Verfahren zur Xerstellung von neuen Derivaten der 6-Aminopenicillansäure
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von neuen Derivaten der 6-Arnino-penicil- lansäure und ihrer Salze.
Es wurde überraschenderweise gefunden, dass Penicilline der Formel I,
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in welcher Rt Wasserstoff oder eine niedere Alkylgruppe, und
R2 und R3 unabhängig voneinander niedere Alkylgruppen, Trifluormethylgruppen oder Wasserstoff bedeuten, und deren Salze mit anorganischen und organischen Basen eine ausgezeichnete antibakterielle Wirksamkeit gegen grampositive Bakterien aufweisen. Diese Wirksamkeit erstreckt sich auf Stämme von Staphylococcus aureus, die das Enzym Penicillinase produzieren und gegen Penicillin G resistent sind.
Die erfindungsge- mäss herstellbaren Penicillins sind weitgehend stabil gegen den Einfluss von Mineralsäure und können deshalb nicht nur parenteral, sondern als solche oder in Form ihrer Salze auch oral verabreicht werden.
Die Herstellung der Penicilline der Formel I und ihrer Salze erfolgt in an sich bekannter Weise, jedoch sind bei der Aufarbeitung und bei der Salzbildung die möglichen Zwitterion-Eigens chaften der Endstoffe bzw. die Tautomeriemöglichkeiten des a-Pyridon Systems zu berücksichtigen. Man setzt 6-Amino-penicil- lansäure oder ein Salz derselben mit einer den Rest einer Säure der Formel II,
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in welcher R1, R2 und R3 die unter Formel I angegebene Bedeutung haben, einführenden Verbindung um und führt gewünschtenfalls die erhaltene Verbindung der Formel I in ein Salz mit einer anorganischen oder organischen Base über.
Als Verbindungen zur Einführung des Restes einer Säure der Formel II eignen sich insbesondere Halogenide, vorzugsweise Chloride und Bromide, Anhydride und gemischte Anhydride in Gegenwart säurebindender Mittel, die freien Säuren in Gegenwart wasserbindender Mittel, sowie Azide und aktivierte Ester, wie z. B. p-Nitrophenylester. Als säurebindende Mittel kommen im erfindungsgemässen Verfahren insbesondere Natrium- oder Kaliumbicarbonat, -carbonat- oder -hydroxyd in wässrig-organischem Medium, sowie tertiäre organische Basen, wie Triäthylamin oder Pyridin in organischem Medium, z. B. in Dioxan, Tetrahydrofuran, Aceton oder Chloroform, in Betracht, und als wasserbindendes Mittel z. B. Dicyclohexylcarbodiimid.
Unter gemischten Anhydriden von Säuren der Formel II werden z. B. einerseits solche mit niederen Alkansäuren, insbesondere Essigsäure, und anderseits Anhydride mit Kohlensäurehalbestern, wie sie z. B. durch Umsetzung von Säuren der Formel II mit Chloramei sensäurebenzylester,-p-nitrobenzylester,-isobutylester, -äthylester oder -allylester erhältlich sind, verstanden.
Die Isolierung der Reaktionsprodukte der Formel I aus wässrig-organischen oder organischen Reaktionsmedien erfolgt beispielsweise durch Verdünnen mit Wasser, Ansäuern in der Kälte bis zu einem geeigneten pH und Aufnehmen der 6-AcylaminoXpenicillansäure in einem mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel. Aus diesem kann die genannte Säure z. B. mit einer wässrigen Natrium- oder Kaliumbicarbonatlösung extrahiert und die erhaltene wässrige Lösung des Natrium- bzw. Kaliumsalzes der 6-Acylamino-peni- cillansäure unter Vakuum bei niedrigen Temperaturen eingedampft, vorzugsweise lyophilisiert werden. Zur Herstellung von Salzen mit organischen Basen, beispielsweise den weiter unten genannten, kann man z.
B. letztere mit den freien Säuren in organischen Lösungsmitteln umsetzen oder die Alkalisalze der Säuren mit Salzen der organischen Basen, z. B. den Hydrochloriden, in Wasser zusammenbringen und die ausgefallenen Salze abtrennen und trocknen. Aus den Lösungen der freien Säuren der Penicilline in organischen Lösungsmitteln können Metallsalze auch durch Zufügen eines in Butanol löslichen Metallsalzes, wie das Kaliumsalz der a-Äthyl-capronsäurea und gegebenenfalls Verdünnen mit Äther ausgefällt werden.
Bei den erfindungsgemäss herstellbaren Salzen der neuen Penicilline handelt es sich beispielsweise um das Natrium-, Kalium-, Ammonium-, Magnesium- oder Calciumsalz, oder Salze von organischen Basen, wie Diäthylamin, Triäthylamin, Diäthanolamin, N-Athyl- diäthanolamin, Pyrrolidin, Piperidin, N-Äthyl-piperidin, l-(,-Hydroxy-äthyl)-piperidin, Morpholin, Procain, Benzylamin, Dibenzylamin, 1-Phenyl-2-propylamm und weiteren Aminen, die oft zur Herstellung von Penicillinsalzen Verwendung finden.
Von den unter die Formel II fallenden Carbonsäuren sind die 1,2-Dihydro-4,6-dimethyl-2-oxo-nicotin- säure (Ber. 35, 2394 (1962) und J. Am. Chem. Soc.
73, 2618 (1951)) und die 1,2-Dihydro-6-methyl-2-oxo- 4-trifluormethyl-nicotinsäure (J. Med. Chem. 6, 296 (1963)) als solche bekannt; von andern sind hydrolysierbare funktionelle Derivate, wie das 1,2-Dihydro- 6-methyl-2-oxo-nicotinamid und das 1,2-Dihydro6-äthyl-2-oxo-nicotonitril (J. Org. Chem. 30, 3596 (1965)) sowie das 1,2-Dihydro-4,6-bis-trifluormethyl- 2-oxo-nicotonitril (J. Org. Chem. 30, 3379 (1965)) beschrieben worden. Weitere Carbonsäuren mit Wasserstoff als Rl, die in der Literatur z. T. entsprechend ihrer tautomeren Form auch als substituierte 2-Hydroxy-nicotinsäuren bezeichnet werden, sind analog den bekannten herstellbar. Zur Einführung eines niedern Alkylrestes Rt setzt man die entsprechenden Carbonsäuren z.
B. in Gegenwart eines säurebindenden Mittels, wie Kaliumhydroxyd, in einem geeigneten organischen Lösungsmittel, wie Äthanol, in der Wärme mit reaktionsfähigen Estern von niedern Alkanolen, wie z. B. p-Toluolsulfonsäuremethylester, Methansulfonsäuremethylester, Methyljodid, Methylbromid, Sithyljo- did, Äthyl-, n-Propyl-, n-Butyl- oder Isobutylhromid, um. Auf diese Weise lässt sich die Alkylierung allfälliger Methylgruppen in 4- und/oder 6-Stellung (vgl.
J. Org. Chem. 30, 3596) vermeiden. Dagegen entsteht ein gewisser Anteil an O-Alkylierungsprodukten, jedoch weniger als z. B. bei Verwendung von Diazomethan analog J. Am. Chem. Soc. 73, 2618 (1951). Das gewünschte N-Alkylierungsprodukt lässt sich vom O-Alkylierungsprodukt (Äther und eventuell auch Ester) nötigenfalls leicht trennen, z. B. durch Chromatographie.
In den vorliegenden Beispielen sind die Temperaturen in Celsiusgraden angegeben.
Beispiel 1 a) 0, 94 g 1,2-Dihydro-1-äthyl-4,6-dimethyl-2-oxo- nicotinsäure (Smp. 164", Herstellung durch 15-stündiges Kochen von 1,2-Dihydro-4,6-dimethyl-2-oxo-nicotinsäure mit äquimolaren Mengen Athyljodid und Kaliumhydroxyd in Äthanol) werden in 30 ml Benzol gelöst und mit 0,6 ml Thionylchlorid und 0,2 mol Dimethylformamid während 60 Minuten unter Rückfluss gekocht. Man dampft unter Vakuum ab, löst den braunen Rückstand in wenig Benzol und dampft erneut ein.
Das zurückbleibende rohe Säurechlorid trocknet man eine Stunde unter Vakuum und verwendet es anschliessend für die folgende Reaktion. b) 1,9 g Triäthylammoniumsalz der 6-Amino-peni cillansäure werden in 30ml wasserfreiem Chloroform und 1,5 ml Triäthylamin gelöst. Die Lösung wird auf 0 gekühlt. Dazu tropft man innerhalb 5 Minuten das in 10 ml Chloroform gelöste rohe Säurechlorid und rührt das Reaktionsgemisch eine Stunde bei Zimmertemperatur. Die klare braune Lösung wird am Rotationsverdampfer eingedampft (Wasserbadtemperatur 350) und der Rückstand in 30 ml Wasser und 50 ml Methyl-isobutyl-keton aufgenommen. Der pH des wässrigen Anteils wird mit 10-n. Schwefelsäure unter Rühren auf 2,1 eingestellt und die Phasen werden getrennt.
Die wässrige Schicht wird mit 5 ml Methyl-isobutylketon extrahiert. Die Methyl-isobutyl-keton-Auszüge werden vereinigt, mit 5 ml Wasser gewaschen und mit Natriumsulfat getrocknet. Die Methyl-isobutylketon-Lösung wird nun mit soviel 30/oiger Natriumbicarbonat-Lösung ausgezogen, dass der wässrige Teil den pH 6,8 erreicht. Man trennt die Phasen und schüttelt die organische Phase nochmals mit 5 ml Wasser aus. Die vereinigten wässrigen Anteile werden mit 25 ml Äther gewaschen und im Rotationsverdampfer von gelöstem Ather befreit. Die auf diese Weise erhaltene klare Lösung des Natriumsalzes von 1,2-Dihydro- l-äthyl-4, 6-dimethyl-2-oxo-3-pyridyl-penicillin wird bei tiefer Temperatur unter Hochvakuum eingedampft bzw. lyophilisiert.
Das Produkt, ein farbloses Pulver, zeigt im IR-Spektrum (Kaliumbromid) eine starke Bande bei 5, 68, die die typisch für den ss-Lactamring ist.
Die minimalen hemmenden Konzentrationen betragen beim Inkorporations-Test für Staphylococcus aureus Smith (1) 1 ylml, für Staphylococcus aureus Geigy 5002 (r) 10 ylml (r=resistent, s=empfindlich gegen Penicillin G).
Zur Ermittlung der Wirksamkeit in vivo wurden Albinomäuse mit je ca. 28 Millionen lebender Keime von Staphylococcus aureus Smith ATCC 13709 i. p. infiziert. 2,4 mg/kg des Natriumsalzes von 1,2-Dihy- dro-l-äthyl-4, 6-dimethyl-2oxo-3-pyridiyl-p enicillin, in- tramuskulär appliziert, vermochten die Hälfte der Tiere zu heilen (=CD50). Bei oraler Applikation betrug die CD50 6,8 mg/kg.
Analog obigem Beispiel wurde ausgehend von 1,02 g 1 ,2-Dihydro-6-methyl-2-oxo-4-trifluormethyl- nicotinsäure (Smp. 253 ) das 1,2-Dihydro-6-methyl2-oxo-4-trifluormethyl-3-pyridyl-penicillin hergestellt.
Als minimale hemmende Konzentration im Inkorporationstest wurden für diese Substanz bei Staphylococcus aureus Smith (s) 1 ylml und bei Staphylococcus aureus Geigy 5002 (r) 10 ylml ermittelt.
Beispiel 2
2,16 g 1,2-Dihydro-2-oxo-1,4,6-trimethyl-nicotin- säure (Smp. 2120, erhalten durch 15-stündiges Kochen der 1 ,2-Dihydro-4,6-dimethyl-2-oxo-nicotinsäure mit äquimolaren Mengen Methyljodid und Kaliumhydroxyd in Äthanol) werden in 20 ml Aceton und 24 ml Dioxan gelöst und danach mit 2,0 ml Triäthylamin und 1,58 ml Chlorameisensäureisobutylester bei 0-5 versetzt. Nach 15 Minuten Rühren bei 0 wird filtriert und das Filtrat mit einer Lösung von 3,0 g 6-Aminopenicillansäure (860/oig) in 20 ml Wasser und 2 ml Tri äthylamin zusammengebracht.
Nach 15 Minuten Rühren bei 0 wird das Eisbad entfernt und das Reaktionsgemisch 45 Minuten bei Zimmertemperatur weitergerührt. Hierauf werden 20 ml Wasser, das 2 g Natriumbicarbonat enthält, zugegeben und das Ganze zweimal mit je 50 ml Äther gewaschen. Die wässrige Phase überschichtet man mit 50 ml Methylisobutyl-keton und stellt mit 10-n. Schwefelsäure auf pH 2,2 ein. Beim Rühren geht der grösste Teil des Reaktionsproduktes als freie Säure in die organische Phase über. Die Schichten werden getrennt und der wässrige Teil wird noch zweimal mit je 10ml Methyl-isobutyl-keton extrahiert. Die vereinigten organischen Extrakte wäscht man mit 2 X 5 ml Wasser von Säure frei und trocknet sie mit Natriumsulfat.
Die Lösung wird nun unter Wasserstrahlvakuum auf das halbe Volumen eingeengt, mit einem kleinen Überschuss der berechneten Menge an a-äthylcapronsaurem Kalium versetzt und, sofern noch nichts ausfällt, mit abs. Äther verdünnt. Allmählich flockt das Kaliumsalz von 1,2-Dihydro-2-oxo 1,4,6-trimethyl-3-pyridyl-penicillin aus. Es wird in der Zentrifuge von der Mutterlauge abgetrennt und über Phosphorpentoxyd unter Vakuum getrocknet.
Das hellgraue Pulver weist im IR-Spektrum (Kaliumbromid) die charakteristische ss-Lactam-Bande bei 5,68 auf.
Wird die oben erwähnte Methyl-isobutyl-keton Lösung des freien Penicillins mit der berechneten Menge N-Athylpiperidin versetzt, so fällt das Salz des erhaltenen Penicillins mit N-Athyl-piperidin als ein zähes Öl aus, das durch Dekantieren abgetrennt und im Vakuum getrocknet wird. Es ist in Wasser nur noch schwer löslich. Ein wasserunlösliches Salz erhält man auf die gleiche Weise unter Verwendung von N,N' Dibenzyl-äthylendiamin als Base.
Alle diese Salze zeigen im IR-Spektrum (Kaliumbromid) die für ss-Lactam-Ringe charakteristische Bande bei 5,68 zur
Die minimalen hemmenden Konzentrationen betragen im Inkorporationstest für Staphylococcus aureus Smith (s) 1 ylml, für Staphylococcus aureus Geigy 5002 (r) 10 yiml.
Beispiel 3 2, 36 g 6-Amino-penicillansäure werden in 100 ml Tetrahydrofuran/Wasser 1:1 suspendiert und mit gerade soviel festem Natriumbicarbonat versetzt, dass eine klare Lösung entsteht. Dazu gibt man eine Lösung von 1,55 g 1,2-Dihydro-4,6-dimethyl-2-oxo-nicotin- säure (Smp. 2570) in 100 ml Tetrahydrofuran und eine Lösung von 2,04 g Dicyclohexylcarbodiimid in 40ml Tetrahydrofuran. Das Ganze lässt man 3 Stunden bei 15 stehen und verdünnt dann mit 500ml Wasser.
Nach kurzer Zeit scheidet sich an der Oberfläche eine halbfeste Masse ab, die abgetrennt und verworfen wird. Die Lösung wird zuerst im Rotationsverdampfer unter Vakuum eingeengt und schliesslich lyophilisiert.
Den Rückstand nimmt man in 30 ml Wasser und 44 ml Methylisobutyl-keton auf und behandelt ihn gleich wie im Beispiel 1 ausgeführt. So erhält man das Natriumsalz von 1,2-Dihydro-4,6-dimethyl-2-oxo-3- pyridyl-penicillin als weisses Pulver. Im IR-Spektrum (Kaliumbromid) zeigt es die typische ss-Lactam-Bande bei 5,68 pt. Die minimalen hemmenden Konzentrationen betragen beim Inkorporations-Test für Staphylococcus aureus Smith (s) 1 r/ml, für Staphylococcus aureus Geigy 5002 (r) 10 ylml.
Bei Infektionen mit Staphylococcus aureus Smith an Albinomäusen betrug die CDÏO 3,3 mg/kg bei intramuskulärer Applikation, ebenfalls 3,3 mg/kg bei oraler Verabreichung des Penicillins dieses Beispiels.
Ferner betrifft die Erfindung neue antibakterielle Mittel. Diese enthalten als Wirkstoff eines der neuen Penicilline der Formel I oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz desselben in einer üblichen Applikationsform für die orale, rektale, lokale oder parenterale Anwendung. Als pharmazeutisch annehmbare Salze eignen sich solche mit pharmakologisch unbedenklichen anorganischen und organischen Basen, d. h. mit Basen, die in den in Frage kommenden Dosierungen keine physiologische Eigenwirkung zeigen oder aber eine erwünschte Wirkung, bei parenteralen Applikationsformen insbesondere eine lokalanästhetische Wirkung, ausiiben. Beispielsweise kommen die Salze mit den weiter oben genannten Basen in Betracht.
Doseneinheitsformen für die perorale Anwendung enthalten als Wirkstoff vorzugsweise zwischen 10 /o und 90 o/o der Säure der Formel I oder eines pharmazeutisch annehmbaren Salzes derselben. Zu ihrer Herstellung kombiniert man den Wirkstoff z. B. mit festen, pulverförmigen Trägerstoffen, wie Lactose, Saccharose, Sorbit, Mannit; Stärken, wie Kartoffelstärke, Maisstärke oder Amylopektin; ferner Laminariapulver oder Citruspulpenpulver; Cellulosederivaten oder Gelatine, gegebenenfalls unter Zusatz von Gleitmitteln, wie Magnesium- oder Calciumstearat oder Polyäthylenglykolen von geeigneten Molekulargewichten zu Tabletten oder zu Dragee-Kernen. Letztere überzieht man beispielsweise mit konzentrierten Zuckerlösungen, welche z.
B. noch arabischen Gummi, Talk und/oder Titandioxyd enthalten können, oder mit einem in leichtflüchtigen organischen Lösungsmitteln oder Lösungsmittelgemischen gelösten Lack. Diesen Überzügen können Farbstoffe zugefügt werden, z. B. zur Kennzeichnung verschiedener Wirkstoffdosen.
Als Doseneinheitsformen für die rektale Anwendung kommen z. B. Suppositorien, welche aus einer Kombination einer Säure der allgemeinen Formel I oder eines geeigneten pharmazeutisch annehmbaren Salzes derselben mit einer Neutralfettgrundlage bestehen, oder auch Gelatine-Rektalkapseln, welche eine Kombination des Wirkstoffes oder eines geeigneten Salzes desselben mit Polyäthylenglykolen von geeignetem Molekulargewicht enthalten, in Betracht.
Trocken-Ampullen für die Bereitung von vorzugsweise 5-155/oigen wässrigen Lösungen zur parenteralen, insbesondere intravenösen, intramuskulären oder subcutanen Verabreichung, enthalten ein wasserlösliches, pharmazeutisch annhembares Salz der Säure der Formel I, gegebenenfalls zusammen mit geeigneten festen Stabllisierungsmitteln und Puffersubstanzen.
Als weitere Applikationsformen kommen zur lokalen Behandlung von Infektionen Salben und Puder in Betracht. Diese Applikationsformen lassen sich unter Verwendung der hiezu üblichen Trägerstoffe, Verdünnungsmittel und Zusatzstoffe bereiten.
Die folgenden Beispiele sollen die Herstellung von Tabletten und Dragees näher erläutern.
Beispiel 4
250 g Wirkstoff als freie Säure oder dessen Natrium- oder Kaliumsalz werden mit 175,80g Lactose und 169,70 g Kartoffelstärke vermischt, die Mischung mit einer alkoholischen Lösung von 10 g Stearinsäure befeuchtet und durch ein Sieb granuliert.
Nach dem Trocknen mischt man 160 g Kartoffelstärke, 200 g Talk, 2,50 g Magnesiumstearat und 32 g kolloidales Siliciumdioxyd zu und presst die Mischung zu ca.
10000 Tabletten von je 100 mg Gewicht und 25 mg Wirkstoffgehalt, die gewünschtenfalls mit Teilkerben zur feineren Anpassung der Dosierung versehen sein können.
Beispiel 5
Aus 250 g Wirkstoff, 175,90 g Lactose und der alkoholischen Lösung von 10 g Stearinsäure stellt man ein Granulat her, das man nach dem Trocknen mit 56, 60 g kolloidalem Siliciumdioxyd, 165 g Talk, 20 g Kartoffelstärke und 2, 50 g Magnesiumstearat mischt und zu 10 000 Dragée-Kernen presst. Diese werden anschliessend mit einem konzentrierten Sirup aus 502,28 g krist. Saccharose, 6g Schellack, 10g arabischem Gummi, 0,22 g Farbstoff und 1,5 g Titandioxyd überzogen und getrocknet. Die erhaltenen Dragees wiegen je 120 mg und enthalten je 25 mg Wirkstoff.
Process for the preparation of new derivatives of 6-aminopenicillanic acid
The present invention relates to a process for the preparation of new derivatives of 6-amino-penicillanic acid and its salts.
It has surprisingly been found that penicillins of the formula I,
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in which Rt is hydrogen or a lower alkyl group, and
R2 and R3 are, independently of one another, lower alkyl groups, trifluoromethyl groups or hydrogen, and their salts with inorganic and organic bases have excellent antibacterial activity against gram-positive bacteria. This effectiveness extends to strains of Staphylococcus aureus, which produce the enzyme penicillinase and are resistant to penicillin G.
The penicillins which can be prepared according to the invention are largely stable to the influence of mineral acids and can therefore not only be administered parenterally, but also orally as such or in the form of their salts.
The penicillins of the formula I and their salts are prepared in a manner known per se, but the possible zwitterion properties of the end products or the tautomerism possibilities of the a-pyridone system must be taken into account during work-up and salt formation. 6-Amino-penicillic acid or a salt thereof is used with one of the remainder of an acid of the formula II,
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in which R1, R2 and R3 have the meaning given under formula I, converts the introducing compound and, if desired, converts the compound of formula I obtained into a salt with an inorganic or organic base.
Suitable compounds for introducing the radical of an acid of the formula II are, in particular, halides, preferably chlorides and bromides, anhydrides and mixed anhydrides in the presence of acid-binding agents, the free acids in the presence of water-binding agents, and azides and activated esters, such as. B. p-nitrophenyl ester. In the process according to the invention, acid-binding agents are in particular sodium or potassium bicarbonate, carbonate or hydroxide in an aqueous-organic medium, and also tertiary organic bases such as triethylamine or pyridine in an organic medium, e.g. B. in dioxane, tetrahydrofuran, acetone or chloroform, into consideration, and as a water-binding agent z. B. Dicyclohexylcarbodiimide.
Mixed anhydrides of acids of the formula II are, for. B. on the one hand those with lower alkanoic acids, in particular acetic acid, and on the other hand anhydrides with carbonic acid half-esters, as they are for. B. sensäurebenzylester, p-nitrobenzyl ester, isobutyl ester, ethyl ester or allyl ester by reacting acids of formula II with Chloramei are understood.
The reaction products of the formula I are isolated from aqueous-organic or organic reaction media, for example, by diluting with water, acidifying in the cold to a suitable pH and taking up the 6-acylaminoXpenicillanic acid in a water-immiscible organic solvent. For this, said acid can, for. B. extracted with an aqueous sodium or potassium bicarbonate solution and the resulting aqueous solution of the sodium or potassium salt of 6-acylamino-penicillanic acid evaporated in vacuo at low temperatures, preferably lyophilized. For the preparation of salts with organic bases, for example those mentioned below, you can, for.
B. react the latter with the free acids in organic solvents or the alkali salts of the acids with salts of organic bases, z. B. the hydrochlorides, bring together in water and separate and dry the precipitated salts. From the solutions of the free acids of the penicillins in organic solvents, metal salts can also be precipitated by adding a metal salt soluble in butanol, such as the potassium salt of α-ethyl-caproic acid, and optionally diluting with ether.
The salts of the new penicillins which can be prepared according to the invention are, for example, the sodium, potassium, ammonium, magnesium or calcium salt, or salts of organic bases such as diethylamine, triethylamine, diethanolamine, N-ethyldiethanolamine, pyrrolidine, piperidine , N-ethyl-piperidine, l - (, - hydroxy-ethyl) -piperidine, morpholine, procaine, benzylamine, dibenzylamine, 1-phenyl-2-propylamine and other amines that are often used for the production of penicillin salts.
Of the carboxylic acids falling under formula II, 1,2-dihydro-4,6-dimethyl-2-oxo-nicotinic acid (Ber. 35, 2394 (1962) and J. Am. Chem. Soc.
73, 2618 (1951)) and 1,2-dihydro-6-methyl-2-oxo-4-trifluoromethyl-nicotinic acid (J. Med. Chem. 6, 296 (1963)) are known as such; of others are hydrolyzable functional derivatives, such as 1,2-dihydro-6-methyl-2-oxo-nicotinamide and 1,2-dihydro6-ethyl-2-oxo-nicotonitrile (J. Org. Chem. 30, 3596 ( 1965)) and 1,2-dihydro-4,6-bis-trifluoromethyl-2-oxo-nicotonitrile (J. Org. Chem. 30, 3379 (1965)) have been described. More carboxylic acids with hydrogen than Rl, which in the literature z. Some of them are also referred to as substituted 2-hydroxy-nicotinic acids according to their tautomeric form, can be prepared analogously to the known ones. To introduce a lower alkyl radical Rt, the corresponding carboxylic acids are used, for.
B. in the presence of an acid-binding agent such as potassium hydroxide, in a suitable organic solvent such as ethanol, in the heat with reactive esters of lower alkanols, such as. B. p-Toluenesulfonsäuremethylester, Methanesulfonsäuremethylester, methyl iodide, methyl bromide, Sithyljo- did, ethyl, n-propyl, n-butyl or isobutylhromid to. In this way, the alkylation of any methyl groups in the 4- and / or 6-position (cf.
J. Org. Chem. 30, 3596). In contrast, a certain proportion of O-alkylation products is formed, but less than z. B. when using diazomethane analogously to J. Am. Chem. Soc. 73, 2618 (1951). The desired N-alkylation product can be easily separated from the O-alkylation product (ether and possibly also ester) if necessary, e.g. B. by chromatography.
In the present examples, the temperatures are given in degrees Celsius.
Example 1 a) 0.94 g of 1,2-dihydro-1-ethyl-4,6-dimethyl-2-oxonicotinic acid (melting point 164 ", prepared by boiling 1,2-dihydro-4 for 15 hours, 6-dimethyl-2-oxo-nicotinic acid with equimolar amounts of ethyl iodide and potassium hydroxide in ethanol) are dissolved in 30 ml of benzene and refluxed with 0.6 ml of thionyl chloride and 0.2 mol of dimethylformamide for 60 minutes. dissolves the brown residue in a little benzene and evaporates again.
The remaining crude acid chloride is dried for one hour under vacuum and then used for the following reaction. b) 1.9 g of triethylammonium salt of 6-amino-penicillanic acid are dissolved in 30 ml of anhydrous chloroform and 1.5 ml of triethylamine. The solution is cooled to 0. The crude acid chloride dissolved in 10 ml of chloroform is added dropwise over the course of 5 minutes, and the reaction mixture is stirred for one hour at room temperature. The clear brown solution is evaporated on a rotary evaporator (water bath temperature 350) and the residue is taken up in 30 ml of water and 50 ml of methyl isobutyl ketone. The pH of the aqueous component is 10-n. Sulfuric acid adjusted to 2.1 with stirring and the phases are separated.
The aqueous layer is extracted with 5 ml of methyl isobutyl ketone. The methyl isobutyl ketone extracts are combined, washed with 5 ml of water and dried with sodium sulfate. The methyl isobutyl ketone solution is then extracted with enough 30% sodium bicarbonate solution that the aqueous part reaches pH 6.8. The phases are separated and the organic phase is extracted again with 5 ml of water. The combined aqueous components are washed with 25 ml of ether and freed from dissolved ether in a rotary evaporator. The clear solution of the sodium salt of 1,2-dihydro-1-ethyl-4,6-dimethyl-2-oxo-3-pyridyl-penicillin obtained in this way is evaporated or lyophilized at low temperature under high vacuum.
The product, a colorless powder, shows in the IR spectrum (potassium bromide) a strong band at 5.68, which is typical for the β-lactam ring.
The minimum inhibitory concentrations in the incorporation test for Staphylococcus aureus Smith (1) are 1 ylml, for Staphylococcus aureus Geigy 5002 (r) 10 ylml (r = resistant, s = sensitive to penicillin G).
To determine the effectiveness in vivo, albino mice each with approx. 28 million living bacteria from Staphylococcus aureus Smith ATCC 13709 i. p. infected. 2.4 mg / kg of the sodium salt of 1,2-dihydro-1-ethyl-4, 6-dimethyl-2oxo-3-pyridiyl-penicillin, administered intramuscularly, was able to heal half of the animals (= CD50). After oral administration, the CD50 was 6.8 mg / kg.
Analogously to the above example, starting from 1.02 g of 1,2-dihydro-6-methyl-2-oxo-4-trifluoromethyl-nicotinic acid (melting point 253), 1,2-dihydro-6-methyl2-oxo-4-trifluoromethyl was obtained -3-pyridyl-penicillin produced.
The minimum inhibitory concentration in the incorporation test for this substance was determined to be 1 ylml for Staphylococcus aureus Smith (s) and 10 ylml for Staphylococcus aureus Geigy 5002 (r).
Example 2
2.16 g of 1,2-dihydro-2-oxo-1,4,6-trimethyl-nicotinic acid (melting point 2120, obtained by boiling the 1,2-dihydro-4,6-dimethyl-2 -oxo-nicotinic acid with equimolar amounts of methyl iodide and potassium hydroxide in ethanol) are dissolved in 20 ml of acetone and 24 ml of dioxane and then 2.0 ml of triethylamine and 1.58 ml of isobutyl chloroformate are added at 0-5. After stirring at 0 for 15 minutes, the mixture is filtered and the filtrate is brought together with a solution of 3.0 g of 6-aminopenicillanic acid (860%) in 20 ml of water and 2 ml of triethylamine.
After stirring for 15 minutes at 0, the ice bath is removed and the reaction mixture is stirred for a further 45 minutes at room temperature. Then 20 ml of water containing 2 g of sodium bicarbonate are added and the whole thing is washed twice with 50 ml of ether each time. The aqueous phase is covered with 50 ml of methyl isobutyl ketone and made with 10-n. Sulfuric acid to pH 2.2. When stirring, most of the reaction product passes over into the organic phase as free acid. The layers are separated and the aqueous part is extracted twice more with 10 ml methyl isobutyl ketone each time. The combined organic extracts are washed free of acid with 2 × 5 ml of water and dried with sodium sulfate.
The solution is then concentrated to half its volume under a water jet vacuum, mixed with a small excess of the calculated amount of potassium a-ethylcaproate and, if nothing has precipitated, with abs. Ether diluted. The potassium salt of 1,2-dihydro-2-oxo 1,4,6-trimethyl-3-pyridyl-penicillin gradually flocculates. It is separated from the mother liquor in a centrifuge and dried over phosphorus pentoxide under vacuum.
The light gray powder has the characteristic ss-lactam band at 5.68 in the IR spectrum (potassium bromide).
If the above-mentioned methyl isobutyl ketone solution of the free penicillin is mixed with the calculated amount of N-ethylpiperidine, the salt of the penicillin obtained with N-ethyl piperidine precipitates as a viscous oil, which is separated off by decantation and dried in vacuo . It is only sparingly soluble in water. A water-insoluble salt is obtained in the same way using N, N 'dibenzyl-ethylenediamine as the base.
All these salts show in the IR spectrum (potassium bromide) the band at 5.68 which is characteristic of β-lactam rings
The minimum inhibitory concentrations in the incorporation test for Staphylococcus aureus Smith (s) are 1 ylml and for Staphylococcus aureus Geigy 5002 (r) 10 ylml.
Example 3 2, 36 g of 6-aminopenicillanic acid are suspended in 100 ml of tetrahydrofuran / water 1: 1 and just enough solid sodium bicarbonate is added to produce a clear solution. A solution of 1.55 g of 1,2-dihydro-4,6-dimethyl-2-oxo-nicotinic acid (melting point 2570) in 100 ml of tetrahydrofuran and a solution of 2.04 g of dicyclohexylcarbodiimide in 40 ml of tetrahydrofuran are added . The whole thing is left to stand for 3 hours at 15 and then diluted with 500 ml of water.
After a short time, a semi-solid mass is deposited on the surface, which is separated and discarded. The solution is first concentrated in a rotary evaporator under vacuum and finally lyophilized.
The residue is taken up in 30 ml of water and 44 ml of methyl isobutyl ketone and treated in the same way as in Example 1. The sodium salt of 1,2-dihydro-4,6-dimethyl-2-oxo-3-pyridyl-penicillin is thus obtained as a white powder. In the IR spectrum (potassium bromide) it shows the typical ss-lactam band at 5.68 pt. The minimum inhibitory concentrations in the incorporation test for Staphylococcus aureus Smith (s) are 1 r / ml, for Staphylococcus aureus Geigy 5002 (r ) 10 ylml.
In the case of infections with Staphylococcus aureus Smith in albino mice, the CDÏO was 3.3 mg / kg with intramuscular administration, also 3.3 mg / kg with oral administration of the penicillin of this example.
The invention also relates to new antibacterial agents. These contain as active ingredient one of the new penicillins of the formula I or a pharmaceutically acceptable salt thereof in a customary application form for oral, rectal, local or parenteral use. Suitable pharmaceutically acceptable salts are those with pharmacologically acceptable inorganic and organic bases; H. with bases which, in the dosages in question, do not show any physiological intrinsic effects or have a desired effect, in particular a local anesthetic effect in the case of parenteral administration forms. For example, the salts with the bases mentioned above are suitable.
Unit dosage forms for oral use contain as active ingredient preferably between 10 / o and 90 o / o of the acid of the formula I or a pharmaceutically acceptable salt thereof. To produce them, combining the active ingredient z. B. with solid, powdery carriers such as lactose, sucrose, sorbitol, mannitol; Starches such as potato starch, corn starch or amylopectin; furthermore laminaria powder or citrus pulp powder; Cellulose derivatives or gelatine, optionally with the addition of lubricants, such as magnesium or calcium stearate or polyethylene glycols of suitable molecular weights, for tablets or for coated tablets. The latter is coated, for example, with concentrated sugar solutions, which z.
B. can contain arabic gum, talc and / or titanium dioxide, or with a paint dissolved in volatile organic solvents or solvent mixtures. Dyes can be added to these coatings, e.g. B. to identify different drug doses.
As unit dosage forms for rectal use, for. B. suppositories, which consist of a combination of an acid of the general formula I or a suitable pharmaceutically acceptable salt thereof with a neutral fat base, or gelatin rectal capsules, which contain a combination of the active ingredient or a suitable salt thereof with polyethylene glycols of suitable molecular weight, in Consideration.
Dry ampoules for the preparation of preferably 5-155% aqueous solutions for parenteral, especially intravenous, intramuscular or subcutaneous administration, contain a water-soluble, pharmaceutically acceptable salt of the acid of the formula I, optionally together with suitable solid stabilizing agents and buffer substances.
Other forms of application for the local treatment of infections are ointments and powders. These application forms can be prepared using the usual carriers, diluents and additives.
The following examples are intended to explain the production of tablets and dragees in more detail.
Example 4
250 g of active ingredient as free acid or its sodium or potassium salt are mixed with 175.80 g of lactose and 169.70 g of potato starch, the mixture is moistened with an alcoholic solution of 10 g of stearic acid and granulated through a sieve.
After drying, add 160 g of potato starch, 200 g of talc, 2.50 g of magnesium stearate and 32 g of colloidal silicon dioxide and press the mixture to approx.
10,000 tablets each weighing 100 mg and containing 25 mg of active ingredient, which, if desired, can be provided with partial notches for more precise adjustment of the dosage.
Example 5
From 250 g of active ingredient, 175.90 g of lactose and the alcoholic solution of 10 g of stearic acid, granules are produced which, after drying, are mixed with 56.60 g of colloidal silicon dioxide, 165 g of talc, 20 g of potato starch and 2.50 g of magnesium stearate mixes and presses to 10,000 dragee cores. These are then crystallized with a concentrated syrup of 502.28 g. Sucrose, 6g shellac, 10g arabic gum, 0.22 g dye and 1.5 g titanium dioxide coated and dried. The coated tablets each weigh 120 mg and each contain 25 mg of active ingredient.