DE2161527A1

DE2161527A1 - Synthese von 3-Deoxykanamycin

Info

Publication number: DE2161527A1
Application number: DE19712161527
Authority: DE
Inventors: Hamao; Tokio; Tsuchiya Tsutomu Yokohama Kanagawa; Umezawa (Japan)
Original assignee: Microbial Chemistry Research Foundation
Current assignee: Microbial Chemistry Research Foundation
Priority date: 1971-02-03
Filing date: 1971-12-10
Publication date: 1972-08-17
Also published as: ZA718039B; FR2124626B1; GB1368989A; NL7116843A; AU466860B2; NL161764B; FR2124626A1; IL38267A0; NL161764C; IL38267A; JPS5133109B1; AU3649071A; BE776619A; DE2161527B2

Description

Die Erfindung betrifft die Synthese von S'-Deoo/kanamycin, das eine anti—bakterielle Wirkung besitzt und insbesondere gegenüber Kanamycin— resistenten Staphylokokken (Staphylococcus) und Esche richia coli aktiv ist, die von Kranken isoliert wurden. Die Erfindung beruht aus Befunden einer Reihe von Untersuchungen von H. Umezawa et al , die den Mechanismus der Drogen bzw. Arzneimittel—Inaktivierung durch resistente Bakterien aufklärten, die von kranken Personen isoliert wurden. Auf der Basis dieses aufgefundenen Mechanismus wurde nach neuen anti biotischen Derivaten gegen Arzneimittel— resistenten Bakterien geforscht. Hamao Umezawa und Mitarbeiter haben festgestellt, ("Science", 157, 1559 (1967) ), daß Arzneimittel-resistente gramnegative Bakterien, von Patienten, die den Rr-Faktor tragen, Arzneimittel—resistente Staphylokokken und resistente Pseudomonasaeruginosa ein Enzym produzieren, das Kanamycin inaktiviert, in dem Phos-

209834/1193

phat von ATP auf die 3'-Hydro>o/lgruppe des Kanamycins übertragen wird.

Kanamycin R'=0H

S'-Deoxykanamycin R'—H

Aufgrund der obigen Feststellungen, wird angenommen, daß der Ersatz der 3^-Hydroxylgruppe von Kanamycin mit Wasserstoff zu einer Inhibition der Phosphorilierung von Kanamycin durch resistente Bakterien führt, wodurch diesem Antibiotikum eine neue Fähigkeit gegeben wird, Kanamycin—resistente Bakterien anzugreifen.

Bei der Synthese von 3'-Deoxykanamycin werden zunächst zwei Kompnenten kondensiert. Dazu werden ein in geeigneter Weise geschütztes Derivat von 6-0-(3-Amino-3-deoxy- «C-D-glucopyranosyl)-2-deoxystreptamin und ein in geeigneter Weise geschütztes 6-substituiertes— 3,6-Dideo>c/-D-glucopyranosylhalogenid verwendet, wobei der Substituent an der G-6-Stellung in der folgenden Stufe in eine Aminogruppe

209834/1193

umwandelbar ist. Die schützenden Gruppen des Kondensationsproduktes werden dann entfernt, um das 3'— Deoxykanamycin zu erhalten.

Das Verfahren nach der Erfindung wird im einzelnen in folgender Weise durchgeführt: a^-Di-O-geschütztes-ö-substituiertes-Sjedideoxyzuckerderivat der folgenden allgemeinen Formel I

OR (I)

worin R eine Alkylgruppe, Aralkylgruppe oder Arylgruppe, X ein Halogen, und

Y ein Azid (N ) oder NHCOZ (indem Z ein Wasserstoffatom, eine

Alkyl-, Aralkyl-, Aryl-, Alkyloxy-, Aralkyloxy- oder Aryloxygruppe ist) oder N = CHZ' sind (indem "Zf ein Wasserstoffatom, eine Alkyl—, Aralkyl— oder Arylgruppe ist).

Mit einem in geeigneter Weise geschützten Derivat des 6-0-<j3-Amino-3-deoxy—^-D—glucopyranosyl)-2—deoxystreptamin der folgenden allgemeinen Formel II kondensiert wird

NHCOZ (oder N=CHZ")

2 NHCOZ (oder N=CHZ')

NHCOZ
(oder N=CH

DW (II)

209834/1 193

Worin W eine Acyl—, Alkyl-, Aralkyl-oder Arylgruppe ist, P durch B·** "representiert wird (in der A und B ein Wasserstoffatom, eine Alkyl- oder Arylgruppe sind) oder durch

(CH ) r ρ d_(n =4,5 oder 6),

wobei Z und Z' die gleiche Bedeutung wie in der allgemeinen Formel I besitzen.

Die Kondensation wird in einem geeigneten Lösungsmittel oder in einer geeigneten Lösungsmittelmischung durchgeführt, um ein Kondensations— produkt zu erhalten, in dem das Zuckerhalogenid an der 4— Hydroxylgruppe des Deoxystreptaminanteils der Formel II sitzt, und zwar unter Abspaltung von Chlorwasserstoff. Falls das Kondensationsprodukt eine Azidgruppe besitzt, wird dieses hydriert, um eine Aminogruppe zu erhalten. Die Entfernung der schützenden Gruppe des Kondensationspro— dukts führt zum 3"— Deoxykanamyoin. Ein anderes Kondensationsprodukt, bei dem der Zuckeranteil an der 5—Hydroxylgruppe des 2-Deoxystreptaminanteils der Formel II sind, kann während der Reinigungsstufe des oben beschriebenen Hauptkondensationsproduktes entfernt werden.

Das synthetisch hergestellte 3'-Deoxykanamycin inhibiert das Wachstum verschiedenster bakterieller Arten in einer ähnlichen Größenordnung wie das Kanamycin wie aus Tabelle 1 zu ersehen. Das 3'-Deoxykanamycin inhib.iert ausserdem das Wachstum von Kanamycin-resistenten Staphylokokken, Kanamycin-resistenten Escherichia coli und der resistenten Pseudomonas aeruginosa. Das 3""— Deoxykanamycin inhibiert weiterhin die Infektionen, die durch Staphylokokken, Bacillus pneumoniae, Salmonella typhosa und Pseudomonas aeruginosa bei Mäusen verursacht

209834/1193

wird. Das 3'— Deo>c/kanamycin zeigt eine niedrige Toxicität (LD

200 mg/kg bei Mäusen, iv.) und eine Blutniveaukonzentration nach intravenöser Injektion. Daraus ergibt sich, daß das erfindungsgemäße Derivat ein wertvolles chemotherapeutisches Mittel zur Behandlung und Heilung von vielen Infektionsarten darstellt einschließlich derer, die d-rch gramnegative und grampositive resistente Bakterien verursacht werden.

TABELLE 1

Antibakterielle Spektra von 3""-Deo>c/kanamycin

geringste inhibitorische Testorganismen Konzentration (mcg/ml)

Staphylokokkus aureus FDA 209 P 1,56

Escherichia coil NIHJ 3,12

K-12 3,12

K-12 ML 1629 3,12

K-12 ML 1630** 3, 12

Salmonella typhosa T-63 0,78

Pseudomonas aeruginosa No. 45

(von Kranken isoliert) 1,56

Proteus rettgeri GN 466 6,25

* Nähragar, 37° C, 18 Stunden Kanamycin inhibiert nicht diese Art selbst in einer Konzentration von 50 mcg/ml.

In den folgenden Beispielen werden bevorzugte Ausführungsformen zur Herstellung des 3'— Deoxykanamycins im einzelnen erläutert.

209834/1193

Die Erfindung bezieht sich auch auf modifizierte Verfahren zur Herstellung des 3^X— Decx/kanamycins.

Beispiel 1:

Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung von 6'—Azido—2', 2", 4""— tri-O-benzyl-S'-deoxy—i" , 6"-0-isopropyliden-N, N', N^tr—triäthoxycarbonylkanamycin (in den allgemeinen Formeln bedeuten: R=W=CH₂C₆H₅, Y=N₃, Z=OC₂H₅, P=CH(CH₃)₂ ) .

0,4 g 6-Azido—2,4—di—0-benzyl—3,6-dideoxy— JC—D-glucopyranosyl— chlorid (in der allgemeinen Formel 1 sind:. R=CH CH, X=Cl, Y=NJ und

2. D O O

0,45 g 6-0-(2-O-Benzyl—3—ethoxycarbonylamido—3— deo>c/—4, 6-0-iso— propyliden)-N,N'-diethoxycarbonyl-2-deoxystreptamin £n der allgemeinen Formel II sind:
W=CH₂C₆H₅, Z=OC₂H₅, P=(CH(CH₃) _g)

wurden in einer Mischung von 60 ml trockenem Benzol—Dioxan (3:1) aufgelöst und die Lösung wurde nach Zusatz von 0, 6 g Quecksilber— cyanid (mercuric cyanide) unter Rückfluß behandelt. Nach 6—stündiger Umsetzung wurde ein weiteres Gramm Quecksilbercyanid zugesetzt und die Mischung wurde weitere 10 Stunden unter Rückfluß behandelt. Die Reaktionsmischung wurde dann abfiltriert und der Rückstand mit Chloroform gewaschen. Die abfiltrierte Lösung und die kombinierten Waschlaugen wurden mit Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und eingedampft. Man erhielt 0,95 g eines Syrups, der dann auf einer Säule mit Siliciumoxydgel mit Chloroform—Aceton (5:1)chro— matographiert wurde. Die Fraktion, die eine Substanz mit einem Rf-Wert von 0,5 ein Dünnschicht-Chromatogramm mit Siliciumoxyd mit der gleichen Lösungsmittelmischung zeigte, wurde verdampft und man

209834/1193

erhielt 0,25 g einer festen Substanz mit einem Schmelzpunkt von

I J ΐ? °

263 - 264° C, I cC J ΐ? + 97° (c 0,9 Pyridin); IR-Spectrum:

2100 cm"¹ (N₀).
3

Gefunden:

C, 59,79 %; H, 6,76 %; N, 7,91 %.

Berechnet für CI_-1H N O : C, 59,98 %-₃ H, 6,71 %: N, 8,23 %. 51 68 ο Io

Beispiel 2:

Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung des S^Deoxykanamycins.

0,82 g des nach dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellten Konzentrationsproduktes wurden in 20 ml einer8O5&-igen wässrigen Essigsäure aufgelöst und die Lösung wurde 5 Minuten bei 90 C erhitzt. Die Reakti ons mischung wurde in Wasser eingegossen und der dabei entstandene Niederschlag wurde abfiltriert und getrocknet. Man erhielt 0,79 g einer festen Substanz. Das Deacetonierungsprodukt wurde in einer heißen Mischung aus 120 ml Äthanol und p—Dioxan (5:1) aufgelöst und die Lösung wurde vier Stunden lang bei 45 C mit Wasserstoff bei einem atmosphärischen Druck und in der Gegenwart von Raney-Nickel (T-4) filtriert. Die Reaktionsmischung wurde dann abfiltriert, eingedampft und man erhielt 0,6 g einer festen Substanz. Das Derivat, das keine Azidgruppe besaß, wurde dann in 90 ml einer Äthanol—Wassermischung (8:1) aufgelöst, die eine geringe Menge Essigsäure enthielt und die Lösung wurde 10 Stunden lang bei 45 C unter einem Druck von einer Atmosphäre in der Gegenwart von Palladiumschwarz mit Wasserstoff hydriert. Die Reaktionsmischung wurde abfiltriert und eingedampft. Man erhielt 0, 3 g einer festen Substanz. Das d3benzoylierte Produkt, dessen Struktur mittels IR-Spektra

209834/1193

_ Q —

und NMR—Spektra identifiziert wurde, wurde 9 Stunden lang bei 90 C mit 10 ml 1N Bariumhydroxyd erhitzt. Dann wurde Kohlen— dioxyd eingeleitet und nach Abfiltrierung. des dabei entstandenen Niederschlags wurde die Lösung konzentriert. Die konzentrierte Lösung wurde, auf eine Säule gegeben, die mit Amberlite IRC 50 (NH Form) beladen war und mit 0,3 N Ammonium hy droxyd entwickelt wurde. Die Fraktion, die auf dem Dünnschichtchromatogramm mit n—Butanol—Fyridin—Wasser— Essigsäure (6:4:1) eine
Substanz enthielt, die einen Rf-We^rtKanamycin ^{von 2}*^{2 zei}9^te*
wurde gesammelt und konzentriert. Durch Zusatz von Azeton erhielt man 90 mg 3'— Deoxykanamycin, ijCj + 146 (c 0,2,
Wasser).

Gefunden: C, 46,10 %j H, 7,70 %.

Berechnet für CHNl O „ : C, 46,14 %j H, 7,75 %.
18 36 4 IO

209834/1193

Claims

Patentanspruch

Verfahren zur Herstellung von S'-Deoxykanamycin, das gegen resistente Bakterien einschließlich Pseudomonas aeruginosa aktiv ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein 3-Deoxyzuckerderivat der folgenden Formel I

R (I)

worin R eine Alkylgruppe, Aralkylgruppe oder Arylgruppe, X ein Halogen, und

Y ein Azid (N₀) oder NHCOZ (indem Z ein Wasserstoffatom, eine Alkyl-, Aralkyl-, Aryl-, Alkyloxy-, Aralkyloxy- oder Aryloxygruppe ist) oder N = CHZ' sind (indem Z'ein Wasserstoffatom, eine Alkyl-, Aralkyl- oder Arylgruppe ist) ^

mit einem in geeigneter Weise geschützten 2— Deoxystreptaminderivat der folgenden Formel II

NHCOZ (oder N=CHZ") 3| \ NHCOZ (oder N=CHZO

209834/1193

worin W eine Acyl-, Alkyl-, Aralkyl- oder Arylgruppe ist, P durch

A

C ^^r ep resentiert wird (in der A und B ein Wasserstoffatom,

eine Alkyl- oder Arylgruppe sind) oder durch

(n = 4,5 oder 6),

wobei Z und Z' die gleiche Bedeutung wie in der allgemeinen Formel I besitzen, kondensiert wird, das Kondensationsprodukt selber oder
nach Reduzierung einer gegebenenfalls vorhandenen Azidgruppe hydriert wird und die restlichen Schutzgruppen in herkömmlicher Weise entfernt werden.

209834/1193