutviklingen praktisk talt opphørte. Inn-dampningen i vakuum etterlot det rå bis-syreklorid som en blek gul olje.

Det oljeaktige bis-syreklorid oppløst i tørr aceton (10 ml) ble tilsatt ved ca. 10°C til en omrørt oppløsning av 6-aminopenicillansyre (1,08 g) i N-natriumbikarbonat (15 ml) og aceton

(5 ml). Det fant sted en umiddelbar kraftig utvikling av gass og

temperaturen steg til 20°. Omrøring ble fortsatt i 30 minutter ved romtemperatur og derpå ble den nøytrale oppløsning inndampet ved lav temperatur og trykk så at man fikk et rått orangebrunt

.fast stoff (2,19 g).

En del av dette materiale ble utsatt for papirkromato-

grafi hvorved soner av antibakteriell aktivitet ble påvist hvilket viser tilstedeværelsen av a-karboksybenzylpenicillin såvel som benzylpenicillin og 6-aminopenicillansyre.

Eksempel 5

g- karboksy- 3- tienylmetylpenicillin. 3-tienyimalonsyre (0,93 g) i ren dioksan (1 ml) ble

behandlet med tionylklorid (1 ml) og den resulterende oppløsning ble opphetet i etbad ved 50° i 1 time og sluttelig ved 60° i 20 minutter. Flyktige bestanddeler ble fjernet i vakuum ved romtemperatur så at det ble tilbake en rødaktig olje med et I.R. spekt-

rum overensstemmende med det som man skulle vente for monosyrekloridet.

Det ovenfor friskt fremstilte syreklorid ble oppløst i

tørr aceton (10 ml), avkjølt til -30° og tilsatt til en omrørt og avkjølt (-10°) oppløsning av 6-aminopenicillansyre (1,08 g) i N-natriumbikarbonatoppløsning (10 ml) og aceton (10 ml). Det avkjø-lende bad ble derpå fjernet og blandingen ble omrørt i 1 time ved romtemperatur og derpå konsentrert under redusert trykk for å fjer-

ne aceton. Det vandige konsentrat ble rystet med eter (20 ml) og ansyret til en pH 2 med N saltsyre (6,5 ml).Lagene ble fraskilt og den vandige fase sammen med noen uoppløselige oljer ble ekstrahert med mere eter (10 ml). De forenede éteroppløsninger ble der-

på selv ekstrahert med tilstrekkelig vandig natriumbikarbonat for å gi en vandig fase av pH 7. Den resulterende nøytrale vandige oppløsning ble inndampet ved lav temperatur og trykk, etterfulgt av tørking av residuet i en vakuumeksikator, og man fikk 0,87 g av et brunt fast stoff.

Dette faste stoff viste seg ved papirkromatografi å in-neholde både det ønskede ar-karboksy-3-tienylmetylpenicillin og et annet antibiotikum sannsynligvis 3-tiehyimetylpenicillin. Disse to penicilliner ble adskilt på en cellulosekolonne av størrelse 25/ 2 '5cm under anvendelse av et oppløsningsmiddelsystem av butanol/ etanol/vann. Inndampning av en passende fraksjon av eluatet ga 0,22 g av natriumsaltet av ar-karboksy-3-tienylmetylpeiricillin. Kolorimetrisk forsøk med hydroksylamin viste en renhet av ca. 60%.

Eksempel 6

g- karboksy- p- klorbenzylpenicillin

Til p-klorfenylmalonsyre (2,15 g, 1,0 mol) i tørr eter

(40 ml) ble tilsatt tionylklorid (1,25 g, 1,05 mol) og 2 dråper

av dimetylformamid og oppløsningen ble behandlet under tilbakeløp i 3 timer. Oppløsningsmidlet ble fjernet ved ca. 2 mm/20°, det rå syreklorid ble oppløst i tørr eter (30 ml) og oppløsningen ble tilsatt dråpevis i løpet av 6 minutter ved 20° under kraftig om-røring til en oppløsning av 6-aminopenicillansyre (2,16 g, 1,0 mol) i en fosfatbuffer (50 ml) ved pH 6 dekket med et lag av eter (30 ml). Under tilsetningen ble reaksjonsblandingens pH holdt mellom 5 og 6 ved dråpevis tilsetning av N natriumhydroksyd. Etter omrø-ring av reaksjonsblåndingen ved en pH av 5 i 15 minutter ble det vandige lag fraskilt og penicillinet renset ved ekstraksjon ved pH 2 i eter (50 ml) ved 0-5°, etterfulgt av re-ekstraksjon i vann ved pH 7. Inndampning av den vandige oppløsning ved ca. 2 mm/30°) ga et natriumsalt (1,45 g, hydroksylaminprøve, 58 %), men papirkromatografi viste tilstedeværelsen av både det ønskede a-karboksy-penicillin og p-klorbenzylpenicillin med en høyere R verdi. Sistnevnte ble fjernet ved behandling av natriumsaltene (1,0 g) med en amidase, E. coli acylase, ved pH 7 ved 37° i 1 time. Penicillinet bie påny renset via den frie syre og inndampning av den erholdte , vandige oppløsning ga natriumsaltet av a-karboksy-p-klorbenzylpenicillin (0,68 g, hydroksylaminprøve, 41 %) . Papirkromato-gafi bekreftet dette antibiotikums homogenitet.

Eksempel 7

cn- karboksy- p- metoksybenzyl penicillin.

Som beskrevet i eksempel 6 ble det rå syreklorid fremstilt fra p-metoksyfenylmalonsyre (6,2 g, 1,0 mol) og tionylklorid (3,8 g, 1,05 mol) i tørr eter (120 ml) og en eterisk oppløsning (80ml) ble anvendt for å acylere en oppløsning av 6-aminopenicillansyre (6,4 g, 1,0 mol) i vann (100 ml) bufferbehandlet ved pH 5 til 6. Etter rensning via den frie syre ved Q til 5° (pH 2), papirkromatografi av natriumsalt (7,0 g, hydroksylaminprøve, 48%) viste igjen tilstedeværelsen av både de ønskede ot-karboksypenicil-lin og p-metoksybenzylpenicillin. Sistnevnte ble fjernet ved behandling av en vandig oppløsning av natriumsaltet (3,0 g, C = 10 mg/ ml) pufferbehandlet ved pH 7, med amidase ved 37° i 3 timer. Rensning av penicillinet via den frie syre og inndampning av den vandige oppløsning ved pH 7 ga natriumsaltet av a-karboksy-p-metoksy benzylpenicillin (1,5 g, hydroksylaminprøve, 38 %). Papirkromatografi viste at bare et eneste antibiotikum var tilstede.

Eksempel 8

q- karboksy- p- aminobenzylpenicillin'

Behandling av p-aminofenyleddiksyre med et overskudd av iso-propylmagnesiumbromid etterfulgt av pulverisert fast karbon-dioksyd ga rå p-aminofenylmalonsyre, smeltepunkt 198 til 202°c (spaltning). Denne ble behandlet med benzylklorkarbonat og vandig alkali for å gi p-benzyloksykarbonylaminofenylmalonsyre, smp.

142 til. 14.3°C (spaltning).

Fremgangsmåten etter.eksempel 6 ble etterfulgt, idet

denne syre (1 g) ble behandlet med tionylklorid (0,39 g) i eter for å gi det rå mono-syreklorid.

Det rå monosyreklorid., fremstilt som angitt foran ble behandlet med benzylalkohol for å gi a-benzyloksykarbonyl-p-benzyl-oksykarbonylaminofenyleddiksyre, smp. 121-124°c. Behandling av denne syre (420 mg) med tionylklorid (130 mg) i eter som angitt i eksempel 6 ga det rå a-benzyloksykarbonyl-p-benzyloksykarbonyl-aminofenylacetylklorid.

Dette produkt ble oppløst i metylenklorid (8 ml) og til-

satt i løpet av 10 minutter ved 20°Ctil en omrørt oppløsning av. 6-aminopenicillansyre (220 mg) og trietylamin (300 mg) i metylenklorid (5 ml).Blandingen ble omrørt ved 20°C i 1 time og derpå

ble produktet ekstrahert i vann ved pH 8,5 og penicillinet renset via den frie syre (pH 1,9). Papirkromatografi av natriumsaltet

(250 mg) viste imidlertid tilstedeværelsen av både det ønskede a-benzyloksykarbonyl-p-benzyloksykarbonylamino-benzylpenicillin og av p-benzyloksykarbonylaminobenzylpenicillin.

Katalytisk hydrogenering av denne penicillinblanding ble utført i vandig oppløsning ved romtemperatur og trykk under anvendelse som katalysator av et stort overskudd av 5 % palladium og-kalsiumkarbonat. Den resulterende blanding av a-karboksy-p-aminobenzylpenicillin og p-aminobenzylpenicillin ble behandlet med en amidase, E. coli acylase, ved 37°c i 6 timer for å omdanne p-aminobenzylpenicillin til 6-aminopenicillansyre og slik at a-karboksy-p-aminob.enzylpenicillin ble tilbake som det enéste høyaktive antibiotikum.

Eksempel 9

g- karboksy- m- hydroksybenzylpenicillin

Behandling av m-hydroksyfenyleddiksyre med et overskudd

av isopropylmagnesiumbromid etterfulgt av pulverisert fast karbon-dioksyd ga den rå m-hydroksyfenylmalonsyre som en gummiaktig sub-stans. Denne ble behandlet med benzylklorkarbonat og vandig alka-

li for å gi m-benzyloksykarbonyloksyfenylmalonsyre, smp. 133°c.

Fremgangsmåten etter eksempel 6 ble etterfulgt idet

denne syre (100 mg) ble behandlet med tionylklorid (38 mg) i eter for å gi det rå monosyreklorid hvilket på sin side ble koblet med 6-aminopenicillansyre (66 mg) i vann (5 ml) bufferbehandlet til pH 5 til 6. Isolering som angitt i de foregående eksempler ga en blanding av natriumsaltene av a-karboksy-m-benzyloksykarbonyloksybenzylpenicillin og m-benzyloksykarbonyloksybenzylpenicillin, sistnevnte oppviste en høyere Rf-verdi på papirkromatografi.

Behandling med amidase ved 37 C i 1 time nedbygget det dekarboksylerte penicillin, og det gjenværende a-karboksy-m-benzyloksykarbonyloksybenzylpenicillin ble derpå hydrogenert i nøytral vandig oppløsning ved vanlig temperatur og trykk under anvendelse av et overskudd av 5 % palladium på kalsiumkarbonat som katalysa-

tor. Papirkromatografi viste dannelsen av en ny sone av antibio-

tisk aktivitet som tilskrives a-karboksy-m-hydroksybenzylpenicillin.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av nye, antibiotisk aktive penicilliner av den generelle formel:

og ikke-toksiske salter herav, hvor R er en fenylgruppe, som kan være substituert med et kloratom eller en hydroksy-, lavere alkoksy-eller aminogruppe, eller en tienylgruppe, karakterisert ved at 6-aminopenicillansyre eller et salt herav omsettes med et reaktivt derivat av en syre av den generelle formel:

hvor R har den ovenfor angitte betydning, idet eventuelle hydroksy-eller aminosubstituenter er beskyttet, X er en hydroksygruppe eller et kloratom eller gruppen OR', hvor R' er en alkyl-, aryl-, benzyl-eller substituert benzylgruppe,hvoretter eventuelt tilstedeværende beskyttelsesgrupper fjernes, og det dannede penicillin isoleres som fritt penicillin eller i form av et salt.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det som utgangsmateriale anvendes et malonsyre-derivat der R er en fenylgruppe.