Pierwszenstwo: Opublikowano: 05.IV.1967 (P 119 859) 14.IX.1966 Stany Zjednoczone Ameryki 10.VI.19?0 59782 KI. 12 p, 4/01 MKP C 07 d, UKD w\m Wlasciciel patentu: Eli Lilly and Company, Indianopolis (Stany Zjedno¬ czone Ameryki) Sposób wytwarzania pochodnych 7- a -aminobenzylo-3-metylo- cefalosporyny Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia pochodnych 7-a-aminobenzylo-3-metylo-cefalo- spory o ogólnym wzorze 1, w którym R oznacza rodnik fenylowy lub fenylowy podstawiony ato¬ mem chlorowca, grupa alkilowa o 1—4 atomach C, nitrowa, aminowa, alkanoilowa o 1—4 atomach C, trójfluorometylowa, alkoksylowa o 1—4 ato¬ mach C lub alkilomerkapto o 1—4 atomach C.Wedlug wynalazku zwiazek o wzorze 2, w którym R' oznacza altdim wodoru lub grupe R-CHNH2—C:0, w której R ma wyzej podane znaczenie, poddaje sie hydrogenolizie, po czym w przypadku gdy R' oznacza atoim wodoru, acyluje sie otrzymany kwas 7-amino-3-metylo-A3-cefemo-4Jkarboksylowy za pomoca czynnika acylujacego, zawierajacego wspomniany rodnik R—CHNH2—C:0—. Zwiazki o wzorze 1 otrzymuje sie równiez przez ogrzewa¬ nie sulfotlenku penicyliny o wzorze 3, w którym R ma znaczenie wyzej podane i w którym grupa aminowa w polozeniu 6 i grupa karboksylowa w polozeniu 3 sa zabezpieczone w znany sposób i przez nastepne usuniecie grup ochronnych.Zwiazki o wzorze 1 mozna nastepnie przeprowa¬ dzic w sole obojetne lub w sole farmaceutycznie dopuszczalnych kwasów lub w sole z farmaceutycz¬ nie dopuszczalnym kationem. Odpowiednimi ka¬ tionami sa: sód, potas, amon lub podstawione gru¬ py amoniowe na przyklad prokaina, grupa trój- metyloamoniowa. Odpowiednimi kwasami sa: kwas solny, bromowodorowy, jodowodorowy, siarkowy, 10 15 20 25 f.csfcirowy, azotowy, cytrynowy, trójohlorooctoWy, tiocyjanowy i (temu podobne.Zwiazki o wzorze 1 moga wystepowac w postaci optycznie czynnych zwiazków.Sposobem wedlug wynalazku hydrogenolize zwiazku o wzorze 2 prowadzi sie za pomoca wo¬ doru pod zwiekszonym cisnieniem w obecnosci pla¬ tyny lub innego szlachetnego metalu jako katali¬ zatora selektywnego uwodorniania. Korzystnie stosuje sie pallad osadzony na siarczanie baru.Zwiazek o wzorze 2 rozpuszcza sie w wodzie, etanolu, dwumetyloformamidzie, jednometylowym eterze glikolu etylenowego lub w innym obojetnym rozpuszczalniku organicznym lub tez w ich- mie¬ szaninach z woda, wprowadza sie katalizator i mie¬ szanine poddaje uwodornieniu pod zwyklym lub podwyzszonym cisnieniem, korzystnie 703 G/cm2 lub wyzszym w pokojowej lub podwyzszonej tem¬ peraturze na przyklad okolo 20—100°C, az do usta¬ nia absorpcji wodoru. W tych warunkach naste¬ puje hydrogenoliza grupy acetoksylowej z wytwo¬ rzeniem rodnika metylowego w polozeniu 3. Reak¬ cje prowadzi sie korzystnie w srodowisku slabo zasadowym (pH = 7,5—9), stosujac nadmiar kata¬ lizatora. W roztworach kwasnych podwójne wia¬ zanie A3 ma tendencje do uwodornienia, podczas gdy w slabo zasadowych roztworach absorbcja wo¬ doru ustaje po zakonczeniu hydrogenolizy z tym, ze podwójne wiazanie pozostaje niezredukowane.W przypadku, gdy hydrogenolizie poddaje sie 597823 zwiazek o wzorze 2, w którym R' oznacza atom wo¬ doru, acyluje sie nastepnie grupe aminowa w po¬ lozeniu 7 w znany sposób, za pomoca chronionej fenyloglicyny o aktywowanej grupie karboksylo¬ wej lub za pomoca chlorowodorku chlorku kwa¬ sowego N-chronionej fenyloglicyny. Grupe karbo¬ ksylowa aktywuje sie poprzez mieszany bezwod¬ nik, dwucykloheksylodwuimid, odczynnik Wood- ward'a i temu podobne. Jako grupe ochronna dla N stosuje sie grupe karbo-III-rzed.-butoksylowa, karbo-III-rzed.-butylomerkapto, karbobenzoksylo- wa i temu podobne.Jak juz /wspomniano, zwiazki o wzorze 1 wytwa¬ rza sie równiez przez ogrzewanie sulfotlenku pe¬ nicyliny o wzorze 3. Jako zwiazek wyjsciowy do otrzymywamia sulllfotlenlku penicyliny stosuje sie pe¬ nicyline posiadajaca w polozeniu 6 grupe a-ami- no-a-fenylo-acet amidowa.Grupe a-aminowa penicyliny chroni sie grupa taka jak karbo-2,2,2-trójchloroetoksylowa, karbo- -benzhydroksylowa lub tritylowa.Grupe karboksylowa penicyliny estryfikuje sie grupa ochronna taka jak trójchloroetylowa, benz- hydrylowa, p-metoksybenzylowa, p-metoksyfeny- lowa.Zabezpieczona penicyline przeprowadza sie w znany sposób w sulfotlenek przez reakcje z czynni¬ kiem utleniajacym, takim jak nadtlenek wodoru w kwasie octowym, kwas metanadjodowy, kwas nadbenzoesowy.Sulfotlenek zabezpieczonej penicyliny ogrzewa sie do temperatury okolo 100—175°C w obecnosci mocnego kwasu nieorganicznego jak siarkowy, fos¬ forowy, korzystnie w obecnosci obojetnego roz¬ puszczalnika organicznego przez okres 0,1—1 go¬ dziny lub mniej, tak krótko, jak tylko mozliwe w celu zmniejszenia ubocznych reakcji.Pierscien tiazolowy penicyliny rozszerza sie skutkiem tego do pierscienia tiazynowego cefalo- sporyny z grupa metylowa w pozycji 3.Nastepnie od produktu reakcji odszczepia sie w znany sposób grupy ochronne.Otrzymana cefalosporyne oczyszcza sie za pomo¬ ca chromatografii lub w inny znany sposób.Nowe zwiazki wytworzone sposobem wedlug wynalazku sa chemicznie i metabolicznie bardziej trwale niz analogiczne zwiazki 3-acetoksymetylo- we, Kwasy i sole wykazuja w wiekszym lub mniejszym stopniu zdolnosc niszczenia lub hamo¬ wania wzrostu wielu drobnoustrojów, do których naleza gronkowce, paciorkowce i bakterie jelitowe.Budowa zwiazków wedlug wynalazku zostala sprawdzona droga badania ich widm w podczer¬ wieni, w ultrafiolecie oraz widm magnetycznego rezonansu jadrowego. Analize prowadzi sie ko¬ rzystnie metoda Ford'a [„Analytical Chemistry" 19, 1004 (1946)]. Ich moc antybiotyczna okresla sie wobec wzorcowych organizmów takich jak gron- kawfoc zlocisty 209 P, metodami Higgens^ i in¬ nych [„Antibiotiics and Chemotherapy", 3, 40—54 (1953) Loo i inni „Journal of Bacteriology", 50, 701-709 (1945)].Ponizsze przyklady objasniaja sposób wedlug wynalazku: Przyklad I. Roztwór 2 g kwasu 7-(D-a-ami- 5»782 4 no-a-fenyloacetoamido)-cefalosporanowego w 100 ml 2°/o roztworu kwasnego weglanu sodu wstrzasa sie z 5 g 5% palladu osadzonego na siarczanie baru we wstrzasarce Paar'a w ciagu 1 godziny w 5 temperaturze pokojowej pod cisnieniem 3 515 G/cm2.Nastepnie odsacza sie katalizator, przesacz zakwa¬ sza kwasem trójfluorooctowym i roztwór przesa¬ cza. Bezbarwny przesacz odparowuje sie do sucha.Pozostalosc rozpuszcza sie w 15 ml wody, roztwór 10 zakwasza do wartosci pH = 1 kwasem trójfluoro¬ octowym. Roztwór ekstrahuje sie trzy razy keto¬ nem metyloizobutylowym, a ekstrakty laczy sie i odparowuje do sucha. Pozostalosc rozciera sie z eterem, substancje stala odsacza i suszy pod 15 zmniejszonym cisnieniem. Produkt wazy 1,52 g.Stwierdzono przez miareczkowanie, droga analizy widmowej w ufeafiodecie i amapizy Moore — Steina, ze stanowi on kwas 7-(D-a-amino- loacetamido)-3-metylo-A3K:efemo-4-karboksylowy 20 pod postacia soli z kwasem trójfluorooctowym.Przyklad II. Roztwór 25 g (0,05 mola) soli sodowej kwasu 7-(D-a-karbo-III rzed.-butoksy- amido-a-fenyloacetamido)-cefalosporanowego wy¬ twarza sie przez dodanie 5 g kwasnego weglanu 25 sodu do zawiesiny wolnego kwasu w 750 ml wody i nastepne rozcienczenie woda do 1 litra. Potem roztwór traktuje sie wodorem pod cisnieniem 3 515 G/cm2 w temperaturze pokojowej w szero¬ kiej kolbie Paar'a w ciagu 1 godziny w obecnosci 50 g 5% palladu osadzonego na siarczanie baru.Nastepnie dodaje sie dodatkowa ilosc katalizatora (25 g) i traktowanie wodorem przedluza sie o 30 minut.Katalizator usuwa sie przez odsaczenie Prze- 35 sacz zalewa sie octanem etylu, chlodzi na lazni z lodem i zakwasza stezonym kwasem solnym do wartosci pH = 2,5, Warstwe octanu etylu oddziela sie, przemywa woda, osusza siarczanem magnezu i odparowuje.. do sucha. W ten sposób otrzymuje sie pozostalosc o wadze 18,7 g. Grupe ochronna karbo-IH rzed.-butoksylowa odszczepia sie przez dodanie 100 g lodowatego kwasu trójfluoroocto- wego. Po 15 minutach nieprzereagowany kwas trójfluorooctowy usuwa sie pod zmniejszonym cis¬ nieniem. Pozostalosc rozciera sie z eterem i suszy pod zmniejszonym cisnieniem, otrzymujac 16,9 g surowej soli z kwasem trójfluorooctowym kwasu 7-(D-a-amino-a-fenyloacetamido)-3-metylo-A8^cefe- mo-4-karboksylowego.Otrzymany surowy produkt latwo przeprowadza sie w wolny kwas (w postaci soli wewnetrznej) przez rozpuszczenie w 150 ml wody i dzialanie 150 ml 25% roztworu plynnej fazy zywicy amonitowej (LA-1, w postaci octanu) w roztworze metylo-izo- butylo-ketonu. Faze wodna rozciencza sie 400 ml acetonitrylu i chlodzi przez noc. W ten sposób otrzymana stala isubstancje zbiera sie, przemywa wodnym roztworem acetonitrylu (1:1) i suszy w temperaturze 45°C pod zmniejszonym cisnieniem. 60 Otrzymuje sie|8,22 g 99% czystego kwasu 7-(D-a- -amino-a-fenyloacetamido)-3-metyIo-A8-cefemo-4- -karboksylowego, jak stwierdzono na podstawie analizy Moore-Steina.Przyklad lii. Roztwór D-a-fenyloglicyny, es 22,7 g (150 mmoli) w 300 ml wody miesza sie z 45 50 555 160 ml wodnego roztworu 1 n wodorotlenku sodu i 150 ml eteru i chlodzi na lazni alkoholowej z lo¬ dem.Podczas mieszania dodaje sie jednoczesnie po kropli 42,5 g (200 mmoli) chloromrówczanu 2,2,2- -trójchloroetylu w 200 ml suchego dioksanu i 200 ml 1 n wodnego roztworu wodorotlenku sodu w ciagu ponad 1 godziny. Mieszanine utrzymuje sie w temperaturze okolo 0°C przez nastepna godzine.Nastepnie przemywa sie ja duza objetoscia zim¬ nego eteru, rozwarstwia zimnym octanem etylu i zakwasza do wartosci pH = 2,5. Warstwe orga¬ niczna oddziela sie, przemywa zimna woda, osu¬ sza siarczanem magnezu i odparowuje do sucha pod zmniejszonym cisnieniem. Krystaliczna stala pozostalosc wazy 45 g; rozpuszcza sie ja w 150 ml benzenu. Roztwór przesacza sie i rozciencza 40 ml eteru naftowego.Otrzymany osad N-(2,2,2-trójchloroetylokarbony- lo)-D-a-fenyloglicyny wazy 30,2 g. Jego tempera¬ tura topnienia 142—144°C. 11,6 g (85 mmoli) chloromrówczanu izobutylu rozpuszcza sie w 420 ml acetonu, zawierajacego kilka kropli dwumetylobenzyloaminy. Roztwór chlodzi sie w kapieli alkoholowej z lodem i dodaje sie do niego po kropli mieszajac 28,0 g (85 mmoli) N-(2,2,2-trójchloroetylokarbonylo)-D-a^fenylo-glicy- ny oraz 8,7 g (86 mmoli) trójetyloaminy w 420 ml acetonu przez okres przeszlo 30 minut, po którym to okresie mieszanine miesza sie w zimnie przez dalsze 15 minut. Do otrzymanego roztworu miesza¬ nego bezwodnika dodaje sie w jednej porcji 18,6 g (85 mmoli) roztworu kwasu 6-amino-penicylano- wego, 8,7 g (86 mmoli) trójetyloaminy w 70 ml zimnej wody, po czym mieszanine miesza sie w zimnie w ciagu 2 godzin.Mieszanine produktów reakcji zateza sie pod zmniejszonym cisnieniem w celu usuniecia aceto¬ nu. Pozostaly wodny roztwór rozciencza sie woda w stosunku 1:1, rozwarstwila octanem etylu, chlo¬ dzi i zakwasza do wartosci pH = 2,5 1 ;n wodnym roztworem kwasu solnego. Warstwe octainu etylu oddziela slie, przemywa zimna woda i odmiarecz- kowuje nadmiar w wodzie do wartosci pH! = 6,7 za pomoca 1 n wodnego roztworu wodorotlenku sodu. Faze wodna oddziela sie, przesacza i odparo¬ wuje do sucha pod zmniejszonym cisnieniem. Po¬ zostalosc po roztarciu z suchym acetonem stanowi bialy bezpostaciowy proszek o wadze 24,6 g, który posiada widma w podczerwieni i widma magne¬ tycznego rezonansu jadrowego zgodnie ze spodzie¬ wana budowa soli sodowej kwasu 6-[N-(2,2,2-trój- chloroetylokarbonylo)-D-a-amino-a-fenyloacetoami- do]-penicylanowego.W ten sposób otrzymane 18 g (33 mmoli) pro¬ duktu rozpuszcza sie w 300 ml wody, zakwasza sie do wartosci pH = 5,4 za pomoca 1 n wodnego roztworu kwasu solnego. Do roztworu, dodaje sie czesciami 7,1 g (33 mmole) metanadjodanu sodu i miesza w temperaturze pokojowej w dagu 2 go¬ dzin. Mieszanine produktów reakcji rozwarstwia sie za pomoca octanu etylu, chlodzi i zakwasza do wartosci pH = 2,5. Warstwe organiczna oddziela sie, przemywa zimna woda, osusza siarczanem magnezu i odparowuje do sucha pod zmniejszo- 59782 6 nym cisnieniem. Surowa pozostalosc o wadze 16 g rozpuszcza sie w 64 ml N,N-dwumetyloacetamidu.Roztwór rozciencza sie w 640 ml bezwodnego eteru, przesacza i dalej rozciencza powoli 40 ml 5 eteru naftowego. W ten sposób otrzymany czysty produkt wazy 1,1,6 g i topnieje w temperaturze 153—155^0. Potwierdzono analiza, ze stanowi on sulfotlenek kwasu 6-[N-(2,2,2-trójchloroetylokairibo- nylo)-D-a aminio-a-fetfiyloacetamido]-penicylaino- io wego, solwatowainego jednym molem N,N-dwume- tyloacetaimidu.W ten sposób otrzymane 7 g (1,1,2 mimoli) sulfo- tlenku rozpuszcza sie w 85 ml suchego czterowo- dorofuranu, zawierajacego 1,77 g (22,3 mmoli) pd- 15 rydyny. Roztwór chlodzi sie na kapieli alkoholo¬ wej z lodem i miesza, dodajac roztwór 3,6 g (16,7 mmoli) chlapomrówcizainu 2,2,2-trójchloroetylu w 20 mil suchego czterowodiorofurainu, mieszanine miesza sie w ztimnie przez 2 godziny, nastepnie w 20 temperaturze pokojowej przez 3 godziny, w kon¬ cu ogrzewa sie lagodnie pod chlodnica zwrotna przez 15 minut. Rozpuszczalnik odparowuje sie pod zmniejszonym cisnieniem. Pozostalosc zadaje sie zimnym octanem etylu, roztwór przemywa sie 25 sukcesywnie woda, wodnym 5% roztworem kwas¬ nego weglanu sodu i woda.Przemyty roztwór osusza sie siarczanem magne¬ zu i odparowuje do isucha pod zmniejszonym cis¬ nieniem. 5,2 g bezpostaciowej pozostalosci przekry- 30 stalizowuje sie z 7 ml etanolu, otrzymujac 4,5 g oczyszczonego produktu o temperaturze topndenia 180^182°C. Dalsze przekrystalizowanie z wodnego roztworu etanolu daje ester 2,2,2-trójchloroetylówy sulfotlenku kwasu 6-[N-(2,2,2-trójchloroetylokarbo- 35 nylo)-D-a-amino-a-fenyloacetamido]^penicylanowe¬ go o temperaturze topnienia 185—il86°C. W ten sposób otrzymane 3,2 g (4,5 mmoli) estru sulfo¬ tlenku rozpuszcza sie w 125 ml ksylenu, dodaje 0,25 g kwasu p-toluenosulfonowego i mieszanine 40 ogrzewa sie pirzez 1 godzine pod zmniejszonym cisnieniem.Pozostalosc przenosi sie do 50 ml 95% kwasu oc¬ towego i chlodzi na. lodzie. Dodaje sie 10 g (153 mmoli) pylu cynkowego, mieszanine miesza 45 sie w zimnie przez trzy godziny, a nastepnie prze¬ sacza. Cynk przemywa sie kwasem octowym. Prze¬ sacz oraz roztwór z przemycia osadu laczy sie i za¬ teza do sucha pod zmniejszonym cisnieniem. Po¬ zostalosc przenosi sie do 100 ml wody, chlodzi, za- 50 kwasza do wartosci pH = 1 za pomoca kwasu trójfluorooctowego i ekstrahuje metylo-izobutylo- -ketonem. Ekstrakt suszy sie siarczanem magnezu i odparowuje do sucha pod zmniejszonym cisnie¬ niem. Pozostalosc rozciera sie z bezwodnym ete- 55 rem, otrzymujac sól z kwasem trójfluorooctowym kwasu 7-(D-a-amino-a-fenyloacetamido)-3-metylo- -A3-cefemo-4Hkarboksylowego w postaci rózowego bezpostaciowego proszku.Chromatografii bibulowy produktu, wywolany 6n za pomoca butanolu, kwasu octowego i wody w stosunku (3:1:1) i bioautografowany wobec Eacillus subtilis, posianej ma plytce agarowej wykazuje po¬ jedyncze plamki, biologicznie czynne scisle odpo¬ wiadajace w wartosci Rf autentycznej próbce pro- 65 duktu, wytworzonego inna metoda. Magnetyczny7 rezonans jadrowy wykazuje charakterystyczna grupe metylowa w polozeniu 3 jalko singlet przy 7,90.Przyklad IV. Nalsycomy roztwór 7-aminoce- falosporanianu sodu (1 miol) rozciencza sie woda w stosunku 1:1, alkalizuje sie nasyconym wodnym roztwóirem ortotfosforainu diwusodowego i trójetylo- amina w stosunku mioloiwym (1:1) i uwodarnia w temperaturze pokojiowej pod cisnieniem 3 515 G/cm2 w obecnosci 5% palladu, osadzonego na siarczanie baru o tym samym ciezarze jak surowiec. Gdy ab- sorbcja wodoru ustaje, mieszanine zakwasza sie kwasem siarkowym i przesacza w celu usuniecia katalizatora, sltosujac polaczenie wegla aktywowa¬ nego, talku i ziemi okrzemkowej jako pomocniczy material filtracyjny. Do przesaczu dodaje sie wod¬ ny roztwór amoniaku, wytracajac kwas 7-amino-3- -metylo-A3-cefemo-4-kairboksylowy, który odsacza sie i przemywa wodnym roztworem acetonu. Pro¬ dukt i równomiolowa ilosc itrójetyloiaminy rozpusz¬ cza sie w aicetoinitrylu.Zawiesine metylo-3-(D-a-karbóksybenzyloami- no)7k!rotoiniainu sodowego w acetonitrylu poddaje sie reakcji sukcesywinie w temperaturze pokojo¬ wej z równoimolowymi ilosciami dwumetylobenzy- loaminy, icihloromrówczaou metylu i roztworem (wytworzonym powyzej) ikwaisu 7-ami'no-3-metylo- -A3-cefemo-4nkairboksylowego. Po zakonczeniu reakcji mieszanine produktów reakcji rozwarstwia sie przez dodanie trójetyloaminy i chlorku sodu.Gónna warstwe oddziela sie i zakwasza kwasem mrówkowym, przy czym wytraca sie kwas 7-(D-ct- -amino-a-fenyloaceitamido) -3-metylo-A3-cefemo-4- -karboksylciwy. Osad odsacza sie, przemywa ace- tonitrylem i prizekrystalizofwuje z mieszaniny wo¬ dy, formamidu, metanolu i acetonitrylu. Przekry- stalizowana substancje, po wymyciu acetonitry- lem i wysuszeniu otrzymuje sie z doskonala wy¬ dajnoscia.Przyklady V—VII. Przytoczone ponizej zwiazki otrzymuje sie równiez droga hydrogenolizy w sposób przedstawiony w przykladzie I, przy czym stwierdzono, ze wszystkie jako antybiotyki wykazuja skuteczne dzialanie przeciw szczepom St"phylococcus aiureus odpornym na penicyline: kwas 7-(dl-a-amino-m-fluorofenyloacetamido)-3- -metylo-A8-cefemo-4-karboksylowy, kwas 7-(dl-a-amino-p-chlorofenyloacetamido)-3- -metylo-A3-cefemo-4-karboksylowy; kwr is 7-(dl-a-aimino-m-bromofanyloacetamido)-3- -metylo-A3-cefemo-4-lkarboksylowy, kwas 7-(dl-a-amino-im-fluorofenylo!aicet?.mido)-3- -metylo-A3-cefemio-4-Jkarboksylowy; 8 kwas 7-(dl-a-£mino-m-metoksyfenyloacetaimido)- -3-metylo-A3-cefemo-4-karboksylowy; kwas 7-(D-a- amino-m-ihydroksyfenyloacetaimi- do)-3-metylo-A3-cefemo-4-karbolksylowy. 5 PL