DE3334937C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft Carbapenem-Derivate, ein Verfahren zu deren Herstellung und diese Verbindung enthaltende pharmazeutische Mittel.
Eine Reihe von β-Lactam-Derivaten, die den Carbapenem- Kern
enthalten, ist in der Literatur beschrieben. Es ist bekannt, daß diese Carbapenem-Derivate als antibakterielle Mittel und/oder β-Lactamase-Inhibitoren brauchbar sind.
Die ursprünglichen Carbapenem-Verbindungen waren natürliche Produkte, wie Thienamycin der Formel
das durch Fermentation von Streptomyces cattleya (US-PS 39 50 357) erhalten wird. Thienamycin ist ein außerordentlich wirksames Breitband-Antibiotikum, das eine bemerkenswerte Aktivität gegenüber verschiedenen Pseudomonas-Spezien besitzt, welche gegen β-Lactam-Antibiotika außerordentlich resistent sind.
Andere Naturprodukte, die den Carbapenem-Kern enthalten, sind z. B. Olivansäure-Derivate, wie das Antibiotikum MM 13 902 der Formel
beschrieben in der US-PS 41 13 856; das Antibiotikum MM 17 880 der Formel
beschrieben in der US-PS 41 62 304; das Antibiotikum MM 4550A der Formel
beschrieben in der US-PS 41 72 129; und das Antibiotikum 890A₉ der Formel
beschrieben in der US-PS 42 64 735. Neben den Naturprodukten ist die Verbindung Desacetyl 890A₁₀ der Formel
in der US-PS 42 64 734 beschrieben, wobei diese Verbindung durch enzymatische Deacylierung der entsprechenden N-Acetyl-Verbindung hergestellt wird. Es wurden auch verschiedene Derivate der natürlich vorkommenden Olivansäuren synthetisiert, z. B. die in der europäischen Patentanmeldung 8885 beschriebenen Verbindung der allgemeinen Formel
worin CO₂R₁ eine freie, in Form eines Salzes vorliegende oder veresterte Carboxylgruppe bedeutet, n für 0 oder 1 steht und R₂ für H, eine Acylgruppe oder eine Gruppe der Formel R₃O₃S steht, worin R₃ ein salzbildendes Ion oder eine Methyl- oder Äthylgruppe bedeutet.
Die US-PS 42 35 922 (siehe auch europäische Patentanmeldung 2058) beschreibt Carbapenem-Derivate der Formel
wohingegen die GB-Anmeldung 15 98 062 die Isolierung der Verbindung
aus einer Streptomyces-Fermentationsbrühe beschreibt.
In 6-Stellung unsubstituierte Carbapeneme wurden ebenfalls synthetisiert. So beschreiben die US-PS 42 10 661 Verbindungen der allgemeinen Formel
worin R₂ für Phenyl oder substituiertes Phenyl steht, die US-PS 42 67 177 Verbindungen der allgemeinen Formel
worin R₁ eine gegebenenfalls substituierte Pyridylgruppe bedeutet. Die US-PS 42 55 441 beschreibt Verbindungen der allgemeinen Formel
worin R₂ und R₃ für H oder Alkyl stehen und R₄ für NH-COnR₆ steht, in dem R₆ Alkyl, Phenyl oder substituiertes Phenyl bedeutet und n für 1 oder 2 steht. Die US-PS 42 82 236 beschreibt Verbindungen der allgemeinen Formel
worin R₁ für H oder Alkyl steht und R₂ für CN oder CO₂R₃ steht, wobei R₃ für H, Alkyl, Aryl oder Aralkyl steht.
Die US-PS 42 18 463 beschreibt Carbapeneme der allgemeinen Formel
worin R¹ für H oder Acyl steht und R⁸ für H oder substituiertes oder unsubstituiertes: Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Cycloalkylalkyl, Alkylcycloalkyl, Aryl, Aralkyl, Aralkenyl, Aralkinyl, Heteroaryl, Heteroaralkyl, Heterocyclyl oder Heterocyclylalkyl steht. Es gibt darin jedoch keinen Hinweis auf einen Heteroalkyl- R⁸-Substituenten des Typs
worin A für Alkylen steht und
einen quaternisierten, Stickstoff enthaltenden, aromatischen Heterocyclus bedeutet, der mit einem Ringkohlenstoffatom an die Alkylengruppe gebunden ist.
Das Naturprodukt Thienamycin hat die absolute Konfiguration 5R, 6S, 8R. Dieses Isomer kann ebenso wie die verbleibenden sieben Thienamycin-Isomeren gemäß der in der US-PS 42 34 596 beschriebenen Totalsynthese erhalten werden. Weitere Totalsynthesen für Thienamycin sind beispielsweise in den US-PS 42 87 123, 42 69 772, 42 82 148, 42 73 709, 42 90 947 und in der europäischen Patentanmeldung 7973 beschrieben.
In den beschriebenen Syntheseverfahren nimmt die Zwischenverbindung der Formel
worin pNB für p-Nitrobenzyl steht, eine Schlüsselstellung ein.
Aufgrund der außerordentlichen biologischen Aktivität von Thienamycin wurde eine große Zahl von Derivaten davon hergestellt und in der Literatur beschrieben. Darunter sind
  • (1) N-Formimidoyl-thienamycin der Formel beschrieben in der europäischen Patentanmeldung 6639;
  • (2) N-heterocyclische Derivate von Thienamycin der Formel worin der bifunktionelle Ring weitere, ungesättigte Funktionen im Ring enthalten kann; und worin n für eine ganze Zahl von 1 bis 6 steht; p für 0, 1 oder 2 steht; R¹ für H, Alkyl oder Aryl steht; und Z für Imino, Oxo, H, Amino oder Alkyl steht, beschrieben in der US-PS 41 89 493;
  • (3) substituierte N-Methylen-Derivate von Thienamycin der Formel worin X und Y für H, R, OR, SR oder NR¹R² stehen, wobei R für substituiertes oder unsubstituiertes: Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Cycloalkylalkyl, Aryl, Aralkyl, Heteroaryl, Heteroaralkyl, Heterocyclyl oder Heterocyclylalkyl steht, und R¹ und R² für H oder R stehen, beschrieben in der US-PS 41 94 047;
  • (4) Verbindungen der Formel worin R³ Aryl, Alkyl, Acyl oder Aralkyl bedeutet und R¹ und R² unabhängig voneinander ausgewählt sind unter H und Acyl (einschließlich Acyl der Art worin R¹¹ u. a. ein Alkylrest sein kann, der durch eine quaternäre Ammoniumgruppe, z. B. substituiert ist. Diese Verbindungen sind in der US-PS 42 26 870 offenbart;
  • (5) Verbindungen der Formel worin R³ für ein Wasserstoffatom, einen Acyl- oder einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffrest bedeutet, R¹ gegebenenfalls substituiertes Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Cycloalkenyl, Cycloalkenylalkyl, Cycloalkylalkyl, Aryl, Aralkyl, Heteroaryl oder Heteroaralkyl bedeutet und R² Acyl bedeutet (einschließlich Acyl des Typs worin R für Alkyl steht, substituiert durch eine quaternäre Ammoniumgruppe, z. B. gemäß der GB-PS 16 04 276, (siehe auch US-PS 42 35 917);
  • (6) Verbindungen der Formel worin R⁵, R⁶ und R⁷ unabhängig voneinander ausgewählt sind unter H und substituiertem oder unsubstituiertem: Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Cycloalkenyl, Cycloalkenylalkyl, Cycloalkylalkyl, Aryl, Aralkyl, Heteroaryl oder Heteroaralkyl, gemäß der US-PS 42 35 920;
  • (7) Verbindungen der Formel worin
    R¹ und R² unabhängig voneinander einen Rest des für R definierten Typs, ein Wasserstoffatom oder eine Nitro-, Hydroxy-, C1-6-Alkoxy-, Amino-, C1-6-Alkylamino-, Di-(C1-6-alkyl)-amino- oder Tri-(C1-6-alkylamino)- Gruppe bedeuten, wobei im Falle des letzten Restes ein weiteres Anion vorhanden ist; oder
    R¹ und R² zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen substituierten oder unsubstituierten monocyclischen oder bicyclischen Heteroaryl- oder Heterocyclyl- Rest mit 4 bis 10 Ringatomen bilden, wobei eines oder mehrere dieser Ringatome ein weiteres Heteroatom, ausgewählt unter einem Sauerstoff-, Schwefel- oder Stickstoffatom, sein können;
    R für eine Cyanogruppe oder substituiertes oder unsubstituiertes Carbamoyl, Carboxyl, (C1-10-Alkoxy)-carbonyl, C1-10-Alkyl, C2-10-Alkyl, C2-10-Alkenyl, C2-10-Alkinyl, C3-10-Cycloalkyl, C4-12-Cycloalkylalkyl, C5-12-Cycloalkylalkenyl, C3-10-Cycloalkenyl, C1-12-Cycloalkenylalkenyl, C4-12-Cycloalkenylalkyl, C6-10-Aryl, C7-16-Aralkyl, C8-16-Aralkenyl, C8-16-Aralkinyl oder monocyclisches oder bicyclisches Heteroaryl, Heteroaralkyl, Heterocyclyl oder Heterocyclylalkyl mit 4 bis 10 Ringatomen steht, wobei eines oder mehrere dieser Ringatome ein Heteroatom, ausgewählt unter einem Sauerstoff-, Schwefel- oder Stickstoffatom sein kann und wobei der Alkylrest des Heteroalkyl- oder Heterocyclylalkyl-Restes 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweist; wobei der Substituent oder die Substituenten an R, R¹, R² oder an dem Ring, der zusammen von R¹ und R² gebildet wird, Chlor; Brom; Jod; Fluor; Azido; C1-4-Alkyl; Mercapto; Sulfo; Phosphono; Cyanothio (-SCN); Nitro; Cyano; Amino; Hydrazino; Amino oder Hydrazino mit bis zu drei C1-6-Alkylsubstituenten; Hydroxy; C1-6-Alkoxy; C1-6-Alkylthio; Carboxyl; Oxo; (C1-6-Alkoxy)-carbonyl; C2-10-Acyloxy; Carbamoyl; (C1-4-Alkyl)-carbamoyl oder Di-(C1-4-alkyl)-carbamoyl sind;
    R³ ein Wasserstoffatom, einen Acylrest oder einen Rest des für R⁴ definierten Typs bedeutet;
    R⁴ für C1-10-Alkyl; substituiertes Carbonylmethyl; (C1-6-Alkoxy)-(C1-6-Alkyl), (C3-6-Cycloalkoxy)-(C1-6- Alkyl); C2-12-Alkanoyloxyalkyl; teilweise oder vollständig halogeniertes C1-6-Alkyl, wobei (die) Halogen(e) Chlor, Brom oder Fluor ist/sind; Aminoalkyl; C2-10-Alkenyl; C2-10-Alkinyl; Acryl; C3-14-Alkoxycarbonylalkyl; C4-21-Dialkylaminoacetoxyalkyl; C2-13-Alkanoylaminoalkyl; Ar-(C1-3-alkyl), wobei der Arylrest 6 bis 10 Kohlenstoffatome enthält; monocyclisches oder bicyclisches Heteroalkyl oder Heterocyclylalkyl mit 4 bis 10 Ringatomen, 1 bis 3 Kohlenstoffatomen im Alkylrest und 1 bis 4 Heteroatomen, ausgewählt unter Sauerstoff-, Schwefel und/ oder Stickstoffatomen; kernsubstituiertes Aralkyl oder Heteroaralkyl, wobei der Substituent Chlor, Fluor, Brom, Jod oder C1-6-Alkyl ist; Aryl oder kernsubstituiertes Aryl mit 6 bis 10 Ringkohlenstoffatomen, wobei jeder Kernsubstituent Hydroxy, C1-6-Alkyl, Chlor, Fluor oder Brom sein kann; Aralkoxyalkyl; C2-12-Alkylthioalkyl; C4-12-Cycloalkylthioalkyl; (C2-10-Acylthio)-(C1-6-Alkyl); oder Phenylalkyl, wobei Alkenyl 2 bis 6 Kohlenstoffatome aufweist, steht;
    R⁵ substituiertes oder unsubstituiertes C1-10 -Alkyl; C2-10-Alkenyl oder Alkinyl; ringsubstituiertes und -unsubstituiertes Cycloalkyl, Cycloalkenyl, Cycloalkenylalkyl und Cycloalkylalkyl mit 3 bis 6 Ringkohlenstoffatomen und bis zu 6 Kohlenstoffatomen in jeder Kette; C6-10-Aryl; Aralkyl mit 6 bis 10 Ringkohlenstoffatomen und 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in der Alkylkette; monocyclisches oder bicyclisches Heteroaryl oder Heteroaralkyl mit 4 bis 10 Ringatomen, wobei eines oder mehrere dieser Ringatome Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel sind, und mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in der Alkylkette; und wobei der (die) Ring- oder Ketten-Substituent(en) Chlor, Brom, Jod, Fluor, Azido, Cyano, Amino, C1-6-Alkylamino, Di-(C1-6-alkyl)-amino oder Tri-(C1-6-alkylamino), wobei im letzteren Fall ein weiteres Anion vorliegt, Hydroxy, C1-6-Alkoxy, C1-6-Alkylthioalkyl ist/sind; Carboxyl; Oxo, (C1-6-Alkoxy)-carbonyl; C2-10-Acyloxy; Carbamoyl; (C1-4-Alkyl)-carbamoyl; Di- (C1-4-alkyl)-carbamoyl; Cyanothio (-SCN) oder Nitro bedeutet;
    R⁶ für Wasserstoff, Hydroxy, Mercapto, R, -OR, -SR oder NR¹R² steht, wobei R, R¹ und R² die oben angegebenen Bedeutungen besitzen;
    X für Hydroxy, Mercapto, Amino, Acyloxy, -OR⁴, -SR⁴, -NHR⁴, -OM, -OX oder, wenn die Verbindung in zwitterionischer Form vorliegt, für -O-, wobei in diesem Fall A- fehlt, steht;
    A ein Gegenion ist, wenn die Verbindung nicht in zwitterionischer Form vorliegt;
    M ein pharmazeutisch verträgliches Kation darstellt; und
    Q eine blockierende Gruppe, wie hier definiert, darstellt.
    Diese Verbindungen sind in der GB-PS 16 04 275 beschrieben; und
  • (8) Verbindungen der Formel worin das an den Aminostickstoff von Thienamycin gebunden ist, eine mono- oder polycyclische, N-haltige, heterocyclische Gruppe bedeutet und R für H, substituiertes oder unsubstituiertes: Alkyl, Aryl, Alkenyl, Heterocycloalkenyl, Aralkenyl, Heterocyclylalkyl, Aralkyl, -NR², COOR, CONR₂, -OR oder CN steht. Diese Verbindungen sind in der europäischen Patentanmeldung 21 082 beschrieben.
Die US-PS 42 35 920 beschreibt neben anderen Verbindungen eine Verbindung der Formel
worin A ein pharmazeutisch verträgliches Anion bedeutet.
Dieses quaternäre Amin-Derivat ist auch in "Recent Advances in the Chemistry of β-Lactam Antibiotics", Royal Society of Chemistry, London, 1981, Seiten 240-254, beschrieben. Dabei ist die durchschnittliche antibakterielle Aktivität dieser Verbindung als etwa ½ bis ²/₃ derjenigen von Thienamycin angegeben.
Es wurden auch Carbepenem-Derivate synthetisiert, die zusätzlich zu den oben erwähnten Substituenten in 6-Stellung eine große Anzahl von Substituenten besitzen. So beschreiben beispielsweise
  • (1) die europäische Patentanmeldung 40 408 Verbindungen der Formel worin R¹ für H, Methyl oder Hydroxyl steht und R₅₁ eine einwertige, organische Gruppe, u. a. heterocyclisches Alkyl, bedeutet;
  • (2) die europäische Patentanmeldung 8514 Verbindungen der Formel worin R₁ eine gegebenenfalls substituierte Pyrimidinylgruppe bedeutet und R₂ für Wasserstoff oder die Gruppe CR₃R₄R₅ steht, wobei R₃ für Wasserstoff oder Hydroxy steht, R₄ Wasserstoff oder Alkyl bedeutet und R₅ für Wasserstoff, Alkyl, Benzyl oder Phenyl steht, oder R₅ und R₄ zusammen einen carbocyclischen Ring bilden;
  • (3) die europäische Patentanmeldung 38 869 Verbindungen der Formel worin R⁶, R⁷ und R⁸ unabhängig voneinander ausgewählt sind unter einem Wasserstoffatom, substituiertem und unsubstituiertem: Alkyl, Alkenyl und Alkinyl mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen; Cycloalkyl, Cycloalkylalkyl und Alkylcycloalkyl mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen im Cycloalkylring und 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in den Alkylresten, Aryl, wie Phenyl; Aralkyl, Aralkenyl und Aralkinyl, worin der Arylrest Phenyl ist und der aliphatische Teil 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweist; Heteroaryl, Heteroaralkyl, Heterocyclyl und Heterocyclylalkyl; wobei der Substituent oder die Substituenten obiger Reste ausgewählt sind unter: wobei die Reste R¹ und R² unabhängig voneinander ausgewählt sind unter: Wasserstoff, Alkyl, Alkenyl und Alkinyl mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen; Cycloalkyl, Cycloalkylalkyl und Alkylcycloalkyl mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen im Cycloalkylring und 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in den Alkylresten; Aryl, wie Phenyl; Aralkyl, Aralkenyl und Aralkinyl, worin der Arylrest Phenyl ist und der aliphatische Teil 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweist; Heteroaryl, Heteroaralkyl, Heterocyclyl und Heterocyclylalkyl, und wobei das Heteroatom oder die Heteroatome in obigen heterocyclischen Resten ausgewählt sind unter 1 bis 4 Sauerstoff-, Stickstoff- oder Schwefelatomen und wobei die Alkylreste der heterocyclischen Reste 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweisen (vgl. auch europäische Patentanmeldungen 1627, 1628, 10 317, 17 992, 37 080, 37 081 und 37 082); und
  • (4) die europäische Patentanmeldung 24 832 Verbindungen der Formel worin R¹ für H steht oder ausgewählt ist unter OH, OSO₃H oder einem Salz oder einem C₁-C₄-Alkylester davon, OR², SR³, OCOR², OCO₂R³ oder OCONHR³, wobei R² eine C1-6-Alkylgruppe oder eine gegebenenfalls substituierte Benzylgruppe bedeutet, und R³ eine C1-6-Alkylgruppe oder eine gegebenenfalls substituierte Benzyl- oder Phenylgruppe bedeutet und R¹² für C1-6-Alkyl, C2-6-Alkenyl, C3-6-Alkinyl, wobei die Dreifachbindung nicht das dem Schwefelatom benachbarten Kohlenstoffatom umfassen kann, Aralkyl, C1-6-Alkanoyl, Aralkanoyl, Aryloxyalkanoyl oder Arylcarbonyl steht, wobei jede der R¹²-Gruppen gegebenenfalls substituiert sein kann, als antibakterielle Mittel.
Die europäische Patentanmeldung 44 170 beschreibt Carbapenem- Derivate der Formel
worin R³ ein Wasserstoffatom oder eine organische Gruppe bedeutet, die über ein Kohlenstoffatom an den Carbapenemring gebunden ist, n für 0 oder 1 steht, X einen gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffrest, der gegebenenfalls durch ein Brom- oder Chloratom substituiert ist, bedeutet und R⁴ für eine C1-6-Alkyl-, C2-6-Alkenyl-, C1-10-Aralkyl- oder Arylgruppe steht, wobei jede der Gruppen für R⁴ gegebenenfalls substituiert sein kann. Es sind jedoch keine Verbindungen offenbart, bei denen der Tetrazol-Ring über ein quaternisiertes Stickstoffatom, d. h. ein nicht an ein Wasserstoffatom gebundenes, positiv geladenes Stickstoffatom, an den Rest X gebunden ist.
Die oben erwähnte europäische Patentanmeldung 38 869 beschreibt die Synthese von Carbapenem-Derivaten über Zwischenprodukte der allgemeinen Formel
worin R⁶ und R⁷ die oben angegebenen Bedeutungen besitzen und R²′ eine leicht abspaltbare Carboxyl-Schutzgruppe bedeutet. Es werden auch Zwischenprodukte der Formel
worin X eine Abgangsgruppe bedeutet, beschrieben.
Auf der am 2. bis 6. August 1982 in New London, New Hampshire abgehaltenen "Gordon Research Conference on Medicinal Chemistry" wurde ein Dokument verteilt, das eine Vielzahl Carbapenem Antibiotika beschreibt. Auf Seite 9 dieses Dokuments ist neben anderen Verbindungen eine Carbapenemverbindung der Formel
beschrieben, die sich von den erfindungsgemäßen Verbindungen dadurch unterscheidet, daß der in 2-Stellung befindliche quaternisierte heteroaromatische Ring direkt an das Schwefelatom und nicht an ein Kohlenstoffatom einer Alkylengruppe gebunden ist.
Die Europäische Patentanmeldung 50 334 beschreibt Carbapenem- Derivate der allgemeinen Formel
worin R⁶ und R⁷ unter anderem unabhängig voneinander ausgewählt sind unter Wasserstoff, Alkyl, Alkenyl, Aryl und Aralkyl; A eine direkte Einfachbindung darstellt, die die gezeigten S und C-Atome verbindet, oder A eine cyclische oder acyclische verbindende Gruppe darstellt, die ausgewählt ist unter anderem unter Alkyl, Cycloalkyl, Aryl, Heteroaryl oder Heteroaralkyl; und worin R¹ und R², die die Carbaminidoylgruppe bilden, unter anderem ausgewählt sind unter Wasserstoff, Alkyl und Aryl; wobei zusätzlich die genannte Carbamimidoylgruppe durch cyclische Strukturen gekennzeichnet ist, die durch Verbinden der beiden Stickstoffatome über ihre Substituenten und durch ihre Verbindung zu der angrenzenden Gruppe A erhalten werden. Es sind auch zusätzliche "Carbamimidium"- Verbindungen beschrieben, die durch Quaternisierung eines der Stickstoffatome der genannten Carbamimidoylgruppe erhalten werden.
Auf Seite 12 dieser Anmeldung ist ein möglicher Substituent für die 2-Stellung beschrieben. Dieser Substituent hat die Formel
worin R¹ ein Wasserstoffatom und substituierte und unsubstituierten Gruppen bedeutet, wie: Alkyl, Cycloalkyl, Cycloalkylalkyl, Alkylcycloalkyl, Aryl, Arylalkyl, Heterocyclyl oder Heterocyclylalkyl und wobei die beiden Stickstoffatome "an den durch die gestrichelten Linien angezeigten cyclischen Strukturen teilnehmen". Diese Anmeldung enthält jedoch keine spezielle Offenbarung irgendwelcher cyclisierter Carbamimidoylgruppen, die ein quaternisiertes Stickstoffatom enthalten. Auf der Seite 22 ist jedoch eine cyclisierte Carbamimidoylgruppe der Formel
beschrieben.
Legt man die in der Europäischen Patentanmeldung 50 334 angegebenen Substituentenbedeutungen für R¹ zugrunde, dann beschreibt diese Europäische Patentanmeldung keine Verbindungen mit derartigen Resten.
Es sind somit, wie oben gezeigt, Carbapenem-Derivate bekannt, die einen Substituenten in 2-Stellung der allgemeinen Formel
-S-A-Het
besitzen, worin A eine Alkylengruppe bedeutet und Het eine heterocyclische oder heteroaromatische Gruppe darstellt. Es sind jedoch keine Carbapenem-Derivate bekannt, worin Het einen Rest der Formel
bedeutet, worin R⁵ eine gewünschtenfalls substituierte aliphatische, cycloaliphatische, cycloaliphatisch-aliphatische, araliphatische, heteroaraliphatische oder heterocyclylaliphatische Gruppe oder eine Aryl-, Heteroaryl-, oder Heterocyclylgruppe bedeutet und der Rest der Formel
eine quaternisierte, Stickstoff enthaltende aromatische heterocyclische Gruppe darstellt, die an den Alkylenrest über ein Ringkohlenstoffatom gebunden ist.
Es sind, wie oben erwähnt, Carbapenem-Derivate bekannt, die einen Rest der Formel
in 2-Stellung tragen. Es sind auch Carbapenem-Derivate bekannt, die in 2-Stellung einen quaternisierten heteroaromatischen Ring besitzen, der direkt an das Schwefelatom gebunden ist.
Trotz der großen Zahl der in der Literatur beschriebenen Carbapenem-Derivate besteht noch immer ein Bedürfnis für weitere Carbapeneme, da bekannte Derivate hinsichtlich ihrer Aktivität, Wirksamkeit, Stabilität und/oder toxischer Nebenwirkungen verbessert werden können.
Die Erfindung betrifft Carbapenem-Derivate der allgemeinen Formel I:
worin
R¹ eine Hydroxyäthylgruppe bedeutet,
R² ein Wasserstoffatom bedeutet, wobei ein Gegenion X⊖ vorhanden ist, das für ein pharmazeutisch verträgliches Säureanion steht, oder worin R² eine anionische Ladung bedeutet,
A eine gerade oder verzweigte C₁-C₂-Alkylenkette,
R¹⁵ ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeuten und
für einen Rest der allgemeinen Formeln steht,
worin
R⁵ einen C₁-C₄-Alkylrest und
R⁶ ein Wasserstoffatom oder einen C₁-C₄-Alkylrest bedeuten,
worin
R⁵ einen C₁-C₄-Alkylrest und
R⁶ und R⁷ ein Wasserstoffatom oder einen C₁-C₄-Alkylrest bedeuten,
worin
R⁵ einen C₁-C₄-Alkylrest und
R einen C₁-C₄-Alkyl- oder Phenyl-(C₁-C₄)-Alkylrest bedeutet,
worin
R⁵ und R⁶ einen C₁-C₄-Alkylrest bedeuten,
worin
R⁵ und R einen C₁-C₄-Alkylrest bedeuten
worin
R⁵ für einen C₁-C₄-Alkylrest steht, oder
Die Erfindung betrifft auch Carbapenem-Derivate der Formel I, worin R² für eine übliche, leicht entfernbare Carboxylschutzgruppe steht und X⊖ für ein Säureanion steht.
Weiter betrifft die Erfindung Carbapenem-Derivate der folgenden Formeln:
sowie der p-Nitrobenzylester davon, wobei ein Gegenion X⊖ vorhanden ist, das für ein Säureanion steht.
Die neuen Verbindungen der allgemeinen Formel I enthalten den Carbapenem-Kern
Sie können somit auch als 1-Carba-2-penem-3-carbonsäure- Derivate bezeichnet werden. Alternativ kann man den erfindungsgemäßen Verbindungen die Grundstruktur
zuordnen und sie als 7-Oxo-1-azabicyclo(3,2,0)hept- 2-en-2-carbonsäurederivate bezeichnen.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen enthalten mehrere asymetrische Kohlenstoffatome. Die Erfindung umfaßt alle optischen Isomere und Epimerenmischungen. So können beispielsweise die Wasserstoffatome in 5- und 6-Stellung sowohl in cis- als auch in trans-Konfiguration vorliegen. Die bevorzugten Verbindungen haben jedoch, wie Thienamycin, 5R, 6S (trans)-Konfiguration.
Wenn der Rest R¹⁵ eine Methylgruppe bedeutet, kann diese in α- oder β-Konfiguration vorliegen. Bevorzugt sind jedoch die Verbindungen mit β-Konfiguration.
Besonders bevorzugte erfindungsgemäße Verbindungen besitzen die absolute Konfiguration: 5R, 6S, 8R.
Weiter sind solche Verbindungen der Formel I besonders bevorzugt, in der A für -CH₂- steht.
Die im Zusammenhang mit der Formel I genannten Alkylgruppen können geradkettig oder verzweigt sein.
Der Ausdruck "übliche, leicht entfernbare Carboxylschutzgruppe" bezieht sich auf bekannte Estergruppen, die zur Blockierung einer Carboxylgruppe während einer chemischen Reaktionsfolge verwendet wurden und die gewünschtenfalls anhand von Verfahren entfernt werden können, die nicht zu einer Zerstörung des verbleibenden Molekülteils führen wie z. B. chemische oder enzymatische Hydrolyse, Behandlung Bestrahlung mit ultraviolettem Licht oder katalytische Hydrierung.
Beispiele derartiger Esterschutzgruppen sind Benzhydryl, Allyl, p-Nitrobenzyl, 2-Naphthylmethyl, Benzyl, Trichlorethyl, Silyl, wie Trimethylsilyl, Phenacyl, p-Methoxybenzyl, Acetonyl, O-Nitrobenzyl, 4-Pyridylmethyl und C₁-C₆-Alkyl, wie Methyl, Ethyl oder t-Butyl. Derartige Schutzgruppen umfassen auch Gruppen, die unter physiologischen Bedingungen hydrolysiert werden, wie Pivaloyloxymethyl, Acetoxymethyl, Phthalidyl, Indanyl und Methoxymethyl. Eine besonders bevorzugte Carboxylschutzgruppe ist p-Nitrobenzyl, die durch katalytische Hydrierung leicht entfernt werden kann.
Pharmazeutisch verträgliche Salze (Säureanionen) sind beispielsweise nicht-toxische Säureadditionssalze, z. B. Salze mit Mineralsäuren, wie Chlorwasserstoff-, Bromwasserstoff-, Jodwasserstoff-, Phosphor-, Schwefelsäure usw., und Salze mit organischen Säuren, wie Malein-, Essig-, Citronen-, Bernstein-, Benzoe-, Wein-, Fumar-, Mandel-, Ascorbin-, Milch-, Glucon- und Apfelsäure. Verbindungen der allgemeinen Formel I in Form der Säureadditionssalze können durch die Formel
worin R² ein Wasserstoffatom oder eine Schutzgruppe und X⊖ ein Säureanion bedeuten, dargestellt werden. Das Gegenanion X⊖ kann so ausgewählt werden, daß pharmazeutisch verträgliche Salze zu therapeutischen Verarbeitungen zur Verfügung gestellt werden. Für den Fall jedoch, daß die Verbindungen der allgemeinen Formel I Zwischenprodukte darstellen, kann X⊖ auch ein toxisches Anion sein. In einem derartigen Fall kann das Ion anschließend entfernt und durch ein pharmazeutisch verträgliches Anion ersetzt werden, um ein aktives Endprodukt für therapeutische Zwecke zu erhalten. Falls saure oder basische Gruppen in den Resten R¹ oder R⁵ oder an dem Rest der Formel
vorhanden sind, dann umfaßt die Erfindung auch geeignete Basen- oder Säuresalze dieser funktionellen Gruppen, z. B. Säureadditionssalze im Falle einer basischen Gruppe und Metallsalze (z. B. Natrium, Kalium-, Calcium- und Aluminiumsalze), Ammoniumsalze und Salze mit nichttoxischen Aminen (z. B. Trialkylamin-, Procain-, Dibenzylamin-, 1-Ephenamin-, N-Benzyl-β-phenethylamin-, N,N′-Dibenzylethylendiaminsalze usw.) im Falle einer sauren Gruppe.
Verbindungen der allgemeinen Formel I, worin R² ein Wasserstoffatom, eine anionische Ladung oder eine physiologisch hydrolysierbare Estergruppe bedeutet, sowie deren pharmazeutisch verträgliche Salze stellen antibakterielle Mittel dar. Die restlichen Verbindungen der allgemeinen Formel I sind wertvolle Zwischenverbindungen, die in die oben genannten biologisch aktiven Verbindungen überführt werden können.
Besonders bevorzugt sind solche Verbindungen der allgemeinen Formel I, worin der Rest der Formel
einen Rest der folgenden Formeln darstellt:
Erfindungsgemäß insbesondere bevorzugt sind die folgenden Verbindungen der allgemeinen Formel
worin R² die oben genannten Bedeutungen besitzt und worin der Rest der Formel
für
worin das ¹HNMR(D₂O)-Spektrum charakteristische Peaks zeigt bei
δ: 1,23 (3H, d, J = 6,4 Hz), 3,12 (2H, q, J = 1,4, 8,9 Hz), 3,39 (1H, q, J = 2,7, 6,0 Hz), 4,07-4,68 (10H, m), 8,19 (1H, s);
worin das ¹HNMR(D₂O)-Spektrum charakteristische Peaks zeigt bei
δ: 1,23 (3H, d, J = 6,4 Hz), 3,15 (2H, q, J = 3,7, 9,0 Hz), 3,37 (1H, q, J = 2,6, 6,0 Hz), 3,95-4,65 (10H, m), 8,62 (1H, s);
Am meisten bevorzugt sind solche Verbindungen der allgemeinen Formel I, worin der Rest der Formel
einen Rest der Formel
darstellt.
Die erfindungsgemäßen Carbapenem-Derivate der allgemeinen Formel I werden aus Ausgangsverbindungen der allgemeinen Formel III
erhalten, worin
R¹ und R¹⁵ die oben angegebenen Bedeutungen besitzen und R²′ eine übliche leicht entfernbare Carboxylschutzgruppe bedeutet. Derartige Verbindungen der allgemeinen Formel I sind beispielsweise in der Europäischen Patentanmeldung 38 869 (Verbindung 7) und in der Europäischen Patentanmeldung 54 917 beschrieben. Sie können nach den dort beschriebenen allgemeinen Verfahren hergestellt werden.
Das Verfahren zur Herstellung der Verbindungen der allgemeinen Formel I aus den Verbindungen der allgemeinen Formel III wird anhand des folgenden Reaktionsschemas zusammenfassend dargestellt:
Man kann das Verfahren auch durchführen, wie im folgenden Reaktionsschema gezeigt:
Das erfindungsgemäße Verfahren wird folgendermaßen durchgeführt.
Man setzt die Ausgangsverbindung der allgemeinen Formel III in einem inerten organischen Lösungsmittel, beispielsweise Methylenchlorid, Acetonitril oder Dimethylformamid, mit etwa einer äquimolaren Menge einer Verbindung R⁰-L um. Diese Verbindung R⁰-L ist beispielsweise p- Toluolsulfonsäureanhydrid, p-Nitrobenzolsulfonsäureanhydrid, 2,4,6-Triisopropylbenzolsulfonsäureanhydrid, Methansulfonsäureanhydrid, Trifluormethansulfonsäureanhydrid, Diphenylchlorphosphat, Toluolsulfonylchlorid, p-Brombenzolsulfonylchlorid oder dgl. Dabei bedeutet L die entsprechende Abgangsgruppe, beispielsweise Toluolsulfonyloxy, p-Nitrobenzolsulfonyloxy, Diphenoxyphosphinyloxy, und andere Abgangsgruppen, die allgemein bekannt sind und durch übliche Verfahren eingeführt werden können. Die Umsetzung zur Einführung der Abgangsgruppe in die 2-Stellung der Zwischenverbindung III führt man vorteilhafterweise in Gegenwart einer Base, beispielsweise Diisopropylethylamin, Triethylamin, 4-Dimethylaminopyridin oder dgl., bei einer Temperatur von etwa -20°C bis etwa +40°C, bevorzugt bei etwa 0°C. Die Abgangsgruppe L der Zwischenverbindung IV kann auch ein Halogenatom sein. In diesem Fall führt man das Halogenatom ein durch Umsetzen der Zwischenverbindung III mit einem Halogenierungsmittel, beispielsweise Φ₃PCl₁, Φ₃PBr₂, (ΦO)₃PBr₂, Oxalylchlorid oder dgl., in einem Lösungsmittel, beispielsweise CH₂Cl₂, CH₃CN, THF oder dgl., in Gegenwart einer Base, beispielsweise Diisopropylethylamin, Triethylamin, 4-Dimethylaminopyridin oder dgl. Die Zwischenverbindung IV kann man gewünschtenfalls isolieren, jedoch setzt man sie üblicherweise ohne Isolierung oder Reinigung für die nächste Stufe ein.
Die Zwischenverbindung IV überführt man dann mittels einer üblichen Substitutionsreaktion in die Zwischenverbindung II. Dabei setzt man die Zwischenverbindung IV mit etwa einer äquimolaren Menge eines Heteroaralkylmercaptanreagens der Formel
um, worin A eine gerade oder verzweigte C₁-C₂-Alkylenkette bedeutet und der Rest der Formel
dem oben definierten, nicht quaternierten Rest
entspricht, der im Ring ein quaternisierbares Stickstoffatom enthält, wobei dieser Ring über ein Ringkohlenstoffatom an A gebunden ist. Diese Umsetzung führt man in einem inerten organischen Lösungsmittel, beispielsweise Dioxan, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid oder Acetonitril, und in Gegenwart einer Base, beispielsweise Diisopropylethylamin, Triethylamin, Natriumhydrogencarbonat, Kaliumcarbonat oder 4-Dimethylaminopyridin, aus. Die Temperatur für die Substitution ist nicht kritisch, vorteilhafterweise arbeitet man jedoch bei einer Temperatur von etwa -40°C bis etwa +25°C. Die Umsetzung führt man insbesondere unter Kühlen aus, z. B. bei etwa 0°C bis -10°C.
Zur Quaternisierung des Ringstickstoffatoms in der Heteroaralkylgruppe der Zwischenverbindung II setzt man die Zwischenverbindung II in einem inerten organischen Lösungsmittel mit mindestens einem Äquivalent (bis zu etwa einem 50% molaren Überschuß) eines Alkylierungsmittels der Formel
R⁵ - X′
um. Dabei besitzt R⁵ die oben angegebene Bedeutungen und X′ bedeutet eine übliche Abgangsgruppe, beispielsweise ein Halogenatom (Chlor, Brom oder Jod, am meisten bevorzugt Jod) oder eine Sulfonatestereinheit, beispielsweise ein Mesylat, Tosylat oder Triflat. Als Beispiele für geeignete nicht-reaktive organische Lösungsmittel kann man nennen: Chloroform, Methylenchlorid, Tetrahydrofuran, Dioxan, Aceton, Dimethylsulfoxid und Dimethylformamid. Die Temperatur für die Alkylierungsreaktion ist nicht kritisch und Temperaturen von etwa 0°C bis etwa 40°C sind bevorzugt. Am besten führt man diese Reaktionsstufe bei Raumtemperatur durch.
Man erhält dann eine Zwischenverbindung I′ mit einem Gegenion X′ (z. B. von dem verwendeten Alkylierungsmittel abstammend), das man entweder in dieser Verfahrensstufe oder in einer späteren Verfahrensstufe, z. B. nach der Deblockierungsstufe, nach bekannten Verfahren durch ein anderen Gegenion ersetzt kann, z. B. durch ein Ion, das pharmazeutisch verträglicher ist. In alternativer Weise kann man das Gegenion auch während der Deblockierungsstufe entfernen.
Zur Deblockierung um die Carboxylschutzgruppe R²′ der Zwischenverbindung I′ zu entfernen, bedient man sich üblicher Verfahren, beispielsweise einer Solvolyse, einer chemischen Reduktion oder Hydrierung. Verwendet man eine Schutzgruppe, die man durch katalytische Hydrierung entfernen kann, beispielsweise eine p-Nitrobenzyl-, Benzyl-, Benzhydryl- oder 2-Naphthylmethylgruppe, dann behandelt man die Zwischenverbindung I′ in einem geeigneten Lösungsmittel, beispielsweise Dioxan-Wasser-Ethanol, Tetrahydrofuran- wäßriges Dikaliumhydrogenphosphat-Isopropanol oder dgl., mit einem Wasserstoffdruck von 1 bis 4 Atmosphären in Gegenwart eines Hydrierkatalysators, beispielsweise Palladium auf Kohle, Palladiumhydroxid, Platinoxid oder dgl., etwa 0,24 bis 4 Stunden lang bei einer Temperatur von 0 bis 50°C. Verwendet man eine o-Nitrobenzylgruppe als Gruppe R²′, dann kann man auch die Deblockierung mittels Photolyse durchführen. Schutzgruppen, wie 2,2,2- Trichlorethyl können durch milde Reduktion mit Zink entfernt werden. Die Allylschutzgruppe kann man mit einem Katalysator entfernen, beispielsweise einer Palladiumverbindung mit Triphenylphosphin in einem aprotischen Lösungsmittel, beispielsweise Tetrahydrofuran, Diethyläther oder Methylenchlorid. Andere übliche Carboxylschutzgruppen können in ähnlicher Weise nach bekannten Verfahren entfernt werden. Wie bereits oben ausgeführt, können Verbindungen der allgemeinen Formel I′, worin R²′ einen physiologisch hydrolysierbaren Ester, beispielsweise Acetoxymethyl, Phthalidyl, Indanyl, Pivaloyloxymethyl, Methoxymethyl und dgl. bedeutet, ohne Deblockierung direkt an den Wirt verabreicht werden, da diese Ester unter physiologischen Bedingungen in vivo hydrolysiert werden.
Falls die Substituenten R¹, R⁵ oder R¹⁵ oder der an den Substituenten A gebundene heteroaromatische Ring eine funktionelle Gruppe enthalten, die den beabsichtigten Reaktionsverlauf stören, dann kann diese Gruppe durch übliche Blockierungsgruppen geschützt und daran anschließend deblockiert werden, um die gewünschte funktionelle Gruppe wiederzugewinnen. Geeignete Blockierungsgruppen und Verfahren zum Einführen und Entfernen derartiger Gruppen sind allgemein bekannt.
Bei einer Variante des obigen Verfahrens entfernt man die Carboxylschutzgruppe der Zwischenverbindung II vor der Quaternisierungsstufe. Man entfernt somit die Carboxylschutzgruppe wie oben beschrieben, um die entsprechende freie Carbonsäure zu erhalten. Die freie Säure quaternisiert man dann mit einem Alkylierungsmittel R⁵-X′, um das gewünschte quaternisierte Produkt der allgemeinen Formel I zu erhalten. Quaternisiert man die ungeschützte Zwischenverbindung IIa, dann kann man Wasser oder ein nicht-reaktives organisches Lösungsmittel oder Mischungen davon einsetzen. Beispiele für geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise Wasser, organische Lösungsmittel, wie Chloroform, Methylenchlorid, Tetrahydrofuran, Dioxan, Aceton, Dimethylsulfoxid und Dimethylformamid, und Wasser-organische Lösungsmittelgemische, beispielsweise Wasser-Aceton oder Wasser-Dimethylformamid. Die Temperatur für die Quaternisierung der Zwischenverbindung IIa ist nicht kritisch. Man arbeite gewöhnlich bei Temperaturen zwischen etwa -40°C bis etwa Raumtemperatur. Die Umsetzung führt man vorteilhafterweise bei etwa 0°C aus.
Erhält man die ungeschützte Zwischenverbindung IIa als Carboxylatsalz, dann ist es empfehlenswert, eine starke Säure, beispielsweise Toluolsulfonsäure, hinzuzugeben, um die drei Carbonsäure vor der Quaternisierung zu erzeugen. Dadurch erreicht man, daß hauptsächlich das Ringstickstoffatom quaternisiert wird.
Die oben beschriebene Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet man insbesondere dann, wenn sich die Carboxylschutzgruppe leichter von der nicht-quaternisierten Zwischenverbindung II entfernen läßt als von der quaternisierten Zwischenverbindung I′. So führt beispielsweise bei der Herstellung der Verbindung der Formel
aus der Zwischenverbindung der Formel
die Entfernung der Allylschutzgruppe vor der Quaternisierung dazu, daß man das gewünschte Endprodukt in einer wesentlich besseren Ausbeute erhält.
Man kann die erfindungsgemäßen Verbindungen auch nach einem alternativen Verfahren herstellen, das im folgenden und in den Beispielen beschrieben ist.
In diesem alternativen Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen der allgemeinen Formel I setzt man eine Zwischenverbindung der allgemeinen Formel IV
worin R¹ und R¹⁵ die oben angegebene Bedeutungen besitzen, R²′ eine übliche leicht entfernbare Carboxylschutzgruppe bedeutet und L eine übliche Abgangsgruppe, beispielsweise Toluolsulfonyloxy, p-Nitrobenzolsulfonyloxy, Diphenoxyphosphinyloxy oder Halogen bedeutet, mit einem Thiol der allgemeinen Formel VII
worin A und der Rest der Formel
die oben angegebenen Bedeutungen besitzen und X⊖ ein Gegenanion bedeutet, in einem inerten Lösungsmittel und in Gegenwart einer Base um, wobei man ein Carbapenem- Verbindung der allgemeinen Formel I′
erhält, worin R¹, R²′, A, R¹⁵, der Rest der Formel
und X⊖ die oben angegebenen Bedeutungen besitzen. Gewünschtenfalls entfernt man die Carboxylschutzgruppe R²′, wobei man die entsprechende deblockierte Verbindung der allgemeinen Formel I oder ein pharmazeutisch verträgliches Salz davon erhält.
Bei dem alternativen Verfahren verwendet man die Zwischenverbindung der Formel
Diese Zwischenverbindung ist beispielsweise, wie bereits oben erwähnt, in den Europäischen Patentanmeldungen 38 869 und 54 917 beschrieben. Sie kann nach den dort gezeigten allgemeinen Verfahren hergestellt werden.
L bedeutet eine übliche Abgangsgruppe (in der Europäischen Patentanmeldung 38 869 als "X" bezeichnet). Derartige Gruppen sind: Chlor, Brom, Jod, Benzolsulfonyloxy, p-Toluolsulfonyloxy, p-Nitrobenzolsulfonyloxy, Methansulfonyloxy, Trifluormethansulfonyloxy, Diphenoxyphosphinyloxy oder Di(trichlorethoxy)phosphinyloxy. Die bevorzugte Abgangsgruppe ist Diphenoxyphosphinyloxygruppe.
Die Zwischenverbindungen der allgemeinen Formel IV werden im allgemeinen in situ erhalten durch Umsetzen einer Zwischenverbindung der allgemeinen Formel III
worin R¹, R¹⁵ und R²′ die oben angegebenen Bedeutungen besitzen, mit einem geeigneten Acylierungsmittel R⁰-L. Die bevorzugte Zwischenverbindung IV, worin L eine Diphenoxyphosphinyloxygruppe bedeutet, kann man durch Umsetzen eines Ketoesters der allgemeinen Formel III in einem inerten organischen Lösungsmittel, beispielsweise Methylenchlorid, Acetonitril oder Dimethylformamid, mit etwa einer äquimolaren Menge Diphenylchlorphosphat in Gegenwart einer Base, beispielsweise Diisopropylethylamin, Triethylamin, 4-Dimethylaminopyridin oder dgl. bei einer Temperatur von etwa -20°C bis etwa +40°C, vorzugsweise etwa 0°C, erhalten. Falls es gewünscht wird, kann man die Zwischenverbindung der allgemeinen Formel IV isolieren. Gewöhnlich verwendet man sie jedoch als Ausgangsverbindung für das alternative Verfahren, ohne sie vorher zu isolieren oder zu reinigen.
Die Carbapenem-Zwischenverbindungen der allgemeinen Formel IV setzt man mit einer quaternären Aminthiolverbindung der allgemeinen Formel
um, worin der Rest der Formel
die oben angegebenen Bedeutungen besitzt und X⊖ ein Gegenanion darstellt. Man führt die Umsetzung in einem inerten Lösungsmittel, beispielsweise Acetonitril, Acetonitril- Dimethylformamid, Tetrahydrofuran, Tetrahydrofuran-H₂O, Acetonitril-H₂O oder Aceton in Gegenwart einer Base durch. Die Art der Base ist nicht kritisch. Geeignete Basen sind beispielsweise Natriumhydroxid, Diisopropylethylamin, 1,8-Diazabicyclo[5,4,0]undec-7-en, 1,5-Diazabicyclo [4,3,0]non-5-en und Tri(C₁-C₄)alkylamine, z. B. Triethylamin, Tributylamin oder Tripropylamin. Die Zwischenverbindung IV und das Thiol VII kann man innerhalb eines großen Temperaturbereiches umsetzen, z. B. zwischen -15°C und Raumtemperatur, vorzugsweise arbeitet man bei einer Temperatur von etwa -15°C bis +15°C, insbesondere bevorzugt man ungefähr 0°C.
Die durch Umsetzung des quaternären Aminthiols VII mit der Zwischenverbindung IV erhaltene Carbapenem-Verbindung ist auch an ein Gegenanion gebunden [z. B. (C₆H₅O)₂PO₂⊖, Cl⊖ oder das mit dem quaternären Thiol verbundene Anion], das in dieser Verfahrensstufe durch ein anderes Gegenanion, z. B. eines, das pharmazeutisch verträglicher ist, durch gewöhnliche Verfahren substituiert werden kann. In alternativer Weise kann man das Gegenanion auch während der nachfolgenden Deblockierungsstufe entfernen. Falls die quaternisierte Carbapenem-Verbindung und das Gegenanion ein unlösliches Produkt bilden, dann kann man dieses Produkt auskristallisieren lassen und durch Filtration als solches sammeln.
Nach der Bildung der gewünschten Carbapenem-Verbindung kann man die Carboxylschutzgruppe R²′ der Verschiebung I′ gewünschtenfalls nach üblichen Verfahren entfernen. Solche Verfahren sind z. B. Solvolyse, chemische Reduktion oder Hydrierung. Falls man eine p-Nitrobenzyl-, Benzyl-, Benzhydryl- oder 2-Naphthylmethylschutzgruppe verwendet, die man durch katalytische Hydrierung entfernen kann, dann kann man die Zwischenverbindung I′ in einem geeigneten Lösungsmittel, beispielsweise Dioxan- Wasser-Ethanol, Tetrahydrofuran-Diethyläther-Puffer, Tetrahydrofuran-wäßriges Dikaliumhydrogenphosphat-Isopropanol oder dgl., mit einem Wasserstoffdruck von 1 bis 4 Atmosphären in Gegenwart eines Hydrierkatalysators, beispielsweise Palladium auf Kohle, Palladiumhydroxid, Platinumoxid oder dgl., bei einer Temperatur von 0 bis 50°C etwa 0,24 bis 4 Stunden behandeln. Falls R²′ eine o-Nitrobenzylgruppe darstellt, dann kann man auch mittels Photolyse deblockieren. Schutzgruppen, wie 2,2,2-Trichlorethyl kann man durch milde Reduktion mit Zink entfernen. Die Allylschutzgruppe kann man unter Verwendung eines Katalysators (z. B. eine Mischung einer Palladiumverbindung und Triphenylphosphin) in einem geeigneten aprotischen Lösungsmittel, beispielsweise Tetrahydrofuran, Methylenchlorid oder Diethyläther, entfernen. In ähnlicher Weise kann man andere übliche Carboxylschutzgruppen auf bekannte Art und Weise entfernen. Schließlich kann man, wie oben ausgeführt, Verbindungen der allgemeinen Formel I′, worin R²′ einen physiologisch hydrolysierbaren Ester, beispielsweise einen Acetoxymethyl-, Phthalidyl-, Indanyl-, Pivaloyloxymethyl-, Methoxymethylester oder dgl., bedeutet, auch direkt an den Wirt ohne Deblockierung verabreichen, da diese Ester in vivo unter physiologischen Bedingungen hydrolysiert werden.
Die Thiolzwischenverbindungen der allgemeinen Formel VII kann man beispielsweise aus den entsprechenden Thiolacetatverbindungen der Formel
herstellen. Dabei haben A und der Rest der Formel
die oben angegebenen Bedeutungen. Die Thiolacetatverbindung quaternisiert man, indem man sie in einem inerten organischen Lösungsmittel, beispielsweise Diethyläther, Dichlormethan, Methylenchlorid, Dioxan, Benzol, Xylol, Toluol oder Mischungen davon, mit einem geeigneten Alkylierungsmittel der Formel
R⁵-X′
worin R⁵ die oben angegebenen Bedeutungen besitzt und X′ eine übliche Abgangsgruppe, beispielsweise eine Halogengruppe (Chlor, Brom oder Jod, insbesondere bevorzugt Jod) oder eine Sulfonatestereinheit, beispielsweise ein Mesylat-, Tosylat- oder Triflatester, bedeutet, umsetzt.
Die Temperatur der Alkylierungsreaktion ist nicht kritisch. Temperaturen von etwa 0°C bis etwa 40°C sind bevorzugt.
Vor der Umsetzung mit der Carbapenem-Zwischenverbindung IV unterwirft man die quaternisierte Thiolacetatverbindung einer sauren oder basischen Hydrolyse, um die quaternäre Thiolzwischenverbindung VII zu erzeugen. Diese Hydrolyse führt man vorzugsweise unmittelbar vor der Kupplung mit der Verbindung IV aus, um eine Zersetzung des verhältnismäßig unstabilen quaternären Thiols der allgemeinen Formel IV zu minimeren.
Wählt man geeignete Lösungsmittel, dann kann man die Zwischenverbindung III′ ohne Isolierung verschiedener Zwischenprodukte in einem sogenannten "Ein-Topf"-Verfahren in das Endprodukt I überführen. Das nachfolgende Beispiel 22 beschreibt ein derartiges Verfahren.
Bei anderen β-Lactamantibiotika kann man die Verbindungen der allgemeinen Formel I nach bekannten Verfahren in pharmazeutisch verträgliche Salze überführen. Mit der vorliegenden Anmeldung werden nicht nur diese Salze sondern auch die nicht in ein Salz überführten Verbindungen beansprucht. Zur Überführung in ein Salz kann man beispielsweise eine Verbindung der allgemeinen Formel I, worin R² eine anionische Ladung darstellt, in einem geeigneten inerten Lösungsmittel lösen und dann eine äquivalente Menge einer pharmazeutisch verträglichen Säure hinzugeben. Das gewünschte Säureadditionssalz kann man nach üblichen Verfahren gewinnen, z. B. durch Lösungsmittelpräzipitation, Lyophilisation oder dgl. Falls in der Verbindung der allgemeinen Formel I andere basische oder saure funktionelle Gruppen vorhanden sind, kann man in ähnlicher Weise nach bekannten Verfahren pharmazeutisch verträgliche Baseadditionssalze und Säureadditionssalze herstellen.
Verbindungen der allgemeinen Formel I, worin R² ein Wasserstoffatom oder eine anionische Ladung bedeutet, oder pharmazeutisch verträgliche Salze davon, kann man auch nach bekannten Verfahren in entsprechende Verbindungen überführen, worin R² eine physiologisch hydrolysierbare Estergruppe bedeutet. Man kann auch Verbindungen der allgemeinen Formel I, worin R² eine übliche Carboxylschutzgruppe bedeutet, in die entsprechende Verbindungen, worin R² ein Wasserstoffatom, eine anionische Ladung oder eine physiologisch hydrolysierbare Estergruppe bedeutet, oder in pharmazeutisch verträgliche Salze davon überführen.
Die neuen Carbapenem-Derivate der allgemeinen Formel I, worin R² ein Wasserstoffatom, eine anionische Ladung oder eine physiologisch hydrolysierbare Carboxylschutzgruppe bedeutet, oder ein pharmazeutisch verträglichen Salze davon sind wirksame Antibiotika, gegen verschiedene gram-positive und gram-negative Bakterien. Sie können auch beispielsweise als Tierfutterzusätze zur Wachstumsförderung, als Konservierungsmittel für Nahrungsmittel, als Bakterizide für industrielle Anwendungen, z. B. in Anstrichmittel auf Wasserbasis oder im Heißwasser von Papiermühlen zur Inhibierung des Wachstums gefährlicher Bakterien, gefährlicher Bakterien auf ärztlichen und zahnärztlichen Instrumenten eingesetzt werden. Diese Verbindungen sind jedoch insbesondere zur Bekämpfung der durch gram-positive oder gram-negative Bakterien verursachten Infektionskrankheiten bei Mensch und Tieren geeignet.
Die erfindungsgemäßen pharmazeutisch aktiven Verbindungen können entweder alleine oder als pharmazeutische Mittel formuliert verwendet werden. Diese pharmazeutischen Mittel enthalten zusätzlich zu der aktiven Carbapenem-Verbindung einen pharmazeutisch verträglichen Träger oder ein Verdünnungsmittel. Die Verbindungen können auf verschiedene Weise verarbeitet werden. Sie können beispielsweise oral, topisch oder parenteral (z. B. intravenös oder intramuskuläre Injektion) verabreicht werden. Die pharmazeutischen Mittel können in fester Form vorliegen, beispielsweise als Kapseln, Tabletten, Pulvern oder dgl. Sie können auch in flüssiger Form vorliegen, beispielsweise als Lösungen, Suspensionen oder Emulsionen. Zusammensetzungen für Injektionszwecke - die bevorzugte Verabreichungsart - können als Einheitsdosis in Ampullen oder in Mehrfachdosiscontainern hergestellt werden. Sie können Formulierungsmittel, beispielsweise Suspendierungs-, Stabilisierungs- und Dispergierungsmittel, enthalten. Die Mittel bzw. die Zusammensetzungen können in gebrauchsfertiger Form oder in Pulverform zur Rekonstitution zum Verabreichungszeitpunkt mit einem geeigneten Träger, beispielsweise sterilem Wasser, vorliegen.
Die zu verabreichende Dosierung hängt größtenteils ab von der speziellen Verbindung, die verwendet wird, der Verabreichungsart, der Natur und dem Zustand des Wirtes und dem zu bekämpfenden Organismus und dessen Situs. Die Auswahl der insbesondere bevorzugten Dosierung und die Verabreichungsart bzw. der Weg der Verabreichung wird dem Arzt überlassen. Im allgemeinen jedoch werden die Verbindungen parenteral oder oral an Säuger in einer Menge von etwa 5 bis 200 mg/kg/Tag verabreicht. Man verabreicht im allgemeinen in getrennten Dosen, d. h. drei bis viermal pro Tag.
Die folgenden, anhand von in vitro und in vivo-Tests erhaltenen biologischen Daten verdeutlichen die große antibakterielle Breitbandaktivität der erfindungsgemäßen Verbindungen. Die erfindungsgemäßen Verbindungen besitzen ferner auch eine geringe Toxizität.
In Vitro-Aktivität
Proben der nach den Beispielen 1-3 hergestellten Carbapenem- Verbindung wurden in Wasser gelöst und mit Nährbrühe verdünnt. Gegenüber den gezeigten Mikroorganismen wurden die folgenden minimalen Inhibierungskonzentrationen (Minimum Inhibitory Concentrations, M. I. C.) gefunden, ausgedrückt als µg/ml. Diese Werte wurden bestimmt durch Röhrchenverdünnung nach Inkubation über Nacht bei 37°C. In den folgenden Tabellen sind auch die Werte für die Vergleichsverbindung N-Formimidoylthienamycin angegeben.
In Vitro-Aktivität der Carbapenem- Verbindung des Beispiels 1
Fortsetzung der antibakteriellen Aktivität der Carbapenem-Verbindung des Beispiels 1
Antibakterielle In Vitro-Aktivität der Carbapenem-Verbindung des Beispiels 2
In Vivo-Aktivität
Die folgende Tabelle zeigt die therapeutische in vivo- Wirksamkeit der Verbindung des Beispiels 1 und von N- Formimidoylthienamycin nach intramuskulärer Verabreichung an Mäuse, die experimentell mit verschiedenen Organismen infiziert worden waren. Der PD₅₀-Wert (erforderliche Dosis in mg/kg, um 50% der infizierten Mäuse zu schützen) ist aufgeführt.
PD₅₀-Wert bei Intramuskulärer Behandlung infizierter Mäuse
Toxizität
Es wurden die Toxizität der Verbindung des Beispiels 1 nach intrakranialer Verabreichung an Mäuse bestimmt. Die entsprechenden Daten sind in der folgenden Tabelle gezeigt.
Toxizität nach Intrakranialer Verabreichung an Mäuse
Blutspiegelwerte bei Mäusen Nach Intramuskulärer Verabreichung
Die Blutspiegelwerte und die Halbwertszeit der Verbindung des Beispiels 1 nach intramuskulärer Verabreichung von 20 mg/kg an Mäuse ist in der folgenden Tabelle gezeigt.
Blutspiegelwerte (µg/ml)
Rückgewinnung aus dem Urin
Die folgende Tabelle zeigt die Rückgewinnung aus dem Urin der Verbindung des Beispiels 1 nach intramuskulärer Verabreichung (20 mg/kg) an Mäuse.
Rückgewinnung aus dem Urin nach Intramuskulärer Verabreichung von 20 mg/kg an Mäuse
Zusätzliche Biologische Daten In Vitro-Aktivität
Proben der unten aufgeführten (siehe die Nummern der Beispiele) Carbapenem-Verbindungen wurden in Wasser gelöst und mit Nährbrühe verdünnt. Für diese Verbindungen wurden die nachstehenden minimalen Inhibierungskonzentrationen (Minimum Inhibitory Concentrations (M. I. C)) gefunden, bestimmt durch Röhrchenverdünnung bei Inkubation über Nacht bei 37°C. In den Tabellen sind auch die entsprechenden Werte für die Vergleichsverbindung N-Formimidoyl- Thienamycin mit aufgeführt.

In Vivo-Aktivität
Die folgende Tabelle zeigt die therapeutische in vivo- Wirksamkeit einiger erfindungsgemäßer Verbindungen und von N-Formimidoylthienamycin (MK 0787) nach intramuskulärer Verabreichung an Mäuse, die experimentell mit verschiedenen Organismen infiziert wurden. Es sind die PD₅₀-Werte angegeben, d. h. die Dosis in mg/kg, die erforderlich ist, um 50% der infizierten Mäuse zu schützen.
PD₅₀-Werte bei der Intramuskulären Behandlung infizierter Mäuse in mg/kg
PD-₅₀-Werte bei der Intramuskulären Behandlung infizierter Mäuse in mg/kg
- Fortsetzung -
Blutspiegelwerte bei Mäusen nach Intramuskulärer Verabreichung
Die folgende Tabelle zeigt die Blutspiegelwerte und die Halbwertzeit einiger erfindungsgemäßer Verbindungen nach intramuskulärer Verabreichung von 20 mg/kg an Mäuse.
Die folgenden Beispiele erläutern die vorliegende Er­ findung.
Beispiel 1 Herstellung des inneren Salzes von 1-Methyl-4-[2-carboxy-6α-[1(R)-hydroxyethyl]-7-oxo- 1-azabicyclo-[3,2,0]hept-2-en-3-thiomethyl]pyridiniumhydroxid
Man kühlt unter Stickstoffatmosphäre eine Lösung von 673 mg (1,86 mMol) p-Nitrobenzyl 6α-[1-(R)-hydroxyethyl]- 3,7-dioxo-1-azabicyclo-[3,2,0]hept-2-en-2-carboxylat (1) in 10 ml Acetonitril auf -10°C, gibt eine Lösung von 245 mg (1,90 mMol) Diisopropylethylamin in 1 ml Acetonitril hinzu und gibt dann tropfenweise 510 mg (1,90 mMol) Diphenylchlorphosphat in 1 ml Acetonitril während eines Zeitraumes von 2 Minuten hinzu. Die erhaltene Lösung rührt man 15 Minuten bei -10°C, wobei man p-Nitrobenzyl-3-(diphenylphosphoryloxy)-6α-[1-(R)-hydroxy­ ethyl]-7-oxo-azabicyclo-[3,2,0]hept-2-en-2-carboxylat erhält. Zu dieser Lösung gibt man eine Lösung von 245 mg (1,90 mMol) Diisopropylethylamin in 0,5 ml Ace­ tonitril, gibt dann eine Lösung von 270 mg (2,16 mMol) 4-Mercaptomethylpyridin in 0,5 ml Acetonitril hinzu, rührt die Reaktionsmischung 60 Minuten bei -10°C und filtriert das gebildete weiße Präzipitat ab. Dann wäscht man mit 5 ml eiskaltem Cetonitril, wobei man 660 mg (76% Ausbeute) der Verbindung 2 als weiße Kristalle erhält, Fp. 145°C.
NMR (DMSO-d6)δ: 1,20 (3H, d, J = 6,0 Hz), 3,2-3,4 (3H, m), 3,7-4,1 (2H, m), 4,25 (2H, s), 5,05 (1H, d, J = 4,0 Hz), 5,25 (1H, d, J = 14,0 Hz), 5,48 (1H, d, J = 14,0 Hz), 7,40 (2H, d, J = 5,5 Hz), 7,70 (2H, d, J = 8,5 Hz), 8,23 (2H, d, J = 8,5 Hz) und 8,58 (2H, d, J = 5,5 Hz).
IR (KBr) γmax: 3400, 1790, 1695 und 1600 cm-1.
Analyse für C₂₂H₂₁N₃O₆S:
Berechnet: C 58,01; H 4,56; N 9,23; S 7,04;
gefunden: C 57,74; H 4,56; N 9,58; S 7,21.
Zu einer Lösung von 660 mg (1,41 mMol) der Zwischenver­ bindung 2 in 140 ml Aceton gibt man 5 ml Methyljod, rührt die Reaktionslösung 8 Stunden bei 25°C und verdampft das Lösungsmittel im Vakuum, wobei man einen leicht gelben Feststoff erhält, den man mit Diethyläther verreibt. Man erhält so 779 mg (90% Ausbeute) der Titelverbindung 3 als weißen amorphen Feststoff, Fp. 130°C (Zers.).
NMR (DMSO-d6) δ: 1,15 (3H, d, J = 6,0 Hz), 3,2-3,4 (3H, m), 3,7-4,1 (2H, m), 4,25 (3H, s), 4,30 (2H, s), 5,25 (1H, d, J = 14,0 Hz), 5,50 (1H, d, J = 14,0 Hz), 7,70 (2H, d, J = 9,0 Hz), 8,10 (2H, d, J = 7,0 Hz), 8,25 (2H, d, J = 9,0 Hz) und 8,90 (2H, d, J = 7,0 Hz).
IR (KBr) γmax: 3400, 1770, 1690 und 1640 cm-1.
Analyse für C₂₃H₂₄N₃O₆SI · H₂O:
Berechnet: C 44,39; H 4,22; N 6,82; S 5,20;
gefunden: C 44,66; H 4,01; N 6,84; S 5,64.
Zu einer Lösung von 779 mg (1,27 mMol) der Verbindung 3 in Tetrahydrofuran-Wasser-Diethyläther (80 ml-80 ml-100 ml) gibt man 140 mg (1,4 mMol) Kaliumbicarbonat und 125 mg (0,7 mMol) dibasisches Kaliumphosphat. Dann gibt man 700 mg 10%iges Palladium auf Kohle zu und hydriert die Mischung 45 Minuten bei 2,76 Bar (40 psi) auf einen Parr-Schüttler. Die Mischung filtriert man dann, wäscht den Katalysator mit Wasser (2 × 10 ml) extrahiert die vereinigten Filtrate und Waschflüssigkeiten mit Diethyl­ äther (150 ml) und lyophilisiert dann, wobei man ein braunes Pulver erhält. Dieses Rohmaterial reinigt man auf einer C₁₈ BONDAPAK Umkehrphasensäule (30 g) (Waters Associates), eluiert bei einem Druck von 0,55 Bar (8 psi) mit Wasser, untersucht jede Fraktion (20 ml) mittels HPLC-Chromatographie (high pressure liquid chromatography) und sammelt die Fraktionen, die bei λmax = 300 nm eine UV-Absorption zeigen. Dann lyophilisiert man, wobei man 135 mg (32% Ausbeute) der Titelverbindung 4 als leicht gelben Feststoff erhält.
NMR (D₂O)δ: 1,25 (3H, d, J = 6,0 Hz), 2,7-3,2 (2H, m), 3,40 (1H, q, J = 9,0 und 2,5 Hz), 3,9-4,2 (2H, m), 4,40 (3H, s), 4,72 (2H, s), 8,10 (2H, d, J = 6,0 Hz), 8,72 (2H, d, J = 6,0 Hz).
IR (KBr)γmax: 3400, 1755, 1640 und 1590 cm-1.
UVλmax (H₂O): 296 nm (ε = 7782), 258 nm (ε = 6913).
Beispiel 2
Eine Suspension von 1,1 g (2,93 mMol) der Diazoverbin­ dung 1 in 30 ml trockenem Benzol spült man 5 Minuten bei Raumtemperatur mit Stickstoff, behandelt mit 25 mg Rhodiumacetatdimer, erhitzt die Mischung 45 Minuten am Rückfluß, verdünnt die warme Lösung mit Ethylacetat (25 ml), filtert, um den Katalysator zu entfernen und engt zur Trockene ein, wobei man die Ketoverbindung 2 als weißen Feststoff erhält. Diesen löst man im trockenen Acetonitril (20 ml), kühlt auf -10°C, gibt unter Stick­ stoff zu dieser Lösung Diisipropylethylamin (417 mg, 3,2 mMol) und anschließend 810 mg (3,0 mMol) Diphenyl­ chlorphosphat und rührt die Reaktionsmischung 20 Minuten bei -10°C. Die Reaktionsmischung behandelt man dann mit Diisopropylethylamin (420 mg, 3,2 mMol) und 2-(4-pyridyl)- ethanthiol (560 mg; 4,03 mMol) in 2 ml Acetonitril [J. Org. Chem. 26: 82 (1961) Ludwig Bauer und Libero A. Gardella Jr.], rührt die Reaktionsmischung eine Stunde bei -5°C bis -10°C, verdünnt dann mit Ethylenchlorid (100 ml) und wäscht nacheinander mit Kochsalzlösung - H₂O (1 : 1), 4%iges H₃PO₄, 5%iges NaHCO₃, H₂O und Kochsalzlösung. Die organische Phase trocknet man (MgSO₄) und engt ein, wobei man einen weißen Feststoff erhält. Diesen Feststoff wäscht man mit Diethyläther/Hexan (1 : 1) und trocknet im Hoch­ vakuum, wobei man 901 mg (63,9%) der Verbindung 3 erhält.
IR (KBr): 1790, 1690 cm-1.
NMR (CDCl₃/DMSO)δ: 1,20 (3H, d, J = 3,0 Hz, CH₃), 2,8 bis 3,2 (7H, m), 3,9 bis 4,4 (2H, m), 5,1 (1H, d), 5,4 (2H, q), 7,3 (2H, d), 8,5 (2H, q), 7,76 (2H, d), 8,3 (2H, q).
Eine Suspension der Carbapenem-Verbindung 3 (890 mg, 1,85 mMol) und 7 ml Methyljodid in 200 ml trockenem Aceton und 12 ml Methylenchlorid rührt man 24 Stunden bei 25°C. Nach 18 Stunden ergibt die Reaktionsmischung eine klare Lösung. Man entfernt das Lösungsmittel unter ver­ mindertem Druck, mischt den Rückstand dann mit Diethyl­ äther und erhält 920 mg (1,48 mMol) (79,8%) der Verbin­ dung 4 als schaumartigen Feststoff.
IR (KBr): 1765, 1690 cm-1.
NMR (DMSO)δ: 1,3 (3H, d, J = 3,0 Hz), 3,1 bis 3,7 (7H, m), 4,1 (3H, m), 4,3 (3H, s), 5,38 (2H, q, J = 7,0 Hz), 8,1 (2H, d, J = 3,0 Hz), 8,9 (2H, d, J = 3,0 Hz), 7,6 (2H, d, J = 4,0 Hz), 8,2 (2H, d, J = 4,0 Hz).
Die Carbapenem-Verbindung 4 (920 mg, 1,47 mMol) löst man in 90 ml Tetrahydrofuran, 90 ml Diethyläther und 90 ml Wasser, behandelt mit 265 mg (1,51 mMol) dibasischem Kaliumphosphat, 190 mg (1,9 mMol) Kaliumhydrogencarbonat und 800 mg 10%igem Palladium auf Kohle. Dann hydriert man eine Stunde bei 3,1 Bar (45 psi). Den Katalysator filtriert man über CELITE und wäscht das Filtrat mit Diethyläther (3 × 25 ml). Die wäßrige Schicht lyophili­ siert man, wobei man ein braunes Material erhält, das man dann zweimal chromatographisch über eine 12 g (C₁₈ BONDAPAK Umkehrphasensäule (Waters Associates)) C₁₈-Säule (H₂O) reinigt. Man erhält dabei 55 mg der Verbin­ dung 5.
IR (KBr) 1750, 1640 cm-1.
NMR (D₂O)δ: 1,30 (3H, d, J = 3,0 Hz), 3,0 bis 3,5 (7H, m), 4,3 (3H, s), 4,0 bis 4,5 (3H, m), 7,90 (2H, d), 8,70 (2H, d).
Beispiel 3 Herstellung von 3-(N-Methylpyridin-3-yl-methanthio- 6α-[1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo-azabicyclo-(3,2,0)hept-2-en-2-carboxylat p-Nitrobenzyl 3-(pyridin-3-yl-methanthio)-6α-[1-(R)- hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo-(3,2,0)hept-2-en-2-carboxylat
Zu einer gekühlten (0°C)-Lösung von 925 mg (2,66 mMol) der Ketozwischenverbindung 5 in 14 ml Acetonitril gibt man eine Lösung von 377 mg (2,9 mMol) Diisopropylethyl­ amin in 1 ml Acetonitril. Dann gibt man 786 mg (2,9 mMol) Diphenylchlorphosphonat in 1 ml Acetonitril unter Stick­ stoffatmosphäre zu, wäscht die erhaltene Lösung 15 Minu­ ten bei 0°C, gibt dann eine Lösung von 377 mg (2,9 mMol) 3-Mercaptomethylpyridin [hergestellt nach dem in Can. J. Chem., 56, 3068 (1978) beschriebenen Verfahren] in 2 ml Acetonitril zu, rührt die Reaktionslösung 90 Minuten bei 0°C, filtriert das Präzipitat ab und wäscht mit 20 ml Ethylacetat, wobei man 950 mg (60% Ausbeute) der Titelverbindung als weiße Kristalle erhält.
NMR (DMSO-d6)δ: 1,30 (3H, d, J = 6,0 Hz), 3,4-4,2 (5H, m), 4,25 (2H, s), 5,1 (1H, d, J = 4,5 Hz), 5,40 (2H, ABq, J = 14,4 Hz), 7,2-8,5 (8H, m).
IR (KBr)γmax: 3500, 1775 und 1580 cm-1.
Analyse für C₂₂H₂₁J₃O₆S₁:
Berechnet: C 58,01; H 4,65; N 9,23; S 7,04;
gefunden: C 57,19; H 5,19; N 8,76; S 7,08.
3-N-Methylpyridin-3-yl-methanthio)-6α-[1-(R)- hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo-(3,2,0)hept-2-en-2-carboxylat
Zu einer Lösung von 730 mg (1,56 mMol) der Verbindung 19 in 120 ml Aceton gibt man 5 ml Methyljodid, rührt die Reaktionsmischung 18 Stunden bei Raumtemperatur, sammelt das Präzipitat durch Filtration und wäscht mit Aceton (10 ml) wobei man 940 mg (100% Ausbeute) des quaternisierten Pyridins 20 als leicht gelbes Pulver erhält.
NMR (DMSO-d6)δ: 1,25 (3H, d, J = 5,8 Hz), 3,6-4,3 (5H, m), 4,20 (3H, s), 4,25 (2H, s), 5,25 (1H, d, J = 7,2 Hz), 5,40 (2H, ABq, J = 12,16 Hz) und 7,6-9,2 (9H, m).
IR (KBr)λmax: 3300, 1765 und 1690 cm-1.
Analyse für C₂₃H₂₄N₃O₆S₁I₁:
Berechnet: C 46,24; H 4,05; N 7,03; S 5,37;
gefunden: C 45,82; H 4,11; N 6,87; S 6,10.
Zu einer Lösung von 933 mg (1,6 mMol) der Verbindung 20 in 90 ml Tetrahydrofuran und 90 ml Äther gibt man 200 mg KHCO₃ und 349 mg K₂HPO₄ in 90 ml Wasser. Dann gibt man 1,0 g Palladium auf Kohle hinzu. Die Mischung hydriert man bei 3,1 Bar (45 psi) auf einem Parr-Schüttler 45 Minuten lang. Die Mischung filtriert man über ein Celite-Kissen, wäscht den Katalysator mit Wasser (2 × 10 ml), extrahiert die vereinigten Filtrate und Wasch­ wasser mit Äther (2 × 100 ml) und lyophilisiert, wobei man einen gelben Feststoff erhält, den man auf einer C₁₈-BONDAPAK (Waters Associates) Umkehrphasensäule (8 g) reinigt. Man eluiert dabei mit 5% Acetonitril in Wasser unter einem Druck von 0,55 Bar (8 psi). Jede 15 ml Frak­ tion untersucht man mittels HPLC-Chromatographie und sam­ melt solche Fraktionen, die eine UV-Absorption bei λmax 300 nm zeigen. Dann lyophilisiert man, wobei man 230 mg (43% Ausbeute) der Titelverbindung als leicht gelbes Pulver erhält, Fp. 130°C (Zers.).
NMR (D₂O)δ: 1,25 (3H, d, J = 7,0 Hz), 3,12 (2H, d.d., J = 7,9 Hz, 1,6 Hz), 3,42 (1H, q, J = 7,2 Hz, 1,6 Hz), 3,9-4,6 (3H, m), 4,25 (2H, s), 4,42 (3H, s) und 8,0-9,0 (4H, m).
IR (KBr)γmax: 3400, 1750 und 1580 cm-1.
UVλmax (H₂O): 298 nm (ε = 8058).
Analyse für C₁₆H₁₈N₂O₄S₁ · 2 H₂O:
Berechnet: C 51,87; H 5,44; N 7,56;
gefunden: C 51,95; H 5,66; N 7,56.
Beispiel 4 Herstellung von 3-(N-Methylpyridin-2-yl-methanthio)- 6α-[1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo-(3,2,0)hept-2-en-2-carboxyl-at p-Nitrobenzyl-3-(pyridin-2-yl-methanthio)-6α-[1-(R)- hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo-(3,2,0)hept-2-en-2-carboxylat
Zu einer gekühlten (0°C)-Lösung von 925 mg (2,65 mMol) der Keto-Zwischenverbindung 5 in 14 ml Acetonitril gibt man unter Stickstoff eine Lösung von 377 mg (2,92 mMol) Diisopropylethylamin in 1 ml Acetonitril und dann 786 mg (2,90 mMol) Diphenylchlorphosphat in 1 ml Acetonitril. Die erhaltene Lösung rührt man 15 Minuten bei 0°C, gibt dann eine Lösung von 377 mg (2,92 mMol) Diisopropyl­ ethylamin in 1 ml Acetonitril und dann 350 mg (3,0 mMol) 2-Mercaptomethylpyridin [hergestellt nach dem in Can. J. Chem., 56, 3068 (1978) beschriebenen Verfahren] in 1 ml Acetonitril zu, rührt die Reaktionslösung 2 Stunden bei -10°C, filtriert das Präzipitat ab und wäscht mit 20 ml Methylenchlorid, wobei man 650 mg (54% Ausbeute) der Titelverbindung als gelbes Pulver erhält.
NMR (DMSO-d6)δ: 1,26 (3H, d, J = J, 0 Hz), 2,7-3,5 (4H, m), 3,9-4,3 (2H, m), 4,2 (2H, s), 5,42 (2H, ABq, J = 14,4 Hz) und 7,2-8,8 (8H, m).
IR (KBr)γmax: 3400, 1775 und 1690 cm-1.
Analyse für C₂₂H₂₁N₃O₆S₁:
Berechnet: C 58,01; H 4,65; N 9,23; S 7,04;
gefunden: C 57,56; H 4,92; N 8,94; S 7,03.
3-(N-Methylpyridin-2-yl-methanthio)-6α-[1-(R)- hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo-(3,2,0)hept-2-en-2-carboxylat
Zu einer Lösung von 650 mg (1,39 mMol) der Verbindung 22 in 100 ml Aceton gibt man 4 ml Methyljodid, rührt die Reaktionsmischung drei Tage bei Raumtemperatur, fil­ triert das Präzipitat und wäscht mit Aceton (10 ml), wobei man 500 mg (60% Ausbeute) des quaternisierten Pyridins 23 als leicht gelben Feststoff erhält.
NMR (DMSO-d6)δ: 1,26 (3H, d, J = 7,0 Hz), 3,9-4,2 (2H, m), 4,4 (3H, s), 4,78 (2H, s), 5,2 (1H, d, J = 3,9 Hz), 5,50 (2H, ABq, J = 14 Hz) und 7,8-9,4 (8H, m).
IR (KBr)γmax: 3400, 1765 und 1690 cm-1.
Analyse für C₂₃H₂₄N₃O₆S₁I₁:
Berechnet: C 46,24; H 4,05; N 7,03; S 5,37;
gefunden: C 45,62; H 4,27; N 6,80; S 5,30.
Zu einer Lösung von 1,0 g (1,167 mMol) der Verbindung 23 in 90 ml Tetrahydrofuran und 90 ml Äther gibt man 215 mg (2,15 mMol) KHCO₃ und 374 mg (2,1 mMol) K₂HPO₄ in 90 ml Wasser und dann 1,0 g 10%iges Palladium auf Kohle. Die Mischung hydriert man 45 Minuten bei 3,1 Bar (45 psi), filtriert die Mischung über ein Celite-Kissen und wäscht den Katalysator mit Wasser (2 × 10 ml). Die ver­ einigten Filtrate und Waschwasser extrahiert man mit Äther (2 × 200 ml) und lyophilisiert, wobei man einen gelben Feststoff erhält, den man auf einer C₁₈-BONDAPAK (Waters Associates) Umkehrphasensäule (10 g) reinigt, wobei man mit 5% Acetonitril in Wasser bei einem Druck von 0,55 Bar (8 psi) eluiert. Jede 15 ml Fraktion unter­ sucht man mittels HPLC-Chromatographie und sammelt die­ jenigen Fraktionen, die eine UV-Absorption bei λmax 300 nm zeigen. Dann lyophilisiert man, wobei man 390 mg (44% Ausbeute) der Titelverbindung erhält. Um­ kristallisation dieses Materials aus Wasser-Aceton- Äthanol ergibt feine Nadeln, Fp. 194-196°C (Zers.).
NMR (D₂O): 1,30 (3H, d, J = 6,2 Hz), 3,2 (2H, q, J = 9,0 Hz, 3,6 Hz), 3,46 (1H, q, J = 6,0 Hz, 2,7 Hz), 4,1-4,6 (3H, m), 4,60 (3H, s) und 7,9-8,9 (4H, m).
IR (KBr)γmax: 3400, 1755 und 1590 cm- 99999 00070 552 001000280000000200012000285919988800040 0002003334937 00004 998801.
UVλmax (H₂O): 292 nm (ε = 8092).
Analyse für C₁₆H₂₈N₂O₄S₁ · 2 H₂O:
Berechnet: C 51,87; H 5,44; N 7,56;
gefunden: C 51,37; H 5,69; N 7,37.
Beispiel 5 Herstellung von 3-(N-Methylpyridin-2-yl-ethanthio]- 6α-[1(R)-hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo-(3,2,0)hept-2-en-carboxylat P-Nitrobenzyl-3-(pyridin-2-yl-ethanthio)-6α-[1-(R)- hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo-(3,2,0)hept-2-en-2- carboxylat
Zu einer gekühlten Lösung von 1,78 g (5,0 mMol) der Ketozwischenverbindung 5 in 25 ml Acetonitril gibt man unter Stickstoffatmosphäre 710 mg (5,5 mMol) Diisopropyl­ ethylamin in 1 ml Acetonitril und dann 1,4 g (5,0 mMol) Diphenylchlorphosphat in 1 ml Acetonitril. Die erhaltene Lösung rührt man 20 Minuten bei 0°C, gibt dann eine Lö­ sung von 710 mg (5,5 mMol) Diisopropylethylamin in 1 ml Acetonitril und dann eine Lösung von 850 mg (6,1 mMol) des Thiols [hergestellt nach dem im J. Org. Chem., 26, 82 (1961) beschriebenen Verfahren] in 2 ml Acetonitril zu, rührt die Reaktionsmischung 60 Minuten bei 0°C, fil­ triert das Präzipitat ab und wäscht mit Methylenchlorid (20 ml) wobei man 1,3 g (57%) der Titelverbindung als weißen Feststoff erhält.
NMR (CDCl₃)δ: 1,25 (3H, d, J = 6,5 Hz), 2,6-3,4 (7H, m), 4,2-4,6 (2H, m), 5,30 und 5,65 (jeweils 1H ABq, J = 14 Hz) und 7,2-8,5 (8H, m).
IR (KBr)γmax: 3400, 1780 und 1680 cm-1.
3-(N-Methylpyridin-2-yl-ethanthio)-6α-[1-(R)- hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo-(3,2,0)hept-2-en-2- carboxylat
Zu einer suspendierten Lösung von 800 mg (1,7 mMol) der Verbindung 53 in 50 ml Aceton gibt man 5 ml Methyljodid, rührt die Reaktionsmischung bei Raumtemperatur 48 Stunden, filtriert das Präzipitat ab und wäscht mit Acetonitril (15 ml), wobei 810 mg (76% Ausbeute) des quaterni­ sierten Pyridins 55 als leicht gelbes Pulver erhält.
NMR (DMSO-d6)δ: 1,20 (3H, d, J = 5,6 Hz), 3,2-4,3 (9H, m), 4,20 (3H, s), 5,26 und 5,55 (jeweils 1H, ABq, J = 15 Hz) und 7,8-9,2 (8H, m).
IR (KBr)γmax: 3400, 1770 und 1690 cm-1.
Zu einer Lösung von 790 mg (1,27 mMol) der Verbindung 55 in 100 ml Tetrahydrofuran und 100 ml Äther gibt man 100 ml einer pH = 7,0-Pufferlösung und dann 1,0 g 10% Palladium auf Kohle. Die Mischung hydriert man 40 Minuten bei 2,76 Bar (40 psi) auf einen Parr-Schüttler. Die Mischung filtriert man dann durch ein Celite- Kissen und wäscht den Katalysator mit Wasser (2 × 10 ml).
Die vereinigten Filtrate und das Waschwasser extrahiert man mit Äther (3 × 100 ml) und lyophilisiert, wobei man ein gelbes Pulver erhält, das man auf einer C₁₈-BONDAPAK (Waters Associates) Säule (30 g) reinigt, wobei man mit 10% Acetonitril in Wasser bei einem Druck von 0,55 Bar (8 psi) eluiert.
Jede 15 ml-Fraktion untersucht man mittels HPLC-Chromatographie und sammelt diejenigen Fraktionen, die eine UV-Absorption bei λmax 300 nm zeigen. Diese Fraktionen lyophilisiert man, wobei man 65 mg (15% Ausbeute) der Titelverbindung als gelbes Pulver erhält.
NMR (D₂O)δ: 1,25 (3H, d, J = 6,2 Hz), 3,1-3,6 (7H, m), 4,0-4,3 (2H, m), 4,32 (3H, s) und 7,8-8,9 (4H, m).
IR (KBr)γmax: 3400, 1750 und 1590 cm-1.
UVλmax (H₂O): 300 nm (ε = 8108).
Beispiel 6 Herstellung von 3-(1-Propylpyridin-4-yl-methanthio)- 6α-[1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo-(3,2,0) hept-2-en-2-carboxylat P-Nitrobenzyl-3-(pyridin-4-yl-methanthio)-6α-[1-(R)- hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo-(3,2,0)hept-2-en-2- carboxylat
Eine Lösung von 673 mg (1,86 mMol) p-Nitrobenzyl-6α- [-(R)-hydroxyethyl]-3,7-dioxo-1-azabicyclo-[3,2,0]hept- 2-en-2-carboxylat (5) in 10 ml Acetonitril kühlt man unter Stickstoffatmosphäre auf -10°C, gibt eine Lösung von 245 mg (1,90 mMol) Diisopropylethylamin in 1 ml Ace­ tonitril zu und gibt dann tropfenweise 510 mg (1,90 mMol) Diphenylchlorphosphat in 1 ml Acetonitril während eines Zeitraumes von 2 Minuten zu. Die erhaltene Lösung rührt man 15 Minuten bei -10°C, wobei man p-Nitrobenzyl 3- (Diphenylphosphoryloxy)-6α-[1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo- 1-azabicyclo-(3,2,0)hept-2-en-2-carboxylat erhält. Zu dieser Lösung gibt man eine Lösung von 245 mg (1,90 mMol) Diisopropylethylamin in 0,5 ml Acetonitril und dann eine Lösung von 270 mg (2,16 mMol) 4-Mercaptomethylpyridin in 0,5 ml Acetonitril. Die Reaktionsmischung rührt man dann 60 Minuten bei 10°C und filtriert das gebildete weiße Präzipitat ab. Man wäscht mit 5 ml eiskaltem Aceto­ nitril, wobei man 660 mg (76% Ausbeute) der Verbindung 51 als weiße Kristalle erhält, Fp. 145°C.
NMR (DMSO-d6)δ: 1,20 (3H, d, J = 6,0 Hz), 3,2-3,4 (3H, m), 3,7-4,1 (2H, m), 4,25 (2H, s), 5,05 (1H, d, J = 4,0 Hz), 5,35 (1H, d, J = 14,0 Hz), 5,48 (1H, d, J = 14,0 Hz), 7,40 (2H, d, J = 5,5 Hz), 7,70 (2H, d, J = 8,5 Hz), 8,23 (2H, d, J = 8,5 Hz) und 8,58 (2H, d, J = 5,5 Hz).
IR (KBr)γmax: 3400, 1790 und 1695 cm-1.
Analyse für C₂₂H₂₁N₃O₆S:
Berechnet: C 58,01; H 4,56; N 9,23; S 7,04;
gefunden: C 57,74; H 4,56; N 9,58; S 7,21.
3-(1-Allylpyridin-4-yl-methanthio-6α-[1-(R)- hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo-(3,2,0)hept-2-en-2- carboxylat
Zu einer Lösung von 900 mg (2,13 mMol) der Verbindung 51 in 150 ml Aceton gibt man 2 ml Allylbromid und 380 mg Natriumjodid, rührt die Mischung 48 Stunden bei Raum­ temperatur und zieht das Lösungsmittel im Vakuum ab, wobei man einen gelben Feststoff erhält. Dieses Material suspendiert man in 120 ml Acetonitril, filtriert und engt im Vakuum ein, wobei man 1,0 g (87% Ausbeute) der Titelverbindung als gelben Feststoff erhält.
NMR (CD₃CN)δ: 1,20 (3H, d, J = 6,2 Hz), 3,0-3,4 (4H, m), 4,0-4,4 (4H, m), 5,1-5,6 (4H, m) und 7,4-7,9 (8H, m).
IR (KBr)γmax: 3400, 1770 und 1690 cm-1.
Analyse für C₂₅H₂₆N₃O₆S₁I₁:
Berechnet: C 48,16; H 4,21; N 6,74; S 5,15;
gefunden: C 48,55; H 4,46; N 6,69; S 5,15.
3-(1-Propylpyridin-4-yl-methanthio)-6α-[1-(R)- hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo (3.2.0) hept-2-en-2- 2-carboxylat
Zu einer Lösung von 1,27 g (2,15 mMol) der Verbindung 52 in 100 ml Tetrahydrofuran und 100 ml Äther gibt man 100 ml einer pH=7,0-Pufferlösung und dann 1,0 g 10% Palladium auf Kohle. Die Mischung hydriert man 40 Minuten bei einem Druck von 2,76 Bar (40 psi) auf einem Parr- Schüttler. Die Mischung filtriert man durch Celite-Kissen und wäscht den Katalysator mit Wasser (2×10 ml). Die vereinigten Filtrate und das Waschwasser extrahiert man mit Äther (3×100 ml) und lyophilisiert, wobei man ein gelbes Pulver erhält, das man auf einer C₁₈-BONDAPAK (Waters Associates)-Säule (40 g) reinigt, wobei man mit 10% Acetonitril in Wasser bei einem Druck von 0,55 Bar (8 psi) eluiert. Man untersucht jede 15-ml-Fraktion mittels HPLC-Chromatographie und sammelt diejenigen Fraktionen, die eine UV-Absorption bei λmax 300 nm zeigen. Diese Fraktionen lyophilisiert man, wobei man 48 mg (6% Ausbeute) der Titelverbindung als gelbes Pulver erhält.
NMR(D₂O)δ: 0,95 (3H, t, J=7,5 Hz), 1,25 (3H, d, 7,0 Hz), 2,05 (2H, sextet, J=7,5 Hz), 3,10 (2H, dd, J=10 Hz, 2,5 Hz), 3,35 (1H, dd, J=6,5 Hz, 2,5 Hz), 4,0-4,8 (6H, m), 7,1 (2H, d, J=6,0 Hz) und 7,80 (2H, d, J=6,0 Hz).
IR(KBr)γmax: 3400, 1750 und 1590 cm⁻¹.
Analyse für C₁₈H₂₂N₂O₄S · 2 H₂O:
Berechnet:
C 54,52; H 6,10; N 7,07;
gefunden:
C 54,32; H 6,03; N 6,99.
Beispiel 7 Herstellung von 3-(N-Methyl-3-methylpyridin-2- methanthio)-6α-[1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo-1- azabicyclo (3.2.0) hept-2-en-2-carboxylat 3-Methyl-2-mercaptomethylpyridin
Eine Mischung von 2,45 g (17,0 mMol) der Chlorverbindung 36 und 1,37 g (18,0 mMol) Thioharnstoff in 60 ml absolutem Ethanol erhitzt man 5 Stunden am Rückfluß, zieht den Ethanol ab und gibt dann Äther hinzu, wobei man 3,08 g (72% Ausbeute) des Isothiouroniumsalzes erhält, das man in 10 ml Wasser, das 1,44 g (26 mMol) Natriumhydroxid enthält, löst. Die Lösung erhitzt man dann unter Stickstoffatmosphäre 5 Minuten auf 100°C, kühlt die Reaktionsmischung auf 5°C, stellt durch Zugabe von Essigsäure auf einen pH von 6,4 ein und extrahiert mit Äther (4×50 ml). Die vereinigten Ätherextrakte wäscht man mit 5%igem wäßrigem Natriumbicarbonat und Kochsalzlösung. Dann trocknet man das Lösungsmittel (MgSO₄) und engt ein, wobei man 1,4 g (83% Ausbeute) des Thiols 37 als gelbes Öl erhält, das man ohne weitere Reinigung für die nächste Stufe einsetzt.
NMR (CDCL₃)δ: 2,20 (3H, s), 2,5-2,7 (1H, breites s), 3,8 (2H, t, J=6,5 Hz) und 6,9-8,2 (3H, m).
P-Nitrobenzyl-3-[3-methylpyridin-2-yl-methanthio)-6α- [1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo (3.2.0) hept- 2-en-2-carboxylat
Zu einer gekühlten (0°C)-Lösung von 1,74 g (5,0 mMol) der Ketozwischenverbindung 5 in 25 ml Acetonitril gibt man unter Stickstoffatomosphäre 960 mg (5,8 mMol) Diisopropylethylamin in 2 ml Acetonitril und dann 1,4 g (5,8 mMol) Diphenylchlorphosphat in 2 ml Acetonitril. Die erhaltene Lösung rührt man 20 Minuten bei 0°C, gibt dann eine Lösung von 760 mg (5,8 mMol) Diisopropylethylamin in 2 ml Acetonitril und dann 810 mg Mercaptomethylpyridin 37 in 3 ml Acetonitril zu, rührt die Reaktionsmischung 2 Stunden bei 0°C, sammelt das Präzipitat durch Filtrieren und wäscht mit Acetonitril, wobei man 1,56 g (66% Ausbeute) der Titelverbindung als weißen Feststoff erhält, Fp. 145°C.
NMR (DMSO-d6)δ: 1,23 (3H, d, J=6,5 Hz), 2,30 (3H, s), 3,1-4,3 (6H, m), 4,35 (2H, s), 5,20 und 4,45 (jeweils 1H, ABq, J=15,0 Hz) und 7,3-8,4 (7H, m).
IR(KBr) γmax: 3400, 1767 und 1695 cm⁻¹.
Analyse für C₂₄H₂₆N₃O₉S₂F:
Berechnet:
C 47,91; H 4,69; N 6,98; S 10,66;
gefunden:
C 47,72; H 4,34; N 6,72; S 11,22.
3-(N-Methy-3-methylpyridin-2-yl-methanthio)-6α-[1- (R)-hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo (3.2.0) hept-2- en-2-carboxylat
Zu einer Lösung von 680 mg (1,45 mMol) der Verbindung 38 in 120 ml Methylenchlorid gibt man 270 mg (2,33 mMol) Methylfluorsulfonat. Die Reaktionsmischung rührt man 3 Stunden bei Raumtemperatur, filtriert das Präzipitat und wäscht mit Methylenchlorid (5 ml) wobei man 840 mg (99% Ausbeute) des quaternisierten Pyridins 39 als weiße Kristalle erhält.
NMR (DMSO-d6)δ: 1,15 (3H, d, J=5,8 Hz), 2,62 (3H, s), 3,2-4,4 (5H, m), 4,45 (3H, s), 4,60 und 4,82 (1H jedes, ABq, J=9,2 Hz), 5,30 und 5,46 (1H jedes, ABq, J=12,8 Hz), und 7,6-8,9 (7H, m).
IR(KBr)γmax: 3400, 1750 und 1590 cm⁻¹.
Analyse für C₂₄H₂₄N₃O₉S₂F:
Berechnet:
C 49,14; H 4,47; N 7,13; S 11,43;
gefunden:
C 49,56; H 4,16; N 7,26; S 11,03.
Zu einer Lösung von 810 mg (1,39 mMol) der Verbindung 39 in 100 ml Tetrahydrofuran und 100 ml Äther gibt man 100 ml einer pH=7,0 Pufferlösung und dann 750 mg 10% Palladium auf Kohle, hydriert in einem kalten Raum (4-6°C) 60 Minuten bei einem Druck von 3,1 Bar auf einem Parr-Schüttler, filtriert die Mischung durch ein Celitekissen und wäscht den Katalysator mit Äther (2×10 ml). Die vereinigten Filtrate und das Waschwasser extrahiert man mit Äther (2×40 ml) und lyophilisiert, wobei man einen gelben Feststoff erhält, den man auf einer C₁₈ BONDAPAK (Waters Associates) Säule (20 g) reinigt, wobei man mit 5% Acetonitril in Wasser bei einem Druck von 0,55 Bar eluiert. Jede 15 ml Fraktion untersucht man mittels HPLC-Chromatographie und sammelt solche Fraktionen, die eine UV-Absorption bei λmax 300 nm zeigen. Diese Fraktionen lyophilisiert man, wobei man 141 mg (30% Ausbeute) der Titelverbindung als gelben Feststoff erhält.
NMR (D₂O)δ: 1,24 (3H, d, J=7,0 Hz), 2,62 (3H, s), 3,2-3,5 (3H, m), 4,2-4,2 (2H, m), 4,45 (3H, s), 4,50 und 4,59 (jeweils 1H, ABq, J=12,6 Hz) 7,82 (1H, q, J=7,0 Hz, 6,5 Hz), 8,35 (1H, d, J=7,0 Hz) und 8,65 (1H, d, J=6,5 Hz).
IR(KBr) γmax: 3400, 1750 und 1580 cm⁻¹.
UV λmax (H₂O: 296 nm (ε=8014).
Analyse für C₁₇H₂₀N₂O₄S₁ · 1/4 H₂O:
Berechnet:
C 57,85; H 5,85; N 7,94;
gefunden:
C 58,60; H 5,86; N 7,87.
Beispiel 8 Herstellung von 3-(2-Methy-N-methylthiazol-4-yl- methanthio)-6α-[1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo (3.2.0) hept-2-en-2-carboxylat p-Nitrobenzyl-3-[2-methylthiazol-4-yl- methanthio]-6α- [1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo (3.2.0) hept- 2-en-2-carboxylat
Zu einer gekühlten (0°C)-Lösung von 1,4 g (4,0 mMol) der Ketozwischenverbindung 5 in 12 ml Acetonitril gibt man unter Stickstoffatmosphäre 0,83 ml (4,6 mMol) Diisopropylethylamin und dann 1,16 g (4,3 mMol) Diphenylchlorphosphat in 2 ml Acetonitril, rührt die erhaltene Lösung 30 Minuten bei 0°C, wobei man p-Nitrobenzyl-3- (diphenylphosphoryloxy)-6α-[1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo- 1-azabicyclo (3.2.0) hept-2-en-carboxylat erhält, gibt zu dieser Lösung eine Lösung von 0,83 ml (4,6 mMol) Diisopropylethylamin in 2 ml Acetonitril und dann eine Lösung von 0,62 g (4,2 mMol) 2-Methyl-4-mercaptomethylthiazol [hergestellt nach dem in JACS, 71, 3570 (1949) beschriebenen Verfahren] in 3 ml Acetonitril, rührt die Reaktionsmischung 40 Minuten bei 0°C, sammelt das Präzipitat und wäscht mit Äther (30 ml), wobei man 943 mg der Titelverbindung als weißen Feststoff erhält.
NMR (CDCl₃)δ: 1,32 (3H, d, J=7 Hz), 2,68 (3H, s), 3,20 (2H, m), 3,76 (1H, d, J=5,5 Hz), 4,16 (2H, s), 4,20 (1H, m), 5,40 (2H, q, J=14 Hz), 7,06 (1H, s), 7,68 (2H, d, J=8 Hz) und 8,24 (2H, d, J=8 Hz).
IR(KBr) γmax: 3500, 1770 und 1700 cm⁻¹.
3-(2-Methy-N-methyl-thiazol-4-yl-methanthio)-6α-[1-(R)- hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo (3.2.0) hept-2-en-2- carboxylat
Zu einer Lösung von 525 mg (1,1 mMol) der Verbindung 9 in 20 ml Methylenchlorid gibt man 0,27 ml (3,3 mMol) Methylfluorsulfonat, rührt die Reaktionsmischung 90 Minuten bei Raumtemperatur, sammelt das Präzipitat durch Filtrieren und wäscht mit Methylenchlorid (50 ml), wobei man 650 mg (100% Ausbeute) des quaternisierten Thiazols 10 erhält, das man ohne weitere Reinigung in der nächsten Stufe verwendet.
Die so erhaltene Verbindung 10 löst man in 100 ml Tetrahydrofuran und 100 ml Äther, gibt 100 ml einer pH=7,0 Pufferlösung und dann 500 mg 10% Palladium auf Kohle zu, hydriert die Mischung 45 Minuten bei einem Druck von 2,4 bar auf einem Parr-Schüttler, filtriert die Mischung durch ein Celitekissen und wäscht den Katalysator mit Wasser (2×10 ml), extrahiert die vereinigten Filtrate und das Waschwasser mit Äther (2×100 ml) und lyophilisiert, wobei man ein gelbes Pulver erhält, daß man auf einer C₁₈ BONDAPAK-Umkehrphasensäule (8 g) (Waters Associates) reinigt, wobei man mit 5% Acetonitril in Wasser bei einem Druck von 0,55 bar eluiert. Jede 15-ml- Fraktion untersucht man mittels HPLC-Chromatographie und sammelt diejenigen Fraktionen, die eine UV-Absorption bei λmax 300 nm zeigen. Diese Fraktionen lyophilisiert man, wobei man 145 mg (48% Ausbeute) der Titelverbindung als schwach gelbes Pulver erhält.
NMR (CDCl₃)δ: 1,20 (3H, d, J=7 Hz), 2,92 (3H, s), 3,08 (1H, d, J=3,5 Hz), 3,20 (1H, d, J=3 Hz), 3,44 (1H, dd, J=1 Hz, J=3,5 Hz), 4,00 (3H, 4), 4,20 (3H, m), 4,36 (2H, m) und 7,88 (1H, s).
IR(KBr) γmax: 3400, 1750 und 1585 cm⁻¹.
UV λmax (H₂O): 296 nm (ε=7500).
Analyse für C₁₅H₁₈N₂O₄S₂ · 2 H₂O
Berechnet:
C 46,15; H 5,64; N 7,27; S 16,41;
gefunden:
C 46,50; H 5,26; N 7,13; S 16,20.
Beispiel 9 Herstellung von 3-(N,N′-Dimethylimidazol-2-yl-methanthio)- 6α-[1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo (3.2.0) hept-2-en-2-carboxylat 2-Mercaptomethyl-N-methylimidazol
Zu einer Lösung von 10,4 g (58 mMol) 2-Chlormethyl-N- methylimidazol 31 [hergestellt nach dem in JACS, 71, 383 (1949), beschriebenen Verfahren] in 200 ml Acetonitril gibt man 7,1 g (60 mMol) N-Acetylthioharnstoff, erhitzt die Reaktionsmischung 90 Minuten am Rückfluß, filtriert das Präzipitat und wäscht mit Acetonitril (20 ml), wobei man das Isothiouroniumsalz erhält, das man dann in 120 ml Ethanol löst und unter Stickstoffatmosphäre 18 Stunden am Rückfluß kocht. Die Reaktionsmischung läßt man auf Raumtemperatur abkühlen, engt im Vakuum auf ein Volumen von etwa 60 ml ein und filtriert das Präzipitat ab. Nach Einengen des Filtrats im Vakuum erhält man 2-Mercaptomethyl-N-methylimidazol 32 als gelbes Öl, das man ohne weitere Reinigung für die nächste Stufe verwendet.
NMR (D₂O)δ: 3,90 (3H, s), 4,10 (2H, s) und 7,25 (2H, s).
p-Nitrobenzyl-3-(N-methylimidazol-2-yl-methanthio)-6α- [1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo (3.2.0) hept- 2-en-carboxylat
Zu einer gekühlten (0°C)-Lösung von 7,24 g (20,3 mMol) der Ketozwischenverbindung 5 in 35 ml Acetonitril gibt man unter Stickstoffatmosphäre 2,8 g (21,3 mMol) Diisopropylethylamin in 2 ml Acetonitril und dann 5,5 g (20,4 mMol) Diphenylchlorphosphat in 2 ml Acetonitril, rührt die erhaltene Lösung 15 Minuten bei 0°C, gibt dann eine Lösung von 4,1 g (3,0 mMol) Diisopropylethylamin in 2 ml Acetonitril und dann 4,6 g (31,0 mMol) Thiol 32 zu, rührt die Reaktionsmischung 60 Minuten bei 0°C, sammelt das weiße Präzipitat durch Abfiltrieren und wäscht mit Methylenchlorid (20 ml), wobei man 6,6 g (71% Ausbeute) der Titelverbindung als weißen Feststoff erhält, Fp. 142°C.
NMR (DMSO-d₆)δ: 1,32 (3H, d, J=7,0 Hz), 3,2-4,5 (5H, m), 3,2 (2H, s), 3,9 (3H, d), 5,50 (2H, ABq, J= 14,0 Hz), 7,65 (2H, d, J=6,5 Hz), 7,70 (2H, s) und 8,24 (2H, d, J=6,6 Hz).
IR(KBr) γmax: 3450, 1770 und 1690 cm⁻¹.
Analyse für C₂₁H₁₀N₄O₆S₁ · 1½ H₂O
Berechnet:
C 52,18; H 4,79; N 11,59;
gefunden:
C 52,22 H 4,91 N 12,16.
3-(N,N′-Dimethylimidazol-2-yl-methanthio)-6α-[1-(R)- hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo (3.2.0) hept-2-en- 2-carboxylat
Zu einer suspendierten Lösung von 1,34 g (3,0 mMol) der Verbindung 33 in 270 ml Aceton gibt man 20 ml Methyljodid, rührt die Reaktionsmischung 4 Tage bei Raumtemperatur, filtriert das Präzipitat ab und wäscht mit Aceton (20 ml), wobei man 1,70 g (96% Ausbeute) des quaternisierten Imidazols 34 als gelbe Kristalle erhält, Fp. 175 bis 177°C.
NMR (DMSO-d₆)δ: 1,10 (3H, d, H=6,2 Hz), 3,30 (2H, s), 3,2-4,3 (6H, m), 3,95 (6H, s), 5,45 (2H, ABq, J=14 Hz), 7,65 (2H, d, J=6,0 Hz).
IR (KBr) νmax: 3400, 1750 und 1600 cm⁻¹
Analyse für C₂₁H₂₂N₄O₆S₁
Berechnet:
C 43,08; H 9,60; N 5,48;
gefunden:
C 43,02; H 9,02; N 5,44.
Zu einer Lösung von 1,30 g (1,86 mMol) der Verbindung 34 in 120 ml Tetrahydrofuran und 120 ml Äther gibt man 120 ml einer pH=7,0 Pufferlösung und dann 900 mg 30% Palladium auf Celite, hydriert die Mischung 40 Minuten bei einem Druck von 2,8 bar auf einem Parr-Schüttler, filtriert die Mischung durch ein Celitekissen und wäscht den Katalysator mit Wasser (2×15 ml). Die vereinigten Filtrate und das Waschwasser extrahiert man mit Äther (3×100 ml) und lyophilisiert, wobei man ein gelbes, amorphes Pulver erhält, daß man auf einer C₁₈ BONDAPAK (Water Associates) Säule (30 g) reinigt, wobei man mit 10% Acetonitril in Wasser bei einem Druck von 0,55 bar eluiert.
Jede 20-ml-Fraktion untersucht man mittels HPLC-Chromatographie und sammelt diejenigen Fraktionen, die eine UV-Absorption bei λmax 300 nm zeigen. Diese Fraktionen lyophilisiert man, wobei man 220 mg (35% Ausbeute) der Titelverbindung als gelbes Pulver erhält.
NMR (D₂O)δ: 1,12 (3H, d, J=7,0 Hz), 3,08 (1H, dd, J= 13,0 Hz, 6,4 Hz), 3,15 (1H, dd, J=13,0 Hz, 6,4 Hz), 3,45 (1H, dd, M=3,2 Hz, 4,5 Hz), 3,85 (6H, s), 4,1-4,3 (2H, m), 4,40 (1H, d, J= 13,5 Hz), 4,52 (1H, d, J=13,5 Hz) und 7,40 (2H, s).
IR(KBr) γmax: 350, 1750 und 1590 cm⁻¹.
UV λmax (H₂O): 296 nm (ε=8411).
Analyse für C₁₅H₁₉N₃O₄S · H₂O
Berechnet:
C 51,68; H 5,67; N 12,06; S 9,50;
gefunden:
C 49,93; H 5,94; N 11,46; S 9,03.
Beispiel 10 Herstellung von 3-(2,3,4-Trimethylthiazol-5-yl-methanthio)- 6α-[1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo (3.2.0) hept-2-en-2-carboxylat 2,4-Dimethyl-5-mercaptomethylthiazol
Zu einer Lösung von 4,8 g (26,0 mMol) der Chlorverbindung 46 [hergestellt nach dem in JACS, 104, 4461 (1982), beschriebenen Verfahren] in 50 ml absolutem Ethanol gibt man 2,4 g (30 mMol) Thioharnstoff, erhitzt die Reaktionsmischung 18 Stunden am Rückfluß, sammelt das Präzipitat durch Filtrieren und wäscht mit Äther (20 ml), wobei man das Isothiouroniumsalz erhält, das man unter Stickstoffatmosphäre in 22 ml 1N-Natriumhydroxidlösung löst und 4 Minuten auf 100°C erhitzt. Die Reaktionsmischung kühlt man dann auf Raumtemperatur, stellt mit 1N Chlorwasserstoffsäure auf einen pH von 7,0 ein und extrahiert mit Äther (3×50 ml). Die vereinigten Ätherphasen wäscht man mit Wasser, NaCl-Lösung und trocknet über MgSO₄.
Nach Abziehen des getrockneten Lösungsmittels erhält man 780 g (49% Ausbeute) des Thiols als farbloses Öl, das man ohne weitere Reinigung für die nächste Stufe verwendet.
NMR (DCl₃)δ: 2,05 (3H, s), 2,35 (3H, s) und 3,60 (2H, d, J=6,5 Hz).
p-Nitrobenzyl-3-(2,4-dimethylthiazol-5-yl-methanthio)- 6α-[1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo (3.2.0) hept- 2-en-2-carboxylat
Zu einer gekühlten (0°C)-Lösung von 1,4 g (4,0 mMol) der Ketozwischenverbindung 5 in 25 ml Acetonitril gibt man unter Stickstoffatmosphäre 610 mg (4,7 mMol) Diisopropylethylamin in 1 ml Acetonitril und dann 1,15 g (4,3 mMol) Diphenylchlorphosphat in 1 ml Acetonitril, rührt die erhaltene Lösung 20 Minuten bei 0°C und gibt dann eine Lösung von 610 mg (4,7 mMol) Diisopropylethylamin in 1 ml Acetonitril und dann 750 mg (4,7 mMol) des Thiols 47 in 2 ml Acetonitril zu. Die Reaktionsmischung wird 3 Stunden bei 0°C gerührt, man filtriert das Präzipitat ab und wäscht mit Methylenchlorid (20 ml), wobei man 1,14 g (61% Ausbeute) der Titelverbindung als weißen Feststoff erhält.
NMR (DMSO-d₆)δ: 1,25 (3H, d, J=6,4 Hz), 2,30 (3H, s), 2,65 (3H, s), 3,1-3,4 (3H, m), 4,10 (1H, br.s), 4,0-4,5 (3H, m), 5,25 und 5,50 (jeweils 1H, ABq, J=4 Hz), 7,68 (2H, d, J=8,5 Hz) und 8,25 (2H, d, J=8,5 Hz).
IR(KBr) γmax: 3500, 1770 und 1690 cm⁻¹.
Analyse für C₂₂H₂₃N₃O₆S₂
Berechnet:
C 53,73; H 4,71; N 8,57; S 13,44;
gefunden:
C 53,97 H 4,74 N 8,58; S 13,10.
3-(2,3,4-Trimethylthiazol-5-yl-methanthio)-6α-[1-(R)- hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo (3.2.0) hept-2-en-2- carboxylat
Zu einer Lösung von 1,97 g (4,0 mMol) der Verbindung 48 in 180 ml Methylenchlorid gibt man eine Lösung von 0,98 ml (13 mMol) Methylfluorsulfonat in 2 ml Methylenchlorid, rührt die Reaktionsmischung 70 Minuten bei Raumtemperatur, gießt die Reaktionsmischung in eine Lösung von Äther (400 ml) und n-Pentan (100 ml), filtriert das Präzipitat ab und wäscht mit Äther (20 ml), wobei man 1,6 g (65,5% Ausbeute) des quaternisierten Thiazols 49 als weißes, amorphes Pulver erhält.
NMR (DMSO-d₆)δ: 1,25 (3H, s, J=6,5 Hz), 2,45 (3H, s), 2,80 (3H, s), 3,2-4,5 (6H, m), 3,90 (3H, s), 5,30 (2H, br.s), 7,60 und 8,2 (jeweils 1H, d, J=8,5 Hz).
IR (KBr) γmax: 3400, 1770 und 1690 cm⁻¹.
Analyse für C₂₃H₂₆N₃O₉S₃F · ½ H₂O
Berechnet:
C 45,09; H 4,44; N 6,86;
gefunden:
C 44,50; H 4,36; N 6,58.
Zu einer Lösung von 1,0 g (1,72 mMol) der Verbindung 49 in 100 ml Tetrahydrofuran und 100 ml Äther gibt man 100 ml einer pH=7,0 Pufferlösung und dann 1,0 g 10% Palladium auf Kohle, hydriert die Mischung 40 Minuten bei einem Druck von 2,76 bar auf einem Parr-Schüttler, filtriert die Mischung durch ein Celitekissen und wäscht den Katalysator mit Wasser (2×10 ml). Die vereinigten Filtrate und das Waschwasser extrahiert man mit Äther (3×100 ml) und lyophilisiert, wobei man ein gelbes Pulver erhält, daß man auf einer C₁₈ BONDAPAK (Waters Associates)-Säule (40 g) reinigt, wobei man mit 10% Acetonitril in Wasser bei einem Druck von 0,55 bar eluiert.
Jede 15-ml-Fraktion untersucht man mittels HPLC-Chromatographie und sammelt diejenigen Fraktionen, die eine UV-Absorption bei λmax 300 nm zeigen. Diese Fraktionen lyophilisiert man, wobei man 315 mg (50% Ausbeute) der Titelverbindung als gelben Feststoff erhält.
NMR (D₂O)δ: 1,25 (3H, d, J=7,0 Hz), 2,25 (3H, s), 2,90 (3H, s), 3,0-3,30 (3H, m), 3,90 (3H, s) und 4,1-4,4 (4H, m).
IR(KBr) γmax: 3400, 1750 und 1580 cm⁻¹.
UV λmax (H₂O): 297 nm (ε=8994).
Analyse für C₁₅H₁₉N₃O₄S · 2 H₂O
Berechnet:
C 48,25; H 6,09; N 7,79;
gefunden:
C 47,96; H 5,83; N 7,89.
Beispiel 11 Herstellung von 3-[2-(N-Methylthiazolium)-methylthio]- 6α-[1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo (3.2.0) hept-2-en-2-carboxylat 2-Mercaptomethylthiazol
Zu einer Chloroformlösung (30 ml) von Thionylchlorid (3,81 ml, 0,052 M) gibt man bei Raumtemperatur 3,60 g (0,026 M) Hydroxymethylthiazol 1 und erhitzt dann 2 Stunden auf 50°C. Das Chloroform zieht man im Vakuum ab, wobei ein brauner Feststoff zurückbleibt, den man in 30 ml absolutem Ethanol löst. Dann gibt man 2,04 g (0,026 M) Thioharnstoff zu, erhitzt die Mischung 18 Stunden am Rückfluß, filtriert das Präzipitat ab und wäscht mit Ethanol und Äther, wobei man 3,4 g (55% Ausbeute) des Isothiouroniumsalzes 3 erhält. Das Isothiouroniumsalz 3 löst man in 30 ml Wasser und spült 20 Minuten mit N₂. Dann gibt man 1,10 g (0,027 M) Natriumhydroxid zu und erhitzt die Mischung 2 Minuten auf 100°C. Die gekühlte (0°C)-Lösung stellt man mit Essigsäure auf einen pH von 6,0 ein und extrahiert dann mit Äthylacetat (35 ml×2). Die organische Schicht trocknet man (MgSO₄) und engt im Vakuum ein, wobei man 0,75 g (42% Ausbeute) des Thiols 4 als gelbes Öl erhält, das man ohne weitere Reinigung verwendet.
NMR (CDCl₃)δ: 2,1 (1H, t), 4,0 (2H, d, J=10 Hz), 7,27 (1H, d, J=3,0 Hz) und 8,85 (1H, d, J=3,0 Hz).
p-Nitrobenzyl-3-[(2-thiazol)-methylthio)-6α-[1-(R)- hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo (3.2.0) hept-2-en- 2-carboxylat
Zu einer gekühlten (0°C)-Lösung von 1,4 g (4,0 mMol) der Ketozwischenverbindung 5 in 8 ml Acetonitril gibt man unter Stickstoffatmosphäre 0,79 ml (4,4 mMol) Diisopropylethylamin und dann 1,17 g (4,4 mMol) Diphenylchlorphosphat, rührt die erhaltene Lösung 30 Minuten bei 0°C, wobei man p-Nitrobenzyl-3-(diphenylphosphoryloxy)- 6-[1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo (3.2.0) hept-2-en-carboxylat erhält, gibt zu dieser Lösung eine Lösung von 0,79 ml (4,4 mMol) Diisopropylethylamin in 2 ml Acetonitril und dann eine Lösung von 0,72 g des Thiols 4 in 2 ml Acetonitril, rührt die Mischung 60 Minuten bei 0°C, verdünnt dann mit 50 ml Äthylacetat und wäscht mit 30 ml Wasser, 20 ml 10%iger wäßriger H₃PO₄ und 30 ml NaCl-Lösung. Nach Verdampfen des getrockneten (MgSO₄) Lösungsmittels erhält man einen kristallinen Feststoff, den man mit Äther verreibt, wobei man 782 mg (42% Ausbeute) des Titelprodukts 6 als weißes, kristallines Material erhält, Fp. 158 bis 160°C.
NMR (CDCl₃)δ: 1,32 (3H, d, J=7,0 Hz), 3,28 (3H, m), 4,20 (2H, m), 4,36 (2H, s), 5,40 (2H, q), 7,40 (1H, d, J=4,0 Hz), 7,64 (2H, d, J=8 Hz), 7,76 (1H, d, J=4,0 Hz) und 8,24 (2H, d, J=8 Hz).
IR(KBr) γmax: 3500, 1770 und 1700 cm⁻¹.
Analyse für C₂₀H₁₉N₃O₆S₂
Berechnet:
C 52,05; H 4,15; N 9,10; S 13,89;
gefunden:
C 52,35; H 4,40; N 8,72; S 13,90.
3-[2-(N-Methythiazolium)-methylthio)-6α-[1-(R)- hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo (3.2.0) hept-2- en-2-carboxylat
Zu einer Lösung von 782 mg (1,36 mMol) der Verbindung 6 in 55 ml Methylenchlorid gibt man 0,5 ml Methylfluorsulfonat, rührt 90 Minuten bei Raumtemperatur, sammelt das Präzipitat durch Filtrieren und wäscht mit Methylenchlorid (30 ml) und Äther (20 ml), wobei man 630 mg eines rohen, quaternisierten Thiazols 7 erhält, das man ohne weitere Reinigung in der nächsten Stufe verwendet.
Zu einer Lösung der so erhaltenen Verbindung 7 in 140 ml Tetrahydrofuran und 120 ml Äther gibt 140 ml einer pH=7,0 Pufferlösung und dann 650 mg 10% Palladium auf Kohle. Die Mischung hydriert man 35 Minuten bei einem Druck von 2,1 bar, filtriert dann die Mischung und wäscht den Katalysator mit Wasser (2×10 ml). Die vereinigten Filtrate und das Waschwasser extrahiert man mit Äther (2×150 ml) und lyophilisiert, wobei man ein gelbes Pulver erhält. Das rohe, gelbe Pulver reinigt man auf einer C₁₈ BONDAPAK-Umkehrphasensäule (7 g) (Waters Associates), wobei man mit 5% Acetonitril in Wasser bei einem Druck von 0,55 bar eluiert. Jede 15-ml- Fraktion untersucht man mittels HPLC und sammelt diejenigen Fraktionen, die eine UV-Absorption bei λmax 300 nm zeigen. Diese Fraktionen lyophilisiert man, wobei man 23 mg (5% Ausbeute) der Titelverbindung als gelben, amorphen Feststoff erhält.
NMR (D₂O)δ: 1,28 (3H, d, J=7,0 Hz), 3,12 (2H, d, J= 7,0 Hz), 3,44 (1H, dd, J=1,0 Hz und 3,0 Hz), 4,20 (3H, s), 4,24 (2H, m), 4,76 (3H, m), 8,12 (1H, d, J=4 Hz) und 8,24 (1H, d, J=  Hz).
IR(KBr) γmax: 3400, 1740 und 1580 cm⁻¹.
UV λmax (H₂O): 292 nm (ε=7285).
Beispiel 12 Herstellung von 3-[1-(RS)-Methyl-N-methylpyridin-3-yl- methanthio)-6α-[1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo (3.2.0) hept-2-en-2-carboxylat p-Nitrobenzyl-3-[1-(R,S)-methylpyridin-3-yl-methanthio]- 6α-[1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo (3.2.0) hept- 2-en-carboxylat
Zu einer gekühlten (0°C)-Lösung von 1,85 g (5,3 mMol) der Ketozwischenverbindung 5 in 20 ml Acetonitril gibt man 754 g (5,8 mMol) Diisopropylethylamin in 1 ml Acetonitril und dann eine Lösung von 1,57 g (5,84 mMol) Diphenylchlorphosphat in 2 ml Acetonitril unter Stickstoffatmosphäre, rührt die erhaltene Lösung 15 Minuten bei 0°C, gibt dann eine Lösung von 754 g (5,8 mMol) Diisopropylethylamin in 1 ml Acetonitril und dann 814 mg (5,8 mMol) des Thiols 27 in 2 ml Acetonitril zu, rührt die Mischung 3 Stunden bei 0°C, verdünnt dann die Reaktionsmischung mit 200 ml Ethylacetat und wäscht mit eiskalter NaCl-Lösung (200 ml), Wasser (200 ml), wäßriger Bicarbonatlösung (100 ml) und NaCl-Lösung (100 ml). Nach Verdampfen des getrockneten (MgSO₄) Lösungsmittels erhält man ein gelbes Öl, das man auf einer Silikagelsäule chromatographisch reinigt, wobei man mit 50% Aceton- 50% Methylenchlorid eluiert. Man erhält so 1,65 g der Titelverbindung als gelben Feststoff.
NMR (CDCl₃)δ: 1,22 und 1,25 (jeweils 3H, d, J=7,0 Hz), 1,46 und 1,50 (jeweils 3H, d, J=7,2 Hz), 2,4-3,3 (3H, m), 3,8-4,2 (3H, m), 5,35 (2H, ABq, J=14,5 Hz), und 7,2-8,6 (8H, m).
IR(KBr) νmax: 3400, 1765 und 1690 cm⁻¹.
Analyse für C₂₃H₂₃N₃O₃S₁
Berechnet:
C 58,83; H 4,94; N 9,95; S 6,83;
gefunden:
C 57,15 H 5,04 N 8,28; S 6,78.
4-(1′-Mercaptoethyl)-pyridin
Zu einer Lösung von 25 g 1-(4-Pyridyl)-ethanol 25 [hergestellt gemäß dem in J. Chem. Soc., Perkin II, 1462 (1974) beschriebenen Verfahren] in 100 ml Chloroform gibt man 50 g Thionylchlorid, erhitzt die Mischung 2 Stunden am Rückfluß und verdampft die Lösungsmittel im Vakuum, wobei man die Chlorverbindung 26 erhält (halbfest), die man ohne weitere Reinigung für die nächste Stufe verwendet.
Zu einer Lösung der so erhaltenen Verbindung 26 in 160 ml Ethanol gibt man eine heiße Lösung von 14,4 g Thioharnstoff in 75 ml Ethanol, erhitzt die Reaktionsmischung 18 Stunden am Rückfluß, verdampft das Ethanol und löst den Rückstand in 100 ml Wasser. Dann stellt man durch Zugabe von 2N NaOH einen pH von 10 ein, rührt die Mischung 90 Minuten bei Raumtemperatur, stellt durch Zugabe von 6N HCl auf pH 6,0 ein und extrahiert mit Äther (2×200 ml). Nach Verdampfen des getrockneten (MgSO₄) Lösungsmittels erhält man ein gelbes Öl, das man bei 5 mmHg destilliert und in einem Siedebereich von 60 bis 65°C sammelt. Dabei erhält man 11,0 g (38% Ausbeute) des reinen Thiols 27 als farbloses Öl.
NMR (CDCl₃)δ: 1,70 (3H, d, J=6,0 Hz), 2,05 (1H, d, J=5,8 Hz), 4,20 (1H, t, J=6,0 Hz, 5,8 Hz), 7,20 (2H, d, J=6,2 Hz) und 8,5 (2H, d, J=6,2 Hz).
3-[1-(RS)-Methyl-N-methylpyridin-3-yl-methanthio]-6α- [1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo (3.2.0) hept- 2-en-carboxylat
Zu einer Lösung von 1,1 g (2,34 mMol) der Verbindung 28 in 100 ml Aceton gibt man 10 ml Methyljodid, rührt die Reaktionsmischung 18 Stunden bei Raumtemperatur, sammelt das Filtrat durch Filtrieren und wäscht mit Methylenchlorid (10 ml), wobei man 1,4 g (100% Ausbeute) des quaternisierten Pyridins 29 als gelbes Pulver erhält.
NMR (DMSO-d6)δ: 1,10 (3H, d, J=6,5 Hz), 1,62 (3H, d, J=7,5 Hz), 2,6-4,2 (6H, m), 4,39 (3H, s), 5,42 (2H, ABq, J=13,6 Hz) und 7,9-9,2 (8H, m).
IR (KBr) νmax: 3400, 1770 und 1190 cm⁻¹.
Analyse für C₂₄H₂₆N₃O₆S₁J₁
Berechnet:
C 47,14; H 4,29; N 6,87; S 5,24;
gefunden:
C 47,19; H 4,78; N 6,11; S 5,41.
Zu einer Lösung von 1,45 g (2,37 mMol) der Verbindung 20 in 120 ml Tetrahydrofuran und 120 ml Äther gibt man 120 ml einer pH=7,0 Pufferlösung und dann 1,5 g 10% Palladium auf Kohle, hydriert die Mischung 60 Minuten bei 3,1 bar auf einem Parr-Schüttler, filtriert die Mischung durch ein Celitekissen und wäscht den Katalysator mit Wasser (2×15 ml). Die vereinigten Filtrate und das Waschwasser extrahiert man mit Äther (2×200 ml) und lyophilisiert, wobei man einen gelben Feststoff erhält, den man auf einer C₁₈ BONDAPAK (Waters Associates)-Umkehrphasensäule (50 g) reinigt, wobei man mit 5% Acetonitril in Wasser bei einem Druck von 5 bar eluiert.
Jede 20-ml-Fraktion untersucht man mittels HPLC und sammelt diejenigen Fraktionen, die eine UV-Absorption bei λmax 300 nm zeigen. Diese Fraktionen lyophilisiert man, wobei man 200 mg (24% Ausbeute) der Titelverbindung als gelben, amorphen Feststoff erhält.
NMR (D₂O)δ: 1,32 (3H, d, J=7,0 Hz), 1,63 (3H, d, J= 7,2 Hz), 2,5-4,6 (6H, m), 4,32 (3H, s) und 8,2-8,9 (4H, m).
IR(KBr) νmax: 3400, 1750 und 1590 cm⁻¹.
UV λmax (H₂O): 296 nm (ε=7573).
Analyse für C₁₇H₂₀N₂O₄S₁ · 1½ H₂O
Berechnet:
C 54,38; H 5,77; N 7,46;
gefunden:
C 54,39; H 5,98; N 7,68.
Beispiel 13 Herstellung von 3-(N-Methyl-N′-benzylimidazol-2-yl- methanthio)-6α-[1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo (3.2.0) hept-2-en-2-carboxylat N-Benzyl-2-mercaptomethylimidazol
Zu einer Lösung von 3,23 g (13,0 mMol) der Chlorverbindung 41 [hergestellt gemäß dem in J. Amerc. Chem. Soc., 71, 383 (1949), beschriebenen Verfahren] in 80 ml Acetonitril gibt man 1,72 g (14,5 mMol) N-Acetylthioharnstoff, erhitzt die Reaktionsmischung 3 Stunden am Rückfluß, sammelt das Präzipitat durch Filtrieren und wäscht mit Acetonitril (10 ml), wobei man das Isothiouroniumsalz erhält, das man dann in 80 ml absolutem Ethanol löst und unter Stickstoffatmosphäre 18 Stunden am Rückfluß erhitzt. Die Reaktionsmischung kühlt man dann auf Raumtemperatur, engt im Vakuum auf etwa 30 ml ein und filtriert das Präzipitat ab. Einengen des Filtrats im Vakuum ergibt 3,5 g (97% Ausbeute) des Thiols 42 als gelben, dicken Sirup.
NMR (DCDl₃)δ: 2,1 (1H, t, J=4,5 Hz), 3,80 (2H, s), 5,20 (2H, s) und 6,8-7,5 (7H, m).
p-Nitrobenzyl-3-[N-benzylimidazol-2-yl-methanthio)- 6α-[1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo (3.2.0) hept-2-en-2-carboxylat
Zu einer gekühlten (0°C)-Lösung von 3,03 g (8,5 mMol) der Ketozwischenverbindung 5 in 70 ml Acetonitril gibt man unter Stickstoffatmosphäre 1,17 g (9,0 mMol) Diisopropylethylamin in 2 ml Acetonitril und dann 2,4 g (9,0 mMol) Diphenylchlorphosphat in 2 ml Acetonitril, rührt die erhaltene Lösung 20 Minuten bei 0°C, gibt dann eine Lösung von 1,17 g (9,0 mMol) Diisopropylethylamin in 2 ml Acetonitril und dann 4,8 g (15 mMol) des Thiols 42 hinzu, gibt weitere 1,93 g (15 mMol) Diisopropylethylamin zu und rührt die Reaktionsmischung 2 Stunden bei 0°C. Das Präzipitat sammelt man durch Filtrieren und wäscht mit kaltem Methylenchlorid (20 ml), wobei man 2,5 g (55% Ausbeute) der Titelverbindung als weißen Feststoff erhält.
NMR (DMSO-d6)δ: 1,23 (3H, d, J=7,2 Hz), 2,5-4,1 (6H, m), 4,25 (2H, s), 5,20 (2H, s), 5,20 und 5,45 (jeweils 1H, d, J=14,5 Hz) und 6,9-8,3 (11H, m).
IR(KBr) γmax: 3400, 1775 und 1690 cm⁻¹.
3-(N-Methyl-N′-benzylimidazol-2-yl-methanthio)-6α-[1- (R)-hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo (3.2.0) hept-2- en-2-carboxylat
Zu einer Lösung von 1,76 g (3,3 mMol) der Verbindung 43 in 1,1 l Methylenchlorid gibt man 1,15 ml (13,4 mMol) Methylfluorsulfonat, rührt die Reaktionsmischung 2 Stunden bei Raumtemperatur, engt im Vakuum auf ein Volumen von etwa 15 ml ein, sammelt das Präzipitat durch Filtrieren und wäscht mit Methylenchlorid (10 ml), wobei man 1,58 g (74% Ausbeute) des quaternisierten Imidazols 44 als weißen Feststoff erhält.
NMR (DMSO-d6)δ: 1,15 (3H, d, J=7,0 Hz), 3,2-4,4 (6H, m), 4,70 und 5,0 (jeweils 1H, ABq, J=10,8 Hz), 5,24 und 5,46 (jeweils 1H, ABq, J=14 Hz), 5,50 (2H, s) und 7,4-8,4 (11H, m).
IR (KBr) γmax: 3500, 1770 und 1700 cm⁻¹
Analyse für C₂₈H₂₉N₄O₉S₂F
Berechnet:
C 51,48; H 4,47; N 8,67; S 10,20;
gefunden:
C 51,84; H 4,52; N 8,65; S  9,87.
Zu einer Lösung von 1,11 g (1,71 mMol) der Verbindung 44 in 100 ml Tetrahydrofuran und 100 ml Äther gibt man 120 ml einer pH=7,0 Pufferlösung und dann 1,0 g 10% Palladium auf Kohle, hydriert die Mischung 45 Minuten bei 3,1 bar auf einem Parr-Schüttler, filtriert die Mischung durch ein Celitekissen und wäscht den Katalysator mit Wasser (2×10 ml). Die vereinigten Filtrate und das Waschwasser extrahiert man mit Äther (2×70 ml) und lyophilisiert, wobei man ein gelbes Pulver erhält, daß man auf einer C₁₈ BONDAPAK (Waters Associates)- Säule (40 g) reinigt, wobei man mit 10% Acetonitril in Wasser bei einem Druck von 0,55 bar eluiert.
Jede 15-ml-Fraktion untersucht man mittels HPLC und sammelt diejenigen Fraktionen, die eine UV-Absorption bei λmax 300 nm zeigen. Diese Fraktionen lyophilisiert man, wobei man 305 mg (43%) der Titelverbindung als leicht gelben, amorphen Feststoff erhält.
NMR (DMSO)δ: 1,40 (3H, d, J=7,0 Hz), 2,9-3,4 (3H, m), 3,98 (3H, s), 4,0-4,2 (2H, m), 4,23 (2H, br.s), 5,57 (2H, s) und 7,2-7,65 (7H, m).
IR(KBr) γmax: 3400, 1760 und 1590 cm⁻¹.
UV λmax (H₂O): 299 nm (ε=8807).
Analyse für C₂₄H₂₃N₃O₄S₁ · 1½ H₂O
Berechnet:
C 57,25; H 5,94; N 9,54; S 7,28;
gefunden:
C 56,66; H 5,70; N 9,49; S 8,30.
Beispiel 14 Herstellung von 3-(2-Methyl-N-methylpyridin-3-yl-methanthio)- 6α-[1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo (3.2.0) hept-2-en-2-carboxylat 2-Methyl-3-mercaptomethylpyridin
Den Ester 12 stellt man nach dem in J. Org. Chem., 21, 800 (1956), beschriebenen Verfahren her. Zu einer gekühlten (0°C), suspendierten Lösung von 2,86 g Lithium­ aluminiumhydrid in 500 ml trockenem Tetrahydrofuran tropft man während 15 Minuten eine Lösung von 6,23 g (0,038 M) des Esters 12 in 15 ml Tetrahydrofuran, rührt die Mischung 60 Minuten bei 0°C und gibt dann 50 ml Ethylacetat hinzu. Das Präzipitat filtriert man ab und wäscht es mit wäßriger, gesättigter Ammoniumchlorid­ lösung. Die organische Schicht trocknet man über MgSO₄, filtriert und engt im Vakuum ein, wobei man 3,2 g (70% Ausbeute) des Hydroxymethylpyridins 13 als gelbes Öl erhält.
NMR (CDCl₃) der Verbindung 13, δ: 2,46 (3H, s), 4,73 (2H, s), 5,1 (1H, br.), 7,2 (1H, dd, J=8 Hz), 7,8 (1H, dd, J=8 Hz, J=1 Hz) und 8,3 (1H, dd, J=7 Hz, J=1 Hz).
Zu einer gekühlten (0°C) Lösung von 4 ml Thionylchlorid in 10 ml Methylenchlorid gibt man während eines Zeit­ raumes von 15 Minuten unter Stickstoffatmosphäre tropfen­ weise eine Lösung von 3,2 g (0,026 M) des Alkohols 13 in 10 ml Methylenchlorid, entfernt das Kühlbad und rührt 3 Stunden bei Raumtemperatur. Man zieht alle Lösungsmittel im Vakuum ab, wobei man die Verbindung 14 als braunen Feststoff erhält, den man ohne weitere Reinigung in der nächsten Stufe verwendet. Den rohen, braunen Feststoff löst man in 30 ml absolutem Ethanol, gibt dann 2,5 g (0,032 M) Thioharnstoff zu und erhitzt die Mischung 18 Stunden auf 65 bis 70°C. Man läßt die Mischung auf Raumtemperatur abkühlen, filtriert das Präzipitat ab und wäscht mit Ethanol (20 ml) und Äther (50 ml), wobei man 30 g des Isothiouroniumsalzes erhält. Dieses Salz löst man in 10 ml Wasser und gibt unter Stickstoff eine Lösung von 640 mg (0,016 M) Natrium­ hydroxid in 10 ml Wasser zu, erhitzt die Reaktions­ mischung 2 Minuten auf 100°C, kühlt dann auf 0°C, stellt mit Essigsäure einen pH=6,0 ein und extrahiert mit Chloroform (2×35 ml). Nach Verdampfen des getrockneten (MgSO₄) Chloroforms erhält man 941 mg (46% Aus­ beute) des Thiols 15 als gelbes Öl.
NMR (CDCl₃) des Thiols 15, δ: 1,8 (1H, t), 2,60 (3H, s), 3,73 (2H, d, J=10 Hz), 7,13 (1H, dd, J=8 Hz), 7,57 (1H, dd, J=8 Hz) und 8,43 (1H, dd, J=8 Hz, 3 Hz).
p-Nitrobenzyl-3-(2-methylpyridin-3-yl-methantio)-6α- [1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo (3.2.0) hept- 2-en-2-carboxylat
Zu einer gekühlten (0°C)-Lösung von 1,52 g (4,37 mMol) der Ketozwischenverbindung 5 in 5 ml Acetonitril gibt man unter Stickstoffatmosphäre 0,86 ml (4,80 mMol) Diisopropylethylamin und dann eine Lösung von 1,17 g (4,37 mMol) Diphenylchlorphosphat in 3 ml Acetonitril, rührt die erhaltene Lösung 30 Minuten bei 0°C und erhält p-Nitrobenzyl-3-(diphenylphosphoryloxy)-6α-[1-(R)- hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo (3.2.0) hept-2-en-2- carboxylat. Zu dieser Lösung gibt man eine Lösung von 0,86 ml (4,80 mMol) Diisopropylethylamin in 2 ml Acetonitril und dann eine Lösung von 940 mg (6,76 mMol) des Thiols 15 in 2 ml Acetonitril, rührt die Reaktions­ mischung 60 Minuten bei 0°C, filtriert das Präzipitat ab und wäscht mit Äther (30 ml), wobei man 1,12 g (55% Ausbeute) der Titelverbindung als blaßgelben Fest­ stoff erhält, Fp. 186 bis 188°C (Zers.).
NMR (DMSO-d6) δ: 1,20 (3H, d, J=7 Hz), 2,60 (3H, s), 3,40 (m, 2H), 4,16 (2H, m), 4,32 (2H, s), 5,16 (1H, d, J=5 Hz), 5,44 (2H, q, J=14 Hz), 7,32 (2H, m), 7,8 (2H, d, J=8 Hz), 8,36 (2H, d, J=8 Hz) und 8,48 (1H, dd, J=5,5 Hz, 1,5 Hz).
Ir (KBr) γmax: 3500, 1770 und 1750 cm-1.
Analyse für C₂₃H₂₄N₃O₆S
Berechnet: C 58,63; H 4,94; N 8,94; S 6,83;
gefunden: C 58,63; H 4,99; N 9,06; S 6,58.
3-(2-Methyl-N-methylpyridin-3-yl-methanthio)-6α-[1-(R)- hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo (3.2.0) hept-2-en-2-carboxylat
Zu einer Lösung von 697 mg (1,19 mMol) der Verbindung 16 in 100 ml Methylenchlorid gibt man während eines Zeitraums von 10 Minuten tropfenweise bei 10°C 0,5 ml (6,18 mMol) Methylfluorsulfonat, rührt die Mischung 2,5 Stunden bei Raumtemperatur, sammelt das Präzipitat durch Filtrieren und wäscht mit 30 ml Methylenchlorid, wobei man 777 mg (90%) des quaternisierten Pyridins 17 als gelben Feststoff erhält.
NMR (CDCl₃) der Verbindung 17, δ: 1,20 (3H, d, J = 7 Hz), 2,82 (3H, s), 4,36 (3H, s), 4,16 (2H, m), 4,60 (2H, s), 5,20 (1H, m), 5,42 (2H, q, J=14 Hz), 7,80 (2H, d, J = 8 Hz), 8,04 (1H, dd, J=7 Hz, 6,5 Hz), 8,32 (2H, d, J = 8 Hz), 8,64 (1H, d, J = 7,5 Hz) und 9,08 (1H, d, J = 7,5 Hz).
IR (KBr) ν max: 3500 und 1765 cm-1.
Analyse für C₂₄H₂₆FN₃O₉S
Berechnet: C 48,91 H 4,55 N 7,23 S 11,04;
gefunden: C 49,39 H 3,97; N 7,20; S10,98.
Zu einer Lösung von 1,10 g (1,88 Mol) der Verbindung 17 in 80 ml Tetrahydrofuran und 80 ml Äther gibt man 80 ml einer pH=7,0 Pufferlösung und dann 800 mg 10% Palladium auf Kohle, hydriert die Mischung 40 Minuten bei 2,1 bar auf einem Parr-Schüttler, filtriert die Mischung durch ein Celitekissen und wäscht den Katalysator mit Wasser (2 × 10 ml). Die vereinigten Filtrate und das Waschwasser extrahiert man mit Äther (2 × 100 ml) und lyophilisiert, wobei man ein gelbes Pulver erhält, das man auf einer HP-20-Säule chromatographisch reinigt, wobei man mit Wasser und dann mit 5% Acetonitril in Wasser eluiert. Jede 15 ml-Fraktion untersucht man mittels HPLC und sammelt diejenigen Fraktionen, die eine UV-Absorption bei λ max 300 nm zeigen. Diese Fraktionen lyophilisiert man, wobei man 614 mg (42% Ausbeute) der Titelverbindung als leicht gelbes Pulver erhält.
NMR (D₂O)δ: 1,28 (3H, d, J = 7 Hz), 2,86 (3 H, s), 3,20 (2H, dd, J = 10 Hz, 3,5 Hz), 3,42 (1H, dd, J = 5,4 Hz, 3,5 Hz), 4,20 (3H, m), 4,32 (3 H, s), 4,35 (2H, s), 9,88 (1H, dd, J = 7,2 Hz, 6,5 Hz), 8,5 (1H, d, J = 8 Hz) und 8,70 (1H, d, J = 8 Hz).
IR (KBr) γmax: 3400, 1760 und 1590 cm-1.
UV λmax (H₂O): 298 nm (ε = 8391).
Analyse für C₁₇H₂₀N₂O₃S · H₂O
Berechnet: C 55,73; H 5,46; N 7,65; S 8,74;
gefunden: C 55,50; H 6,05; N 7,74; S 8,68.
Beispiel 15 Herstellung von 3-[4-(N,N-Dimethyl-1,2,3-triazolium)- methylthio]-6α-[1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo- (3.2.0)hept-2-en-2-carboxylat
A. Herstellung des Isomeren A
Methyltrifluormethansulfonat (0,58 ml, 5,16 mMol) gibt man unter Stickstoff zu einer eisgekühlten, gerührten Lösung von 4-(Methanthiolacetat)-1-methyl-1,2,3-triazol (590 mg, 3,52 mMol) in trockenem Methylenchlorid (2 ml), entfernt das Bad nach einer halben Stunde und zieht das Lösungsmittel mittels einer Pumpe nach einer Stunde ab. Das verbleibende Öl löst man in wenigen ml Wasser, kühlt diese Lösung mit einem Eisbad, gibt dann eine kalte Lösung von Natriumhydroxid (305 mg, 7,59 mMol) in wenigen ml Wasser zu und rührt 0,75 Stunden. Die Lösung verdünnt man mit 25 ml Wasser und stellt durch Zugabe von festem Natriumhydrogenphosphat- monohydrat einen pH von 7,5 ein. Dann gibt man 14 ml dieser Lösung (ca. 1,9 mMol des Triazoliumthiols) zu einer eisgekühlten, gerührten Lösung des Enolphosphats (1,0 g, 1,72 mMol) in Tetrahydrofuran (THF) (10 ml). Dann rührt man während 0,75 Stunden (bei dieser Umsetzung setzt sich etwas kristallines Material ab, wahrscheinlich Na₂HPO₄). Die Suspension überführt man mit Hilfe von THF (20 ml) und Wasser (20 ml) in eine Druckflasche, gibt Äther (30 ml) und 10% Palladium auf Kohle (1,0 g) hinzu, hydriert die Mischung 1 Stunde (2,76 bar), trennt die organische Phase ab und wäscht mit Wasser (2 × 5 ml). Die vereinigten, wäßrigen Phasen filtriert man und engt das Konzentrat im Hochvakuum ein (ca. 0,5 mm, 1,5 h). Die gelbe Lösung chromatographiert man dann (Umkehrphasensäule für mittleren Druck, 35 × 90 mm, H₂O als Eluierungsmittel), wobei man nach Lyophilisierung 395 mg Carbapenem erhält, das geringfügig durch anorganische Stoffe verunreinigt ist. Man reinigt mittels HPLC (100 × 300 mm Waters Microbondapack C-18-Säule, mehrfache Injektionen, H₂O als Eluierungsmittel, wobei man 310 mg (57%) des Isomeren A als gelbbraun gefärbtes Pulver erhält.
H¹-NMR (D₂O) δ: 1,23 (3H, d, J = 6,4 Hz), 3,10 (2H, d, J = 9,1 Hz), 3,24 (1 H, q, J = 2,7, 6,1 Hz), 4,03-4,71 (1 OH, m), 8,46 (1H, s).
IR (Nujol): 1760 cm-1
UV (Phosphatpuffer, pH 7,4, M = 0,05) λ max: 296 (ε = 7500).
B. Herstellung des Isomeren B und des Isomeren C
Methyltrifluormethansulfonat (1,60 ml, 14,0 mMol) gibt man tropfenweise unter Stickstoff zu einer mit Eis gekühlten Lösung von 4-(Methanthiolacetat)-2-methyl- 1,2,3-triazol (1,20 g, 7,02 mMol) in trockenem Methylenchlorid (6 ml), läßt auf Raumtemperatur erwärmen, rührt 16 Stunden, gibt zusätzliches Methyltrifluormethansulfonat (0,40 ml, 3,56 mMol) hinzu, entfernt nach 3 Stunden bei Raumtemperatur das Lösungsmittel mit einer Saugpumpe, verreibt das zurückgebliebene Öl mit Äther und löst das erhaltene, gummiartige Produkt in Wasser (5 ml). Dann kühlt man in einem Eisbad, gibt eine Lösung von Natriumhydroxid (844 mg, 21,1 mMol) in Wasser (5 ml) zu, rührt 0,75 Stunden, verdünnt diese Lösung mit Wasser auf 60 ml und stellt den pH durch Zugabe von festem Kaliumdihydrogenphosphat auf 8 ein. Dann gibt man 40 ml dieser Lösung (ca. 4,7 mMol einer Mischung isomerer Triazoliumthiole) zu einer mit Eis gekühlten, gerührten Lösung des Enolphosphats (2,00 g, 3,45 mMol) in TFH (60 ml), rührt diese im Eisbad gekühlte Mischung 0,5 Stunden und überführt sie dann in eine Druckflasche, die eine Suspension von 10% Palladium auf Kohle (2,00 g) und Äther (60 ml) enthält. Die Mischung hydriert man 1 Stunde bei 2,76 bar, trennt die organische Phase ab, wäscht mit Wasser (2 × 10 ml), filtriert die vereinigten, wäßrigen Phasen und engt das Filtrat im Hochvakuum ein (ca. 0,5 mm, 1,5 h). Die verbleibende Lösung chromatographiert man dann (Umkehrphasensäule für mittleren Druck, 45 × 130 mm, H₂O als Eluierungsmittel), wobei man nach Lyophilisierung 595 mg einer Mischung isomerer Carbapeneme erhält, die mit geringen Mengen anorganischen Materials verunreinigt sind. Man reinigt mittels HPLC (10 × 300 mm Waters Microbondapack C-18-Säule, mehrfache Injektionen, H₂O als Eluierungsmittel), wobei man in der Reihenfolge der Elution erhält:
Isomer B, 153 mg (13%)
H¹-NMR (D₂O) δ: 1,23 (3H, d, J = 6,4 Hz), 3,12 (2H, q, J = 1,4 und 8,9 Hz), 3,39 (1H, q, J = 2,7 und 6,0 Hz), 4,07-4,68 (1 OH, m), 8,19 (1H, s).
IR (Nujol): 1755 cm-1
UV (Phosphatpuffer, pH = 7,4, M = 0,05) λ max: 296 nm (ε = 6700);
Isomer C, 284 mg (24%)
H¹-NMR (D₂O) δ: 1,23 (3H, d, J = 6,4 Hz), 3,15 (2 H, q, J = 3,7, 9,0 Hz), 3,37 (1H, q, J = 2,6, 6,0 Hz), 3,95-4,65 (1OH, m), 8,62 (1H, s).
IR (Nujol): 1750 cm-1.
UV (Phosphatpuffer, pH 7,4, M = 0,05) λ max: 298 nm (ε = 7600).
Beispiel 16 (5R, 6S)-6-(1R-Hydroxyethyl)-3-(2-methyl-1,2,3-thiadiazolium- 4-yl-methylthio)-7-oxo-1-azabicyclo-(3.2.0)- hept-2-en-2-carboxylat A. Äthyl-1,2,3-thiadiazol-4-yl-carboxylat (C. D. Hurd und R. I. Mori, J. Am. Chem. Soc., 77, 5359 [1955])
Man rührt eine Lösung von Äthyl-α-N-carbethoxyhyrazonopropionat (31,2 g, 0,154 Mol) in Thionylchlorid (80 ml) 3 Stunden bei 23°C, erhitzt 20 Minuten auf 70°C, zieht das Thionylchlorid ab und verreibt den Rückstand in Hexan (4 × 30 ml). Den roten Feststoff löst man in Dichlormethan (150 ml), wäscht die Lösung mit gesättigter Natriumbicarbonatlösung und Wasser, trocknet über Na₂SO₄ und engt die Lösung ein, bis die Verbindung kristallisiert. Man läßt eine Zeitlang bei 23°C stehen, filtriert die Kristalle ab (16,8 g, Fp. 86°C, 69%). Das Filtrat konzentriert man und reinigt chromatographisch auf einer Silikagelsäule mit Dichlormethan als Eluierungsmittel, wobei man 3,17 g erhält, Fp. 86°C (13%).
IR (KBr) ν max: 1720 (Ester) cm-1.
H¹NMR (CDCl₃)δ: 1,52 (3H, t, J = 7,1 Hz, CH₃CH₂O), 4,57 (2H, q, J = 7,1 Hz, CH₃CH₂O), 9,47 (1H, s, H von Thiadiazol).
B. 1,2,3-Thiadiazol-4-yl-methanol (S. I. Ramsby, S. O. Ogren, S. B. Ross und N. E. Stjernstrom, Acta Pharm. Succica, 10, 285-96 (1973); C. A., 79, 137052W [1973]).
Zu einer Suspension von Ethyl-1,2,3-thiadiazol-4-yl- carboxylat (18,35 g, 0,116 Mol) in Äther (400 ml) gibt man während einer Stunde portionsweise Lithiumaluminiumhydrid (2,47 g, 0,065 Mol), rührt die Reaktionsmischung 7 Stunden bei 23°C und behandelt mit Lithiumaluminiumhydrid (2,47 g, 0,065 Mol). Man rührt weitere 24 Stunden und gibt dann nacheinander Wasser (7 ml), 15%ige Natriumhydroxidlösung (7 ml) und Wasser (21 ml) zu.
Dann rührt man weitere 15 Minuten, dekantiert die Ätherlösung, extrahiert das gummiartige Material mit Äther (5 × 100 ml), vereinigt die Ätherextrakte, trocknet (MgSO₄) und engt ein (5,4 g). Das Rohmaterial reinigt man auf einer Silikagelsäule (120 g, 4 × 16 cm), wobei man Äther als Eluierungsmittel verwendet. Man erhält so 1,3 g (7%) Ethyl-1,2,3-thiadiazol-4-yl-carboxylat und 2,45 g (18%) 1,2,3-Thiadiazol-4-yl-methanol.
IR (Film) ν max: 3380 (OH) cm-1.
H¹-NMR (CDCl₃) δ: 2,31 (1H, s, OH), 5,22 (2H, s, CH₂O), 8,50 (1H, s, H von Thiadiazol).
C. 1,2,3-Thiadiazol-4-yl-methanol-methansulfonat
Eine Lösung von 1,2,3-Thiadiazol-4-yl-methanol (0,75 g, 6,5 mMol) in Dichlormethan (20 ml) kühlt man unter Stickstoffatmosphäre auf 5°C, behandelt mit Triethylamin (1,018 ml, 7,3 mMol) und Methansulfonylchlorid (0,565 ml, 7,3 mMol), entfernt nach 15 Minuten das Eisbad, rührt die Reaktionsmischung 2 Stunden, wäscht die Lösung mit 1N Chlorwasserstoffsäurelösung (2 × 2 ml) und Wasser, trocknet (MgSO₄ + MgO) und engt ein. Den Rückstand reinigt man chromatographisch (Silikagelsäule, 1,5 × 21 cm) mit Äther als Eluierungsmittel, wobei man 0,90 g (71%) 1,2,3-Thiadiazol-4-yl-methanol- methansulfonat erhält.
IR (Film) ν max: 1350 (SO₂ cm-1, 1172 (SO₂) cm-1.
¹H-NMR (CDCl₃) δ: 3,09 (3H, s, CH₃), 5,75 (2H, s, CH₂), 8,72 (1H, s, H von Thiadiazol).
UV (CH₂Cl₂) λ max: 251 (ε = 1990).
Analyse für C₆H₆N₂O₃S
Berechnet: C 24,73; H 3,11; N 14,42; S 33,02;
gefunden: C 24,78; H 3,09; N 14,66; S 31,94.
Weiterhin erhält man 0,13 g (19%) Di-(1,2,3-thiadiazol- 4-yl-methyl)-äther.
IR (Film) ν max: 1272, 1242, 1200, 986, 805, 728 cm-1.
¹H-NMR (CDCl₃)δ: 5,16 (4H, s, CH₂), 8,42 (2H, s, H von Thiadiazol).
D. 4-Acetylthiomethyl-1,2,3-thiadiazol
Zu einer Lösung von 1,2,3-Thiadiazol-4-yl-methanol- methansulfonat (0,90 g, 4,6 mMol) in Tetrahydrofuran (9 ml) gibt man eine wäßrige Lösung (2 ml) Natriumthiolacetat [hergestellt aus Thioessigsäure (0,38 ml, 5,3 mMol) und Natriumbicarbonat (0,445 g, 5,3 mMol)], rührt die erhaltene Mischung 1 Stunde bei 23°C und verdünnt mit Äther (75 ml). Die organische Lösung wäscht man mit Wasser (3 × 3 ml), trocknet (MgSO₄), konzentriert und reinigt die rohe Mischung chromatographisch (Silikagelsäule, 1,4 × 19 cm) mit 50% Äther in Hexan als Eluierungsmittel, wobei man 0,60 g (75%) erhält.
IR (Film) ν max: 1675 (C=O) cm-1.
¹H-NMR (CDCl₃)δ: 2,37 (3H, s, CH₃), 4,58 (2H, s, CH₂), 8,44 (1H, s, H von Thiadiazol).
Analyse für C₅H₆N₂OS₂
Berechnet: C 34,47; H 3,47; N 16,08; S 36,80;
gefunden: C 34,48; H 3,83; N 16,28; S 36,80.
E. 4-Acetylthiomethyl-2-methyl-1,2,3-thiadiazolium- trifluormethansulfonat und 4-Acetylthiomethyl-3-methyl- 1,2,3-thiadiazolium-trifluormethan-sulfonat
Zu einer Lösung von 4-Acetylthiomethyl-1,2,3-thiadiazol (0,60 g, 3,44 mMol) in einer Mischung von Äther (4 ml) und Dichlormethan (0,4 ml) gibt man während eines Zeitraums von 5 Minuten einige Kristalle der Titelverbindungen und Trifluormethansulfonat (0,407 ml, 3,6 mMol), rührt die Reaktionsmischung 6 Stunden unter Stickstoffatmosphäre bei 23°C, filtriert den weißen Feststoff, der eine Mischung der beiden Titelverbindungen darstellt, und wäscht mit Äther, wobei man 1,05 g (90%) erhält.
IR (KBr) ν max: 1675 (C=O) cm-1.
¹H-NMR (DMSO, d-6)δ: 2,43 (3H, s, CH₃COS), 3,33 (s, CH₃ an N-3), 4,57 (s, CH₃ an N-2), 4,66 (2H, s, CH₂), 9,55 (H von Thiadiazolium N-2), 9,66 (H von Thiadiazolium N-3).
Analyse für C₇H₉N₂O₄S₃F₃
Berechnet: C 20,27 H 2,38; N 9,45; S 32,46;
gefunden: C 24,61; H 2,57; N 8,47; S 28,21.
F. 4-Mercaptomethyl-2-methyl-1,2,3-thiadiazolium-trifluormethansulfonat- und 4-Mercaptomethyl-3-methyl- 1,2,3-thiadiazolium-trifluormethan-sulfonat
Eine Lösung einer Mischung von 4-Acetylthiomethyl-2- methyl-1,2,3-thiadiazolium-trifluormethan-sulfonat und 4-Acetylthiomethyl-3-methyl-1,2,3-thiadiazolium-trifluor- methan-sulfonat (1,05 g, 3,1 mMol) in 6N Chlorwasserstoffsäure (10 ml) erhitzt man unter Stickstoffatmosphäre 1,75 Stunden auf 65°C, verdampft das Lösungsmittel bei vermindertem Druck, wobei man einen gelben Sirup erhält (0,91 g), und verwendet diese Verbindung ohne Reinigung für die nächste Stufe.
G. (5R, 6S)-6-(1R-Hydroxyethyl)-3-(2-methyl-1,2,3-thiadiazolium- 4-yl-methylthio)-7-oxo-1-azabicyclo-(3.2.0)- hept-2-en-2-carboxylat
Eine kalte (5°C)-Lösung von (5R, 6S)-p-Nitrobenzyl- 6-(1R-hydroxyethyl)-3-(diphenylphosphono)-7-oxo-1-aza- bicyclo(3.2.0)hept-en-2-carboxylat (1,7 g, 2,92 mMol) in Tetrahydrohydrofuran (10 ml) behandelt man mit einer Lösung einer Rohmischung von 4-Mercaptomethyl-2-methyl- 1,2,3-thiadiazolium-trifluormethan-sulfonat und 4-Mercaptomethyl- 3-methyl-1,2,3-thiadiazolium-trifluormethan- sulfonat (0,9 g) in einer Mischung eines Phosphatpuffers (pH 7,2, 0,3 M, 15 ml) und Tetrahydrofuran (5 ml), rührt die Mischung 1 Stunde und hält den pH mit einer 2N Natriumhydroxidlösung bei 7,2. Man rührt eine weitere Stunde und gibt dann Äther (50 ml) und 10% Palladium auf Kohle (1 g) zu. Die erhaltene Mischung hydriert man 2 Stunden bei 23°C und 3,1 bar, filtriert durch ein Celitekissen trennt die organische Phase ab, verdünnt mit Äther (50 ml) und einem Phosphatpuffer (pH 7,2, 0,3 M, 20 ml) und hydriert 2 Stunden bei 3,45 bar (2 g 10% Palladium auf Kohle). Man vereinigt die wäßrigen Phasen (aus der ersten und zweiten Hydrogenolyse), wäscht mit Äther und reinigt chromatographisch auf PrepPak 500-C/18, wobei man Wasser als Eluierungsmittel verwendet. Man erhält 0,22 g des Rohmaterials, das man mittels HPLC unter Verwendung von Wasser als Eluierungsmittel reinigt, wobei man 0,040 g (4%) der Titelverbindung nach Lyophilisierung erhält.
IR (KBr) ν max: 3400 (br., OH), 1745 (C=O von β-Lactam), 1580 (Carboxylat) cm-1.
¹H-NMR (D₂O)δ: 1,23 (3H, d, J = 6,3 Hz, CH₃CHOH), 3,04, 3,05, 3,16 (2H, m, H-4), 3,38 (1H, dd, J = 2,8 Hz, J = 6,0 Hz, H-6), 3,9-4,6 (2H, m, H-5, CH₃CHOH), 4,51, 4,53 (2′′s′′, SCH₂), 4,61, s, N⁺CH₃).
UV (H₂O) λmax: 224 (ε=4345), 262 (ε = 4980), 296 (ε = 6885).
[α] 18° (c 0,18, H₂O).
T1/2 = 9,8 h (gemessen bei einer Konzentration von 10-4 M in Phosphatpuffer, pH 7,4, bei 36,8°C).
Beispiel 17 Kalium-4-[5-(1-carboxylatomethyl-3-methyl-1,2,3-triazolium)- methanthio]-6α-[1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo-1- azabicyclo-(3.2.0)hept-2-en-2-carboxylat
Lithiumaluminiumhydrid (2,83 g, 70,9 mMol) gibt man in kleinen Portionen zu einer gerührten Suspension von 1-Methyl-1,2,3-triazol-4-carbonsäure (9,00 g, 70,9 mMol) (C. Pederson, Acta. Chem. Scand., 1959, 13, 888) in trockenem THF (200 ml), rührt die Mischung 15 Stunden bei Raumtemperatur, gibt in Teilmengen von ca. 1 ml vorsichtig eine 20%ig wäßrige Lösung von Natriumhydroxid (20 ml) zu, filtriert die erhaltene, körnige Suspension und wäscht den Feststoff mit zusätzlichem THF (5 × 75 ml). Die vereinigten THF-Lösungen trocknet man (MgSO₄), entfernt das Lösungsmittel, flash-chromatographiert das verbleibende, gelbe Öl auf einer Silikagelsäule (90 × 35 mm) [100-ml-Mengen Hexan, Mischungen von Ethylacetat-Hexan (1 : 1) und (1 : 3) und schließlich Ethylacetat- Methanol (9 : 1) als Eluierungsmittel] und erhält 4-Hydroxymethyl-1-methyl-1,2,3-triazol (3,18 g, 40%) als farbloses Öl.
¹H-NMR (CDCl₃)δ: 4,07 (3H, s), 4,73 (2H, d), 7,52 (1H, s).
IR (rein): 3320 cm-1.
Man tropft Methansulfonylchlorid (3,82 ml, 49,6 mMol) zu einer mit Eis gekühlten, gerührten Lösung des Alkohols (4,67 ml, 41,3 mMol) und Triethylamin (7,47 ml, 53,7 mMol) in Methylenchlorid (20 ml), entfernt nach 0,5 Stunden das Lösungsmittel und nimmt den festen Rückstand in Acetonitril (30 ml) auf, gibt dann Kaliumthiolacetat (7,06 g, 62,0 mMol) zu und rührt die Suspension 3 Stunden bei Raumtemperatur. Dann gibt man eine weitere Menge Kaliumthiolacetat (3,0 g, 26,3 mMol) zu und rührt die Suspension weitere 16 Stunden. Die dunkelgefärbte Suspension engt man dann ein und gibt Wasser (10 ml) zu, extrahiert die Mischung mit Methylenchlorid (5 × 40 ml), trocknet (MgSO₄) die vereinigten Extrakte und entfernt das Lösungsmittel. Das zurückgebliebene Öl flash-chromatographiert man auf einer Silicagelsäule (90 × 36 mm) [als Eluierungsmittel benutzt man Hexan und dann eine Mischung von Hexan-Ethylacetat (1 : 1)] und erhält 4-(Methanthiolacetat)-1-methyl-1,2,3-triazol (5,95 g, 84%) als schwach rosagefärbten Feststoff.
¹H-NMR (CDCl₃)δ: 2,40 (3H, s), 4,10 (3H, s), 4,20 (2H, s), 7,53 (1H, s).
IR (Nujolmull): 1675 cm-1.
Eine Lösung von Triazol (1,00 g 5,85 mMol) und Ethylbromacetat (1,48 ml, 13,3 mMol) in trockenem Acetonitril (10 ml) erhitzt man unter Stickstoff 90 Stunden auf 60°C, entfernt das Lösungsmittel und verreibt das zurückgebliebene Öl mit Äther (4 × 25 ml), wobei man 1-Methyl-3-(ethylcarboxymethyl-4-methanthiolacetat- 1,2,3-triazoliumbromid als braunes, gummiartiges Produkt erhält, das man direkt weiterverwendet.
Eine kalte Lösung von KOH (0,66 g, 12 mMol) in Wasser (5 ml) gibt man zu einer mit Eis gekühlten, gerührten Lösung von Triazoliumbromid in Wasser (20 ml), verdünnt nach 20 Minuten auf 35 ml und gibt eine solche Menge festes Kaliumhydrogenphosphat zu, daß die Lösung einen pH von 8,0 erreicht. Diese Lösung gibt man dann zu einer mit Eis gekühlten, gerührten Lösung des Enolphosphates in THF (35 ml), überführt diese Mischung nach 0,5 Stunden in eine Druckflasche, die Äther (35 ml) und 10% Palladium auf Kohle (1,5 g) enthält, und hydriert 55 Minuten bei 2,76 bar. Die organische Phase trennt man dann ab, wäscht mit Wasser (2 × 5 ml), filtriert die vereinigten, wäßrigen Phasen und engt das Filtrat im Hochvakuum ein. Den Rückstand chromatographiert man auf einer Umkehrphasensäule (35 × 120 mm), wobei man Wasser als Eluierungsmittel verwendet. Die Lyophilisation der Carbapenem-Derivate enthaltenden Fraktionen ergibt 1,20 g eines grüngefärbten Feststoffs. Diesen chromatographiert man wiederum auf Waters Prep. 500 HPLC (PrepPAK-500/C₁₈-Säule), wobei man 2% Acetonitril-Wasser als Eluierungsmittel verwendet. Die die Carbapenem- Derivate enthaltenden Fraktionen sammelt man und lyophilisiert sie. Dieses Material chromatographiert man erneut mittels HPLC (10 × 300 mm Waters Microbondapack C-18- Säule), wobei man Wasser als Eluierungsmittel verwendet. Man erhält so nach Lyophilisation die reine Titelverbindung (190 mg, 17%) als schwach gelben Feststoff.
¹H-NMR (D₂O)δ: 1,24 (3H, d, J = 6,4 Hz), 3,07 (2H, d, J = 9 Hz), 3,38 (1H, q, J = 2,7, 6,0 Hz), 4,02-4,30 (3H, m), 4,29 (3H, s), 5,23 (2H, s), 8,52 (1H, s).
IR (Nujolmull): 1750 cm-1.
UV (Phosphatpuffer, pH 7,4) λ max: 296 nm (ε = 7520).
Beispiel 18 Kalium-3-[4-(1-carboxylatomethyl-3-methyl-1,2,3-triazolium)- methanthio]-6α-[1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo-1- azabicyclo(3.2.0)hept-2-en-2-carboxylat
Eine Mischung von Ethylazidoacetat (30,0 g, 0,23 Mol) und Propiolsäure (14,3 ml, 0,23 Mol) in Toluol (75 ml) rührt man bei Raumtemperatur. Die Reaktion bleibt dabei 1,5 Stunden schwach exotherm und wird dann stark exotherm, so daß man mit einem Eisbad kühlen muß. Nach dieser exothermen Phase erhitzt man 0,5 Stunden am Rückfluß, kühlt dann in einem Eisbad und sammelt das kristalline Material durch Filtration und wäscht mit wenig Toluol. Das auf diese Art erhaltene Rohmaterial (33,3 g, 72%) besteht aus einem einzelnen Isomer [¹H-NMR (DMSO- d₆) δ: 1,20 (3H, t, J = 7 Hz), 4,15 (2H, q, J = 7 Hz), 5,42 (2H, s), 8,67 (1H, 3)], wobei es sich wahrscheinlich in Analogie zu früheren Arbeiten (C. Pederson, Acta. Chem. Scand., 1959, 13, 888) um 1-Ethylcarboxymethyl)- 1,2,3-triazol-4-carbonsäure handelt.
Eine Lösung der Carbonsäure (5,00 g, 25,1 mMol) und Triethylamin (3,68 ml, 26,4 mMol) in trockenem Methylenchlorid (50 ml) gibt man zu einer mit Eis gekühlten, gerührten Lösung von Ethylchlorformiat (2,52 ml, 26,4 mMol) in trockenem Methylenchlorid (50 ml), rührt die violettgefärbte Lösung 0,5 Stunden, wäscht dann mit Wasser (10 ml), trocknet (MgSO₄) und entfernt das Lösungsmittel. Das rohe, gemischte Anhydrid löst man in THF (50 ml) und gibt diese Lösung langsam zu einer mit Eis gekühlten Suspension von Natriumborhydrid (0,72 g, 18,9 mMol) in THF (50 ml). Dann rührt man 0,5 Stunden, gibt zusätzliches Natriumborhydrid (0,30 g, 7,9 mMol) zu und läßt 1 Stunde reagieren, wobei man mit einem Eisbad kühlt. Dann gibt man Wasser (5 ml) und 10 Minuten später 10%ige wäßrige HCl (3 ml) zu. Nach Abklingen der Gasentwicklung gibt man festes Kaliumcarbonat (2 g) unter Rühren zu, entfernt die organische Phase und extrahiert die zurückgebliebene, weiße Paste mit zusätzlichem THF. Die vereinigten, organischen Phasen trocknet man (MgSO₄), entfernt das Lösungsmittel und flash- chromatographiert auf einer Silikagelsäule, wobei man mit Hexan, Mischungen von Ethylacetat-Hexan und schließlich Ethylacetat eluiert. Man erhält so 1-(Ethylcarboxymethyl)- 4-hydroxymethyl-1,2,3-triazol (2,04 g, 44%) als kristallinen Feststoff: ¹H-NMR (CDCl₃)δ 1,28 (3H, t, J = 7 Hz), 4,23 (2H, q, J = 7 Hz), 4,75 (2H, s), 4,85 (2H, s), 7,73 (1H, s).
Unter Stickstoff tropft man Diisopropylazodicarboxylat (4,11 ml, 20,8 mMol) zu einer mit Eis gekühlten Lösung von Triphenylphosphin (5,47 g, 20,8 mMol) in trockenem THF (100 ml), gibt nach 0,5 Stunden eine eiskalte Lösung des Alkohols (1,93 g, 10,4 mMol) und Thiolessigsäure (1,49 ml, 20,8 mMol) in trockenem THF (50 ml) unter Stickstoff zu dieser Mischung, läßt 2 Stunden im Eisbad und dann zusätzliche 12 Stunden bei Raumtemperatur stehen und entfernt danach das Lösungsmittel. Die Reaktionsmischung flash-chromatographiert man auf Silikagel (40 g, eluiert mit 100-ml-Mengen Hexan, 5%, 10%, 15%, . . . , 50% Ethylacetat-Hexan). Diejenigen Fraktionen, die das Thiolacetat enthalten, vereinigt man und chromatographiert wiederum über Silikagel (60 g) [Elution mit 200-ml-Teilen Hexan, 5%, 10%, 15%, 20% Ethylacetat- Hexan und 22,5, 25, 27,5, . . . , 35% Ethylcarboxymethyl)-4- methanthiolacetat-1,2,3-triazol als kristallinen Feststoff [¹H-NMR δ 1,28 (3H, t, J = 7 Hz), 2,37 (3H, s), 3,87 (2H, s), 3,90 (2H, q, J = 7 Hz), 5,12 (2H, s), 7,63 (1H, s); IR (Nujol) 1735, 1780 cm-1] und zusätzlich 1,40 g eines mit Triphenylphosphinoxid verunreinigten Materials.
Methyltrifluormethansulfonat (0,51 ml, 4,53 mMol) gibt man tropfenweise zu einer mit Eis gekühlten, gerührten Lösung des Triazols (1,00 g, 4,12 mMol) in trockenem Methylenchlorid (5 ml), entfernt nach 0,5 Stunden das Bad und zieht nach weiteren 0,5 Stunden das Lösungsmittel im Saugpumpenvakuum ab. Dabei erhält man einen weißen Feststoff, den man in Wasser (15 ml) suspendiert. Diese gerührte Mischung kühlt man in einem Eisbad, gibt eine Lösung von KOH (0,69 g, 12,4 mMol) in Wasser (5 ml) zu, rührt 1 Stunde, verdünnt dann mit Wasser auf 30 ml und gibt festes Kaliumdihydrogenphosphat zu, um einen pH von 8,0 einzustellen. Einen Teil dieser Lösung (22 ml, ca. 3,0 mMol des Thiolcarboxylats) gibt man einer mit Eis gekühlten, gerührten Lösung des Enolphosphats (1,60 g, 2,76 mMol) in THF (30 ml), entfernt 0,5 Stunden später das THF im Hochvakuum, chromatographiert die gelbe Lösung dann auf einer Umkehrphasensäule (35 × 120 mm), wobei man mit Wasser (300 ml) und dann mit 100-ml-Portionen von 5, 10, 15, . . . 30% Acetonitril-Wasser eluiert, und lyophilisiert die gewünschten Fraktionen, wobei man den p-Nitrobenzylester als gelben Feststoff (930 mg) erhält. Diesen überführt man in eine Druckflasche, die Äther (25 ml), THF (25 ml) und Phosphatpuffer [25 ml, hergestellt durch Lösen von Kaliumdihydrogenphosphat (1,36 g, 0,01 Mol) in Wasser (100 ml) und Einstellen des pH durch Zugabe von 45%igem wäßrigem KOH auf 7,4] und 10% Palladium auf Kohle (900 mg) enthält. Dann hydriert man 1 Stunde bei 2,76 bar und trennt dann die organische Phase ab, die man mit Wasser (2 × 5 ml) wäscht. Die vereinigten, wäßrigen Phasen filtriert man und engt dann im Hochvakuum ein. Die zurückgebliebene Lösung chromatographiert man auf einer Umkehrphasensäule (35 × 120 mm), wobei man mit Wasser eluiert. Diejenigen Fraktionen, die das Carbapenem-Derivat enthalten, vereinigt man und lyophilisiert, wobei man 1,21 g eines schwach grünlichen Feststoffs erhält. Diesen reinigt man dann mittels HPLC (10 × 300 mm Water Microbondapack C-18-Säule, H₂O als Eluierungsmittel), wobei man die reine Titelverbindung erhält (480 mg; 41%).
¹H-NMR (D₂O)δ: 1,23 (3H, d, J = 6,4 Hz), 3,11 (2H, d, J = 9 Hz), 3,37 (1H, q, J = 3,0, 6,1 Hz), 4,02 (7H, m), 5,18 (2H, s), 8,53 (1H, s).
IR (Nujol): 1750 cm-1.
UV (Phosphatpuffer, pH 7,4) λ max: 205 nm (ε = 7810).
Beispiel 19 3-[5-(1,4-Dimethyl-1,2,4-triazolium)-methanthiol]-6α- [1-(R)-hyroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo(3.2.0)hept-2- en-2-carboxylat A. 1-Methyl-5-methanthiolacetat-1,2,4-triazol
Methansulfonylchlorid (0,46 ml, 6,0 mMol) gibt man tropfenweise zu einer mit Eis gekühlten, gerührten Lösung von 1-Methyl-5-hydroxymethyl-1,2,4-triazol (565 mg, 5,0 mMol) (R. G. Jones und C. Ainsworth, J. Amer. Chem. Soc., 1955, 77, 1938) und Triethylamin (0,91 ml, 6,5 mMol) in Methylenchlorid (5 ml), gibt 20 Minuten später zusätzliches Triethylenamin (1,05 ml, 7,5 mMol) und dann Thiolessigsäure (0,53 ml, 7,5 mMol) zu und rührt dann für weitere 45 Minuten. Dann verdünnt man mit Methylenchlorid, wäscht mit Wasser, extrahiert die wäßrige Phase mit Methylenchlorid (3 × 5 ml) und trocknet (MgSO₄) die vereinigten, organischen Phasen und entfernt das Lösungsmittel. Nach Säulenchromatographie auf Silikagel erhält man reines 1-Methyl-5-methanthiol- acetat-1,2,4-triazol (570 mg) als gelbes Öl [zusätzlich chromatographiert man wiederum (präparative Dünnschichtchromatographie, Silikagel) eine unreine Fraktion (200 mg), wobei man weitere 100 mg des reinen Materials (Gesamtausbeute 85%) erhält].
¹H-NMR (CDCl₃)δ: 2,38 (3H, s), 3,90 (3H, s), 4,25 (3H, s), 7,80 (1H, s).
B. 3-[5-(1,4-Dimethyl-1,2,4-triazolium)-methanthio]-6α- [1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo-(3.2.0)hept- 2-en-2-carboxylat
Methyltrifluormethansulfonat (1,20 ml, 10,7 mMol) tropft man zu einer mit Eis gekühlten Lösung von 1-Methyl-5- methanthiolacetat-1,2,4-triazol (730 mg, 4,27 mMol) in Methylenchlorid (7 ml), läßt die Reaktionsmischung langsam während eines Zeitraums von 3 Stunden auf Raumtemperatur erwärmen und engt dann ein. Das zurückgebliebene Öl verreibt man mit Äther, wobei man rohes 1,4-Dimethyl- 5-methanthioacetat-1,2,4-triazolium-trifluormethan- sulfonat (1,46 g) erhält, das man direkt weiterverwendet.
Eine Lösung von Natriumhydroxid (512 mg, 12,8 mMol) in Wasser (5 ml) gibt man zu einer eisgekühlten Lösung des Triazoliumsalzes (1,45 g, 4,35 mMol) in Wasser (5 ml), verdünnt 45 Minuten später mit Wasser auf 25 ml und stellt mit festem Kaliumhydrogenphosphat einen pH von 7,6 ein. Diese Lösung gibt man dann in eine mit Eis gekühlte, gerührte Lösung des Enolphosphats (2,00 g, 3,45 mMol) in THF (25 ml), überführt die Reaktionsmischung 30 Minuten später in eine Druckflasche, die Äther (40 ml) und 10% Palladium auf Kohle (2,0 g) enthält, und hydriert dann 1,25 Stunden bei 3,1 bar. Die Reaktionsmischung verdünnt man dann mit Äther (25 ml), filtriert, trennt die organische Phase ab, wäscht mit Wasser (2 × 5 ml), wäscht die vereinigten, wäßrigen Phasen mit Äther (3 × 25 ml) und engt dann im Vakuum ein. Man chromatographiert dann auf einer Säule (Umkehrphase, 45 × 130 mm, Eluierungsmittel: Wasser) und lyophilisiert dann die Carbapenem enthaltenden Fraktionen, wobei man 650 mg des Rohmaterials erhält. Dieses chromatographiert man wiederum, wobei man die reine Titelverbindung erhält (450 mg, 39%).
¹H-NMR (D₂O)δ: 1,24 (3H, d, J = 6,4 Hz), 3,19 (2H, q, J = 2,6, 9,2 Hz), 3,45 (1H, q, J = 2,8, 6,0 Hz), 3,91 (3H, s), 4,06 (3H, s), 4,08-4,36 (2H, m), 4,54 (2H, d, J = 2,8 Hz), 8,71 (1H, s).
IR (Nujol): 1755 cm-1.
UV (Phosphatpuffer, pH 7,4) λ max: 294 nm (ε 8202).
T1/2 (Phosphatpuffer, pH 7,4, M = 0,067, T = 37°C): 9,1 h.
Beispiel 20 (1′R,5R,6S)-3-[(1,3-Dimethyl-5-tetrazolium)-methylthio]- 6-(1-hydroxyethyl)-7-oxo-1-azabicyclo(3.2.0)hept-2-en- 2-carboxylat A. 5-Carbethoxy-2-methyltetrazol und 5-Carbethoxy-1- methyltetrazol 1a. Methylierung mit Diazomethan
Eine Lösung von 5-Carbethoxytetrazol (D. Moderhack, Chem. Ber., 108, 887 [1975]) (9,17 g, 0,064 mMol) in Ethylether (Die Verwendung einer Mischung von Ethanol und Äther führt zu dem gleichen Isomerenverhältnis.) (80 ml) kühlt man auf 0°C, behandelt tropfenweise (15 min) mit einer Lösung von Diazomethan (3 g, 0,071 mMol) in Äther (200 ml), rührt die hellgelbe Lösung 30 Minuten und zerstört überschüssiges Diazomethan durch Zugabe von Essigsäure (1 ml). Nach Verdampfen des Lösungsmittels und Destillation des Rückstandes erhält man ein klares Öl, Sp. 95 bis 100°C/ 0,5 Torr (0,67 mbar), 9,64 g (96%).
Das ¹H-NMR-Spektrum zeigt eine Mischung von 1-Methyl- und 2-Methylisomeren in einem Verhältnis von 6 : 4. Die Trennung dieser beiden Isomeren kann nicht mittels Destillation oder HPLC durchgeführt werden.
IR(Film)νmax: 1740 cm-1 (C=O vom Ester).
¹H-NMR (CDCl₃)δ : 1,53 (3H, zwei überlappende t, J = 7,0 CH₂CH₃), 4,46 und 4,53 (3H, 2s, CH₃ von 1-Methyl- und 2-Methyltetrazolen, Verhältnis 6 : 4; das Methylsignal des 2-Isomeren ist bei niedrigerem Feld; dieses Isomer liegt in geringeren Anteilen vor), 4,5 ppm (2H, zwei überlappende q, CH₂CH₃).
1b. 5-Carbethoxy-2-methyltetrazol
Eine Mischung von 5-Carbethoxy-2-methyltetrazol und 5-Carbethoxy-1-methyltetrazol (0,252 g, 1,61 mMol, Verhältnis der beiden Isomeren 1 : 1) in Methyljodid (0,5 ml) schmilzt man in ein Glasröhrchen ein und erhitzt 15 Stunden auf 100°C und dann 6 Stunden auf 130°C. Man destilliert die Reaktionsmischung und erhält dann die Titelverbindung als hellgelbes Öl, 0,139 g (55%); Sp. 95 bis 100°C/0,5 Torr (Temperatur des Luftbades, 0,67 mbar).
IR (Film) ν max: 1740 cm-1 (C=O vom Ester).
¹H-NMR (CDCl₃)δ: 1,46 (3H, t, J = 7,0, CH₃CH₂), 4,53 3H, s, CH₃-2), 4,5 (2H, q, J = 7,0, CH₂CH₂).
2. Methylierung mit Dimethylsulfat
Eine Lösung von 5-Carbethoxytetrazol (1,42 g, 0,01 Mol) in trockenem Aceton (20 ml) behandelt man mit wasserfreiem Kaliumcarbonat (1,38 g, 0,01 Mol) und Dimethylsulfat (1,26 g, 0,01 Mol), erhitzt die Mischung 12 Stunden am Rückfluß, filtriert das Carbonat ab und entfernt das Lösungsmittel bei vermindertem Druck. Den Rückstand verdünnt man mit Dichlormethan (30 ml), wäscht mit gesättigtem Natriumbicarbonat (10 ml), Salzlauge (10 ml) und trocknet über wasserfreiem Natriumsulfat. Nach Verdampfen des Lösungsmittels und Destillation im Vakuum erhält man ein klares Öl, 1,45 g (93%); Sp. 85 bis 110°C/0,5 Torr (0,67 mbar). Das H-NMR-Spektrum zeigt die Anwesenheit zweier Isomerer im Verhältnis von 1 : 1.
5-Hydroxymethyl-2-methyltetrazol 1. Durch Reduktion der Estermischungen
Eine Mischung von 5-Carbethoxy-1-methyltetrazol und 5-Carbethoxy-2-methyltetrazol (Verhältnis 6 : 4) (7,60 g, 0,049 Mol) in trockenem Tetrahydrofuran (50 ml) kühlt man auf 0°C, behandelt mit Lithiumborhydrid (1,06 g, 0,049 mMol), das man in kleinen Portionen während 15 Minuten zugibt, hält die Mischung 30 Minuten bei 10°C und rührt dann 4 Stunden bei 20°C. Die Mischung kühlt man auf 0°C, zerstört überschüssiges Hydrid durch vorsichtige Zugabe von 6N HCl (pH = 7, nachdem sich kein Gas mehr entwickelte), konzentriert das Lösungsmittel im Vakuum, verdünnt das zurückgebliebene Öl mit Dichlormethan (200 ml), wäscht mit NaCl-Lösung (10 ml) und trocknet schließlich über Na₂SO₄. Nach Einengen des Lösungsmittels und Destillation des Rückstandes im Vakuum erhält man 1,83 g (33%) eines klaren Öls. Das¹H-NMR-Spektrum dieses Materials zeigt, daß es sich bei dem Produkt um 5-Hydroxymethyl-2-methyltetrazol handelt.
2. Durch Reduktion von 5-Carbethoxy-2-methyltetrazol
Zu einer Lösung von 5-Carbethoxy-2-methyltetrazol (0,139 g, 0,89 mMol, erhalten durch Isomerisation der Estermischungen mit Methyljodid) in trockenem Tetrahydrofuran (1 ml) gibt man bei 10°C festes Lithiumborhydrid (0,019 g, 0,89 mMol), erwärmt die Mischung langsam auf Raumtemperatur, rührt 4 Stunden, zerstört überschüssiges Borhydrid durch vorsichtige Zugabe von 6N HCl bei 0°C (pH 7), verdampft das Lösungsmittel und löst den Rückstand in Dichlormethan (25 ml). Dann trocknet man über wasserfreiem Natriumsulfat, verdampft das Lösungsmittel und erhält die Titelverbindung als klares Öl, 0,092 g (91%), Sp. 90 bis 120°C/0,5 Torr (0,67 mbar) (Zers.).
IR (Film) νmax: 3350 cm-1 (breit, OH).
¹H-NMR (CDCl₃) δ: 4,4 (2H, s, CH₃-2), 4,93 (2H, s, CH₂-5).
C.5-Acetylmercaptomethyl-2-methyltetrazol
Zu einer Lösung von 5-Hydroxymethyl-2-methyltetrazol (1,83 g, 11,7 mMol) in trockenem Dichlormethan (25 ml) gibt man bei 0°C während eines Zeitraums von 5 Minuten Methansulfonylchlorid (1,47 g, 12,9 mMol) und danach Triethylamin (1,30 g, 12,9 mMol) zu, rührt die Mischung 1 Stunde bei 0°C, behandelt dann mit einer Lösung von Kaliumthioacetat (1,60 g, 14,0 mMol) in trockenem N,N-Dimethylformamid (10 ml), rührt das erhaltene Gel 3 Stunden bei 0°C, verdünnt die Reaktionsmischung mit Dichlormethan (200 ml), wäscht mit NaCl-Lösung (20 ml) und trocknet über wasserfreiem Natriumsulfat. Nach Verdampfen des Lösungsmittels im Vakuum und Chromatographie des erhaltenen Öls über Silikagel (2 × 15 cm, Elution mit Dichlormethan und Dichlormethan-Aceton 5%) erhält man die Titelverbindung als klares Öl, 1,31 g (65%).
IR (Film) νmax: 1696 cm-1 (C=O des Thioesters).
¹H-NMR (CDCl₃) δ: 2,43 (3H, s, SAc), 4,36 (3H, s, 2-CH₃), 4,38 ppm (2H, s, 5-CH₂).
D. 5-Mercaptomethyl-1,3-dimethyltetrazolium-trifluormethan-sulfonat
Eine Lösung von 5-Acetylmercaptomethyl-2-methyltetrazol (0,400 g, 2,32 mMol) in trockenem Dichlormethan (3 ml) behandelt man mit Methyltriflat (0,76 g,, 4,64 mMol) und rührt 16 Stunden bei 22°C. Nach Verdampfen des Lösungsmittels im Vakuum erhält man ein rotes Öl. Dieses Salz löst man in kaltem, sauerstofffreiem Wasser (5 ml) und behandelt mit 4 M Natriumhydroxid (0,8 ml, 3,2 mMol). Die Mischung rührt man 40 Minuten bei 0°C, verdünnt mit Wasser (7 ml) und stellt den pH mit gesättigter KH₂PO₄ auf 7,3 ein. Die erhaltene, klare Lösung bewahrt man unter Stickstoffatmosphäre auf und verwendet sie unmittelbar danach für die folgende Stufe.
E. (1′R,5R,6S)-3-[1,3-Dimethyl-5-tetrazolium)-methyl- thio]-6-(1-hydroxyethyl)-7-oxo-1-azabicyclo(3.2.0)- hept-2-en-2-carboxylat
Eine Lösung des Enolphosphats (0,915 g, 1,58 mMol) in Tetrahydrofuran (8 ml) kühlt man auf 0°C, behandelt tropfenweise mit der Lösung von 5-Mercaptomethyl-1,3- dimethyltetrazolium-trifluormethan-sulfonat (2,32 mMol), wie oben hergestellt) während eines Zeitraums von 20 Minuten, wobei der pH-Wert der Reaktionsmischung während der Zugabe bei 6,5 blieb, stellt nach weiteren 20 Minuten mit gesättigtem Natriumbicarbonat den pH-Wert der Lösung auf 7,0 ein, überführt die Mischung in ein Hydriergefäß, verdünnt mit THF (10 ml), Äther (20 ml) und Eis (20 g) und hydriert das Carbapenem über 10% Palladium auf Aktivkohle bei 3,1 bar, während man die Temperatur langsam auf 22°C für 90 Minuten erhöht. Den Katalysator filtriert man ab, wäscht mit kaltem Wasser (5 ml) und Äther (20 ml), wäscht die wäßrige Phase mit Äther (20 ml) und läßt das Vakuum für weitere 20 Minuten anliegen, um organische Lösungsmittelspuren zu entfernen. Chromatographie auf PrePak 500-C/18 und Elution mit Wasser ergibt nach Lyophilisation die Titelverbindung als weißes Pulver, 0,266 g (49%).
[α] + 13° (c 1,04, H₂O).
UV (H₂O, pH 7,4) λmax: 294 nm (ε = 7500).
IR (KBr) νmax: 1755 (C=O von β-Lactam), 1600 cm-1 (beit, C=O von Carboxylat).
¹H-NMR (D₂O) δ: 1,24 (3H, d, J=6,4 Hz, CH₃CHOH), 3,0-3,3 (2H, m, H-4), 3,42 (1H, dd, J=5,8, J=2,9, H-6), 4-4,2 (2H, m, H-5 und CH₃CHOH), 4,34 und 4,57 (2 × 3H, 2s, CH₃-1 und 3 von Tetrazol), 4,49 und 4,51 (2H, 2s, CH₂S).
Das Produkt hat bei 37°C ein Halbwertszeit von 10,5 h (c = 10-4 M in einem pH 7,4-Phosphatpuffer).
Beispiel 21 Alternatives Verfahren zur Herstellung von 3-(N-Methyl- pyridin-2-yl-methanthio)-6α-[1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo- 1-azabicyclo-(3.2.0)hept-2-en-2-carboxylat
In einen 2-l-Kolben, der mit einem Magnetrührer, einer Vigreaux-Destillationskolonne und einem Heizmantel ausgerüstet ist, gibt man unter N₂ 4,0 Mol (432 ml) Methylacetoacetat und 8,0 Mol (464,6 g) Allylalkohol, destilliert die Reaktionsmischung 12 Stunden bei 92°C, gibt 136 ml (2,0 Mol) Allylalkohol zu, destilliert die Mischung 23 Stunden, gibt schließlich 136 ml (2,0 Mol) Allylalkohol zu und destilliert die Mischung 16 Stunden. Die Reaktionsmischung destilliert man dann im Vakuum und sammelt bei 105 bis 110°C/35 mmHg ein Produkt. Man erhält so 414 g des Allylacetoacetats (73% Ausbeute).
Zu einer Lösung von Allylacetoacetat (226,5 g, 1,594 Mol) in 3 l Acetonitril und Triethylamin (243,4 ml, 1,753 Mol) gibt man während eines Zeitraums von 1 Stunden p-Toluolsulfonylazid (345,3 ml, 1,753 Mol), wobei man die Temperatur mit einem Kühlbad bei ∼20°C hält. Die Reaktionsmischung färbt sich gelb. Die Reaktionsmischung rührt man dann unter Stickstoffatmosphäre 18 Stunden bei Raumtemperatur, konzentriert die Mischung mit einem Rotationsverdampfer, löst den Rückstand in Diethylether (2,6 l) und 1M wäßrigem KOH (800 ml), wäscht die organische Phase 5 Mal mit 1M KOH (500 ml) und einmal mit NACl-Lösung (400 ml), trocknet über MgSO₄ und konzentriert mit einem Rotationsverdampfer (Temperatur 30°C), wobei man 260,2 g (97%) der Titelverbindung erhält.
Zu einer gerührten Suspension von Allyldiazoacetoacetat (203 g, 1,195 Mol) in 2 l Methylenchlorid und 199 ml (1,434 Mol) Triethylamin gibt man bei 5°C während 45 Minuten 302 ml (1,315 Mol) t-Butyldimethylsilyltriflat, rührt die Mischung 1 Stunde bei 5°C und dann eine weitere Stunde ohne Kühlen, wäscht die Reaktionsmischung 4 Mal mit 500 ml Wasser und dann einmal mit 500 ml NaCl-Lösung. Dann trocknet man über Na₂SO₄ und konzentriert, wobei man 344 g eines orangefarbenen Öls erhält. Dieses Öl verwendet man direkt in der nächsten Stufe.
Zu einer Mischung von (1′-R,3R,4R)-2-(1′-tert.-Butyl­ dimethylsilyloxyethyl)-4-acetoxy-azetidin-2-on (28,7 g, 0,1 Mol) und frischgeschmolzenem ZnCl₂ (6,8 g, 0,05 Mol) in trockenem CH₂Cl₂ (700 ml) gibt man tropfenweise während eines Zeitraums von 5 Stunden eine Lösung von Allyl-2-diazo-3-tert.-butyldimethylsilyloxy-3-butenoat (33,84 g, 0,12 Mol) in CH₂Cl₂ (50 ml), rührt die Mischung 2 Stunden bei Raumtemperatur (danach zeigte das Dünnschichtchromatogramm eine geringe Menge nichtumgesetzten Ausgangsmaterials), gibt eine zusätzliche Menge Allyl-2-diazo-3-tert.-butyldimethylsilyloxy-3-butenoat (4,23 g, 0,015 Mol) in 10 ml CH₂Cl₂ während eines Zeitraums von 1 Stunde zu und rührt weitere 10 Stunden bei Raumtemperatur. Die Reaktionsmischung verdünnt man dann mit Ethylacetat (750 ml), wäscht (2 × 300 ml gesättigte NaHCO₃, 300 ml Salzlauge), trocknet (MgSO₄) und verdampft, wobei man 62,5 g eines dunkelorangen Öls erhält, das man in Methanol (500 ml) löst und mit 1%iger wäßriger HCl (110 ml) behandelt. Die erhaltene Mischung rührt man 2 Stunden bei Raumtemperatur und gibt dann 10 ml 1N HCl zu und rührt weitere 2 Stunden. Die Reaktionsmischung konzentriert man dann auf die Hälfte des Volumens und gießt in eine Mischung von Ethylacetat (800 ml) und Wasser (800 ml). Die organische Phase trennt man ab, wäscht mit Wasser (800 ml) und wäscht die vereinigten, wäßrigen Extrakte mit Ethylacetat (400 ml). Die vereinigten, organischen Extrakte wäscht man mit NaCl-Lösung (2 × 400 ml), trocknet (MgSO₄) und konzentriert, wobei man 32 g eines dunkelorangeroten Öls erhält. Mittels Flash-Chromatographie erhält man 9,33 g (33% Ausbeute) der Titelverbindung als goldgelbes Öl, das sich zu einem hellgelben Feststoff verfestigt.
¹H-NMR (CDCl₃) δ: 6,20-5,72 (m, 2H), 5,48-5,21 (m, 2H), 4,74 (dt, J=5,8 Hz, J′=1,2 Hz, 2H), 4,30-3,88 (m, 2H), 3,30-3,20 (m, 2H), 2,89 (dd, J=7,3, J′=2,1, 1H), 2,18 (s, 1H), 1,32 (d, J=6,2, 3H).
Eine Mischung des oben in Stufe D hergestellten α-Diazoesters (9,2 g, 32,7 mMol) und Rhodiumacetat [Rh₂(OAc)₄] in Benzol (1 l) erhitzt man 1 Stunde am Rückfluß, behandelt die Lösung mit Aktivkohle, filtriert durch ein Celitekissen, wäscht das Kissen mit 100 ml heißem Benzol und konzentriert das Filtrat, wobei man 8,08 g (97% Ausbeute) der Titelverbindung als hellbraunen, kristallinen Feststoff erhält.
¹H-NMR (CDCl₃) δ: 6,15-5,68 (m, 1H), 5,45-5,18 (m, 2H), 4,71-4,60 (m, 2H), 4,40-4,05 (m, 2H), 3,17 (dd, J=7,1, J′=2,0, 1H), 2,95 (dd, J=6,9, J′=18,9, 1H), 2,42 (dd, J=7,6, J′=18,8, 1H), 1,88 (s, 1H), 1,39 (d, J=6,3, 3H).
Zu einer Lösung der in Stufe E hergestellten Ketoesters (7,5 g, 0,03 Mol) gibt man unter Stickstoffatmosphäre bei 0°C Diisopropylamin (6,08 ml, 0,035 Mol) und dann Diphenylphosphorylchlorid. Nach 15 Minuten zeigt das Dünnschichtchromatogramm kein zurückgebliebenes Ausgangsmaterial. Dann gibt man zu der Reaktionsmischung Diisopropylamin (6,26 ml, 0,036 Mol) und eine Lösung frisch destilliertes 2-Mercaptomethylpyridins (4,5 g, 0,036 Mol) in 5 ml Acetonitril, rührt 2 Stunden bei 0°C, gießt die Mischung dann in Ethylacetat (1 l), wäscht mit Wasser (2 × 150 ml), gesättigter NaHCO₃ (150 ml), Wasser (150 ml) und NaCl-Lösung (200 ml) und trocknet (MgSO₄) die organische Phase. Dann engt man zu einem dunkelorange-gelben, gummiartigen Produkt ein. Flash-Chromatographie ergibt ein goldgelbes Öl. Das Produkt löst man in Diethylether und kühlt auf 0°C. Man filtriert 4,8 g (44% Ausbeute) des gereinigten Titelproduktes als cremefarbene Kristalle ab.
¹H-NMR (CDCl₃) δ: 8,6-8,4 (1H, m), 7,85-7,15 (3H, m), 6,20-5,74 (1H, m), 5,54-5,15 (2H, m), 4,80-4,66 (2H, m), 4,29-4,03 (1H, m), 4,19 (2H, s), 3,69-2,85 (1H, m), 2,97 (1H, s), 1,32 (3H, d, J=6,2).
Zu einer Lösung des in Stufe F hergestellten Allylesters (1,79 g, 4,97 mMol), Tetrakis-triphenylphosphinpalladium (175 mg, 0,15 mMol) und Triphenylphosphin (175 mg, 0,67 mMol) in CH₂Cl₂ (25 ml) gibt man eine Lösung von Kalium-2-ethylhexanoat (1,085 g, 5,96 mMol) in Ethylacetat (12 ml), rührt 1 Stunde bei Raumtemperatur, wonach das Dünnschichtchromatogramm nur eine Spur des Ausgangsmaterials zeigt, verdünnt die Reaktionsmischung mit wasserfreiem Diethylether (150 ml) und filtriert das Präzipitat ab, wäscht es mit Ethylacetat und dann mit Äther, wobei man einen hellbraunen Feststoff erhält. Diesen Feststoff löst man in Wasser (10 ml) und reinigt mittels Umkehrphasen-Chromatographie, wobei man 1,85 g der Titelverbindung als cremefarbenen Feststoff erhält. Dieses Material reinigt man weiter, indem man es in Aceton aufschlämmt. Man erhält so 1,47 g (83%) des reinen Titelproduktes.
¹H-NMR (D₂O) δ: 8,45-8,36 (1H, m), 7,92-7,22 (3H, m), 4,78-3,91 (2H, m), 4,69 (2H, s), 3,34-2,71 (3H, m), 1,19 (3H, d, J=6,4).
Toluolsulfonsäure (27,6 mg, 0,16 mMol) gibt man zu einer gekühlten (0°C) Suspension von Kalium-6-hydroxy­ ethyl-2-(2-pyridylmethylthio)-carbapenem-3-carboxylat (53,8 mg, 0,15 mMol) in Aceton (2 ml), rührt die Mischung 20 Minuten bei 0°C und behandelt dann mit Methyltriflat (0,02 ml). Dann rührt man 60 Minuten bei 0°C und gibt ein LA-1-Harz und dann Hexan (6 ml) zu. Die Mischung extrahiert man mit Wasser (4 × 0,5 ml) und reinigt die vereinigten, wäßrigen Phasen mittels Umkehrphasen-HPLC, wobei man 10 mg des Titelproduktes erhält.
Beispiel 22 Herstellung von 3-(N-Methylpyridin-2-yl-methanthio)-6α- [1-(R)-hydroxyethyl]-7-oxo-1-azabicyclo-(3.2.0)hept-2- en-2-carboxylat über ein "Ein-Topf"-Verfahren A. Herstellung des Enolphosphats (2)
Eine mit Eis gekühlte Lösung des Ketons 1 (3 g, 8,62 mMol) in Acetonitril (30 ml) behandelt man mit Ethyldiisopropylamin (9 mMol, 1,04 Äquiv., 1,57 ml) (Zugabezeit ca. 2 Minuten) und Chlordiphenylphosphat (9 mMol, 1,04 Äquiv., 1,87 ml) (Zugabezeit ca. 2 Minuten) und rührt die Reaktionsmischung dann 45 Minuten. Das Dünnschichtchromatogramm (Ethylacetat, Silikagel) zeigt, daß das Keton 1 verschwunden ist. Die Lösung verdünnt man mit Ethylacetat (60 ml), wäscht mit kaltem Wasser (2 × 50 ml) und NaCl-Lösung, trocknet über Natriumsulfat und konzentriert (Badtemperatur unter 20°C), wobei man einen Schaum erhält, den man als solchen verwendet.
B. Herstellung des Thiols (4)
Eine mit Eis gekühlte Lösung des Thioacetats 3 (3,31 g, 10 mMol) in Wasser spült man 5 Minuten mit Stickstoff, behandelt tropfenweise (ca. 5 Minuten) mit einer gekühlten Lösung von Natriumhydroxid (1,75 Äquiv., 17,5 mMol, 0,7 g) in Wasser (8 ml), wobei die Mischung gelb wird, läßt 75 Minuten unter Stickstoff stehen und stellt dann mit einer gesättigten, wäßrigen KH₂PO₄-Lösung den pH auf 7,4 ein. Die Reaktionsmischung verdünnt man mit Wasser (15 ml). Diese wäßrige Lösung des Thiols 4 (50 ml, 0,2 mMol/ml) verwendet man als solche.
C. Kopplung
Eine mit Eis gekühlte Lösung der Verbindung 2 (Rohprodukt, hergestellt in A, 8,62 mMol) in Tetrahydrofuran (50 ml) behandelt man tropfenweise mit der wäßrigen Lösung des in B hergestellten Thiols 4 (5 ml der Lösung alle 5 Minuten). Bei dieser Reaktion hält man den pH-Wert der Reaktionsmischung durch Zugabe einer gekühlten 2N Natriumhydroxidlösung bei etwa 6,5 bis 7,5 (vorzugsweise bei 7). Die Reaktion verfolgt man mittels Dünnschichtchromatographie unter Verwendung von (a) Silikagel, Ethylacetat und (b) Umkehrphase-Analtech RPSF, CH₃CN- pH 7 Puffer (4 : 6).
Bis zum Ende verwendet man 1,15 Äquiv. des Thiols (50 ml der Lösung). Die Umsetzung ist nach einer Stunde bei 0°C vollständig. Die Mischung verwendet man als solche für die Hydrierung, nachdem man den pH auf 7 eingestellt hat.
D. Hydrierung
Die Reaktionsmischung, die die Verbindung 5 (hergestellt in C) enthält, überführt man mit THF (10 ml), einem Phosphatpuffer (pH 7, 0,1 M) (10 ml), Äther (75 ml) und Pd-C 10% (5 g) in einen Parr-Kolben und hydriert 2 Stunden bei 3 bis 10°C bei 3,1 bar. 02335 00070 552 001000280000000200012000285910222400040 0002003334937 00004 02216 Dann filtriert man den Katalysator ab, wäscht mit Wasser (3 × 10 ml) und stellt den pH vorsichtig mit kalter 2N NaOH auf 6,2 ein. Dann gibt man Äther hinzu, trennt die wäßrige Phase ab und wäscht wiederum mit Äther. Die wäßrige Phase reinigt man im Vakuum vom organischen Lösungsmittel und reinigt dann auf einer Bondapak C-18-Säule (100 g, 4,5 × 13 cm) mit kaltem, destilliertem Wasser. Die das Produkt enthaltenden hellgelben Fraktionen (mittels UV und Dünnschichtchromatographie überprüft) berechnet aus dem bicyclischen Keton) der Verbindung 6 als gelbes Pulver erhält.
λ293, ε = 9000; λ271, ε = 11 064.
Beispiel 23
Nach den in den Beispielen 1 bis 20 beschriebenen, allgemeinen Verfahren können die folgenden Carbapenem-Produkte hergestellt werden, indem man die Zwischenverbindung der Formel
verwendet.
Beispiel 24
Nach den in den Beispielen 1 bis 20 beschriebenen, allgemeinen Verfahren können die folgenden Carbapenemprodukte hergestellt werden, indem man die Zwischenverbindung der Formel
verwendet.
Beispiel 25
Ersetzt man die im Verfahren des Beispiels 22 verwendete Ketozwischenverbindung 1 durch eine äquimolare Menge der entsprechenden 1β-Methyl-Zwischenverbindung, dann erhält man das oben angegebene Carbapenem-Endprodukt.
Beispiel 26
Ersetzt man im Verfahren des Beispiels 22 die Ketozwischenverbindung 1 durch eine äquimolare Menge der entsprechenden 1α-Methyl-Zwischenverbindung, dann erhält man das oben angegebene Carbapenem-Endprodukt.

Claims (7)

1. Carbapenemderivate der allgemeinen Formel I worin
R¹ eine Hydroxyäthylgruppe bedeutet,
R² ein Wasserstoffatom bedeutet, wobei ein Gegenion X⊖ vorhanden ist, das für ein pharmazeutisch verträgliches Säureanion steht, oder worin R² eine anionische Ladung bedeutet,
A eine gerade oder verzweigte C₁-C₂-Alkylenkette,
R¹⁵ ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeuten und für einen Rest der allgemeinen Formeln steht, worin
R⁵ einen C₁-C₄-Alkylrest und
R⁶ ein Wasserstoffatom oder einen C₁-C₄-Alkylrest bedeuten, worin
R⁵ einen C₁-C₄-Alkylrest und
R⁶ und R⁷ ein Wasserstoffatom oder einen C₁-C₄-Alkylrest bedeuten, worin
R⁵ einen C₁-C₄-Alkylrest und
R einen C₁-C₄-Alkyl- oder Phenyl-(C₁-C₄)-Alkylrest bedeutet, worin R⁵ und R⁶ einen C₁-C₄-Alkylrest bedeuten, worin R⁵ und R einen C₁-C₄-Alkylrest bedeuten, worin R⁵ für einen C₁-C₄-Alkylrest steht, oder
2. Zwischenprodukte zu Carbapenem-Verbindungen der allgemeinen Formel I nach Anspruch 1, worin R² in Formel I für eine übliche, chemisch oder physiologisch leicht entfernbare Carboxylschutzgruppe steht und X⊖ für ein Säureanion steht.
3. Carbapenemderivate der Formeln: sowie der p-Nitrobenzylester davon, wobei ein Gegenion X⊖ vorhanden ist, das für ein Säureanion steht;
4. Verfahren zur Herstellung der Verbindungen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man
  • (a) eine Zwischenverbindung der allgemeinen Formel III worin
    R¹ und R¹⁵ die in Anspruch 1 angegebenen Bedeutungen besitzen und
    R²′ eine übliche leicht entfernbare Carboxylschutzgruppe darstellt,
    in einem inerten organischen Lösungsmittel mit einem Reagens zur Einführung einer üblichen Abgangsgruppe L in die 2-Stellung der Zwischenverbindung der allgemeinen Formel III zu einer Zwischenverbindung der allgemeinen Formel IV worin R¹, R¹⁵ und R²′ die oben angegebenen Bedeutungen besitzen und L eine übliche Abgangsgruppe darstellt,
    umsetzt;
  • (b) eine Zwischenverbindung der allgemeinen Formel IV in einem inerten organischen Lösungsmittel und in Gegenwart einer Base mit einem Mercaptan der allgemeinen Formel worin A die in Anspruch 1 angegebenen Bedeutungen besitzt und dem in Anspruch 1 definierten nicht quaternierten Rest entspricht, zu einer Zwischenverbindung der allgemeinen Formel II worin R¹, R¹⁵, A, R²′ und die oben angegebenen Bedeutungen besitzen,
    umsetzt;
  • c) eine Zwischenverbindung der allgemeinen Formel II in einem inerten organischen Lösungsmittel mit einem Alkylierungsmittel der allgemeinen Formel R⁵-X′worin R⁵ die in Anspruch 1 angegebenen Bedeutungen besitzt und X′ eine übliche Abgangsgruppe darstellt, zu einer Verbindung der allgemeinen Formel I′ worin R¹, R⁸, R¹⁵, R²′, A, und X′ die oben angegebenen Bedeutungen besitzen, umsetzt;
    oder
    eine Zwischenverbindung der allgemeinen Formel II worin R¹, R¹⁵ und A die oben angegebenen Bedeutungen besitzen und R² eine übliche Carboxylschutzgruppe bedeutet,
    in einem inerten organischen Lösungsmittel mit einem Alkylierungsmittel der allgemeinen FormelR⁵-X′worin R⁵ wie oben angegeben definiert ist und X′ eine übliche Abgangsgruppe darstellt, zu einer Verbindung der oben definierten allgemeinen Formel I′ umsetzt; und
    daß man gewünschtenfalls das Gegenion X′ durch ein anderes Gegenion ersetzt und gewünschtenfalls die Carboxyschutzgruppe R²′ entfernt, um die gewünschte de-blockierte Verbindung der allgemeinen Formel I oder ein pharmazeutisch verträgliches Salz davon zu erhalten.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Quaternisierungsstufe nach Entfernen der Carboxylschutzgruppe R²′ durchführt.
6. Pharmazeutisches Mittel, enthaltend eine oder mehrere Verbindungen nach Anspruch 1 oder 3, gegebenenfalls zusammen mit üblichen pharmazeutischen Trägern und Verdünnungsmitteln.
7. Pharmazeutisches Mittel, enthaltend eine oder mehrere physiologisch hydrolysierbare Verbindungen nach Anspruch 2, gegebenenfalls zusammen mit üblichen pharmazeutischen Trägern und Verdünnungsmitteln.
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