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Verfahren zur Herstellung neuer Derivate der 7 -Aminocephalosporansäure
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung neuer Derivate der 7-Aminocephalosporan- säure der allgemeinen Formel
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in der Rl einen C-bisC-Alkylenrest, n den Wert null oder 1 und R2 einen Furoyl-, Furyl-, Thi- enyl-, Pyrazolyl-, Triazolyl-, Thiazolyl- oder Pyrrylrest symbolisieren, und deren Salzen mit pharma- zeutisch verwendbaren Säuren.
Rl kann z. B. eine Methylen-, Dimethylen-, Trimethylen-, Tetramethylen-, Pentamethylenoder Hexamethylengruppe oder ein Methyl-, Dimethyl-, Äthyl-, Diäthyl- oder anderes Alkylsubstitutionsprodukt dieser Reste sein, das höchstens 6 Kohlenstoffatome enthält.
Die neuen, gemäss der Erfindung herstellbaren Verbindungen sind mit Cephalosporin C insoweit ver-
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Darüber hinaus sind die nach der Erfindung erhältlichen Verbindungen im Gegensatz zu Cephalosporin C, das eine verhältnismässig niedrige bakterienhemmende Wirkung besitzt, äusserst wirkungsvolle antibakterielle Mittel. Die neuen Verbindungen sind weiterhin beständig gegen Penicillinase, sie sind säurestabil und sie besitzen ein breites Wirkungsspektrum gegen pathogene Mikroorganismen, einschliesslich grampositiver und gramnegativer Bakterien.
Wie bei den Penicillinverbindungen, mit denen die erfindungsgemäss herstellbaren Verbindungen in gewissem Ausmass verwandt sind, können zahlreiche Salze, Ester, Amide u. ähnl. Derivate durch Kombination mit pharmakologisch verträglichen Kationen, Anionen, Alkoholresten, Ammoniak und Aminen hergestellt werden. Solche Derivate sind als volle Äquivalente der offenbarten Verbindungen anzusehen.
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Als Beispiele können mehrere Typen kationischer Salze erwähnt werden, welche aus Verbindungen, die den Cephalosporin C-Kern enthalten, hergestellt werden können, z. B. wasserlösliche Salze, wie die Natrium-, Kalium-, Lithium-, Ammonium-und substituierten Ammoniumsalze, sowie die weniger wasserlöslichensalze, wiedieKalzium-, Procain-, Chinin- und Dibenzyläthylendiaminsalze.
Cephalosporin kann durch Züchten eines Cephalosporin C bildenden Organismus in einem geeigneten Nährmedium hergestellt werden, wie es in der brit. Patentschrift Nr. 810, 196 beschrieben ist.
Der Kern, der die für das Cephalosporin C charakteristische Struktur enthält, kann leicht durch Abspaltung der 5'-Amino-N'-adipamyl-Seitenkette des Cephalosporin C zwischen ihrem Amidostickstoffatom und ihrer Amidocarbonylgruppe erhalten werden. Somit kann man 7-Aminocephalosporan- säure durch länger dauernde Hydrolyse von Cephalosporin C in Gegenwart einer Mineralsäure erhalten. Die Hydrolyse wird zweckmässigerweise in 0, ln-Salzsäure durchgeführt, wobei man das Gemisch von Cephalosporin C mit der Säure stehen lässt, bis sich der Kern in maximaler Ausbeute gebildet hat. Die erforderliche Zeit hängt von der Art der Reaktionsbedingung ab, sie beträgt normalerweise einige Tage.
Der Kern kann von den andern Reaktionsprodukten und nicht umgewandeltem Ausgangsmaterial durch Chromatographie, Elektrophorese, fraktionierte Kristallisation u. dgl. abgetrennt werden. Es ist von Vorteil, die 5'-Aminogruppe vor der Hydrolysestufe mit einer 2, 4-Dinitrophenyl-oder 2-Nitrocarbo- methoxygruppe zu schützen, welche während der Hydrolyse unangegriffen bleibt.
Die neuen Verbindungen werden gemäss der Erfindung durch an sich bekannte Acylierung von 7 -A minocephalosporansäure mit einem Säurehalogenid, Säureanhydrid, Säureazid oder aktiviertem Säureester einer Säure der allgemeinen Formel
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oder mit der Säure selbst in Gegenwart eines äquimolaren Anteils Carbodiimid hergestellt.
Ein günstiges Säurehalogenid der Säure der allgemeinen Formel ist das in geeigneter Weise heterocyclisch substituierte Acylchlorid oder-bromid. Die Acylierung wird in Wasser oder einem geeigneten organischen Lösungsmittel, vorzugsweise unter praktisch neutralen Bedingungen und vorzugsweise bei verminderten Temperaturen, d. h. oberhalb des Gefrierpunktes des Reaktionsgemisches und bis zu etwa 200C durchgeführt. In einer typischen Ausführungsform wird 7-Aminocephalosporansäure zusammen mit einer genügenden Menge Natriumbicarbonat (oder einer andern geeigneten Base zur Förderung der Auflösung) in wässerigem, 50 vol. -%igem Aceton gelöst. Die Konzentration der 7-Aminocephalosporan- säure beträgt etwa 1 - 4 Gew. -%.
Die Lösung wird auf etwa 0-5 C abgekühlt und dann mit einer Lösung des Acylierungsmittels in etwa 20%obigem Überschuss unter Rühren und Kühlen versetzt. Der pH-Wert des Gemisches kann, wenn er zur Veränderung neigt, um den Neutralpunkt gehalten werden, indem man Kohlendioxydgas durch die Lösung perlen lässt. Nach beendeter Zugabe des Acylierungsmittels setzt man das Rühren des Reaktionsgemisches fort und lässt das Gemisch auf Zimmertemperatur erwärmen. Hierauf säuert man das Reaktionsprodukt auf einen pH-Wert von etwa 2 an und extrahiert mit einem organischen Lösungsmittel, wie Äthylacetat. Der Äthylacetatextrakt wird auf einen PH-Wert von etwa 5, 5 mit einer Base eingestellt, welche das gewünschte Kation des Endproduktes enthält, und dann mit Wasser extrahiert.
Die wässerige Lösung wird abgetrennt und zur Trockene eingedampft. Der Rückstand wird in möglichst wenig Wasser aufgenommen und das gewünschte Produkt durch Zusatz von überschüssigem Aceton und nötigenfalls Äther ausgefällt. Das hiebei erhaltene kristalline Produkt wird abfiltriert, mit Aceton gewaschen und getrocknet.
Die Acylierung lässt sich auch mit den entsprechenden heterocyclisch-substituierten Fettsäuren
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(p-dimethylaminophenyl)-carbodiimid,N-Äthyl-N'- (4"-äthylmorpholinyl)-carbodiimid od. dgl. verwendet werden. Die Acylierung verläuft in solchen Fällen bei normalen Temperaturen. Anderseits können die heterocyc1ischsubstituiertenFett- säuren in die entsprechenden Säureanhydride oder in das Azid oder in einen aktivierten Ester umgewandelt werden, und jedes dieser Derivate kann zur Bewirkung der gewünschten Acylierung verwendet werden. Andere Mittel sind aus der Literatur bekannt.
Viele der Acylierungsmittel sind, zusammen mit Verfahren zu ihrer Herstellung, in der Literatur beschrieben und eine Anzahl von ihnen sind im Handel erhältlich. Alle diese Verbindungen sind nach an sich bekannten Methoden leicht herstellbar.
Be is pi el 1 : 7 - (2' -Furoylamido) -cephalosporansäure.
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1, 0 g 7-Aminocephalosporansäure und etwa 1 g Natriumbicarbonat werden in einem Gemisch von 50 ml Wasser und 40 ml Aceton gelöst. Man rührt die Lösung in einem Eisbad und versetzt sie mit 450 mg im Handel erhältlichem 2-Furoylchlorid, gelöst in 10 ml Aceton, innerhalb eines Zeitraumes von etwa 30 min. Anschliessend rührt man das Gemisch etwa 2 1/2 h in der Kälte. Das Reaktionsge- misch wird hierauf unter vermindertem Druck vom Aceton befreit, dann werden 100 ml Äthylacetat zugegeben und hierauf wird mit 1n Salzsäure auf PH 2 angesäuert. Die wässerige Phase wird abgetrennt, mit 50 ml Äthylacetat gewaschen und verworfen. Die Äthylacetatlösungen werden vereinigt und mit 50 ml Wasser gewaschen. Der gewaschene Äthylacetatextrakt wird mit 100 ml Wasser gerührt und mit 0, 5 n Kalilauge auf PH 5, 5 eingestellt.
Der erhaltene wässerige Extrakt wird abgetrennt und unter ver- mindertem Druck zur Trockene eingedampft. Man reibt den Rückstand mit wässerigem Aceton an, filtriertdieFestsubstanzabundtrocknetsie untervermindertem Druck. Man erhält 870 mg 7- (2' -Furoyl- amido)-cephalosporansäure in Form des Kaliumsalzes. Das UV-Absorptionsspektrum der Verbindung zeigt bei 257 mu ein Maximum (E = 19000).
Die nachstehenden weiteren Verbindungen wurden unter Anwendung von Methoden und Bedingun- gen, die allgemein den vorhergehenden entsprechen, hergestellt.
Beispiel 2 : 7-ss- (2'-Furyl)-propionamidocephalosporansäure, Kaliumsalz, X max 260 mg, max E = 7350. Ausbeute 980 mg aus 590 mg 8- (2-Furyl)-propionylchlorid, das aus ss- (2-Furyl)-propion- säure (Dunlop, The Furans, New Y ork, Reinhold, [1952] S. 588). nach folgendem Verfahren hergestellt wurde :
1, 4 g ss- (2-Furyl)-propionsäure werden mit 0, 84 g Natriumbicarbonat in 20 ml Wasser gelöst. Die Lösung wird unter vermindertem Druck zur Trockene eingedampft. Der Rückstand wird in einem Mörser pulverisiert und über Nacht in einem Ofen getrocknet. Das trockene Pulver wird in Benzol aufgeschlämmt und in einem Eisbad abgekühlt. Zur Aufschlämmung setzt man 2 Tropfen Pyridin und 3, 8 g Oxalyl- chlorid zu.
Die Reaktion setzt unmittelbar ein. Nach 1 h wird das Eisbad entfernt und man rührt weitere 2 h, während das Reaktionsgemisch sich auf Zimmertemperatur erwärmt. Das Gemisch wird unter ver- mindertem Druck zur Trockene eingedampft, der Rückstand wird mit Benzol angerieben, das Benzol abgestreift und nochmals mit Benzol angerieben. Die Lösung wird zur Abtrennung anorganischer fester Stoffe abfiltriert. Das Filtrat wird unter vermindertem Druck abgestreift. Man erhält eine leicht ge- färbte Flüssigkeit, die zur Hauptsache aus ss-(2-Furyl)-propionylchlorid besteht. Diese Verbindung ist instabil und wird daher unmittelbar zur gewünschten Acylierung verwendet.
B e i s p i e l 3: 1,4 g 7-(2'Furylacetamido)-cephalosporansäure, Kaliumsalz, werden aus 510 mg 2-Furylacetylchlorid hergestellt. Die Umkristallisation des Rohproduktes aus einem Gemisch von
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Isopropylalkohol11500. Ausbeute 1, 04 g aus 560 mg 2-Thienylacetylchlorid, das durch Behandlung von 2-Thienylessigsäure (Ernst, Berichte, 19 [1886], S. 3 281) mit Thionylchlorid in üblicher Weise hergestellt wird.
Beispiel 5 : Kaliumsalz der 7-(3'-Thienylacetamido)-cephalosporansäure, glänzende Nadeln
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470 mg 3-Thienylacetylchlorid, das aus 3-Thienylessigsäure (Campaigne und Le Suer, J. A m. Chem.
Soc., 70 [1948], S. 1555) durch Behandlung mit Thionylchlorid in üblicher Weise hergestellt wird.
Beispiel 6 : Kaliumsalz der 7-(γ-2'-Thienyl-n-butyramido)-cephalosporansäure, aus 695 mg y-2-Thienyl-n-butyrylchlorid hergestellt. Die Umkristallisation des Rohproduktes aus einem Gemisch von Methyl- und Isopropylalkohol ergibt 650 mg gereinigtes Material ; X 235 mut, 6= 11650, Schulter bei 260 mg, E = 7700. Das Acylchlorid wird durch Behandlung der entsprechenden Säure mit Thionylchlorid in üblicher Weise hergestellt.
B e i s p i e l 7: Kaliumsalz der 7-(3'-Methyl-2'-thienyl)-acetamidocephalosporansäure, aus 630 mg
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mg ; Àstellt.
Beispiel 8: Kaliumsalz der 7- (5'-Tert.-butyl-2'-thienyl)-acetamidocephalosporansäuje, aus 5-Tert.-butyl-2-thienylacetylchlorid hergestellt. Man erhält nach Umkristallisation aus einem Ge-
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misch von Methyl-und Isopropylalkohol 850 mg Produkt. À 243 mll, E = 13700. Das Acylchlorid (800 mg) wird aus 5-Tert.-butyl-2-thienylessigsäure (Prescott et al., J. Am. Chem. Soc., 72 [1950], S. 2110 und 2111) durch Behandlung mit Thionylchlorid in üblicher Weise hergestellt.
Beispiel 9 : 7- (2'-Thienyl)-acetamidocephalosporansäurewirdalsNatriumsalz durchumsetzung von 3, 8 g 7-Aminocephalosporansäure mit 2 g Natriumbicarbonat und 3, 0g 2-Thienylacetylchlorid nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren unter Verwendung wässeriger Natronlauge zur Extraktion
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cyclohexylcarbodiimid in 50 ml Tetrahydrofuran und anschliessend eine Lösung von 2,72 g 7-Aminocephalosporansäure in 10 ml Wasser zu. Die Auflösung der letztgenannten Verbindung wird durch Zusatz einer möglichst geringen Menge Triäthylamin bewirkt. Das erhaltene Gemisch wird über Nacht gerührt, dann abfiltriert und das Filtrat unter vermindertem Druck zur Trockene eingedampft.
Zum Rückstand setzt man 100 ml Wasser und 100 ml Äthylacetat zu und stellt das Gemisch mit l Öliger Salzsäure auf PH 2 ein. Eine geringe Menge an festen Stoffen wird abfiltriert und verworfen.
Die Schichten werden getrennt, die wässerige Schicht wird mit Äthylacetat gewaschen und verworfen.
Die Äthylacetatlösungen werden vereinigt und mit In Kalilauge auf PH 5,5 eingestellt. Die Schichten werden getrennt und die wässerige Schicht wird unter vermindertem Druck zur Trockene eingedampft. Man löst die erhaltenen festen Stoffe in Methanol, verdünnt mit Isopropylalkohol, und verdampft auf etwas weniger als die Hälfte des ursprünglichen Volumens der Methanollösung. Die erhaltenen festen
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mischen von 2, 0g 7-Aminocephalosporansäure mit 10 ml Wasser und Zugabe von Triäthylamin bis zum PH-Wert von 7 hergestellt wird. Das gesamte Gemisch wird über Nacht gerührt.
Das Reaktionsgemisch wird abfiltriert und das Tetrahydrofuran unter vermindertem Druck abgestreift. Die hinterbleibende wässerige Lösung wird mit 100 ml Wasser und 100 ml Äthylacetat gerührt und mit 1nSalzsäure auf pH 2, 0 eingestellt. Die Äthylacetatphase wird abgetrennt und mit 50ml Wasser und einer genügenden Menge In Kalilauge auf PH 6,5 gebracht. Die wässerige Phase wird abgetrennt und unter vermindertem Druck zur Trockene eingedampft. Der Rückstand wird mit einem Gemisch aus Methyl- und Isopropylalkohol angerieben. Die erhaltene Festsubstanz wird abfiltriert und getrocknet.
Man erhält 650 mg 7- (N'-Methyl-2'-pyrryl)-acetamidocephalosporansäure in Form des Kaliumsalzes.
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furan gemäss Beispiel 13 miteinander zur Reaktion gebracht. Der nach Verdampfen des Äthylacetatextraktes erhaltene Rückstand wird in 20 ml Äthanol gelöst und die Lösung wird mit 0, 5 g Kaliumacetat in 10 ml Äthanol versetzt. Die erhaltene Fällung wird abgetrennt und getrocknet. Man erhält 300 mg
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