NO159657B - Fremgangsmaate for fremstilling av penicillansyre 1,1-dioksyd og derivater derav. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av penicillansyre-1,1-dioksyd og derivater derav.

Den antatte forbindelse mellom motstandsevnen som visse bakterier oppviser overfor 3-laktam-antibiotika, har ført til en intens søken etter (5-laktamase inhibitorer.

Det er nå velkjent at penicillansyre-1,1-dioksyd og derivater derav med substituenter på g-laktam-metylen-karbonatomet og salter og estere derav, har brukbare farmakologiske egenska-per, f.eks. eksempel som effektive inhibitorer for flere typer 6-laktamaser som er tilstede i forskjellige typer bakterier. De kan inngis oralt eller parenteralt.

De farmasøytisk akseptable salter som angitt ovenfor inklu-derer ikke-toksiske metalliske salter slik som natrium-, kalium-, kalsium- og magnesiumsalter, ammoniumsaltet og substituerte ammoniumsalter, f.eks. salter av slike ikke-toksiske aminer som trialkylaminer (f.eks. trietylamin), prokain, dibenzylamin, N-benzyl-3-fenetylamin, 1-efen-

amid, N,N'-dibenzyl-etylendiamin, dehydroabietylamin, N,N'-bis(dehydroabietyl)etylendiamin, N-(lavere)alkyl-piperidin (f.eks. N-etylpiperidin) og andre aminer som har vært brukt for å fremstille farmasøytisk aksepterbare salter av penicilliner og cefalosporiner. De mest foretrukne salter er alkalimetallsalter, f.eks. natrium-

og kaliumsaltene og ammoniumsaltene.

Estrene av syrene er fortrinnsvis de som er farmasøytisk aksepterbare og kjent i denne teknikk å hydrolysere til den frie syre in vivo. Foretrukne estere er de med en alkylkarbonyloksymetylenrest hvori hydrogenatomet eller atomene i metylenenheten eventuelt er erstattet av en eller to metyl eller etylgrupper og alkylgruppen inne-

holder 1 til 5 karbonatomer, spesielt i pivaloyloksymetyl-gruppen, eller ftalid-3-ylesteren.

Hovedgjenstanden for foreliggende oppfinnelse er å tilveie-bringe en økonomisk brukbar (fortrinnsvis en "enkolbe")-prosess for industriell anvendelse for fremstilling av penicillansyre-1 ,1-dioksyder med den generelle formel I samt salter og estere derav. Slike forbindelser er allerede kjent, f.eks. fra beskrivelsen i NO-søknad 781970, US-PS 4276285 samt NO-søknad 800618.

Rent generelt berører foreliggende oppfinnelse det området som angår fremstilling av penicillansyreforbindelser med den generelle formel:

der X betyr hydrogen eller en substituent slik som halogen

(fortrinnsvis klor, se f.eks. beskrivelsen i NO-søknad 810166)

eller salter av slike syrer eller estere av slike syrer.

Mere spesielt angår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for fremstilling av penicillansyre-1,1-dioksyder med den generelle formel:

der X betyr hydrogen eller en substituent, slik som halogen eller en acetoksyrest og R betyr hydrogen eller en farmasøyt-isk akseptabel metall- eller esterrest, ved debromering av 6-ot-brom- og/eller 6 , 6-dibrompenicillansyre 1 ,1-dioksyder,

med den generelle formel og/eller

der X og R har den ovenfor angitte betydning, i et vannholdig medium ved reduksjon med sink, og denne fremgangsmåte karakteriseres ved at reduksjonen foretas i nærvær av en syre med en pK -verdi målt i vann på mindre enn 3,5, og, eventuelt, hvis R = H, omdanning av syren til et farmasøyt-isk akseptabelt salt eller en ester.

En attraktiv fremgangsmåte for å fremstille disse bromforbindelser er beskrevet i NO-søknad 831358.

Som nevnt i denne søknad er det fra NO-søknad 781970 kjent

at 6-a-brom-penicillansyre oppnås ved diazotering-bromering av 6-B-amino-penicillansyre. NO-søknad 781970 beskriver videre et reduksjons- (eller debromerings) trinn av bromforbind-

eisen med en palladiumkatalysator og hydrogen til peniciallan-syre med formelen

og til slutt fremstilling av PAS ved oksydasjon av penicil-lansyren med f.eks. 3-klorbenzosyre eller med et permanganat, f.eks. kaliumpermanganat.

Reduksjons-(eller debromering)-trinnet som antydet i NO-søk-nad 781970 ved hjelp av en palladiumkatalysator og hydrogen er allerede kjent fra GB-PS 1072108. Som det fremgår fra dette patent så vel som fra de relevante eksempler i NO-søknad 781970 er denne reduksjonsmetode ikke økonomisk og meget upraktisk, da blant annet nærværet av en enkelt tioeterbind-ing i den femleddede ring i strukturen 6-a-brom- og 6,6-dibrompenicillansyre nødvendiggjør bruk av en større mengde katalysatorer og hyppig gjentagelse av reduksjonssekvensen med frisk mengde katalysator såvel som utstrakte reaksjons-tider og arbeid under hydrogentrykk over det atmosfæriske. Det er derfor ikke overraskende at sogar etterat foreliggende søker hadde erhvervet seg betydelig erfaring på dette området, var det ikke mulig å oppnå et gjennomsnitt på ca. 10% totalt utbytte (maksimalt utbytte ikke mer enn 15%) i mange forsøk brukt på imitering ved 0,3 molskala av den fremgangsmåte som er antydet i NO-søknad 781970. (Med uttrykket "Tolalt utbytte" ér i foreliggende beskrivelse ment utbyttet beregnet på 6-B-amino-penicillansyre som utgangsmateriale).

I en andre serie patentsøknader, f.eks. NO-søknad 800618, er det beskrevet at det totale utbyttet kunne økes ved reverser-ing av de to siste trinn. I henhold til dette ble det av foreliggende oppfinnere funnet at reduksjon, nå utført på en blanding av forbindelser med formlene: og

i det siste trinn var forbundet med bruk av kun ca. 1/5 av mengden av katalysator ved arbeid under et trykk over det atmosfæriske, men vesentlig mindre enn det som hittil ble benyttet og med mindre hyppig gjentagelse av reduksjonssekvensen.

Selv om imidlertid anvendelse av en grundig utarbeidet metode for oksydasjonen med permanganat av 6-a-brom-penicillansyre til forbindelser med formel VI ved denne metode er forbundet med utbytter på ca. 80% eller bedre og oksydasjonen av den brukbare, men vanligvis heller lille mengde av bipro-duktet 6,6-dibrom-penicillansyre går med mindre godt utbytte, kunne det totale utbyttet av PAS (forbindelsen med formel I der X er hydrogen) fremdeles ikke heves over maksimalt 20%. Det ble som et resultat av utstrakt forskning og eksperimentering funnet at det dårlige totale utbytte ikke bare skyldes den utilstrekkelige kjente diazoterings-bromeringsprosedyren, men også det utilstrekkelige resultat av det palladiumkata-lyserte reduksjonstrinn, og dette kan man slutte seg til da NO-søknad 800618 nevner andre reduksjonsmetoder slik som reduksjon med et trialkyltinnhydrid (f.eks. tributyltinnhydrid).

I lys av nødvendigheten av å utvikle en økonomisk og industri-elt anvendbar syntese for PAS, er det åpenbart at tributyltinnhydrid er et umulig kostbart reagens, som videre er mindre egnet for reduksjon av sure mellomprodukter mens reduksjonen med sink i en fosfatbuffer ikke resulterer i bedre utbytter enn det som oppnås ved reduksjon ved hjelp av en palladiumkatalysator (i henhold til det oppfinneren har funnet ut) mens reduksjonen med sink i eddiksyre, selv om det oppnåes noe bedre utbytter heller ikke er meget tilfredsstillende.

Som et resultat av utstrakt eksperimentering er det nå overraskende funnet at en meget lett anvendbar reduksjonsmetode med sink for forbindelser med formlene III og IV som kan re-sultere i så og si kvantitative utbytter (dvs. ca. 90%) av PAS oppnås ved reduksjon i nærvær av en syre med en pKa-verdi målt i vann på mindre enn 3,5, fortrinnsvis saltsyre, hydrobromsyre, sitronsyre eller svovelsyre, ved en kontrollert pH-verdi på 2,5 til 6, og fortrinnsvis 3 til 5. Aller helst benyttes saltsyre, hydrobromsyre eller svovelsyre.

Det vil erkjennes av fagmannen at fordelen ved denne reduk-sjonsmetoden klart vises ved det faktum at det totale utbyttet beregnet på 6-3-aminopenicillansyre-1,1-dioksyd som utgangsmateriale hvorfra bromforbindelsene fremstilles i henhold til den prosess som er beskrevet i den ovenfor samtidig inngitte søknad, er 60-70% (sammenlign Cignarella diazoterings-bromeringsprosedyren som beskrives i NO-søknad 8001285 og en egnet prosedyre for oksydasjon med permanganat som gir et totalt utbytte på 33-38% med et mulig maksimum på 40%).

Den angitte reduksjonsmetode skal beskrives nærmere nedenfor.

Et av hovedmålene ved undersøkelsene som førte til foreliggende oppfinnelse var å skape en meget gunstig, praktisk, enkel og økonomisk metode for reduksjon av bromider med formelen III

og IV til sluttprodukter med formel II. Det vil erkjennes at,

i lys av det allerede beskrevne materiale i den kjente teknikk f.eks. i NO-søknad 800618 og 781970 og i NO-søknad 810166 som angår fremstilling av en beslektet forbindelse, nemlig PAS substituert i B-metylgruppen med et kloratom, ved i en fore-trukket utførelsesform å benytte en samtidig erstatning av bromatomet og den beskyttende 2,2,2-trikloretylgruppen med hydrogen ved hjelp av sinkpulver i en blanding av eddiksyre og dimetylformamid, noe som i et utbytte av kun 37% gir den ønskede 2-(3-klormetyl-2-metyl-penam-3-karboksylsyre-1 ,1-dioksyd ut fra 2,2,2-trikloretyl-6-a-brom-2-<g>Tklormetyl-2-metyl-penam-3-karboksylat-1,1-dioksyd, slik det kan avledes fra f.eks. eksempel XXII, trinn 4, side 31 i henhold til reaksjons-skjerna V på den siste formelside, og eventuelt oppnå en relativt tilfredsstillende reduksjonsmetode for erstatning av brom-atomene i forbindelsene med formel III og IV ifølge oppfinnelsen, vil denne karakteriseres ved snevert definerte betingelser. Den resulterende, uventede og overraskende effektive metode for reduksjon ved hjelp av sinkmetall, f.eks. finoppdelt sinkpulver, er således virkelig forbundet med snevert definér-bare reaksjonsbetingelser. Når således R er hydrogen:

- i vann, eventuelt fortynnet med et inert organisk oppløs-ningsmiddel, slik som acetonitril, metylacetat eller etylacetat, idet sistnevnte tilfelle medførende reduksjon i et to-sjiktsystem; fortrinnsvis benyttes en mengde på mindre enn 5% vann; - ved pH 2,5 til 6, og fortrinnsvis mellom pH 3,5 og 5; - under tilsetning, fortrinnsvis kontinuerlig av en syre av en pKa-verdi i vann på mindre enn 3,5, helst fortynnet saltsyre eller hydrobromsyre eller svovelsyre, for å holde pH-verdien på 2,5 til 6 og fortrinnsvis 3,5 til 5; - ved en temperatur som kan variere mellom 0 og 2 0°C, men fortrinnsvis ikke er høyere enn 15°C for monobromidet og fortrinnsvis ikke høyere enn 10°C for dibromidet med formel IV - med generelt sinkmetall, men helst findelt sinkpulver;

med, med henblikk på antallet innførte bromatomer,

ca. 1,2 til ca. 2 mol sink for reduksjon av 1 mol av monobromidet med formel III og ca. 2,4 til ca. 4 mol sink pr. mol dibromid med formel IV, idet det minimale overskudd på ca. 20% har forbindelse med ideelle situasjoner, hvor (så å si) rene forbindelser med formel III og/eller IV reduseres i relativt konsentrert oppløsning, mens vesentlig større overskudd benyttes når det gjelder større fortynninger eller der antallet manipuleringer etter diazotering-bromerings-reaksjonen sterkt reduseres.

Syrer med pK 3.-verdier i vann på mindre enn 3,5 forskjellig fra saltsyre, hydrobromsyre og svovelsyre og som kan benyttes i forbindelse med sink i reduksjonstrinnet er f.eks. perklorsyre, arylsulfonsyre (f.eks. p_-tolylsulfonsyre) og tilstrekkelig sure alkansyrer, alkandisyrer (f.eks. malon-syre) og sitronsyre.

Ut fra dibromidet med formel IV (R er lik hydrogen) er omdanningsutbyttet så vel som det virkelige isolasjons-utbyttet av i det vesentlige en forbindelse med formel I minst ca. 85% og vanligvis over 90%. Ut fra monobromidet med formel III (R er hydrogen) er omdanningsutbyttet nær 100%, noe som tillater isolasjonsutbytter på 9 5% eller mer av i det vesentlige jevnt produkt.

Hvis R betyr noe annet enn hydrogen er reaksjonsbetingelsene i det vesentlige de samme, bortsett fra at, selv om andre vannblandbare eller delvis vann-blandbare oppløs-ningsmidler slik som metyl og etylacetat kan benyttes, det foretrukne hovedoppløsningsmiddel er acetonitril innehold-ende en tilstrekkelig , men liten mengde vann, dvs. ca.

10 volumprosent, for å etablere tilstrekkelig kontakt i den heterogene reaksjon mellom sink, syre og oppløste bromerte substrater. Når R betyr andre grupper er det uvesentlig hvorvidt substratet er en monobromid eller et dibromid da i begge tilfelle omdanningsutbyttene såvel som de virkelige isolasjonsutbytter av i det vesentlige rent produkt er godt over 85%.

Bortsett fra å være utbytterikt, økonomisk og lett å gjennomføre, er denne overraskende effektive reduksjonsmetode også forbundet med enkle isoleringsprosedyrer, såvel som med den gunstige omstendighet at under reduksjonen blir biprodukter i vesentlig grad omdannet til i det vesentlige ikke ekstraherbare forbindelser. Når man derfor går ut fra i det vesentlige urenebrom-derivater resulterer en ukomplisert ekstraheringsprosedyre allerede i vesentlig mere rene sluttprodukter, spesielt når R er hydrogen.

Den ovenfor nevnte spesielle metode for debromering av 6-brom- og 6,6-dibrompenicillansyrederivater med de generelle formler III og IV er unik og gir bedre utbytter enn de prosedyrer som hittil er beskrevet i den kjente teknikk, f.eks. de som er beskrevet ovenfor, for debromering av en hvilken som helst 6-brom- og/eller 6,6-dibrompenicillan-syreforbindelser, spesielt når reduksjonsreagensen er sink i forbindelse med billig og generelt tilgjengelig saltsyre, hydrobromsyre eller svovelsyre.

Oppfinnelsen skal illustreres ved de følgende eksempler og preparater, uten at disse skal begrense oppfinnelsens ramme.

Eksempel I

Reduksjon av en uren blanding av 6,6-dibrompenicillansyre 1,1-dioksyd og 6 a- brom-penicillansyre 1,1-dioksyd til penicillansyre 1,1-dioksyd.

a) 2,5 g av råblandingen av brom-forbindelser fremstilt ifølge eksempel I i den ovenfor angitte samtidig inngitte

NO-søknad 831358 ble suspendert under omrøring-i en iskbld blanding av 20 ml vann og 10 ml acetonitril. Tilsetning av 4N natriumhydroksyd resulterte i en klar oppløsning med pH 5,2.

Deretter ble 2 g sinkpulver tilsatt under heftig omrøring.

Ved 0 - 10°C ble 4N saltsyre innført gradvis og dette resulterte i en hurtig reduksjon av pH-verdien til 3,5 - 4,0. Etter ca. 20 minutter var omdanningen i det vesentlige

ferdig, noe som ble påvist ved tynnskiktkromatografi. Overskuddet av sink ble fjernet ved filtrering og vasket

med vann. Det kombinerte filtratet ble noe konsentrert i vakuum for å fjerne acetonitril. Den gjenværende oppløs-

ning i vann ble ekstrahert gjentatte ganger med etylacetat ved pH 2. De kombinerte ekstrakter ble vasket med et lite volum mettet natriumkloridoppløsning i vann, tørket over vannfri magnesiumsulfat, filtrert, fordampet i vakuum og tørket godt i vakuum. Utbyttet var 1,1 g av et noe farvet faststoff.

Analyse av produktet ved tynnskiktkromatografi antydet

god renhet. I henhold til PMR spektret for det isolerte produkt besto dette av penicillansyre 1,1-dioksyd, et ukjent biprodukt og etylacetat i et molforhold på

13:0,7:0,8. Dette betyr en renhet på minst 90 vekt-%

eller ca. 1,0 g ønsket produkt ut fra 2,0 g utgangsmateriale og et totalutbytte på ca. 55%.

Identifisering ved PMR (db,-DMS0, 6-verdier i ppm. TMS, 60 Mc): C(CH3)2: 1,36 (s, 3H) og 1,48 (s, 3H), Cg-H2:. mellom 3,08

og 3,9 (oktet, JAB 16,2 eps, 2H, J^_g 1/9 eps synlig i høyfelt halvparten og J^~g 4,2 eps synlig i lavfelt halvparten av splittingsmønsteret) C2~H:4,27 (s ^H) og C^-H: ca 5,15 (snever kvartett, J^_g verdier på ca. 1,9 og 4,2 eps, 1H).

b) En råblanding av bromforbindelser (men noe mere renset en blandingen under a) fremstilt i henhold til Eksempel lb

i den ovenfor angitte samtidig ingitte NO-søknad 831358 ble på samme måte redusert med sink, under anvendelse av betingelser noe mere tilpasset overskuddet av tilstedeværende dibromid, dvs. reduksjon ved 0-5°C og en pH verdi på 4,2 til 4,7.

Det isolerte urene penicillansyre 1,1-dioksyd var renere

enn det som ble oppnådd ovenfor. Det virkelige totale utbytte var minst 60%.

Eksempel II

Reduksjon av en uren blanding av bromforbindelser.

Utgangsmaterialet besto av bromforbindelser oppnådd ved diazotering-bromering av 6-3-amino-penicillansyre 1,1-dioksyd ifølge eksempel XI i den ovenfor angitte samtidig inngitte NO-søknad 831358. Etter diazoterings-bromerings-trinnet ble acetonitril fjernet i vakuum, fulgt av ekstra-heringer med diklormetan og etylacetat. Den kombinerte etylacetatekstrakt ble vasket to ganger med et lite volum av en mettet natriumkloridoppløsning og deretter blandet med 15 ml koldt vann, hvoretter pH verdien ble bragt til 3,5 ved tilsetning av 4N natriumhydroksyd.

Blandingen ble omrørt heftig ved 10°C og 5 g sinkpulver

ble tilsatt i fire andeler i løpet av 15 minutter, mens 4N saltsyre ble tilsatt dråpevis i en slik mengde at pH-verdien forble mellom 3,5 og 4,0. Deretter ble 3 g sinkpulver tilsatt og omrøringen ble fortsatt i ca. 20 minutter inntil det ikke var nødvendig med pH korreksjon. Sink ble fjernet ved filtrering gjennom et glassfilter forsterket med et filterhjelpemiddel og vasket med vann og etylacetat. Dette kombinerte filtrat ble bragt til en pH verdi på 2,0 med 4N saltsyre, hvoretter skiktene ble separert. Det vandige skikt ble ekstrahert fire ganger med 150 ml etylacetat, hvoretter den kombinerte ekstrakt ble vasket to ganger med et lite volum mettet natriumkloridoppløsning, tørket over vannfri magnesiumsulfat, filtrert, fordampet i vakuum og tørket godt ved 0,5 mm Hg. Utbyttet var 10,0 g av et litt farvet, i det vesentlige krystallinsk produkt. TLC og PMR-spektrene viste utmerket kvalitet med henblikk på nærvær av ukjente nedbrytningsprodukter.

Eksempel III

Reduksjon av 6, 6- dibrom- og 6a- brom- penicillansyre 1, 1- dioksyder med sink og saltsyre sammenlignet med reduksjon med sink i en fosfat- citratbuffer I begge forsøk ble det benyttet den samme mengde av den samme ikke helt rene blanding av 6,6-dibrom-penicillansyre 1,1-dioksyd og av en meget mindre mengde 6a-brom-penicillansyre 1,1-dioksyd. Så langt mulig var reaksjonsbetingelsene og isolasjonsprosedyren like.

a) En pH 3,6 fosfat/citratbuffer ble fremstilt ifølge Mcllvain ut fra 68 ml av en 0,1 molar (21 g pr. liter)

oppløsning av sitronsyre i vann og 32 ml av en 0,2 molar (35,6 g pr. liter) oppløsning av Na2HP0^.2H20 i vann.

Den virkelige pH verdi var nær 3,6.

Ved 6°C ble en suspensjon av 3,0 g av råblandingen av bromider oppnådd fra en homogenisert blanding av isolater av forskjellige diazoterings-bromeringsforsøk, i 10 ml etylacetat, blandet under heftig omrøring med 100 ml av den ovenfor fremstilte buffer, noe som resulterte i en pH verdi på 3,0. Av den tilveiede mengde sinkpulver på 6 g ble en liten andel tilsatt øyeblikkelig, idet man ventet en hurtig økning av pH verdien. Da dette ikke skjedde ble pH-verdien hevet til 3,5 ved tilsetning av noen få dråper 4N natriumhydroksyd, direkte fulgt av innføring av mere sink. Etter innføring av ca. 3 g sink steg pH-verdien til 4,0, mens man fortsatte arbeidet ved 6°C. Deretter ble den gjenværende mengde sink tilsatt i en andel. Det var ingen hevning av temperaturen under reduksjonen.

Et tynnskiktkromatogram fremstilt 30 minutter etter begynnelsen viser total omdanning av utgangsmaterialet,

men ikke på ren måte. Platen antydet meget nedbrytning. Blandingen ble filtrert gjennom glass og ikke omsatt sink ble vasket med vann. Kombinerte filtrater med pH 4,0,

ble bragt til pH 2,0 ved tilsetning av 4N saltsyre og deretter ekstrahert fire ganger med 50 ml volumer av etylacetat, noe som, bekreftet ved TLC, resulterte i total fjerning av penicillansyre-1,1-dioksyd fra vann. Etter vasking med 10 ml av en mettet natriumkloridoppløsning ble den kombinerte ekstrakt omrørt i et isbad med vannfri magnesiumsulfat og 0,5 g aktivkull. Etter filtrering og vasking av filterkaken med etylacetat ble det kombinerte,

fremdeles farvede filtrat fordampet i vakuum, fulgt av utstrakt tørking i vakuum. Utbyttet var 0,820 g farvet produkt. Hvis produktet hadde vært rent, ville utbyttet vært 50%, tatt i betraktning sammensetningen og renheten for utgangsmaterialet.

I henhold til produktets PMR-spektrum inneholdt det 5 mol-% sitronsyre og 10 mol-% etylacetat. Andre urenheter var også tilstede og det virkelige utbyttet av penicillånsyre-],l-dioksyd var sikkert ikke over 40%.

b) Til en suspensjon av 3,0 g av det samme utgangsmaterialet i 10 ml etylacetat, avkjølt i is, ble det under omrøring

tilsatt 45 ml iskoldt vann, fulgt av omhyggelig tilsetning av 4N natriumhydroksyd inntil total oppløsning ved pH 4,0. Fra den veide mengde av 6 g sinkpulver ble en liten andel tilsatt under heftig omrøring, umiddelbart fulgt av inn-føring av 4N saltsyre til en pH verdi lik 3,5. Ved å holde reaksjonstemperaturen nær 6°C, ble ca. halvparten av sinkmengden tilsatt i løpet av 15 minutter, mens pH-verdien ble holdt på 4,0 ved tilsetning av 4N saltsyre. Etter 15 minuttert reaksjoner ble gjenværende sink til-

satt i en andel. Som under (a) ble omrøringen avbrutt etter 30 minutter fra starten, selv om omdanningen var ferdig etter 20 minutter. TLC viste at bromidet helt var forsvunnet, men også en mere selektiv dannelse av penicilan-syre 1,1-dioksyd sammenlignet med forsøk (a). Punktet ved starten av platen var i forbindelse med meget polar nedbrytningsprodukter relativt meget mindre og i motsetning til produktet ifølge forsøk (a) var en urenhet mindre polar enn den ønskede forbindelse, men med større Rf-verdi, ikke tilstede. Reaksjonsblandingen ble behandlet som beskrevet ovenfor. Det ferdige filtrat var mindre farvet og det samme var det krystallinske sluttprodukt. Utbyttet var 1,48 g, betraktelig mere enn oppnådd ovenfor.

Sammenlignet med produktet ifølge forsøk (a) tillot den betydelig bedre kvalitet av produkt (b) en bestemmelse av innholdet av penicillansyre 1,1-dioksyd ved hjelp av

PMR. Denne bestemmelse ga en renhet på 91 vekt-%, noe som betyr et utbytte på 82,1%, minst dobbelt så mye som oppnådd under (a).

Utgangsmaterialet inneholdt dibromidet og monobromidet i et forhold på ca. 9:1.

Eksempel IV

Ytterligere sammenligning av reduksjonen av 6, 6- dibrom og 6a- brom- penicillansyre 1, 1- dioksyd med sink og hydrohalogen-syrer med reduksjon med sink i fosfatbuffer. Utgangsmaterialet ble fremstilt som følger: Et antall isolater oppnådd fra forskjellige forsøk i liten målestokk på samme måte som beskrevet i eksemplene VIII og IX i den samtidig inngitte NO-søknad 331358 ble kombinert og deretter suspendert i en blanding av etylacetat og vann. Fortynnet natriumhydroksyd ble tilsatt inntil fullstendig oppløsning av utgangsmaterialet og deretter ble skiktene separert ved pH 6,5. Det organiske skikt ble kassert og det vandige skikt ekstrahert ved pH 2,5 med etylacetat. Disse ekstrakter ble kombinert, vasket to ganger med et lite volum mettet natriumkloridoppløsning, tørket over magnesiumsulfat, filtrert, fordampet i vakuum og tørket i vakuum. Denne homogene og relativt rene blanding av bromider med dibromidet i stort overskudd i forhold til monobromidet ble analysert ved hjelp av PMR med medfølgende tilsetning av en utveiet mengde av en intern referanse. Av dette utgangsmateriale for de følgende reduksjonsforsøk ble det nøyaktige innhold og det molare dibromid/monobromidforhold bestemt på denne måte.

(a) 5 g av den ovenfor antydede blanding av bromider ble suspendert under omrøring og avkjøling i is i en blanding av 20 ml etylacetat og 40 ml av en fosfatbuffer fremstilt ved tilsetning av 10% fosforsyre til en oppløsning av 35,6 g Na2HP04-2H20 i 1 liter destillert vann inntil pH 6,5. Utgangsmaterialet gikk i oppløsning og ga en pH-verdi på 4,0 i den klare blanding. Fortynnet fosforsyre ble tilsatt

inntil blandingen antok en pll-verdi på 3,5. Ved 4°C ble 5 g sink tilsatt i løpet av 5 minutter. Dette resulterte ikke i noen forandring av pH-verdi eller temperatur. Etter tilsetning av 5 g sink en gang til steg temperaturen til 6°C. Reaksjonen ble nu antydet av et lett fall i pH-verdien og

en liten temperaturøkning. Reaksjonen ble avbrutt etter ca. 15 minutters ytterligere omrøring ved 6 til 8°C.

TLC viste total omdanning av utgangsmaterialet; platen tilsvarte den ene som ble fremstilt i forsøk (a) i eksempel III, men antydet en noe mere selektiv reduksjon. Reaksjonsblandingen ble behandlet på samme måte som i eksempel III. Utbyttet var 1,48 g av et gulaktig produkt, som gjorde et bedre inntrykk enn materialet ifølge eksempel III, forsøk (a). Fra et PMR spektrum tatt fra en blanding av utveide mengder isolert produkt og en referanseforbindelse kunne det beregnes at det isolerte produkt hadde en renhet på 93,3 vekt-%. Hovedurenheten var etylacetat i en mengde på 3,4 vekt-%. Dette betyr et virkelig utbytte på 1,381 g eller 47,0%.

Utbyttet, selv om det fremdeles er noe lavt, såvel som kvaliteten av produktet, var vesentlig bedre enn det som ble oppnådd i forsøk (a) i eksempel XVII. Fordi den benyttede konsentrasjon av utgangsmaterialet ikke var identisk i begge forsøk, er det ikke rettferdig å konkludere at sitratanionene er ennu mere skadelige enn fosfatanionene.

(b) Dette forsøk var så nøyaktig som mulig en gjentagelse av forsøk (a), bortsett fra en variasjon. 1 g natriumbromid ble tilsatt til fosfatbufferen for å påvise hvorvidt halogenanioner kunne ha en katalyserende virkning og/eller kunne redusere den åpenbart skadelige virkning av fosfatanioner. Dette fremgikk imidlertid ikke av reaksjonen, hverken av

TLC eller fra utbytter og kvalitet av det isolerte produkt. Utbytte 1,4 g. Renhet bestemt ved hjelp av PMR var kun

71,8 vekt-%. Dette betyr et virkelig utbytte på kun 0,997 g eller 33,9%.

Fra forsøkene i eksemplene III og IV er det helt klart at fosfatbufferen ikke bør benyttes i motsetning til de anbe-falinger som er foreslått i den kjente teknikk. Fra et rent videnskapelig standpunkt kan det argumenteres at en økning av ionestyrken, slik det er åpenbart i en sammenligning av forsøkene (a) og (b) i foreliggende eksempel, kunne forstørre den relative andel av uønskede sidereak-sjoner, på en eller annen måte i forbindelse med eller initiert av en nukleofil substitusjon. Delvis kan dette være tilfelle, men kun delvis. Under forsøkene ved ut-vikling av foreliggende oppfinnelse ble det erfart at reduksjon umiddelbart etter fremstilling av bromforbindelsene og således uten mellomliggende ekstraksjon av bromider med etylacetat fulgt av blanding med vann osv., kunne resul-tere i maksimalt ca. 20% lavere utbytter, dvs. med det samme hjelpemiddel et utbytte på 45-50% totalt, i stedet for 55-60%, så vel som i nødvendigheten av å benytte relativt mere sink, sammenlignet med prosedyren som invol-verer mellomliggende ekstraksjon. Under slike betingelser er imidlertid ionestyrken ennu større enn det som var tilfelle i fosfatbuffer forsøkene i Eksemplene III og IV der det kan være andre grunner for de leilighetsvis lavere utbytter ved direkte anvendte reduksjoner, slik som nærværet av de vesentlig mere nedbrytningsprodukter.

(c) 5 g av det samme utgangsmateriale ble suspendert under avkjøling i is i en blanding av 20 ml etylacetat og 50 ml koldt vann. 4N natriumhydroksyd ble tilsatt inntil total oppløsning ved' pH 5. Ca. 4N hydrobromsyre ble dryppet til inntil den heftig omrørte blanding inntok en pH verdi på 3,8 ved 4°C. 4 g sinkpulver ble tilført gradvis i fire andeler i løpet av 15 minutter, mens fortynnet hydrobromsyre ble dryppet til for å holde pH-verdien på 3,5 til 4. Ved begynnelsen steg temperaturen til 10°C, men stabiliserte seg ved 6-8°C senere. Etter innføring av den siste andel av sink ble pH-verdien relativt hurtig konstant, noe som antydet total omdanning. Det var ingen grunn til tilsetning

av mere sink, men for å imitere betingelsene i forsøkene

a) og b) ble blandingen omrørt i ytterligere 15 minutter ved 8-10°C. Den vanlige isolasjonsprosedyre ble fulgt.

Utbyttet var 2,46 g. PMR antydet en renhet meget nær 100%. Det virkelige utbyttet var derfor minst 89%. (d) Dette forsøk ble gjennomført ved noe lavere konsentrasjon sammenlignet med forsøk (a) og involverte tilsetning av natriumklorid til fosfatbufferen. Bestanddelene var 3 g av den samme blanding av bromider, 20 ml etylacetat, 40 ml av fosfatbufferen, 200 mg natriumklorid, fortynnet fosforsyre for surgjøring av blandingen til 3,7. Under reaksjonen ble temperaturen direkte bragt til 6-8°C. 3 g sinkpulver ble tilsatt i fire andeler i løpet av 15 minutter. Deretter ble 2 g sinkpulver tilsatt i en andel fulgt av 15 minutters ytterligere omrøring ved 6-10°C.

TLC antydet total omdanning, men også meget nedbrytning. Utbyttet var 0,820 g halvfast produkt, eller 46,5 g hvis

det hadde vært 100% rent. TLC antydet en noe mindre renhet sammenlignet med produktet ifølge forsøk (a). Det virkelige utbyttet ble anslått til 40-42%.

Eksempel V

En sammenligning av reduksjonen av 6, 6- dibrom- og 6a- brom-penicillansyre 1, 1- dioksyd med sink og svovelsyre og med sink og fosforsyre

Fordi de dårlige reduksjonsresultater med sinkpulver i fosfat-buffere som vist i foregående to eksempler i en viss grad kunne skyldes de relativt høye ionestyrker i bufferen, ble fortynnet fosforsyre i det foreliggende eksempel sammenlignet med svovelsyre. Utgangsmaterialet ble fremstilt i stor målestokk og benyttet uten ytterligere rensing. Det inneholdt 84,5 vékt-% av dibromidet og 6,0 vekt-% av monobromidet. I 5 g av dette produkt var det derfor tilstede 11,77 mmol brukbar forbindelse.

(a) Til en suspensjon av 5 g av den urene blanding av bromider i 20 ml etylacetat og 50 ml isavkjølt vann ble 4N NaOH tilsatt dråpevis under omrøring inntil det ble oppnådd en klar oppløsning ved pH 5,0. Ved 8°C ble 10% fosforsyre dryppet inn inntil pH-verdien var 3,8. 4 g sinkpulver ble tilsatt i fire like andeler i løpet av 15 minutter ved 8-10°C. Som i de foregående eksempler ble det igjen bemerket at fosfatanionene forårsaket en første reduksjon av pH-verdien, som aldri ble bemerket under reduksjon i nærvær av halogenanioner eller sulfatanioner. Ved gradvis tilsetning av 10% fosforsyre ble pH-verdien holdt mellom 3,5 og 4,0. Etter tilsetning av sink ble blandingen omrørt videre i 30 minutter ved 8-10°C. Etter de vanlige manipuleringer ble det oppnådd 1,88 g av et sterkt farvet produkt. På samme måte som utgangsproduktet ble dette luktende produkt underkastet kvantitativ analyse ved PMR

ved bruk av veiede mengder av produktet og 3,4,5-trimetoksy-fenyleddiksyre. PMR-spekteret antydet en renhet på maksimalt 58% som et resultat av nærværet av flere nedbrytningsprodukter. Det virkelige utbyttet var derfor ikke bedre enn høyst 40%. (b) Nøyaktig det samme forsøk ble gjennomført med 4N svovelsyre. Utbyttet var 2,62 g. Kvantitativ analyse ved PMR antydet en renhet på vektbasis på minst 91%. Det virkelige utbyttet var derfor minst 87%.

Eksempel VI

Fremstilling av pivaloyloksymetylpenicillanat- 1, 1- dioksyd

En oppløsning av 2,50 g av en blanding av pivaloyl-oksymetylestere av 6,6-dibrom- og 6-a-brom-penicillansyre 1,1-dioksyd fremstilt ifølge eksempel XXI i den samtidig inngitte NO-søknad 831358 i 50 ml acetonitril ble deretter tilsatt. Deretter ble ca. 10 ml 1N saltsyre innført dråpevis i løpet av 5-10 minutter, og hastigheten justert til en pH ikke mindre enn 2,5 og en temperatur ikke over 8°C. Etter ferdig tilsetning steg pH-verdien gradvis til 6. Et tynnskiktkromatogram frem-

stilt i mellomtiden viste en ren og total omdanning til den ønskede forbindelse. Reaksjonsblandingen ble underkastet filtrering gjennom et glassfilter, forsterket med et filter-hjelpemiddel og inkluderte vasking med acetonitril. Volumet av det kombinerte og så å si farveløse filtrat, ble forøket med 30 ml koldt vann, fulgt av azeotrop fjerning av acetonitril i vakuum, noe som resulterte i utfelling av en olje. Konsentrasjonen i vakuum ble deretter avbrutt for å innføre en podingskrystall. Ved fornyet konsentrasjon forandret oljen seg til et krystallinsk produkt, som ble samlet ved filtrering, vasket med koldt vann og tørket utstrakt i vakuum i nærvær av fosforpentoksyd. Det ble i henhold til TLC og PMR-spektret oppnådd 1,59 g praktisk talt rent produkt. Utbyttet var minst 88%, og sluttproduktet var definitivt renere enn utgangsmaterialet. Det totale utbyttet for trinnene(b) og (c) var 48,5%.

IR (KBr-skiver, verdier i cm<-1>): 2990 (m), 1802 (vs),

1778 (vs), 1755 (vs), 1325 (vs), 1280 (m), 1200 (s),

1165 (s), 1110 (vs), 1000 (s), 982 (s).

PMR (CDC13, 60 Mc, 6-verdier 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, 1H), 4,62 (t, J= 3,3 Hz, 1H), 5,65 til 6,00

(AB-q, JAB= 5,4 Hz, 2H).

Eksempel VII

Sammenligning mellom forskjellige syrer i reduksjon med sinkpulver

I alle forsøk ble det benyttet samme utgangsmaterialer, dvs. 3,6 g av en uren blanding av bromider oppnådd direkte fra et forsøk i større målestokk involvert anvendelse av kaprolaktam som hjelpemiddel. På grunn av ikke utstrakt fjerning inneholdt utgangsmaterialet en betydelig gjenværende mengde kaprolaktam. Sluttproduktene inneholdt også kaprolaktam i varierende relative mengder. Det reelle innhold av bromider i utgangsmaterialet var 3,2 g med et 4:3 molforhold mellom dibromidet og monobromidet, eller 5,12 mmol dibromid og 3,84 mmol monobromid. Tilsammen 8,96 mmol brukbare forbindelser. Det teoretiske utbytte av 100% rent produkt ville da være 2,088 g. Alle forsøk involvert i reduksjon ved 8 - 10°C, med en utgangsblanding på 50 ml vann og 20 ml etylacetat, 2 g sink tilsatt i 15 minutter i 4 andeler og 1 g sink tilsatt i en andel, fulgt av 30 minutters ytterligere omrøring, bortsett fra de siste to forsøk der omrøringen ble fortsatt i ca. 2 timer ved betydelig høyere pH-verdi enn pH-verdien 3,5 som ble holdt i de første seks forsøk. Bortsett fra det siste forsøk der den sure blanding ble bragt til 3,5 ved tilsetning av fast boraks, ble i alle andre forsøk pH-verdien for blandingen bragt til 5 ved tilsetning av 4N NaOH før sink og syre ble tilført. I forsøkene 2-6 ble syren inn-ført som en ca. 10%-ig oppløsning i vann. I forsøk 7 og 8 ble syren tilsatt i fast form på grunn av redusert opp-løselighet i vann.

Totalt resultat

Fosforsyre, borsyre og benzosyre gir dårlige utbytter; de to siste gir også praktiske vanskeligheter. Perklorsyre, aryl-sulfonsyrer og tilstrekkelig sure alkansyrer, alkandisyrer og sitronsyre kan i prinsippet benyttes, men bortsett fra sitronsyre gir de vesentlig mindre gode utbytter sammenlignet med saltsyre, hydrobromsyre (jfr. Eksempel IV (a)) og svovelsyre (jfr. Eksempel V (b)).

Eksempel VIII

6-S-aminopeniciilansyre-1,1-dioksyd'i en mengde av 10 g og med en renhet på 90%, tilsvarende 3 6,3 mmol, ble omdannet til en blanding av 6-a-brom- og 6,6-dibromforbindelser, fulgt av reduksjon av denne blanding som ble gjennomført på samme måte som beskrevet i eksempel 1. Dette forsøk ble gjentatt to ganger ved bruk av forskjellige pH-verdier under reduksjonen.

Resultater:

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av penicillansyre 1,1-dioksyder med den generelle formel: der X betyr hydrogen eller en substituent, slik som halogen eller en acetoksyrest og R betyr hydrogen eller en farmasøytisk akseptabel metall- eller esterrest, ved debromering av 6-alfa-brom- og/eller 6,6-dibrompenicillansyre 1,1-dioksyder, og/eller 5 der X og R har den ovenfor angitte betydning,!et vannholdig medium ved reduksjon med sink, karakterisert ved at reduksjonen foretas i nærvær av en syre med pK 3.-verdi målt i vann på mindre enn 3,5, eventuelt, hvis R = H, omdanning av syren til et farmasøytisk akseptabelt salt eller en ester.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at pH-verdien ved hvilken debromeringen gjennomføres er 2,5 til 6.

3. Fremgangsmåte ifølge kravene 1 og 2, karakterisert ved at reduksjonen med sink gjennomføres i forbindelse med fortynnet saltsyre, hydrobromsyre eller svovelsyre.

4. Fremgangsmåte ifølge kravene 1 til 3, karakterisert ved at reaksjonen gjennomføres ved en temperatur mellom 0 og 20°C, fortrinnsvis mellom 0 og 10°C.