Opublikowano: 22.VIII.1967 53617 KI. 12 p, 4/01 MKP C07d w/to UKD Wspóltwórcy wynalazku: prof. dr Emil Taszner,mgr Barbara Rzeszotanska Wlasciciel patentu: TarchominskieZaklady Farmaceutyczne „Polfa", War¬ szawa (Polska) Sposób wytwarzania pólsyntetycznych penicylin Pólsyntetyczne penicyliny otrzymuje sie na ogól na drodze acylowania kwasu 6-aminopenicylano- wego lub jego soli kwasami, których grupa karbo¬ ksylowa jest zwykle aktywowana przez nietrwale bezwodniki niesymetryczne lub symetryczne. Otrzy¬ muje sie wtedy poszukiwany produkt, który tylko z trudem mozna oddzielic w stanie czystym od acy¬ lujacego kwasu. W celu unikniecia tych niedogo¬ dnosci aktywowano grupe karboksylowa, przepro¬ wadzajac ja w ester p-nitrofenylowy (belgijski opis patentowy nr 611 817). Jednakze przy stosowaniu takiego estru powstaje w reakcji 4-nitrofenol, tru¬ dny do oddzielenia od powstalej w wyniku reakcji penicyliny.Sposób wedlug wynalazku usuwa wspomniane nie¬ dogodnosci przez prowadzenie acylowania za pomoca estrów cyjanometylowych kwasów karboksylowych.Szybkosc acylowania grupy aminowej kwasu 6- -aminopenicylanowego powinna byc tak duza, aby reakcje mozna bylo przeprowadzic w krótkim cza¬ sie i we wzglednie niskiej temperaturze, inaczej bowiem moze z latwoscia nastapic czesciowe otwar¬ cie pierscienia beta-laktamowego, a wiec czesciowa, a nawet calkowita dezaktywacja kwasu 6-amino- penicylanowego, czy tez poszukiwanej penicyliny.Ze wzgledu na to, ze szybkosc aminolizy estrów cy¬ janometylowych jest zbyt mala, reakcje wedlug wy¬ nalazku prowadzi sie w obecnosci dwufunkcjonal- nych zwiazków heterocyklicznych takich jak 2-hy- droksypirydyna, pirazol, triazol, imid kwasu bur- 15 20 30 2 sztynowego, imidazol itp. Stwierdzono, ze zwiazki te znacznie przyspieszaja reakcje pomiedzy estrami cyjanometylowymi a grupa aminowa kwasu 6-ami- nopenicylanowego, i wobec tego reakcje mozna pro¬ wadzic w temperaturze pokojowej i w krótkim cza¬ sie, przy czym uzyskuje sie duza wydajnosc pro¬ duktu.Wedlug dotychczasowych obserwacji sadzono, ze dwufunkcjonalne katalizatory przyspieszaja prakty¬ cznie reakcje acylowania aminokwasów tylko w tym przypadku, o ile grupa karboksylowa aminokwasów jest zablokowana. W sposobie wedlug wynalazku okazalo sie, ze katalizatory te w istotnym stopniu przyspieszaja reakcje acylowania równiez w przy¬ padku kwasu 6-aminopenicylanowego.Wedlug wynalazku, kwas 6-aminopenicylanowy zawiesza sie w rozpuszczalniku organicznym zwla¬ szcza pirydynie, acetonie, czterohydrofuranie lub w rozpuszczalniku organiczno-wodnym, zadaje rów- nomolowa iloscia lub malym nadmiarem drugo- lub trzeciorzedowej aminy i wytrzasa az do rozpuszcze¬ nia w temperaturze pokojowej. Do tak uzyskanego silnie schlodzonego roztworu dodaje sie jeden do dwóch równowazników 2-hydroksypirydyny lub in¬ nego heterocyklu typu wyzej podanych i mieszajac wprowadza sie niewielki nadmiar estru cyjanome- tylowego kwasu karboksylowego np. estru cyjano- -metylowego kwasu karbobenzoksyaminooctowego, pozostawia w temperaturze 0-4°C w ciagu 12 go¬ dzin, a nastepnie przez kilka godzin w temperaturze 636173 pokojowej. Nastepnie odpedza sie rozpuszcza¬ lnik pod zmniejszonym cisnieniem, schlodzony roz¬ twór wodny ekstrahuje szybko na przyklad octa¬ nem etylu lub eterem, przy czym do roztworu roz¬ puszczalnika organicznego przechodzi 2-hydroksy- pirydyna i nieprzereagowany ester cyjanometylowy.Wodny roztwór chlodzi sie i zakwasza schlodzonym roztworem kwasu i roztwór ponownie ekstrahuje rozpuszczalnikiem organicznym nie mieszajacym sie z woda, wymywa go, suszy i odpedza rozpuszczal¬ nik pod zmniejszonym cisnieniem i w znany sposób przeprowadza otrzymana penicylina w sól.Stosowane w sposobie wedlug wynalazku do pro¬ cesu acylowania estry cyjanometylowe umozliwiaja uzyskanie jednorodnego produktu, poniewaz pow¬ stajacy w tej reakcji alkohol cyjanometylowy nie zanieczyszcza produktu. Dalsza zaleta wynikajaca ze stosowania tych estrów to fakt, ze mozna je otrzy¬ mac w stanie optycznie jednorodnym sposobem opi¬ sanym w polskim opisie patentowym nr 51123, co umozliwia stosowanie ich do acylowania grup ami¬ nowych bez niebezpieczenstwa ulegania czesciowej lub calkowitej racemizacji. Ma to szczególne znacze¬ nie, gdy acylujacy kwas ma asymetryczny alfa-we- giel i gdy chodzi o to, aby konfiguracja jego po rea¬ kcji zostala zachowana.Zaleta sposobu wedlug wynalazku jest to, ze umozliwia równiez otrzymywanie pólsyntetycznych penicylin, które maja w reszcie kwasowej acyluja- cego kwasu grupy alkoholowe albo fenolowe. Wpro¬ wadzenie takich reszt kwasowych do kwasu 6-ami- nopenicylanowego nie bylo mozliwe dotychczas znanymi sposobami.Przyklad I. 108 mg (0,5 mM) kwasu 6-amino- penicylanowego (90%) zawieszono w 0,5 ml acetonu.Do zawiesiny dodano 0,21 ml (1,5 mM) trójetyloami- ny i wytr-zasano az do rozpuszczenia. Po ochlodze¬ niu roztworu do temperatury 0°C dodano 48 mg (0,5 mM) 2-hydroksypirydyny i mieszajac 310 mg (1,25 mM) estru cyjanometylowego kwasu karboben- zoksy-aminooctowego, po czym pozostawiono mie¬ szanine reakcyjna przez 12 godzin w temperaturze 4°C, a nastepnie przez dalsze 8 godzin w tempera¬ turze pokojowej. Nastepnie odpedzono aceton w prózni, pozostalosc schlodzono, zalano woda i ekstrahowano octanem etylu lub eterem.Roztwór wodny ostroznie zakwaszono uprzednio schlodzonym 10% kwasem siarkowym do wartosci pH = 4 i mleczny roztwór ekstrahowano szybko octanem etylu. Octan etylu przemyto woda i suszo- 4 no siarczanem magnezu. Po odpedzeniu rozpuszczal¬ nika pozostala substancje (140 mg = 77% wydajno¬ sci) rozpuszczono w octanie etylu i zadano nadmia¬ rem trójetyloaminy. Po odpedzeniu rozpuszczalnika 5 otrzymana sól z trójetyloamina poddano badaniu mikrobiologicznemu. Aktywnosc jej wynosila 1/20 aktywnosci penicyliny G, która sluzyla jako wzo¬ rzec.Przyklad II. 108 mg (0,5 mM) kwasu 6-amino- io penicylanowego (90%) zawieszono w 0,5 ml suchej pirydyny. Do. zawiesiny dodano 0,21 ml (1,5 mM) trójetyloaminy i po wytrzasaniu oraz schlodzeniu do temperatury 0°C dodano 63 mg (ImM) pirazolu i 219 mg (0,65 mM) estru cyjanometylowego kwasu 15 N-karbobenzoksy-a-L-amino-P-fenylopropionowego, mieszanine reakcyjna pozostawiono przez 12 godzin w tej temperaturze, a nastepnie przez dalsze 8 go¬ dzin w temperaturze pokojowej. Po odpedzeniu pi¬ rydyny pod zmniejszonym cisnieniem i ochlodzeniu 20 dodano wody i roztwór wodny ekstrahowano kilka¬ krotnie octanem etylu, a nastepnie zakwaszono 10% kwasem siarkowym równiez uprzednio schlodzo¬ nym. Wytracona penicyline ekstrahowano octanem etylu, który po wymyciu woda i wysuszeniu przy 25 pomocy siarczanu magnezu odparowano. Pozosta¬ losc 171 mg (93% wydajnosci) po przeprowadzeniu w sól amonowa zbadano mikrobiologicznie. Substan¬ cja ta wykazala aktywnosc równa 1/200 aktywnosci penicyliny G, uzytej w badaniu jako wzorzec. 30 PLPublished: 22.VIII.1967 53617 IC. 12 p, 4/01 MKP C07d w / to UKD Contributors of the invention: prof. Dr Emil Taszner, MSc Barbara Rzeszotanska Patent owner: TarchominskieZaklady Farmaceutyczne "Polfa", Warsaw (Poland) Method for the production of semi-synthetic penicillins Semi-synthetic penicillins are generally obtained by acylating 6-aminopenicillanic acid or its salts with acids whose carbo¬ group is The xylic acid is usually activated by unstable asymmetric or symmetrical anhydrides. The desired product is then obtained, which can only be hardly separated from the acylating acid in a pure state. In order to avoid these deficiencies, the carboxyl group was activated by transforming it into p-nitrophenyl ester (Belgian Patent Specification No. 611 817). However, when such an ester is used, 4-nitrophenol is formed during the reaction, which is difficult to separate from the penicillin formed in the reaction. cyanomethyl esters of carboxylic acids. Acylation rate of the amino acid group The 6-aminopenicillate salt should be so long that the reaction can be carried out quickly and at a relatively low temperature, otherwise it may be easy to partially open the beta-lactam ring and thus partially or even completely deactivate the acid 6 - amino-penicillate or the sought-after penicillin. Due to the fact that the rate of aminolysis of cyanomethyl esters is too low, the reactions according to the invention are carried out in the presence of bifunctional heterocyclic compounds such as 2-hydroxypyridine, pyrazole, triazole, succinimide, imidazole, etc. It has been found that these compounds significantly accelerate the reactions between cyanomethyl esters and the amino group of 6-amino-penicillanic acid, and therefore the reactions can be carried out at room temperature and in a short time. August, whereby a high product yield is obtained. According to the observations to date, it was assumed that bifunctional catalysts accelerate the practice of No acylation of amino acids is possible only in this case, as long as the carboxyl group of the amino acids is blocked. In the process according to the invention, it turned out that these catalysts significantly accelerate the acylation reactions also in the case of 6-aminopenicillanic acid. According to the invention, 6-aminopenicillanic acid is suspended in an organic solvent, especially pyridine, acetone, tetrahydrofuran or in an organic solvent. with aqueous solution, an equal amount or a small excess of a secondary or tertiary amine is added and shaken until dissolved at room temperature. One to two equivalents of 2-hydroxypyridine or another heterocycle of the above-mentioned type is added to the thus obtained cooling solution, and a slight excess of carboxylic acid cyanomethyl ester, e.g. cyanomethyl ester of carbobenzoxyaminoacetic acid, is added while stirring, and left at 0- 4 ° C. for 12 hours and then for several hours at room temperature 636,173. The solvent is then stripped off under reduced pressure, the cooled aqueous solution is extracted rapidly with, for example, ethyl acetate or ether, the organic solvent solution being passed through 2-hydroxy-pyridine and unreacted cyanomethyl ester. The aqueous solution is cooled and it is acidified with a cooled acid solution and the solution is re-extracted with an organic solvent immiscible with water, washed, dried and stripped of the solvent under reduced pressure, and the penicillin obtained is converted into salt in a known manner. The cyanomethyl esters used in the acylation process according to the invention make it possible to obtaining a homogeneous product, since the cyanomethyl alcohol formed in this reaction does not contaminate the product. A further advantage of using these esters is that they can be obtained in an optically homogeneous state by the method described in Polish Patent No. 51,123, which allows them to be used for acylating amino groups without the risk of partial or complete racemization. This is of particular importance when the acylating acid has an asymmetric alpha-carbon and so that its configuration after the reaction is preserved. The advantage of the method according to the invention is that it also makes it possible to obtain semi-synthetic penicillins which are present in the acid residue of the acylating acid, alcoholic or phenolic groups. The introduction of such acidic residues into 6-amino-penicillanic acid has not been possible by methods known to date. Example 1 108 mg (0.5 mM) of 6-aminopenicillanic acid (90%) are suspended in 0.5 ml of acetone. 0.21 ml (1.5 mM) of triethylamine was added to the suspension and precipitated until dissolved. After cooling the solution to 0 ° C., 48 mg (0.5 mM) of 2-hydroxypyridine were added and 310 mg (1.25 mM) of carbobenzoxy-aminoacetic acid cyanomethyl ester were added with stirring, and the reaction mixture was allowed to react for 12 hours. hours at 4 ° C. and then for a further 8 hours at room temperature. The acetone was then stripped off under vacuum, the residue was cooled, quenched with water and extracted with ethyl acetate or ether. The aqueous solution was carefully acidified with previously cooled 10% sulfuric acid to pH = 4 and the milky solution was extracted rapidly with ethyl acetate. Ethyl acetate was washed with water and dried with magnesium sulfate. After the solvent had been stripped off, the residual material (140 mg = 77% yield) was dissolved in ethyl acetate and treated with excess triethylamine. After the solvent had been stripped off, the triethylamine salt obtained was subjected to a microbiological test. Its activity was 1/20 that of penicillin G, which served as a standard. Example II. 108 mg (0.5 mM) of 6-amino-penicillanic acid (90%) was suspended in 0.5 ml of dry pyridine. Down. 0.21 ml (1.5 mM) of triethylamine was added to the suspension, and after shaking and cooling to 0 ° C, 63 mg (ImM) of pyrazole and 219 mg (0.65 mM) of cyanomethyl N-carbobenzoxy-aL-amino acid -P-phenylpropionic acid, the reaction mixture was left for 12 hours at this temperature and then for a further 8 hours at room temperature. After the pyridine was stripped off under reduced pressure and cooled, water was added and the aqueous solution was extracted several times with ethyl acetate and then acidified with 10% sulfuric acid, also previously cooled. The precipitated penicillin was extracted with ethyl acetate, which, after washing with water and drying with magnesium sulfate, was evaporated. The residue of 171 mg (93% yield) after conversion to the ammonium salt was examined microbiologically. This substance showed an activity equal to 1/200 that of penicillin G, which was used as a reference in the study. 30 PL