DK144161B - Cephalosporinforbindelse til anvendelse som mellemprodukt ved fremstilling af cephalexin og fremgangsmaade til fremstilling af denne forbindelse - Google Patents

Description

(19) DANMARK (w yP.^

@ (12) FREMLÆGGELSESSKRIFT ud 144161 B

Dl REKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Ansøgning nr. 3βΐ 5/73 (51) IntCI* C 07 D 501/18 (22) indleveringsdag 29· jun. 1973 C 07 D 501/10 (24) Løbedag 17. mar. 1970 (41) Aim. tilgængelig 29* jun. 1973 (44) Fremlagt 28. dec. 1981 (86) International ansøgning nr.

(86) International indleveringsdag (85) Videreførelsesdag - (62) Stamansøgning nr. 1318/70

(30) Prioritet 18. mar. 1969, 808313* US

(71) Ansøger ELI LILLY AND COMPANY* Indianapolis* US.

(72) Opfinder William Lee Garbrecht* US.

(74) Fuldmægtig Ingeniørfirmaet Hofman-Bang & Boutard.

...... ' " · ' ..-7.--1 iii (54) Cephalosporinforbindelse til anvendelse som mellemprodukt ved fremstilling af cephalexin og fremgangsmåde til fremstll= ling af denne forbindelse.

Den foreliggende opfindelse angår en hidtil ukendt cephalosporin-forbindelse til anvendelse som mellemprodukt ved fremstilling af cephalexin, og opfindelsen angår endvidere en fremgangsmåde til fremstilling af den omhandlede cephalosporinforbindeloe.

m U.S. patent nr, 3·275.626 beskriver en fremgangsmåde til omdan-P nelse af et penicillinsulfoxid til et desacetoxycephalosporin ved 3, opvarmning under sure betingelser. Det fremkomne cephalosporin ^ har en methylgruppe i 3-stillingen, og i 7-stillingen sidder den substituent, som var i penicillinudgangsmaterialets 6-stilling.

Amidogruppen i 7-stillingen kan fraspaltes på es;net vis til op- 2 144161 nåelse af 7-aminoforbindelsen. Acylering af 7-aminogruppen med en egnet acylgruppe resulterer i dannelsen af antibiotisk aktive cephalosporiner.

For at beskytte earboxylgruppen i molekylet under reaktionen foretrækkes det at anvende en ester af penicillinet. Den anvendte estergruppe bør være let at fjerne efter reaktionens afslutning, da de frie cephalosporinsyrer er mere aktive end cephalosporin-esterne.

De hidtil anvendte estergrupper har haft én eller flere ulemper.

Det kan for eksempel være vanskeligt at fjerne gruppen for at gendanne den frie carboxylgruppe, eller gruppen kan spalte fra under reaktionen, hvilket fører til uønskede biprodukter, og endelig kan de under reaktionen optrædende mellemprodukter være viskose olier, som er vanskelige at have med at gøre. Af typiske tidligere anvendte estere kan nævnes methyl-, benzyl- og 2,2,2-trichlorethyl-estere.

Det har nu vist sig, at anvendelse af p-nitrobenzylesteren i syntesen af cephalexin og visse nye cephalosporinmellemprodukter ved ringudvidelse af et penicillinsulfoxid ved opvarmning under sure betingelser, fulgt af en sidekædefraspaltning, og fjernelse af p-nitrobenzylgruppen og beskyttelsesgruppen på sidekædeaminogruppen resulterer i forøgede udbytter og lettere omgang med mellemprodukterne. p-Nitrobenzylesteren har en stærk tendens til at få adskillige mellemprodukter til at krystallisere, hvilket letter isoleringen af disse samt forøger produktrenheden og udbyttet. Denne estergruppe er endvidere stabil overfor syrer, således at der ikke opstår uønskede biprodukter under ringudvidelsen eller side-kædefraspaltning på grund af partiel deesterifikation. p-Nitro-benzylgruppen fjernes let under dannelse af cephalexin ved reduktion i surt medium, en ren, mild reaktion, som ikke forårsager ned-brydning og Δ -isomerisering.

Den omhandlede cephalosporinforbindelse til anvendelse som mellemprodukt ved fremstilling af cephalexin er ejendommelig ved, at den har den i krav 1 anførte formel.

Opfindelsen angår endvidere en fremgangsmåde til fremstilling af mellemproduktet, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved det i 3 U4161 den kendetegnende del af krav 2 anførte.

Den nye forbindelse, der fremstilles ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, er en p-nitrobenzylester af en cephalosporinfor-bindelse, og den er et egnet mellemprodukt ved fremstilling af cephalexin ud fra penicilliner. p-Nitrobenzylestergruppen giver forbindelsen gode egenskaber, herunder tendens til krystallisation og stabilitet under de anvendte reaktionsbetingelser, men gruppen er endvidere let at fjerne ved hydrogenering eller kemisk reduktion under sure betingelser.

Forbindelsen, der er usubstitueret i 7-stillingen, dvs. den tilsvarende 7-aminodesacetoxycephalosporansyreester, fremstilles normalt ved at spalte amidogruppen fra sidekæden af forbindelser, hvori R betegner benzyl eller rhenoxymethyl. Acylering af 7-aminogruppen med phenylglycin, hvis aminogruppe er beskyttet, giver en 7-phenylglycylamidodesacetoxycephalosporanoyreester.

De anvendte udgangsmaterialer har substituenter, som er tilstrækkelig stabile til at tillade den ønskede ringudvidelse, men de kan dog spaltes fra det fremkomne cephalosporin under dannelse af 7-aminoproduktet. Der benyttes et sulfoxid, hvori R betegner benzyl eller phenoxymethyl, og disse grupper er de i penicillin G- og penicillin 7 værende sidekæder.

Penicillinsulfoxidesteren kan fremstilles på vilkårlig egnet vis, for eksempel ved at man oxiderer den fri penicillinsyre som beskrevet i II.S. patent nr. 5.197.466, fulgt af en esterificering af sulfoxidet ved omsætning med et p-nitrobenzylhalogenid, eller ved at man først fremstiller esteren af penicillinet, hvorpå man oxiderer penicillinesteren til sulfoxidet.

I første trin i fremgangsmåden ifølge opfindelsen til fremstilling af den omhandlede cephalosporinforbindelse opvarmes en penicillin-sulfoxidester under sure betingelser til en temperatur på 75 - 175° C, for eksempel som beskrevet i U.S. patent nr. 5.275.626.

Denne behandling resulterer i udvidelse af penicillinkernen underdannelse af en cephalosporinforbindelse med formlen: 4 144161 o /S.

II / R - C - NH - CH-CH CH~

i I

0=C-N JC-CH, 3 C02CH2 -© -N02 hvori R er <^)-CH2- eller (^)-0-CH2-.

Denne type forbindelse er kendt som et desacetoxyeephalosporin, da forbindelsen er substitueret i 3-stillingen med en methyl-gruppe i stedet for med en acetoxymethylgruppe som i cephalosporin C.

I andet trin fraspaltes benzyl- eller phenoxymethylsidekæden på desacetoxycephalosporinet fra første trin under dannelse af 7-aminoforbindelsen. Denne forbindelse er p-nitrobenzylesteren af 7-aminodesacetoxycephalosporansyre. Denne sidekædefraspaltning kan foretages ved en vilkårlig egnet fremgangsmåde, for eksempel som beskrevet i U.S. patenterne nr. 3.188.311, 3*207.755 og 3.234.223, britisk patent nr. 1.119*806 og tysk patent nr.

6.513.095*

Mellemproduktet kan acyleres ved den frie aminogruppe med phenyl-glycin under dannelse af en forbindelse med følgende substituent i 7-stillingen: fy oh- N-' JTHR' , c H4161 b hvor R' er en blokerende gruppe. Denne acylering udføres under anvendelse af velkendte acyleringsmetoder, i hvilke phenylglycinet aktiveres med et carbodiimid eller anvendes i form af et syre-chlorid eller et syrebromid eller et blandet anhydrid som for eksempel isobutyl eller sek.-butyl, blandet anhydrid. Det er indlysende, at phenylglycinets aminogruppe beskyttes under acyleringsreaktionen med en ofte anvendt aminobeskyttende gruppe som for eksempel tri-methylsilyl, tert.-butoxycarbonyl, benzyloxycarbonyl, p-nitro-benzyloxycarbonyl eller den med methylacetoacetat dannede enamin.

Man mangler nu kun at fjerne de blokerende grupper i aminen og carboxylgruppen for at opnå cephalexin. Den fremgangsmåde, der må anvendes til fjernelse af den blokerende gruppe i aminen, afhænger af den benyttede gruppe, og kan for eksempel bestå i sur hydrolyse eller hydrogenolyse. Under dette trin i fremgangsmåden opnås forbindelser indeholdende substituenten: 0-?·- NHR' , hvori R' betegner hydrogen eller hydrogen og p-toluensulfonsyre.

p-Nitrobenzylgruppen fjernes let ved reduktion i et surt medium. " Samme behandling vil fjerne visse aminblokerende grupper, som for eksempel enamingrupperne, og vil derfor sørge for fjernelse af begge blokerende grupper. Reduktionen kan ske kemisk, fpr eksempel ved anvendelse af zink og saltsyre, eller ved katalytisk hydrogenering under anvendelse af katalysatorer som for eksempel palladium, platin eller oxiderne heraf.

Selv om reaktionsmekanismen ikke fuldt ud forstås, synes der at ske en partiel reduktion af p-nitrobenzylgruppen, hvilket fører til et syrelabilt mellemprodukt. Dette spaltes let under nærværelse af en syre, hvorved den frie cephalosporinsyre dannes.

Den foreliggende opfindelse illustreres nærmere i de følgende eksempler. Den i eksempel 1 som udgangsmateriale anvendte p-nitro-benzylester af penicillin V-l-oxid fremstilledes som følgert 6 144161

En blanding af 37,0 g penicillin V-l-oxid, 15,0 ml trimethylamin og 22,0 g p-nitrobenzylbromid i 300 ml acetone omrøres i 4 timer ved stuetemperatur. Et krystallinsk stof begynder at fælde ud i løbet af den første time, og blandingen bliver tyktflydende i løbet af den første reaktionsperiode. Til blandingen sættes 600 ml vand, der omrøres i 1/2 time, og det udfældede bundfald isoleres og vaskes med vand og ether. Efter tørring vejer de farveløse krystaller 47 g, smp.: 186 - 196° C. Produktet vises ved hjælp af tyndtlagskromatografi at bestå af en forbindelse, hvis struktur og renhed fastlægges ved NMR-spektroskopi.

p-Nitrobenzylchlorid reagerer analogt under dannelse af den ønskede ester, såfremt der tilsættes en lille smule kaliumiodid som promotor. Dimethylformamid eller dimethylacetamid er bedre opløsningsmiddelmedier end acetone i dette tilfælde. Der kan foretages en esterificering med p-nitrobenzylalkohol ved hjælp af phosgen-metoden.

Eksempel 1

En opløsning af 10,0 g af p-nitrobenzylesteren af penicillin V-l-oxid, der fremstilledes som anført ovenfor, 1,0 g p-toluensulfon-syremonohydrat, 10,0 ml eddikesyreanhydrid og 400 ml dimethylacetamid opvarmes på dampbad i 16 timer. Den ravfarvede opløsning 'inddampedes på dampbad i vakuum, og den tilbageblevne sirup tilsættes 150 ml methanol, hvorved der sker en næsten øjeblikkelig udkrystallisation af produktet. Efter afkøling i adskillige timer isoleres de brune krystaller, som vaskes med methanol og tørres. Råproduktet vejer 6,25 g, smp.: 172 - 180° C. Ved om krystallisation i acetonitril opnås rent p-nitrobenzyl-3-methyl-7-phenoxyacetamido- ALc ephem-4-carboxylat i form af fine, farveløse nåle, smp.: 191 - 193° C. Renhed og struktur bestemmes ved tyndtlagskromatografi og MR-spektroskopi.

En blanding af 4,84 g af sidstnævnte produkt og 3,80 g p-toluensulfonsyre, monohydrat i 100 ml methanol koges under tilbagesvaling i 5 timer. Efter afkøling genvindes ureageret udgangsmateriale ved filtrering (1,15 g)· Moderluden inddampes til ca.

7 144161 50 ml under reduceret tryk, og der tilsættes ether for at fremkalde krystallisation. Efter afkøling isoleres og tørres det voksagtige, noget ustabile p-toluensulfonsyresalt af p-nitrobenzyl-3-methyl-7-amino- A? -cephem-4-carboxylat. Dette produkt vejer 2,57 g og har et smp.: på 100 - 105° C. Produktets identitet påvises ved hjælp af tyndtlagskromatografi, omdannelse til den frie base, smp.: 174 - 176° C, og omdannelse til hydrochloridet, smp.: (dekomp.) 197 - 200° C.

Eksempel 2

En suspension af 30,0 g natrium-N-(2-methoxycarbonyl-l-methyl-vinylamino)-D-a-phenylglycin i 500 ml tørt acetonitril afkøles til -10° C og omsættes under omrøring med 1,0 ml N-methylmorpho-lin og derpå med 11,0 ml ethylchlorformiat. Denne blanding omrøres i 30 minutter, og 38,7 g af hydrochloridet fra eksempel 1 tilsættes, hvorefter der dråbevis tilsættes 14,0 ml triethylamin i løbet af 10 minutter. Blandingen omrøres i 1 1/2 time ved -10° C, hvorefter der hurtigt tilsættes 1500 ml vand dråbevis, og omrøringen fortsættes i yderligere 1/2 time. Det udfældede hvide stof isoleres, vaskes med vand og tørres. Det rene p-nitrobenzyl-3-methyl-7-[2-(2-methoxycarbonyl-l-methylvinylamino)-2-D-phenyl-acetamido]-^-cephem-4-carboxylat vejer 58,0 g, smp.: 158 - 162° C. Omkrystallisation i varm methanol øger smeltepunktet til 188 - 190° C. Produktet vises ved hjælp af tyndtlagskromatografi at bestå af en enkelt forbindelse, og strukturen bekræftes ved NMR-spektroskopi.

EKSMFEL_^

Fremgangsmåden i eksempel 2 gentages under anvendelse af 6,0 g af natriumsaltet af phenylglycin blokeret med tert-butyloxycarb-onylgruppen, 0,1 ml N-methylmorpholin, 100 ml acetonitril, 2,20 ml ethylchlorformiat, 7,74 g af produktet fra eksempel 2 og 2,8 ml triethylamin. Der isoleres 10,1 g råprodukt, smp. 120° -126° C. Omkrystallisation fra acetonitril øger smeltepunktet til 130° - 132° C.

8 144161 EKSEMPEL_4

Produktet fra eksempel 2 underkastes en hydrogenering under sure forhold for at fjerne håde den enaminblokerende gruppe og p-nitrohenzylgruppen. I en Parr-hydrogeneringsbeholder anbringes 5,8 g af produktet fra eksempel 2, 2,0 g 5 % palladium på aluminiumoxid, 30 ml 1,0 N saltsyre og 70 ml methanol. Blandingen omrystes i en rystemaskine i 1/2 time og hydrogeneres derpå under 3,4 atm. hydrogentryk. Efter at hydrogenoptagelsen er afsluttet, filtreres blandingen, og det meste methanol afdestille-res under reduceret tryk. Den vandige blandings pH indstilles på 8 med koncentreret ammoniumhydroxid, og blandingen ekstraheres med adskillige portioner ethylacetat. Den vandige fraktions pH indstilles derefter på 4,5 med vandig saltsyre, og krystallisationen sættes i gang ved tilsætning af 3 - 4 rumfang acetoni-tril. 2,30 g af det rene cephalexin isoleres som et let gråligt krystallinsk stof. Renhed og struktur bekræftes ved MR-spektroskop!.

EKSEMPEL_5 p-nitrobenzylgruppen fjernes fra produktet fra eksempel 3 ved hydrogenering. Til hydrogeneringsbeholderen sættes 5,8 g af det dobbeltblokerede cephalexin fra eksempel 3, 2,0 g 5 % palladium på aluminiumoxid, 25 ml 3A ethanol og 75 ml methanol. Denne blanding hydrogeneres i et Parr-apparat under 3,4 atm. hydrogentryk.

Efter at hydrogenoptagelsen er afsluttet, filtreres blandingen, og katalysatoren vaskes med methanol. Filtrat og vaskevæske blandes sammen og inddampes i vakuum. Den gule sirupsagtige inddampningsrest opløses i 150 ml ethylacetat og ekstraheres med 100 ml af en mættet natriumhydrogencarbonatopløsning. Den vandige ekstrakt omrøres med 150 ml ethylacetat, medens pH indstilles på ca. 1,5 med koncentreret saltsyne. Ethylacetatlaget fraskilles, og det vandige lag ekstraheres med endnu en portion ethylacetat. De sammenblandede ethylacetatekstrakter tørres over magnesiumsulfat og inddampes under reduceret tryk til ca.

50 ml. Opløsningen filtreres og fortyndes med 200 ml isopropyl-ether, hvorefter der tilsættes benzen, indtil der opstår en uklarhed. Efter adskillige timers afkøling isoleres det farve- 144161 9 løse faste stof og tørres. Det tert-butyloxycarbonylblokerede cephalexin vejer 2,60 g. Strukturen og renheden bekræftes ved NMR-spektro skopi.

Såfremt phenylglycinets aminogruppe er beskyttet af den enamin-blokerende gruppe, fjernes den blokerende gruppe let ved efter acyleringen at omsætte med p-toluensulfonsyre, monohydrat. Det isolerede produkt er p-nitrobenzylesteren af cephalexin, p-toluensulfonsyresaltet. Dette illustreres af det følgende eksempel.

EKSEMPEL_6_

En omrørt blanding af 30,0 g natrium-N-(2-methoxycarbonyl--l-methylvinylamino)-D-a-phenylglycin og 500 ml acetonitril afkøles til -15° C og omsættes med 9,0 ml methylchlorformiat og derefter med 0,5 ml N-methylmorpholin. Efter 15 minutters forløb tilsættes 38,7 g af hydrochloridet fra eksempel 1, og derefter tilsættes dråbevis 14,0 ml triethylamin i 40 ml acetonitril i løbet af 30 minutter. Reaktionsblandingen omrøres i yderligere 2 timer, medens temperaturen gradvis får lov til at stige til ca. 20° C. Der sættes 25 g p-toluensulfonsyre til reaktionsblandingen, og omrøringen fortsættes i ca. 2 timer. Det farveløse krystallinske bundfald af p-toluensulfonsyresaltet af p-nitrobenzyl-3-methyl-7-phenyl-glycylamino-A^-cephem-4-carboxylat isoleres og tørres. Udbyttet er 62,0 g, smp. 211° - 216° C (dekomp.). Produktet er tilstrækkeligt rent til omdannelse til cephalexin uden yderligere behandling.

EKSEMPEL_7

En blanding af 6,54 g af produktet fra eksempel 6, 50 ml acetonitril, 10 ml vand og 200 mg platinoxid hydrogeneres under 3»4 atm. hydrogentryk. Oparbejdelse af reaktionsblandingen, som beskrevet i eksempel 4, giver 2,81 g cephalexin.

EKSEMPEL_8

En blanding af 6,54 g af produktet fra eksempel 6, 50 ml aceto-

Claims (2)

1. Cephalosporinforbindelse til anvendelse som mellemprodukt ved fremstilling af cephalexin, kendetegnet ved, at den har formlen: S / \ Hpli-CH-CH GHp ‘'Il i *- 0=0—H 0-CH, v A co2ch2-^ y—ΐίθ2

2. Fremgangsmåde til fremstilling af den i krav 1 angivne cephalosporinforbindelse, kendetegnet ved, at en penicillin-sulfoxidester med formlen: 0 II 0 . 2 / \ R-C-NK-0H-CH 0 0=0-li -0H-002-0H2-^y,02 ^