DE2456528C2

DE2456528C2 - Verfahren zur Herstellung von Cephalosporinen

Info

Publication number: DE2456528C2
Application number: DE2456528A
Authority: DE
Inventors: Leonard Maurice Belle Meade N.J. Weinstock
Original assignee: Merck and Co Inc
Current assignee: Merck and Co Inc
Priority date: 1973-11-30
Filing date: 1974-11-29
Publication date: 1986-01-16
Also published as: GB1480757A; CA1041481A; YU310474A; FI330174A; DK153154B; IE40122B1; NL187023C; ES432305A1; FR2253022A1; DK153154C; DD115125A5; IT1043920B; NO147839B; JPS50105687A; JPS6020393B2; AU7550474A; FI60210C; SE432934B; DE2456528A1; IE40122L

Description

R,—CH,-C —

bedeuten, worm R₃ Phenyl, 2-Thienyl, 3-Thienyl, 2-Furyl, 3-Furyl, 1-Tetrazolyl, Q-C-nied.Alkylphenyl, Halogenphenyl, Hydroxyphenyl, C,-C₄-nied.Alkyloxyphenyl bedeutet, während R" eine leicht abspaltbare Schutzgruppe bedeutet, durch Acylierung von Cephamycinderivaten der allgemeinen Formel

in der B eine geschützte Aminoadipoylgruppe bedeutet, mit einem Acylierungsmittel der allgemeinen Formel

Il

R₃-CH₂-CCl

in der R₃ die obige Bedeutung hat und anschließendes Abspalten des Substituenten B, dadurch gekennzeichnet, daß man die Acylierung in Gegenwart eines Molekularsiebs aus einem synthetischen Zeolith vom Typ 3 A, 4 A, 5 A oder 13X, der 0 bis 30 Gewichtsprozent Hydratwasser enthält, als Katalysator in der 0,5- bis 2fachen Gewichtsmenge des Ausgangsmaterials in einem inerten Lösungsmittel unter ständiger Bewegung des Reaktionsgemisches, durchführt, und daß man die Abspaltung des Substituenten B durch Verlängerung der Reaktionszeit auf etwa 30 Minuten bis 30 Stunden, durch Zusatz eines niederen Alkanols oder niederen Alkylthiols oder von Benzylalkohol nach Beendigung der verlängerten Reaktionszeit oder durch Zusatz von Salzsäure herbeifuhrt.

Ein Verfahren zur Herstellung von 7-Acylamidocephalosporinen, die in der Medizin als Antibiotica verwendet werden, besteht darin, daß man das analoge 7-Aminocephalosporin herstellt und dann zu dem gewünschten Produkt acyliert. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß man zuerst das 7-Aminocephalosporin als Zwischenprodukt isolieren und reinigen muß. Man hat daher nach anderen Verfahren gesucht, bei denen die Notwendigkeit der Herstellung der 7-Aminocephalosporansäure entfällt.

In neuerer Zeit wurde gefunden, daß Cephalosporine mit einem Methoxysubstituenten anstelle des Wasser-Stoffs in der Stellung C-7 durch verschiedene Mikroorganismen erzeugt werden. Diese Cephalosporine enthalten eine Aminoadipoyl-Seitenkette, die vorzugsweise abgespalten wird, wobei man neue 7a-Methoxycephalosporine von erhöhter antibiotischer Aktivität erhält.

In J. American Chemical Society 94 (1972), Seiten 1410 bis 1411 wird beschrieben, daß sich N- und COOH-geschützte Cephamycin-Derivate mittels bestimmter Carbonsäurechloride in Diacylverbindungen überführen lassen, die anschließend bei der hydrolytischen Abspaltung der geschützten Aminoadipoylgruppe andere Cephamycin-Derivate liefern.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines N-Acylierungsverfahrens für Cephalosporinverbindungen, bei dem keine Isolierung eines diacyiierten Zwischenproduktes notwendig ist.

Es hat sich nunmehr gezeigt, daß bei N-Acylierung in Anwesenheit von Molekularsieben leicht eine Spaltung des Diacyl-Zwischenprodukts in situ erfolgen kann, ohne daß eine Isolierung des Zwischenprodukts und eine anschließende Behandlung mit Zink und Essigsäure erforderlich sind.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich Cephalosporine, wie diejenigen, die durch Fermentation mit verschiedenen Spezies von Streptomyces, wie S. clavuligerus, S. lipmanii oder S. lactamdurans, erhalten werden, in Derivate umwandeln, die anstelle der Aminoadipoylgnippe eine andere Acylgruppe aufweisen, ohne zuerst diese Gruppe abzuspalten und die als Zwischenprodukt entstehende 7-Aminoverbindung dann wieder zu acylieren.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann durch das folgende Fließdiagramm erläutert werden, das die Herstellung der Ausgangsmaterialien und die Verarbeitung der Endprodukte einbezieht.

NH₂ O I Il

CH(CH₂)JC-N COOH

H ^{Rl H}s

CH₂A"

COOH

20

NH 0

I Il η

CH(CH₂)JC-N-COOH

(Π)

-N

CH₂A'

T COOK

COXR₄

²⁵ 30 35 40 45

NH 0

I Il

CH(CH₂)JC-N COXR₄

^Rl

CH₂A'

COOR''

60

(IV)

R'N—j V

R'N—

CH₂A'

(VIj.

In dem obigen Fließdiagramm haben R₁, A', R' und R" die anspruchsgemäßen Bedeutungen und R₂ bedeutet einen Schutzsubstituenten, der sich leicht nach bekannten Methoden abspalten läßt. Der Rest COXFl₁ bedeutet eine geschützte Carboxyl- oder Thiocarboxylgruppe (X = O oder S; R₄ = Schutzgruppe). A' ist beispielsweise niediig-Alkanoyloxy mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen.

Nach diesem Verfahren wird die Aminogruppe der Ausgangscephalosporinverbindung (I) zuerst durch Umsetzung mit einem geeigneten Reaktionsteilnehmer, der den 5'-Aminosubstituenten schützt, blockiert (R₂). In diesem Sinne wird die Aminogruppe durch Aminogruppen schützende Gruppen, wie Acyl, Aroyl, Alkoxycarbonyl, Alkylsulfonyl und Arylsulfonyl nach bekannten Verfahren blockiert. Besondere Gruppen, die sich zum Schutz der Aminogruppe eignen, sind z. B. Trichloräthoxycarbonyl, tert.Butoxycarbonyl, Benzoylmethoxycarbonyl, Trimethylsilyl, p-Methoxybenzj-oxy, 2-Nitrophenylsulfenyl, 2,4-Dinitrophenylsulfenyl, Chloracetyl, p-Nitrophenylthio, p-Nitrobenzolsulfonyl, p-Toluolsulfonyl, Methansulfonyl, Benzoyl, p-Chlorbenzoyl, p-Nitrobenzoyl und Toluoyl; vorzugsweise verwendet man im allgemeinen das p-Toluolsulfonyl- oder das Benzoylderivat, welches zweckmäßig hergestellt wird, indem man die Cephalosporinverbindung mit p-Toluolsulfonylchlorid bzw. Benzoylchlorid reagieren läßt, wobei man den pH-Wert des Gemisches auf deralkaiischen Seite, d. h. zwischen 9 und 10, hält.

Allgemein wird bevorzugt, die oben beschriebenen Umsetzungen mit einer Cephalosporinverbindung durchzuführen, bei der die Carboxylgruppe der Aminoadipoylseitenkette ebenfalls geschützt ist (III), weil man mit sohhen Derivaten die besten Ausbeuten erhält. Während die Schutzgruppe von der Carboxylgruppe an der Aminoadipoylseitenkette nicht notwendigerweise bennders abgespalten zu werden braucht, weil die Seitenkette sowieso abgespalten wird, verwendet man als Schutzgruppe in der Stellung Nr. 4 eine solche, die sich leicht abspalten läßt, um die freie Säure zu erhalten, ohne die^Lactamgruppe aufzuspalten, da die Cephalosporinverbindungen gewöhnlich in Form von Salzen, wie der Alkalisalze oder eines Aminsalzes, verwendet werden. Für diesen Zweck geeignete Schutzgruppen sind bekannt. Beispiele für geeignete Derivate sind Ester von Alkoholen und Phenolen. In der allgemeinen Formel (III) bedeutet X Sauerstoff oder Schwefel und R₄ den Rest eines Alkohols oder eines Thiols. R" bedeutet beispielsweise den Rest eines Alkohols. Beispiele für solche Reste eines Alkohols oder eines Thiols sind Methyl, Äthyl, tert.Butyl, eine substituierte Alkylgruppe, wie Phthalimidomethyl, Succinimidomethyl, Phenacyl, eine substituierte Phenacylgruppe, z. B. p-Bromphenacyl, eine ^-substituierte Äthylgivppe, wie 2,2,2-TrichloräthyI, 2-Methylthioäthyl, 2-(p-Methylphenyl)-äthyl, 2-(p-MethylphenyI)-sulfonyläthyl, 2-Methylaminoäthyl, 2-Chlor- (oder -Brom)-äthyl, Benzyl, eine substituierte Benzylgruppe, wie P'Nitrobenzyl, p-Methoxybenzyl, 3,5-Dinitrobenzyl, 2,4,6-Trimethylbenzyl und 3,5-Dichlor-4-hydroxybenzyl, eine Benzhydrylgruppe oder eine substituierte Benzhydrylgruppe, wie p-Methoxybenzhydryl, eine Acyloxyalkylgruppe, wie Acetoxymethyl, Pivaloyloxymethyl, eine Alkoxygruppe, wie Methoxymethyl, oder eine monocyclische Arylgruppe, z. B. Phenyl oder substituiertes Phenyl, wie p-Nitrophenyl oder 3,5-Dnitrophenyl. Die zum Schutz der Carboxylgruppe vorteilhafteste Gruppe ist die Methoxymethylgruppe, in wekhem Falle X Sauerstoff bedeutet. Diese Schutzgruppen für die Carboxysubstituenten lassen sich leicht nach bekannten Methoden herstellen.

Dann wird die geschützte Cephalosporinverbindung mit einem anspruchsgemäß definierten Acylierungsmittel in Gegenwart des anspruchsgemäß definierten Molekularsiebes zu dem Imid oder diacylierten Produkt (IV) umgesetzt.

Besonders bevorzugte Gruppen Rj-CH₂-CO- des Acylierungsmittels sind Phenylacety!, 3-Bromphenylacetyl, 2- und 3-Thienylacetyl, 2- und 3-Furylacetyl und a-Hydroxyphenylacetyl, da die so erhaltenen acylierten Cephalosporinverbindungen eine erhöhte antibiotische Aktivität aufweisen.

Das Acylierungsmittel wird in einem molekularen Überschuß über U3S Ausgangscephalosporin angewandt; vorzugsweise arbeitet man mit der doppelten bis 6fachen Menge Acylierungsmittel, bezogen auf das Cephalosporin.

Die anspruchsgemäß verwendbaren Molekularsiebe sind im Handel erhältlich. Vorzugsweise verwendet man

einen synthetischen Zeolith von regelmäßiger Kristallstruktur und gleichmäßiger Porengröße. Die Molekularsiebe haben die folgenden Eigenschaften:

Typ Formel Poren-

durchmesser

3A K,Naj[(AIO₂)₁₂(SiO₂)] · 27H₂O 0,3 mm

4A Na,₂[(A10₂)|₂(Si0₂)] ■ 27H₂O 0,4 mm

5A Caj₅Naj[(A10₂)|j] · 30H₂O 0,5 mm

13X Na₈₆[(AlO_:,)₈₆(SiO₂) ■ 106-χΗ₂Ο 1,0 mm

Die Molekularsiebe sind in im wesentlichen wasserfreier Form erhältlich; sie können in dieser Form verwendet oder vorder Verwendung durch Erhitzen auf hohe Temperaturen (etwa 500⁰C oder darüber) auf einen Wassergehalt von 0 ± 2% dehydratisiert werden, oder sie können auch verwendet werden, wenn sie bis 30% Hydratwasser (auf Gewichtsbasis) enthalten. Die hydratisierten Molekularsiebe werden hergestellt, indem man das ursprüngliche Molekularsieb in einer Kammer oder Umgebung von hoher Luftfeuchtigkeit stehenläßt, oder indem man das Molekularsieb in Wasser aufschlämmt und den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt dann durch Trocknen im Vakuum oder Trocknen bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur einstellt.

Im allgemeinen erfordert dieses Trocknen etwa 2 bis 5 Stunden; die Zeitdauer ist jedoch nicht ausschlaggebend. Der Wassergehalt kann nach der allgemein bekannten Karl-Fischer-Methode oder nach anderen Methoden bestimmt werden.

Die Umwandlung der geschützten Cephalosporinverbindung (III) in das Imid oder diacylierte Produkt (IV) erfolgt vorzugsweise durch inniges Vermischen der Cephalosporinverbindung mit dem Acylierungsmiitel in einem geeigneten Lösungsmittel in Gegenwart des Molekularsiebes. Die Temperatur, bei der diese Reaktion durchgerührt wird, ist nicht besonders ausschlaggebend; Temperaturen von etwa -20 bis +100⁰C sind im allgemeinen zufriedenstellend. Da die Umsetzung jedoch temperaturabhängig zu sein scheint und bei höheren Temperaturen schneller verläuft, führt man sie vorzugsweise bei Temperaturen von etwa 50 bis 90⁰C durch. Als Lösungsmittel für das Reaktionsgemisch eignen sich solche, die keinen reaktionsfähigen Wasserstoffenthalten, wie Chloroform, Acetonitril, Methylenchlorid, Dioxan, Benzol, Halogenbenzole, Tetrachlorkohlenstoff, 1,2-Dichloräthan und Diäthyläther. Es ist wesentlich, die Aufschlämmung durch Rühren oder auf sonstige Weise während der Umsetzung in Bewegung zu halten.

Die Menge des für die Austauschreaktion erforderlichen Molekularsiebes kann den Arbeitsbedingungen im anspruchsgemäßen Bereich angepaßt werden. Im allgemeinen arbeitet man vorzugsweise mit etwa gleichen Gewichtsmengen Ausgangsstoff und Molekularsieb.

Der Substituent B wird nach einer Anzahl verschiedener methoden abgespalten. In einigen Fällen, z. B. wenn das Molekularsieb 10 bis 30% Wasser enthält, genügt einfaches Stehenlassen des Reaktionsgemisches für eine Zeitdauer von 30 Minuten bis 30 Stunden. Nach einer kürzeren »Alterungs«-zeit kann man ein Alkanol, ein niedere? Alkylthiol oder Benzylalkohol zusetzen. Das Alkanol oder das niedere Alkylthiol kann 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweisen, und vorzugsweise verwendet man Methanol, Äthanol, Isopropanol oder tert.Butanol. Auch Salzsäure kann zugesetzt werden, um die Spaltung herbeizuführen. Bei der Acylierungsreaktion kommt es je nach den Bedingungen, unter denen sie durchgeführt wird, auch zu einer gewissen »spontanen« Abspaltung der Aminoadipoylgruppe, weil die Reaktion eine Gleichgewichtsreaktion ist. Längeres Erhitzen des Reaktionsgemisches führt ebenfalls zur Abspaltung der Aminoadipoylgruppe und zur Bildung der gewünschten 7acylierten Cephalosporinverbindung, besonders wenn das Molekularsieb mehr als 10% Wasser enthält.

Die Abspaltung der Schutzgruppe von der Carboxylfunktion erfolgt nach bekannten Verfahren. So wird z. B. die Methoxymethylgruppe unter Verwendung von Salzsäure bei 0 bis 10⁰C, die Trichloräthoxycarbonylgruppe durch Umsetzung mit Zink und Essigsäure und die tert.Butoxycarbonylgruppe sowie die Benzhydrylgruppe durch Umsetzung mit Tnfluoressigsäure abgespalten. Andere Abspaltungsmethoden lassen sich ebenso leicr·' durchführen.

Beispiel 1
3-Carbamoyloxymethyl-7-methoxy-7^thienylacetan)ido-3-cephem-4-carbonsäure

Stufe A
7XD-5-Tosylamino-5-carboxyvaleramido)-3-carbamoyloxymethyI-7-methoxy-3-cephem-4-carbonsäure

45,0 ml einer wäßrigen Lösung, die 49,5 mg Mononatriumsalz von 7XD-5-Amino-5-carboxyvaleramido)-3-carbamoyloxymethyl-7-methoxy-3-cephem-4-caΓbonsäuΓe je ml enthält, werden mit 450 ml Aceton und 450 ml Wasser gemischt. Nach Einstellung des pH-Wertes des Gemisches mit 50prozentiger Natronlauge auf 9,5 b is 9,6 setzt man 19 g Tosylchlorid in 100 ml Aceton anteilweise zu. Der pH-Wert wird durch häufigen Zusatz von Natronlauge auf 9,5 bis 9,6 gehalten. Nach 15 bis 20 Minuten bleibt der pH-Wert konstant, und man läßt die SuI-fonyiierung insgesamt I Stunde fortschreiten. Während der ganzen Reaktionszeit befindet sich die Lösung auf Temperaturen von 20 bis 23⁰C.

Sodann wird die Lösung im Eisbad gekühlt und der pH-Wert durch Zusatz von eiskalter 1:1-HCl auf 7 herabgesetzt. Die Lösung wird mit Äthylacetat extrahiert und die Äthylacetatschicht ihrerseits mit 100 ml

DO ;

5prozentiger Kochsalzlösung extrahiert. Die organische Schicht wird verworfen, und die wäßrigen Schichten f?j

werden zusammen mit 500 ml Äthylacetat wieder auf einen pH-Wert von 2,5 eingestellt, worauf man die Schich- Hj

ten trennt. Die wäßrige Schicht wird dann noch dreimal mit je 500 ml Äthylacetat extrahiert. Die Äthylacetat- fi

schicht wird mit 100 ml gesättigter Kochsalzlösung gewaschen. Die Extrakte werden mit Natriumsulfat ge- |?

trocknet und das Lösungsmittel auf ein kleines Volumen abgedampft (Temperatur 30°C). jp

Die eingeengte Lösung wird in 200 ml auf40-45⁰C erwärmtem Isopropanol gelöst und mit 5,8 ml Essigsäure fj

und 21,6 ml Dicyclohexylamin versetzt. ||

Diese Aufschlämmung läßt man langsam erkalten und über Nacht bei Raumtemperatur stehen. Das Produkt i,

wird abfiltriert, mit 100 ml Isopropanol gewaschen und über Nacht bei Raumtemperatur unter Hochvakuum L·

getrocknet. ||

Als Produkt erhält man 44,5 g Dicyclohexylaminsalz von 7j8-(D-5-Tosylamino-5-carboxyvaleramido)-3- -^: carbamoyloxymethyl^-methoxyO-cepheirwl-carbonsäure;

UV: (pH 7,0-Puffer) :;,' λ max. 2620 E% 94,7

Äquivalentgewicht (durch Titration mit HClO₄) 481,5 (theoretisch 481,5) ,;

h' Elementaranalyse

Berechnet fur C₄₇H₇₄N₆O_nS₂: C = 58,00%; H = 7,74%; N = 8,72%; ^;i

gefunden: C = 58,29%; H = 7,29%; N = 8,73%. i

Stufe B ψ

Dimethoxymethylester von 7><D-5-Tosylamino-5-carboxyvalerarnido)-3-carbamoyloxymethyl-

7-rriethoxy-3-cephem-4-carbonsäure H'.

20 g des in Stufe A gewonnenen Tosylsalzes werden in einen Dreihalskolben eingegeben. Nach Zusatz von ^l

200 ml Methylenchlorid wird die Aufschlämmung im Eisbad unter Stickstoff auf 0⁰C gekühlt. Im Verlaufe von V:

90 Minuten setzt man zu dem Reaktionsgemisch unter gutem Rühren und Kühlen im Eisbad 4,1 ml Chlorine- _:,

thyl-methyläther in 30 ml Methylenchlorid zu. Wenn der Zusatz eine Stunde gedauert hat, setzt man eine jj j

Lösung von 1,58 ml Coilidin in 5 ml Methylenchlorid zu. yi Nach dem Zusatz wird das Gemisch weitere 2 Stunden gerührt, filtriert und der Filterkuchen mit trockenem >' Methylenchlorid gewaschen. Nach dem Extrahieren mit wäßriger Phosphorsäure, Kochsalzlösung, Natriumbi- '/:

carbonatlösung und wiederum Kochsalzlösung wird der Filterkuchen mit Methylenchlorid gewaschen. Die |i.|

organische Schicht wird getrocknet, filtriert, auf ein kleines Volumen eingeengt und zum Kristallisieren '■:

gebracht. Das Produkt, der Dimethoxymethylester von 7jS-(D-5-Tosylamino-5-carboxyvaleramido)-3-carb- J'

nmoyloxymethyl^-methoxyO-cephenM-carbonsäure, fällt in einer Menge von 9,6 g (Ausbeute 83,5%) an. y'

einzige Komponente enthält. *

Stufe C |j

S-Carbamoyloxymethyl^-inethoxy^-thienylacetamido-S-cephem^-carbonsäure |_; Zu einer Aufschlämmung von 6,9 g des in Stufe B gewonnenen Tosyl-methoxymethylesters und 7,5 g pulver- Ü

förmigem Molekularsieb 4 A (auf 17 ± 2% Wasser hydratisiert) in 85 ml 1,2-DichIoräthan setzt man unter Rühren |

5 ml destilliertes 2-Thienylacetylchlorid zu. Die Aufschlämmung wird 16 Stunden unter Rühren und unter Stick- |

stoff auf 65⁰C erhitzt. |

Die Reaktion wird durch Dünnschichtchromatographie überwacht. Nach der angegebenen Zeitdauer ist der ^ Hauptbestandteil des Reaktionsgemisches das gewünschte Zwischenprodukt. Nach Zusatz von 0,8 ml Methanol ||

läßt man die Aufschlämmung 2 Stunden stehen. Zu diesem Zeitpunkt ist der 4-Methoxymethylester des |-·

gewünschten Produkts die vorwiegende Verbindung in der Aufschlämmung. ?■

Der Ester wird hydrolysiert, indem man die Lösung auf 25°C kühlt, filtriert und mit kaltem Methanol wäscht. '·'■ Das Filtrat und die Waschflüssig! eiten werden vereinigt und auf 0⁰C gekühlt Man setzt eine 0°C kalte Lösung 's

vor 20,8 ml konzentrierter Salzsäure und 23,6 ml Methanol zu, erwärmt die Lösung auf 15°C und rührt noch sJ

2 Stunden und 40 Minuten bei 15⁰C. Zu diesem Zeitpunkt wird eine dünnschichtchromatographische Analyse ^

durchgeführt. Der pH-Wert des Gemisches wird zunächst durch Hindurchleiten von gasförmigem Äthylenoxid f|

auf 2 bis 2,5 und dann durch Zusatz von festem Natriumhydroxid auf 5 bis 6 eingestellt Das Gemisch wird fil- st triert und die Dichloräthanschicht abgetrennt Die kalte wäßrige Schicht enthält das Natriumsalz des Produkts. Diese Schicht wird durch Säulenchromatographie an »IRA-68«-Harz (Amberlite·) in der Nitratform gereinigt, wobei man mit 0,02molarer Phosphatpufferlösung von einem pH-Wert von 7,0 eluiert. Die Endausbeute an Pro-

dukt beträgt 1,74 g; die Dünnschichtchromatographie ergibt nur einen einzigen Fleck. Der Drehungswinkel beträgt 192°. Das Produkt wird durch NMR-Analyse identifiziert. Als Produkt erhält man die gewünschte 3-Carbamoyloxymethyl-7-methoxy-7j^D-thienylacetamido-3-cephem-4-carbonsäure; F. 165-167°C.

Beispiel 2 3-Carbamoyloxymethyl-7-methoxy-7jS-(2-furylacetamido)-3-cephem-4-carbonsäure

Der Dimethoxymethylester von 7XD-5-Tosylamino-5-carboxyvaleramido)-3-carbamoyloxymethyI-7-methoxy-S-cephem-i-carbonsäure wird mit i-Furylacetylchlorid in Gegenwart von 12 g hydratisiertem Molekular-

sieb 4A (auf einen Wassergehalt von 15 ± 2% hydratisiert) nach dem soeben beschriebenen Verfahren umgesetzt. Die Seitenkette und die Esterschutzgruppe werden ebenfalls nach den beschriebenen Verfahren abgespalten. Als Produkt erhält man 3-Carbamoyloxymethyl-7-methoxy-7>8-(2-furylacetamido)-3-cephem-4-carbonsäure; F. 156-161°C; UV (pH 7,0-Puffer) Amax. 265 πΐμ ε7200; die Ergebnisse der IR- und der NMR-Analyse stimmen mit der angegebenen Struktur überein.

In der gleichen Weise stellt man 3-CaΓbamoyloxymethyl-7-methoxy-7./^phenylthioacetamido-3-cephem-4-carbonsäure her, indem man Phenylthioacetylchlorid anstelle des 2-Furylacetylchlorids verwendet. Kennwerte des Produkts: F. 119-123°C; UV (pH 7,0-Puffer) Amax. 247 πΐμ ε 10400; das NMR-Spektrum stimmt mit der Struktur überein.

Beispiel 3
3-Acetoxymethyl-7/H2-thienylacetamido)-3-cephem-4-carbonsäure

Stufe A

7/-(D-5-Trichloräthoxycarbonylamino-5-carboxyvaIeramido)-3-acetylmethyl-3-cephem-4-carbonsäure
Zu einer Lösung von 2,5 g (0,53 Mol) 7j8-(D-5-Amino-5-carboxyvaleramido)-3-acetoxyrnethyl-3-cephem-4-

carbuiisäuic li'i 13 i'iri Aceton UHu 40 mi IGpfGZciuigcf Wäufigcr DikaliüiTipiiOSphatioSUng werden 3,35 g (0,159 Mol) Trichloräthoxycarbonylchlorid zugetropft. Während des Zusatzes hält man den pH-Wert der Lösung durch allmählichen Zusatz von 17prozentiger wäßriger Natronlauge im Bereich von 8,5 bis 9,0. Nach 30 Minuten wird das Gemisch mit Äthylacetat gewaschen und die wäßrige Schicht mit konzentrierter Salzsäure auf einen pH-Wert von 2,5 angesäuert. Der Niederschlag wird mit Äthylacetat extrahiert, die Lösung über Natriumsulfat getrocknet, filtriert und das Lösungsmittel abgedampft. So erhält man 2,7 g 7jS-(D-5-Trichloräthoxycarbonylamino-5-carboxyvaleramido)-3-acetylrnethyl-3-cephem-4-carbonsäure.

Stufe B

Dibenzhydrylester von 7-(D-5-Trichloräthoxycarbonylamino-5-carboxyvaleramido)-3-acetoxymethyl-

3-cephem-4-carbonsäure

Eine Lösung von 7j8;(D-5-Trichloräthoxycarbonylamino-5-carboxyvaleramido)-3-acetylmethyl-3-cephem-4-carbonsäure in 30 ml Äthylacetat wird mit 2,0 g Diphenyldiazomethan in 25 ml Äther versetzt. Das Gemisch wird über Nacht gerührt und das Lösungsmittel abgetrieben. Man erhält 4,0 g Rohprodukt. Das Rohprodukt wird durch Chromatographie an Kieselsäuregel unter Eluieren mit Chloroform gereinigt. So erhält man 2,3 g praktisch reinen Dibenzhydrylester von 7-(D-5-Trichloräthoxycarbonylamino-5-carboxyvaleramido)-3-acetoxymethylO-cephem^-carbonsäure.

NMR: (Lösungsmitte! - CDCl.,) δ = 2,0 (Methyl, s), 4,9 (10-H₂, Quartett), 3,2 (2-H₂, Quartett), 4,95 (6-H, d), 5,92 (7-H), 7,0 (Benzhydryl-Protonen, 2 s).

Stufe C

Dibenzhydrylester von 7-[(D-5-Trichloräthoxycarbonylamino-5-carboxyvaleryl)-2-thienylacetylamino]-

3-acetoxyniethyl-3-cephem-4-carbonsäure

Ein Gemisch aus 2,0 g (0,02 MoI) Dibenzhydrylester von T/KD-S-Trichloräthoxycarbonylamino-S-carboxyvaleramidoJO-acetoxymethykJ-cephem^-carbonsäure, 11,0 g Molekularsieb 5A (auf einen Wassergehalt von 23 ± 2% hydratisiert), 1,31 g (0,0815 Mol) 2-Thienylacetylchlorid und 6 ml Methylenchlorid wird im Ölbad 20 Stunden unier Stickstoffauf 40-45⁰C erwärmt. Dann wird das Reaktionsgemisch in 100 ml Hexan gegossen und filtriert. Nach dem Abdampfen des Lösungsmittels hinterbleibt der Dibenzhydrylester von 7-[(D-5-TrichloräthoxycarbonyIamino-5-carboxyvaleryl)-2-thienylacetylamino]-3-acetoxymethyl-3-cephem-4-carbonsäure. so

Stufe D
Benzhydrylester von 3-Acetoxymethyl-7-(2-thienylacetamido)-3-cephem-4-carbonsäure

Der Dibenzhydrylester von 7-[(D-5-Trichloräthoxycarbonylamino-5-carboxyvaleryl)-3-thienylacetylamino]-S-acetoxymethylO-cephem^-carbonsäure wird in 10 ml Äthylacetat gelöst und die Lösung mit einem Gemisch aus 10 ml 90prozentiger wäßriger Essigsäure und 1,0 g Zinkstaub versetzt. Das Gemisch wird 2 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, worauf man das Zink abfiltriert Das Reaktionsgemisch wird nacheinander mit 2 Anteilen Wasser, einer kalten Natriumbicarbonatlösung und dann mit 15,0 ml gesättigter Kochsalzlösung gewaschen. Die Äthylacetatlösung wird über Natriumsulfat getrocknet, filtriert und das Lösungsmittel abgetrieben. So erhält man 1,9 g Rohprodukt, welches durch Chromatographie an Kieselsäuregel unter Verwendung eines Gemisches aus 50 Teilen Chloroform und 1 Teil Äthylacetat zum Eluieren in 0,380 g Produkt übergeführt wird, welches nach dem Umkristallisieren aus Äthylacetat bei 141,5-143⁰C schmilzt,
UV: (CH₃OH) λ max. 263 c7580

E'ementaranalyse

Berechnet für C₂₉H₂₆N₁O₆S₂: C = 61,91%; H = 4,66%; N = 4,98%;
gefunden: C = 62,14%; H - 4,84%; N = 4,92%.

Stufe E
3-(Acetoxymethyl)-7'{2-thienylacetarnido)-3-cephem-4-carbonsäure

Eine kalte Lösung von 100 mg Benzhydrylester von 3-Acetoxymethyl-7-(2-thienylacetamido)-3-cephem-4-carbonsäure in 1,0 ml Anisol und 0,5 .TiI Trifluoressigsäure wird 35 Minuten bei 0⁰C gerührt. Nach Zusatz von 50 ml Tetrachlorkohlenstoff wird das Reaktionsgemisch zur Trockne eingedampft. Der Rückstand wird mit

Hexan verrührt. Das Hexan wird dekantiert und der Rückstand in 10 ml Athylacetat gelöst, die Lösung auf 1 ml eingeengt und mit Diäthyläther versetzt, wobei sich ein Niederschlag bildet. Der Niederschlag wird aus einem

Gemisch aus Diäthyläther und Athylacetat umkristallisiert, und man erhält 0,025 g 3-(Acetoxymethyl)-/ -\2-thienylacetamido^-cephem^-carbonsäure; F. 164°C. Der Mischschmelzpunkt mit einer authentischen Probe beträgt 163°C.

Beispiel 4
Natrium-7-(2-thienylacetamido)-7-methoxy-3-carbamoyloxymethyl-3-cephem-4-carboxylat

Stufe A

Dinatriumsalz von 7_J/?-(D-5-BenzoyIamino-5-carboxyvaleramido)-3-carbamoyloxymethyl-7-methoxy-3-cephem-4-carbonsäure

f ~X) ml einer wäßrigen Lösung von 48,5 mMol des Mononairiumsalzes von 7jS-(D-5-Amino-5-carboxyvaler-

amido)-3-carbamoyloxymethyl-7-methoxy-3-cephem-4-carbonsäure werden mit 50prozentiger Natronlauge auf einen pH-Wert von 9,5 eingestellt. Die Lösung wird unter starkem Rühren mit 15 ml (128 mMol) Benzoylchlorid versetzt. Der pH-Wert wird im Verlaufe von 30 Minuten durch Zusatz von Natronlauge nach Bedarf auf 9,5 gehalten.

Dann wird die Lösung mit konzentrierter Salzsäure auf einen pH-Wert von 4,0 eingestellt und zweimal mit Athylacetat gewaschen.

Die wäßrige Schicht wird auf 0⁰C gekühlt und unter Rühren mit 200 ml Isopropanol und 300 ml Äthylacetait versetzt. Dann wird der pH-Wert mit Salzsäure auf 2,0 eingestellt. Die organische Schicht wird verworfen und die wäßrige Schicht dreimal mit Athylacetat extrahiert. Die vereinigten Extrakte werden mit Kochsalzlösung gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und im Vakuum zu 43,0 eines dunklen Öles eingeengt.

Das Öl wird in 200 ml Äthanol gelöst und die Lösung mit einer Lösung von 30 g des Natriumsalzes von 2-Äthylhexansäure versetzt. Die Aufschlämmung wird auf 0⁰C gekühlt, filtriert und der Filterrückstand mit Äthanol gewaschen und im Vakuum getrocknet. Man erhält 28,8 g Dinatrium-7^8-(D-5-benzoyIamino-5-carboxyvaleramido)-3-carbamoyloxymethyl-7-methoxy-3-cephem-4-carboxylat (Ausbeute 102%), welches zufolge eines chromatographischen Vergleichs mit der reinen Substanz eine Reinheit von 67% aufweist.

Stufe B

Dimethoxymethylester von 7jS-(D-5-Benzoylamino-5-carboxyvaleramioo)-3-carbamoyloxymethyl-

nethoxy-S-cephem^-carbonsäure

Zu einer Aufschlämmung von 2u g Dinatrium-7^-(D-5-benzoylamino-5-carboxyvaleramido)-3-carbamoyloxymethyl-7-methoxy-3-cephem-4-carboxylat in 200 ml Acetonitril werden bei 0⁰C 16 ml omolarir Chlormethyl-methyläther im Verlaufe von 90 Minuten zugetropft. Nach lstündigem Zusatz setzt man 6 ml S-Collidin zu.

Die Aufschlämmung wird weitere 2 Stunden bei 0⁰C gerührt. Dann wird das Gemisch mit 500 ml Methylenchlorid verdünnt und zweimal mit verdünnter Phosphorsäure, einmal mit verdünnter Natriumbicarbonatlösung und einmal mit 5prozentiger Kochsalzlösung gewaschen. Die wäßrigen Schichten werden ihrerseits mit 50 ml Methylenchlorid gewaschen. Die organische Phase wird über Natriumsulfat getrocknet und im Vakuum auf 100 ml eingeengt.

Die Lösung wird durch 200 ml Kieselsäuregel G gegossen, welches mit 200 ml Methylenchlorid gewaschen und dann mit 800 ml Athylacetat eluiert wird. Die Athylacetateluate werden im Vakuum zu 18,5 g eines gelben Öles eingeengt.

Das Rohprodukt wird aus 50 ml Athylacetat umkristallisiert, und man erhält 10,0 g Dimethoxymethylester von 7jS-(D-5-Benzoylamino-5-carboxyvaleramido)-3-carbamoyloxymethyl-7-methoxy-3-cephem-4-carbonsäure; Ausbeute 67%.

Stufe C
Natrium-7-(2-thienyIacetamirio)-7-methoxy-3-carbamoyloxymethyl-3-cephern-4-carboxylat

Eine Aufschlämmung von 192 mg (0,3 mMol) Dimethoxymethylester von 7jS-(D-5-Benzoylamino-5-carboxyvaIeramido)-3-carbamoyloxymethyl-7-methoxy-3-cephem-4-carbonsäure, 225 mg gepulvertem Linde-Molekularsieb 4 A, welches 10 ± 2% Wasser enthält, 0,3 ml 2-Thienylacetylchlorid und 4 ml Dichloräthan wird 4 Stunden unter starkem Rühren auf Rückflußtemperatur erhitzt. Das Gemisch wird auf 65°C gekühlt, im Verlaufe von 2 Stunden mit 10 ml einer 0,05rnola7en Lösung von tert.Butanol in Dichloräthan versetzt und dann noch 1 Stunde auf 65°C gehalten. Das Reaktionsgemisch wird auf 0⁰C gekühlt, filtriert und der Filterrückstand mit 5 ml Methanol gewaschen. Das Filtrat wird unter Rühren auf 0⁰C gekühlt, mit 1,4 ml eines Gemisches aus gleichen Teilen Salzsäure und Methanol versetzt und das so erhaltene Gemisch 3 Stunden bei 15°C gerührt Das Gemisch wird in 10 ml Wasser, die 1,6 g Natriumbicarbonat enthalten, gegossen. Die organischen Phasen

werden verworfen. Die wäßrigen Phasen ergeben bei der Analyse eine 65prozentige Produktausbeute an Natrium-7K2-thienylacetamido>7-methoxyOsaΓbamoyIoxymethyl-3-cephem-4-carboxylat

Stufe D

In analoger Weise werden in Stufe A p-Chlorbenzoylchlorid, p-Nitrobenzoylchlorid oder Toluoylchlorid verwendet In diesen Fällen beträgt die Endausbeuie an dem gewünschten Produkt Natrium-7-(2-thienylacetamido)-7-niethoxy-3-carbamoyloxymethyl-3-cephem-4-carboxylat 70%, 68% bzw. 72%.

Beispiel 5
Natrium-7-(2-thienylacetamido)-7-methoxy-3-carbamoyloxymethyl-3-cephem-4-carboxylat

Ein Gemisch aus 2,76 g (4 mMol) Dimethoxymethylester von 7yKD-5-Tosylamino-5-carboxyvaleramido)-3-carbamoyloxymethyl-7ar-methoxy-3-cephem-4-carbonsäure, 3 g trockenem Linde-Molekularsieb 4 A, das weniger als 2% Wasser enthält, und 2 ml (16 mMol) Thienylacetylchlorid in 34 ml Dichloräthan wird 5 Stunden bei Rückflußteisperatur gerührt. Nach Zusatz von 0,38 mi (4 mMol) tertButanol rührt man noch weitere 2 Stunden. Sodann setzt man weitere 0,095 ml (1 mMol) tertButanol zu und rührt das Gemisch noch ¹A Stunde bei Rückflußtemperatur. Das Reaktionsgemisch wird im Eiswasserbad auf 0 bis 5°C gekühlt Das Molekularsieb wird abgesaugt und mit 40 ml eiskaltem Methanol gewaschen. Das Filtrat und die Waschflüssigkeiten werden vereinigt und auf 0°C. gekühlt Nach Zusatz einer eiskaltes Lösung von 8,3 in! konzentrierter Salzsäure und 9,5 ml Methylalkohol wird die Lösung auf 15°C erwärmt und 2 Stunden und 40 Minuten bei dieser Temperatur gerührt. Sobald die Hydrolyse vollständig ist, wird die Reaktion durch Zusatz einer Suspension von 22 g Natriumbicarbonat in 120 ml Wasser bei 0 bis 5°C unterbrochen. Die aus zwei Phasen bestehende Lösung wird 10 Minuten gerührt. Der sich bildende schwere Salzniederschlag wird abfiltriert und mit etwas 5prozentiger Kochsalzlösung, die 0,5% Natriumbicarbonat enthält, gewaschen. Die Dichloräthanschicht wird abgetrennt und zweimal mit je 20 ml einer Lösung von 0,5% NaHCO₃ + 5% NaCl extrahiert. Die wäßrigen Fraktionen werden vereinigt und mit 20 ml Dichloräthan gewaschen. Die Bicarbonatlösung ergibt bei der Analyse durch Flüssigkeitschromatographie 73% Natrium-7-(2-thienylacetamido>7-methoxy-3-carbamoyloxymethyl-3-cephem-4-carboxylat und 2,1% unverändertes Ausgangsmaterial.

Beispiele 6 bis 19
Natrium-7-(2-thienylacetamido)-7e-niethoxy-3-carbamoyloxymethyl-3-cephem-4-carboxylat

Nach dem allgemeinen Verfahren des Beispiels 5 werden 4 mMol (2,8 g) Dimethoxymethylester von 7jJ-(D-5-Tosylamino-5-carboxyvaleramido)-3-carbamoyloxymethyl-7e-methoxy-3-cephem-4-carbonsäure mit den in der nachstehenden Tabelle angegebenen Mengen der angegebenen Reaktionsteilnehmer unter den angegebenen Reaktionsbedingungen umgesetzt. In jedem Falle beträgt die Gesamtreaktionszeit 16 Stunden. In allen Fällen wird Linde-Molekularsieb 4A verwendet, das vor der Reaktion auf 700⁰C erhitzt worden ist und beim Trocknen einen Gewichtsverlust von 3% ergibt. Gemäß der Berechnung ist das Molekularsieb im wesentlichen wasserfrei, indem es weniger als 2 Gewichtsprozent Wasser enthält. Die Reaktionstemperatur beträgt in allen Fällen 67°C.

Beispiel	Molekular sieb 4A	Thienyl- acetylchlorid	Imidspaltung Mittel	Menge	*Zeit)**	Endprodukt ausbeute	Ausgangs material ausbeute
	g	mMol		mMol	h
6	3	16	HCI	0,4 0,8 0,8	3 1	69	4,5
7	3	16	Isopropanol	3 1 1	3 1 1	68	6,2
8	3	16 4^b)	Isopropanol Isopropanoi	2,4 2 2	3 1 1	67	3,1
9	3	16	Isopropanol	5 1	3 2	62	10,7
10	3	16	Isopropanol	5 5	2 2	48	6,2

Fortsetzung

Beispiel Molekular- Thienyl- Imidspaltung

sieb4A acetylchlorid _Mftte, _Menge

mMol

Zeit")	Endprodukt ausbeute	Ausgangs material ausbeute
h	%	%
KJ U)	70	5,8
2 1	69,5	3,6
-	5,2	0,4
1,5	64	4,1
1,5	58	0,5
1,5	28	1,1
1,5	64*5	5*2
2 5	67	8,2
2 1	68,5	3,1

1,5^C)

13	0^d)
14	3
15	3
16	3
17	3
18	2^e)

2')

16 16

16 16 16 16 16 12

24

tertButanol	5 5
tert.Butanol	cn cn
tertButanol	10
tertButanol	10
tertButanol	10
tertButanol	5
tertButanol	cn cn
tertButanol	cn cn

^a) Zeitspanne zwischen den einzelnen Zusätzen der Imidspaltungsmittel.

^b) Zusatz erfolgt nach 3stündiger Spaltung mit Isopropanol, und Umsetzung wird vor der endgültigen Imidspaltung weitere 16 Stunden fortgesetzt.

^c) Nach der Umacylierung und vor dem Zusatz von Alkohol werden weitere 1,5 g Molekularsieb zugesetzt.

^d) Um&cylierungsdauer 1 ¹Zi h.

^c) Nach der Umacylierung werden noch weitere 1 g Molekularsieb zugesetzt.

Beispiele 20 bis

Man arbeitet nach dem allgemeinen Verfahren der Beispiele 5 bis 19, jedoch bei verschiedenen Reaktionstemperaturen, wie aus der nachstehenden Tabelle ersichtlich. Das Reaktionsgemisch besteht aus 4 mMol (2,8 g) Dimethoxymethylester von 7jS-(D-5-Tosylamino-5-carboxyvaleramido)-3-carbamoyIoxymethyl-7ar-methoxy-3-cephem-4-carbonsäure, 3 g getrocknetem Linde-Molekularsieb 4A (Wassergehalt weniger als 2 Gewichtsprozent) und 16 mMol Thienylacetylchlorid in 34 ml Dichloräthan.

45	Beispiel	Umacylie- rungsdauer	Temperatur	Imidspaltung Mittel	Menge	Zeit
		h	⁰C		mMol	h
50	20	25	55	Isopropanol	cn cn	8,5 3,0
	21	16	67	Isopropanol	5 5	ro (N
55	22	7	78	Isopropanol	4	2
	23	5	86	Isopropanol	4	1,5
(.0	24	5	86	Isopropanol	4 1	2 0,5

Endprodukt ausbeute	Ausgangs material ausbeute
25	7,2
70	5,8
71,5	5,2
67	4,1
73	2,1

In allen Fällen ist das Endprodukt Natrium-7-(2-thienylacetamido)-7ff-methoxy-3-carbamoyloxymethyI-3-ccphem-4-carboxylat.

10

Beispiel
7-{2-Thienylacetamido)-7-methoxy-3-carbamoyloxymethyl-3-cephem-4-carbonsäure

1 g NatπιuB-7JS-(D-5-amino-5-caΓboxyvaleramido)-3-caΓbamoyloxymethyl-7-Γnethoxy-3-cephem-4-carboxy-Iat wird in ein Reaktionsgefäß eingegeben, welches 20 ml Dichloräthan enthält. Man setzt 1 g Linde-Molekular- 5 sieb 4A in Pulverform mit einem Wassergehalt von 15% und 8 mMol {1 ml) Thienylacetylchlorid zu. Die Aufschlämmung wird 8 Stunden auf Rückflußtemperatur erhitzt. Nach dem Abfiltrieren wird das Molekularsieb mit Methanol gewaschen. Die Methanolwaschflüssigkeiten vom Auswaschen des Molekularsiebes werden analysiert und enthalten eine 25prozentige Ausbeute an dem gewünschten Produkt 7-Thienylacetamido-7e-me*hoxy-3-carbamoyloxymethyl-3-cephem-4-carbonsäure, festgestellt durch Dünnschichtchromatographie und io Flüssigkeitschromatographie. Die Dichloräthanschicht des Reaktionsgemisches wird mit 5prozentiger Natriumbicarbonatlösung extrahiert, und es wird durch Dünnschichtchromatographie und Flüssigkeitschromatographie nachgewiesen, daß sie weitere 5% Endprodukt enthält. Die Dünnschichtchromatographie der organischen Schicht zu diesem Zeitpunkt zeigt die Anwesenheit des nicht isolierten Zwischenprodukts, das in Form eines gemischten Anhydrides vorliegt; nach dem Abdampfen des Lösungsmittels wird das gemischte Anhydrid 15 in 50 ml einer 50prozentigen Lösung von Aceton in Wasser in Gegenwart von 10 Molprozent Pyridin hydrolysiert. Die Dünnschichtchromatographie und die Flüssigkeitschromatographie zeigen, daß sich weitere 13% Endprodukt in Form der freien Säure gebildet haben. Die Gesamtausbeute beträgt 156 mg Säure = 23%.

Claims

Patentanspruch :
Verfahren zur Herstellung von Cephalosporin der allgemeinen Formel

CH₂A'

COOR"

in der

R ι Wasserstoff oder Methoxy,

A' Carbamoyloxy oder nied.Alkanoyloxy und
R' eine Acylgruppe der allgemeinen Formel