NO161120B - Mellomprodukt egnet for fremstilling av et antibakterieltdihydroerytromycin-derivat. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår nye mellomprodukter for fremstilling av 11-aza-lO-deokso-lO-dihydroerytromycin A som er et antibakterielt middel. Spesielt angår oppfinnelsen N-hydroksy-11-aza-10-deokso-10-dihydroerytromycin A-N'-oksyd, N-metyl-ll-aza-10-deokso-lO-dihydroerytromycin A bis-N-oksyd og N-metyl-11-aza-10-deokso-lO-dihydroerytromycin A mono-N-oksyd. Videre beskrives fremgangsmåter for fremstilling av mellomproduktene.

Erytromycin A er et makrolid antibiotikum som fremstilles ved fermentering og er beskrevet i US-patent 2.653.899. Tallrike derivater av erytromycin A er fremstilt for å forsøke å modifi-sere dets biologiske og/eller farmakodynamiske egenskaper. Erytromycin-A-estere med mono- og dikarboksylsyrer er beskrevet i Antibiotics Annual, 1953-1954, Proe. Symposium Antibiotics (Washington, DC), side 500-513 og 514-521. US-patent 3.417.077 beskriver den cykliske karbonat-ester av erytromycin A, reaksjonsproduktet av erytromycin A og etylenkarbonat, som et aktivt, antibakterielt middel.

US-patent 4.328.334, utstedt 4. mai 1982, beskriver 11-aza-10-deokso-lO-dihydroerytromycin A, og visse N-acyl- og N-(4-substituert benzensulfonyl)-derivater derav med anti-bakterielle egenskaper, og en fremgangsmåte for fremstilling derav.

Alkyleringen av primære og/eller sekundære amingrupper i forbindelser som inneholder en tertiær amingruppe, er vanligvis komplisert. Det er imidlertid vanlig praksis å beskytte tertiære amingrupper i slike forbindelser ved å omdanne dem til N-oksyder før alkyleringen (Greene, "Protective Groups in Organic Synthesis", John Wiley & Sons, Inc., N.Y., 1981, s. 281).

De nye forbindelser ifølge oppfinnelsen har formlene

II, III og III-A:

og representerer verdifulle mellomprodukter for fremstilling av N-metyl-ll-aza-lO-deokso-lO-dihydroerytromycin A med formel I:

Forbindelsene med formel I kan betegnes som N-metyl-ll-aza-4-0-(L-kladinosyl)-6-0-(D-desosaminyl)-15-etyl-7,13,14-trihydroksy-3,5,7,9,12,14-heksametyloksacyklopentadekan-2-on. Av enkelthets-grunner betegnes den imidlertid her som N-metyl-derivatet av 11-aza-10-deokso-10-dihydroerytromycin A, ifølge den nomenklatur som er anvendt i US-patent 4.328.334.

Forbindelsen med formel II betegnes på lignende måte som N-hydroksy-ll-aza-10-deokso-i0-dihydroerytromycin A-N<1->oksyd,

idet betegnelsen "N<1->oksyd" refererer til oksyd-dannelse på dimetylaminogruppen i desosåminyl-delen. Den alkylerte forbindelse med formel III betegnes som N-metyl-11-aza-10-deokso-10-dihydroerytromycin-bis-N-oksyd. Stereokjemien ved 11-aza-atomet i formel Ili er ennu ikke kjent. Formel III skal imidlertid forstås å omfatte diastereomerene.

Som et alternativ til den ovenfor nevnte nomenklatur kan utgangsforbindelsen med formel IV nedenfor betegnets som 9-deokso-9a-aza-9a-homoerytromycin A. Under anvendelse av dette system betegnes forbindelsen med formel I som 9-deokso-9a-metyl-9a-aza-9a-homoerytromycin A.

Forbindelsen med formel I og farmasøytisk godtagbare syre-addisjonssalter derav er effektive antibakteri.elle midler mot gram-positive mikroorganismer, f.eks. Staphylococcus aureus og Streptococcus pyogenes, og mot gram-negative mikroorganismer, f.eks. Pasturella multocida og Neisseria sicca. Dessuten oppviser de betydelig aktivitetet mot Haemophilus in vitro. N-metyl-derivatet er bedre enn erytromycin A og ll-aza-10-deokso-10- dihydroerytromycin A med hensyn til in vitro aktivitet mot Haemophilus.

N-metyl-derivatet (formel I) oppviser overraskende oral aktivitet mot gram-positive og gram-negative mikroorganismer. N-metyl-derivatet med formel I oppviser betydelig oral aktivitet in vivo, mens praktisk oral in vivo aktivitet oppvises av 11- aza-l0-deokso-10-dihydroerytromycin A.

N-metyl-derivatet av 11-aza-lO-deokso-lO-dihydroerytromycin A (formel I) fremstilles fra 11-aza-lO-deokso-lO-dihydroerytromycin A (formel IV) ved det følgende reaksjonsforløp, hvor mellomproduktene med formel II- III og III-A utnyttes:

Oksydasjonen av 11-aza-lO-deokso-lO-dihydroerytromycin A utføres i et reaksjonsinert oppløsningsmiddel, dvs. et som ikke reagerer med reaksjonskomponenter eller produkter for å danne uønskede stoffer, under reaksjonsbetingelsene, idet det som oksydasjonsmidde1 anvendes hydrogenperoksyd eller en persyre så

som pereddiksyre, perbenzoesyre, m-klor-perbenzoesyre,

permaleinsyre og perftalsyre.

Valg av oppløsningsmiddel vil delvis være avhengig av

anvendt oksydasjonsmiddel. Når det anvendes et vannoppløselig oksydasjonsmiddel så som hydrogenperoksyd eller pereddiksyre,

bør det anvendes et vannblandbart oppløsningsmiddel. Når det anvendes oksydasjonsmidler med lav vannoppløselighet, f.eks. perbenzoesyre eller m-klor-perbenzoesyre, unngås vanligvis en vandig reaksjonsblanding for å opprettholde en reaksjons-

blanding med en enkelt fase.

Egnede oppløsningsmidler for anvendelse med de sistnevnte oksydasjonsmidler er metylenklorid, kloroform, etere, f.eks.

dioksan, tetrahydrofuran.

Oksydasjonen utføres ved omgivelsestemperatur, dvs. fra ca. 18-25°C, i reaksjonsperioder på opptil 24 timer. Overskudd av oksydasjonsmiddel anvendes for å sikre maksimal omdannelse av 11-aza-lO-deokso-lO-dihydroerytromycin A, den begrensende reaksjonskomponent. Vanligvis anvendes fra ca. 1,0 mol til ca. 35 mol oksydasjonsmiddel pr. mol av nevnte begrensende reaksjonskomponent. I praksis anvendes av økonomiske grunner fra ca. 5 til ca. 15 mol oksydasjonsmiddel pr. mol av den begrensende reaksjonskomponent. Hydrogenperoksyd foretrekkes som oksydasjonsmiddel på grunn av sin tilgjengelighet. Amin-oksydet med formel II isoleres ved ekstraksjon, fulgt av fjernelse eller ødeleggelse av overskudd av oksydasjonsmiddel.

Det således fremstilte aminoksyd med formel II alkyleres derefter ved omsetning med et passende alkyleringsmiddel så som metyljodid eller -bromid i et reaksjonsinert oppløsningsmiddel

og i nærvær av en syreakseptor. Representative reaksjonsinerte oppløsningsmidler som er egnet for dette trinn, er metylenklorid, kloroform, tetrahydrofuran og toluen. Egnede syreakseptorer

er uorganiske baser så som alkalimetallhydroksyder og -karbonater,

og organiske aminer så som hindrede amin-baser, f.eks. 2,6-lutidin, idet nevnte stoffer anvendes i minst støkiometrisk mengde basert på det anvendte alkyleringsmiddel.

Alkyleringsmidlene anvendes vanligvis i mengder basert på aminoksyd-reaksjonskomponenten fra ekvimolar til opptil 100% overskudd.

Når metyljodid anvendes som alkyleringsmiddel, utføres alkyleringsreaksjonen hensiktsmessig ved omgivelsestemperatur. Alkylering ved hjelp av metylbromid er langsom ved omgivelsestemperatur og krever lengere reaksjonsperioder på flere dager.

Når metylbromid anvendes, foretrekkes forhøyede temperaturer, f.eks. opptil 120°C, for å fremskynde reaksjonen.

En alternativ alkyleringsmetode omfatter anvendelse av

en uorganisk base så som de som er nevnt ovenfor. Reaksjonsbetingelsene når dimetylsulfat anvendes, svarer til de som er nevnt ovenfor for metylhalogenidene.

Mellomproduktene dannet ved alkylering av forbindelsene

med formel II isoleres eventuelt ved standardmetoder så som av-dampning av reaksjonsblandingen fulgt av vasking med vann for å fjerne uorganiske salter. Reduksjonproduktene (formel I) fra disse mellomprodukter isoleres også ved standard metoder så som ekstraksjon.

Det er funnet at alkylering av råproduktet fra oksydasjonen

av IV fører til to produkter, nemlig forbindelsen med formel III som her er identifisert som N-metyl-ll-aza-lO-deokso-10-dihydroerytromycin A-bis-N-oksyd (III), og mono-oksydet (III-A) hvor oksyd-dannelsen er på desosaminyl-nitrogenet. Nevnte forbindelse betegnes her som N-raetyl-ll-aza-lO-deokso-10-dihydroerytromycin A-desosaminyl-N-oksyd.

Det er ikke nødvendig å rense de ovenfor beskrevne mellomprodukter før de anvendes i de påfølgende trinn ved fremgangsmåten. De kan anvendes i urenset form, dvs. som de er efter separering fra de respektive reaksjonsblandinger. Av praktiske og økonomiske grunner renses vanligvis mellomproduktene ikke før de anvendes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Det tredje og siste trinn av reaksjonsforløpet, reduksjonstrinnet, utføres enten katalytisk eller kjemisk på råproduktet fra alkyleringsreaksjonen, eller på de individuelle, rene alkylerte mono- og bis-oksyder (HIA og III). Katalytisk reduksjon utføres ved omgivelsestemperatur (f.eks. 18-25°C),

ved hydrogentrykk fra ca. 1 til ca. 70 atmosfærer i et reaksjonsinert oppløsningsmiddel. Høyere temperaturer og trykk kan anvendes, men byr ikke på noen fordeler.

Egnede katalysatorer er edelmetall-katalysatorer, fortrinnsvis på en bærer, og visse salter derav så som oksydene. Representative katalysatorer er Pd/C, Rh/C, Pt02 og Raney-nikkel. Forholdet mellom katalysator og substrat er ikke kritisk, men er vanligvis i området fra 1:1 til 1:2.

Typiske oppløsningsmidler for reduksjonstrinnet er <C>j_4-alkoholer, særlig etanol, etylacetat og etere, f.eks. tetrahydrofuran og dioksan.

I tillegg til den ovennevnte heterogene katalytiske reduksjon, kan homogen katalyse anvendes ved at man f.eks.

benytter tris(trifenylfosfin)klorrhodium (I), kjent som Wilkinson-katalysatoren. Egnede oppløsningsmidler for denne reaksjon, er de som er nevnt ovenfor i tilknytning til den heterogene katalyseprosess, og i hvilke den homogene katalysator er oppløselig. Konsentrasjonen av homogen katalysator er ikke kritisk, men holdes av økonomiske grunner vanligvis på mengder fra ca. 0,01 mol% til ca. 10 mol% basert på substratet.

Hydrogentrykket er ikke kritisk, men av praktiske grunner

er det vanligvis i området fra ca. 1 til ca. 70 atmosfærer.

Selv om katalysatormengdene som anvendes, generelt ikke ansees som "katalytiske" i ordets normale betydning, ansees de i de ovenstående omtaler av heterogen og homogen katalyse som katalytiske eftersom liten eller ingen reaksjon ville finne sted hvis de var fraværende.

Temperaturen ved de katalytiske reduksjoner, heterogen eller homogen, er ikke kritisk, men kan variere fra ca. 20 til ca. 100°C. Det foretrukne temperaturområde er fra 20 til 80°C.

Kjemisk reduksjon av de alkylerte aminoksyder (III-A og III) oppnås ved hjelp av metallhydrider så som natriumborhydrid, natriumcyanborhydrid, pyridin-S03/kaliumjodid eller sink/iseddik.

Eventuell videre omdannelse av forbindelsen med formel I samt dens virkning og bruk er beskrevet i stamsøknaden, 83.2616.

I de følgende eksempler ér det ikke gjort noe forsøk på å utvinne den maksimale mengde av det fremstilte produkt eller å optimalisere utbyttet av et gitt produkt. Eksemplene tjener bare til å illustrere fremgangsmåten og de produkter som kan oppnås med denne.

Eksempel 1

N- hydroksy- ll- aza- 10- deokso- 10- dlhydroerytromycin A- N'- oksyd

( Formel II)

Til en oppløsning av 11-aza-lO-deokso-lO-dihydroerytromycin A (10,0 g) i 40 ml metanol ble totalt 50 ml 30% vandig hydrogenperoksyd satt dråpevis under omrøring i løpet av en periode på 5-10 minutter. Efter omrøring natten over ved omgivelsestemperatur ble reaksjonsblandingen hellet på en opp-slemning av is (200 g), etylacetat (200 ml) og vann (100 ml). Overskudd av hydrogenperoksyd ble eliminert ved forsiktig, dråpevis tilsetning av mettet, vandig natriumsulfitt inntil negativ stivelse-jod-test ble påvist. Lagene ble adskilt, og det vandige lag ble vasket to ganger med 200 ml porsjoner etylacetat. De tre organiske ekstrakter ble samlet, tørret over vannfritt natriumsulfat og inndampet for å gi rått N-hydroksy-ll-aza-10-deokso-10-dihydroerytromycin A-N'-oksyd som et farve-løst skum (8,6 g).

Råproduktet viste seg å være tilfredsstillende for anvendelse ved den preparative metode beskrevet nedenfor, men rensning kunne lett utføres ved silikagelkromatografi med eluering med et metylenklorid: metanol: konsentrert ammoniumhydroksyd-system (12:1:0,1). Utviklingen av kolonnen ble fulgt ved tynnsiktkromatografi på silikagelplater under anvendelse av systemet metylenklorid: metanol:konsentrert ammoniumhydroksyd (9:1:0,1). Platene ble fremkalt med en vanillin-spray [etanol (50 ml): 85% H3P04 (50 ml): vanillin (1,0 g)] indikator med varme.

1H NMR (CDC13) 6: 3,21 [6H, s, (CH3)2N->0], 3,39 (3H, s,

cladinose CH30-).

MS: hovedtopper ved m/e 576 (ion fra desosamin-avspaltning),

418 (aglykon ion minus begge sukkere). Begge topper viser

-N-OH del i aglykon.

i

På samme måte, meri ved å erstatte hydrogenperoksyd med en ekvivalent mengde pereddiksyre, ble samme forbindelse fremstilt.

Eksempel 2

N- metyl- ll- aza- 10- deokso- 10- dihydroerytromycin- A- bls- N- oksyd

( Formel III)

Til en omrørt blanding av N-hydroksy-ll-aza-10-deokso-10-dihydroerytromycin A-N'-oksyd (4,83 g), metylenklorid (100 ml)

og fast, vannfritt kaliumkarbonat (69,7 g) ble dråpevis satt 15,7 ml (35,8 g) jodmetan under nitrogen i løpet av 2 minutter. Blandingen ble omrørt under nitrogen ved omgivelsestemperatur

i 3,5 timer, og det faste stoff som ble dannet ble erholdt ved filtrering. Filterkaken ble vasket med metylenklorid (250 ml), filtratet og vaskeoppløsningene ble samlet, vann (300 ml) ble tilsatt, og pH i den kraftig omrørte blandingen ble regulert til 11. Den organiske fasen ble fraskilt, tørket med vannfritt natriumsulfat og konsentrert for å gi råproduktet som et farveløst skum (4,36 g).

Råproduktet viste seg å være tilfredsstillende for anvendelse ved reduksjonsreaksjonen beskrevet nedenfor, men rensning kunne lett utføres ved teknikken som er velkjent som "flash" silikagelkromatografi [W. Clark Still, et al, J. Org. Chem. 4_3, 2923

(1978)] under anvendelse av 230-400 mesh silikagel (silikagel/råmateriale ca. 45/1 efter vekt), idet eluering ble foretatt ved "flash"-teknikk med aceton/metanol = 4/1 efter volum. De 10 ml oppsamlede fraksjoner som ble vist å være rent bis-N-oksyd ved tynnskiktkromatografi (TLC elueringssystem: metylenklorid: metanol:konsentrert ammoniumhydroksyd = 6:1:0,1; vanillin:85% H3P04: etanol-sprayindikator anvendt med varme på silikagelplater) ble samlet. Fra 1 gram råprodukt ble 128 mg rent bis-oksyd oppnådd. <X>H NMR (CDC13) 6: 3,20 [9H, bred s, aglykon CH3-N->0 og (CH3)2-N->0], 3,39 (3H, s, cladinose CH30-);

MS: m/e 461 og 431, 415 (disse to topper viser aglykon-N-oksyd),

159 (cladinos-avledet fragment), 115 (desosamin-N-oksyd-avledet fragment).

Den ovenfor beskrevne kromatografiske metode ga også et

andre, mindre polart produkt fra råproduktet: N-metyl-ll-aza-10-deokso-10-dihydroerytromycin- A-desosaminyl-N-oksyd (246 mg).

hi NMR (CDC13) 6: 2,30 (3H, s, aglykon CH3~N-), 3,18 [6H, s, (CH3)2-N->0], 3,37 (3H, s, cladinos CH-jO-) ;

MS: hovedtopper ved m/e 461, 156, 115.

Eksempel 3 ( Omdannelse til forbindelsen med formel I)

N- metyl- ll- aza- 10- deokso- 10- dihydroerytromycin. A

En oppløsning av råproduktet fra eksempel 2, omfattende N-metyl-ll-aza-10-deokso-10-dihydroerytromycin A-desosarainyl-N-oksyd og N-metyl-ll-aza-10-deokso-10-dihydroerytromycin A-bis-N-oksyd (4,36 g) i 150 ml absolutt etanol ble hydrogenert på et Parr-apparat (3,52 kg/m 2, 8,0 g 10% palladium-på-kull-katalysator; omgivelsestemperatur) i 1 1/4 time. Katalysatoren ble frafiltrert, og det resulterende filtrat ble inndampet til tørrhet for å gi et farveløst skum (4,3 g). Råproduktet ble tatt opp i metylenklorid (100 ml) og ble derefter omrørt med vann (lOO ml) mens pH i blandingen ble regulert til 8,8. De organiske og vandige lag ble adskilt. Det vandige lag ble derefter ekstrahert to ganger med 50 ml porsjoner av metylenklorid. De tre organiske ekstrakter ble samlet, tørret over vannfritt natrium-sulf at og inndampet for å gi et farveløst skum (3,0 g). Hele prøven ble oppløst i 11 ml varm etanol, og vann ble tilsatt inntil oppløsningen ble svakt uklar. Efter henstand natten over krystalliserte 1,6 g av tittelproduktet fra oppløsningen;

sm.p. 136°C, dekomponering. Omkrystallisering ved samme metode hevet smeltepunktet til 142°C, dek.

<1>H NMR (CDC13) 6 2,31 [6H, s, (CH^N-], 2,34 (3H, s, aglykon

CH,-N-);

XJC NMR [CDC13, (CH3)4Si indre standard] ppm: 178,3 (lakton, C=0), 102,9 og 94,8 (C-3, C-5), 41,6 (aglykon CH3~N-), 40,3

t(CH3)2-N-];

MS: m/e 590, 432, 158.

Claims (1)

1. Ny forbindelse, karakterisert ved formelen:

   hvor

   eller hvor n er 1 (III) eller 0 (HIA) .