DE2149750A1

DE2149750A1 - Erythromycin-Derivate

Info

Publication number: DE2149750A1
Application number: DE19712149750
Authority: DE
Inventors: Paul Kurath
Original assignee: Abbott Laboratories
Current assignee: Abbott Laboratories
Priority date: 1970-10-06
Filing date: 1971-10-05
Publication date: 1972-04-13
Also published as: FR2110246A1; AU456132B2; US3674773A; CA955592A; AU3375271A; FR2110246B1; GB1323502A; ZA716325B

Description

Patentanwälte -

Dr. Ing. Walter Abitz 2 U9750

Dr. Dieter F.Morf . Dr. Hans-Α. Brauns

8 [vlüncheri bo, i-.-i:i:oiiauü.sir. 28 5· Oktober 1971

2726

ABBOTT LABORATORIES North Chicago, 111. 60064, V.St.A,

Erythromycin-Derivate

Offenbart werden das S^-Anhydro-e^-epoxyerythromycln-o^-hemiketal, das 8,9-seco-8-Oxoerythromycin-9-onsäure-6,9-lacton und die 8-Hydroxyerythromyein-Derivate von sowohl Erythromycin A als auch B, die antimikrobiell Wirksamkeit aufweisen, sowie deren N-Oxid-Zwischenprodukte.

Die vorliegende Erfindung betrifft Derivate des Erythromycins A und B, die antimikrobielle Wirksamkeit gegen Staphylococcus aureus aufweisen, sowie Zwischenprodukte zum Herstellen dieser Verbindungen, welche der folgenden Formel entsprechen

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2726

2U9750

Hierbei bedeuten R^ Wasserstoff oder Hydroxy und R^ Hydroxy oder eine Sauerstoffbrücke zwischen den 6,9-Stellungen des Aglyconringes, und η ist eine ganze Zahl von 0 bis II Wenn R^ für Hydroxy steht, bedeuten R₂- Oxo,"d. h. (0-) und R, eine Hydroxygruppe; wenn R₁^ eine Sauerstoffbrücke zwischen den 6,9-Stellungen ist, stehen R- und R, jeweils für Oxo oder sind miteinander verbunden und bilden eine Epoxyverknüpfung zwischen den benachbarten 8.9-Kohlenstoffatomen des Aglyconrings. Daher stellt die gestrichelte Linie zwischen der 8- und der 9-Stellung des Aglyconrings eine chemische Bindung dar, wenn Rp für Oxo und R, und R^ für Hydroxygruppen stehen. In ähnlicher Weise bedeutet die gestrichelte Linie zwischen den 8,9-Steilungen des Aglyconrings auch dann eine chemische Bindung zwischen diesen Stellungen, wenn R₂ und R, eine Epoxidverknüpfung bilden und R^ eine Sauerstoffbrücke zwischen den 6,9-Kohlenstoffatomen des Aglyconrings bedeutet. Wenn Jedoch R₃. und R, für Oxo stehen und R^ eine Sauerstoffbrücke zwischen den 6,9-Stellungen bedeutet, nehmen die Elektronen, die gewöhnlich die 8,9-Bindung bilden, Anteil an der Bildung der Oxo-Gruppen, und die dargestellte Struktur ist das 8,9-seco-Derivat. ' .

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-3 · 2H9750

Erythromycin A unterscheidet sich yon Erythromycin B darin, dass die Hydroxygruppe in der 12-Stellung des Lactonringes durch Wasserstoff ersetzt ist. Daher werden durch die obenstehende Formel Erythromycin-A-Derivate angezeigt, wenn R₁ Hydroxy bedeutet, und Erythromycin-B-Derivate werden angezeigt, wenn R₁ Wasserstoff bedeutet.

Die erfindungsgemässen Verbindungen werden Je nach dem, ob die A- oder die B-Produktform erwünscht ist, aus entweder Erythromycin A oder Erythromycin B hergestellt.

Bei der Herstellung der neuartigen Verbindungen der vorliegenden Erfindung werden Erythromycin A oder B zunächst in die entsprechenden N-Oxide Obergeführt, in denen das Aminostickstoffatom der 3'-Dimethylamino-Gruppe nach bekannten Methoden oxidiert worden ist. Der Zweck dieser Umwandlung ist, der Möglichkeit einer Umsetzung an der reaktionsfähigen Stelle der Aminogruppe vorzubeugen.

Die N-Oxide werden dann weiter oxidiert und ergeben dabei eine Mischung aus e^-Anhydro-e^-epoxyerythromycin-ojP-hemiketal-N-oxid, 8,9-seco-8-Oxoerythromycin-9-onsäure-6,9-lacton-N-oxid und 8-Hydroxyerythromyein-N-oxid. Nachdem diese Umsetzungen vollständig beendet sind, werden die N-Oxide zu den entsprechenden antiraikrobiellen Produkten reduziert, die wiederum einen Dimethylaminosubstituenten in der 3'-Stellung dec Desosaminzuckers aufweisen.

Das Herstellungsschema lässt sich anhand der nachstehenden, speziellen Beispiele klarer verständlich machen. In den Beispielen wird als erstes die Herstellung der Erythromycin-B-Derivate offenbart, und darauffolgend repräsentative Beispiele für die Herstellung der erfindungsgemässen Erythromycin-A-Derivate.

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I_6/V

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Beispiel 1

8, g-Anhydroerythrornycin-B-o, 9-hemiketal-N-oxid

Eine Lösung von 2,kK g Erythrorayein-B-N-oxid (hergestellt nach der Lehre von Wiley et al in J. Am. Chem. Soc. 1957, Bd.79, S. 6070) in 10 ml Eisessig wurde 2 Stunden bei Raumtemperatur stehen gelassen. Der grösste Teil der Essigsäure wurde unter vermindertem Druck auf dem Wasserdampfbad verdampft« Der Rückstand wurde in CHCl-, gelöst und der organische Auszug mit Wasser zur Neutralität gewaschen. Die CHCl^-Lösung wurde über wasserfreiem MgSO₁, getrocknet, filtriert und eingedampft. Es blieb ein kristalliner Rückstand (2,21 g) zurück. Ein Teil dieser Probe (0,75 g) wurde durch Chromatographie an Silicagel (75 g) gereinigt. Die Rückstände aus den Äthylacetat-Methanol (l:l)-Eluaten beliefen sich auf 0,57 g- Dieses Material wurde aus Chloroformn-Heptan umkristallisiert. Es ergaben sich 0,37 g Kristalle. Durch weiteres Umkristallisieren aus dem gleichen Lösungsmittel «rhielt man eine analytische Probe von 8,9-Anhydroerythromycin-B-6,9-hemiketal-N-oxld, das einen Schmelzpunktbereich von 195 bis 197 °C aufwies.

Analyse

J₁₂,

ber.:

C

62

,07;

H

9

,15;

N

1

,96;

0

26

,82;

gef.:

C

62

,25;

H

9

,25;

N

1

,69;

0

26

,80

Beispiel 2

Wasserstoffperoxid-Osmlumtetroxld-Oxydatlon von 8,9-Anhydroerythromycln-B-6,9-hemlketal-N-oxld

Zu einer Lösung von 5,30 g 8,9-Anhydroerythromycin-B-6,9-hemiketal-N-oxid in 45 ml t-Butyl-alkohol wurden 3 ml einer 0,5£igen Osmiumtetroxidlösung in t-Butyijalkohol und 30 ml Wasserstoffperoxid-t-Butanol-Peaktant gegeben, der gemäss der Methode von R. C. Hockett, et al. (J. Am. Chem. Soc. 1941, Bd. 63, S. 2O5I)

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3726 ζ ²

hergestellt worden war, und das Gemisch wurde bei Raumtemperatur 133 Tage stehen gelassen. Danach war die Lösung immer noch geringfügig gelb. Das Lösungsmittel wurde unter vermindertem Druck verdampft. Es blieb ein Rückstand (5»78 g) von rohem Reaktionsgemisch zurück, der mindestens drei Reaktionsprodukte enthielt, von denen eines durch Dünnschichtchromatographievergleich mit der Probe, die aus 8,9-Anhydroerythromycin-B-6,9-hemiketal-N-oxid durch m-Chlorperbenzoesäure-Oxydation wie in Beispiel 3 hergestellt worden war, als 8,9-Anhydro-8,9-epoxyerythromycin-B-6,9-hemiketal-N-oxid identifiziert wurde. Die Isolierung der verschiedenen einzelnen Reaktionsprodukte blieb ohne Erfolg.

Beispiel 3

8,9-Anhydro-8,9~epoxyerythromycln-B»6 _f9-hemlketal-N-oxid

Zu einer gerührten Suspension von 2,58 g m-Chlorperbenzoesäure in 15 ml Methylenchlorid wurden im Verlauf von 15 Minuten eine Lösung von 3»58 g e.g-Anhydroerythromycin-B-ö^-hemiketal-N-oxld in 30 ml Methylenchlorid gegeben. Das Reaktionsgemisch wurde über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. Die schliesslich erhaltene Lösung wurde mit 200 ml Methylenchlorid verdünnt und nacheinander mit drei 150-ml-Anteilen einer eiskalten Natriumsulfid (2 %)-Lösung, drei 150-ial-Anteilen einer eiskalten, gesättigten Natriumbicarbonatlösung und ISO ml einer gesättigten Natriumchlorid-Lösung extrahiert. Die Waschlösungen wurden mit zwei 200-ml-Anteilen Methylenchlorid extrahiert. Die organischen Auszüge wurden über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und eingedampft. Es blieben 2,^5 g Reaktionsprodukt zurück. Auf einem Filter wurde eine Zwischenphase gesammelt (0,31 g), die sich als das gleiche Material erwies wie der Methylenchloridauszug, der oben durch DünnschichtChromatographie erhalten worden war. Das Produkt enthielt einige Verunreinigungen und fiel nicht in kristalliner Form an.

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Beispiel M Reduktion der N-Oxid-Mlschung

Die Lösung von 1,01 g der rohen Mischung von 8,9-Anhydro-8,9-epoxyerythromycin-B-6,9-hemiketal-N-oxid, 8,9-seco-8-Oxoerythron^cin-B-9-onsäure-6,9-lacton-N-oxid und 8-Hydroxyerythromycin-B-N-oxid in 150 ml absoluten Äthylalkohols wurde in Gegenwart von 1,00 g Pd (5 %)/C drei Stunden lang hydriert. Der Katalysator wurde auf einem Filter gesammelt und mit verschiedenen kleinen Äthanolportionen gewaschen. Die vereinigten Filtrate wurden eingedampft. 0,85 g Rückstand blieben zurück.

Ein Teil dieses Materials (0,478 g) wurde durch Chromatographie an einer Silicagelverteilungskolonne gereinigt, die nach der von Oleinick, et al. in J. Biol. Chera. 1969» Bd. 244, S. 727 beschriebenen Methode hergestellt und eluiert worden war. Ein reiner Stoff - 38 mg 8,9«Anhydro-8,9->3poxyerythromycin-B-6,9-hemlketal - wurde als erstes eluiert» Der RfWert dieser Verbindung wurde in einem Dünnschichtchröraatographiesystem an Silicagel unter Verwendung von Methylenchlorid-Methanol-Ammoniak (90 : 10 :- i) als mobile Phase zu 0,26 gefunden. Die strukturelle Eingliederung dieses Stoffes beruhte auf seinem 100 MHz-Kernmagnetresonanzspektrum.

Aus späteren Eluaten des oben beschriebenen Chromatogramms wurden nach dee Verdampfen des Lösungsmittels 33 mg reines 8,9-seco-8-Oxoerythromycin-B-9-onsäure-6,9-lacton erhalten. Diese Verbindung wies in demselben Dünnschichtchromatographiesystem einen Rj.-wert von 0,34 auf. Wiederum beruhte die strukturelle Eingliederung der neuen Verbindung auf ihrem 100 MHz-Kernmagnetresonanzspektrum.

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₂₇26 ·, 2H9750

Die Rückstände aus den letzten Eluaten, die aus der Verteilungskolonne hervorgingen, beliefen sich auf 83 mg reines 8-Hydroxyerythromycin B. In dem oben erwähnten DünnschichtChromatographiesystem wies diese Verbindung einen R^-Wert von 0,22 auf. Dieser Stoff wurde gleichfalls durch sein 100 MHz-Kernmagnetresonanzspektrum identifiziert.

Beispiel 5 S^-Anhydroerythromycln-A-a^-hemlketal-N-oxld

Ein 10,0-g-Anteil von Erythromycin-A-N-oxid, dasgemäss der von Flynn et al. in J. Chem. Am. Soc. 1954, Bd. 76, S. 3I2I beschriebenen Methode erhalten worden war, wurde in 50 ml Essigsäure gelöst und bei Raumtemperatur drei Stunden lang unter gelegentlichem Rühren stehen gelassen. Der grösste Teil der Essigsäure wurde dann unter vermindertem Druck entfernt und der Rückstand dann in 500 ml Chloroform gelöst und mit 400 ml einer eiskalten, wässrigen, mit Natriumbicarbonat gesättigten Lösung und danach zweimal mit 200 ml Wasser gewaschen. Die wässrigen Waschlösungen wurden mit zwei 400-ml-Anteilen CHCl, extrahiert, und die organischen Auszüge wurden über wasserfreiem MgSOjj getrocknet, filtriert und bis auf ein kleines Volumen eingedampft. Man fügte so viel Heptan zu, bis die Kristallisation einsetzte und Hess die Mischung sich abkühlen. Die Kristalle wurden in einer Ausbeute von 6,50 g gesammelt und wiesen einen Schmelzpunktbereich von I82 bis 184 ⁰C auf.

Analyse (0,^^110.,,)

ber.: C 60,71; H 8,95; N 1,91; 0 28,42; gef.: C 60,60; H 9,25; N 2,11; 0 28,19.

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2H9750 '

2726 ο

.Beispiel 6

Wasserstoffperoxid-Osmiumtetroxid-Oxydation von 8,9-Anhydroerythromycin-A-6_>9-hemlketal-N-oxld

Die Lösung von 5>^2 g der in Beispiel 5 hergestellten Verbindung in 45 ml t-Butyl-alkohol wurde mit 3 ml einer O,5Sigen Osmiuintetroxid-LÖsung in t-Butyl-alkohol und 30 ml Wasserstoffperoxid-t-Butyl-alkohol-Reaktant (vergl. R. C. Hockett et al., J. Am. Chem. Soc. 19*H, Bd. 63, S. 2051) behandelt und bei Raumtemperatur I30 Tage lang stehen gelassen. Nach dem Aufarbeiten, das ähnlich wie in Beispiel 2 erfolgte, wurde ein rohes Reaktionsgemisch isoliert, das über Palladium-auf-Kohlenstoff, wie in Beispiel 7 ausgeführt, reduziert wurde.

Beispiel 7 Reduktion des N-Oxid-Gemisches des Beispiels 6

Die Lösung von 1,00 g des in Beispiel 6 erhaltenen, rohen Reaktionsgemisches wurde in I50 ml Äthylalkohol gelöst und in Gegenwart von 1,00 g Pd (5 Ji)ZC drei Stunden lang hydriert. Der Katalysator wurde auf einem Filter gesammelt und mit verschiedenen kleinen Äthylalkoholanteilen gewaschen. Die vereinigten Filtrate wurden eingedampft und der Rückstand an einer Verteilungskolonne wie im F&.lle des entsprechenden Gemisches des Beispiels 4 chromatographiert. Die nacheinander eluierten Stoffe waren 8,9-Anhydro-8,9-epoxyerythroraycin-A-6,9-hemiketal, 8,9-seco-8-Oxoerythromycin-A-9-onsäure-6,9-lacton und 8-Hydroxyerythromycin.'A. Wie in Beispiel 4 wurden diese Stoffe durch ihre bei der Dünnschichtchromatographie erhaltenen R_f-Werte und ihre 100 MHz-Kernmagnetresonanzspektren charakterisiert.

Das Antibiotika-Spektrum gegen ausgewählte Organismen wird in der nachfolgenden Tabelle gezeigt. Die Erythromycin-Derivate wurden nach der Agar-Verdünnungsmethode geprüft. Es wurden zweifache Verdünnungen zubereitet und Platten wurden mit 10 ml

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2726 j 2H9750

Hirn-Herz-Infusionsagar (Brain-Heart Infusion) begossen. Plattenkulturen wurden rait einem Löffel voll einer l:100-Verdünnung einer 24-Stunden-Bouillonkultur für sämtliche Organismen mit Ausnahme des Staphylococcus, der unverdünnt verwendet wurde, streifig gemacht. Die Plattenkulturen wurden 24 Stunden lang bei 37 °C bebrütet.

In der Tabelle beziehen sich A, B und C auf 8,9-Anhydro-8,9-epoxyerythromycin-B-6,9-hemiketal, 8,9-seco-8-Oxoerythromycin-B-9-onsäure-6,9-lacton bzw. 8-Hydroxyerythromycin B. Die entsprechenden Erythromycin-A-Derivate zeigen ähnliche Spektren und .Aktivitätsniveaus.

Mindesthemmkonzentration in Mcg/ml

Organismus AB C

Staph. aureus 45
Staph. aureus 2O9P Strep, faecalis 10541 Strep, faecalis Blaschke Klebsieila pneumoniae 10031 Pasturella multocida 105*14

Die erfindungsgemässen Verbindungen sind als N-Oxid-Derivate für die Herstellung der entsprechenden reduzierten Derivate nützlich. Im Gebrauch können die reduzierten Arten der erfindungsgemässen Verbindungen, d. h. diejenigen Verbindungen, die in der 3'-Stellung Dimethylamino anstelle des Dimethylamino-N-Oxids aufweisen, als antiseptische Lösung zur Herabsetzung des Konzentrationsniveaus von pathogenen Organismen dienen, und zwar insbesondere von var. Staphylococcus, die sich auf einer¹

- 9■ -

3	,1	25	0,78
3	,1	25	0,78
0	»71	6,2	0,39
100		100	12,5
100		100	6,2
50		100	6,2

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_A ^2U975°

Vielfalt von Oberflächen, beispielsweise auf ärztlichen oder zahnärztlichen Gerätschaften, finden. Eine wässrige Lösung der .erfindungsgemässen Verbindungen wird - zweckmässigerweise in der Salzform, z. B. der Hydrochloridfonn, um die Löslichkeit zu unterstützen - auf die Oberfläche, deren Behandlung erwünscht ist, aufgetupft. Die Konzentration sollte mindestens oberhalb der Mlndesthennnkonzentratlon und vorzugsweise im Bereich von 100 bis 200 Meg/ml liegen.

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Claims

Patentansprüche

in welcher bedeuten: R^ War-orstoff oder Hydroxy, Rj, Hydroxy oder eine Sauerstoffbrücke zwischen den 6,9-Stellungen des Lactonrings, wobei, wen" Rj. für Hydroxy steht, R₂ Oxo und R, Hydroxy bedeuten, und, wenn R₁J eine Sauerstoff brücke zwischen den 6,9-Stellungen ist, R~ und R, Jeweils Oxo bedeuten oder miteinander unter Bildung einer Epoxyverknüpfung zwischen den benachbarten Kohlenstoffatomen der 8,9-Stellungen vereinigt sind, und η eine ganze Zahl von 0 bis 1.
2. Verbindung .nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass R^ Hydroxy, R-, Oxo, R, Hydroxy und η 0 bedeuten, d. h. die Verbindung 8-Hydroxyerythromycin ist.
3. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

Rjj eine Sauerstoff brücke zwischen den 6,9-Stellungen, R^ ^und R, jeweils Oxo und η 0 bedeuten, d. h. die Verbindung 8,9-seco-8-Oxoerythromycin-9-onsäure-6,9-lacton ist.

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A ^% 2H9750
4. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Rjj eine Sauerstoff brücke zwischen den 6,9-Stellungen, Rp und R-x unter Bildung einer Epoxy Verknüpfung zwischen den benachbarten Kohlenstoffatomen der 8,9-Steilungen vereinigt sind, und η 0 bedeuten, d. h» die Verbindung 8,9-Anhydro-8,9-epoxyerythromycin-6,9-hemiketal ist.
5. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass η für 1 steht.

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