Procédé de préparation de tétracyclines
La présente invention a pour objet un procédé pour préparer la tétracycline ou la 4-épitétracycline ou la 5a-épitétracycline.
Actuellement, on prépare généralement la tétracycline à l'échelle commerciale par deux méthodes.
La méthode la plus répandue aujourd'hui est la dé- chloruration réductrice de la chlorotétracycline.
Habituellement, on conduit ce procédé en réduisant la chlorotétracycline par l'hydrogène en présence d'un catalyseur au palladium ou au platine métallique sur charbon. On conduit habituellement la réduction dans un solvant organique de la chlorotétracycline, par exemple un alcool aliphatique intrieur, un éther de glycol, etc. On a employé des solvants tels que le 2-éthoxyéthanol, le 2-méthoxy- méthanol, le butanol-n, le méthanol, l'éthanol et leurs mélanges.
On peut conduire la réaction à des températures de 0 à 100 C et à des pressions d'hydrogène absolues de l'ordre de 1,05-4,2 kg/cm2. Habituellement, un accepteur d'acide, tel que la triéthyla- mine ou autre base organique, est présent dans le milieu réactionnel en quantité suffisante pour se combiner avec tout l'acide chlorhydrique libéré par la réaction d'hydrogénolyse, de sorte que l'on obtient de la tétracycline que l'on récupère sous forme de base libre. Une fois que la réduction de la tétracycline est achevée, on élimine le catalyseur par filtration, on acidifie le filtrant qui contient l'activité, on l'ensemence et on le laisse vieillir, et le chlorhydrate de tétracycline se cristallise.
Un procédé d'hydrogénolyse comme celui indiqué ci-dessus est décrit plus en détail dans J. A. C. S. 75, 4621 (1953).
L'autre méthode générale consiste à faire fermenter directement, à l'aide de micro-organismes de l'espèce. Strepíontvees aureofaciens, un milieu nutritif aqueux à faible teneur en chlorure disponible, de manière à obtenir à la fois de la tértracycline et de la chlorotétracycline, la tétracycline étant le produit de fermentation prédominante. Un tel procédé de fermentation est décrit dans le brevet américain No 2734018.
La présente invention a pour objet un procédé de préparation de tétracycline ou de 4-épitétra- cycline, ce procédé étant caractérisé par le fait que l'on réduit catalytiquement par l'hydrogène, soit une 5a (1 1a)-déhydrotétracycline de formule :
EMI1.1
soit un epimere 4 d'un tel composé de formule :
EMI1.2
Z dans les formules sus-mentionnées désignant un atome d'hydrogène, de chlore ou de brome.
Ces 5a (11a)-déhydrotétracyclines répondant à la formule I sont des antibiotiques du type tétracycline, par exemple la 7-chloro-Sa (lla)-déhydrotétracycline, pouvant tre produits par un processus de fermentation à l'aide de souches mutantes de S. aureofaciens dont certaines ont été appelées S1308, S1308-29, S1308-V146 et S1308-V237, et dont des cultures ont été déposées à l'American Type Culture Collection à Washington, où on leur a attribué les numéros d'inscription respectifs ATCC 12748,12749,12750 et 12751.
L'exposé détaillé qui suit concerne principalement la réduction catalytique de la 7-chloro-5a (lla)- déhydrotétracycline en tétracycline, car la première est sans doute l'antibiotique le plus utile qui soit obtenu par fermentation à l'aide des nouvelles souches mutantes de S. aureofaciens. Cependant, il est entendu que l'on peut conduire tout aussi facilement la réduction catalytique en tétracycline en partant d'autres tétracyclines nouvelles de formule I, à savoir, la 5a (lla)-déhydrotétracycline et la 7-bromo 5a (l la)-déhydrotétracycline, ainsi que les épimères 4 de chacun de ces nouveaux antibiotiques.
Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'inven- tion, on peut procéder de la manière suivante : on réduit catalytiquement par exemple la 7-chloro5a (lla)-déhydrotétracycline en mettant en contact avec de l'hydrogène une solution de l'antibiotique dans un solvant polaire contenant en suspension un catalyseur finement divisé, tel que le palladium métallique ou un autre métal de la famille du platine, sur support de charbon, jusqu'à ce qu'environ 2 moles d'hydrogène soient absorbées. On peut conduire la réduction à des températures variant de 0 à 100 C et à des pressions de 1/2 à 100 atmosphères.
Des solvants polaires utiles à la réaction sont la diméthylformamide, les alcools aliphatiques inférieurs tels que l'éthanol, le butanol-n, etc., et les alcanols inférieurs à substituant alcoxyle inférieur, tels que le 2-méthoxyéthanol, le 2-éthoxyéthanol, etc., et leurs mélanges avec les alcanols inférieurs.
La diméthylformamide semble tre le solvant de choix, car la réaction est normalement achevée en 45 minutes environ. Le système comprenant le butanol et un alcanol inférieur à substituant alcoxyle inférieur est beaucoup plus lent, et nécessite habituellement 18 heures environ à la température ambiante pour achever la réaction.
La réduction de la 7-chloro-5a (lla)-déhydro- tétracycline donne invariablement deux produits, dont l'un est évidemment la tétracycline comme on l'a dit, et dont l'autre est un composé nouveau, appelé 5a-épitétracycline. Ce composé nouveau présente la formule structurale suivante :
EMI2.1
et suivant la nomenclature internationale, son nom conventionnel serait identique à celui de la tétracycline. Un nom courant serait 5a-épitétracvcline comme on l'a dit plus haut, et c'est ainsi qu'on l'ap- pellera ici.
L'activité antibactërienne de ce nouvel analogue de tétracycline est très faible. Cependant, par un procédé de dégradation en milieu acide, on peut la convertir avec un rendement de 80-90 % en un produit utile connu sous le nom d'anhydrotétra- cycline, qui est un agent antibactérien efficace visà-vis de certaines souches de bactéries résistantes à la tétracycline et à la chlorotétracycline.
Pour récupérer la tétracycline à partir de la solution réduite de 7-chloro-5a (lla)-déhydrotétra- cycline, on peut procéder de toute façon appropriée ; par exemple, on peut filtrer la solution réduite pour éliminer le catalyseur et concentrer la solution sous vide jusqu'à siccité. On dissout le résidu dans 1'eau ou l'alcool, on l'ensemence et on le laisse vieillir, et les cristaux de tétracycline neutre précipitent. Il est particulièrement remarquable que la 5a-épitétra- cycline n'a pas tendance à syncristalliser avec la tétracycline, ni sous forme de chlorhydrate, ni sous forme neutre. Ainsi, rien n'empche de récupérer des quantités commercialement utiles de tétracycline à partir de la solution réduite.
Quand on désire isoler la Sa-épitétracycline, il faut habituellement une chromatographie sur colonne de terre d'infusoires, avec un système butanol-chloroforme.
Comme indiqué plus haut, on peut réduire la 5a (lla)-déhydrotétracycline et la 7-bromo-Sa (lla) déhydrotétracycline en tétracycline, essentiellement de la façon que l'on a décrite en détail à propos de la 7-chloro-Sa (11 a)-déhydrotétracycline. Quand on réduit en tétraeycline les analogues non chlorés et bromes, on obtient aussi de grandes quantités de nouveau composé 5a-épitétracycline, ainsi qu'on l'a indiqué à propos de la réduction de la 7-chloro 5a (l la)-déhydrotétracycline, et on peut le séparer de la tétracycline de la façon indiquée ci-dessous.
Quand on utilise les épimères 4 des 5a (lla)-dé- hydrotétracyclines, le produit de réduction obtenu est la 4-épitétracycline et non la tétracycline.
On décrira l'invention plus en détail à propos des exemples précis qui suivent, dans lesquels les rendements sont exprimés en gammas par milli gramme (gamma/mg.).
Exemple I
On dissout, dans 6 cm"de diméthylformamide 1 g de 7-chloro-5a (lla)-déhydrotétracycline neutre et titrant 1000 gammas/mg, et on ajoute à la solution
0,56 cml de triéthylamine. On ajoute 500 mg de
palladium à 5 % sur charbon, et on agite le mélange
sous atmosphère d'hydrogène à la température am
biante pendant 45 minutes, jusqu'à ce que 2 moles
d'hydrogène soient absorbées. On dilue la solution
réduite avec 6 cm :'de diméthylformamide, on filtre
pour éliminer le catalyseur et on concentre sous vide jusqu'à siccité. On ajoute la quantité minimum d'eau pour dissoudre le réseau, et on ensemence la solution résultante avec de la tétracycline neutre pour amorcer la cristallisation.
Après deux heures de repos à la température ambiante, on filtre les cristaux, on les lave à 1'eau et on les sèche sous vide pour obtenir 0,4 g de tétracycline neutre titrant 900 gam mas/mg.
On peut préparer le chlorhydrate de la manière suivante :
On dissout 1 g de tétracycline neutre préparé par le procédé de réduction de 1'exemple 1 dans un volume minimum de butanol-n préalablement ajusté à pH 1,5 avec de l'acide chlorhydrique concentré.
On ensemence la solution avec du chlorhydrate de tétracycline et on laisse vieillir deux heures pour permettre à la cristallisation de se produire. On filtre le produit, on le lave au butanol, puis à l'éther, et on sèche sous vide pour obtenir 0,76 g de chlorhydrate de tétracycline, titrant 994 gammas/mg.
Exemple 2
On prépare un mélange de 50 cm ; 3 de butanol-n, 50 cmss de 2-éthoxyéthanol, 0,6 m'd'eau et 0,6 cm3 de triéthylamine. Dans 12 em, de ce mélange, on dissout 188 mg de 7-chloro-5a (lla)-déhydrotétra- cycline neutre titrant 1000 gammas/mg, et on ajoute 94 mg de palladium à 5 % sur charbon. On conduit la réduction en agitant sous atmosphère d'hydrogène à la température ambiante pendant 18 heures. Après avoir filtré pour déliminer le catalyseur, on concentre sous vide la solution en eau et on sèche la solution aqueuse par congélation.
On dissout le résidu dans volume minimum de butanol saturé d'eau et acidifié à pH 1, 5 à l'aide d'acide chlorhydrique concentré.
On ensemence la solution avec du chlorhydrate de tétracycline puor favoriser la cristallisation, et après vieillissement, on filtre les cristaux, on les lave d'abord au butanol puis à l'éther, et on sèche sous vide.
On obtient un rendement de 45 mg de chlorhydrate de tétracycline, titrant 985 gammas/mg.
On peut isoler le chlorhydrate de 5a-épitétra- cycline comme suit :
On verse la liqueur-mère obtenue sur une colonne de terre d'infusoires de 70 g et de 2,5 cm de diamètre, tamponnée avec 35 cm3 de HC1 0,01 N.
On utilise pour développer la colonne un mélange à 80 % de butanol et 20 % de chloroforme, équilibre avec HCl 0,01 N. On fait des fractions de 10 cm N chacune. On concentre sous vide les fractions 4 à 8 en eau, et on sèche la solution aqueuse par congélation. On réalise la cristallisation du résidu amorphe en le dissolvant dans une quantité minimum de butanol, en ajustant le pH à 1,5 par de l'acide chlorhydrique concentré, et en ajoutant 2 volumes d'éther pour former un précipité amorphe qui, après ensemencement, cristallise au bout de 3 heures de repos à la température ambiante.
On filtre les cristaux, on les lave avec un mélange de butanol/éther à 2 : 1 à pH 1,5, puis à l'éther, et on sèche sous vide pour obtenir 25 mg de chlorhydrate de 5a-épitétracycline.
Analyse : calculée pour C22H. zN2ClOg. H20 :
C 52, 9 ; H 5, 42 ; N 5, 61 ; Cl 7, 11 ; 0 28, 8.
Analyse effective :
C 53,12 ; H 5,33 ; N 5, 36 ; Cl 7,41 ; O 28, 75.
Exemple 3
On suit la méthode de 1'exemple 1, sauf que l'on utilise comme matière première la 5a (lla)-déhydro- tétracycline. On obtient de la tétracycline.
Exemple 4
On suit la méthode de 1'exemple 1, sauf que l'on utilise comme matière première la 7-bromo-Sa (lla)- déhydrotétracycline. On obtient de la tétracycline.
Exemples 5-7
On suit la méthode de 1'exemple 1, sauf que l'on utilise respectivement, dans une série de réductions séparées, la 7-chloro-Sa (l la)-déhydro-4-épitétra- cycline, la 5a (lla)-déhydro-4-épitétracycline et la 7-bromo-5a (lla)-déhydro-4-épitétracycline. On obtient dans tous les cas la 4-épitétracycline.