DE3788389T2

DE3788389T2 - Cervinomycinabkömmlinge als antibiotika und deren herstellungsverfahren.

Info

Publication number: DE3788389T2
Application number: DE3788389T
Authority: DE
Inventors: Yuzuru - Iwai; Akira Sumiyoshi Jutak Nakagawa; Satoshi - Omura
Original assignee: Kitasato Institute
Current assignee: Kitasato Institute
Priority date: 1986-02-17
Filing date: 1987-02-17
Publication date: 1994-06-23
Anticipated expiration: 2007-02-18
Also published as: DE3788389D1; US4886884A; WO1987005023A1; JPH0755951B2; EP0259496B1; EP0259496A1; EP0259496A4; JPS62190188A

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft neue Derivate von Antibiotika auf der Basis von Cervinomycin sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben.

Technischer Hintergrund

Es sind etliche Verbindungen als Antibiotika bekannt, die Xanthon in ihrer Grundstruktur aufweisen, darunter: Albofungin (= Kanchanomycin, BA-180265*, P-42-1**), wie berichtet in Tetrahedron Letters 18, 1751 (1972); Antimicrob. Agent & Chemoth., 767 (1962)*; und J.Antibiotics 26, 65 (1973)**; Lysolipin I, wie berichtet in Arch.Microbid. 106, 175 (1975); und Helv. Chim. Acta 60, 178 (1977); Antibiotikum AM-5344-A&sub1;, wie offenbart in der japanischen Patentanmeldung (OPI) Nr. 9690/1983 (dieses Antibiotikum wurde später als Cervinomycin A&sub1; bezeichnet), und Antibiotikum AM-5344-A&sub2;, wie offenbart in der japanischen Patentanmeldung (OPI) Nr. 102897/1982 (dieses Antibiotikum wurde später als Cervinomycin A&sub2; bezeichnet).
Die gegenwärtigen Erfinder untersuchten Löslichkeit und Toxizität der obenerwähnten Cervinomycin-Verbindungen und fanden, daß sie in einer Vielfalt von Lösungsmitteln sehr schlecht löslich waren, starke Toxizität aufwiesen, und daß sie schwache Wirkung gegen Mykoplasmen und bestimmte Gram-positive Bakterien zeigten.
Unter diesen Umständen war es zum Zwecke der medizinischen Behandlung von Mensch und Tier notwendig, neue Derivate von Cervinomycin zu entwickeln, die erhöhte Löslichkeit, verbesserte antibakterielle Wirkung und verminderte Toxizität aufweisen.

Offenbarung der Erfindung

Die gegenwärtigen Erfinder analysierten daher die Strukturen von Cervinomycin A&sub1; und A&sub2; und unternahmen Synthesen verschiedener Derivate derselben im Hinblick auf eine Lösung der vorstehend erwähnten Probleme mit diesen Antibiotika. Im Ergebnis fanden die gegenwärtigen Erfinder, daß neue Cervinomycin-Derivate der nachstehend angegebenen Formel (1) starke Wirkung gegen Gram-positive und Gram-negative Bakterien sowie pathogene Mikroorganismen wie Mykoplasmen zeigen. Die Derivate zeigen besonders starke Wirkung gegen Mykoplasmen, die die verursachenden Organismen für Macoplasma pneumonia sind, sowie gegen eine Fülle anaerober Organismen. Die gegenwärtigen Erfinder fanden auch, daß diese Derivate erhöhte Löslichkeit in Lösungsmitteln hatten und daß dennoch ihre Toxizität im Vergleich zu Cervinomycinen und bekannten verwandten Antibiotika mit Xanthon in ihrer Grundstruktur deutlich verringert war. Die vorliegende Erfindung wurde verwirklicht auf der Grundlage dieser Befunde.
Demgemäß soll die vorliegende Erfindung eine Verbindung bereitstellen, dargestellt durch Formel (1)
worin der Ring B
darstellt,
wenigstens eines der R&sub1;, R&sub2; und R&sub3; eine Acetyl-Gruppe ist und die anderen ein Wasserstoff-Atom.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Verbindung bereit.
Die Verbindung (1) der vorliegenden Erfindung läßt sich herstellen durch Umsetzen von Cervinomycin A&sub1; oder A&sub2; mit einem Acetylierungsmittel in einem Lösungsmittel. Gemäß dieser Reaktion wird die Hydroxyl-Gruppe in Cervinomycin A&sub1; oder A&sub2;
- mit der nachstehend gezeigten chemischen Struktur - mit einem Acetylierungsmittel acetyliert.
wobei, wenn der Ring A
ist, es sich um
Cervinomycin A&sub1;, und wenn er
ist, es sich um
Cervinomycin A&sub2; handelt.
Bei dem Acetylierungsmittel kann es sich um Essigsäure oder reaktive Derivate derselben handeln. Der Begriff "reaktive Derivate" bedeutet reaktive Derivate von Essigsäure, die im allgemeinen zur Veresterung einer Hydroxyl-Gruppe verwendet werden, und zu den Beispielen für solche Derivate gehören die Säurehalogenide wie etwa das Säurechlorid und Säurebromid, sowie das Säureazid, das Säureanhydrid, gemischte Säureanhydride und aktive Ester. Natürlich können auch andere in der Fachwelt bekannte Acetylierungsmittel verwendet werden. Wird Essigsäure als solche verwendet, so können zur Durchführung der Acetylierung Kondensierungsmittel wie etwa Carbodiimide [z. B. N,N'-Dicyclohexylcarbodiimid (DCC)] und N,N'-Carbonylbisimidazol in Kombination verwendet werden.
Die Acetylierung der Hydroxyl-Gruppe in Cervinomycin A&sub1; oder A&sub2; wird in einem Reaktionslösungsmittel durchgeführt. Ein geeignetes Reaktionslösungsmittel ist ein organisches Lösungsmittel wie etwa Chloroform oder Pyridin.
Die Reaktion wird im allgemeinen in Gegenwart eines Katalysators durchgeführt, ausgewählt aus tertiären organischen Aminen wie etwa Triethylamin, 4-Dimethylaminopyridin, 4-Piperidinopyridin und Tribenzylamin.
Die Reaktion kann mit Hilfe einer geeigneten Technik verfolgt werden, etwa Dünnschichtchromatographie auf Kieselgel oder Hochleistungsflüssigkeitschromatographie, wobei der Ausführende die Reaktion nach der Bestätigung beenden kann, daß die maximale Ausbeute an Endverbindung (1) gebildet wurde.
Als Ergebnis der Reaktion werden gewöhnlich alle Hydroxyl- Gruppen in Cervinomycin (2) acetyliert; wird aber ein Cervinomycin mit drei Hydroxyl-Gruppen als Ausgangsmaterial verwendet, so kann dies je nach Art des verwendeten Acetylierungsmittels, der Gegenwart oder Abwesenheit eines Katalysators, den Anteilen an Reagens oder Katalysator, oder Reaktionsdauer zu Verbindung (1) führen, in der nur eine oder zwei Hydroxyl-Gruppen acetyliert sind.
Die Endverbindung (1) kann aus der Reaktionslösung gewonnen werden, indem diese zunächst in Wasser gegossen wird und dann die Verbindung (1) mit einem nichthydrophilen organischen Lösungsmittel wie etwa Ethylacetat oder Chloroform extrahiert wird. Falls gewünscht, kann die Verbindung (1) weiter gereinigt werden mit Hilfe einer geeigneten Isolierungs- und Reinigungstechnik wie etwa Säulenchromatographie unter Verwendung eines bekannten Adsorptionsmittels wie etwa Kieselgel.
Die Verbindung (1) der vorliegenden Erfindung läßt sich verwenden als pharmazeutische Zusammensetzung, die diese als wirksamen Bestandteil enthält und die mit Hilfe irgendeiner Methode verabreicht werden kann wie etwa intravenöse Injektion, intramuskuläre Injektion, perorale Applikation, rektale Applikation und Aerosol-Applikation. Diese Zusammensetzung kann entweder fest oder flüssig sein und kann mit Hilfe routinemäßiger Verfahren zu irgendeiner der Dosierformen zubereitet werden, die gegenwärtig in pharmazeutischen Bereichen eingesetzt werden, etwa Tabletten mit Zuckerüberzug, gepreßte Tabletten ohne Überzug, Gelatinekapseln, Granalien, Suppositorien, Injektionen, Salben und Cremes. Zusätzlich zum wirksamen Bestandteil können diese pharmazeutischen Zusammensetzungen gängige Hilfsstoffe enthalten, etwa Talk, Gummi arabicum, Lactose, Stärke, Magnesiumstearat, Kakaobutter, tierische und pflanzliche Fette, Paraffin-Derivate sowie verschiedene Feuchthaltemittel, Dispergiermittel, Emulgatoren oder Konservierungsmittel.
Die Dosierung der Endverbindung (1) läßt sich korrekt bestimmen anhand von Faktoren wie etwa Schwere der zu behandelnden Krankheit, Alter des Patienten und Verabreichungsweg.

Beste Arbeitsweise zur Durchführung der Erfindung

Beispiel 1

Herstellung von Triacetylcervinomvcin A&sub1;

Triacetylcervinomycin A&sub1;:
("Ac" = Acetyl)
500 mg Cervinomycin A&sub1; wurden einer Mischung aus 2 ml Acetanhydrid und 15 ml Pyridin zugesetzt. Nach Zugabe von 1,2 ml Triethylamin wurde die Mischung 4 Tage lang bei Raumtemperatur gerührt. Die Reaktionsmischung wurde in 300 ml Eiswasser gegossen, und das Reaktionsprodukt wurde mit 150 ml Ethylacetat extrahiert. Die Ethylacetat-Schicht wurde abgetrennt, dreimal mit 100 ml-Portionen Wasser gewaschen, mit wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und im Vakuum eingeengt, um 630 mg eines braunen Pulvers zu ergeben. Das Pulver wurde durch Säulenchromatographie an Kieselgel (Kieselgel G 60; Elutionsmittel: Benzol/Aceton 60 : 1 bis 30 : 1) gereinigt, um ein blaßgelbes Pulver von Triacetylcervinomycin A&sub1; in einer Menge von 580 mg zu ergeben (Ausbeute: 96%).
Schmelzpunkt: 280-283ºC;
Spezifische Drehung: [α)23/D: -132º (c = 0,5; Chloroform);
UV-Spektrum: CHCl&sub3;/λmax (&epsi;); 259 (21 200), 299 (31 180), 355 (10 480), 371 (16 500), 4214 (5700) nm;
Molekularformel: C&sub3;&sub5;H&sub2;&sub9;NO&sub1;&sub2; (aus hochauflösender Massenspektrometrie und Elementaranalyse).
Durch Analyse der IR-, ¹- und ¹³C-NMR-Spektren wurde gefunden, daß das Pulver die oben gezeigte chemische Struktur hatte.

Beispiel 2

Herstellung von Monoacetylcervinomycin A²

Monoacetylcervinomycin A²:
("Ac" = Acetyl)
Eine Mischung aus 1,6 ml Acetanhydrid und 12 ml Pyridin wurde zu 500 mg Cervinomycin A&sub2; gegeben. Nach Zugabe von 1,0 ml Triethylamin wurde die Mischung 3 Tage lang bei Raumtemperatur gerührt. Die Reaktionsmischung wurde in 250 ml Eiswasser gegossen, und das Reaktionsprodukt wurde mit 150 ml Ethylacetat extrahiert. Die Ethylacetat-Schicht wurde abgetrennt, dreimal mit 100 ml-Portionen Wasser gewaschen, mit wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und im Vakuum eingeengt, um 610 mg eines braunen Pulvers zu ergeben. Das Pulver wurde durch Säulenchromatographie an Kieselgel (Kieselgel 60; Elutionsmittel: Benzol/Aceton 60 : 1 bis 30 : 1) gereinigt, um ein blaß orangefarbenes Pulver von Monoacetylcervinomycin A&sub2; in einer Menge von 510 mg zu ergeben (Ausbeute: 94%).
Schmelzpunkt: 295-300ºC;
Spezifische Drehung: [α]20/D -497º (c = 0,5; Chloroform);
UV-Spektrum: CHCl&sub3;/λmax (&epsi;); 248 (30 950), 274 (21 400), 307 (25 500), 374 (9100) nm;
Molekularformel: C&sub3;&sub1;H&sub2;&sub3;NO&sub1;&sub0; (aus hochauflösender Massenspektrometrie).
Durch Analyse der IR-, ¹H- und ¹³C-NMR-Spektren wurde gefunden, daß das Pulver die oben gezeigte chemische Struktur hatte.

Beispiel 3

Herstellung von O-Methyl-, C-Methyl- und C,O-Dimethylcervinomvcin A&sub2;

O-Methylcervinomycin A&sub2;
C-Methylcervinomycin A&sub2;
C,O-Dimethylcervinomycin A&sub2;
500 mg Cervinomycin A&sub2; wurden mit 150 ml einer Mischung aus Chloroform und einer geringen Menge Methanol versetzt. Nach schrittweiser Zugabe von 600 mg Silberoxid und einem großen Überschuß Methyliodid wurde die Mischung 3 Tage lang bei 30ºC gerührt. Die resultierende Reaktionsmischung wurde filtriert, um das Silberoxid abzutrennen, und das Filtrat wurde durch Eindampfen zur Trockene eingeengt, um 570 mg eines braunen Pulvers zu ergeben. Dieses Pulver wurde durch Säulenchromatographie an Kieselgel (Kieselgel 60; Elutionsmittel: Chloroform/Methanol/1% wäßriges Ammoniak 60 : 1:1 bis 40 : 1:1) gereinigt. Das gereinigte Produkt enthielt drei methylierte Verbindungen, die gereinigt wurden durch Kieselgel- Dünnschichtchromatographie (Laufmittel: Chloroform/Methanol/1% wäßriges Ammoniak 30 : 1:1), um 170 mg O-Methylcervinomycin A&sub2;, 20 mg C-Methylcervinomycin A&sub2; und 120 mg C,O-Dimethylcervinomycin A&sub2; jeweils in Form eines orangefarbenen Pulvers zu ergeben.
O-Methylcervinomycin A&sub2;:
Schmelzpunkt: > 300ºC (Zersetzung);
Spezifische Drehung: [α]20/D -499º (c = 0,5; Chloroform);
Molekularformel: C&sub3;&sub0;H&sub2;&sub3;NO&sub9; (aus hochauflösender Massenspektrometrie).
C-Methylcervinomycin A&sub2;:
Schmelzpunkt: > 260ºC (Zersetzung);
Spezifische Drehung: [α]20/D -460º (c = 0,3; Chloroform).

Beispiel 3

Antibakterielle Wirkung

Tabelle 1 zeigt die minimale hemmende Konzentration/β(MIC) der in Tabelle 1 gezeigten Verbindungen auf verschiedene Mikroorganismen, die in einer Menge von 1·10&sup6; Zellen/ml geimpft wurden und 20 h lang bei 37ºC auf Wärmeinfusionsagar (Difco), 20 h lang bei 37ºC auf GAM-Agar (Nissui) oder 7 Tage lang bei 37ºC auf PPLO-Agar (Eiken) kultiviert wurden. Tabelle 1(a) Antimikrobielle Wirkung von Cervinomycin A&sub1;, Triacetylcervinomycin A&sub1; Monoacetylcervinomycin A&sub2; und Clindamycin Testorganismus MIC (Üg/ml) Cervinomycin A&sub1; Triacetylcervinomycin A&sub1; Monoacetylcervinomycin A&sub2; Clindamycin Staphylococcus aureus Bacillus subtilis Bacillus cereus Micrococcus luteus Escherichia coli Salmonella typhimurium Klebsiella pneumoniae Proteus vulgaris Pseudomonas aeruginosa
Medien: Wärmeinfusionsagar (Difco) 20 h bei 37ºC; GAM-Agar (Nissui) 20 h bei 37ºC; PPLO-Agar (Eiken) 7 Tage bei 37ºC, Impfdosis: 1·10&sup6; Zellen/ml. Tabelle 1(b) Antimikrobielle Wirkung von Cerginomycin A&sub1;, Triacetylcervinomycin A&sub1; Monoacetylcervinomycin A&sub2; und Clindamycin Testorganismus MIC (ug/ml) Cervinomycin A&sub1; Triacetylcervinomycin A&sub1; Monoacetylcervinomycin A&sub2; Clindamycin Clostridium perfringens Clostridium difficile Peptococcus variabilis Bacteroides fragilis Bifidobacterium bifidum Mycoplasma gallisepticum Mycoplasma pneumoniae Acholeplasma laidlawii
Medien: Wärmeinfusionsagar (Difco) 20 h bei 37ºC; GAM-Agar (Nissui) 20 h bei 37ºC; PPLO-Agar (Eiken) 7 Tage bei 37ºC, Impfdosis: 1·10&sup6; Zellen/ml.

Beispiel 4

Akute Toxizität

Die Verbindungen (1) der vorliegenden Erfindung wurden einem Test auf akute Toxizität an ddY-Mäusen bei oraler Verabreichung unterzogen.
Erfindungsgemäße Verbindungen LD&sub5;&sub0; Triacetylcervinomycin A&sub1; 1,62 g/kg
Monoacetylcervinomycin A&sub2; 1,80 g/kg
Kontrolle Cervinomycin A&sub1; 0,32 g/kg

Beispiel 5

Löslichkeit

Die Verbindungen (1) der vorliegenden Erfindung hatten folgenden Löslichkeiten in Verschiedenen Lösungsmitteln. Erfindungsgemäße Verbindungen Methanol Essigsäure DMSO* Triacetylcervinomycin A&sub1; Monoacetylcervinomycin A&sub2; Cervinomycin A&sub1;
* DMSO: Dimethylsulfoxid

Technische Anwendbarkeit

Wie die obigen Daten zeigen, sind die erfindungsgemäßen Verbindungen (1) neue antibiotische Derivate. Im Vergleich zum Ausgangs-Cervinomycin (2) zeigen die Verbindungen eine extrem hohe Wirkung gegen Gram-positive Bakterien wie etwa Staphylococcus, Bacillus, Micrococcus und Clostridium, Gram-negative Bakterien wie etwa Bacteroides sowie gegen Mykoplasma, wobei sie dennoch geringe Toxizität aufweisen und in verschiedenen Lösungsmitteln außerordentlich gut löslich sind. Die antibakterielle Wirkung der Verbindungen (1) ist vergleichbar zu oder größer als die des bekannten Antibiotikums Clindamycin. Deshalb sind die Verbindungen vorteilhaft als therapeutische Arzneimittel für infektiöse Krankheiten, die durch pathogene Organismen hervorgerufen werden, etwa die obenerwähnten Grampositiven Bakterien, Gram-negativen Bakterien und Mykoplasma, und für die beispielhaft die Septhämie steht, die hervorgerufen wird durch Infektion mit Staphylococcus, Clostridium und Bacteroides, sowie Bronchopneumonie, hervorgerufen durch Infektion mit Staphylococcus und Mykoplasma.

Claims

1. Verbindung der Formel

worin der Ring B

darstellt,

wenigstens einer der Substituenten R&sub1;, R&sub2; und R&sub3; eine Acetyl-Gruppe darstellt und die anderen ein Wasserstoff- Atom darstellen.

2. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Formel

worin der Ring B

darstellt,

wenigstens einer der Substituenten R&sub1;, R&sub2; und R&sub3; eine Acetyl-Gruppe darstellt und die anderen ein Wasserstoff- Atom darstellen,

umfassend den Schritt der Umsetzung einer Verbindung der Formel

worin der Ring A

darstellt,

mit einem Acetylierungs-Mittel in einem Lösungsmittel.