DE3630857C2

DE3630857C2 - Carbapenem-Antibiotika, Verfahren zu deren Herstellung und diese Verbindungen enthaltende pharmazeutische Mittel

Info

Publication number: DE3630857C2
Application number: DE3630857A
Authority: DE
Inventors: Alain Martel; Carol Bachand
Original assignee: Bristol Myers Squibb Co
Current assignee: Bristol Myers Squibb Co
Priority date: 1985-09-11
Filing date: 1986-09-10
Publication date: 1994-04-07
Anticipated expiration: 2006-09-11
Also published as: FI863609A; SE8603798D0; GB8621759D0; AR242577A1; ZW16186A1; FR2587704A1; PT83361B; CN1015261B; DK433586D0; YU158586A; KR870003110A; CS656786A2; AT396472B; ZA866638B; SE8603798L; GB2180238A; CN86105933A; CH669381A5; FI81803C; IL79969A0

Description

Die Erfindung betrifft Carbapenem-Antibiotika.

Verfahren zu ihrer Herstellung und pharmazeutische Mittel.

Verschiedene β-Lactamderivate, die den nachstehend ge zeigten Carbapenemkern

enthalten, sind in der Literatur beschrieben. Diese Carba penemderivate sollen als antibakterielle Mittel und/oder β-Lactamase-Inhibitoren nützlich sein.

Die "frühen" Carbapenem-Verbindungen waren Naturprodukte. Dazu zählt beispielsweise Thienamycin der folgenden Formel

Diese Verbindung erhält man durch Fermentation von Streptomyces cattleya (US-PS 3 950 357). Thienamycin ist ein außergewöhnlich wirksames Breitband-Antibiotikum, das insbesondere gegenüber verschiedenen Pseudomonas Spezien ausgezeichnet wirksam ist. Diese Organismen sind außerge wöhnlich resistent gegenüber β-Lactam-Antibiotika.

Verbindungen der Formel:

worin R⁵, R⁶ und R⁷ unabhängig voneinander ein Wasserstoff atom oder einen der folgenden, gegebenenfalls substituierten Reste bedeuten: Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cycloalkyl, Cycloalkenyl, Cycloalkenylalkyl, Cycloalkylalkyl, Aryl, Aralkyl, Heteroaryl oder Heteroaralkyl sind in der US-PS 4 235 920 beschrieben.

Zu den in dieser US-PS 4 235 920 beschriebenen Verbindungen gehört die folgende:

worin A ein pharmazeutisch verträgliches Anion bedeutet. Das oben beschriebene quaternäre Aminderivat ist auch beschrie ben in Recent Advances in Chemistry of β-Lactam-Antibiotics, Royal Society of Chemistry, London, 1981, Seiten 240 - 254. Danach beträgt die durchschnittliche antibakterielle Aktivität dieser Verbindung etwa 1/2 bis 2/3 derjenigen von Thienamycin. In der europäischen Patentanmeldung 21 082 sind Verbindungen der allgemeinen Formel

worin der Rest

der an die Aminostickstoffgruppe von Thienamycin gebunden ist, eine mono- oder polycyclische, ein Stickstoff-Atom enthaltende heterocyclische Gruppe bedeutet und R für ein Wasserstoffatom oder einen der folgenden, gegebenenfalls substituierten Reste steht: Alkyl, Aryl, Alkenyl, Hetero cyclylalkenyl, Aralkenyl, Heterocyclylalkyl, Aralkyl, -NR₂, COOR, CONR₂, -OR oder CN.

In der europäischen Patentanmeldung 40 408 sind Verbindungen der folgenden Formel

beschrieben, worin R¹ für H, Methyl oder Hydroxy steht und R₅₁ eine monovalente organische Gruppe bedeutet, wozu unter anderem eine heterocyclische Alkylgruppe zählt.

In der europäischen Patentanmeldung 38 869 sind Verbindungen der folgenden Formel

offenbart, worin R⁶, R⁷ und R⁸ unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder eine der folgenden, gegebenenfalls substituierten Gruppen bedeuten: Alkyl, Alkenyl und Alkinyl mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen; Cycloalkyl, Cylcloalkyl alkyl und Alkylcycloalkyl mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen im Cycloalkylring und 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in den Alkyl einheiten; Aryl, wie Phenyl; Aralkyl, Aralkenyl und Ar alkinyl, wobei die Aryleinheit ein Phenylrest ist und der aliphatische Teil 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweist; Hetero aryl, Heteroaralkyl, Heterocyclyl und Heterocyclylalkyl. Bei dem Substituent oder den Substituenten der oben ge nannten Reste kann es sich um folgende handeln:

dabei sind bezüglich der oben aufgeführten Substituenten an den Resten R⁶, R⁷ und R⁸ die Gruppen R¹ und R² unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasser stoff; Alkyl, Alkenyl und Alkinyl mit 1 bis 10 Kohlenstoff atomen; Cycloalkyl, Cylcoalkylalkyl und Alkylcycloalkyl mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen in dem Cycloalkylring und 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in den Alkyleinheiten; Aryl, beispiels weise Phenyl; Aralkyl, Aralkenyl und Aralkinyl, wobei die Aryleinheit eine Phenylgruppe ist und der aliphatische Teil 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweist; Heteroaryl, Heteroaralkyl, Heterocyclyl und Heterocyclylalkyl, wobei das Heteroatom oder die Heteroatome in den oben aufgeführten heterocyclischen Einheiten 1 bis 4 Sauerstoff-, Stickstoff- oder Schwefel atome sind und wobei die mit den genannten heterocyclischen Einheiten assoziierten Alkyleinheiten 1 bis 6 Kohlenstoff atome aufweisen; man vergleiche auch die europäischen Patent anmeldungen 1627, 1628, 10 317, 17 992, 37 080, 37 081 und 37 082.

Auf der Gordon Research Conference on Medicinal Chemistry in New London, New Hampshire vom 2. bis 6. August 1982 wurde eine Druckschrift verteilt, in der verschiedene Carbapenem- Antiobiotika beschrieben sind. Zu den auf Seite 9 dieser Druckschrift beschriebenen Verbindungen gehört die Carbapenem- Verbindung der folgenden Formel:

Obiges Carbapenem-Derivat ist auch auf Seite 145 der europäischen Patentanmeldung 38 869 und auf Seite 252 der europäischen Patentanmeldung 17 992 erwähnt.

In der US-PS 4 309 346 sind Carbapenemderivate offenbart, die in 2-Stellung einen Substituenten der allgemeinen Formel

-SR⁸

aufweisen, wobei R⁸ unter anderem eine Heteroaralkylgruppe bedeutet, bei der das Heteroatom bzw. die Heteroatome in der Heteroaralkylgruppe 1 bis 4 Sauerstoff-, Stickstoff- oder Schwefelatome sind. Sulfoniumgruppen, wie sie bei den er findungsgemäßen Verbindungen vorliegen, werden jedoch nicht erwähnt.

In der europäischen Patentanmeldung 10 317 (vergleiche auch die US-PS 4 232 036) sind Carbapenemverbindungen der allge meinen Formel

beschrieben, worin R⁰ für H oder -SR⁸ steht; R¹, R⁶, R⁷ und R⁸ bedeuten unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom (R¹ steht nicht für Wasserstoff) oder eine der nachfolgend aufgeführten, gegebenenfalls substituierten Gruppen: Alkyl, Alkenyl und Alkinyl mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen; Cyclo alkyl, Cycloalkylalkyl und Alkylcycloalkyl mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen im Cycloalkylring und 1 bis 6 Kohlenstoff atomen in den Alkyleinheiten; Phenyl; Aralkyl, Aralkenyl und Aralkinyl, wobei die Aryleinheit eine Phenylgruppe ist und die Alkylkette 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweist; Hetero aryl, Heteroaralkyl, Heterocyclyl und Heterocyclylalkyl. Der Substituent oder die Substituenten der oben aufgeführten Gruppen sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Amino-, Mono-, Di- und Trialkylamino, Hydroxy, Alkoxy, Mercapto, Alkylthio, Phenylthio, Sulfamoyl, Amidino, Guanidino, Nitro, Chlor, Brom, Fluor, Cyano und Carboxy. Bei den Heteroatomen der oben genannten heterocyclischen Einheiten handelt es sich um 1 bis 4 Sauerstoff-, Stickstoff und/oder Schwefelatome. Die Alkyleinheiten der oben ge nannten Substituenten besitzen 1 bis 6 Kohlenstoffatome.

In der britischen Patentanmeldung 2 119 371 A sind Carba penem-Antibiotika beschrieben, die durch den nachstehend gezeigten, in 2-Stellung befindlichen Substituenten der Formel

charakterisiert sind. Dabei bedeutet A einen Cyclopentylen-, Cyclohexylen- oder C₂-C₆-Alkylenrest, der gegebenenfalls durch ein oder mehrere C₁-C₄-Alkylgruppen substituiert ist. Der Rest

steht für einen quaternisierten, ein Stickstoffatom ent haltenden aromatischen Heterocyclus.

In der britischen Patentanmeldung 2 122 196 A sind Carbapenem- Antibiotika beschrieben, die durch den folgenden Substituenten der Formel

charakterisiert sind, der sich in 2-Stellung befindet. Da bei bedeutet A einen Cyclopentylen-, Cyclohexylen- oder C₂-C₆-Alkylenrest, der gewünschtenfalls durch eine oder mehrere C₁-C₄-Alkylgruppen substituiert ist. R⁵ bedeutet entweder (a) eine gewünschtenfalls substituierte aliphatische, cycloaliphatische, cycloaliphatisch-aliphatische, ar aliphatische, heteroaraliphatische oder heterocyclyl aliphatische Gruppe oder eine gewünschtenfalls substituierte Aryl-, Heteroaryl- oder Heterocyclylgruppe oder (b) eine divalente Phenylen- oder C₁-C₄-Alkylengruppe, die mit dem Rest

so verbunden ist, daß eine überbrückte polycyclische Gruppe gebildet wird. Der Rest

steht für einen quaternisierten, einen Stickstoffatom ent haltenden, nicht-aromatischen Heterocyclus.

In der britischen Patentanmeldung 2 128 187 A sind Carbapenem-Antibiotika beschrieben, die durch einen Substituenten der folgenden Formel

charakterisiert sind, der sich in 2-Stellung befindet. In dieser Formel bedeutet A eine geradkettige oder verzweigte C₁-C₆-Alkylengruppe. R⁵ bedeutet eine gewünschtenfalls substituierte aliphatische, cycloaliphatische, cyclo aliphatisch-aliphatische, araliphatische, heteroaraliphatische oder heterocyclyl-aliphatische Gruppe oder eine gewünschten falls substituierte Aryl-, Heteroaryl- oder Heterocyclyl gruppe. Der Rest

steht für einen, ein Stickstoffatom enthaltenden aromatischen Heterocyclus, der über ein Ringkohlenstoffatom an die Alkylengruppe A gebunden ist und durch den Substituenten R⁵ quaternisiert ist.

Die britische Patentanmeldung 2 118 183 A, entsprechend der DE-A-33 12 517, offenbart Carbapenem-Antibiotika, die durch einen Substituenten der folgenden Formel

charakterisiert sind, welche sich in 2-Stellung befinden. Dabei bedeutet A eine verzweigtkettige oder gerade C₂-C₆- Alkylengruppe. R¹⁰ und R¹¹ stehen unabhängig voneinander für eine gewünschtenfalls substituierte aliphatische, cycloaliphatische, cycloaliphatisch-aliphatische, hetero cyclyl-aliphatische oder heteroaliphatische Gruppe oder eine gewünschtenfalls substituierte Aryl-, Heterocyclyl- oder Heteroarylgruppe. R¹⁰ und R¹¹ können auch zusammen mit dem S -Atom, an das sie gebunden sind, einen gewünschten falls substituierten, ein Schwefelatom enthaltenden heterocyclischen Ring bilden. Im Beispiel 1 dieser GB-PS 2 118 183 A ist das Carbapenem-Antibiotikum der folgenden Formel

beschrieben, das sich von den erfindungsgemäßen Verbindungen darin unterscheidet, daß die heterocyclische Gruppe des Substituenten in 2-Stellung an die Ethylengruppe über die Sulfoniumgruppe gebunden ist.

Eine Übersicht über die antibakterielle Wirkung und die Lactamase-Stabilität von Thienamycin und Derivaten davon wird in: Recent Advances in the Chemistry of β-Lactam Antibiotics, 3rd Int.Symp. 1984, The Royal Society of Chemistry Burlington House, London, S. 86-99 gegeben.

Obgleich eine Vielzahl von Carbapenem-Derivaten in der Literatur beschrieben sind, besteht immer noch ein Be dürfnis nach neuen Carbapenem-Derivaten, die hinsichtlich des Aktivitätsspektrums, der Wirksamkeit, der Stabilität und/oder der toxischen Nebenwirkungen besser sind als die bekannten Derivate.

Die Erfindung betrifft Carbapenem-Derivate der Formel (I) mit (5R,6S,8R)-Konfiguration

worin
R² ein Wasserstoffatom oder eine übliche, leicht ent fernbare Carboxylschutzgruppe bedeutet,
B ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeutet, und
R eine C₄-C₆-Alkylgruppe bedeutet.

Erfindungsgemäß umfaßt sind auch die pharmazeutisch verträg lichen Salze und die physiologisch hydrolysierbaren Ester der Verbindungen der allgemeinen Formel (I).

Die erfindungsgemäße Verbindungen der allgemeinen Formel (I) sind wirksame antibakterielle Agentien, die sich durch ihre außerordentlich hohe Aktivität gegenüber gram-negativen Spezies auszeichnen. Dies trifft insbesondere für Pseudomonas Spezien zu. Die erfindungsgemäßen Verbindungen sind ferner Zwischenverbindungen zur Herstellung derartiger Agentien.

Gegenstand der Erfindung sind auch Verfahren zur Herstellung der oben beschriebenen, neuen Carbapenem-Derivate sowie pharmazeutische Mittel, welche die biologisch aktiven Carbapenem-Derivate gegebenenfalls zusammen mit pharma zeutisch verträglichen Trägern und/oder Verdünnungsmitteln enthalten.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen der allgemeinen Formel (I) enthalten den Carbapenem-Kern

Sie können somit auch als 1-Carba-2-penem-3-carbonsäure Derivate bezeichnet werden. Es ist ferner möglich, den er findungsgemäßen Verbindungen folgende Basisstruktur

zuzuordnen und sie als 7-Oxo-1-azabicyclo(3.2.0)-hept-2-en- 2-carbonsäure-Derivate zu bezeichnen.

Die Stereochemie ist derart, daß sie - wie auch Thienamycin - 5R,6S-Konfiguration besitzen (trans-Konfiguration).

Die erfindungsgemäßen Verbindungen der allgemeinen Formel (I) können in der 1-Stellung (B=Wasserstoff) unsubstituiert sein oder durch eine Methylgruppe substituiert sein. Der Methyl substituent kann sowohl α- als auch β-Konfiguration be sitzen. Erfindungsgemäß sind alle einzelnen α- und β-Isomere sowie die Mischungen davon umfaßt. Die am meisten bevorzugten Verbindungen, die in 1-Stellung substituiert sind, besitzen β-Konfiguration.

Der Substituent R des Schwefel-enthaltenden heterocyclischen Ringes kann eine gerade oder verzweigtkettige C₁-C₆-Alkyl-, vorzugsweise C₁-C₄-Alkyl-, und insbesondere bevorzugt C₁-C₂-Alkylgruppe sein.

Die Verbindungen der allgemeinen Formel (I) können in folgenden "Formen" vorliegen:

Dabei besitzen B und R die zuvor angegebenen Bedeutungen. R^2′ stellt eine übliche, leicht entfernbare Carboxylschutzgruppe dar und X⁻ ist ein Gegenion. Bei den biologisch aktiven Endprodukten wählt man das Gegenion derart aus, daß man für eine therapeutische Anwendung geeignete pharmazeutisch verträgliche Salze erhält. Stellen die Ver bindungen der allgemeinen Formel (I) Zwischenverbindungen dar, dann kann X⁻ auch ein toxisches Ion sein. Um in diesem Fall ein aktives Endprodukt für eine therapeutische Ver wendung zu erhalten, kann man anschließend das toxische Ion entfernen oder durch-ein pharmazeutisch verträgliches Ion ersetzen.

Mit dem Ausdruck "übliche, leicht entfernbare Carboxyl schutzgruppe" wird eine bekannte Estergruppe bezeichnet, die zur Blockierung einer Carboxylgruppe während der nach stehend beschriebenen chemischen Reaktionen eingesetzt wird und die gewünschtenfalls nach Verfahren entfernt werden können, welche zu keiner merkbaren Zersetzung des übrigen Teils des Moleküls führen. Dazu zählen beispielsweise chemische oder enzymatische Hydrolyse, Behandlung mit chemischen Reduktionsmitteln unter milden Bedingungen, Bestrahlung mit UV-Licht und katalytische Hydrierung. Derartige Esterschutzgruppen sind bespielsweise: Benzhydryl, Allyl, p-Nitrobenzyl, 2-Naphthylmethyl, Benzyl, Trichlor ethyl, Silyl, wie Trimethylsilyl, Phenacyl, p-Methoxybenzyl, Acetonyl, o-Nitrobenzyl, 4-Pyridylmethyl und C₁-C₆-Alkyl, wie Methyl, Ethyl oder t-Butyl. Dazu gehören auch Schutz gruppen, die unter physiologischen Bedingungen hydrolysiert werden. Dazu zählen Pivaloyloxymethyl-, Acetoxymethyl-, Phthalidyl-, Idanyl- und Methoxymethylgruppen. Besonders vorteilhafte Carboxylschutzgruppen sind die p-Nitrobenzyl gruppe, die durch katalytische Hydrierung leicht entfernt werden kann, und die Allylgruppe, die mit einem Katalysator aus einer Mischung aus einer Palladiumverbindung und Tri phenylphosphin in einem aprotischen Lösungsmittel, beispiels weise Tetrahydrofuran, Diethylether, Methylenchlorid, Ethylacetat und Acetonitril, leicht entfernt werden kann.

Die oben genannten pharmazeutisch verträglichen Salze sind nicht-toxische Säureadditionssalze. Dazu gehören Salze mit Mineralsäuren, wie Chlorwasserstoff-, Bromwasserstoff-, Iodwasserstoff-, Phosphor- und Schwefelsäure, sowie Salze mit organischen Säuren, wie Malein-, Essig-, Zitronen-, Bernstein-, Benzoe-, Wein-, Fumar-, Mandel-, Ascorbin-, Milch-, Glucon- und Äpfelsäure.

Die Verbindung der allgemeinen Formel (I), worin R² ein Wasserstoffatom, eine anionische Ladung oder eine physiologisch hydrolysierbare Estergruppe bedeutet, sowie die pharmazeutisch verträglichen Salze davon, sind nützliche antibakterielle Wirkstoffe. Die übrigen Verbindungen der all gemeinen Formel (I) sind wertvolle Zwischenverbindungen, welche in die oben genannten biologisch aktiven Verbindungen überführt werden können.

Am meisten bevorzugt sind die Verbindungen der folgenden Formel

worin B ein Wasserstoffatom oder eine β-Methylgruppe be deutet, sowie die pharmazeutisch verträglichen Salze und Ester davon.

Die Carbapenem-Derivate der allgemeinen Formel (I) stellt man aus den Ausgangsverbindungen der folgenden allgemeinen Formel (III)

her, worin B und R^2′ die oben angegebenen Bedeutungen be sitzen. Die Verbindungen der allgemeinen Formel (III) sind beispielsweise in den europäischen Patentanmeldungen 38 869 und 54 917 beschrieben und können nach den dort erläuterten allgemeinen Verfahren hergestellt werden.

Ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Ver bindungen der allgemeinen Formel (I), das von den Ausgangs verbindungen der allgemeinen Formel (III) ausgeht, ist im nachstehenden Reaktionsschema zusammengefaßt:

L = übliche Abgangsgruppe

Ein bevorzugtes und alternatives Verfahren zur Herstellung der Verbindung der allgemeinen Formel (I), das von den Aus gangsverbindungen der allgemeinen Formel (III) ausgeht, ist im nachfolgenden Reaktionsschema gezeigt:

Bei dem ersten oben gezeigten Reaktionsschema geht man von einer Verbindung der allgemeinen Formel (III) aus, die man in einem inerten, organischen Lösungsmittel, wie Methylen chlorid, Acetonitril oder Dimethylformamid, mit etwa einer äquimolaren Menge einer Verbindung R°-L, beispielsweise p-Toluolsulfonsäureanhydrid, p-Nitrobenzolsulfonsäure anhydrid, 2,4,6-Triisopropylbenzolsulfonsäureanhydrid, Methansulfonsäureanhydrid, Trifluormethansulfonsäure anhydrid, Diphenylchlorphosphat, Toluolsulfonylchlorid, p-Brombenzolsulfonylchlorid, umsetzt.

L ist dabei die entsprechende Abgangsgruppe, z. B. Toluolsulfonyloxy, p-Nitrobenzolsulfonyloxy oder Diphenoxy phosphinyloxy, oder eine andere Abgangsgruppe, die nach üblichen Verfahren eingeführt werden kann und im Stand der Technik gut bekannt ist. 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, bei einer Temperatur von etwa -20° bis +40°C, vorzugsweise bei etwa 0°C durch. Die Abgangsgruppe L der Zwischenverbindung (IV) kann auch ein Halogenion sein. In diesem Fall führt man diese Gruppe ein, indem man die Zwischenverbindung (III) mit einem Halogenierungsmittel, beispielsweise Φ₃PCl₂, Φ₃PBr₂, (ΦO)₃PBr₂, Oxalylchlorid, in einem Lösungsmittel, beispielsweise CH₂Cl₂, CH₃CN, THF in Anwesenheit einer Base, beispielsweise Di isopropylethylamin, Triethylamin, 4-Dimethylaminopyridin, umsetzt. Die Zwischenverbindung (IV) kann man gewünschtenfalls isolieren. Man setzt sie jedoch üblicherweise ohne weitere Isolierung oder Reinigung in der nächsten Stufe ein.

Die Zwischenverbindung (IV) überführt man dann gemäß einer üblichen Verdrängungsreaktion in die Zwischenverbindung (II).

Die Zwischenverbindung (IV) kann man somit mit etwa einer äquimolaren Menge eines Thiols der folgenden Formel

in einem inerten organischen Lösungsmittel, beispielsweise Dioxan, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid oder Acetonitril und in Gegenwart einer Base, beispielsweise Diisopropyl ethylamin, Triethylamin, Natriumhydrogencarbonat, Kalium carbonat oder 4-Dimethylaminopyridin umsetzen. Die Temperatur für diese Verdrängungsreaktion ist nicht kritisch. Man ar beitet vorteilhafterweise bei einer Temperatur von etwa -40°C bis 25°C. Am zweckmäßigsten führt man die Umsetzung unter Kühlen bei beispielsweise etwa 0°C bis -10°C durch.

Die Quaternisierung des Ringschwefelatoms in der hetero cyclischen Gruppe in 2-Stellung der Zwischenverbindung (II) führt man durch, indem man die Zwischenverbindung (II) in einem inerten organischen Lösungsmittel mit mindestens einem äquivalent (bis zu etwa 50%-igem molaren Überschuß) eines Alkylierungsmittels der Formel

R-X′

umsetzt, worin R die oben angegebenen Bedeutungen besitzt und X′ eine übliche Abgangsgruppe, beispielsweise Halogen (Chlor, Brom oder Iod, vorzugsweise Iod) oder eine Sulfonat estereinheit, beispielsweise Mesylat, Tosylat oder Triflat, bedeutet. Geeignete, nicht-reaktive organische Lösungs mittel sind beispielsweise: Chloroform, Methylenchlorid, Tetrahydrofuran, Dioxan, Aceton, Dimethylsulfoxid und Dimethylformamid. Die Temperatur für die Alkylierungsreaktion ist nicht kritisch. Man arbeitet vorzugsweise bei Temperaturen von etwa 0°C bis etwa 40°C. Am zweckmäßigsten führt man die Umsetzung bei Raumtemperatur durch.

Die Zwischenverbindung (I′) besitzt ein Gegenion X′ (leitet sich vom eingesetzten Alkylierungsmittel ab), das damit assoziiert ist. Dieses Gegenion kann zu diesem Zeitpunkt oder in einer späteren Stufe, z. B. nach der Deblockierung, durch ein anderes Gegenion, beispielsweise ein Gegenion, das pharmazeutisch verträglicher ist, nach üblichen Verfahren ersetzt werden. In alternativer Weise kann das Gegenion während der Deblockierungsstufe entfernt werden.

Die Deblockierungsstufe zur Entfernung der Carboxylschutz gruppe R^2′ aus der Zwischenverbindung (I′) führt man gemäß üblichen Verfahren durch. Dazu zählt beispielsweise Solvolyse, chemische Reduktion oder Hydrierung. Setzt man eine Schutzgruppe, beispielsweise eine p-Nitrobenzyl-, Benzyl-, Benzhydryl- oder 2-Naphthylmethylgruppe ein, die durch katalytische Hydrierung entfernt werden kann, dann behandelt man die Zwischenverbindung (I′) in einem ge eigneten Lösungsmittel, beispielsweise Dioxan-Wasser- Ethanol, Tetrafuran-wäßriges Dikaliumhydrogenphosphat-, Isopropanol, bei einem Wasserstoffdruck von 1 bis 4 Atmosphären in Gegenwart eines Hydrierkatalysators, beispiels weise Palladium-auf-Kohle, Palladiumhydroxyd, Platinoxid bei einer Temperatur von 0 bis 50°C während eines Zeitraumes von etwa 0,24 bis 4 h. Bedeutet R^2′ beispielsweise eine o-Nitrobenzylgruppe, dann kann man für die Deblockierung auch die Fotolyse einsetzen. Schutz gruppen wie die 2,2,2-Trichlormethylgruppe kann man mittels milder Reduktion mit Zink entfernen. Die Allylschutzgruppe kann man mit einem Katalysator entfernen, der eine Mischung aus einer Palladiumverbindung und Triphenylphosphin auf weist, wobei man in einem aprotischen Lösungsmittel, bei spielsweise Tetrahydrofuran, Diethylether oder Methylen chlorid, arbeitet. In ähnlicher Weise kann man andere übliche Carboxylschutzgruppen nach Verfahren entfernen, die dem Fachmann bekannt sind. Wie bereits oben ausgeführt, kann man Verbindungen der allgemeinen Formel (I′), worin R^2′ eine physiologisch hydrolysierbare Estergruppe, beispiels weise Acetoxymethyl, Phthalidyl, Indanyl, Pivaloyloxymethyl, Methoxymethyl bedeutet, direkt an den Wirt verabreichen, ohne eine Deblockierung durchführen zu müssen, da diese Ester in vivo unter physiologischen Bedingungen hydrolysiert werden.

Bei einer Variante obigen Verfahrens entfernt man die Carboxylschutzgruppe von der Zwischenverbindung (II) vor der Quaternisierung. Somit entfernt man die Carboxylschutzgruppe, wie dies oben beschrieben ist, wobei man die entsprechende freie Carbonsäure erhält. Diese freie Säure quaternisiert man dann mit einem Alkylierungsmittel R-X′, wobei man das gewünschte quaternisierte Produkt der Formel (I) erhält. Ist die von den Schutzgruppen befreite Zwischenverbindung quaternisiert, dann kann man als Lösungsmittel Wasser oder ein nicht-reaktives organisches Lösungsmittel sowie Mischungen davon einsetzen. Beispiele geeigneter Lösungs mittel sind Wasser, organische Lösungsmittel, wie Chloroform, Methylenchlorid, Tetrahydrofuran, Dioxan, Aceton, Dimethyl sulfoxid und Dimethylformamid, Mischungen aus Wasser und organischem Lösungsmittel, wie Wasser-Aceton oder Wasser- Dimethylformamid. Die Temperatur für die Quaternisierungs reaktion ist nicht kritisch. Man arbeitet zweckmäßigerweise bei einer Temperatur von etwa -40°C bis etwa Raumtemperatur. Am zweckmäßigsten führt man die Umsetzung bei etwa 0°C durch.

Bei dem oben gezeigten zweiten (und bevorzugten) Verfahren setzt man eine Zwischenverbindung der allgemeinen Formel (IV)

worin B, L und R^2′ die oben angegebenen Bedeutungen be sitzen,
mit einer Thiolverbindung der allgemeinen Formel (VII)

worin R und X⊕ die oben angegebenen Bedeutungen besitzen, in einem inerten Lösungsmittel und in Gegenwart einer Base zu einer Carbapenem-Verbindung der Formel (I′) um. Gewünschtenfalls entfernt man die Carboxylschutzgruppe R^2′, wobei man die entsprechende deblockierte Verbindung der Formel (I′) oder ein pharmazeutisch verträgliches Salz davon erhält.

Bei diesem Verfahren setzt man eine Zwischenverbindung der folgenden Formel

ein, die, wie bereits ausgeführt, beispielsweise in den europäischen Patentanmeldungen 38 869 und 54 917 beschrieben ist. Diese Verbindung kann man nach den dort erläuterten allgemeinen Verfahren herstellen. L bedeutet eine übliche Abgangsgruppe (in der europäischen Patentanmeldung 38 869 "X" bezeichnet). Dazu gehören folgende Gruppen: Chlor, Brom, Jod, Benzolsulfonyloxy, p-Toluolsulfonyloxy, p-Nitro benzolsulfonyloxy, Methansulfonyloxy, Trifluormethansulfonyl oxy, Diphenoxyphosphinyloxy und Di-(trichlorethoxy)phosphinyl oxy. Die bevorzugte Abgangsgruppe ist die Diphenoxyphosphin yloxygruppe.

Die Zwischenverbindungen der allgemeinen Formel (IV) stellt man im allgemeinen in situ her, indem man eine Zwischenver bindung der allgemeinen Formel (III)

mit einem geeigneten Acylierungsmittel R°-L umsetzt. Die bevorzugte Zwischenverbindung (IV), worin L eine Diphenoxy phosphinyloxygruppe bedeutet, kann man herstellen, indem man den Ketoester III in einem inerten organischen Lösungsmittel wie Methylenchlorid, Acetonitril oder Dimethylformamid, mit etwa 1 äquimolaren Menge Diphenylchlorphosphat in Gegenwart einer Base, beispielsweise Diisopropylethylamin, Triethyl amin, 4-Dimethylaminopyridin, bei einer Temperatur von etwa -20°C bis etwa +40°C, vorzugsweise bei etwa 0°C, umsetzt. Die Zwischenverbindung (IV) kann man gewünschtenfalls isolieren. Man setzt sie jedoch zweck mäßigerweise ohne Isolierung und Reinigung als Ausgangsver bindung bei diesem Verfahren ein.

Die Carbapenem-Zwischenverbindung (IV) setzt man mit einer Thiolverbindung der folgenden Formel

um, worin R die zuvor angegebenen Bedeutungen besitzt und X⊕ ein Gegenion darstellt. Die Umsetzung führt man in einem inerten Lösungsmittel, beispielsweise Aceto nitril, Acetonitril-Dimethylformamid, Tetrahydrofuran, Tetrahydrofuran-H₂O, Acetonitril-H₂O, Dimethylacetamid, Dimethylacetamid-H₂O oder Aceton, in Gegenwart einer Base durch. Die Art der Base ist nicht kritisch. Geeignete Basen sind: Natriumhydroxyd, Diisopropylethylamin, 1,8-Diazabi cyclo[5.4.0]undec-7-en, 1,5-Diazabicyclo[4.3.0]non-5-en und Tri-(C₁-C₄)alkylamin, wie Triethylamin, Tributylamin oder Tripropylamin. Die Umsetzung kann man innerhalb eines weiten Temperaturbereichs durchführen, beispielsweise von -15°C bis Raumtemperatur. Vorzugsweise arbeitet man bei einer Temperatur von etwa -15°C bis +15°C, am meisten bevorzugt bei etwa 0°C.

Das durch Umsetzung des Thiols mit der Zwischenverbindung (IV) erhaltene Garbapenem-Produkt besitzt ein dazugehöriges Gegenion (z. B. (C₆H₅O)₂PO₂⁻, Cl⁻ oder das mit dem quaternisierten Thiol assoziierte Anion), das man zu diesem Zeitpunkt durch ein anderes Gegenanion ersetzen kann, bei spielsweise ein Anion, das pharmazeutisch besser verträglich ist. Man verfährt dabei gemäß üblichen Verfahren. In alter nativer Weise kann man das Gegenion während der anschließenden Deblockierungsstufe entfernen. Bilden die quaternisierten Carbapenem-Verbindung und das Gegenion ein unlösliches Produkt, dann kristallisiert dieses Produkt aus, sobald es ge bildet ist, und man kann es als solches abfiltrieren.

Nach Bildung des gewünschten Carbapenem-Produkts kann man die Carboxylschutzgruppe R^2′ der Verbindung (I′) gewünschtenfalls nach üblichen Verfahren, beispielsweise Solvolyse, chemische Reduktion oder Hydrierung, entfernen. Kann man die Schutz gruppe durch katalytische Hydrierung leicht entfernen, wie das beispielsweise bei der p-Nitrobenzyl-, Benzyl-, Benz hydryl- oder 2-Naphthylmethylgruppe der Fall ist, dann behandelt man die Zwischenverbindung (I′) in einem ge eigneten Lösungsmittel, beispielsweise Dioxan-Wasser-Ethanol, Tetrahydrofuran-Diethylether-Puffer, Tetrahydrofuran-wäßriges Dikaliumhydrogenphosphat-Isopropanol bei einem Wasserstoffdruck von 1 bis 4 Atmosphären in Gegenwart eines Hydrierkatalysators, beispielsweise Palladium-auf-Kohle, Palladiumhydroxyd, Platinoxid, bei einer Temperatur von 0 bis 50°C während eines Zeitraums von 0,24 bis 4 h. Handelt es sich bei dem Rest R^2′ um eine Gruppe wie die o-Nitrobenzylgruppe, dann kann man für die Deblockierung sich auch der Fotolyse bedienen.

Schutzgruppen wie die 2,2,2-Trichlorethylgruppe, kann man durch milde Reduktion mit Zink entfernen. Die Allylschutz gruppe kann man entfernen, indem man einen Katalysator ein setzt, der eine Mischung aus einer Palladiumverbindung und Triphenylphosphin aufweist, wobei man in einem geeigneten aprotischen Lösungsmittel, beispielsweise Tetrahydrofuran, Methylenchlorid oder Diethylether, arbeitet. In ähnlicher Weise kann man andere übliche Carboxylschutzgruppen nach Verfahren entfernen, die im Stand der Technik beschrieben sind. Ist bei den Verbindungen der allgemeinen Formel (I′) der Rest R^2′ ein physiologisch hydrolysierbarer Ester, bei spielsweise ein Acetoxymethyl-, Phthalidyl-, Indanyl-, Pivaloyloxymethyl- oder Methoxymethylester, dann kann man diese Verbindung direkt an den Wirt verabreichen, ohne vorher eine Deblockierung durchzuführen, da diese Ester in vivo unter physiologischen Bedingungen hydrolysiert werden.

Die quaternären Thiolzwischenverbindungen kann man herstellen, indem man ein geschütztes Thiol der folgenden Formel

worin P eine übliche Thiolschutzgruppe bedeutet, in einem inerten organischen Lösungsmittel, beispielsweise Diethylether, Dichlormethan, Methylenchlorid, Dioxan, Benzol, Xylol, Toluol oder Mischungen davon, mit einem geeigneten Alkylierungsmittel der Formel

R-X′

worin R die oben angegebenen Bedeutungen besitzt und X′ eine übliche Abgangsgruppe wie Halogen (Chlor, Brom oder Jod, vorzugsweise Jod), oder eine Sulfonatestereinheit, beispiels weise Mesylat, Tosylat oder Triflat bedeutet, umsetzt. Die Temperatur für die Alkylierungsreaktion ist nicht kritisch. Vorzugsweise arbeitet man bei Temperaturen von etwa 0°C bis etwa 40°C.

Die Schutzgruppe P ist eine übliche Thiolschutzgruppe. Es kann sich dabei beispielsweise um Schutzgruppen handeln, die im Kapitel 6 von "Protective Groups in Organic Synthesis", Theodora W. Greene, John Wiley and Sons, New York, Seiten 193-217, beschrieben sind. Geeignete Thiolschutzgruppen sind beispielsweise die folgenden: Thiolether, wie Benzyl, 4-Methylbenzyl, 3,4-Dimethylbenzyl, p-Methoxybenzyl, o-Hydroxy benzyl, p-Hydroxybenzyl, Acetoxybenzyl, p-Nitrobenzyl oder Diphenylmethyl und Thioester, wie Acetyl, Benzoyl oder Thiobenzoyl. Eine bevorzugte Schutzgruppe ist die Acetyl gruppe, die man durch Behandeln mit einer wäßrigen Base vor der Umsetzung mit der Zwischenverbindung (IV) entfernt.

Wie auch bei den anderen β-Lactam-Antibiotika kann man die Verbindungen der allgemeinen Formel (I) nach bekannten Ver fahren in pharmazeutisch verträgliche Salze überführen, die für die Zwecke der vorliegenden Erfindung den nicht als Salzen vorliegenden Verbindungen im wesentlichen äquivalent sind. So kann man beispielsweise eine Verbindung der allge meinen Formel (I), worin R² eine anionische Ladung bedeutet, in einem geeigneten inerten Lösungsmittel lösen. Anschließend gibt man ein Äquivalent einer pharmazeutisch verträglichen Säure hinzu. Das gewünschte Säureadditionssalz kann man nach üblichen Verfahren gewinnen, beispielsweise durch Präzipitieren mit einem Lösungsmittel, Lyophilisieren usw.

Verschiedene Verbindungen, die unter die allgemeine Formel (I) fallen, können in Form von optischen Isomeren sowie als epimere Mischungen davon vorliegen. Erfindungsgemäß sind alle derartigen optischen Isomere und Epimerenmischungen umfaßt.

Eine Verbindung der Formel (I), worin R² ein Wasserstoffatom oder ein anionische Ladung bedeutet, sowie ein pharmazeutisch verträgliches Salz davon kann auch nach üblichen Verfahren in eine entsprechende Verbindung überführt werden, worin R² eine übliche Carboxylschutzgruppe bedeutet. Eine Ver bindung der Formel (I) wiederum, worin R² eine übliche Carboxylschutzgruppe bedeutet, kann in eine entsprechende Verbindung, worin R² ein Wasserstoffatom, eine anionische Ladung oder eine physiologisch hydrolysierbare Estergruppe bedeutet, oder in ein pharmazeutisch verträgliches Salz davon überführt werden.

Die erfindungsgemäßen Carbapenem-Derivate der allgemeinen Formel (I), worin R² ein Wasserstoffatom, eine anionische Ladung oder eine physiologisch hydrolysierbare Carboxyl schutzgruppe bedeutet, sowie die pharmazeutisch verträglichen Salze davon sind wirksame Antibiotika, die gegenüber ver schiedenen gram-positiven und gram-negativen Bakterien wirksam sind. Diese Verbindungen können beispielsweise als Tierfutterzusätze zur Wachstumsförderung, als Konservierungs mittel für Nahrungsmittel, als Bakterizide für industrielle Anwendungen, beispielsweise in Farben auf Wasserbasis und im Waschwasser von Papiermühlen zur Inhibierung des Wachstums schädlicher Bakterien, und als desinfizierende Wirkstoffe zur Zerstörung bzw. Inhibierung des Wachstums schädlicher Bakterien auf medizinischen und zahnmedizinischen Geräten eingesetzt werden. Sie sind jedoch insbesondere zur Be handlung von Infektionserkrankungen bei Mensch und Tier geeignet, welche durch gram-positive oder gram-negative Bakterien hervorgerufen werden.

Die erfindungsgemäßen pharmazeutisch wirksamen Verbindungen können alleine eingesetzt werden oder können in Form von pharmazeutischen Mitteln zur Anwendung kommen. Diese pharmazeutischen Mittel enthalten gegebenenfalls neben dem Carbapenem-Wirkstoff einen pharmazeutisch verträglichen Träger und/oder ein pharmazeutisch verträgliches Verdünnungs mittel. Die Verbindungen können auf vielfältige Weise verab reicht werden. Von besonderem Interesse sind die orale, topische und parenterale (z. B. intravenöse oder intra muskuläre Injektion) Verabreichung. Die pharmazeutischen Mittel können in fester Form, beispielsweise als Kapseln, Tabletten, Pulver oder in flüssiger Form, beispielsweise als Lösungen, Suspensionen oder Emulsionen, vorliegen. Mittel für Injektionszwecke (bevorzugter Verabreichungsweg) können in Form einer Einzeldosis in Ampullen oder in Mehrfach dosisbehältern bereitgestellt werden und können Formulierungs agentien, wie Suspendier-, Stabilisierungs- und Dispergier mittel, enthalten. Die Mittel können in einer Form vorliegen, die als solche verabreicht werden. Sie können jedoch auch in Pulverform zur Rekonstitution mit einem geeigneten Träger, wie sterilem Wasser, zum Zeitpunkt der Verabreichung vorliegen.

Die zu verabreichende Dosis hängt größtenteils von der ein gesetzten Verbindung, der Formulierung, dem Verabreichungs weg, der Art und dem Zustand sowie dem speziellen Situs und dem zu behandelnden Organismus ab. Die Wahl der besonders bevorzugten Dosierung und der Verabreichungsart wird dem therapierenden Arzt überlassen. Die erfindungsgemäßen Ver bindungen werden jedoch im allgemeinen parenteral oder auch oral an Säuger (Mensch und Tier) in einer Menge von 5 bis 200 mg/kg/Tag verabreicht. Die Verabreichung führt man im allgemeinen in mehreren Dosen, beispielsweise 3 bis 4 mal täglich, durch.

Zur Erläuterung der ausgeprägten antibakteriellen Breit band-Aktivität der erfindungsgemäßen Carbapeneme sind nachstehend verschiedene biologische Daten für die derzeit bevorzugten erfindungsgemäßen Verbindungen auf geführt.

In Vitro Aktivität

Die in Beispiel 1 hergestellte Carbapenem-Verbindung zeigt nach Lösen in Wasser und verdünnen mit einer Nährlösung bei den in der folgenden Tabelle aufgeführten Mikroorganismen die folgende minimale Hemmkonzentration [Minimum Inhibitory Concentration, M.I.C.] µg/ml, ermittelt nach vorheriger Inkubation über Nacht bei 37°C und verdünnen im Reagenzglas.

In Vitro antibakterielle Aktivität von Carbapenem-Derivaten

Blutspiegelwerte

Zur Bestimmung der Blutspiegelwerte verwendet man Mäuse (2 Gruppen). Jede Gruppe besteht aus 4 Mäusen mit einem Ge wicht von 20 g. Vor dem Verabreichen der Testsubstanz (5-10 min) erhält eine der Gruppen eine i.p. Injektion eines Dipeptidase-Inhibitors (BCH-1) in einer Menge von 10 mg/kg. In Zeitabständen von 10, 20, 30, 40, 45, 60 und 90 min nach der intramuskulären Verabreichung der Verbindung von Beispiel 1, entnimmt man Blutproben von jeder Maus und bestimmt die biologische Aktivität indem man Test-Plattenkulturen mit B. subtilis ATCC 6633 verwendet.

Rückgewinnung aus dem Urin

Man verwendete 2 Mäusegruppen, um die Urinproben auszu werten. Jede Gruppe bestand aus vier Mäusen mit einem Gewicht von 20 g. 5 bis 10 Min. vor der Verabreichung der Testsubstanz erhielt eine der Gruppen Dipeptidase-In hibitor (BCH-1) in einer Konzentration von 10 mg/kg i.p. gespritzt. Nach der Verabreichung der Testsubstanz wurden die Tiere einzeln in Käfige zur Bestimmung des Stoff wechsels gesetzt und der Urin wurde in 0 bis 3 und 3 bis 6 Stunden-Intervallen gesammelt und dabei eisgekühlt. Die Tiere fasteten über Nacht; nur eine Dextrose-Aminosäure lösung wurde ad libitum von 1 h vor dem Verabreichen der Testsubstanz bis zu 6 h lang während der Uringewinnung gegeben. Die biologische Aktivität der Urinproben wurde mit Test-Plattenkulturen bestimmt, die B. subtilis ATCC 6633 enthielten.

In Vivo Aktivität Herstellung der Challenge

Man überimpft mit einer Impföse aus einer aufgetauten Stamm-Suspension 9 ml BHI-Nährlösung mit P. aeruginosa A9843a und inkubiert bei 37°C 18 h lang. Aus einer 18 h Kultur gibt man 0,5 ml auf 20 ml BHI-Nährlösung und inkubiert 3 h lang bei 37°C und unter ständigem Schütteln. Von der geschüttelten, beimpften Kultur stellt man eine 1 : 10 000 Verdünnung in 0.4% Hog Magenmuzin her. Die Mäuse wurden i.p. mit 0,5 ml Bakteriensuspension infiziert (ent spricht 6,0×10⁴ lebensfähigen Bakterien/Maus).

Bestimmung der 50%-Schutzdosis/PD₅₀

Man verabreichte infizierten Mäusen i.m. die Verbindung aus Beispiel 1 in verschiedenen Dosierungen unmittelbar nach der Infektion und wiederum 2 h nach der Infektion. Jede Maus erhielt 0,2 ml intramuskulär. In einem Zeitraum von 5 Tagen nach der Infektion wurde die Zahl der toten Tiere ermittelt sowie der PD₅₀-Wert der Verbindung durch Schät zen des 50%-Endpunktes mittels der Varianzanalyse bestimmt.

Der PD₅₀-Wert (i.m.) beträgt 0,71 mg/kg.

Es folgen Beispiele zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen. Die folgenden Bei spiele dienen der beispielhaften Erläuterung der vorlie genden Erfindung, wobei sie nicht als limitierend zu ver stehen sind.

Beispiel 1 (5R,6S)-6-(8R-Hydroxyethyl)-7-oxo-3-(1-methyl-4-thia tetrahydrothiopyranium)-1-azabicyclo[3.2.0]-hept-2-en 2-carboxylat A. 4-Mercapto-1-methyl-tetrahydrothiopyraniumtriflat

Man behandelt eine kalte (Eisbad), wäßrige Lösung (4 ml) von 4-Acetylthio-1-methyl-tetrahydrothiopyranium triflat (4-Acetylthio-tetrahydrothiopyran [1,1 g; 6,25 mmol] qua ternisiert man mit 1,1 ml Methyltriflat in Methylenchlorid bei 0°C, wobei man das entsprechende quaternisierte Deri vat erhält [2,16 g; 6,34 mmol; 98,6%]). (500 mg; 1,47 mmol) mit einer 1 M NaOH-Lösung (2 ml; 2 mmol). Man rührt die Mischung etwa 1 h bis kein Ausgangsmaterial im TLC (TLC = Dünnschichtchromatogram, Umkehrphasen-Kieselgel) mehr sichtbar ist. Den pH-Wert der stark basischen Lösung bringt man mit 10% HCl auf pH = 7,5. Das Thiol verwendet man für die folgende Kopplungsreaktion mit einem Enolphosphat.

B. p-Nitrobenzyl(5R,6S)-6-(8R-hydroxyethyl)-7-oxo-3- (1-methyl-4-thia-tetrahydrothiopyranium-diphenyl phosphat)-1-azabicyclo[3.2.0]hept-2-en-2-carboxylat

Eine aus p-Nitrobenzyl-(8R-hydroxyethy1)-3,7-dioxo-1-azabi cyclo[3.2.0]heptan-2-carboxylat (174 mg; 0,500 mmol), Diisopropylethylamin (105 µl; 0,603 mmol) und Diphenyl chlorophosphat (124 µl; 0,598 mmol) in 4 ml Acetonitril bei 0°C (1 h) hergestellte Enolphosphatlösung behandelt man mit kaltem 4-Mercapto-1-methyl-tetrahydrothiopyranium triflat (aus 500 mg des korrespondierenden 4-Acetyl-thio derivats). Man gibt ca. 20 ml kaltes Acetonitril hinzu bis man eine Phasenmischung erhält. Man rührt die Lösung 2 h bei 0°C, läßt sie 18 h bei -78°C stehen und rührt wieder 4 h bei 0°C; dabei wird der pH-Wert durch Zugabe von wäß riger NaHCO₃ auf pH = 7,8 fixiert. Man verdampft das Acetonitril bei niedriger Temperatur (< 15°C), wobei man eine wäßrige Fraktion und ein zähes Präzipitat erhält. Die wäßrige Fraktion gibt man auf ein Umkehrphasen-Silica gelsäule (2,5×8 cm int.). Die Polarität des Eluierungs mittels erhöht man mit CH₃CN. Das entstehende zähe Präzi pitat löst man schließlich in (≈ 10% CH₃CN/H₂O) und gibt es über eine Säule. Man eluiert die Titelverbind ung mit einer Mischung aus 15% + 30% CH₃CN in H₂O. Man verdampft das Acetonitril im Hochvakuum 1 h lang bei 0 bis 5°C. Durch Lyophilisation der wäßrigen Fraktion er hält man ein gelbes Pulver (240 mg; 67%).

IR (Nujol): [cm⁺¹] ν_max: 1772 (s, β-lactam C=0) und 1595 (s, CO₂⁻)
¹H-NMR (80 MHz, D₂O) δ: 8,28; 8,17; 7,68; 7,57 (4H, m aromatische H); 7,57-7,11 (1OH, m, arom. H); 5,39 (2H, b.s., O-CH₂-); 4,45-4,10 (2H, m, H-1′ und H-5); 3,95-3,00 (7H, m, CH₂-4, CH₂-S⁺CH₂, S-CH); 2,88; 2,87 (3H, 2s, S-CH₃); 2,75-1,75 (4H, m, CH₂CH-CH₃) und (3H, d, J=6,4, CH₃).

Beispiel 2 (5R,6S)-6-(8R-Hydroxyethyl)-4R-methyl-3-(1-methyl-4-thia tetrahydrothiopyranium)-7-oxo-1-azabicyclo[3.2.0]-hept-2- en-2-carboxylat A. Herstellung von 4-Acetylthio-1-methyltetrahydro thiopyranium-trifluormethansulfonat

Zu einer gekühlten (5°C) Lösung von 4-Acetylmercaptotetra hydrothiopyran (1,91 g; 10,9 mmol) in 20 ml Dichlormethan tropft man während 30 Min. Methyltrifluormethansulfonat (1,3 ml, 11,5 mmol). Man entfernt das Lösungsmittel im Vakuum, wobei man 3,85 g (< 100%) Titelverbindung als Öl mit den folgenden Werten erhält:

¹H-NMR (D₂O) [ppm] δ: 2,14-3,79 (m, 8H, Ringprotonen); 2,39 (s, 3H, COCH₃); 2,93 (s, 3H, SCH₃) und 5,46 (s, 1H, CHS).

Dieses Öl wird so weiterverarbeitet.

B. Herstellung von 4-Mercapto-1-methyl-tetrahydrothiopyranium trifluormethansulfonat

Man tropft zu einer gekühlten (5°C) Lösung aus 4-Acetyl thio-1-methyltetrahydrothiopyranium-trifluormethansulfonat (3,35 g; 9,83 mmol) in 32 ml deoxygeniertem Wasser eine Lösung aus 1 M NaOH (10,8 ml; 10,8 mmol). Nach einstün digem Rühren bei 0°C stellt man den pH-Wert mit 1 N HCl auf pH = 7,5 ein. Man lyophilisiert die Lösung, wobei man das erwünschte Thiol und eine Mischung von Salzen erhält. Das Produkt wird so verwendet, ohne weiter gereinigt zu werden.

¹H-NMR (D₂O) [ppm]:
2,0-4,0 (m, 11H); 2,90 (s, 3H, SCH₃) und 1,9 (s, 3H, CH₃CO⁻).

C. Herstellung von (5R,6S)p-Nitrobenzyl-6-(8R-hydroxy ethyl)-(4R)-methyl-3-(1-methyl-4-thiatetrahydrothiopyranium)- 7-oxo-1-azabicyclo[3.2.0]hept-2-en-2-carboxyl-diphenyl phosphat

Zu einer gekühlten (5°C) Lösung von frisch zubereitetem (5R,6S) p-Nitrobenzyl-6-(8R-hydroxyethyl)-3-diphenyl-phosphat-(4R)-methyl-7-- oxo-1-azabicyclo[3.2.0.]hept-2-en-2-carboxylat a (3,27 g; 5,5 mmol) in N,N-Dimethylformamid (20 ml) gibt man unter N₂-Atmosphäre eine Suspension aus 1-Methyl-4-mercapto tetrahydrothiopyranium-trifluormethan-sulfonat (2,7 g; 9,0 mmol) in 10 ml N,N-Dimethylformamid und daraufhin N,N-Diisopropylethylamin (1,57 ml; 9,0 mmol).

Nach einstündigem Rühren bei 5°C verreibt man die Mischung mit einem Ether/Petrolether-Gemisch (1 : 1, 210 ml) und verdünnt die ölige Phase mit einem Wasser-Acetonitril- Gemisch (8 : 1; 210 ml). Man wäscht die Lösung mit (2×100 ml) Ether und gibt die wäßrige Phase auf eine Umkehrphasensäule (mit 200 g µBondapak C18 Silica gel), wobei man zuerst mit 500 ml Wasser eluiert und dann mit einer Mischung von Acetonitril-Wasser (10%, 20%, 30%; je 500 ml). Nach dem Gefriertrocknen erhält man 2,4 g (58,6%) der Titelverbindung.

IR (Nujol) [cm⁻¹]:
ν_max: 1765 (CO-Lactam); 1705 (CO-Ester)
¹H-NMR (Aceton-d₆) [ppm]:
δ: 1,2 (d, 6H, CH₃CHOH und CH₃_-₄); 2,12-3,32 (m, 4H); 3,10 (s, 3H, SCH₃); 3,37-4,55 (m, 9H); 5,42 (q, J=14 Hz, CH₂Ar); 6,89-8,34 (m, ArH).

a) Man stellt diese Verbindung in der üblichen Weise her, wo bei man von (5R,6S)p-Nitrobenzyl-6-(8R-Hydroxyethyl)- 3,7-dioxo-(4R)-methyl-1-azabicyclo[3.2.0.]heptan-2- carboxylat ausgeht, das Enolphospat wird jedoch durch Einengen der Reaktionsmischung im Vakuum isoliert, wobei man mit einer Ethyl/Acetat-Ether (1 : 1) Mischung verdünnt und mit Wasser wäscht. Nach dem Trocknen über wasserfrei em Magnesiumsulfat, Behandeln mit Kohle und Entfernen des Lösungsmittels im Vakuum erhält man quantitativ die reine Verbindung.

D. Herstellung von (5R,6S)-6-(8R-Hydroxyethyl)-(4R)-methyl-3- (1-methyl-4-thiatetrahydrothiopyranium)-7-oxo-1-azabicyclo- [3.2.0]hept-2-en-2-carboxylat

Zu einer, gekühlten (5°C) Lösung aus (5R,6S)p-Nitrobenzyl-6- (8R-hydroxyethyl)-(4R)-methyl-3-(1-methyl-4-thiatetrahydro pyranium)-7-oxo-1-azabicyclo[3.2.0]hept-2-en-2-carboxyl diphenylphosphat (2,40 g; 3,23 mmol) in 240 ml Tetrahydro furan und 0,05 m Phosphatpuffer (240 ml; pH = 7,0) gibt man 240 ml Ether und 10% Pd/C (2,4 g). Man hydriert die Mi schung in einem Paar-Apparat 1 h bei 45 psi H₂ und 15°C. Dann filtriert man die Lösung durch Glasfaserpapier und wäscht den Katalysator mit 25 ml Wasser. Die wäßrige Pha se des Filtrats wäscht man mit 2×100 ml Ether und legt ein Vakuum an, um jeglichen Oberrest an organischem Lö sungsmittel zu entfernen. Man reinigt das Produkt mittels Umkehrphasen-Chromatographie an einem µBondapak C-18 Silicagel (100 g), wobei man als Eluierungsmittel Mi schungen von Acetonitril-Wasser verwendet (%CH₃CN-H₂O, Menge in ml: 0%, 500 ml; 2%, 500 ml; 4%, 500 ml; 10%, 250 ml), wobei man 1,08 g unreines Produkt erhält. Nach der Lyophilisation reinigt man das Produkt und eine 0,020 g Probe aus einem anderen Experiment, (in welchem man von 0.067 mmol des Esters ausgeht), über HPLC, (HPLC-Daten: C₁₈-Bondapak-Gel mit 5% CH₃CN-H₂O bei 4 ml/Min.; R.I. Detektor). Man erhält 328 mg.

Das Produkt reinigt man erneut mittels Umkehrphasen-Silica gel-Chromatographie (15 g µBondapak C-18), Eluierungsmit tel Wasser und anschließend 2% Acetonitril-Wasser, wobei man 225 mg (19,1%) Titelverbindung in Form eines weißen Feststoffes nach Lyophilisation erhält.

UV (H₂O):
λ_max: 298 nm (9581)
IR (Nujol) [cm⁻¹]:
ν_max: 1750 (CO β-Lactam); 1590 (CO Carboxylat)
¹H-NMR (D₂O) [ppm]:
δ: 1,21 (d, J=7,25 Hz, 3H, CH₃-₄); 1,30 (d, J=6,37 Hz, 3H, CH₃CHOH); 1,92-2,64 (m, 4H, Thiopyranyl-Protonen); 2,94 (s, 3H, S-CH₃); 3,15-3,78 (m, 7H); 4,19-4,37 (m, 2H).

Die Halbwertzeit in einem biologischen Puffer (pH=7,4) beträgt 30 h.

Beispiel 3

Gemäß dem allgemeinen Verfahren aus Beispiel 1, kann man die folgenden Verbindungen herstellen, indem man geeignete Ausgangsstoffe verwendet.

Beispiel 4

Nach der im Beispiel 2 beschriebenen Arbeitsweise stellt man aus den geeigneten Ausgangsverbindungen die folgenden Verbindungen her:

Claims

1. Verbindungen mit (5R,6S,8R)-Konfiguration der allgemeinen Formel I: worin
R² ein Wasserstoffatom oder eine übliche leicht entfernbare Carboxylschutzgruppe bedeutet,
B ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeutet, und
R eine C₁-C₆-Alkylgruppe bedeuten
sowie die pharmazeutisch verträglichen Salze und physiologisch hydrolysierbaren Ester davon.

2. Verbindungen nach Anspruch 1 der Formel I, worin B ein Wasserstoffatom bedeutet, sowie die pharmazeutisch verträglichen Salze und physiologisch hydrolysierbaren Ester davon.

3. Verbindungen nach Anspruch 1, worin B eine Methylgruppe bedeutet, sowie die pharmazeutisch verträglichen Salze und physiologisch hydrolysierbaren Ester davon.

4. Verbindungen nach Anspruch 2 oder 3 der Formel I, worin R für eine Methylgruppe steht, sowie die pharmazeutisch verträglichen Salze und physiologisch hydrolysierbaren Ester davon.

5. Verbindung nach Anspruch 4, wobei B die β-Methylgruppe bedeutet, sowie die pharmazeutisch verträglichen Salze und physiologisch hydrolysierbaren Ester davon.

6. Verbindung nach Anspruch 4, nämlich:
(5R,6S)-6-(8R-Hydroxyethyl)-7-oxo-3-(1-methyl-4-thiatetra hydrothiopyranium)-1-aza-bicyclo[3.2.0]-hept-2-en-2-carboxylat.

7. Verbindung nach Anspruch 4, nämlich:
(5R,6S)-6-(8R-Hydroxyethyl)-(4R)-methyl-7-oxo-3-(1-methyl-4- thiatetrahydrothiopyranium)-1-azabicyclo[3.2.0]-hept-2-en-2- carboxylat.

8. Verfahren zur Herstellung der Verbindungen der allgemeinen Formel (I) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man in an sich bekannter Weise

a) eine Zwischenverbindung der allgemeinen Formel (III) worin
B die in Anspruch 1 angegebenen Bedeutungen besitzt und
R^2′ eine übliche, leicht entfernbare Carboxylschutzgruppe bedeutet,
in einem inerten organischen Lösungsmittel mit einem Reagens, das in der Lage ist, eine übliche Abgangsgruppe L in die 2-Stellung der Zwischenverbindung (III) einzuführen, zu einer Zwischenverbindung der allgemeinen Formel (IV) worin
B und R^2′, die oben angegebenen Bedeutungen besitzen und
L eine übliche Abgangsgruppe darstellt, umsetzt,
b) die Zwischenverbindung der allgemeinen Formel (IV) in einem inerten organischen Lösungsmittel und in Gegenwart einer Base mit einem Thiol der Formel zu einer Zwischenverbindung der allgemeinen Formel (II) worin
B und R^2′ die oben angegebenen Bedeutungen besitzen, umsetzt,
c) die Zwischenverbindung der allgemeinen Formel (II) in einem inerten organischen Lösungsmittel mit einem Alkylierungsmittel der allgemeinen Formel R-X′worin
R die in Anspruch 1 angegebenen Bedeutungen besitzt und
X′ eine übliche Abgangsgruppe darstellt,
zu einer quaternisierten Verbindung der allgemeinen Formel (I′) worin
B, R^2′ und R die oben angegebenen Bedeutungen besitzen, umsetzt,
und gewünschtenfalls die Carboxylschutzgruppe R^2′ entfernt, wobei man die gewünschte deblockierte Verbindung der allgemeinen Formel (I) oder ein pharmazeutisch verträgliches Salz oder einen physiologisch hydrolysierbaren Ester davon erhält.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Quaternisierung nach Entfernen der Carboxylschutzgruppe R^2′ durchführt.

10. Verfahren zur Herstellung der Verbindungen der allgemeinen Formel (I) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man in an sich bekannter Weise eine Zwischenverbindung der allgemeinen Formel (IV) worin
B und L die in Anspruch 8 angegebenen Bedeutungen besitzen, und
R^2′ eine übliche, leicht entfernbare Carboxylschutzgruppe bedeutet,
in einem inerten Lösungsmittel und in Gegenwart einer Base mit einem Thiol der allgemeinen Formel worin R die in Anspruch 8 angegebenen Bedeutungen besitzt, zu einer Verbindung der allgemeinen Formel (I′) worin
B, R^2′ und R die oben angegebenen Bedeutungen besitzen, umsetzt, und
gewünschtenfalls die Carboxylschutzgruppe R^2′ entfernt und die gewünschte deblockierte Verbindung der allgemeinen Formel (I′) oder ein pharmazeutisch verträgliches Salz oder einen physiologisch hydrolysierbaren Ester davon erhält.

11. Pharmazeutisches Mittel, enthaltend mindestens eine Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 gegebenenfalls zusammen mit einem pharmazeutisch verträglichen Träger und/oder Verdünnungsmittel.