DE2408686C2

DE2408686C2 - 3-Halogencephalosporine, Verfahren zu ihrer Herstellung und diese enthaltendes antibakterielles Mittel

Info

Publication number: DE2408686C2
Application number: DE2408686A
Authority: DE
Inventors: Robert Raymond Indianapolis Ind. Chauvette
Original assignee: Eli Lilly and Co
Current assignee: Eli Lilly and Co
Priority date: 1973-02-23
Filing date: 1974-02-22
Publication date: 1986-08-28
Also published as: BR7401385D0; JPS56138195A; PL88714B1; NL181010B; CA1032532A; NO740607L; ATA142474A; ES423532A1; BG22404A3; FI63240C; NL181010C; YU46374A; AT333952B; AR200908A1; RO64595A; ZA741190B; NO148376B; MY8100023A; NL7402486A; JPS56138194A

Description

und die nichttoxischen, pharmazeutisch annehmbaren Salze oder übliche, pharmazeutisch verträgliche Ester hiervon.

2. Verfahren zur Herstellung der 3-Halogencephalosporine der im Anspruch 1 angegebenen allgemeinen Formel I, dadurch gekennzeichnet, daß man in an sich bekannter Weise einen 3-Hydroxycephalosporinester der allgemeinen Formel II

^(II)

COOR₁

worin R die im Anspruch 1 genannte Bedeutung hat und R₁ eine übliche Carbonsäureschutzgruppe ist, mit einem zur Substitution einer Hydroxylgruppe durch Chlor oder Brom geeigneten Chlorierungs- oder Bromierungsmittel in Dimethylformamid als Lösungsmittel umsetzt und die Carbonsäureschut/gruppe R, dann abspaltet.

3. Antibakterielles Mittel, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einem 3-HalogencephaIosporin gemäß Anspruch 1 als Wirkstoff.

Antibiotisch wirksame 7ff-Aminoacylcephalosporine mit unterschiedlichen Substituenten in Stellung 3 sind bereits bekannt. Antibiotika dieser Art sind beispielsweise Cefalexin [7-(D-a-PhenylgIycylamido)-3-methyl-3-cephem-4-carbonsäure], Cefaloglycin [7-(D-a-Phenylglycylamido)-3-acetoxymethyl-3-cephcm-4-carbonsäure], Cefalotin und die in Stellung 3 durch Thiadiazolthiomethyl oder Tetrazolthiomethyl substituierten a-Aminoacylcephalosporine. Ferner sind auch schon Cephalosporine bekannt, die in Stellung 3 durch Halogenmethyl substituiert sind, wie die 3-BrommethyI-3-cephem-4-carbonsäureester, die allerdings nur als Zwischenprodukte zur Herstellung von Cephalosporinantibiotika beschrieben sind.

Antibiotika, und somit auch Cephalosporinantibiotika, haben nun jedoch alle den Nachteil, daß die durch sie zu bekämpfenden M ikroorganismen im Laufe der Zeit eine Resistenz entwickeln. Sie werden daher unempfindlich und können nicht mehr ausreichend wirksam bekämpft werden. Wegen der Vielfalt und Vielzahl der als Krankheitserreger in Frage kommenden Mikroorganismen ist mit den bekannten Mitteln zudem keine dem jeweiligen Problemorganismus optimal gerecht werdende Wirksamkeit möglich. Es besteht somit stets Bedarf an weiteren Antibiotika, die entweder ein anderes Wirkungsspektrum als die bekannten Antibiotika aufweisen oder besser wirksam sind als diese.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung neuer Antibiotika mit gegenüber den bekannten Mitteln verbesserter Wirksamkeit, und diese Aufgabe wird nun durch die aus den Ansprüchen hervorgehenden 3-Halogencephalosporine, das Verfahren zu ihrer Herstellung und das solche 3-Halogencephalosporine als Wirkstoff enthaltende antibakterielle Mittel gelöst.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen unterscheiden sich von den bekannten Cephalosporinen im wesentlichen dadurch, daß sie am Kohlenstoffatom in Stellung 3 des Dihydrothiazinrings direkt ein Chlor- oder Bromatom aufweisen, während sich bei den bekannten Antibiotika ein Halogenatom nur jeweils an einer in Stellung 3 gebundenen Methylengruppe befinden kann. Gerade dieser Unterschied ist anscheinend Tür die verbesserte Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Verbindungen verantwortlich, was als äußerst überraschend anzusehen ist.

Die erfindungsgemäßen 3-Halogencephalosporine der allgemeinen Formel I können unter Anwendung an sich bekannter Verfahren hergestellt werden. Bevorzugt wird hierzu jedoch das im Anspruch 2 angegebene Verfahren. Dieses Verfahren besteht in einer Umsetzung eines 3-Hydroxycephalosporinesters der im Anspruch 2 angegebenen allgemeinen Formel II mit einem zur Substitution von der 3-Hydroxylgruppe durch Chlor oder Brom geeigneten Chlorierungsmittcl in Dimethylformamid als Lösungsmittel.

Hierbei handelt es sich um eine reaktive Chlor oder Brom enthaltende Verbindung, die mit Dimethylformamid Chlor- oder Bromdimethyliminiumchlorid oder -bromid der folgenden allgemeinen Formel

CH., H

N = C X-

CH, X ^D

bildet, in der X ein Chlor- oder Bromatom und X" ein Chlorid- oder ein Bromidanion bedeuten. Das reaktive Halogcniminiumhalogenid der obigen allgemeinen Formel wird in situ erzeugt und stellt ein hochreaktives chlorierendes oder bromierendes Zwischenprodukt dar. Zu Chlor- und Bromverbindungen, die das obige Iminiumhalogenid bilden, gehören die üblicherweise verwendeten Chlorierungsmittel, wie Phosgen, Oxalylchlorid, Thionylchlorid und die Phosphorchloride, beispielsweise Phosphortrichlorid und Phosphoroxychlorid. Zu erfindungsgemäß zu verwendenden Bromierungsmitteln gehören Carbonyldibromid, Oxalylbromid, Thionylbromid und die Phosphorbromide, beispielsweise Phosphoroxybromid und Phosphortribromid. Zur Herstellung der crllndungsgemäßen 3-Chlorcephalosporine kann auch Phosphorpentachlorid verwendet werden, obwohl dieses Reagens gleichzeitig mit der 7-Acylamidoseitenkette des Ausgangsmaterials unter Bildung des Iminochlorids reagiert, das das reaktive Zwischenprodukt der bekannten Abspaltungsreaktion der Cephalosporinseitenk-Jttcn darstellt. Demzufolge wird erfindungsgemäß vorzugsweise eines der anderen erwähnten ChIorierungsmittcl angewandt.

Die Chlorierung oder Bromierung des jeweiligen 3-Hydroxycephalosporinesters der allgemeinen Formel II wird geeignclcrweise durch Anwendung von trockenem Dimethylformamid als Lösungsmittel durchgeführt. Vor der Verwendung wird das Dimethylformamid vorzugsweise über ein Molekularsieb getrocknet. Neben überschüssigem Dimethylformamid kann auch ein Colösungsmittel verwendet werden, obwohl dies nicht erforderlich ist. Beispiele geeigneter Colösungsmittel sind Tetrahydrofuran, Dioxan, Methylenchlorid, Dimcthylacctamid oder Dimethylsulfoxid. Die oben aufgezählten Bromierungs- oder Chlorierungsmittel werden gewöhnlich in Mengen angewandt, die zwei Äquivalenten der Menge des als Ausgangsmaterial verwendeten 3-Hydroxycephalosporinesters entsprechen. Die Reaktion wird in der Weise durchgeführt, daß man das Halogenierungsmittel zu einer Lösung des 3-Hydroxycephalosporinesters in trockenes Dimethylformamid gibt, die auf einer Temperatur von etwa 5 bis 15°C gehalten wird, worauf man die Reaktionsmischung während 4 bis 8 Stunden oder mehr bei Raumtemperatur stehen läßt. Die Reaktion ist anfänglich exotherm, so daß das Reaklionsgclaß in einem Eis-Wasser-Bad belassen wird, um die Temperatur in der Anfangsphase der Reaktion unterhalb etwa 25°C zu halten. Anschließend läßt man die Reaktionsmischung während der restlichen Reaktionszeit bei etwa Raumtemperatur stehen. Der Ablauf der Reaktion kann dünnschichtchromatographisch verfolgt werden.

Alternativ kann die Chlorierung oder Bromierung so durchgeführt werden, daß man zunächst das Halogenierungsmittcl mit Dimethylformamid vermischt, um das Halogeniminiumhalogenid vorzubilden, worauf man diese Mischung zu einer Lösung des 3-Hydroxycephalosporinesters in Dimethylformamid, in einer Mischung aus Dimethylformamid und einem Colösungsmittel oder in einem Lösungsmittel, wie Dimethylacetamid oder Tetrahydrofuran, gibt.

Die 3-Chlor- oder 3-Brom-3-cephemester werden aus der als Reaktionsprodukt anfallenden Mischung isoliert, indem man diese in eine Mischung aus Wasser und Ethylacetat gießt und die das Produkt enthaltende organische Phase abtrennt. Die organische Phase wird dann gewaschen, getrocknet und eingedampft, wodurch der 3-1 lalogcnccphalosporinester als amorpher Rückstand anfällt. Das Produkt läßt sich in vielen Fällen durch Verreiben des Rückstandes mit Ether oder η-Hexan in kristalliner Form erhalten.

Die bevorzugten Chlorierungs- und Bromierungsmittel sind Phosphortrichlorid und Phosphortribromid.

Die erfindungsgemäßen 3-1 lydroxyeephalosporinester der allgemeinen Formel I können natürlich auch hergestellt werden, indem man eine entsprechende 7-Amino-3-halogen-3-cephem-4-carbonsäure oder einen Ester einer solchen Verbindung in bekannter Weise an der in Stellung 7 befindlichen Aminogruppe mit einem Acylierungsmittcl airylicrt, das die gewünschte 2-Thienyl-, 3-Thienyl- oder Mandelamidogruppe des Substituenten R ergibt.

Beispiele Tür bevorzugte antibiotisch wirkende erfindungsgemäße 3-Halogencephalosporine der allgemeinen Formel I sind:

7-[2-(2-Thicnyl)-acetamido]-3-chlor-3-cephem-4-carbonsäure,

7-[2-(.Vrhienyl)-acetamido]-3-chlor-3-cephem-4-carbonsäure und 7-(D-Mandclamido)-3-chlor-3-cephem-4-carbonsäure

und die Benzvl-, Diphenylmethyl-, m-Methoxybenzyl-, p-Nitrobenzyl-, 2,2,2-trichlorethyI- und tert.-Butylester sowie die pharmazeutisch verträglichen Ester und nichttoxischen Additionssalze dieser Verbindungen.

Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen benötigten Ausgangsmaterialien und Zwischenrodukte sind entweder bekannt oder nach an sich bekannten Verfahren zugänglich. Verfahren dieseer Art gehen aus den Beispielen hervor oder können in dazu analoger Weise durchgeführt werden.

Der Ausdruck pharmazeutisch verträgliche Ester, wie er hierin verwendet wird, umfaßt die geradkettigen und verzweigten Alkanoyloxymethylester mit 1 bis4 Kohlenstoffatomen, wie die Acetoxymethylester, die Propionyloxymethylestcr und die Pivaloyloxymethylester. Diese Ester der 7-Acylamido-3-halogen-3-cephem-4-caΓbonsäure besitzen eine antibiotische Wirkung in Konzentrationen, die denen der Cephalosporinverbindung in der ^ freien Säureform entsprechen und können .anstelle des Antibiotikums in der freien Säureform verwendet

Demgegenüber besitzen andere Ester, insbesondere die Benzyl-, Benzhydryl-, p-Methoxyben/yJ-, p-Nitrobenzyl-, 2,2,2-Trichlorethyl- und tert.-ButyIester, keine signifikante antibiotische Wirkung.

Die erfindungsgemäßen 3-HalogencephaIosporine stellen wertvolle antibiotisch wirkende Verbindungen dar, die zur Bekämpfung von durch gram-positive und gram-negative Mikroorganismen verursachte Infektionen verwendet werden können. Die Verbindungen können in der freien Säureform oder in der Form pharmazeutisch verträglicher Ester oder nichttoxischer Säureadditionssalze durch (subkutane oder intramuskuliirc) Injektion verabreicht werden. Die mit den freien Säuren und anorganischen Basen, wie Natriumbicarbonat, Kaliumcarbonat, Natriumhydroxid und Calciumhydroxid gebildeten Salze, führen zu den Natrium-, Kalium- und Calciumsalzen, die beispielsweise in Form von isotonischen Lösungen oder von flüssigen Suspensionen verabreicht werden können.

Die pharmazeutisch verträglichen Ester, wie die Acetoxymethylester, erhält man durch Umsetzen des jeweiligen Alkalimetallsalzes der 7-Acylamido-3-halogen-3-cephem-4-carbonsäure, wie des Kaliumsalzcs, mit dem Alkanoyioxymethylhalogenid, wie Acetoxymethylchlorid, wobei man in wäßrigem Aceton arbeitet.

Die in vitro bestimmte antimikrobiell Wirkung der erfindungsgemäßen 3-Halogencephalospori nc ergibt sich aus den in der folgenden Tabelle I angegebenen Werten. Die Tabelle I enthält die mit der Standard-Scheiben-Platten-Methode bestimmte antimikrobiell Wirkung der 7-[2-(2-Thienyl)-acetamido]-3-chlor-3-ccphem-4-carbonsäure. Die numerischen Werte stehen für den Durchmesser (in mm) der Hemmbereiche, die bei den genannten Mikroorganismen beobachtet wurden.

Tabelle I

Untersuchte Mikroorganismen	Hemmbereiche	0,1	in mm)
	(Durchmesser	29	(mg/ml)
	Konzentration	40	0,01
	1,0	28	20
Staphylococcus aureus	31	-	24
Bacillus subtilis	48	12 H	21
Sarcina Iutea	37	22	-
Mycobacterium avium	14	19	*) -
Proteus vulgaris	17	27	-
Salmonella gallinarum	32	21	Tr**)
Escherichia coli	24	13
KJebsiella pneumoniae	36	_
Pseudomonas solanacearcum	28

*) H = Unscharfe Hemmzone,
**) Tr = Spur einer Hemmzone.

In der folgenden Tabelle II ist die minimale Hemmkonzentration der 7-[2-(2-Thienyl)-acetamido]-3-chlor-3-cephem-4-carbonsäure gegenüber Peniciliin-resistentem Staphylococcus sowohl in Anwesenheit als auch in Abwesenheit von Serum angegeben. Die Werte für die minimale Hemmkonzentration wurden nach der Gradienten-Platten-Technik ermittelt (Science 116, 45 (1952)).

Tabelle II	Minimale Hemmkonzentration	Serum
Klinisch isoliertes Material	(!•ig/ml)	7,0
	Kein Serum	>20
	5,0	>20
V41	8,4	1,0
V 32	>20	<0,l
X 400*)	0,8
V 84	0,2
Xl₁I

*) Methicillin-resistenter Staphylococcus.

Aus der folgenden Tabelle III geht die minimale Hemmkonzentration der 7-[2-(2-Thienyl)-acetamido]-3-chlor-3-cephem-4-carbor!säure gegenüber repräsentativen gramnegativen Mikroorganismen hervor. Die Werte wurden nach der Gradienten-Platten-Technik ermittelt.

Tabelle III

Untersuchte Mikroorganismen

Minimale
Hemmkonzentration

(ug/ml)

Shigella sp. 25

Escherichia coli 18,5

Klebsieila pneumoniae 0,6

Aerobacter aerogenes 0,8

Salmonella heidelberg 0,8

Pseudomonas aeruginosa > 200

Serratia marcescens > 200

In der folgenden Tabelle IV ist die in vitro bestimmte antimikrobielle Wirkung der 7-[2-(2-Thienyl)-acetamido]-3-brom-3-cephem-4-carbonsäure gegenüber verschiedenen Mikroorganismen angegeben. Die aufgeführten Daten wurden nach dem Standard-Scheiben-Platten-Verfahren ermittelt, wobei die numerischen Werte dem Durchmesser in mm der Hemmbereiche entsprechen, die bei den angegebenen Mikroorganismen erreicht wurden.

Tabelle IV

Untersuchte Mikroorganismen

Hemmbereich*)
(Durchmesser in mm)
Konzentration (mg/ml)

1,0 0,1 0,01

Staphylococcus aureus	27	25	22
Bacillus subtiiis	37	38	23
Sarcina lutea	32	33	17
Mycobacterium avium	23	h42	h33
Saccharomyces pastorianus	-	-	-
Neurospora sp.	-	-	-
Candida albicans	-	-	-
Bacillus subtiiis	60	50	43
Trichophyton mentagrophytes	-	-	-
Proteus vulgaris	28	20	hll
Salmonella gallinarum	30	15	-
Escherichia coli	23	14	-
Pseudomonas aeruginosa	-	-	-
Klebsiella pneumoniae	28	19	11
Serratia marcescens	-	-	-
Pseudomonas solanacearcum	31	h20	-
Escherichia coli*)	27	18	hll

h = Unscharfer Bereich,

*) synthetisches Medium,
- = ein Hemmbereich beobachtet.

In der folgenden Tabelle V ist die minimale Hemmkonzentration des Antibiotikums 7-[2-(2-Thienyl)-acetamido]-3-brom-3-cephem^-carbonsäure gegenüber Penicillin-resistenten Staphylococcus-Stämmen in Abwesenheit von Serum aufgeführt.

Die Hemmkonzentrationen wurden nach dem Gradienten-Platten-Verfahren bestimmt

Tabelle V

Klinisch isoliertes Material

Minimale
Hemmkonzentration

(;xg/ml)

V 32

X 400*)

V 84
X 1,1

0,5 0,6 >20 0,4 0,3

*) Gegen Methicillin-resistenter Staphylococcus.

Die minimalen Hemmkonzentrationen der 7-[2-(2-Thienyl)-acetamido]-3-brom-3-cephem-4-carbonsäure gegenüber repräsentativen gramnegativen Bakterien sind in der folgenden Tabelle VI angegeben. Die aufgeführten Werte wurden nach dem Gradienten-Platten-Verfahren bestimmt.

Tabelle Vl

Untersuchte Mikroorganismen "Minimale

Hemmkonzentration

Shigella sp. 19,8

Escherichia coli 20,8

Klebsieila pneumoniae 1,0

Aerobacier aerogenes 1,0

Salmonella heidelberg 1,0

Pseudomonas aeruginosa > 200

Serratia marcescens > 200

Tabelle VI

Antibiotische Wirkung von 7-(D-Mandelamido)-

₂₅ 3-chlor-3-cephem-4-carbonsäure (Erfindung)

und Cefalexin (Vergleich)

Mikroorganismen Minimale llemm-

konzentrationen

30 (:ig/ml)

Erfindung Vergleich

Shigella sp. λ* -,^_n k

Escherichia coli 6,3 13,5

Klebsiella pneumoniae .,„ „,, „

Aerobacter aerogenes 0,7 5,2 | Salmonella heidelberg
Serratia marcescens

4,0	15,0
6,3	13,5
1,0	6,9
0,7	5,2
0,6	6,3
160	200
0,4	10,0

40 Penicillin-resistente Staphylokokken

Beispiel 1 I

7-[2-(2-Thienyl)-acetamido]-3-chior-3-cepnem-4-carbonsäure-diphenylester

a) Zu einer Lösung von 34 g (100 mMol) 7-[2-(2-Thienyl)-acetamido]-3-methylencepham-4-carbonsäurc in ml Methylenchlorid gibt man 21,4 g (110 mMol) Diphenyldiazomethan und rührt die erhaltene Mischung während 2 Stunden bei Raumtemperatur. Das Lösungsmittel wird dann unter vermindertem Druck verdampft,

wonach der Rückstand in Äthylacetat gelöst wird. Die Äthylacetatlösung wird mit einer 5%igen Nalriumbicarbonatlösung und dann mit Wasser gewaschen und schließlich über Magnesiumsulfat getrocknet. Die getrocknete Lösung wird auf ein geringes Volumen eingedampft. Beim Stehenlassen fallen 40 g 7-[2-(2-Thienyl)-acetamido]-3-methylencepham-4-carbonsäure-diphenylmethylester in Form eines kristallinen Feststoffs mit einem Schmelzpunkt von etwa 132 bis 133°C aus.

IR-Spektrum (Chloroform):

Absorptions-Peaks bei 2,9 (Amid N-H), 5,65,5,75 und 5,93 (/J-Lactam, Ester bzw. Amid-Carbonylgrup- «

pen) und 6,62 u (Amid II). |

NMR-Spektrum (CDCl₁): I

Signale bei τ = 6,72 (ABq, 2H₁C₁-H,), 6,21 (s,2H,<z-CH₂), 4,83-4,65 (m,4H, C₄-H, C₆-H und C₁-CH₁), 4,39 (q, IH, C₇-H), 3,4-2,65 (m, 15H, C₇-NH, Ester-CH und aromatisches H).

b) Zu der Lösung von 8,1 g (16 mMol) des obigen Esters in 80 ml Methylenchlorid gibt man 1,57 g (1,6 ml, 19,6 mMol) trockenes Pyridin und 3,8 g (18,1 mMol) Phosphorpentachlorid. Die Reaktionsmischung wird während 2 Stunden bei Raumtemperatur gerührt und anschließend in einem Eis/Wasser-Bad abgekühlt. Dann wird die kalte Mischung mit 8 ml Isobutanol unter Rühren behandelt. Dann rührt man während weiterer Stunden, wobei 3 g 7-Amino-3-methylencepham-4-carbonsäure-diphenylmethylcster-hydrochIorid in Form

eines kristallinen Niederschlags ausfallen. Das Produkt wird abfiltriert, mit Methylenchlorid gewaschen und im Vakuum getrocknet.

Elcmentaranalyse C₂IH₂IN₂O₃SCl:

her.: C 60,50 H 5,08 N 6,72 Cl 8,50% ger.: C 60,70 H 5,02 N 6,71 Cl 8,80%

NMR-Spcktrum (Dimethylsulfoxyd d„):

Signale bei ; = 6,45 (ABq, 2H, C₂-H₂), 5,00 (d, 1H₁ Q₁-H), 4,68 (d, 1H₁ C₇-H), 4,60 (S, 2H₁ 3-CH₃), 4,44 (s, III, C₄-H), 3,10 (s, IH, Ester-CH) und 2,61 (s, 1OH, aromatisches H).

c) Man löst 2,1 g (5 mMol) des Hydrochloridsalzes des 7-Amino-3-exomelhylencephamesters in 200 ml Methanol und kühlt die Lösung in einem Aceton/Trockeneis-Bad ab. Dann leitet man während 7 Minuten zur Bildung des Ozonid-Zwischenproduktes Ozon durch die kalte Lösung. Das Ozonid wird durch 2minutiges Einleiten eines Schwefeldioxydgasstromes in die Reaktionsmischung zersetzt. Dann wird die Reaklionsmischung eingedampft und der Rückstand mit Diälhyläther verrieben, wobei man 1,6 g 7-Amino-3-hydroxy-3-eephem-4-carbonsäure-diphenylmethylester-hydrochIorid in Form eines kristallinen Feststoffs erhält.

NMR-Spektrum (CDCI₁):

Signale bei / = 6,4 (ABq, 2H, C₂-H₂), 5,0-4,5 (m, 2H, Q-H und C₁-H), 3,2-2,4 (m, 1IH, Ester-CH und aromatisches II).

IR-Spcktrum (Chloroform):

Carbonyl-Absorptions-Peaks bei 5,57 und 5,70 α (/^-Lactam- bzw. Ester-Carbonylgruppen).

UV (pH 7 PuHer):

4„„ ~- 2,75 n-w, ε = 7550.

Elektrometrische Titration (60% wäßriges Dimethylformamid):

Tilricrbarc Gruppen bei 4,5 und 6,5.

d) Zu einer Lösung von 840 mg7-Amino-3-hydroxy-3-cephem-4-carbonsäure-diphenylmethylester in 10 ml Wasser und 10 ml Aceton gibt man 1 gNatriumbisulfit. Dann gibt man unter Rühren zu der Mischung tropfenweise 800 mg Thiophen-2-acetylchlorid in 10 ml Aceton. Die Mischung wird während 4,5 Stunden bei Raumtemperatur gerührt und dann unter vermindertem Druck eingedampft. Der Rückstand wird in einer Mischung aus Äthylacetat und einer wäßrigen 5%igen Natriumbicarbonatlösung gelöst. Die Äthylacetatschicht wird abgetrennt, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Die getrocknete Lösung wird eingedampft, worauf der Rückstand mit Äther verrieben wird, wobei sich 500 mg 7-[2-(2-Thienyl)-acetamido]-3-hydroxy-3-cephem-4-carbonsäurediphcnylmelhylester ergeben.

NMR-Spcktrum (CDCI₁):

Signale bei ι = 6,79 (s, 2H, C₂-H₂), 6,16 (s, 2H, ^-CH₂), 5,0 (d, IH, C₁₁-H), 4,32 (q, 1H, C-H), 3,05-2.46 (m, 1511, V₇-NH, Ester-CH und aromatisches H).

IR-Spektrum (Chloroform):

Absorptions-Peaks bei 2,9 (Amid-NH), 5,6, 5,73 und 5,95 08-Lactam-, Ester- bzw. Amidcarbonylgruppenj und 6,65 μ (Amid II).

c) Zu einer Lösung von 4,2 g 7-[2-(2-Thienyl)-acetamido]-3-hydroxy-3-cephem-4-carbonsäure-diphenylmethylcstcr in 44 ml trockenem Dimethylformamid gibt man 865 g Phosphortrichlorid. Die Mischung wird während 1,5 Stunden bei Raumtemperatur gerührt und dann in eine Mischung aus Äthylacetat und einer 5%igen wäßrigen Chlorwasserstoffsäurelösung gegossen. Die Äthylacetatschicht wird eingedampft, mit 5%iger Chlorwasserstoffsäurelösung und Wasser gewaschen und schließlich getrocknet. Die getrocknete Lösung wird im Vakuum eingeengt, wobei das Produkt auskristallisiert. Der 3-Chlorester wird abfiltriert, mit kaltem Äthylacctitt gewaschen und getrocknet (Ausbeute 2,2 g).

Elcmentaranalyse Ci₆H₂IN₁O₄S₂Cl:

ber.: C 59,48 Ή 4,03* N 5,34 Cl 6,75%

gef.: C 59,77 H 4,25 N 5,40 Cl 6,91%

NMR-Spektrum (CDCl₃):

Signale bei τ = 6,49 (ABq, 2H, C-H₂), 6,22 (s, 2H, a-CH,), 5,08 (d, IH, C₆-H), 4,19 (q, IH, C₇-H), 3,13-2,5 (m, 15H₁ C₇-NH, Ester-CH und aromatisches H).

IR-Spektrum (CHCI,):

Absorplions-Peaks bei 2,9 (Amid-NH), 5,55, 5,72 und 5,90 OS-Lactam-, Ester- bzw. Amid-Carbonylgruppcn) und 6,60 ·> (Amid II).

UV-Spektrum (Dioxan):
/_TOÜS 2,75 m μ, c= 8700.

Beispiel 2

7-[2-(2-ThienyI)-acetamido]-3-chlor-3-cephem-4-carbonsäure-p-nitrobenzylester

(über Thionylchlorid).

a) Zu einer Lösung von 965 mg (2 mMol) V-Phenoxyacetamido-S-rnethylencepham^-carbonsüure-p-nitrobenzylester in 10 ml Methylenchlorid gibt man 175 g trockenes Pyridin und 460 mg Phosphorpentachlorid und rührt die Mischung bei Raumtemperatur während 6 Stunden. Dann gibt man zu der Mischung 1 ml Isobutanol und lagert diese über Nacht bei 0⁰C. Das in Form eines kristallinen Niederschlags gebildete Produkt, das heißt das Hydrochlorid des 7-Amino-3-methylencepham-4-carbonsäure-p-nitrobenzylesters, wird abnitriert, wobei man 430 mg des Produktes erhält (Ausbeute 58%).

Elementaranalyse CnH₁₀N₁O₅SCl:

ber.: C 46,69 H 4,18 N 10,89%
gef.: C 46,40 II 4,20 N 10,62%

IR-Spektrum (Nujol):
Carbonyl-Absorption bei 5,65 (/^-Lactam) und 5,75 μ (Ester).

NMR-Spektmm (Dimethylsulfoxid d₆):

Signale bei τ = 6,34 (2d, 2H, C₂-H₂), 4,98 (d, IH, C₆-H); 4,7-4,4 (m, 6H, C₄-H₁ Ester-CII,, C₄-CII₂ und C--H); und 2.4-1,6 (m, 4H, aromatisches H).

b) Man kühlt eine Lösung von 3,85 g 7-Amino-3-methylencepham-4-carbonsäure-p-nitroben^ylesteΓ-hydrochlorid in 600 ml Methanol in einem Aceton/Trockeneis-Bad. Dann leitet man während etwa 20 Minuten Ozon durch die Mischung, wobei die Reaktionsmischung eine schwach-blaue Färbung annimmt. Dann führt man Stickstoffgas in die Reaktionsmischung ein, um überschüssiges Ozon zu vertreiben. Dann wird das als Zwischenprodukt anfallende Ozonid zersetzt, was durch Einleiten von Schwefeldioxydgas in die Reaktionsmischung erfolgt, bis diese bei dem Kaliumjodid-Stärke-Test eine negative Reaktion zeigt.

Die Reaktionsmischung wird dann im Vakuum eingedampft, worauf der Rückstand in 200 ml einer 0,1 n-Chlorwasserstofflösung in Methylenchlorid gelöst wird. Die Lösung wird zur Trockene eingedampft, worauf das verbleibende Reaktionsprodukt in Aceton gelöst wird. Beim Abkühlen fallen 3,15 g 7-Amino-S-hydroxy^-cephem^-carbonsäure-p-nitrobenzylester-hydrochlorid in Form eines kristallinen Feststoffs aus.

IR-Spektrum (Nujol):

Carbonyl-Absorption bei 5,55 (/f-Lactamcarbonyl) und 5,02 μ (Estercarbonyl mit WasserslolTbrückenbindung zur 3-Hydroxygruppe).

Elektrometrische Titration (66% Dimethylformamid):
pKa 4,0 und 6,3.

c) Zu einer Lösung vor. 1,55 g7-Amino-3-hydroxy-3-cephem-4-carbonsäure-p-nitrobenzylester-hydrochlorid in 30 ml Aceton, die 364 rng (0,5 ml, 3,6 mMol) Triethylamin enthält, gibt man 962 g Harnstoff. Unter Rühren

s gibt man bei Raumtemperatur tropfenweise eine Lösung von 730 ml (4,4 mMol) 2-Thiophenacetylchlorid in

20 ml Aceton zu der Mischung zu. Nach 2,5 Stunden wird die Reaktionsmischung abfitriert und eingedampft.

Der Rückstand wird in Äthylacetat gelöst, worauf die Lösung nacheinander mit Wasser, einer 5%igen Natriumbicarbonatlösung, einer 5%igen Chlorwasserstoffsäurelösung und einer gesättigten Natriumchloridlösung so gewaschen wird. Die gewaschene Lösung wird getrocknet und dann durch Eindampfen im Vakuum eingeengt, wobei man 1,2 g des Reaktionsproduktes in Form eines kristallinen Rückstandes erhält. Das Produkt wird aus Äthylacetat umkristallisiert, wobei man den reinen 7-[2-(2-Thienyl)-acetamido]-3-hydroxy-3-cephcm-4-carbonsäure-p-nitrobenzylester mit den folgenden Eigenschaften erhält:

IR-Spektrum (Nujol):

Absorptions-Peaks bei 3,0 (Amid-NH), 5,68 (/S-Lactam-Carbonylgruppe) und 6,1 μ (Amid- und Estergruppen, die über Wasserstoffbrückenbindungen mit der 3-Hydroxygruppe verbunden sind.

NMR-Spektrum (CDCU/Dimethylsulfoxyd d₆):

Signale bei j = 6,54 (2d, 2H, CH,), 6,16 (s, 2H, Seitenketten-CHj), 4,90 (d, 1H, C₆H), 4,60 (d, 2H, Ester-CH₂), 4,33 (q, 111, C₇H), 3,1-1,6 (m, 7H, aromalisches H) und 1,30 (d, IH, Amid-NH).

d) Zu einer Lösung von 1,9 g (4 mMol) 7-[2-(2-Thienyl)-acetamido]-3-hydroxy-3-cephem-4-carbonsäurcp-nitrobenzylester in 10 ml (über einem Molekularsieb getrocknetem) Dimethylformamid gibt man 950 mg (0,58 ml, 8 mMol) frisch destilliertes Thionylchlorid. Die Mischung wird während 6,5 Stunden bei Raumtemperatur gerührt und dann in 100 ml Äthylacetat gegossen. Die Mischung wird dreimal mit 30 ml 5%iger Chlorwasserstoffsäurelösung und mit einer gesättigten Natriumchloridlösung extrahiert. Die gewaschene Athylacetatlösung wird abfiltriert und im Vakuum zur Trockene eingedampft. Der Rückstand wird mit Äther

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verrieben, wobei man 1,2 g 7-[2-(2-Thienyl)-acetamido]-3-chlor-3-cephem-4-carbonsäure-p-nitrobenzylesterin Form eines braunen kristallinen Feststoffs (F. = etwa 164 bis 166°C) erhält

Elementaranalyse C->_uH_!6NjO₆SiCl:

ber.: C 48,63 Ή 3,27 N 8~51 Cl 7,18% gef.: C 48,47 H 3,29 N 8,78 CI 6,96%

IR-Spektrum (Chloroform):

Absorptionsbanden bei 2,9 (Amid-NH), 5,59 (/J-Lactam-Carbonyl), 5,75 (Ester-Carbonyl) und 5,92 μ (Amidcarbonyl).

UV-Absorptionsspektrum (Acetonitril):

Maxima bei Λι,_αχ 235 m μ, ε = 12 100 und Λη« 268 m μ, ε = 15 800.

Das Massenspektrum zeigt ein Molekülion mit m/e = 493.

NMR-Spektrum (CDCl₃):

Signale bei / = 6,39 (ABq, 2H, C,-H,), 6,17 (s, 2H, a-CH·,), 4,99 (d, IH, C₆-H), 4,64 (s, 2H, Ester-CH,), 4,19 (q, IH, C-H), 3,45 (d, IH, C₇-NH), 3,1-1,67 (m, 7H, aromatisches H).

Beispiel 3
7-[2-(2-Thienyl)-acetamido]-3-chlor-3-cephem-4-carbonsäure

Zu einer Lösung von 995 mg (2 mMol) des gemäß Beispiel 2 hergestellten 7-[2-(2-Thienyl)-acetamido]-3-chlor-3-ccphem-4-carbonsäure-p-nitrobenzylesters in 60 ml Tetrahydrofuran und 100 ml Methanol, das 5 Tropfen 1 n-Chlorwasserstoffsäure enthält, gibt man 1 g eines Palladiumkatalysators (5% Palladium-auf-Aktivkohle). Der Katalysatorwird vorder Verwendung in Form einer Suspension in 40 ml Äthanol bei Raumtemperatur bei einem Wasserstoffdruck von 3,52 kg/cm² (50 psi) vorreduziert.

Die Suspension wird dann während 2,5 Stunden bei Raumtemperatur und bei einem Wasserstoffdruck von 3,52 kg/cm' hydriert. Der Katalysator wird dann abfiltriert und auf dem Filter mit Tetrahydrofuran und Wasser gewaschen. Die vereinigten Filtrate und Katalysatorwaschflüssigkeiten werden zur Trockene eingedampft, wonach der aus dem Reaktionsprodukt bestehende Rückstand in einer Mischung aus Äthylacetat und Wasser gelöst wird Der pH-Wert der Lösung wird auf 2,5 eingestellt, worauf die Äthylacetatschicht abgetrennt wird. Das saure Reaktionsprodukt wird bei einem pH-Wert von 7 mit Wasser aus der Äthylacetatlösung extrahiert. Die wäßrige Phase wird abgetrennt, mit Äthylacetat beschichtet und auf einen pH-Wert von 2,5 angesäuert. Dann wird die Äthylacetatschicht abgetrennt, mit Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und im Vakuum eingedampft. Der amorphe Rückstand wird mit Äther verrieben, wobei man 165 mg 7-[2-(2-Thienyl)-acetamido]-3-chlor-3-cephem-4-carbonsäure in Form eines kristallinen Feststoffs erhält, der bei etwa 114 bis 120⁰C unter Zersetzung schmilzt und bei etwa HO⁰C erweicht.

Das Reaklionsprodukt zeigt folgende physikalischen Eigenschaften:

IR-Spektrum (Nujol):

Absorptionsbanden bei 3,1 (Amid-NH), 5,64 und 5,75 (/J-Lactam- bzw. Carbonsäurecarbonylgruppen) und 6,1 μ (Amid II).

j UV-Spektrum (Acetonitril):

Absorptionsmaxima bei JL^_x 235, ε = 10 700; ^_x 268, ε = 7 200.

j NMR-Spektrum (CDCI₃):

Signale bei ; = 6,38 (ABq, 2H, C₂-H₂), 6,16 (s, 2H, ff-CH₂), 4,98 (d, 1H, Q₁-H), 4,20 (q, 1H, C-H) und 3,1-2,5 (m, 411, aromatisches H und C₇-NH).

Klcmentaranalyse CHH_nN₂O₄SCl:

her.: V 43,52 H 3,09" N 7,81 Cl 9,88% gel'.: C- 43,55 H 3,79 N 7,27 Cl 9,28%

Beispiel 4

7-[2-(2-Thienyl)-acetamido]-3-chlor-3-cephem-4-carbonsäure-p-nitrobenzylester

(über Phosphortrichlorid)

Zu einer abgekühlten Lösung von 439 mg (0,93 mMol) 7-[2-(2-Thienyl)-acetamido]-3-hydroxy-3-cephem-4-carbonsäure-p-nitrobenzy'ester in 4,4 ml Dimethylformamid gibt man langsam 85 mg (0,05 ml, 0,63 mMol) Phosphortrichlorid. Man läßt die Mischung während 4 Stunden bei Raumtemperatur stehen, wonach man sie gemäß der im Beispiel 2d) beschriebenen Weise zu 374 mg 7-[2-(2-Thienyl)-acetamido]-3-chlor-3-cephem-4-earbonsäure-p-nitrobenzylester aufarbeitet. Das NMR-Spektrum des Produktes steht im Einklang mit dem angestrebten Produkt und mit der Verbindung des Beispiels 2.

Beispiel 5

7-[2-(2-Thienyl)-acetamido]-3-chlor-3-cephem-4-carbonsäure-p-nitrobenzylester
(über Phosphoroxychlorid)

Zu einer Lösung von 325 mg (0,7 mMol) 7-[2-(2-Thienyl)-acetamido]-3-hydroxy-3-cephem-4-carbonsiiurep-nitrobenzylester in 3,3 ml Dimethylformamid, die mit einem Eis/Wasser-Bad gekühlt ist, gibt man langsam 212 mg (0,13 ml, 1,4 mMol) Phosphoroxychlorid. Dann läßt man die Mischung während 4 Stunden bei Raumtemperatur stehen und isoliert 225 mg des Produktes gemäß dem in Beispiel 2d) beschriebenen Verfahren. Das kernmagnetische Resonanzspektrum des Produktes steht im Einklang mit dem Spektrum der zuvor charakterisierten Verbindung.

Beispiel 6

7-[2-(2-ThienyI)-acetamido]-3-chIor-3-cephem-4-carbonsäure-p-nitrobenzylester
(über Oxalylchlorid)

Zu einer Lösung von 439 mg (0,93 mMol) 7-[2-(2-Thienyl)-acetamido]-3-hydroxy-3-cephem-4-carbonsäurep-nitrobenzylester in 4,4 ml Dimethylformamid, die mit einem Eisbad gekühlt ist, gibt man tropfenweise 118 mg (0,07 ml, 0,93 mMol) Oxalylchlorid. Man läßt die Reaktionsmischung während 4 Stunden bei Raumtemperatur stehen und gießt sie dann in eine Mischung aus 5%igerChlorwasserstoffsäure und Athyiacetat. Die orgnische Schicht wird abgetrennt und nacheinander mit 5%iger Chlorwasserstoffsäure, Wasser und einer gesättigten Natriumchloridlösung gewaschen. Die gewaschene Schicht wird getrocknet und zur Trockene eingedampft, wobei man das Reaktionsprodukt, 7-[2-(2-Thienyl)-acetamido]-3-chlor-3-cephem-4-carbonsäurep-nitrobenzylester, in Form eines amorphen Feststoffs erhält. Durch Verreiben des amorphen Rückstandes mit |

Äther erhält man das kristalline Produkt. Ausbeute = 360 mg. Das Infrarotspektrum und das NMR-Spektrum des kristallinen Produkts stehen im Einklang mit den Spektren des authentischen Materials.

Beispiel 7
7-[2-(2-Thienyl)-acetarnido]-3-brom-3-cephem-4-carbonsäure

Zu einer Lösung von 19 g (40 mMol) 7-[2-(2-Thienyl)-acetamido]-3-hydroxy-3-cephem-4-carbonsäure- |

p-nitrobenzylester in 300 ml trockenem Dimethylformamid gibt man 15 g (56 mMol) Phosphortribromd und rührt die Reaktionsmischung über Nacht bei Raumtemperatur. Die Reaktionsmischung wird in eine Mischung

aus Äthylacetat und Wasser gegossen, wonach die organische Phase abgetrennt und mehrfach mit Wasser gewaschen und über Magnesiumsulfat getrocknet wird. Die organische Schicht wird dann im Vakuum zur Trockene » eingedampft. Der etwa 9 g wiegende Rückstand aus dem rohen Reaktionsprodukt wird chromatographisch über | 500 g Kieselgel mit einer Äthylacetat/Hexan-Michung (55 : 45 Vol./Vol.) als Elutionsmittel gereinigt. Das Eluat wird unter vermindertem Druck zur Trockene eingedampft. Durch Verreiben des trockenen Rückstandes mit Diäthyläther erhält man den kristallinen 7-[2-(2-Thienyl)-acetamido]-3-brom-3-cephem-4-carbonsäure-p-nitrobenzylester.

UV-Spektrum (Äthanol): §

/_TOa, 270 itvjl (f = 13 300) und A_n,^ 243 πΐμ (f = 12 700).

Elementaranalyse Ci₀Hi₆BrN₁O₆S₂:

ber.: C 44,61 Ή 3,00 N 7,81 Br 14,84%
gef.: C 44,78 H 3,03 N 7,65 Br 14,91%

NMR-Spektrum (Dimethyisulfoxyd d₆):

Signale bei τ = 6,2Hs, 2H,a-CH₂),5,98 (Abq,2H₁C₂-H₂),4,72 (d, IH, C₆-H),451 (s,2H, EsICr-CH₂),420 (q, IH, C--H), 3,04-1,74 (m, 7H, aromatisches H) und 0,66 (d, IH, C₇-OH).

Der obige 3-Bromester wird wie folgt gespalten: Man hydriert 545 mg (1,0 mMol) des Esters bei Raumtemperatur in Äthanol und in Gegenwart des vorreduzierten Palladiumkatalysators (5% Palladium-auf-Aktivkohle). Der Katalysator wird abfiltiert und das Filtrat unter vermindertem Druck zur Trockene eingedampft. Der Rückstand wird mit Diäthyläther verrieben, wobei man 180 mg (44%) des kristallinen Produktes, 7-[2-(2-Thienyl)-acetamidoJO-bromO-cephem^-carbonsäure erhält.

Elektrometrische Titration (66% wäßriges Dimethylformamid):

pKa = 4,4 und scheinbares Molekulargewicht = 393. Molekulargewicht berechnet = 403.

Elementaranalyse Ci₃H_nBrN₂O₄S₂ · 1/2 Diäthylätherat:
ber.: C 40,91 H 3,66 N 6,36 Br 18,15%
gef.: C 41,29 H 3,20 N 6,29 Br 18,50%

NMR-Spektrum (CDCl₃):

Signale bei r = 8,8 (t, Diäthyläther-CH₃), 6,68-5,86 (m, C₂-H₂, a-CH₂ und Diäthyläther-CH₂), 4,90 (d, 111, O₆-H), 3,0-2,63 (m, 3H, aromatisches H) und 1,9 (d, IH, Amid-NH).

Beispiel 8
7-(D-Mandelamido)-3-chlor-3-cephem-4-carbonsäure

a) Zu einer Lösung von 500 mg 7-[2-(2-Thienyl)-acetamido]-3-ch>or-3-cephem-4-carbonsäure-p-nitrobenzylester in 6 ml Methylenchlorid gibt man 95 mg trockenes Pyridin und 237 mg Phosphorpentachlorid. Man rührt die Mischung während 1,5 Stunden bei Raumtemperatur, kühlt sie anschließend in einem Eis/Wasser-Bad auf etwa 5⁰C ab und versetzt sie mit 0,6 ml Isobutylalkohol. Beim Kühlen und Rühren kristallisiert das Reaktionsprodukt 7-Amino-3-chlor-3-cephem-4-carbonsäure-p-nitrobenzylester-hydrochlorid aus der Reaktionsmischung aus. Das Produkt wird abfiltriert, mit kaltem Methylenchlorid gewaschen und getrocknet, wobei man 200 mg des kristallinen Produkts erhält, das bei 168°C schmilzt (Zersetzung).

b) Zu einer Suspension von 812 mg (2 mMol) 7-Amino-3-chIor-3-cephem-4-carbonsäure-p-nitrobenzyesterhydochlorid in 40 ml Äthylacetat gibt man eine Lösung von 520 mg (5 mMol) Natriumbisulfit in 40 ml Wasser. Die Mischung wird heftig gerührt, währenddem man 395 mg (2,2 mMol) D-Mandelsäure-O-carboxyanhydrid zusetzt. Man rührt die Michung während 1,5 Stunden bei Raumtemperatur, trennt die wäßrige Schicht von der Äthylacetatschicht ab und wäscht mit Äthylacetat. Die Äthylacetatwaschflüssigkeiten werden mit der Äthylacetatschicht vereinigt, worauf die vereinigten Lösungen mehrfach mit Wasser gewaschen, dann getrocknet und eingedampft werden, wobei man das Reaktionsprodukt als trockenen Rückstand erhält. Der Rückstand wird mit Äther verrieben, wobei man 685 mg 7-(D-Mandelamido)-3-chlor-3-cephem-4-carbonsäure-p-nitrobenzylester erhält, der unter Zersetzung bei etwa 158 bis 164°C schmilzt.

Elementaranalyse C₁₂H₁₈N₃O₇SCl:

ber.: C 52,44 Ή 3,60 N 8,34 Cl 7,04%
gef.: C 52,25 H 3,45 N 8,58 Cl 6,82%

NMR-Spektrum (CDCl₃):

Signale bei r = 6,24 (Abq, 2H, C₂-H₂), 5,0-4,7 (m, 2H, C₆-H und a-H),4,57 (s, 2H, Ester-CH₂), 6,23 (q, 1H, C₇-H) und 2,8-1,2 (m, 1OH, aromatisches H und C₇-NH).

UV-Spektrum (Acetonitril):

/I_1113x = 265 m_[A (ε = 18 600).

200 mg des Reaktionsproduktes werden in Gegenwart eines Palladiumkatalysators (5% Palladium-auf-Aktivkohle) mit Wasserstoff umgesetzt, um die p-Nitrobenzylestergruppe abzuspalten, wobei man 75 mg 7-(D-Mandelamido)-3-chlor-3-cephem-4-carbonsäure erhält.

NMR-Spektrum (D₂O-Natriumbicarbonat):

Signale bei r = 6,42 (ABq, 2H, C₂-H₂), 4,90 (d, IH, C₆-H), 4,68 (s, IH, a-CH), 4,37 (d, 1 H, C₇-H) und 2,49 (s, 5H, aromatisches H).

Claims

Patentansprüche:

1. 3-Halogencephalosporine der allgemeinen Formel I
S

(D

worin

R für 2-Thienylacetamido, 3-Thienylacetamido oder Mandelamido steht und
X Chlor oder Brom ist,