AT227875B

AT227875B - Verfahren zur katalytischen Reduktion von Tetracyclinverbindungen

Info

Publication number: AT227875B
Application number: AT554359A
Authority: AT
Original assignee: American Cyanamid Co
Priority date: 1958-07-28
Filing date: 1959-07-28
Publication date: 1963-06-10

Description

Verfahren zur katalytischen Reduktion von Tetracyclinverbindungen
Die erfindungsgemäss herstellbaren 6-Desoxytetracycline, unterscheiden sich vom Tetracyclin zwar nur dadurch, dass die Hydroxygruppe in 6-Stellung des Tetracyclinkernes durch ein Wasserstoffatom ersetzt ist, zeigen jedoch eine davon wesentlich verschiedene antibiotische Wirksamkeit. Sie besitzen nicht nur die typische, bakteriostatische Wirkungsbreite des Tetracyclins, sondern scheinen ausserdem auch noch gegen bestimmte tetracyclinresistente Bakterienstämme wirksam zu sein. Manche der neuen Verbindungen scheinen darüber hinaus eine 1 1/2fache biologische Aktivität des Tetracyclins gegenüber Staphylococcus aureus zu besitzen.

Die Erkenntnis, dass die 6-Desoxytetracycline die typische, bakteriostatische Wirkungsbreite des Tetracyclins beibehalten, ist besonders überraschend, da Anhydrotetracyclin, das ebenfalls keine Hydroxygruppe in 6-Stellung des Tetracyclinkernes besitzt eine wesentlich geringere antibakterielle Aktivität als Tetracyclin aufweist und gegen Staphylococcus aureus nur 1/10 - 1/4 so wirksam ist, wie 6-Desoxytetracyclin (bestimmt durch Trübungsmessung). Es ist auch völlig überraschend, dass eine Verbindung, in der die Methyl- und Hydroxygruppen des Tetracyclins fehlen, wirksamer als Tetracyclin selbst ist.

Es ist nämlich bekannt, dass die bakteriostatische Wirksamkeit von Tetracyclin gegen Staphylococcus aureus (bestimmt durch Trübungsmessung) durch Ersatz des Wasserstoffatoms in 5-Stellung durch eine Hydroxygruppe, der Hydroxygruppe in 6-Stellung durch ein Wasserstoffatom, der Methylgruppe in 6-Stellung durch ein Wasserstoffatom oder des Wasserstoffatoms in 7-Stellung durch Chlor oder Brom nicht wesentlich ge- ändert wird.

Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass man Tetracyclinverbindungen der Formel
EMI1.1
oder deren Säureadditionssalze zu 6-Desoxytetracyclin-Verbindungen der Formel

EMI2.1
in der der Rest R. ein Wasserstoffatom oder einen Methylrest, der Rest R2 ein Wasserstoffatom bzw. einen
Hydroxyrest darstellt, wenn der Rest R einen Methylrest bedeutet, die Reste Rs und R4 Wasserstoffatome. oder Dimethylaminoreste, wobei nicht beide Reste gleichzeitig Wasserstoffatome oder Dimethylaminoreste sind, der Rest 1) ;

ein Chlor- oder Bromatom bedeuten, katalytisch reduziert, indem man das Tetra- cyclinderivat mit Wasserstoff in Lösung in einem polaren Lösungsmittel in Gegenwart eines Edelmetallkatalysators und einer Bor-, Magnesium- oder Aluminiumverbindung, insbesondere Borsäure, ein Borhalogenid, Aluminiumchlorid oder Magnesiumacetat, welche unter den Reaktionsbedingungen mit den sauer- stoffhaitigen Gruppen in l-und 8-Stellung der Ausgangsverbindung einen Chelatring bildet, katalytisch hydriert, bis annähernd 1 Mol Wasserstoff pro Mol Tetracyclin aufgenommen worden ist, wonach man, wenn gewünscht, die erhaltenen normalen 6-Desoxytetracycline durch Stehenlassen der Lösung bei einem pH zwischen 3, 0 und 5, 0 bis zur Erreichung des Isomerisierungsgleichgewichtes in die 4-Epimeren umwandelt und bzw.

oder gegebenenfalls die hergestellten 6-Desoxytetracycline in üblicher Weise in Salze oder Metallkomplexe überführt.

Als therapeutisch wirksame Salze und Komplexe kommen insbesondere die Alkali-und Erdalkalisalze sowie die Komplexe mit Aluminium-, Magnesium- oder Calciumsalzen in Betracht.

Die neuen Verbindungen weisen unter anderem gegenüber den bekannten Tetracyclinen den Vorteil auf, dass sie gegen Säuren und Alkalien beständiger sind.

Diese unerwarteten Eigenschaften sind sehr wertvoll, da die Säureinstabilität des Tetracyclins und die Alkaliinstabilität des Chlortetracyclins die Verwendung dieser Antibiotika für viele Applikationsformen begrenzt oder vollständig ausschliesst. Auf Grund der sehr viel besseren Stabilität der neuen 6-Desoxytetracycline ist es möglich, viele pharmazeutische Produkte herzustellen, die bisher mit den bereits bekannten Tetracyclinen nicht befriedigend hergestellt werden konnten. Die verbesserte Stabilität macht es weiterhin möglich, bei den Gewinnungs-und Reinigungsverfahren unter extremen Reaktionsbedingungen zu arbeiten, ohne dass eine Zersetzung der neuen Verbindungen erfolgt.

Zur Reduktion wird vorzugsweise fein verteiltes metallisches Palladium oder ein anderes Platinmetall, zweckmässig auf einem der üblichen Träger wie Aluminiumoxyd, Aktivkohle oder Diatomeenerde verwendet. Man kann das reine Metall verwenden.

Die Katalysatorkonzentration beträgt wenigstens 5 Gew. -0/0, bezogen auf das entsprechende Tetracyclin. Sie kann bis zu ungefähr 100 Gew.-'% gesteigert werden. Die Hydrierung kann zwischen ungefähr 0 und IOOOC, vorzugsweise bei ungefähr 25-50 C, und ungefähr 0, 5-100 at Wasserstoffdruck durchgeführt werden.

Durch Bildung eines Chelatringes mit den sauerstoffhaltigen Gruppen in l-und 8-Stellung der Ausgangssubstanz wird die Reduktion in den genannten Stellungen verhindert, so dass die gewünschte bakteriostatische Wirksamkeit erhalten bleibt. Bei Verwendung von Borsäure oder Bortrihalogeniden, zweckmä- ssig in mindestens äquimolaren Mengen erhält man die besten Ausbeuten an den neuen Verbindungen. Als polare, inerte Lösungsmittel können beispielsweise verwendet werden : Wasser, Dioxan, Eisessig, 2-Methoxyäthanol, 2-Athoxyäthanol oder Essigsäureäthylester. Als eine besonders gute Lösungsmittelmischung hat sich eine Mischung von Wasser und Dimethylformamid im Verhältnis von 1 : 1 erwiesen. Üblicherweise wird eine geringe Menge Perchlorsäure zur Lösung zugefügt.

Bei der erfindungsgemässen Herstellung der neuen Halogendesoxytetracycline, beispielsweise von 7-Chlor-6-desoxytetracyclin, 7-Brom -6-desoxytetracyclin, 7-Chlor-6-desmethyl-6-desoxytetracyclin und 7-Brom-6-desmethyl-6-desoxytetracyclin, aus dem entsprechenden Brom- oder Chlortetracyclin ist ein Überschuss von Wasserstoff zu vermeiden, da sonst ausser der Hydroxygruppe in 6-Stellung das Chloroder Bromatom in 7-Stellung entfernt wird, so dass 6-Desoxytetracyclin gebildet wird. Jedoch ist es bei sorgfältiger Kontrolle der Hydrierungsbedingungen möglich, das Chlor- oder Bromatom in 7-Stellung intakt zu erhalten, so dass die halogenierten Desoxytetracycline gebildet werden.

Nach Beendigung der Reduktion und Entfernung des Katalysators kann das 6-Desoxytetracyclin in üb-

licher Weise gewonnen werden, beispielsweise durch Eindampfen der Lösung und Umkristallisation aus Al- kohol. Das so erhaltene neutrale Produkt kann in üblicher Weise in ein Säuresalz, beispielsweise in das
Hydrochlorid, Sulfat, Phosphat, Trichloracetat, Oxalat, Citrat oder Glukonat, durch Umsetzung mit der entsprechenden Säure, übergeführt werden.

Ebenso werden die Alkali- und Erdalkalisalze in bekannter Weise durch Behandlung der amphoteren
Verbindung mit annähernd einem Äquivalent der entsprechenden Base, beispielsweise Natriumhydroxyd,
Kaliumhydroxyd, Calciumhydroxyd oder Bariumhydroxyd, hergestellt.

Die Herstellung der Komplexe, beispielsweise des 6-Desoxytetracycliooluminiumglukonat-Komplexes erfolgt praktisch in der gleichen Weise, wie sie schon für die Herstellung ähnlicher Komplexe mit andern
Tetracyclinderivaten bekannt ist.

Die neuen Antibiotika bilden epimere Formen in 4-Stellung des Tetracyclinkernes, wie sie in der- selben Weise schon bei andern Tetracyclinverbindungen beschrieben worden ist. Diese neuen Isomeren können dadurch in einfacher Weise gebildet werden, dass man die Wasserstoffionkonzentration einer mög- lichst konzentrierten Lösung der normalen Verbindung auf einen pH-Bereich von 3,0 bis 5,0 einstellt und die Lösung stehen lässt, bis die Isomerisierung zu einem Gleichgewicht gelangt ist. Das Verfahren der Her- stellung der neuen Isomeren ist analog demjenigen, das zur Umwandlung der schon bekannten Tetracyc- line in ihre Epimeren verwendet wird.

Die Isomerisierung wird vorzugsweise bei Zimmertemperatur durchgeführt, obgleich bei höheren
Temperaturen die Umwandlungsgeschwindigkeit grösser ist. Der pH-Wert soll zwischen ungefähr 3,0 und
5, 0, vorzugsweise zwischen 3, 5 und 4, 5, liegen. Eine Epimerisierung findet wohl auch bei Wasserstoff- ionenkonzentrationen ausserhalb dieses Bereiches statt, sogar in destilliertem Wasser, doch ist die Reak- tionsgeschwindigkeit sehr gering.

Zur vollständigen Gleichgewichtseinstellung können ungefähr 24 h bei 250C erforderlich sein. Jedoch erhält man unter speziellen Bedingungen eine ausreichende Gleichgewichtseinstellung in wesentlich kür- zerer Zeit. Im allgemeinen werden aber die besten Ergebnisse erzielt, wenn man die Lösungen eine Woche oder länger stehen lässt. Das Gleichgewicht scheint in den meisten Fällen bei ungefähr 50% zu liegen.

Da die Konzentration des Antibiotikums in der Lösung ein wesentlicher Faktor zur Erzielung hoher
Ausbeuten in kurzer Zeit ist, wird vorzugsweise ein Lösungsmittelsystem gewählt werden, in dem die
Antibiotika besonders leicht löslich sind, wie z. B. Methanol, Äthanol, Butanol, Aceton, 2-Äthoxy- äthanol, 2-Methoxypropanol, Eisessig, Tetrahydrofuran, Dimethylformamid oder Mischungen dieser Lö- sungsmittel. Dieses Lösungsmittelsystem wird auf den gewünschten pH-Wert abgepuffert, insbesonders mit Natriumdihydrogenphosphat.

Man kann die neuen 6-Desoxy-4-epitetracycline auch durch katalytische Reduktion der entsprechenden 4-Epitetracycline (Journ. Am. Chem. Soc. 79 [1957], S. 2849) unter den erfindungsgemässen Verfahrensbedingungen, erhalten.

Beispiel 1: 12,5 g Chlortetracyclin-hydrochlorid wurden in 10 Vol.-Teilen einer Wasser-Di- methylformamid-Mischung (l : l) suspendiert. Zur Mischung wurden 1, 48 g Borsäure, 12g 5% ige Palladium-Kohle und 0,5 ml Perchlorsäure zugegeben. Die Hydrierung wurde durch Umsetzung mit Wasserstoff bei ungefähr 2,8 at in einer Schüttelvorrichtung nach Parr während annähernd 2 1/2 h vorgenommen. Nachdem ungefähr 1 Mol Wasserstoff absorbiert worden war, war die Hydrierung beendet. Die chromatographische Prüfung des Produktes ergab die Anwesenheit von 7-Chlor-6-desoxytetracyclin.

Beispiel 2 : Zu 4 ml einer Mischung von 25 ml Dimethylformamid, 25 ml Wasser, 32, 5 mg Borsäure und 1 Tropfen Perchlorsäure, wurden 5, 0 mg des Ammoniumsalzes von 7-Brom-4-epitetracyclin zugefügt. Nach Zusatz von 7 mg weiger Palladium-Kohle wurde bei 2, 1 at Druck Wasserstoff eingeleitet, bis 1 Mol Wasserstoff absorbiert worden war. Die papierchromatographischen und spektrophotometrischen Analysen ergaben die Anwesenheit von 7-Brom-6-desoxy-4-epitetracyclin.

Beispiel 3 : 5, 0mg 7-Chlor-4-epitetracyclin-hydrochlorid wurden gemäss Beispiel 2 umgesetzt.

Die papierchromatographischen und spektrophotometrischen Analysen ergaben die Anwesenheit von 7-Chlor- 6-desoxy-4-epitetracyclin.

Beispiel 4 : 6, 0mg 7-Bromtetracyclinwurden gemäss Beispiel 2 umgesetzt. Die papierchromatographischen und spektrophotometrischen Analysen ergaben die Anwesenheit von 7-Brom-6-desoxytetracyclin.

Beispiel 5 : Zu 250 ml einer Mischung von 125 ml Dimethylformamid, 125 ml Wasser und 1, 5 g Borsäure, wurden 10 g 7-Chlortetracyclin, 5 g Aktivkohle und 5 g Rhodiumchlorid zugegeben. Die Mischung wurde mit Wasserstoff bei 2, 8 at Druck 4 h geschüttelt und dann filtriert. Das Filtrat enthielt 7-Chlor-6-desoxytetracyclin, 6-Desoxytetracyclin, Tetracyclin und 7-Chlortetracyclin. Die Antibiotika

wurden durch präparative Papierchromatographie getrennt, wobei reines 7-Chlor-6-desoxytetracyclin erhalten wurde.

Beispiel 6 : 7 - Bromtetracyclin wurde gemäss Beispiel 5 um gesetzt und das erwartete 7-Brom- -'6-desoxytetracyclin aus dem Gemisch durch präparative Papierchromatographie abgetrennt.

Beispiel 7 : 7-Chlor-6-desoxytetracyclin wurde zu 1 ml Eisessig gegeben, die Mischung bis zur vollständigen Lösung geschüttelt und bei Zimmertemperatur 18 h zur Gleichgewichtseinstellung stehen- gelassen.

Beispiel 8 : 7-Brom-6-desoxytetracyclin wurde zu 1 ml Eisessig zugegeben, die Mischung bis zur vollständigen Lösung geschüttelt und 18 h bei Zimmertemperatur zur Einstellung des Gleichgewichtes stehengelassen.

Beispiel 9 : Zu 12g7-Chlor-6-desmethyl-tetracyclin-hydrochlorid wurden 120 ml einer Mischung aus Dimethylformamid und Wasser (l : l) zugefügt und der pH-Wert mit konzentrierter Salzsäure auf 1, 8 eingestellt, sodann wurden 1, 48 g Borsäure und 10 Tropfen Perchlorsäure zugegeben. Darauf fügte man
12 g 5% igue Palladium-Kohle zur Mischung und reduzierte Wasserstoff in einer Schüttelvorrichtung nach Parr um, bis 1 Mol Wasserstoff aufgenommen worden war. Die Mischung wurde filtriert, der unlösliche Anteil mit Wasser und Dimethylformamid nachgewaschen und mit dem Filtrat vereinigt. 7-Chlor-6-des- methyl- 6-desoxytetracyclin wurde durch chromatographische Analyse identifiziert.

Beispiel 10 : 5 mg 7-Chlor-6-desmethyl-4-epitetracyclin wurden gemäss Beispiel 2 umgesetzt.

Die papierchromatographischen und spektrophotometrischen Analysen erwiesen die Anwesenheit von 7-Chlor-6-desmethyl-6-desoxy-4-epitetracyclin.

Beispiel 11 : Zu 250 ml einer Mischung von Dimethylformamid und Wasser (l : l) wurden 2,5 g Calciumchlorid, 10 g 7-Chlor-6-desmethyltetracyclin und 7 g tige Rhodium-Kohle zugegeben. Dann wurde Wasserstoff bei 2, 1 at Druck 3 h einwirken gelassen und filtriert. Das Filtrat wurde zu einem Sirup eingeengt und dieser im Wasser aufgenommen und durch Gefriertrocknung entwässert. Die Trockensubstanz wurde in 25 ml Wasser gelöst, die Lösung mit Natriumchlorid gesättigt und mit Butanol extrahiert. Die Butanolextrakte wurden auf eine 15 cm lange chromatographische Kolonne, die mit Diatomeenerde gefüllt und mit O. Oln-wässeriger-Salzsäure befeuchtet worden war, aufgegeben.

Die Kolonne wurde mit einer Mischung von Chloroform und n-Butanol (20 : 80), die mit einem gleichen Volumen an 0,01n-Salz- säure geschüttelt worden war, entwickelt und das Eluat fraktioniert gesammelt. Die Fraktionen wurden papierchromatographisch analysiert. Diejenigen Fraktionen, die 7-Chlor- 6-desmethyl- 6-desoxytetracyclin enthielten, wurden vereinigt. Das 7-Chlor-6-desmethyl-6-desoxytetracyclin wurde durch Einengen und Kristallisation isoliert und seine Identität durch katalytische Reduktion in alkalischem Äthylenglykolmonoäthyläther zu 6-Desmethyl-6-desoxytetracyclin und Chloridion nachgewiesen.

Beispiel 12 : Anstatt 7-Chlor-6-desmethyltetracyclin wurde 7-Brom-6-desmethyltetracyclin verwendet und gemäss Beispiel 11 umgesetzt. Man erhielt 7-Brom-6-desmethyl-6-desoxytetracyclin.

Beispiel 13 : 7-Chlor-6-desmethyl-6-desoxytetracyclin wurde zu 1 ml Eisessig gegeben, die Mischung bis zur vollständigen Lösung geschüttelt und bei Zimmertemperatur zur Gleichgewichtseinstellung stehengelassen.

Beispiel 14 : 7-Brom-6-desmethyl-6-desoxytetracyclinwurde zu 1 ml Eisessig zugefügt, die Mischung bis zur vollständigen Lösung geschüttelt und zur Gleichgewichtseinstellung bei Zimmertemperatur stehengelassen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur katalytischen Reduktion von Tetracyclinen der Formel EMI4.1 <Desc/Clms Page number 5> oder deren Säureadditionssalzen zu ihren 6-Desoxyderivaten der Formel EMI5.1 in der Rl ein Wasserstoffatom oder einen Methylrest, R ; ein Wasserstoffatom bzw.

eine Hydroxylgruppe darstellt, wenn Rl einen Methylrest bedeutet, R3 und R Wasserstoffatome oder Dimethylaminoreste, wo- bei nicht beide Reste gleichzeitig Wasserstoffatome oder Dimethylaminoreste sind und Rs ein Chlor- oder Bromatom bedeuten, dadurch gekennzeichnet, dass man das Tetracyclinderivat mit Wasserstoff in Lösung in einem polaren Lösungsmittel in Gegenwart eines Edelmetallkatalysators und einer Bor-, Magnesium- oder Aluminiumverbindung, insbesondere Borsäure, ein Borhalogenid, Aluminiumchlorid oder Magnesium- acetat, welche unter den Reaktionsbedingungen mit den sauerstoffhaltigen Gruppen in 1- und 8-Stellung der Ausgangsverbindung einen Chelatring bildet, katalytisch hydriert, bis annähernd 1 Mol Wasserstoff pro Mol Tetracyclin aufgenommen worden ist, wonach man, wenn gewünscht,

die erhaltenen normalen 6-Desoxytetracycline durch Stehenlassen der Lösung bei einem pH zwischen 3, 0 und 5, 0 bis zur Erreichung des Isomerisierungsgleichgewichtes in die 4-Epimeren umwandelt und bzw. oder gegebenenfalls die hergestellten 6-Desoxytetracycline in üblicher Weise in Salze oder Metallkomplexe überführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktion zwischen Ound 100 C durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktion bei einem Wasserstoffdruck von 1 bis 100 at durchgeführt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Lösungsmittel für die Lösung Wasser und Dimethylformamid in gleichen Volumenteilen verwendet werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Chlortetracyclin zu 7-Chlor- - 6-desoxytetracyclin reduziert wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Bromtetracyclin zu 7-Brom- - 6-desoxytetracyclin reduziert wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass 7-Chlor-6-desmethyl-tetracyclin zu 7-Chlor-6-desmethyl-6-desoxytetracyclin reduziert wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass 7-Chlor-oder 7-Brom- - 4-epitetracyclin zu 7-Chlor-oder 7-Brom-6-desoxy-4-epitetracyclin reduziert wird.