DE2417987A1

DE2417987A1 - Cephalosporinsulfonatester und verfahren zu ihrer herstellung

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Publication number: DE2417987A1
Application number: DE19742417987
Authority: DE
Inventors: Wayne Alfred Spitzer
Original assignee: Eli Lilly and Co
Current assignee: Eli Lilly and Co
Priority date: 1974-02-06
Filing date: 1974-04-11
Publication date: 1975-08-07
Also published as: BG25998A3; NL7403127A; BE813170A; JPS6123198B2; CH596224A5; SE7403306L; IL44360A0; AR207327A1; BR7404086A; AT329182B; EG11160A; ZM5574A1; ATA312274A; PH11197A; ZA741424B; AU6640474A; OA04642A; FR2269926A1; IL44360A; DD117466A5

Description

Cephalosporinsulfonatester und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von

V-Acylamido-S-alkylsulfonyloxy (und -phenyl- oder substituierten-phenylsulfonyloxy)-3-cephem-4-carbonsäuren und ihren

Estern durch Sulfonierung von 3~Hydroxy-3-cephem-estern.

Die 3-Cephem-3-sulfonatester sind interessante antibakterielle

Verbindungen.

Die 7-Acylamido-3-hydroxy-3-cephem-4-carbonsäureester werden in einem aprotischen Lösungsmittel mit Alkylsulfonylhalogeniden mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder mit Phenyl- oder substituierten Phenylsulfony!halogeniden umgesetzt, wodurch man die entsprechenden 3-Alkylsulfonyloxy- oder Phenyl- und substituierten Phenylsulfonyloxy-S-cephemM-carbonsäureester erhält. Sodann wird die in Stellung 4 befindliche
Estergruppe abgespalten, und man gelangt so zu 7-Acylamido-3-(C₁-Cg)alkylsulfonyloxy-(oder -phenyl- und substituierten -phenylsulfonyloxy-)-3-cephem-4-carbonsäure als antibiotischer Verbindung,

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Die erfindungsgemäßen Cephalosporin-3-sulfonatester haben folgende allgemeine Formel

O-S-R,

worin R für Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Halogenalkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, Cyanoalkyl mit 1 bis Kohlenstoffatomen, Phenyl, Methylphenyl, Hydroxyphenyl, HaIogenphenyl, Nitrophenyl, Aminophenyl, Methoxyphenyl, 5-Amino-5-carboxybutyl oder eine 5-substituierte Amino-5-carboxybutylestergruppe der Formel

A-O-C-CH-(CH₂)2~^CH2'

NH

A¹

steht, worin A für Diphenylmethyl, p-Nitrobenzyl, Benzyl, 2,2,2-Trichloräthyl, t-Butyl oder p-Methoxybenzyl steht
und A¹ Alkanoyl mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, Halogenalkanoyl mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, Benzoyl, Halogenbenzoyl, 2,4-Dinitrophenyl oder Phthaloyl bedeutet,

oder worin R eine Gruppe der Formel

bedeutet.

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worin a und a¹ unabhängig voneinander für Wasserstoff, Alkyl rait 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Alkoxy mit 1 bis Kohlenstoffatomen, Halogen, Hydroxy-, Nitro-, Amino oder Carboxy stehen, Z Sauerstoff oder Schwefel bedeutet und m für 0 oder 1 steht,

oder worin R für eine Gruppe der Formel

P-CH- , Q

steht, worin P 2-Thienyl, 3-Thienyl, Phenyl oder substituiertes Phenyl der Formel

bedeutet, worin a und a¹ obige Bedeutung haben, Q für Hydroxy, Formyloxy, Acetoxy, Carboxy, SuIfο. Amino oder geschütztes Amino steht,

oder worin R eine Gruppe der Formel

R'-CH₀-

bedeutet, worin R¹ für 2-Thienyl, 3-Thienyl, 2-Furyl, 2-Oxazyl, 2-Thiazyl oder 1-Tetrazyl steht,

R₂ Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Phenyl, Halogenphenyl, C₁-C₃ Alky!phenyl oder Nitrophenyl bedeutet,

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R₁ Wasserstoff, Benzyl, 4-Methoxybenzyl, 4-Nitrobenzyl, Diphenylmethyl, 2,2 ,2-Trichloräthyl oder t-Butyl bedeutet,

und, falls R₁ für Wasserstoff steht, die pharmazeutisch unbedenklichen nichttoxischen Salze hiervon.

Bei der obengenannten Definition der erfindungsgemäßen Verbindungen bezieht sich die Ausdrucksweise Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen auf geradkettige oder verzweigtkettige Arylkohlenwasserstoffe, wie Methyl, Äthyl, n-Propyl, Isopropyl, η-Butyl, sek.-Butyl, n-Amyl, Isoamyl oder n-Hexyl. Unter Cyanoalkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen werden Gruppen wie Cyanomethyl, 2-Cyanoäthyl, 3-Cyanopropyl oder 2-Cyanopropyl verstanden. Die Angabe Halogenalkanoyl mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen bezieht sich auf Chloracetyl, Bromacetyl, 2-Chlorpropionyl oder 3-Brombutyryl. Unter Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen versteht man geradkettige oder verzweigtkettige Alky!kohlenwasserstoffe, wie Methyl, Äthyl, n-Propyl, Isopropyl, η-Butyl oder t-Butyl. Alkoxy mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet Methoxy, Äthoxy, Isopropoxy oder n-Butoxy. Der Begriff Halogen steht für Fluor, Brom oder Jod. Unter Halogenbenzoyl versteht man die chlor- oder brom- · substituierten Benzoylgruppen, wie 4-Chlorbenzoyl, 4-Brombenzoyl oder 2,4-Dichlorbenzoyl. Alkanoyl mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen bezieht sich auf Acetyl, Propionyl oder Butyryl.

Typische Beispiele von Gruppen der allgemeinen Formel

(ZJ-CH₀-C-

m i

a¹

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sind, im Falle von m gleich O, Phenylacetyl, 4~Methylphenylacetyl, 3-Äthylphenylacetyl, 4-Isopropylphenylacetyl, 2-Methylphenylacetyl, 4-Chlorphenylacetyl, 4-Nitrophenylacetyl, 4-Bromphenylacetyl, 2,4-Dichlorphenylacetyl, 3-Broraphenylacetyl, 4-Jodphenylacetyl, 2-Fluorphenylacetyl, 3,4-Dihydroxyphenylacetyl, 4-Hydroxyphenylacetyl, 3-Hydroxyphenylacetyl, 2,6-Dimethoxyphenylacetyl, 3-Carboxypheny!acetyl, 4-Aminophenylacetyl, 3-Äthoxyphenylacetyl, 4-Methoxyphenylacetyl, 3,4-Dimethoxyphenylacetyl, 4-t-Butoxyphenylacetyl oder 3-Nitrophenylacetyl. Falls in obiger Formel das Symbol m für 1 steht und Z Sauerstoff bedeutet, dann sind für diese Formel typische Beispiele Phenoxyacetyl, 4-Hydroxyphenoxyacetyl, 3-Hydroxyphenoxyacetyl, 4-Chlorphenoxyacetyl, 3-Bromphenoxyacetyl, 3-Äthylphenoxyacetyl, 4-Methylphenoxyacetyl, 3-Hydroxy-3-methylphenoxyacetyl, 4-Aminophenoxyacetyl, 3-Nitrophenoxyacetyl, 2-Carboxyphenoxyacetyl, 2-Chlorphenoxyacetyl, 4-t-Butylphenoxyacetyl, 4-Methoxyphenoxyacetyl, 3,4-Dimethoxyphenoxyacetyl, 2-Aminophenoxyacetyl, 4-Isopropoxyphenoxyacetyl oder 4-Nitrophenoxyacetyl. Steht in obiger Formel das Symbol m für 1 und bedeutet Z Schwefel,'dann sind typische Beispiele hierfür Phenylmercaptoacetyl, 4-Chlorphenylmercaptoacetyl, 3-Hydroxyphenylmercaptoacetyl, 3,4-Dimethylphenylmercaptoacetyl, 4-Aminophenylmercaptoacetyl, 3 ^-Dichlorphenylmercaptoacetyl, 3-Bromphenylmercaptoacetyl, 4-Fluorphenylmercaptoacetyl, 2,6-Difluorphenylmercaptoacetyl, 4-Nitrophenylmercaptoacetyl oder 3-Fluorphenylmercaptoacetyl.

Falls bei obiger Formel I der Substituent R eine 5-substituierte Amino-5-carboxybutylgruppe bedeutet, dann ist

R-C=O

repräsentativ für veresterte aminogeschützte Adipoylgruppen, worin die Estergruppe für Dipheny!methyl, p-Nitrobenzyl,

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Benzyl, p-Methoxybenzyl, 2,2,2-Trichloräthyl oder t-Butyl steht und die substituierten Aminogruppen Acetamido, Propionamido, Chloracetamido, Benzamide, 2,4-Dichlorbenzamido, 4-Brombenzamido, Phthalimido oder 2,4-Dinitroanilino sein können.

Steht bei obiger Formel I der Substituent R für eine Gruppe der Formel

P-CH- ,

dann sind typische Acylgruppen R-C=O, die Mandeloylgruppe der Formel

dessen O-Formylderivat der Formel

die alpha-Carboxyphenylacetylgruppe der Formel

a>

CH-C- , C=O

OH

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■w '

die alpha-Sulfophenylacetylgruppe der Formel

CH-C- ,

a ¹^ ^ν——' SO₃H

die Phenylglycylgruppe der Formel

W -H-C- ,

a'

NH,

sowie diejenigen 2-Thienyl- und 3-Thienylacylgruppen, bei denen in obiger Formel die Phenylgruppe durch einen 2-Thienyl- oder einen 3-Thienylring ersetzt ist.

Beispiele der oben genannten Acylgruppen sind 4-Methylmandeloyl/4-Hydroxymandeloyl, 3-Hydroxymandeloyl, 4-Aminomandeloyl, 3-Brommandeloly, 4-Chlormandeloyl, 3-Methyl-4-fluormandeloyl, 2-Fluormandeloyl, 4-Fluormandeloyl, 4-Methoxymandoloyl, 3,4-Dimethyl-O-formylmandelolyl, 4-Chlor-O-formylmandeloyl, 3-Amino-O-formylmandeloyl,

3-Brom-O-foriaylmandeloyl, 3 ,4-Dimethoxy-O-f ormylmandeloyl, O-Acetylmandeloyl, O-Acetyl-4-hydroxymandelolyl, alpha-Carboxy- 4-methylphenylacetyl, alpha-Carboxy-3,4-dichlorphenyläcetyl, alpha-Carboxy-4-hydroxyphenylacetyl, alpha-Carboxy-2-methoxyphenylacetyl, alpha-Carboxy-4-isopropoxyphenylacetyl, alpha-Carboxy-3-hydroxyphenylacetyl, alpha-Carboxy-4-aminophenylacetyl, alpha-Sulfo-4-methylphenylacetyl, alpha-Sulfo-3,4-dichlorphenylacetyl, alpha-Formyloxy-2-thienylacetyl, alpha-Sulfo-2-thienylacetyl, Phenylglycyl, 4-Hydroxyphenylglycyl, 3-Chlor- phenylglycyl, 3-Hydroxyphenylglycyl, 4-Methoxyphenylglycyl,

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alpha-Ainino-2-thienylacetyl oder alpha-Amino-2-furylacety1.

Falls in der obengenannten Formel der Substituent R für eine Gruppe der Formel R'-CH-- steht, dann sind -typische Acylgruppen der Formel I 2-Thienylacetyl, 3-Thienylacetyl, 2-Furylacetyl, Oxazyl-2-acetyl, Thiazyl-2-acetyl oder Tetrazyl-1-acetyl.

Die erfindungsgemäßen Sulfonatester werden hergestellt durch Umsetzen eines T-Acylamido-S-hydroxy-S-cephem-^ carbonsäureesters mit einem Cj-Cg-Alkylsulfonylhalogenid, einem Phenylsulfonylhalogenid oder einem substituierten Phenylsulfonylhalogenid bei Temperaturen zwischen etwa -5 und 35 °C in einem aprotischen Lösungsmittel in Gegenwart eines Halogenwasserstoffakzeptors. Die als Ausgangsprodukte verwendeten T-Acylamido-S-hydroxy-S-cep carbonsäureester haben folgende Formel II

R-C-N-

ι ι

II

COOR₁

worin R die gleiche Bedeutung besitzt wie bei der oben angeführten Formel I und R₁ eine esterbildende Carbonsäureschutzgruppe bedeutet.

Typische Alkyl- oder Phenylsulfonylhalogenide sind Methansulf onylchlorid, Methansulfonylbromid, Äthansulfonylchlorid, n-Butansulfonylchlorid, n-Hexansulfonylbromid, Phenylsulfonylchlorid, p-Chlorsulfonylchlorid, p-Fluorsulfonylchlorid, p-Toluolsulfonylchlorid, p-Toluolsulfonylbromid, 3- oder 4-Nitrobenzolsulfonylchlorid oder - bromid,, 3-Äthylbenzylsulfonylchlorid oder 3-Brombenzolsulfonylchlorid oder -bromid.

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Geeignete aprotische Lösungsmittel sind die Ätherlösungsmittel wie Tetrahydrofuran, Dioxan oder der Dimethylather von Äthylenglycol. Dimethylacetamid wird als Lösungsmittel bevorzugt.

Die Umsetzung wird in Gegenwart eines Halogenwasserstoffakzeptors durchgeführt, beispielsweise einem nichtreagierendon tertiären Amin wie Triäthylamin oder Pyridin, oder einem Alkylenoxid, wie Propylen- oder Butylenoxid. Propylenoxid wird als Halogenwasserstoffakzeptor bevorzugt. Die Akzeptoren vom Typ der tertiären Amine führen gerne zu einer Isomerisierung einer 3-Cephem- zu einer 2-Cephem-Verbindung. Bei Verwendung eines Alkylenoxids wird eine derartige Isomerisierung bei den meisten Sulfonylhalogeniden_i auf einem Minimum gehalten.

Die Umsetzung wird durchgeführt/ indem man die stöchiometrische Menge des Sulfonylhalogenids oder einen leichten Überschuß hiervon zu einer Lösung des S-Hydroxy-S-cephemesters in dem aprotischen Lösungsmittel, die zumindest eine stöchiometrische Menge des Halogenwasserstoffakzeptors enthält, gibt. Das Reaktionsgemisch wird vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 10 und 25 ⁰C etwa 3 bis 12 Stunden gerührt. Der dabei erhaltene Sulfonatester wird aus dem Reaktionsgemisch durch Extraktion mit einem organischen Lösungsmittel, wie Äthylacetat oder Methylenchlorid, isoliert und aus dem Extrakt gewonnen. Die 3-Sulfonatester können chromatographisch über Silicagel gereinigt werden. Enthält das Ausgangsmaterial in der 7-Acylamidoseitenkette eine funktioneile Gruppe, die mit dem Sulfonylhalbgenid reagieren kann, dann schützt man diese · reaktionsfähige Gruppe mit einer geeigneten Schutzgruppe. Die alpha-Aminogruppe der Phenylglycidylseitenkette kann beispielsweise während der Bildung des Sulfonylesters mit einer Reihe von Aminoschutzgruppen geschützt werden. Geeignete Beispiele hierfür sind die Urethanschützgruppen,

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wie t-Butyloxycarbonyl, 2,2,2-Trichloräthoxycarbonyl, Benzyloxycarbonyl oder p-Nitrobenzyloxycarbonyl, die mit Äthylacetoacetat oder Acetylaceton gebildeten Enaminschutzgruppen, die Trity!gruppe oder andere Aminoschutzgruppen. Ein an der Phenylgruppe in der 7-Seitenkette vorhandender Aminosubstituent kann ferner mit den gleichen Gruppen geschützt sein. In ähnlicher Weise ist eine in der 7-Acylaminoseitenkette befindliche Hydroxygruppe, wie beispielsweise bei der Mandeloylseitenkette, mit einer leicht abspaltbaren Gruppe geschützt, beispielsweise der Formylgruppe oder der Trichloräthoxycarbonylgruppe. Nach erfolgter Sulfonylierung werden diese Schutzgruppen wieder entfernt. Ferner wird auch die am C.-Atom befindliche Carboxylschutzgruppe entfernt, um so zur 3-Sulfonyloxy-3-cephem-4-carbonsäure zu gelangen, die antibiotisch wirksam ist.

Die oben genannte Beschreibung der Herstellung de.r Sulfonatester läßt sich durch folgendes Reaktionsschema erläutern:

-SO₂-R₂

COOR

Esterspaltung

COOH

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worin R_f R₁ und R₂ die obengenannte Bedeutung besitzen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung setzt man p-Nitrobenzyl-7-(N-t-butyloxycarbonyl-D-phenylglycylamido)-3-hydroxy~3-cephem-4-carboxylat mit Methansulfonylchlorid in Dimethylacetamid in Gegenwart von Propylenoxid bei etwa 5.°C um, wodurch man zum 7-(N-t-butyloxycarboriyl-D-phenylglycylamido)-3-methylsulfonyloxy-3-cephem-4-carbonsäure-pnitrobenzylester gelangt. Das erhaltene Produkt wird über einen Katalysator aus vorreduziertem Palladium-auf-Kohle in einem inerten Lösungsmittel hydriert, um so die p-Nitrobenzylestergruppe abzuspalten, und das entesterte Produkt setzt man dann mit p-Toluolsulfonsäure in Acetonitril um, wodurch die p-Butyloxycarbonylgruppe abgespalten wird und man das Antibioticum 7-(D-Phenylglycylamido)-3-methylsulfonyloxy-3-cephem-4-carbonsäure erhält.

Zu den zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen verwendeten Ausgangsprodukten kann man gelangen, indem man einen 7-Acylamido-3-exomethylencepham-4-carbonsäureester oder einen 7-Amino-3-exomethylencepham-4-carbonsäureester mit Ozon in einem inerten Lösungsmittel bei einer Temperatur zwischen -80 und 0 °C umsetzt, wodurch man das Ozonidderivat der 3-Exomethylendoppelbindung erhält. Das Ozonidzwischenprodukt wird ohne Isolieren zersetzt, indem man das Ozonid in situ mit einem milden Reduktionsmittel umsetzt, wie Natriumbisulfit oder vorzugsweise Schwefeldioxid, wodurch man den entsprechenden 3-Hydroxy-4-cephemcarbonsäureester erhält.

Die Ozonolyse eines 7-Amino-3-exomethylencepham-4-carbonsäureesters oder eines 7-Acylamido-3-exomethylehcepham-4-carbonsäureesters der folgenden Formel III wird durchgeführt, indem man durch eine Lösung des 3-Exomethylencephamesters in einem inerten Lösungsmittel bei einer Temperatur zwischen -80 und 0 C Ozon leitet. Die Exomethylendoppelbindung

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reagiert mit Ozon unter in situ Bildung eines Ozonidzwischenprodukts, das wie im folgenden beschrieben unter Bildung des 3-IIydroxy-3-cephemesters der Formel IV zersetzt wird.

R-N

III ^C00*1

Bei den obigen Formeln steht der Substituent R für Wasserstoff oder eine von einer Carbonsäure abgeleitete Acylgruppe, v/obei diese Acylgruppe unter den beschriebenen Ozonolysebedingungen nicht oxydierbar ist. Der Substituent R- ist darin eine esterbildende Gruppe, und es handelt sich hier vorzugsweise um eine solche Gruppe, die sich bei der Hydrogenolyse oder bei saurer oder basischer Hydrolyse leicht abspalten läßt.

Das benötigte Ozongas wird mit einem in der synthetischen und analytischen Chemie gebräuchlichen Ozongenerator hergestellt, wonach man Ozon durch Einwirkung einer elektrischen Entladung auf Sauerstoff erhält. Ein geeigneter Ozongenerator wird beispielsweise von der Welsback Corporation hergestellt. Das Ozon wird dabei in einem Sauerstoffstrom gebildet, den

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man dann direkt in das Reaktionsgefäß einleitet. Die in dem Sauerstoffstrom vorhandene prozentuale Ozonmenge läßt sich je nach Wunsch variieren, indem man beispielsweise die Fließgeschwindigkeit des Sauerstoffs durch den Ozonisator oder die Intensität der elektrischen Entladung ändert. Die in dem Sauerstoffstrom vorhandene Prozentmenge an Ozon läßt sich jodometrisch bestimmen; indem man die aus einer Standardlösung von Kaliumjodid durch das Ozon aus dem Generator freigesetzte Jodmenge mit Natriumthiosulfat titriert. Die in dem Sauerstoffstrom vorhandene Prozentmenge an Ozon ist nicht kritisch. Ein ungefährer Wert der in das Reaktionsgemisch einfließenden Ozonmenge erleichtert jedoch die Durchführung des erfindungsgemäßen Ozonolyseverfahrens, da sich so die Zeit bestimmen läßt, zu der die gewünschte Umsetzung beendet sein soll, wodurch sich die Bildung von Uberoxydationsprodukten minimal halten läßt.

Wahlweise kann die Ozonolyse auch chromatographisch verfolgt werden. Hierzu entnimmt man beispielsweise eine kleine Teilmenge aus dem Reaktionsgemisch, zersetzt das Ozonid und ermittelt die in der Probe vorhandene Menge an nichtumgesetztem Ausgangsmaterial und gebildetem 3-Hydroxy-3-cephem durch Vergleich des Dünnschichtchromatogramms mit demjenigen einer bekannten Menge an Ausgangsmaterial und einem 3-Hydroxy-3-cephem.

Für die Ozonolyse geeignete inerte Lösungsmittel sind diejenigen, in denen die 3-Exomethylencephamester zumindest teilweise löslich sind, und die unter den beschriebenen Bedingungen nicht mit Ozon reagieren. Als Lösungsmittel werden hierzu im allgemeinen Methanol, Äthanol, Äthylacetat, Methylacetat und Methylenchlorid verwendet.

Die Konzentration an Ausgangsmaterial in dem inerten Lösungsmittel ist nicht kritisch. Vorzugsweise verwendet man eine

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für ein vollständiges Auflösen ausreichende Menge an Lösungsmittel.

Die Ozonolyse wird vorzugsweise bei Temperaturen zwischen etwa -80 und -50 ⁰C durchgeführt.

Nach beendeter Ozonidbildung_f was man durch eines der oben beschriebenen Verfahren ermittelt, treibt man in dem Reaktionsgemisch vorhandenes überschüssiges Ozon aus dem Reaktionsgemisch aus, indem man durch das Gemisch Stickstoff oder Sauerstoff leitet.

Nach Entfernen des Ozonüberschusses zersetzt man das Ozonid, indem man das Reaktionsgemisch mit einem milden Reduktionsmittel aus der Gruppe Natriumbisulfit, Schwefeldioxid oder Trimethylphosphit versetzt, wodurch man den 3-Hydroxy-3-cephem-4-carbonsäureester erhält. Die Zersetzung wird vorgenommen, indem man einen Überschuß des Reduktionsmittels zugibt und das Reaktionsgemisch dann bei Temperaturen zwischen etwa -80 ⁰C und 0 ^QC solange
Stärke-Test negativ reagiert,

etwa -80 ⁰C und 0 ^QC solange rührt, bis es im Kaliumjodid-

Zur Zersetzung des Ozonidzwischenprodukts verwendet man vorzugsweise gasförmiges Schwefeldioxid. Dieses Mittel wird deshalb bevorzugt, weil es sich während der nachfolgenden Aufarbeitung vollständig aus dem Reaktiosnsgemisch verflüchtigt und so die Gewinnung des Reaktionsproduktes nicht kompliziert.

Die 7-Acylamido-3-hydroxy-3-cephem-4-carbonsäureester werden aus dem Reaktionsgemisch gewonnen, indem man das Gemisch zuerst zur Trockne eindampft und aus dem Rückstand dann das gewünschte Produkt extrahiert. Wahlweise lassen sich die N-acylierten 3-Hydroxy-3-cephemester auch aus der organischen

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flüssigen Phase des Zersetzungsgemisches gewinnen, indem man die flüssige Phase von unlöslichen Bestandteilen trennt und die organische Schicht nach Waschen und Trocknen eindampft, wodurch man den 3-Hydroxyester erhält.

Der 3-Hydroxykernester, nämlich ein 7-Amino-3-hydroxy-3- · cephem-4-carbonsäureester, wird am besten in Form eines Salzes isoliert, beispielsweise des Hydrochlorids oder Hydrobromids. _ ■

Falls man einen Ester von 7-Amino-3-exomethylencepham-4-carbonsäure (Formel III, R=H) ozonisiert, dann verwendet man vorzugsweise ein Salz dieses Kernes, beispielsweise das Hydrochlorid oder p-Toluolsulfonat.

Zu den Ausgangsprodukten zur Herstellung der 3-Exomethylencephamester gelangt man, indem man eine 7-Acylamidocephalosporansäure in bekannter Weise mit einem Schwefel enthaltenden Nucleophil umsetzt, wodurch es zu einer nucleophilen Verlagerung der Acetoxygruppe der Cephalosporansäure unter Bildung einer 7-Acylamido-3-thiosubstituierten-methyl-3-cephem-4-carbonsäure kommt. Das 3-thiosubstituierte Cephemprodukt wird dann mit Wasserstoff in Gegenwart von Raney-Uickel oder mit Zink/Ameisensäure in Gegenwart von Dimethylformamid reduziert, wodurch man die 3-Exomethylencephamsäure erhält. So setzt man beispielsweise 7-Phenylacetamidocephalosporansäure mit Kaliumäthylxanthat um, wodurch man zur 7-Phenylacetamido-3-äthoxythiocarbonylthiomethyl-3-cephem-4-carbonsäure gelangt, aus der man durch Reduktion mit Zink/Ameisensäure in Gegenwart von Dimethylformamid die 7-Phenylacetamido-3-exomethylencepham-4-carbonsäure der Formel

j ν ° ^H

(I VyJCH₂-C-N -, S ^i

COOH

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erhält.

In ähnlicher Weise läßt sich der 3-Exomethylencephamkern der Formel

COOH

herstellen, indem man einen T-Acylainido-S-exomethylencepham-4-carbonsäureester mit Phosphorpentachlorid (PCIc) in Methylenchlorid in Gegenwart von Pyridin umsetzt, und so das entsprechende Iminochlorid als Zwischenprodukt erhält. Das Iminochlorid setzt man dann in der Kälte mit Methanol zum Iminoäther um. Der Iminoäther hyydrolysiert leicht, wodurch man das T-Amino-S-exomethylencepham-'i-carbonsäureester-hydrochlorid erhält. Durch Abspalten der Estergruppe gelangt man dann zum 3-Exomethylencephamkern.

Ein Ester des 3-Exornethylencephamkerns läßt sich mit dem gewünschten Derivat einer Carbonsäure zum 7-Acylamido-3-exomethylencepham-4-carbonsäureester acylieren, und der so erhaltene acylierte Ester wird dann zum 3-Hydroxyester, nämlich dem Ausgangsmaterial der Formel II, ozonisiert. Wahlweise kann man einen Ester des 3-Hydroxy-7-amino-3-cephemkerns auch unter nicht wasserfreien Bedingungen zum 7-Acylamido-3-liydroxy-3-cephem-4-carbonsäureester acylieren. Die Acylierung dieses Kerns erfolgt unter den Bedingungen, wie sie auch zur Acylierung der 7-Aminocephalosporansäure üblich sind. Die Acylierung eines 7-Amino-3-hydroxy-3-cephemesters erfolgt vorzugsweise jedoch in einem wässrigen Medium, beispielsweise in wässrigem Aceton oder wässrigem Acetonitril.

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Die 7-Acylamido-3-alkyl- oder -phenylsulfonyloxy-S-cephem-4-carbonsäureester (Formel I, R₁ = Ester) sind interessante Zwischenprodukte zur Herstellung der antibiotisch wirkenden freien Säuren. Unter die Definition von R₁ fallende esterbildende Gruppen sind alle bekannten Gruppen, die normalerweise zum Schutz der C.-Carbonsäuregruppe des Cephalosporinmoleküls verwendet werden, während, man mit dem Molekül Umsetzungen durchführt, die andere Gruppen betreffen. Diese esterbildenden Gruppen lassen sich leicht durch bekannte Reduktions- oder Hydrolyseverfahren unter Bildung der freien Säure abspalten. Die p-Nitrobenzylestergruppe wird beispielsweise durch katalytische Hydrogenolyse über Palladiumauf-Kohle entfernt.· Die Diphenylmethylgruppe (Benzhydryl) entfernt man beispielsweise mit Trifluoressigsäure in Anisol bei etwa 10 C. Die p-Methoxybenzylgruppe wird beispielsweise mit Trifluoressigsäure bei etwa 10 ⁰C abgespalten /J. Org. Chem., 36, 1259 (19711/. Die 2,2,2-Trichloräthylgruppe entfernt man beispielsweise mit Zink und Säure /J. Am. Chem. Soc. 88, 852 (1966]_/. Die Abspaltung der Benzylestergruppe erfolgt beispielsweise durch katalytische Hydrogenolyse über einen Palladiurnkatalysator /J. Org. Chem., 27, 1381 (1962j_/. Die Abspaltung der tertiären Butylgruppe ist beispielsweise in J. Org. Chem., 31, 444 (1966) beschrieben.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen 3-Sulfonatester entsteht lediglich eine kleine Menge des entsprechenden 2-Cephemisomers. Die Herstellung der Tosylatester ist normalerweise durch eine stärkere Isomerisierung zu dem 2-Cephemisomer begleitet als die Herstellung der Alkylsulfonatester. Bildet sich bei der Sulfonylierung eine beträchtliche Menge an 2-Cephem-3-sulfonatester, dann läßt sich das Gemisch aus 2- und 3-Cephemsulfonaten chromatographisch über Silicagel trennen. Das Isomerengemisch wird vorzugsweise jedoch mit einer Perlsäure oxydiert, beispielsweise mit m-Chlorperbenzoesäure oder Peressigsäure, um so die entsprechenden

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Sulfoxide herzustellen. Die Sulfoxidbildung eines 2-Cephems ist bekanntlich durch Isomerisierung zu dem 3-Cephemisomer begleitet £j. Am. Chem. Soc, 35, 2430 (197Oj_/. Das dabei erhaltene S-Cephem-S-sulfonatestersulfoxid reduziert man■ dann zum Sulfid, was man beispielsweise mit einem Phosphorhalogenid oder mit Phosphortrichlorid tun kann. Irgendein in dem gewünschen 3-Cephemsulfonatester vorhandenes 2-Cephemisomeres läßt sich daher zum gewünschten 3-Cephemisomer umwandeln. Die erfindungsgemäßen T-^Acylamido-S-cephem-S-sulfona ester der Formel I, worin R₁ für Wasserstoff steht (nämlich die freien Säuren), sind wertvolle Antibiotica, die sich zur Bekämpfung gram-positiver und gram-negativer Bakterien und ferner gegenüber Penicillin resistenter Staphylococcen verwenden lassen. Die antibakterielle Wirksamkeit dieser SuI-fonatester wird anhand der folgenden in vitro ermittelten Vergleichswerte dargestelltj die man unter Verwendung typischer Verbindungen erhält. In der folgenden Tabelle I ist die Minimalinhibierungskonzentration (MIC) für typische Verbindungen gegenüber gram-negativen Bakterien dargestellt. Die entsprechenden Daten erhält man nach dem sogenannten Standard-Gradienten-Plattenverfahren.

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Tabelle

Test-Organismus

Antibiotxsche Aktivität von Cephalosporinsulfonaten

gegenüber Gram negativen Bakterien

Shigella sp. Escherichia coli Klebsiella pneumoniae Aerobacter aerogenes Salmonella heidelberg Pseudomonas aeruginosa Serratia marcescens untersuche Verbindung
Minimalinhibiterkonzentration (mg/ml)

10,7	7,0	6,5	19,5	16,5	13,6
•11,0	13,1	8,8	• 16,3	24	19,5
6,5	7,0	5;5	9,3	16,3	5,5
3,5	3,5	6,0	16,5	12,0	8,8
2,0	4,0	6,0	125	13,5	7,0

> 200 > 200 > 200 > 200 > 200 > 200

120

180

> 200 > 200

100

ro

Tabelle I (Forts.)

Die untersuchten Verbindungen sind folgende:

1 — 7-/2-(2-Thienyl)acetamido/-3-methylsulfonyloxy-3-cephem-4-carbonsäure.

2 — 7-/2-(2-Thienyl)acetamido/-3-äthylsulfonyloxy-3-cephem-4-carbonsäure.

3 — 7-/2- (2-Thienyl)acetamido/-3-n-butylsulfonyloxy--3-cepheiu-4-carbonsäure.

_o 4 — 7-/2-(2-Thienyl)acetamidoZ-3-(p-toluolsulfonyloxy)-3-cephera-4-carbonsäure.

5 — 7-/2-(2-Thienyl)acetamido/-3-(4-fluorbenzol3Ulfonyloxy)-3-cephem-4-carbosnäure.

_o 6 — 7-(D-Phenylglycylamido)-3-methylsulfonyloxy-3-cephem-4-carbonsäure.

Bei dem gleichen Untersuchungsverfahren hemmen die Cephasporinsulfonatester auch das Wachstum von Klinikisolaten Penicillinnresistenter Staphylococcen.

Die V-Acylamido-S-cephem-S-sulfonatester der Formel I, in der R₁ für Wasserstoff steht, bilden pharmazeutisch unbedenkliche Salze mit anorganischen und organischen Basen. So kann man beispielsweise die Natrium-, Kalium- oder Calciumsalze herstellen durch Umsetzen der freien Säuren mit Natriumcarbonat, Natriumbicarbonat, Natriumhydroxid, Kaliumcarbonat oder Calciumhydroxid. Mit Aminen, wie Benzylamin, 2-Aminoäthanol, Diäthanolamin oder Diisopropylamin, lassen sich Aminsalze herstellen. Verbindungen der Formel I, worin R-C(O)- für die Phenylglycylseitenkette steht, bilden mit geeigneten Mineral- und organischen Säuren Säureadditionssalze. Durch Umsetzen mit Chlorwasserstoffsäure, Bromwasserstoffsäure oder Schwefelsäure lassen sich beispielsweise die entsprechenden Hydrochloride, Hydrobromide oder Sulfate herstellen. Durch Umsetzen mit p-Toluolsulfonsäure kann man in ähnlicher Weise zum p-Toluolsulfonat des Amins gelangen. Solche Salze der C.-Carboxylgruppe und einer Aminogruppe der C,-Seitenkette eignen sich zum Reinigen der freien Säure des Antibioticums, sowie zur Herstellung von für eine Verabreichung geeigneten pharmazeutisch unbedenklichen Formulierungen.

Diejenigen Verbindungen der Formel I, bei denen R₁ eine Estergruppe darstellt, sind wichtige Zwischenprodukte zur Herstellung der jeweiligen freien Säure des Antibioticums.

Beispiele erfindungsgemäßer Verbindungen der Formel I sind:

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Beispiele erfindungsgemäßer Verbindungen der Formel I sind:

7-/2-(2-Thienyl)acetamido/-3-me thylsulf onyloxy-3-cephera-4-carbonsäure,

7-/2- (2-Furyl)acetamido/-3-äthyIsulfonyloxy-3-cephem-4-carbonsäure,

7-Phenylacetamido-3- (p-toluolsulf onyloxy) -3-cephem-4-carbonsäure,

7- (4-Chlorphenylmercaptoacet.amido) -3-methylsulfonyloxy-3-cephem-4-carbonsäure,

7-Phenoxyacetamido-3-n-propylsulfonyloxy-3-cephem-4-carbonsäurc,

7-Cyanoacetamido-3-methylsulfonyloxy-3-cephem-4-carbonsäure ,

7- (D-Mandel ami do) -S-nethylsulfonyloxy-S-cepheirr^-carbonsäure,

7-(D-Phenylglycylamido)-S-methylsulfonyloxy-S-cephem-4-carbonsäure,

7-(D-4-Hydroxyphenylglycylamido)-3-äthylsulfonyioxy-3-cephem-4-carbonsäure,

7-(O-Formyl-D-mandelamido)-3-(p-toluolsulfonyloxy)-3-cephem-4-carbonsäure,

7-(Tetrazol-1-acetamido)-3-methylsulfonyloxy-3-cephem-4-carbonsäure,

7- (S-Amino-S-carboxyvaleramido)-3-(p-toluolsulfonyloxy)-3-cephem-*4-carbonsäure,

7-Acetamido-3-ben2Olsulfonyloxy-3-cephem-4-carbonsäure_#

7-(alpha-Sulfophenylacetamido)-S-äthylsulfonyloxy-S-cephem-4-carbonsäure,

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7-(alpha-Carboxy-4-chlorphenylacetamido)-3-n-butylsuifonyloxy-3-cephem-4-carbonsäure,

und deren pharmazeutische unbedenkliche nichttoxische Salze.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Beispiele näher erläutert.

A. Herstellung der Ausgangsprodukte

Beispieli p-Nltrobenzyl-7~amino-3-methvlencepham-4~carboxylat-hydrochlorid

Eine Lösung von 965 mg (mMol) p-Nitrobenzyl-7-phenoxyacetamido-3-methylencepham-4-carboxylat in 10 ml Methylenchlorid wird mit 175 mg trockenem Pyridin und 460 mg Phorphorpentachlorid· versetzt, und das erhaltene Gemisch rührt man 6 Stunden bei Raumtemperatur. Sodann versetzt man das Gemisch mit 1 ml Isobutanol, und läßt das Ganze dann bei 0 ⁰C über' Nacht stehen. Der hierbei entstandene kristalline Niederschlag, nämlich das p-Nitrobenzyl-^-amino-S-methylencepham-^-carboxylat-hydrochlorid, wird abfiltriert, wodurch man 430 mg (58 % Ausbeute) des gewünschten Produkts erhält.

Elementaranalyse für C₁₅H₁₆N₃O₅ berechnet: C 46,69; H 4,18; N 10,89; gefunden: C 46,40; H 4,20; N 10,62.

I.R. (Nujol-Mull)

Carbonylabsorption bei 5,65 (ß-Lactam) und 5,75 (Ester) Mikron.

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Ί /9o/

N.M.R. (DMSO dg):Signale bei 6,34 (2d, 2H, C₂-H₂ 4,98 (d, 1H, C₆-H); 4,7-4,4 (m, 6H, C₄-H, Ester CH₂, C₄-CH₂ und C₇-H); und 2,4-1,6 (m, 4H, aromatisches H) Tau.

Beispiel 2

p-Nitrobenzyl^-amino-S-hydroxy-S-cephem^-carboxylat-hydro-

chlorld

Eine Lösung von 4 g p-Nitrobenzyl^-amino-B-methylencepham-4-carboxylat-hydrochlorid in 620 ml Methanol wird in einem Trockeneis-Aceton-Bad gekühlt, und durch die kalte Lösung läßt man etwa 20 Minuten Ozon perlen. Das erhaltene Reaktionsgemisch wird dann zur Entfernung von restlichem Ozon mit Stickstoff gespült, worauf man 10 g Natriumbisulfit zusetzt. Das Reaktionsgemisch wird hierauf 1 Stunde bei Eisbadtemperatur gerührt, worauf der Kaliumjodid-Stärke-Test des Gemisches negativ verläuft.

Nach Eindampfen des Gemisches im Vakuum erhält man das gewünschte Reaktionsprodukt in Form eines amorphen gelben Rückstands. Der Rückstand wird aus Aceton umkristallisiert, und man erhält so 3,4 g p-Nitrobenzyl^-amino-S-hydroxy-3-cephem-4-carboxylat-hydrochlorid als kristallines Acetonsolvat.

I.R. (Nujol-Mull):

Carbonylabsorptionsbande bei 5,60 (ß-Lactam) und 6,04 (Estercarbony!wasserstoff, gebunden an 3-Hydroxy)Mikron.

N.M.R. (DMSO dg): Signale bei 7,92 (s, 3H, 1/2 ΜοΓ Aceton), 6,22 (2d, 2H, C₃-H₂), 5,07 (d, 1H, CgH), 4,8-4,5 (m, 3H, Ester CH₂ und C₇H), 2,4-1,6 (m, 4H, aromatisches H) Tau.

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Beispiel3

-?-^-(2-thienyl)acetamidoZ-S-hydroxy-S-cephem-4-carboxylat

Eine Lösung von 1,55 g p-Nitrobenzyl^-amino-S-hydroxy-S-cephem-4-carboxylat-hydrochlorid in 30 ml Aceton, die 364 mg (0,5 ml, 3,6 mMol) Triäthylamin enthält, wird mit 962 mg Harnstoff versetzt. Unter Rühren bei Raumtemperatur versetzt man das so erhaltene Gemisch dann tropfenweise mit 730 mg (4,4 mMol) 2-Thiophenacetylchlorid in 20 ml Aceton. Nach 2,5 Stunden wird das Reaktionsgemisch filtriert-und eingedampft. Den Rückstand löst man in Äthylacetat, und die erhaltene Lösung wascht man der Reihe nach mit Wasser, 5-prozentiger Natriumbicarbonatlösung, 5-prozentiger Salzsäure und gesättigter Natriumchloridlösung. Die gewaschene Lösung wird getrocknet und dann im Vakuum eingedampft, wodurch man 1,2 g Reaktionsprodukt in Form eines kristallinen Rückstands erhält. Durch Umkristallisieren aus Äthylacetat gelangt man zum reinen p-Nitrobenzyl-7-£2-(2-thienyl)acetamidoZ-3-hydroxy-3-cephem-4-carboxylat, das folgende Spektraleigenschaften aufweist:

I.R. (Nujol-Mull):

Absorptionspeaks bei 3,0 (Amid NH), 5,68 (ß-Lactamcarbonyl) und 6,1 (Amid und Esterwasserstoff, gebunden an 3 OH) Mikron.

N.M.R. (CDC1₃/DMSO d_g): Signale bei 6,54 (2d, 2H, C₂H₂), 6,16 (s, 2H, Seitenketten CH₂), 4,90

(d, 1H, C_CH), 4,60 (d, 2H, Ester CH,),

4,43 (q, 1H, C₇H), 3,1-1,6 (m, 7H, aromatisches H),

und 1,30 (d, 1H, Amid NH) Tau.

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B. Herstellung der Sulfonatester

Beispiel 4

p-Nitrobenzyl-7-/2-(2-thienyl)acetamido/-3-methylsulfonyloxy-

3-cephem-4-carboxylat

Eine Lösung von 4,75 g (10 raMol) p-Nitrobenzy1-7-/2-(2-thienyl) acetamido-3-hydroxy-3-cephem-4-carboxylat in 50 ml trockenem Dimethylacetamid wird mit 2 ml Propylenoxid versetzt. Zu der so erhaltenen Lösung gibt man unter Rühren 1 Äquivalent Methansulfonylchlorid und rührt dann weitere 3 Stunden. Das Reaktionsgemisch nimmt man in Äthylacetat auf, und die erhaltene Lösung wäscht man mit gesättigter Natriumchloridlösung. Die gewaschene organische Phase wird im Vakuum zur Trockne eingedampft, wodurch man als Rückstand ein Gemisch des gewünschten Reaktionsproduktes erhält. Das Reaktionsprodukt wird durch präparative Dünnschichtchromatographie über Silicagel unter Verwendung von 65 % Äthylacetat/Hexan gereinigt.

Das gereinigte Produkt wird mikroanalytisch untersucht, was folgende Elementarzusammensetzung ergibt:

Elementaranalyse für C₂₁H₁₉NgO₉S₃

berechnet: C 45,56; H 3,46; N 7,59; S 17,38; gefunden: C 45,74; H 3,56; N 7,30; S 17,06.

Das Kernresonanzspektrum und das Infrarotabsorptionsspektrum stimmen mi,t der Struktur des gebildeten Produkts überein.

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2A17987

N.M.R. (DMSO dg) : Deltawerte 3,47 (s, 3H,

Methyl); 3,80 (breit s, 2H, Seitenketten CH₂); 3,91 (q, 2H, C₃H₂); 5,29 (d, 1H, CgH); 5,46 (breit s, 2H, Ester CH₂); 5,84 (q, tH, C₇H); 6,86-7,44 (m, 3H, Thiophen); und 7,98 (q,. 4H, Phenyl). . ,

I.R. (Mull): 1785, 1350 und 1158 cnf¹ U.V. (Äthanol) : \ max 264 m ,u.

Das obige Produkt (2 g) löst man in einem Lösungsmittelgemisch aus 15 ml Methanol und 20 ml Tetrahydrofuran, und die Lösung versetzt man mit 3 g vorreduziertem Katalysator aus 5 % Palladium-auf-Kohle. (Der Katalysator wird in 15 ml Methanol i stunde vor seinem Gebrauch vorreduziert). Das erhaltene Gemisch hydriert man 1,5 Stunden, und während dieser Zeit erfolgt die theoretisch mögliche Wasserstoffaufnahme.

Der Katalysator wird abfiltriert und das Filtrat dampft man auf einem Rotationsverdampfer im Vakuum zur Trockne ein. Den erhaltenen Rückstand löst man in 20 ml Äthylacetat und versetzt die Lösung mit 20 ml kaltem Wasser. Sodann stellt man den pH-Wert der Lösung mit einer Natriumbicarbonatlösung auf pH 7 ein und trennt dann die organische Phase.· Die wässrige Phase wird mit Äthylacetat überschichtet, worauf man den pH-Wert mit 1 η Salzsäure auf 2,θ'einstellt. Die organische Phase wird abgetrennt und mit einem Äthylacetatextrakt der angesäuerten wässrigen Schicht vereinigt. Das Gemisch aus Extrakt und organischer Schicht trocknet man über Magnesiumsulfat und dampft es dann zur Trockne ein, wodurch man das entesterte Produkt erhält, nämlich die 7-/2-(2-Thienyl)-acetamido/-3-methylsulfonyloxy-3-cephem-4-carbonsäure.

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N.M.R. (Aceton dg): Deltawerte 3,33 (s, 3H, Methyl); 3,50-4,00 (m_f 4H, zwei CH₂); 5,10 (d, 1H, C,-H) ; 5,88 (d, 1H, O₇H); 6,80-7,40 (m, 3H, Thiophen).

I.R. (KBr): 1795, 1175 cm""¹

U.V. (Äthanol) : λ. max 265 m,u (Schulter).

Elektrometrische Titration (80-:prozentiges wässriges Methylcellosolv) :pK 3,9.

Beispiel 5

7-/2-(2-Thienyl)acetamidoZ-S-äthylsulfonyloxy-S-cephem^-

carbonsäure

Nach der in Beispiel 4 beschriebenen Arbeitsweise werden 4,7 g (10 mMol) p-Nitrobenzyl-7-/2-(2-thienyl)acetamido/-3-hydroxy-3-cephem-4-carboxylat etwa 3 Stunden in 50 ml Dimethylacetamid, das etwa 2 ml Propylenoxid enthält, mit einer stöchiometrisehen Menge Äthansulfonylchlorid umgesetzt. Das Reaktionsgemisch löst man in Äthylacetat, worauf man die Lösung mit gesättigter Natriumchloridlösung wäscht. Die organische Phase wird getrocknet und zur Trockne eingedampft, wodurch man zum Reaktionsprodukt gelangt. Das erhaltene Produkt reinigt man dünnschichtchromatographisch über Silicagel unter Verwendung von 65 % Äthylacetat/Hexan zum Entwickeln. Das gereinigte Produkt, nämlich p-Nitrobenzyl-7-/2-(2-thienyl)acetamido/-3-äthylsulfonyloxy-3-cephem-4-carboxylat, hat folgende Elementaranalyse:

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Bruttoformel C₂₂H₂₁N₃O₉S₃:

berechnet: C 46,55; H 3,73; N 7,40; S 16,95; gefunden: C 46,32; H 3,48; N 7,5 ; S 16,67

I.R. (Chloroform): 1800, 1358, 1163 cm""¹

U.V. (Äthanol) : X. max 265 m,u.

N.M.R.(CDCl₃) Deltawerte: 1,47 (T, 3H, Methyl); ·

3,40 (q, 2H, CH₃); 3,73 (q, 2H, C₃-CH₂); 3,88 (s, 2H, Seitenketten CH₂); 5,13 (d, 1H

C₆H); 5,20 (s, 2H, Ester CH₃); 5,91 (q, 1H, C₇H); 6,85 (d, 2H, NH); 7,00-7,44 (in, 3H, Thiophen); 7,96 (q, 4H, Phenyl)I

Das obige Produkt wird zur Entfernung der p-Nitrobenzylestergruppe nach dem in Beispiel 4 beschriebenen Hydrierverfahren hydriert, und auf diese Weise erhält man die 7-/2-(2-Thienyl)acetamidoy-S-äthylsulfonyloxy-S-cephem^- carbonsäure.

N.M.R. (CDC1₃+Aceton dg): Deltawerte 1,45 (T,*3H, Methyl); 3,41 (q, 2H, CH₃); 3,69 (q, 2H, Ring-CH₂); 3,84 (s, 2H, Seitenketten CH₃); 5,12 (d, 1H, C₆-H); 5,83 (q", 1H, C₇-H); 6,88-7,32 (m, 3H, Thiophen).

I.R. (Mull): 1787, 1350 und 1170 cm"¹.

Elektrometrische Titration in 80-prozentigem wässrigem

Methylcellosolv: pK 4,15.

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Beispiel

7-/2-(2-Thienyl)acetamido/-3-n-butylsulfonyloxy-3-cephem-4-

carbonsäure

Nach dem in Beispiel 4 beschriebenen Veresterungsverfahren werden 4,7 g p-Nitrobenzyl-7-/2-(2-thienyl)acetamido/-3-hydroxy-3-cephem-4-carboxylat mit der stöchiometrischen Menge an n-Butylsulfonylchlorid in Dimethylacetamid, das Propylenoxid enthält, umgesetzt, wodurch man 2,1 g des 3-n-Butylsulfonyloxyderivats erhält»

Elementaranalyse für C₂₄H₂₅N₃O₉S₃:

berechnet: C 48,39; H 4,23? N 7,05; gefunden: C 47,94; H 4,27; N 6,31

N.M.R. (DMSO dg): Deltawerte 0,87 (t, 3H, Methyl); 1,10-1,90 (m, 4H, zwei CH₂); 2,45-2,87 (m, 2H, CH₂); 3,71 (q, 2H, Ring-CH₂); 3,79 (s, 2H, Seitenketten-CH₂); 5,28 (d, 1H_f C₅H); 5,42 (breit s, 2H, Ester CH₂); 5,82 (q, 1H, C₇H); 6,50-6,97 (m, 3H, Thiophen); 8,07 (q, 4H, Phenyl).

I. R. (CHCl₃): 1801, 1355, 1170cm"¹.

Außer dem so erhaltenen n-Butylsulfonylderivat spaltet man dann nach der in Beispiel 4 beschriebenen Arbeitsweise die p-Nitrobenzylestergruppe ab, und man erhält so die 7-/2-(2-Thienyl)acetamidoZ-S-n-butylsulfonyloxy-S-cephem-4-carbonsäure.

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"β .

N.M.R. (CDCl₃): Deltawerte 0,98 (t, 3H, Methyl);

1,10-2,00 (m, 4Ή, zwei CH₂); 2,65-3,00 (m, 2H, CH₂); 3,60-4,10 (m, 4H, C₂ und Seitenketten CH₃); 5,09 (d, 1H, CgH); 5,78 (q, 1H, C₇H); 6,85-7,38 (m, 3H, Thiophen).

I.R. (CHCl₃): 1787, 1360 cm"¹.

Elektrometrische Titration in 80 prozentigem wässrigem Methylcellosolv: pK 4,75.

Beispiel 7

7-/2-(2-Thienyl) acetamido/^-(p-Toluolsulfonyloxy)-3-cephem-

4-carbonsäure

Eine Lösung von 9,5 g (20 mMol) p-Nitrobenzyl-7-/2-(2-thienyl)acetamido/-3-hydroxy-3-cephem-4-carboxylat in 30 ml Dimethylacetamid und 30 ml Propylenoxid versetzt'man unter Eisbadtemperatur mit 4,2 g (22 mMol, 1,1 Äquivalten) p-Toluolsulfonylchlorid. Das Reaktionsgemisch wird etwa 15 Stunden bei Eisbadtemperatur und dann etwa 3 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Sodann dampft man das Reaktionsgemisch zur Entfernung von¹ überschüssigem Propylenoxid ein und löst das Konzentrat in Äthylacetat. Die erhaltene Lösung wird mit gesättigter Natfiumchloridlösung gewaschen und getrocknet. Durch Eindampfen der getrockneten Lösung unter vermindertem Druck erhält man den rohen Tosylatester in Form eines trockenen Rückstands. Den Rückstand löst man in Äthylacetat, und die erhaltene Lösung chromatographiert man über mit Wasser desaktiviertem Silicagel (WoeIm-Silicagel, 10 % Wasser), das in eine Glassäule gepackt ist.Die Säule eluiert man mit 45 Volumenprozent Hexan in Äthylacetat. Es werden 4 Fraktionen mit etwa 100 ml Volumen aufgefangen. Die Fraktionen 2 und 3

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werden vereinigt und unter vermindertem Druck eingedampft, wodurch man 4,75 g p-Nitrobenzyl-7-/2-(2-thienyl)acetamido/-3-(p-toluolsulfonyloxy)-3-cephem-4-carboxylat erhält, das mit dem entsprechenden 2-Cephemisomer vermischt 1st.

Eine Lösung von 1,26 g des Isomerengemisches in 20 ml
Methylenchlorid versetzt man unter Eisbadtemperatur mit
einer Lösung von 0,4 g m-Chlorperbenzoesäure in 20 ml
Methylenchlorid. Das Gemisch rührt man 40 Minuten, worauf man zur Trockne eindampf. Den Rückstand behandelt man mit Isopropanol, worauf man das Ganze filtriert, mit Äther
wäscht und trocknet, und so 1,1 g Produkt, nämlich p-Nitrobenzyl-7-^2-(2-thienyl)acetamido/-3-(p-toluolsulfonyloxy)-3-cephem-4~carboxylatsulfoxid, erhält. Das so erhaltene " SuIfoxid hat folgende Elementarzusammensetzung:

Bruttoformel C₂₇H₂₃N₃O-J₀S₃:

berechnet: C 50,23; H 3,59; N 6,51; gefunden: C 49,98; H 3,30; N 6,53.

Das Delta -cephemsulfoxid reduziert man wie folgt zum Delta -cephemsulfid:

Eine Lösung von 1,0g des Sulfoxide in 25 ml Acetonitril, die 5 ml Dimethylformamid enthält, versetzt man unter Eisbadtemperatur unter Rühren mit 0,157 g Phorphortribromid. Sodann rührt man das erhaltene Gemisch 1 Stunde in der Kälte. Das Gemisch wird hierauf mit Äthylacetat und gesättigter wässriger Natriumchloridlösung versetzt. Das Produkt extrahiert man mit Äthylacetat, und die organische Phase wäscht man dreimal mit gesättigter Natriumchloridlösung. Die organische Phase wird getrocknet und eingedampft, wodurch man 1,1 g Produkt erhält, nämlich p-Nitrobenzyl-7-^2-(2-thienyl)-acetamido) -3- (p-toluolsulfonyloxy) -S-cephem^-carboxylat.

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Das oben erhaltene Produkt hydriert man über einen vorreduzierten Katalysator aus 5 % Palladium-auf-Kohle in Methanol/Tetrahydrofuran nach der in Beispiel 4 beschriebenen Arbeitsweise, wodurch man als Produkt die freie Carbonsäure erhält, nämlich die 7-/2- (2-Thienyl)ace"tamido/-3-(p-toluolsulfonyloxy)-3-cephem-4-carbonsäure.

N.M.R. (CDCl₃): Deltawerte 2,47 (s, 3H, Methyl)Γ 3,40-4,10 (m, 4H, C, und Seitenketten CH-); 5,05 (d, 2H, CgH); 5,80 (q, 1H, C₇-H); 6,85-7,38 (m, 3H, Thiophen); 7,61 (q, 4H, Phenyl).

I.R. (CHCl₃): 1790, 1380, 1170cm"¹

Elektrometrische Titration (80-prozentiges wässriges Methylcellosolv): pK 4,4.

U.V. (Äthanol): A, max 265 iryu (Schulter).

Beispiel 8

T-[I-(2-Thienyl)acetamido/-3-(4-fluorbenzolsulfonyloxy)-3-

cephem-4-carbons äure

Nach dem in Beispiel 4 beschriebenen Sulfonierungs- und Entesterungsverfahren setzt man p-Nitrobenzy1-7-/2-(2-thienyl)acetamido/-3-hydroxy-3-cephem-4-carboxylat mit 4-Fluorbenzolsulfonylchlorid in Dimethylacetamid in Gegenwart von Propylenoxid um, und das dabei erhaltene SuIfonierungsprodukt, nämlich p-Nitrobenzyl-7-/2-(2-thienyl)-acetamido/-3-(4-fluorbenzolsulfonyloxy)-3-cephem-4-carboxylat,

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wird in Methanol-Tetrahydrofuran über vorreduziertem 5-prozentigern Palladium-auf-Kohle als Katalysator hydriert, wodurch man als Produkt die 7-/2-(2-Thienyl)acetamido/-3-(4-fluorbenzolsulfonyloxy)-3-cephem-4-carbonsäure erhält. Diese Verbindung hat folgende Elementaranalyse:

Bruttoformel für C₁₉H₂₅N₂O₇S₃F: . berechnet: C 45,78; H 3,03; N 5,62; F 3,81; gefunden: C 46,04; H 3,31; N 5,33; F 3,89.

N.M.R. (CDCl₃): Deltawerte 3,43-4,10 (breit ra, 4H, C₂ und Seitenketten CH₃); 5,05 (d, 1H, Cg-H); 5,77 (q, 1H, C₇-H); 6,80-7,48 und 7,77-8,16 (breit m, 7H, Thiophen und Phenyl H).

I.R. (CHCl₃): 1792, 1385 und 1160 cm"¹.

Elektrometrische Titration (80-prozentiges wässriges Methylcellosolv): pK 4,25.

Beispiel 9

7-(D-Phenylqlycylamido)-3-methylsulfonyloxy-3-cephem-4-

carbonsäure

Eine Lösung von 11,1 g p-Nitrobenzyl-7-amino-3-hydroxy-3-cephem-4-carboxylat-hydrochlorid in 500 ml Tetrahydrofuran versetzt man mit 15,1 g Natriumbisulfit. Das Gemisch wird 1 Stunde bei Raumtemperatur gerührt, worauf man 6,4 g N-(p-Butyloxycarbonyljphenylglycin und 6,25 g N-Äthoxycarbonyl-2-äthoxy-1,2-dihydrochinolin (EEDQ) zugibt. Das Gemisch rührt man 7 Stunden bei Raumtemperatur, worauf man zum Entfernen von Tetrahydrofuran einengt. Dieses Konzentrat löst man in Äthylacetat, und die erhaltene Lösung wäscht man der Reihe nach mit Natriumbicarbonatlösung, verdünnter Salzsäure und gesättigter Natriumchloridlösung und trocknet dann. Die

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getrocknete Lösung dampft man zur Trockne ein, und man erhält so 11,14 g p-Nitrobenzyl-7-(N-t-butyloxycarbonyl)-D-phenylglycylamido)-3-hydroxy-3-cephem-4-carboxylat.

Eine Lösung von 11,14 g des obigen Produkts in 50 ml Dimethylacetamid, die 25 ml Propylenoxid enthält, wird bei ■Raumtemperatur mit 1,47 ml Methansulfonylchlorid versetzt. Das erhaltene Gemisch rührt man etwa 3 Stunden, worauf man 1,47 ml Methansulfonylchlorid'zugibt und das Gemisch weitere 15 Stunden rührt. Das Reaktionsgemisch verdünnt man mit Äthylacetat, und die erhaltene Lösung extrahiert man viermal mit gesättigter Natriumchloridlösung. Die gewaschene organische Phase wird getrocknet und zu einem Rohprodukt aus p-Nitrobenzyl-7-(N-t-butyloxycarbonyl-D-phenylglycylamido)-3-methylsulfonyloxy-3-cephem-4-carboxylat eingedampft. Das Produkt reinigt man durch Lösen in Methylenchlorid und Ausfällen der Lösung durch Verdünnen mit Hexan. Das gereinigte Produkt (8,09 g) wird filtriert und getrocknet.

Zur Entfernung der p-Nitrobenzylestergruppe hydriert man dieses Produkt über vorreduziertem 5-prozentigem Palladiumauf-Kohle nach der in Beispiel 4 beschriebenen Arbeitsweise, wodurch man 4,21 g der freien Säure erhält.

Die freie Säure (1,545 g) wird in 3 ml trockenem Acetonitril gelöst, und die Lösung versetzt man in 1,7 g p-Töluolsulfonsäure. Das Reaktionsgemisch wird über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. Das Gemisch versetzt man dann mit Wasser und stellt den pH-Wert mit Natriumbicarbonatlösung auf pH 5,0 ein. Das Gemisch wird dann zur Entfernung von Acetonitril erhitzt, worauf man den wässrigen Rückstand filtriert. Sodann stellt man den pH-Wert des Filtrats auf pH 4,0 ein, worauf man es gefriertrocknet. Das gefriergetrocknete Gemisch wird mit Aceton behandelt und filtriert. Den Feststoff löst

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man in 15 ml Wasser, und die erhaltene Lösung versetzt man bei Eisbadtemperatur mit etwa 5 ml Aceton. Das dabei erhaltene Produkt,nämlich die 7-(D-Phenylglycylamido)-3-methylsulfonyloxy)-3-cephem-4-carbonsäure, kristallisiert aus der kalten Lösung aus·, worauf man abfiltriert, mit kaltem Wasser und mit Aceton wäscht und trocknet und so 143 mg des gewünschten Produkts mit folgender Elementarzusammensetzung erhält:

Elementaranalyse für C₁₆H₁-N₃O-S₂J berechnet: C 44,92; H 4,01; N 9,83; gefunden: C 44,13; H 4,24; N 9,26.

Elektrometrische Titration in 80-prozentigem wässrigem Methylcellosolv: pK 3,6 und 6,75

I.R. (Mull): 1780, 1360 und 1178 cm"¹.

U.V. (pH 6 Puffer): λ. max 261 m.u ( £ =8400).

N.M.R. (DMSOd₆): Deltawerte 3,28 (s, 3H, Methyl); 3,55 (q, 2H, C₂-CH₂); 4,92-5,1 (m, 2H, CgH und CH der Seitenkette); 5,68 (g, 1H, C₇-H); 7,48 (m, 5H, Phenyl).

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von 3-Cephem-3-sulfonatesterverbindungen der Formel

O H

Il I Q

R-C-N-, S > °

C=O

0-S-R₀

0-R₁

worin R für Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Halogenalkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, Cyanoalkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, Phenyl, Methylphenyl, Hydroxyphenyl, Halogenphenyl, Nitrophenyl, Aminophenyl, Methoxyphenyl,
5~Amino-5-carboxybutyl oder eine 5-substituierte Amino-5-carboxybutylestergruppe der Formel

Il

A-O-C-CH-(CH₂)₂-CH₂- ,

NH A¹

steht, in der A Diphenylmethyl, p-Nitrobenzyl", Benzyl, 2,2,2· Trichloräthyl, t-Butyl oder p-Methoxybenzyl bedeutet und
A¹ für C₂-C₄-Alkanoyl, C^C.-Halogenalkanoyl, Benzoyl,
Halogenbenzoyl, 2,4-Dinitrophenyl oder Phthaloyl steht,

oder worin R eine Gruppe der Formel

bedeutet,

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in der a und a¹ gleich oder verschieden sind und Wasserstoff, Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Alkoxy mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Halogen, Hydroxy, Nitro, Amino oder Carboxy bedeuten, Z für Sauerstoff oder Schwefel steht und m den Wert 0 oder 1 hat,

oder worin R eine Gruppe der Formel

P-CH- ,

bedeutet, in der P für 2-Thienyl, 3-Thienyl, Phenyl oder substituiertes Phenyl der Formel

a¹

steht, worin a und a¹ obige Bedeutung haben, Q für Hydroxy-, Formyloxy, Acetoxy, Carboxy, SuIfο, Amino oder geschütztes Amino steht,

oder worin R eine Gruppe der Formel

R'-CH₂-

bedeutet, worin R¹ 2-Thienyl, 3-Thienyl, 2-Fury1, 2-Oxazyl, 2-Thiazyl oder 1-Tetrazyl bedeutet,

R₂ Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Phenyl, Halogenphenyl, Alkylphenyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder Nitrophenyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen bedeutet,

R₁ Wasserstoff, Benzyl, 4-Methoxybenzyl, 4-Nitrobenzyl, Diphenylmethyl, 2,2,2-Trichloräthyl oder t-Butyl ist,

und falls der Substltuent R₁ für Wasserstoff steht, deren pharmazeutisch unbedenkliche nichttoxische Salze.

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2A17987
2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Substituent R eine Gruppe der Formel
3. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ daß der Substituent R eine Gruppe der Formel

P-CH-
4. Verbindung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Substituent P für Phenyl steht und der Substituent Q Amino bedeutet.
5. 7-(D-Phenylglycylamido)-3-methylsulfonyloxy-3-cephem-4-carbonsäure nach Anspruch 1, 3 oder 4.
6. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Substituent R eine Gruppe der Formel

R¹-CH₂-

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7. Verbindung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Substituent R' 2-Thienyl darstellt.
8. Verbindung nach einem der Ansprüche 1, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Substituent R₂ für Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen -steht.
9. 7-/2-(2-Thienyl)acetamidoZ-S-methylsulfonyloxy-S-cephem-4-carbonsäure nach Anspruch 1, 6, 7 oder 8.
10. Verbindungen nach einem der Ansprüche 1, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Substituent R₂ für Phenyl, Halogenphenyl oder C.-C₃-Alky!phenyl steht.
11. ⁷~Z²"(2-Thienyl)acetamido/^-(p-toluolsulfonyloxy)-3-cephem-4-carbonsäure.
12. Verfahren zur Herstellung von 3-Cephem-3-sulfonatestern der Formel -

0 H

Il I

R-C-KN-, r -. ο

«r

N .^'-0-S-R₂

C=O η

0 t

^R1

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worin R, R₁ und R- die in Anspruch 1 genannte Bedeutung haben, dadurch gekennzeichnet, daß man eine 3-Hydroxy-3-cephemverbindung der Formel OH- _s

O H (I I

R-C-N-

ι · ■ ■

^R1 "

worin R die in Anspruch 1 genannte Bedeutung hat und R₁ für eine esterbildende Carbonsäureschutzgruppe steht, mit einem Sulfonylhalogenid der Formel

Il

R₂-S-X ,

•II

0
worin R₂ die in Anspruch 1 genannte Bedeutung hat und X für Halogen steht, umsetzt, und die esterbildende Carbonsäure schutz gruppe gewünschtenfalls unter Bildung der entsprechenden Säure entfernt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man als Sulfonylhalogenid SuIfonylchlorid verwendet.

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