Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von t3-Cephemderivaten, welche als Zwischenprodukte in einem chemischen Verfahren zur Herstellung von antibiotisch wirksamen t3-Cephalosporansäure- derivaten wertvoll sind oder als solche antibiotische Wirkungen ausüben.
Die halbsynthetische Herstellung von 7-Acylamidodesacetoxycephalosporinantibiotika aus als Ausgangsmaterialien dienenden Penicillinderivaten wurde kürzlich wichtig, weil im amerikanischen Patent Nr. 3 275 626 ein Verfahren zur Überführung von Penicillinsulfoxydestern in Desacetoxycephalosporansäureestern geoffenbart worden ist. Cephalosporinverbindungen, welche man aus Penicillinen nach diesem Verfahren erhält, entsprechen der folgenden allgemeinen Formel:
EMI1.1
worin R den Rest einer Acylamidogruppe in der 7-Stellung und Rt ein Wasserstoffatom, ein salzbildendes Kation, eine Estergruppe oder eine negative Ladung, wenn die Gruppe COO- entweder innerhalb oder ausserhalb des Moleküls ein Salz mit einem Kation bildet, bedeuten.
Im Bestreben, die Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten dieser sich von Penicillin ableitenden, halbsynthetischen Cephalosporinsubstanzen zu erweitern und zu verbessern, wurde versucht, die 3-Methylgruppe der oben genannten t3-Desacetoxycephalosporine in eine Gruppe abzu ändern, welche der anfallenden Cephalosporinverbindung eine höhere antibiotische Wirkung gegen einen oder mehrere gram-positive oder gram-negative Mikroorganismen verleiht.
Es ist indessen bisher nicht möglich gewesen, ein t3-Desacetoxycephalosporin direkt in ein t3-Cephalosporin, welches in 3-Stellung einen eine funktionelle Gruppe tragenden Methylrest enthält, in nennenswerter Ausbeute überzuführen.
Daher besteht Bedarf für eine andere Methode für die Herstellung von wirksameren, in 3-Stellung eine solche Methylgruppe enthaltenden t3-Cephalosporinantibiotika, welche sich bisher lediglich aus durch Fermentierung erhältlichem Cephalosporin C sowie aus der daraus erhaltenen 7-Aminocephalosporansäure (7-ACA) herstellen liessen.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Schlüsselverfahrens zur Vermeidung der Schwierigkeit, der man bei der Überführung von t3-Desacetoxycephalospo- rinen in n3-Cephalosporansäureantibiotika, welche in 3-Stellung eine eine funktionelle Gruppe tragende Methylgruppe enthalten, begegnet.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass man ein A2-Cephemdenvat der Formel
EMI1.2
in welcher R Wasserstoff, die Gruppe
EMI1.3
wobei X die Amino- oder eine geschützte Aminogruppe, die Hydroxylgruppe, eine (Cl-C3)Alkoxygruppe, die Carboxylgruppe oder eine (Cl-C3)Alkanoyloxygruppe bedeutet, die Gruppe
EMI1.4
wobei X Sauerstoff, Schwefel oder eine einfache Bindung, y 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 2 und z eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeuten, oder die Gruppe
EMI1.5
bedeutet, und Q in jeder der oben angegebenen Gruppen Wasserstoff, eine Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, die Cyano-, Nitro-, Hydroxy- oder Trifluormethylgruppe, ein Chlor-, Brom- oder Fluoratom,
eine a-Amino-(Ct-Ca)alkylgruppe, die Carboxymethyl- oder Carbamoylmethylgruppe, oder die Gruppe
EMI1.6
wobei Y Schwefel oder Sauerstoff bedeutet und jedes der Symbole Z Wasserstoff oder beide Z zusammen mit den Kohlenstoffatomen, an welche sie gebunden sind, einen Benzolring bilden, oder die Gruppe
EMI1.7
wobei jedes von R1 und R2 Wasserstoff oder die Methylgruppe bedeutet, oder eine Sydnon-3-carbonyl-, 2-(Sydnon3)-acetyl- oder 2-(Sydnon-3)-propionylgruppe, eine (C1- Cio)-Alkanoylgruppe, eine (C-Cto)Alkenoylgruppe, eine (Cs-C7)Alkyl-X-(C1-C3) alkanoylgruppe, wobei X Sauerstoff oder Schwefel bedeutet,
eine (C3-C7)Alkenvl-X-(Ct bis C3)alkanoylgruppe, wobei X Sauerstoff oder Schwefel bedeutet, eine (C2Clo)-Halogenalkanoylgruppe, wobei das Halogen ein Fluor-, Chlor- oder Bromatom ist, oder eine (C-Cto)Cyanoalkanoylgruppe bedeutet, R' die Cyanogruppe, die Gruppe OY, wobei Y eine (Ci-Cio)- Alkylgruppe, eine (C3-Ct0)Alkenylgruppe, eine (C3-C10)- Alkinylgruppe, eine (CsC7)Cycloalkylgruppe, eine (Cs bis C7)Cycloalkyl-(CtC3)alkylgruppe, eine (C2-Cio)Halo- genalkylgruppe,
eine (C-Cio)Halogenalkenylgruppe oder eine (C3-Cio)Halogenalkinylgruppe, wobei das Halogen ein Fluor-, Chlor- oder Bromatom ist, eine (Ct-C3)Alkyl- X-(C-Cs)alkylgruppe, wobei X Sauerstoff oder Schwefel bedeutet, eine (C2-C)Alkanoyloxy- (C2-C6) -alkylgruppe, eine (C2-C4)Alkanoyl-(Ci-C6) alkylgtuppe, eine Furyl-(C1 bis C3) alkylgruppe, eine Thienyl-(C1-Cs)alkylgruppe, die 3 Tetrahydrofurylgruppe, eine Tetrahydrofuryl- (Ci-C3)alkyl- gruppe, die Phenyl-,
Benzyl- oder Phenyläthylgruppe oder eine am Phenylring durch eine (C1-Cs)-Alkylgruppe, (C1 bis C3)Alkoxygruppe, (Ci-C3)Alkoxycarbonylgruppe, das Fluor-, Chlor- oder Bromatom, die Nitro-, Cyano- oder Trifluormethylgruppe substituierte Phenyl-, Benzol- oder Phenyläthylgruppe bedeutet und R" Wasserstoff, ein Äquivalent eines pharmazeutisch annehmbaren Kations, eine (C4-Co)tert.-Alkylgruppe, eine (Cs-C7)tert.Alkenylgruppe, eine (CsC7)tert.Alkinylgrup- pe, eine Benzyl, Methoxybenzyl-, Nitrobenzyl-, Benzhydryl-, Phthalimidomethyl-, Succinimidomethyl-, Trimethylsilyl- oder Phenacylgruppe bedeutet,
oder ein inneres Salz einer Verbindung der Formel II mit freier Carboxylgruppe mit einem Oxydationsmittel in das entsprechende X3-Sulfoxid überführt und dieses dann reduziert, wobei ein entsprechendes Cephemderivat der Formel
EMI2.1
erhalten wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren umfasst auch die Herstellung von inneren Salzen von Verbindungen der Formel I mit freier Carboxylgruppe sowie von Säureadditionssalzen von Verbindungen der Formel I.
Das Ausgangsprodukt der Formel II kann dadurch erhalten werden, dass man einen t2-Cephem-4-carbonsäureester der Formel
EMI2.2
worin R eine Aminoschutzgruppe und R1 den Rest eines Alkohols R1OH bedeuten, in einem im wesentlichen wasserfreien organischen Lösungsmittelmedium bei einer Temperatur im Bereiche von ca. 0 C bis zu Rückflusstemperatur, vorzugsweise im Bereiche von ca. 400 C bis zu ca.
1000 C, mit N-Bromsuccinimid umsetzt, um als Zwischenprodukt den entsprechenden 3-Brommethyl-t2-cephem-4-carbonsäure- ester zu erhalten, worauf man (b) den als Zwischenprodukt erhaltenen Ester mit einer nukleophilen Substanz umsetzt, um das Brom aus dem 3-Brommethylzwischenprodukt durch den Rest der nukleophilen Substanz zu verdrängen, wobei man ein in 3-Stellung eine Methylgruppe mit funktioneller Gruppe aufweisendes ,2-Cephalosporinesterprodukt erhält.
Als nukleophile Substanz ist eine Substanz anzusehen, welche eine negativ geladene Gruppe liefert, oder ein neutrales Molekül, welches ein einsames Elektronenpaar trägt, und die eine nukleophile Substitutionsreaktion mit dem als Zwischenprodukt anfallenden 3-Brommethyl-t2-cephalosporin- ester eingeht, und zwar unter Bildung eines 3-(nukleophil Methyl)-t2-cephalosporinesters. Unzählige Beispiele von nukleophilen Substanzen, welche man dazu verwenden kann, sind bereits in der Cephalosporinantibiotika-Patentliteratur beschrieben worden, und zwar im Zusammenhang mit der Bildung von Cephalosporinantibiotika, welche das Nukleophil an der Methylgruppe in der 3-Stellung aufweisen.
Das erhaltene Ausgangsprodukt (II) wird dann in das erfindungsgemässe Verfahren eingesetzt, welches (1) die Oxydation des t2-Sulfidesterproduktes mittels einer Persäure zu einem entsprechenden nsSulfoxydester, (2) die Reduktion des t3-Sulfoxydesters mit einem Reduktionsmittel, wie z. B.
Natriumbisulfit oder Natriumdithionit, in Gegenwart eines Aktivators, wie z. B. Acetylchlorid, in einem organischen Lösungsmittel, wie z. B. Essigsäure oder Dimethylformamid, unter Bildung des t3-Sulfidesters umfasst.
Gewünschtenfalls kann man durch hydrolytische Spaltung der Estergruppe des t3-Sulfidesters zur antibiotisch wirksamen t3-Sulfidsäure gelangen, z. B. durch Behandlung mit Trifluoressigsäure allein oder mit Ameisensäure oder Essigsäure, wobei das wirksame Cephalosporinantibiotikum anfällt. Gewünschtenfalls kann man Mischungen der antibiotisch aktiven 3-Cephalosponnsäure und der inaktiven 2-Cephalosponnsäure, sowie pharmazeutisch annehmbare Salze davon im Gemisch für gewisse antibiotische Zwecke, z. B. für ein topisches Antibiotikum für offene Wunden in der Veterinärapplikation, bei welcher man die Mischung auf die Wunde stäuben kann, verwenden.
Man kann aber auch die Materialien in Salbenform anwenden, um das Wachstum von verschiedenen grampositiven oder gramnegativen Mikroorganismen zu hemmen. Andererseits kann man die A2-Cephalo- sporinester zuerst in einen ,3Ester überführen und hierauf diesen Ester zu einem A3-7-Amino-3 nukleophil-methyl)-cep- halosporinester aufspalten, welcher seinerseits N-acyliert werden und zu einem t3-Cephalosporin verseift werden kann.
Als ein Beispiel einer solchen Verbindung, welche man nach dieser Arbeitsmethode herstellen kann, gilt Cephalothin, welches ein viel gebrauchtes, im Handel erhältliches Cephalosporinantibiotikum ist und zurzeit nur durch Fermentierung aus Cephalosporin C und 7-ACA erhalten werden kann.
Die in den Vorstufen verwendeten t2-Desacetoxycep- halosporinester können aus verschiedenen Penicillinquellen oder Cephalosporinquellen nach an sich bekannten Methoden gewonnen werden. Sie können beispielsweise durch Behandlung von entsprechenden 3-Methyl-,3-cephem-4-carbonsäu- reestern nach den Angaben von Beispiel 4 der amerikanischen Patentschrift Nr. 3 275 626 mittels Basen erhalten werden.
Sie können auch dadurch erhalten werden, dass man einen sich von Cephalosporin C alileitenden Cephalosporinester hydriert, wobei man den entsprechenden t3-Desacetoxycep- halosporinester erhält, den man hierauf mit einer Base, wie z. B. Pyridin, in der Kälte, z. B. bei 0 bis 100 C, behandelt, um die t3-Doppelbindung zu einer ,2-Doppelbindung zu isomerisieren. Versuche zum Bromieren der allylischen 3 Methylgruppe der t3-Desacetoxycephalosporansäureester sind bisher fehlgeschlagen. Die vorliegende erfolgreiche Bromierung der t2-Desacetoxycephalosporansäureester war somit überraschend und nicht vorauszusehen.
Die den Aminorest schützende Gruppe, welche durch den Rest R in der obigen Formel III wiedergegeben wird, kann eine jede beliebige Gruppe sein, von welcher bekannt ist, dass sie das Stickstoffatom schützt, an welchem sie haftet, und zwar gegen den Angriff durch das N-Bromsuccinimid. Liegt der Stickstoff in Form einer freien Aminogruppe vor, so benötigt man einen Überschuss an Bromierungsmittel, um die erste Arbeitsstufe auszuführen. Die Gruppe R kann z. B.
eine Triphenylmethylgruppe (Tritylgruppe), eine Trimethylsilylgruppe oder am besten eine Acylgruppe sein. Viele der für die vorliegenden Zwecke geeignete Acylgruppen sind bereits in der Literatur für die Herstellung von Penicillin- und Cephalosporinantibiotika bekannt. Einige solcher Acylgruppen können einer Bromierung unterzogen werden, wobei N-Bromsuccinimid in molarem tSberschuss erforderlich wäre, um die 3-Methylgruppe im ,2-Desacetoxycephalosporansäu- reester vollständig zu bromieren.
Verwendet man somit als Acylschutzgruppe beispielsweise den Thienylacetylrest oder den Furylacetylrest, so können die Ringsysteme dieser Gruppen in der ersten Arbeitsstufe bromiert werden, wobei derartige Bedingungen insbesondere dann für das vorliegende Verfahren nicht nachteilig sind, wenn die 7-Acylgruppe im weiteren Verlauf des Verfahrens abgespalten werden soll unter Bildung des entsprechenden 7-Aminocephalosporinesterderivates. Die bevorzugte, den Aminorest schützende Gruppe ist eine Acylgruppe der folgenden Formel
EMI3.1
worin m eine ganze Zahl von 0 bis 4, n eine ganze Zahl von 1 bis 4 und X ein Sauerstoff- oder Schwefelatom bedeuten oder worin X eine chemische Bindung ist.
Derartige Acylgruppen, welche an den Phenylkohlenstoffatomen Fluor-, Chlor-, Brom- oder Jodatome oder Alkylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Alkoxyreste mit 1 oder 2 Kohlenstoffatomen, Nitrogruppen, Cyanoreste oder Trifluormethylgruppen als Substituenten tragen, werden gleichfalls bevorzugt.
Die Acylgruppe kann auch Methylgruppen anstelle von einem oder von zwei Wasserstoffatomen an den Kohlenstoffatomen in den m- oder n-Gruppen aufweisen. Einige Beispiele solcher bevorzugter Acylgruppen sind: Phenylacetyl, Phenoxyacetyl, Phenylmercaptoacetyl, Benzyloxyacetyl, 3 -Methylphenylbutyryl, 4-Propylb enzylmercaptoacetyl, B enzylmercaptopropionyl, Phenylpropionyl, Phenyläthylmercaptopropionyl, Phenylbutoxybutyryl, 3-Fluorphenoxyacetyl, 4-Bromphenylacetyl, 2-Chlorbenzyloxypropionyl, Phenyl-a,a-dimethylacetyl, 4-Nitrophenylmercaptoacetyl, 3 -Cyanophenylpropionyl, 4-Trifluorphenoxyacetyl usw.
Unzählige andere Verbindungen, welche Aminogruppen schützende Acylgruppen bilden, welche in der R-Stellung Verwendung finden können, gehören dem Stande der Technik an. So werden beispielsweise solche Verbindungen in den amerikanischen Patentschriften Nr. 2 479 295 bis 2479 297 und 2 562407 bis 2 562 411, sowie 2 623 876 beschrieben.
Der Rest R1 stellt den Rest eines esterbildenden Alkohols dar. Der zur Bildung dieser Ester verwendete Alkohol sollte ein solcher sein, welcher nach an sich bekannten Methoden entfernbar ist, z. B. mittels verdünnter wässriger Base oder durch Verwendung von Trifluoressigsäure oder durch Hydrierung in Gegenwart eines Palladiumkatalysators oder Rhodiumkatalysators auf einem geeigneten Trägermittel, wie z. B.
Kohlenstoff, Bariumsulfat oder Aluminiumoxyd, so dass das Cephalosporin nicht abgebaut wird. Die bevorzugten Estergruppen sind die oben genannten.
In der ersten Arbeitsstufe zur Herstellung des Ausgangsproduktes wird das als Ausgangsmaterial venvendete, veresterte ,2-Desacetoxycephalosporin (III) mit N-Bromsuccinimid in einem organischen flüssigen Medium vermischt und gerührt, oder in anderer Weise in Bewegung gehalten, bis das 3-Brommethylprodukt gebildet ist. Die Reaktion wird vorzugsweise in Gegenwart von Azo-bis-isobutyronitril als Katalysator oder Initiator zur Steigerung der Ausbeute durchgeführt, doch kann man das Verfahren auch ohne Katalysator durchführen. Die Umsetzung geht rascher vor sich, wenn das Gemisch erhitzt wird, weswegen man vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 400 C bis 1000 C arbeitet. Die Temperatur sollte unterhalb dem Zersetzungspunkt des Ausgangsmaterials und Produktes liegen.
Allzu niedrige Temperaturen verursachen auch eine zu langsame Umsetzung für eine wirksame Arbeitsweise. Das N-Bromsuccinimid ist im allgemeinen in mindestens der stöchiometrischen Menge, bezogen auf den G2-Desacetoxycephalosporansäureester, zugegen, da der letztere kostspieliger ist. Die Menge an Azobis-isobutyronitril und an anderen Initiatoren, welche verwendet werden, ist nicht von Bedeutung. Organische, flüssige Verdünnungsmittel für das Reaktionsgemisch sind Tetrachlorkohlenstoff oder Mischungen davon mit Chloroform, Tetrachloräthan, Methylenchlorid, Benzol, Toluol, Xylol, Heptan usw.
Beispiele der neuen t2-3-Brommethylverbindungen, welche dabei als Zwischenprodukte anfallen, sind unter anderem: 4-Methoxybenzyl-7-phenoxyacetamido-3 -brommethyl-t2- cephem-4-carboxylat, 4-Methoxybenzyl-7-phenylacetamido-3 -brommethyl-t,2- cephem-4-carboxylat, Benzhydryl-7-phenylmercaptoacetamido-3 -brommethyl-t,2- cephem-4-carboxylat, tert.
-Butyl-7- (4'-nitrophenoxyacetamido)-3 -brommethyl-n2- cephem-4-carboxylat, 3,5 -Dimethoxybenzyl-7-(3 '-chlorphenylmercaptoacetamido)-
3 -brommethyl-t2-cephem-4-carboxylat, tert.-Butyl-7-(4' jodphenoxyacetamido)-3-brommethyl-t2- cephem-4-carboxylat, 3 -Methoxybenzyl-7- (3',5'-dibromphenoxyacetamido)-3 -brom- methyl-Q2-cephem-4-carboxylat, Phthalimidomethyl-7-benzamido-3 -brommethyl-/X2-cephem-
4-carboxylat, Succinimidomethyl-7-(4'-trifluormethylphenoxyacetamido) -
3-brommethyl-2-cephem4-carboxylat, tert.-Butyl-7-(4'-fluorphenylmercaptopropionamido)-3-brom methyl-t2-cephem-4-carboxylat, tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-brommethyl-t2-cephem
4-carboxylat, p-Nitrobenzyl-7-phenylacetamido-3 -brommethyl-t2-cephem-
4-carboxylat,
1,1 -Dimethyl-2-propenyl-7-phenoxyacetamido-3 -brom methyl-nz-cephem-4-carboxylat und 1,1-Dimethyl-2-propinyl-7-phenoxyacetamido-3-brom methyl-t2-cephem-4-carboxylat.
Nach beendeter Bromierung kann der als Zwischenprodukt erhaltene ,2-3-Brommethylcephalosporinester entweder aus dem Reaktionsgemisch isoliert werden oder im gleichen Reaktionsgemisch für die zweite Arbeitsstufe mit einem nukleophilen Reaktionsmittel behandelt werden, wobei das Brom in der 3-Methylstellung durch das Nukleophil ersetzt wird. Im organischen Medium wird der als Zwischenprodukt anfallende ti2-3-Brommethylcephalosporinester mit dem in Frage stehenden, nukleopliilen Reaktionsmittel vermengt oder vermischt, bis das Bromatom durch das Nukleophil ersetzt ist. Bei gewissen nukleophilen Reaktionsmitteln sollte das Gemisch erwärmt werden, um die Reaktion zu beschleunigen.
Das Erhitzen des Reaktionsgemisches unter Rückfluss in einem niedrig siedenden Lösungsmittel, z. B. bei weniger als 1000 C, beispielsweise in Aceton, Acetonitril, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxyd, Benzol, Heptan oder dergleichen, begünstigt die Umwandlung. Je nach der Art des verwendeten, nukleophilen Reaktionsmittels kann das Bromid in einem Nebenprodukt erscheinen oder als Salz eines quaternären Stickstoffs in der Cephalosporinverbindung vorhanden sein. Die Produkte können in Form von Ölen oder von kristallinen, festen Substanzen anfallen. Das Produkt kann man durch Waschen mit Nichtlösungsmitteln oder durch chromatographische Methoden gereinigt werden. Andererseits kann man das Produkt (11) im rohen Reaktionsgemisch sofort mit einem geeigneten Oxydationsmittel, z.
B. m-Chlorperbenzoesäure, behandeln, um den t3-Cephalosporin-sulfoxydester daraus zu bilden, worauf man mit einem geeigneten Reduktionsmittel, wie z. B. Natriumbisulfit oder Natriumdithionit in Mischung mit Acetylchlorid und Dimethylformamid reduziert, wodurch der entsprechende Cephalosporinester (I) mit einer Funktion in der stellung gebildet wird. Gewisse t3-Cephalosporinester, wie z. B. die Acetoxymethylcephalothinester, können als solche für die antibiotische Therapie verwendet werden, um bakterielle Infektionen zu bekämpfen. Indessen wird man in den meisten Fällen vorziehen, die schützende Estergruppe in an sich bekannter Weise zu entfernen, wobei man die ns-Cephalosporansäure oder ein Zwitterionderivat, erhält. Die erhaltene Cephalosporansäure bzw.
das Zwitterion kann als solches verwendet werden oder aber in pharmazeutisch annehmbare Salze, z. B. in die Alkalimetallsalze, wie das Natrium- oder Kaliumsalz, oder in lösliche oder unlösliche Aminsalze, übergeführt werden, was von der Art der Behandlung mit dem gewünschten Salz abhängt. Unlösliche Salze mit 1,4-Bis-(aminomethyl)-cyclohexan sind als Depotantibiotika für die Verabreichung von Cephalosporin wertvoll, da man auf diese Weise die Cephalosporinantibiotika im Blutstrom langsam zugänglich macht. In solcher Form wird das Cephalosporin im allgemeinen intramuskulär injiziert und zwar in Dosen von 0,5 bis 1 g. Wasserlösliche
Salze von Cephalosporinantibiotika, wie z.
B. die Natrium-,
Monoäthanol- oder Diäthanolamincephalosporinsalze, kön nen parenteral verabreicht werden, wobei man Gesamtdosen von ca. 1 bis ca. 6 g an aktivem Cephalosporinantibiotikum pro Tag für einen Patienten mit einem Körpergewicht von ca. 70 kg verwendet.
Die nukleophilen Reaktionsmittel, welche man zum Er satz des Broms aus der 3-Brommethylgruppe verwenden kann können beliebige Verbindungen oder Substanzen, welche eine negativ geladene Gruppe liefern, oder neutrale Moleküle sein, welche ein einsames Elektronenpaar tragen, wie Pyridin, und die eine nukleophile Substitution mit der 3-Brommethylgruppe eingehen. Es sind bereits viele nukleophile Gruppen enthaltende Verbindungen bekannt, die sich dazu eignen, in 3-Stellung eine nukleophil substituierte Methylgruppe tragende Cephalosporinantibiotika herzustellen. Dies geht insbesondere aus der Patentliteratur hervor.
Manche nukleophile Reaktionsmittel eignen sich besser als andere, da die nukleophilen Gruppen, welche die Reaktionsmittel liefern, eine erhöhte antibiotische Wirkung der anfallenden Cephalosporinverbindung im Vergleich mit den entsprechenden Cephalosporinverbindungen, welche keine nukleophilen Gruppen enthalten, hervorrufen.
Als nukleophile Reaktionsmittel der oben definierten Art kommen solche Verbindungen in Frage, welche nukleophile Sauerstoff-, Schwefel-, Stickstoff- oder Kohlenstoffatome enthalten, wie dies durch die folgenden Gruppen von nukleophilen Reaktionsmitteln, denen man den Vorzug gibt, erläutert wird.
1. Verbindungen der Formel:
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worin M ein Wasserstoffatom oder ein Alkalimetall bedeutet, Rt einenAlkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, einen Alkenylrest mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen oder einen Carbo-Ct- oder -C2-alkoxyrest und A ein Wasserstoffatom oder eine Carboxylgruppe bedeuten. Solche Verbindungen sind z. B. 4-Methyl-, 4-Äthyl-, 4-Isopropyl-, 4-n-Propyl-, 4-Isobutyl-, 4-n-butyl-, 4-n-Amyl-, 4- Neopentyl-, 4-n-Hexyl-, 4-Allyl-, 4-(2-Butenyl)-, 4-Carbomethoxy- und 4-Carboäthoxy-piperazino-dithio-carboxylate und andere Verbindungen, welche im einzelnen in der amerikanischen Patentschrift Nr. 3 239 516 beschrieben sind.
2. Verbindung vom Pyridintypus der folgenden Formel:
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worin Rs ein Wasserstoff-, Fluor-, Chlor- oder Bromatom, einen Alkylrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, einen Carboxyrest, einen Carbonsäureamidrest (-CONH2), einen N-Methylcarbonsäureamidrest oder einen N,N-Dimethylcarbonsäureamidrest und R4 ein Wasserstoffatom, ein Fluoratom, ein Chloratom oder ein Bromatom oder einen Alkylrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen bedeuten, wie z. B. Pyridin, a-Picolin, ss-Picolin, 3,5-Dichlorpyridin, 4-Brompyridin, 3 Fluorpyridin, Lutidin, Picolinsäure, Nicotinsäure, Isonicotinsäure, Nicotinamid, N-Methylnicotinamid, N-Methyl-isonicotinamid, N,N-Dimethylnicotinamid und N,N-Dimethylisonicotinamid, wie sie z. B. in der amerikanischen Patentschrift Nr. 3 280 118 beschrieben sind.
3. Thioharnstoff, Thioacetamid, Thiosemicarbazid, N-AI- kylthioharnstoffe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen im Alkylrest, N-Phenylthioharnstoff und Alkalimetallsalze solcher Ver bindungen, wie sie z. B. in der amerikanischen Patentschrift Nr. 3 278 531 beschrieben worden sind.
4. Dithiocarbamiate und Xanthogenate der Formeln:
EMI5.1
und
M-S-CS-OR7 worin jeder der Reste R5 und R6 einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder aber beide Reste R5 und Re zusammen mit dem Stickstoffatom, mit welchem sie verbunden sind, einen Ring mit 4 oder 5 Methylenkohlenstoffatomen bedeuten, während R7 einen primären Alkylrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, einen sekundären Alkylrest mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen, einen Cycloalkylrest mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen und M ein Alkalimetall bedeuten, wie z. B.
Na trium-N,N-dimethyldithiocarboxylat, Natrium-piperidino-dithiocarboxylat und andere Dithiocarboxylatreaktionsmittel, wie sie aus der amerikanischen Patentschrift Nr. 3 258 461 bekannt worden sind, ferner Natrium-äthoxydithiocarboxylat und andere Alkalimetallxanthogenate, welche nach der Methode von Drawert, Deuther und Born, Ber. 93, 3064 (1960) hergestellt werden, wie die Alkalimetallxanthogenatreagentien mit nukleophilem Charakter.
5. M-N3, M-SCN, M-NO2 oder M-CN, worin M ein Alkalimetall darstellt, wie z. B. Natrium- und Kaliumazid, -thiocyanat, -nitrit oder -cyanid, wie sie beispielsweise in der amerikanischen Patentschrift Nr. 3 274 186 geoffenbart werden, oder worin M zweiwertiges Kupfer bedeutet, wie beispielsweise Cuprocyanid, oder ein Silberion darstellt, wie z. B. Silbercyanid, welche ebenfalls verwendet werden können.
6. Verbindungen der Formel
EMI5.2
worin jedes Symbol X ein Sauerstoff- oder Schwefelatom und Rs ein Wasserstoffatom, einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, einen Alkenylrest mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, einen Phenylrest, einen Benzylrest oder einen Phenyläthylrest oder derartige Phenylreste, Benzylreste und Phenäthylreste, welche an ihren Ringkohlenstoffatomen Trifluormethyl-, Nitro-, Cyanoreste, Alkylreste mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, Alkoxyreste mit 1 oder 2 Kohlenstoffatomen, Fluoratome, Chloratome oder Bromatome tragen, oder worin Rs den folgenden Rest bedeutet:
EMI5.3
worin Y )NH, -0- oder -S-, y die Zahl 0 oder 1 und M ein Alkalimetall oder ein Erdalkalimetall bedeuten.
Solche Verbindungen sind beispielsweise Alkalimetall- oder Erdalkalimetall-alkanoatsalze der Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Pentansäure, Hexansäure, Acrylsäure, Methylacrylsäure, Crotonsäure, 3-Hexensäuren, sowie der Thioanalogen solcher Säuren, wie z. B. Thioessigsäure, Thiopropionsäure, Dithiobuttersäure, Dithioessigsäure, Thiophencarbonsäure, 3-Thiophencarbonsäure, 2-Furancarbonsäure usw., ferner die Alkalimetall- oder Erdalkalimetallsalze, wie z. B. die Calcium- und Magnesiumsalze, der Benzoesäure, Thiobenzoesäure, Dithiobenzoesäure, Phenylessigsäure, Phenylthioessigsäure, Phenyldithioessigsäure, Phenylpropionsäure, Phenylthiopropionsäure, Phenyldithiopropionsäure, sowie substituierter Säuren, wie z.
B. 4-Trifluormethylbenzoesäure, 3-Nitrophenylessigsäure, 2-Cyanophenylthioessigsäure, 4-Methylphenyldithioessigsäure, 3-Äthylphenylpropionsäure, 4-Methoxyphenylessigsäure, 3-Chlorphenylthioessigsäure, 4-Fluorphenyldithiopropionsäure, 4-Bromphenyldithioessigsäure, 2 Pyrrolylessigsäure, 3 -Pyrrolylessigsäure, 2-Pyrrolylthioessigsäure, 3-Pyrrolyldithioessigsäure, 2-Thienylessigsäure, 3-Thle- nylessigsäure, 2-Thienylthioessigsäure, 2-Furylessigsäure, 3 Furylessigsäure und 3-Furylthioessigsäure, wie sie beispielsweise in den amerikanischen Patentschriften Nr. 3 218 318 und 3 261 832 beschrieben sind.
7. Amine, gewählt aus primären Alkylaminen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe, Dialkylaminen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in jeder Alkylgruppe und Trialkylaminen mit insgesamt 3 bis 12 C-Atomen, monocyclischen, cycloaliphatischen Aminen mit 5 bis 7 Kohlenstoffatomen, monocyclischen, gesättigten, stickstoffhaltigen heterocyclischen Aminen mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen und insgesamt 5 bis 7 ringbildenden Atomen, sowie aromatischen Aminen der Formel:
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worin jedes der Symbole Rs und Rio Wasserstoff oder Methyl bedeutet und R11 ein Wasserstoffatom, einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder einen Alkoxyrest mit 1 oder 2 Kohlenstoffatomen bedeuten, wie beispielsweise Amine folgender Art:
Methylamin, Äthylamin, Isopropylamin, Hexylamin, Dimethylamin, Diäthylamin, Dibutylamin, Dihexylamin, Piperidin, Morpholin, 4-Methylpiperazin, Thiomorpholin, Trimethylamin, Triäthylamin, Tributylamin, Cv- clopentylamin, Cyclohexylamin, Cycloheptylamin, N-Methylcyclohexylamin, Piperazin, Pyrrolidin, Anilin, N-Methylanilin, N,N-Dimethylanilin, 4-Methylanilin, 4-Methyl-N-methylanilin, 3-Propylanilin usw.
8. Verbindungen der Formel
Rt2-X-H worin X Sauerstoff oder Schwefel und R12 den Rest eines Alkohols oder Mercaptans, das vorzugsweise ein Molekulargewicht unter ca. 200 hat, bedeuten; R12 kann aber beispielsweise die folgenden Bedeutungen haben: Wasserstoff, C1- bis Cio-Alkyl, C3- bis Cie-Alkenyl, Ci- bis Cto-Alkinyl, C2bis Cio-Halogenalkyl, C3- bis Cie-Halogenalkenyl und Csbis Cie-Halogenalkinyl, wobei das Halogen Fluor, Chlor, Brom oder Jod ist, C1- oder Ci-Cyanoalkyl, C5- bis C7 Cycloalkyl, C5- bis C7-Cycloalkyl-Ct- bis Ce-alkyl, Phenyl, Benzyl,
Phenyläthyl, wobei das Phenyl, Benzyl und Phenyl äthyl an Ringkohlenstoffatomen durch Ci- bis Cs-Alkyl, Ci- bis Cs-Alkoxy, C1- bis Cs-Alkyloxycarbonyl (d. h.
-COO-Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe), Fluor, Chlor, Brom, Nitro, Cyano oder Trifluormethyl substituiert sein kann, Ci- bis Cs-Alkyl-X-C2- bis -Ce-alkyl, wobei X Sauerstoff oder Schwefel bedeutet, Ci- bis C4-Alkanol-, Ci- bis Ce-alkyl, C2- bis C4-alkanoyloxy- Ci- bis -Ce-alkyl, C1- bis C6-Alkyloxycarbonyl-Cr- bis -Ce- alkyl,
EMI6.1
wobeiY -0-, -S- oder > NH und y 0 bis 2 bedeuten, und dergleichen, sowie die Natrium-, Kalium- und Calciumsalze aller dieser Verbindungen die pKa-Werte von weniger als 11 haben.
Beispiele derartiger Verbindungen sind Wasser, Schwefelwasserstoff, Alkohole und Mercaptane, wie Methanol, Äthanol, Isopropanol, tert.-Butanol, Hexanol, Octanol, Decanol, Allylalkohol, 3 -Butenylalkohol, 3-Hexenylalkohol, 4-Octenylalkohol, 9-Decenylalkohol, Propargylalkohol, 3-Butinol, 3 Hexinol, 4-Octinol, 4-Chlor- 1-butanol, Cyclohexanol, Cyclopentanol, Cycloheptanol, Cyclopentyläthanol, Cyclohexylpropanol, 2-Chloräthanol, 2-Brompropanol, 2-Chlor-2-butenylalkohol, 2-Chlor-3-butinylalkohol, 2-Pyrrolyläthanol, 3-Pyrrolylpropanol, Furanol, 2-Thienylmethanol, Thiophen-ol, 2 Thienyläthanol, 2-Furylmethanol und 3-Furyläthanol, 2 Cyanoäthanol, 3-Cyanopropanol, Benzylalkohol, Anisylalkohol, p-Nitrobenzylalkohol, Phenyläthanol, 4-Trifluormethylphenyläthanol, p-Cyanobenzylalkohol, Propyloxyäthanol, Methoxyäthanol, Äthoxyäthanol,
Propionyläthanol, Butanoyloxypropanol, Butoxycarbonyläthanol, Phenol, p-Toluol, 3 Chlorphenol, 4-Äthoxyphenol, Resorcin und die entsprechenden Mercaptananaloge derselben; wenige Beispiele solcher Mercaptananaloge sind Methylmercaptan, Allylmercaptan, Phenylmercaptan, Benzylmercaptan, Furanthiol, Thiophenthiol, 2-Thienyläthylmercaptan, 3-Thienylmethylmercaptan, 2-Furyläthylmercaptan und die Alkalimetall- oder Erdalkalimetallsalze derartiger Alkohole, Phenole und Mercaptane, die pKa-Werte von weniger als 11 haben.
9. N-Aminoalkyldithiocarbaminatverbindungen der Formel:
EMI6.2
worin z 2 oder 3, R19 C1- bis Ce-Alkyl und Rt4 und R15 je C1- bis Co-Alkyl bedeuten oder Rt4 und Rts zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen Ring mit 4 bis 6 Ringkohlenstoffatomen bilden, wobei R14 und Rts zusammen nicht mehr als 8 Kohlenstoffatome enthalten, und M Wasserstoff oder ein Alkalimetall bedeuten; Beispiele für diese Verbindungen sind M-Methyl-N (2'-dimethylaminoäthyl)dithiocarbaminat, N-Methyl-N-(2'-diäthylaminoäthyl) -dithio- carbaminat, N-Hexyl-N-(2'-di-n-propylaminoäthyl)-dithiocarbaminat, N-Methyl-N-(2'-morpholinoäthyl)-dithiocarbaminat, N-Methyl-N-(2'-piperidinopropyl)-dithiocarbaminat, wie sie z.
B. in der USA-Patentschrift Nr. 3 239 515 beschrieben sind.
Spezifische Beispiele von Ausgangsprodukten der Formel II sowie von nukleophilen Reagenzien, die zur Herstellung derselben durch Ersatz des Broms aus den 3-Brommethylcephalosporinzwischenprodukten verwendet werden können, sind: 7-(4'-Trifluormethylphenoxyacetamido)-3 - (4-methylpiperazi nodithiocarboxylat)-t2-cephem-4-carbonsäureester aus 4
Methylpiperazinodithiocarboxylat;
7- (2'-Phenoxyacetamido)-3 - (4',4'-dimethylpiperazinodithiocar- boxylat)-t2-cephem-4-carbonsäureesterjodid aus 4-Me thylpiperazinodithiocarboxylat mit anschliessender Be handlung mit Methyljodid; 7-(3'-Chlorphenoxyacetamido)-3-(pyridinomethyl)-A2-cep- hem-4-carbonsäureester-bromid aus Pyridin; 7-[2'-(3-Chlorphenylmercaptoacetamido)]-3-(3'-carbamylpyri- dinomethyl)-,2-cephem-4-carbonsäureester-bromid aus
Nicotinamid; 7- (4'-Phenylbutoxyacetamido) -3-(2'-pseudothioureidomethyl)- t2-cephem-4-carbonsäureester-bromid aus Thioharnstoff; 7-[4"4tert.-Butoxycarbamidomethyl)-benzamido]-3-(2'-imida- zolylthiomethyl)-t2-cephem-4-carbonsäureester aus 2
Mercaptoimidazol;
; 7-(Phenoxyacetamido)-3 -(azidomethyl) -2-cephem4-carbon- säureester aus Natriumazid sowie das durch Reduktion der 3-Azidomethylgruppe zur 3-Aminomethylgruppe durch katalytische Hydrierung mit Palladium oder Platin als Katalysator erhaltene Produkt; 7-(Phenylmercaptoacetamido)-3-aminomethyl-t2-cephem-4- carboxylat aus Natriumazid mit nachfolgender Reduktion der Azidgruppe zur Aminogruppe;
7-(Phenylmercaptoacetamido)-3-N,N-dimethyldithlocarbamyl methyl-t2-cephem-4-carbonsäureester aus N,N-Dimethyl dithiocarbaminat, Natriumsalz; 7-(Äthylmercaptoacetamido)-3 -N,N-dimethyldithiocarbamyl- äthyl-2-cephem4-carbonsäureester aus N,N-Dimethyl dithiocarboxylat, Natriumsalze; 7-(3'-Chlorphenoxyacetamido)-3-(picolinoylthiomethyl)-A2- cephem-4-carbonsäureester aus Natriumthiopicolinat; 7 < (4'-Nitrobenzyloxyacetamido) -3 -(4'-nitrobenzoylthiome thyl)-t2-cephem-4-carbonsäureester aus Natrium-4-nitro thiobenzoat; 7-(3'-Methoxyphenylacetamido)-3-(4'-tert.-butylpiperazino- thiocarbonylthiomethyl) -t2-cephem-4-carbonsäureester aus Natrium-4'-tert.-butylpiperazinodithlocarboxylat;
; 7-(3'-Chlorphenoxyacetamido)-3-(4'-methylpiperazinothlocar bonylthiomethyl)-ssi2-cephem-4-carbonsäureester aus Na trium-4-methylpiperazinodithiocarboxylat; 7-[5'-(4"-Cyanophenoxy)-pentanamido] -3 -(4-isopropylpiper azinothiocarbonyl-thiomethyl) -t2-cephem-4-carbonsäure- ester aus Natrium-4-isopropylpiperazinodithiocarboxylat; 7-(2'-Fluorphenylacetamido)-3-[N-sek.-butyl-N-(2'-dimethyl- aminoätltyD-aminothlocarbonylthiomethylj-2-cephem-4- carbonsäureester aus Natrium-N-sek.-butyl-N-(2'-dime thylaminoäthyl) -aminodithiocarboxylat; 7-(Caprylamido)-3-[N-methyl-N-2-(N'-äthyl-N-n-heXylamino- äthyl)-aminothiocarbonylthiomethyl] -na-cephem4-car- bonsäureester aus Natrium-N-methyl-N-[2-(N'-äthyl-N-n hexylamino)-äthyl] -aminodithiocarboxylat;
; 7-[2'-(Phenylisopropoxy)-acetamido]-3-(acetoxymethyl)-A2- cephem-4-carbonsäureester aus Kaliumacetat; 7-(Phenoxyacetamido)-3-(propionoxymethyl)-t2-cephem-4- carbonsäureester aus Natriumpropionat, und 7-(Naphthylmercaptoacetamido)-3-(hexanoyloxymethyl)-A2- cephem-4-carboxylat aus Kaliumhexanoat, wobei die
Estergruppen wie oben definiert sind.
Gemäss dem vorliegenden Verfahren kann beispielsweise p-Methoxybenzyl-7-phenoxyacetamido-3 -cyanomethyl-t3cephem-4-carboxylat durch Oxydation von p-Methoxyben zyl-7-phenoxyacetamido-3 -cyanomethyl-t2-cephem-4-carbo- xylat zum entsprechenden 1-Oxyd (Sulfoxyd), z. B. mit m
Chlorperbenzoesäure in einem geeigneten Lösungsmittel, und anschliessende Reduktion des Sulfoxydes mit Natriumdithionit oder äquivalenten Reduktionsmitteln in Gegenwart von Acetylchlorid hergestellt werden.
Die 7-Amino-3-cyanomethyl- und -3-oxymethyläther-t3- cephem-4-carbonsäureester, die im Englischen als nuclei type compounds bezeichnet werden, können auch durch Abspaltung der 7-Acylgruppe oder einer anderen 7-Aminoblockle- rungsgruppe, die während der obigen Oxydations- und Re duktionsstufen vorhanden war, hergestellt werden. Beispielsweise kann p-Nitrobenzyl-7-amino-3-äthoxymethyl-t3-cep- hem-4-carboxylat erhalten werden, indem man p-Nitroben zyl-7-phenoxyacetamido-3-äthoxymethyl-t3-cephe.m-4-carbo- xylat in Gegenwart eines tertiären Amins mit Phosphorpentachlorid und danach mit einem Alkanol, wie beispielsweise Methanol, und schliesslich mit Wasser zur Bewirkung der Spaltung behandelt.
Die 7-Amino-3-cyanomethyl- und -3-oxymethyläther-t3- cephem-4-carbonsäuren und die 7-Acylamido-3-cyanomethylund -3-oxymethyläther-t5-cephem-4-carbonsäuren können durch Spaltung der Estergruppen aus den entsprechenden Estem mittels bekannter Verfahren oder mittels der hier beschriebenen Verfahren hergestellt werden.
Herstellung der Ausgangsprodukte t2-Säureherstellung
3,63 g (0,01 Mol) Methyl-7-(phenoxyacetamido)-3-methyl.
t5-cephem-4-carboxylat (hergestellt aus Desacetoxyceph V und Diazomethan) in 100 cm3 eines Gemisches aus Pyridin und Wasser im Verhältnis 1:1 wurden in einem Eiswasserbad gekühlt. Ein Äquivalent 1n-Natriumhydroxydlösung wurde zugesetzt und das Gemisch in der Kälte während 5 Stunden gerührt. Nach Verdünnung mit 100 cm Wasser und 100 cm3 Äthylacetat wurde das Gemisch abgekühlt und mit 20 /Oiger Salzsäure auf pH = 2,5 angesäuert. Das Äthylacetat wurde entfernt und die wässrige Schicht einmal mit Äthylacetat extrahiert. Die vereinigten organischen Schichten wurden abgekühlt, mit Wasser versetzt und der pH-Wert mit festem Natriumbicarbonat auf 8,2 eingestellt.
Die wässrige Schicht wurde abgetrennt, einmal mit A thylacetat gewaschen, darauf abgekühlt, mit Äthylacetat überschichtet und auf pH 2,5 angesäuert. Das Äthylacetat wurde abgetrennt und die wässrige Schicht mit Äthylacetat gewaschen, worauf die vereinigten organischen Schichten zweimal mit Natriumchloridlösung gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und eingedampft wurden, wobei ein Schaum erhalten wurde.
Das schaumförmige Produkt wurde in Äthylacetat gelöst und daraus kristallisiert und ergab 1,6 g (45 O/o) 7-(Phenoxy acetamido)-3-methyl-t2-cephem-4-carbonsäure vom Schmelz punkt 180 bis 1830 C (Zersetzung).
Veresterung von t2-Desacetoxycephalosporansäure a) p-Methoxybenzyl-3-methyl-7-phenoxyacetamido-3- cephem-4-carboxylat.
Eine Suspension von 1,75 g (0,005 Mol) A3-Desacetoxy- ceph V (7-Phenoxyacetamido-3-methyl-t2-cephem-4-car- bonsäure) und 700 mg (0,005 Mol) p-Methoxybenzylalkohol in 20 cm3 Methylenchlorid wurde unter Rühren mit einer Kondensationsmittellösung versetzt, die aus 1,23 g (5 0/0 Uberschuss) Dimethylformamid-dineopentylacetal (DMF-Dineopentylacetal) in Methylenchlorid bestand. In wenigen Minuten trat vollständige Auflösung ein. Das ReaM-ionsgemisch wurde über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. Das Lösungsmittel wurde entfernt und Benzol zugesetzt. Nach Erwärmen zur Bewirkung der Auflösung wurde das Gemisch bei Raumtemperatur stehen gelassen.
Nach Abtrennung eines kristallinen Nebenreaktionsproduktes wurde die Benzolmutterlauge verdünnt, dreimal mit Bicarbonatlösung und zweimal mit Natriumchloridlösung gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und eingedampft. Der Rückstand wurde aus Tetrachlorkohlenstoff kristallisiert und ergab 4-Methoxybenzyl-7-phenoxyacetami- do-3-methyl-, -cephem-4-carbo.xylat. Zuerst wurden 1,15 g vom Schmelzpunkt 108 bis 1120 C und aus der Mutterlauge 0,16 g vom Schmelzpunkt 107 bis 1110 C erhalten; die Ausbeute betrug 55 /o.
b) Einführung von funktionellen Gruppen in p-Methoxy benzyl-3 -meth-yl-7-phenoxyacetamido-t2-cephem-4- carboxylat.
Ein Gemisch aus 235 mg p-Methoxybenzyl-3-methyl-7 phenoxyacetamido-t2- und -t3-cephem-4-carboxylat, 90 mg N-Bromsuccinimid (NBS), 14 mg Azobisisobutyronitril und 30 cm3 Tetrachlorkohlenstoff wurde während 14 Stunden unter Stickstoff zum Rückfluss erhitzt, wobei es vor Licht geschützt war. Das Reaktionsgemisch wurde abgekühlt, filtriert und das goldgelbe Filtrat zur Trockene eingedampft. Der Rückstand wurde mit 25 mg Kaliumacetat und 15 cm3 Aceton versetzt und dieses Gemisch während 6 Stunden unter Stickstoff und vor Licht geschützt zum Rückfluss erhitzt und dann über Nacht bei Raumtemperatur gerührt.
Die dunkelrotbraun Lösung wurde zur Trockene eingedampft, und der Rückstand wurde in Chloroform aufgenommen, filtriert und eingedampft und ergab 250 mg eines rotbraunen Öles.
Dieses Öl wurde zweimal durch präparative Dünnschicht clromatographie gereinigt und ergab 103 mg eines Gemisches der 2- und t3-p-Methoxybenzylester von Ceph V.
Die Spaltung des gemischten --L1"-Esterproduktes mit Trifluoressigsäure in Benzol ergab ein Material, das Ceph V Säure, ein bekanntes Antibiotikum, enthielt, wie durch Dünn schichtchromatographie und ein Bioautogramm eines Papier chromatogramrnes gezeigt wurde.
Beispiel 1 a) Die Oxydation des t2-t4-Estergemisches mit m-Chlorperbenzoesäure in Chloroform ergab das entsprechende p Methoxybenzyl-3-2cetoxymethyl-7-(2'-phenoxyacetamido)- / 3-cephem-4-carboxylat-1-oxyd von Schmelzpunkt 161 bis 163 C (aus Methanol) in hoher Ausbeute.
b) Reduktion.
Eine Lösung von 500 mg des Sulfoxydes, nämlich 4-Me thoxybenzyl-3-acetoxymethyl-7-(2'-phenoxyacetamido)-t,2- cephem4-carboxylat-1-oxyd, in 40 cm3 Dimethylformamid (DMF) wurde mit 10 cm3 Acetylchlorid und darauf mit 3 g Natriumdithionit versetzt. Es ergab sich eine exotherme Reaktion. Nach Rühren während 4 Stunden bei Raumtemperatur, um eine vollständige Reaktion sicherzustellen, wurde das Gemisch abgekühlt. mit Benzol verdünnt und mit wässriger Natriumbicarbonatlösung versetzt.
Nachdem die kräftige Gasentwicklung aufgehört hatte, wurde weiteres Benzol zugesetzt und die organische Schicht abgetrennt und gut mit wässriger 19atriumbicarbonatlösung und darauf mit Natriumchloridlösung gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und eingedampft, wobei 635 mg eines braunen Öls zurückblieben.
Dieses Produkt wurde auf einer Säule mit Silikagel mit 15 O/o Wassergehalt gereinigt. Es wurden 253 mg eines Öles erhalten, dessen msgnetisches Kernresonanz-, Infrarot- und Ultraviolettspektrum gleich war wie die entsprechenden Spektren von p-Methoxybenzyl-7-(2'-phenoxyacetamido)-t3- cephem-4-carboxylat, das aus dem durch Fermentierung von 7-Aminocephalosporansäure (7-ACA) erhaltenen Produkt hergestellt wurde. Dieses ölige Esterprodukt konnte aus Äther kristallisiert werden und ergab 195 mg eines Materials vom Schmelzpunkt 118 bis 119 C, ein Mischschmelzpunkt dieses Materials mit bekannten Proben der gleichen Verbindung ergab keine Schmelzpunktsdepression.
Beispiel 2
Spaltung des p-Methoxybenzylesters unter Bildung von Ceph V.
Eine Lösung von 105 mg p-Methoxybenzyl-7-(phenoxy- acetamido)-3-acetoxymethyl-t3-cephem-4-carbonsäureester und 22 mg Anisol in 10 cm3 trockenem Benzol wurde mit 0,5 cm3 Trifluoressigsäure versetzt. Das Gemisch wurde während 2 Stunden bei Raumtemperatur unter Stickstoff gerührt und dann zur Trockene eingedampft. Der Rückstand wurde in Äthylacetat aufgenommen und dreimal mit wässriger Natriumbicarbonatlösung extrahiert.
Die Äthylacetatlösung wurde eingedampft und ergab 55 mg eines neutralen Produktes.
Die Bicarbonatextrakte wurden abgekühlt, mit Athylace- tat überschichtet und mit 20o/oiger Salzsäure auf pH = 2,4 gebracht. Die Äthylacetatschicht wurde abgetrennt und der wässrige Anteil einmal mit Äthylacetat extrahiert. Die vereinigten organischen Schichten wurden zweimal mit Natriumchloridlösung gewaschen, getrocknet, filtriert und eingedampft und ergaben 86 mg eines farblosen Öles, welches in einem Dünnschichtchromatogramm den gleichen Rf-Wert zeigte wie 7-(Phenoxyacetamido)-3 -acetoxymethyl-n3-cep- hem-4-carbonsäure. Die Chloroformlösung dieses Öles schied eine Festsubstanz aus, die durch Filtration entfernt wurde.
Das Filtrat wurde eingedampft, wobei 65 mg Produkt zurückblieben, das sich als 7-(Phenoxyacetamido)-3-acetoxy methyl-,L3-cephem-4-carbonsäure erwies, da sein magnetisches Kernresonanzspektrum identisch mit demjenigen einer bekannten Probe dieser Verbindung, eines bekannten Anti biotilsums, war, welches bisher nur aus dem durch Fermentation von 7-ACA erhaltenen Produkt hergestellt werden konnte.
Herstellung von nP- und t3-Methyl-3-acetoxymethyl-7- phenoxyacetamido-2-cephem-4-carboxylat-Gemisch
91 mg (0,25 Millimol) kristallines Methyl-3-methyl-7-phe noxyacetamido-t2-cephem-4-carboxylat, 45 mg (0,25 Millimol) N-Bromsuccinimid, 7 mg Azobisisobutyronitril und 15 cm3 Tetrachlorkohlensíoff wurden in einen 50 cm3-Rundkolben gebracht, um Methyl-3-brommethyl-7-phenoxyacet- amido-t2-cephem-4-carboxylat herzustellen. Das Gemisch wurde, vor Licht geschützt, während 14 Stunden unter Stickstoff zum Rückfluss erhitzt, abgekühlt, filtriert und zur Trockene eingedampft. Der Rückstand wurde mit 25 mg (0,25 Millimol) Kaliumacetat und 15 cm3 Aceton versetzt.
Das Gemisch wurde, vor Licht geschützt, während 6 Stunden unter Stickstoff zum Rückfluss erhitzt und über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. Nach dem Eindampfen der Lösung zur Trockene wurde der Rückstand in Chloroform aufgenommen und filtriert. Verdampfen des Lösungsmittels ergab 130 mg eines golden gefärbten Öls.
Dieses Öl wurde durch präparative Dünnschichtchromatographie in seine Komponenten getrennt, wobei 11 mg Ausgangsmaterial zurückgewonnen wurden und 70 mg (Ausbeute 65 0/o) eines Gemisches aus Methyl-3-acetoxymethyl-7-pheno- xyacetamido-t2-cephem-4-carboxylat und Methyl-3-aceto xymethyl-7-phenoxyacetamido-ZS3-cephem-4-carboxylat erhalten wurden; die Struktur wurde durch magnetische Kernresonanz bestätigt, und das Verhältnis von 02- ZU t3-Verbindung betrug 3:1.
Herstellung eines Gemisches aus A2- und t3-Methyl-3- azidomethyl-7-phenoxyacetamido-ceph-2-em-4-carboxylat Methyl-3-brommethyl-7-pheno;acetamido-2-cephem-4- carboxylat wurde wie im vorhergehenden Abschnitt herge stellt. Nach Verdampfung des Lösungsmittels Tetrachlorgoh- lenstoff wurde der Rückstand mit 16 mg Natriumazid (0,25 Millimol) und 15 cm3 Aceton versetzt. Das Gemisch wurde während 6 Stunden zum Rückfluss erhitzt und dann über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. Das Aceton wurde verdampft und der Rückstand in Chloroform aufgenommen und filtriert. Durch Entfernung des Lösungsmittels wurden 123 mg eines braunen Öles erhalten.
Das braune ölige rohe Produkt wurde durch präparative Dünnschichtchromatographie gereinigt. Auf diese Weise wurden 79 mg eines Materials erhalten, das sowohl Ausgangsmaterial als auch das Azidoprodukt enthielt, wie das Infrarotspektrum zeigte. Die Untersuchung durch magnetische Kernresonanz und Infrarotspektrum zeigte, dass dieses Material 16 /0 Ausgangsmaterial (Gemisch von A2- und A3-Verbin- dung im Verhältnis 1:1) plus das gewünschte Gemisch aus Methyl-3-azidomethyl-7-phenoxyacetamido-t2-cephem- 4-carboxylat und Methyl-3 -azidomethyl-7-phenoxyacetamido t3-cephem-4-carboxylat (t2 zu t3-Verbindung im Verhältnis 3:1) in einer Ausbeute von 65 0/0 enthielt.
Eine Lösung von p-Methoxybenzyl-7-phenoxyacetamido 3-brommethyl-t2-cephem-4-carbonsäureester in trockenem Benzol wird mit einer Lösung von 2 molaren Äquivalenten wasserfreiem Trimethylamin in trockenem Benzol gemischt und während 3 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Nach dieser Zeit wird das Lösungsmittel Benzol durch Dekantieren von dem ausgefällten Produkt getrennt. Der ausgefällte Rückstand wird in einem Gemisch von Wasser und Aceton im Volumenverhältnis 1:1 gelöst und auf einer Ionenaustauscherharzsäule ( Dowex 1 X 1 in der Acetatform) getrennt.
Die zuerst herausfiiessende Fraktion wird gefriergetrocknet und liefert ein glasartiges Produkt, welches aus einem Gemisch von p-Methoxybenzyl-7-phenoxyacetamido-3-(N,N,N-trime- thylammoniummethyl)-,2-cephem-4-carbonsäureester und dessen t3 - Isomeren in Form der Acetatsalze besteht.
Gemäss der Verfahrensweise von obigem Abschnitt wird p-Methoxybenzyl-7-(phenoxyacetamido)-3-(brommethyl)-A2- cephem-4-carboxylat mit Methylamin zu p-Methoxybenzyl-7 (phenoxyacetamido)-3-(N-methylaminomethyl)-,2-cephem-4- carbonsäureester, gemischt mit dem entsprechenden t3- Ester, umgesetzt.
Gemäss der Verfahrensweise von obigem Abschnitt wird der Ester p-Methoxybenzyl-7-(p-methylphenylacetamido)-3brommethyl-2-cephem-4-carboxylat mit 2 molaren Äquivalenten Semicarbazid der Formel I12N-NH-CO-NH2 zu p Methoxybenzyl-7-(p-methylphenylacetamido)-3-[(N'-carbon- säureamido)-hydrazinomethyl]-t,2-cephem-4-carboxylat umgesetzt.
Dieser Ester kann in ein wertvolles Antibiotikum übergeführt werden, indem man ihn mit verdünnter Base behandelt, wobei ein Gemisch gebildet wird, welches das Antibiotikum 7-(Phenoxyacetamido)-3-[(N'-carbonsäureamido)-hy drazinomethyl]-t3-cephem-4-carbonsäureester enthält, worauf man die Estergruppe entfernt, indem man das Estergemisch mit Trifluoressigsäure behandelt.
Gemäss der Verfahrensweise von obigem Abschnitt werden die folgenden t2-Cephalosporinsäureester mit den angegebenen nukleophilen Reagenzien hergestellt: B enzyhydryl-7-(phenoxyacetamido)-3-(N-hydroxyaminome thyl)-ssS2-cephem-4-carboxylat aus Benzhydryl-7-(pheno xyacetamido)-3-brommethyl-2-cephem-4-carboxylat und
Hydroxylamin; p-Methoxybenzyl-7- (4'-methylphenoxyacetamido)-3-(hydrazi- nomethyl)-t2-cephem-4-carboxylat aus p-Methoxyben zyl-7-(4'-methylphenoxyacetamido)-3-(brommethyl)-2- cephem-4-carboxylat und Hydrazin;
p-Methoxybenzyl-7-(4-methoxyphenylmercaptoacetamido)-3 [N-(4-methylpiperazino)-1-aminomethyl]- A2-cephem-4- carboxylat aus p-Methoxybenzyl-7-(4-methoxyphenylmer captoacetamido)-3-(brommethyl)-t2-cephem-4-carboxylat und 1-Amino-4-methylpiperazin; Methoxybenzyl-7- (4'-nitrophenylacetamido)-3 -(N-morpholino methyl)-t2-cephem-4-carboxylat aus Bis-(3,5-dimethoxy phenyl) -methyl-7- (4'-nitrophenylacetamido)-3 -bromme thyl-a2-cephem-4-carboxylat und Morpholin; und tert.-Butyl-7-(4'-bromthiophen-2'-acetamido)-3 -(N-methylani- linomethyl)-t2-cephem-4-carboxylat aus tert.-Butyl-7 (4'-bromthiophenacetamido)-3-(brommethyl)-t2-cephem-
4-carboxylat und N-Methylanilin.
Andere stickstoffhaltige nukleophile Reagenzien, die zur
Herstellung der t2-Ester mit funktionellen Gruppen in 3
Stellung verwendet werden können, sind Piperazin, Imidazol,
Imidazolin, Pyrazol und andere Verbindungen, wie nukleo phile Sauerstoff-, Schwefel-, Stickstoff- oder Kohlenstoff atome enthalten, deren Verwendung zur Herstellung von
Cephalosporinantibiotika aus der Literatur bekannt ist.
Eine Lösung von p-Methoxybenzyl-7-(phenoxyacetamido)- 3-brommethyl-t,2-cephem-4-carboxylat in trockenem Benzol wird mit einer Benzollösung von 2 molaren Äquivalenten
Methylmercaptan gemischt. Das Gemisch wird während 3
Stunden bei Raumtemperatur gerührt, damit die Reaktion zu
Ende verläuft. Das Reaktionsgemisch wird im Vakuum ein gedampft, um das Lösungsmittel zu entfernen. Der Rück stand enthält das rohe Produkt p-Methoxybenzyl-7-(phenoxy acetamido)-3-(methylthiomethyl)-t,2-cephem-4-carboxylat.
Gemäss der Verfahrensweise von obigem Abschnitt werden die folgenden ,2-Cephalosporinester mit funktionel len Gruppen in 3-Stellung mit den angegebenen nukleophi len Schwefelreagenzien erhalten: 4-Methoxybenzyl-7-(phenoxyacetamido)-3-(phenylthiome- thyl)-t2-cephem-4-carboxylat aus 4-Methoxybenzyl-7 (phenoxyacetamido)-3 -brommethyl-t2-cephem-4-carbo- xylat und Thiophenol;
Benzhydryl-7-(phenyl-a,a-dimethylacetamido)-3-(mercapto methyl)-A2-cephem-4-carboxylat aus Benzhydryl-7-(phe nyl-a,a-aimethylacetamido) -3-(brommethyl)- n2-cephem-
4-carboxylat und Schwefelwasserstoff;
;
4-Methoxybenzyl-7-(4'-nitrophenoxyacetamido)-3-(allylthio methyl)-t,2-cephem-4-carboxylat aus 4-Methoxybenzyl 7-(4'-nitrophenoxyacetamido)3-brommethyl-t2-cephem-
4-carboxylat und Allylmercaptan; tert.-Butyl-7- [p-tert.-butoxycarbamido)-phenylmercaptoacet- amidol -3-(carbomethoxymethylthiomethyl) -t2-cephem-4- carboxylat aus tert.-Butyl-7-[p-(tert.-butoxycarbamido)- phenylmercaptoacetamido]-3-brommethyl-t2-cephem-4- carboxylat und Methylthioglycolat;
; Benzyl-7-(3'-chlorphenoxyacetamido)-3(N,Ndimethylamino äthylthiomethyl)-t2-cephem-4-carboxylat aus Benzyl-7 (3'-chlorphenoxyacetamido)-3 -brommethyl-t2-cephem-4- carboxylat und N,N-Dimethylaminoäthylmercaptan.
Diese t2-Cephalosporinester mit funktionellen Gruppen in 3-Stellung können in ein Gemisch, das antibiotisch wirk same ,3-Cephalosporansäurederivate enthält, übergeführt werden, indem man die t2-Cephalosporinester mit einer verdünnten Base, wie beispielsweise Triäthylamin, behandelt, wobei man ein Gemisch erhält, welches den t3-Cephalo sporinester und den entsprechenden t2-Cephalosporinester enthält, welches Gemisch man dann mit Trifluoressigsäure in Benzol behandelt, um das Gemisch der entsprechenden A2- und ,3-Cephalosporansäuren herzustellen.
Eine Lösung von p-Methoxybenzyl-7-(phenoxyacetami do)-3-brommethyl-t2-cephem-4-carboxylat in trockenem
Benzol wird unter Rühren mit einer gründlich getrockneten Suspension versetzt, die 1,1 molare Äquivalente Natrium N,N-dimethyldithiocarbaminat in Benzol suspendiert enthält.
Das Gemisch wird während ca. 3 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Das unlösliche feste Material wird durch Filtration entfernt und die Benzollösung des Reaktionsproduktes auf ein kleines Volumen eingeengt und über Kieselsäure chromatographiert. Die Eluatfraktionen, die p-Me thoxybenzyl-7-phenoxyacetamido-3-methyl-t2- und 3-cep- hem-4-carbonsäureester enthalten, werden verworfen, während die p-Methoxybenzyl-7-(phenoxyacetamido)-3-(N,N-di methylaminothiocarbonylthiomethyl)-t2-cephem-4-carbon- säureester enthaltenden Eluatfraktionen aufgefangen und zur Trockene eingedampft werden.
Das erhaltene Produkt wird mit Pyridin behandelt, um ein Gleichgewichtsgemisch aus den p-Methoxybenzyl-7-phenoxyacetamido-3-N,N-dimethylami- nothiocarbonylthiomethyl-a2- und -t3-cephem-4-carbonsäu- reestern zu bilden, und darauf das Estergemisch mit Trifluoressigsäure in Benzol behandelt.
Gemäss der Verfahrensweise von obigem Abschnitt werden die folgenden t2-cephalosporinester mit funktioneller Gruppe in 3-Stellung mit den angegebenen nukleophilen Reagenzien hergestellt: 1, 1-Dimethylpropinyl-7-(phenylmercaptoacetamido)-3-(N'- methyl-N-piperazinothiocarbonylthiomethyl)-/S2-cephem-
4-carboxylat aus 1,1 -Dimethylpropinyl-7-(phenylmercap toacetamido)-3-brommethyl-2-cephem-4-carboxylat und
N-Methylpiperazinodithiocarboxylat; 4-Methoxybenzyl-7- (4'-nitrophenoxyacetamido)-3 -(thioaceto- xymethyl)-t2-cephem-4-carboxylat aus 4-Methoxybenzyl 7-(4'-nitrophenoxyacetamido)-3 -brommethyl- nr-cep- hem-4-carboxylat und Natriumthioacetat;
; tert.-Butyl-7-(octanoylamino)-3-(benzoylthiomethyl)- A2-cep- hem-4-carboxylat aus tert.-Butyl-7-(octanoylamino)-3 brommethyl-t2-cephem-4-carboxylat und Kaliumthio benzoat; 4-Methoxybenzyl-7- (phenoxyacetamido)-3 -(picolinoylthiome thyl)-t2-cephem-4-carboxylat aus 4-Methoxybenzyl-7 (phenoxyacetamido)-3-brommethyl-t2-cephem-4-carbo- xylat und Natriumthiopicolinat; und Benzhydryl-7-(phenyl-a,a-dimethylacetamido)-3-[N-(ss-dime- thylaminoäthyl)-N-methylthiocarboxylthiomethyl] 2 cephem-4-carboxylat aus Benzhydryl-7-(phenyl-a,a-dime- thylacetamido)-3-brommethyl-t2-cephem-4-carboxylat und Natrium-N-(ss-dimethylaminoäthyl)-N-methyldithio carboxylat.
Diese t2-Cephalosporinester mit in 3-Stellung eine funktionelle Gruppe tragender Methylgruppe lassen sich mittels der oben beschriebenen Verfahrensweise leicht in die entsprechenden tS3-Cephalosporansäurederivate mit antibiotischer Wirkung überführen.
Eine Lösung von p-Methoxybenzyl-7-(phenoxyacetamido) 3-brommethyl-t2-cephem-4-carboxylat in trockenem Benzol wird mit einer Lösung von 1,1 molaren Äquivalenten Thioharnstoff in trockenem Benzol behandelt. Nach dem Rühren während 5 Stunden bei Raumtemperatur, damit die Reaktion vollständig zu Ende verläuft, werden zwei Tropfen Tetramethylammoniumhydroxyd in Methanol zugesetzt, und man lässt das Gemisch während einer weiteren Stunde stehen, wobei man als Produkt ein rohes Gemisch von p-Me thoxybenzyl-7-(phenoxyacetamido)-3 -formamidinothiome- thyl-t2- und -t3-cephem-4-carboxylat-hydrobromid erhält.
Gemäss den Verfahrensweisen von obigem Abschnitt erhält man die angegebenen Produkte, wenn man den Thioharnstoff durch die folgenden nukleophilen Reagenzien ersetzt: 4-Methoxybenzyl-7-(phenoxyacetamido)-3 -(2'-pyrirnidylthio- methyl)-,2-cephem-4-carboxylat aus 2-Mercaptopyrimid- in; 4-Methoxybenzyl-7-(phenoxyacetamido) -3 -(2'-thiazolylthio- methyl)-n2-cephem-4-carboxylat aus 2-Mercaptothlazol; 4-Methoxybenzyl-7-(phenoxyacetamido)-3-(2'-benzimidazolyl- thiomethyl)-t2-cephem-4-carboxylat aus 2-Mercapto benzimidazol;
; 4-Methoxybenzyl-7-(phenoxyacetamido)-3-(2'-pyridylthiome- thyl)-,2-cephem-4-carboxylat aus 2-Mercaptopyridin; 4-Methoxybenzyl-7-(phenoxyacetamido) 3 -(2'-benzothiazolyl- thiomethyl)-t2-cephem-4-carboxylat aus 2-Mercaptobenz thiazol; 4-Methoxybenzyl-7-(phenoxyacetamido) -3- (2'-imidazolylthio- methyl)-,2-cephem-4-carboxylat aus 2-Mercaptoimid azol; 4-Methoxybenzyl-7-(phenoxyacetamido)-3-[3'-(1',3',4'-thiadi- azolyl)]-thiomethyl-t2-cephem-4-carboxylat aus 2-Mer capto-1,3,4-thiadiazol;
; 4-Methoxybenzyl-7-(phenoxyacetamido)-3-[2'-(1',3',4'-oxadi- azolyD]4hlomethyl-2-cephem-4-carboxylat aus 2-Mer capto-1,3,4-oxadiazol; und 4-Methoxybenzyl-7-(phenoxyacetamido)-3 -(2'-pyrazinylthio- methyl)-a2-cephem-4-carboxylat aus 2-Mercaptopyrazin.
Diese n2-Cephalosporinester sind als Zwischenprodukte für die Herstellung der entsprechenden t3-Sulfid-säureanti- biotika mittels des oben beschriebenen Gleichgewichtsgemischbildungs-Esterspaltungs-Verfahrens geeignet.
Eine Lösung von 4-Methoxybenzyl-7-(phenoxyacet amido)-3-brommethyl-n2-cephem-4-carboxyl in trockenem Acetonitril wird mit 1,1 molaren Äquivalenten trockenem Natriumnitrit gemischt und das Gemisch während 30 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, wobei 4-Methoxybenzyl-7 (phenoxyacetamido)-3-(nftromethyD-2-cephem-4-carboxylat gebildet wird. Wenn dieser t2-Cephalosporinester in das entsprechende t3-Cephalosporansäurederivat übergeführt wird, so zeigt das letztere bei der Eioautographie antibiotische Wirkung gegen S. lutea. Das magnetische Kernresonanzspektrum dieses Produktes zeigt eine 3'-Methylengruppe.
Durch Befolgung der Verfahrensweise von obigem Abschnitt, wobei man das Natriumnitrit durch die angegebenen nukleophilen Alkalimetall-, Kupfer- oder Silbersalze ersetzt, werden die folgenden A2-Cephalosporin-4-ester erhalten: 4-Methoxybenzyl-7-(phenoxyacetamido)-3 -(cyanothiomethyl)- na-cephem-4-carboxylat aus Natriumthiocyanat; 4-Methoxybenzyl-7-(phenoxyacetamido)-3-(cyanomethyl)-A2- cephem-4-carboxylat aus Cuprocyanid in Dimethylsulf oxyd; und 4-Methoxybenzyl-7-(phenoxyacetamido)-3 -(cya- nomethyl)-t2-cephem-4-carboxylat aus Silbercyanid.
Diese t2-Cephalosporinester können als Ausgangsprodukte für die Bildung der entsprechenden ,3-Cephalosporin- säureantibiotika oder der Salze derartiger Säuren nach den in Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweisen verwendet werden.
Ein Gemisch aus 4-Methoxybenzyl-7-phenoxyacetamido 3-brommethyl-t2-cephem-4-carboxylat in trockenem Benzol und 1,1 molaren Äquivalenten Pyridin wird bei Raumtemperatur während 5 Stunden gemischt, wobei 4-Methoxybenzyl 7-phenoxyacetamido-3-(l-pyridinomethyl)-t2-cephem-4- carboxylat-hydrobromid gebildet wird. Das t2-Cephalospo- rinesterprodukt lässt sich mittels der oben beschriebenen Ver fahrensweisen leicht in ein bekanntes ,3-Cephalosporansäu- rederivat überführen.
Aliquote Portionen einer Lösung von tert.-Butyl-7-(phen oxyacetamido)-3-brommethyl-¯2-cephem-4-carboxylat in trockenem Benzol werden mit 1,1 molaren Äquivalenten eines der unten aufgeführten Amine gemischt und während 3 bis 5 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, wobei die angegebenen Cephalosporinestersalze gebildet werden:
: tert.-Butyl-7-(phenoxyacetamido)-3-(3'-picolino-1'-methyl)- t2-cephem-4-carboxylat-bromid aus 3-Picolin; tert-Butyl-7-(phenoxyacetamido)-3-(4'-carbamyl-1'-pyridino- methyl)-t2-cephem-4-carboxylat-bromid aus Isonicotin amid; tert.-Butyl-7-(phenoxyacetamido)-3 -(3'-carbamyl-1'-pyri- dinomethyl)-t2-cephem-4-carboxylat-bromid aus Nicotin amid; tert.-Butyl-7-(phenoxyacetamido)-3-[3'-(N'-methylcarbamyl)- 1-pyridino]-methyl-t2-cephem-4-carboxylatbromid aus N
Methylnicotinamid; tert.-Butyl-7-(phenoxyacetamido)-3-(3'-brom-N-pyridinome- thyl)-t2-cephem-4-carboxylat-bromid aus 3-Brompyridin;
; tert.-Butyl-7-(phenoxyacetamido)-3-(2',3'-dimethyl-N-pyri- dinomethyl)-t2-cephem-4-carboxylat-bromid aus 2,3-Di methylpyridin; tert. -Butyl-7-(phenoxyacetamido) -3-(3 '-carboxy-N-pyridino- methyl) t2-cephem-4-carboxylat-bromid aus Nicotinsäure; tert. -Butyl-7-(phenoxyacetamido)-3- (4'-cyano-N-pyridinome- thyl)-t2-cephem-4-carboxylat-bromid aus 4-Cyanopyridin; tert.-Butyl-7-(phenoxyacetamido)-3-(3 '-sulfonamido-N-pyri dinomethyl)-t2-cephem-4-carboxylat-bromid aus 3-Sul fonamidopyridin; tert.-Butyl-7-(phenoxyacetamido)-3-(1'-pyrimidinomethyl)- t2-cephem-4-carboxylat-bromid aus Pyrimidin;
tert.-Butyl-7-(phenoxyacetamido)-3 -(3'-thiazolylmethyl)-t2- cephem-4-carboxylat-bromid aus Thiazol.
Diese t2-Cephalosporinestersalze, die aus Penicillin V mittels des Morin-Jackson-Prozesses erhältlich sind und mittels des Verfahrens gemäss der Erfindung in t3-Cephemderi- vate übergeführt werden können, können mittels der oben beschriebenen Verfahrensweise zu antibiotischen Materialien verarbeitet werden.
Gemäss der bereits beschriebenen Verfahrensweise, wobei aber das dort verwendete Kaliumacetat durch andere sauerstoffhaltige nukleophile Reagenzien ersetzt wird, werden die angegebenen t2-Cephalosporinester aus den Phthalimidomethyl- oder Succinimidomethyl-7-(phenoxyacetamido)- 3-brommethyl-t2-cephem-4-carboxylatzwischenprodukten hergestellt;
dabei werden die folgenden, in 3-Stellung eine funktionelle Gruppe tragende Cephalosporinprodukte erhalten: Phthallimidomethyl-7-(phenoxyacetamido)-3-(benzoyloxyme- thyl)-L2-cephem-4-carboxylat aus Natriumbenzoat; Succinimidomethyl-7-(phenoxyacetamido)-3-(phenylacetoxy- methyl)-t2-cephem-4-carboxylat aus Natriumphenylacetat; Phthalimidomethyl-7 (phenoxyacetamido) -3-(thiophen-2-car- boxymethyl)-t2-cephem-4-carboxylat aus Natriumthio phen-2-carboxylat; Succinimidomethyl-7-(phenoxyacetamido)-3-(indol-2-acetoxy methyl)-t2-cephem-4-carboxylat aus Natrium-2-indolace tat;
; Phthalimidomethyl-7- (phenoxyacetamido)-3-(carbomethoxy- carboxymethyl)-t2-cephem-4-carboxylat aus Natriumme thyloxalat; Succinimidomethyl7-(phenoxyacetamido)3(hydroxyme thyl)-t2-cephem-4-carboxylat aus Wasser;
Phthalimidomethyl-7- (phenoxyacetamido) -3-(methoxycarbo nyloxymethyl)-a2-cephem-4-carboxylat aus Natriumme thylcarbonat; Succinimidomethyl-7-(phenoxyacetamido)-3-(methylthiocar- bonyloxymethyl)-t2-cephem-4-carboxylat aus Natrium-S methylmonothiocarbonat.
Die t2-Cephalosporinester werden durch das oben beschriebene Verfahren der Oxydation und Reduktion in ,3- Cephalosporinsäureantibiotika übergeführt.
1 molares Äquivalent 4-Methoxybenzyl-7-(phenoxyacet- amido)-3-brommethyl-n2-cephem-4-carboxyl gelöst in absolutem Methanol, wurde mit 2 molaren Äquivalenten wasserfreiem gepulvertem Calciumcarbonat versetzt. Das Gemisch wurde während 24 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, damit die Reaktion zu Ende verlief, filtriert und das Filtrat zur Trockene eingedampft. Der Rückstand, der das 4 Methoxybenzyl-7-(phenoxyacetamido)-3-methoxymethyl-A2- cephem-4-carboxylat enthielt, wurde in Benzol gelöst. Die Benzollösung wurde mit einer kleinen Menge Pyridin versetzt, um die Doppelbindung unter Bildung eines Gleichgewichtsgemisches aus dem n2- und t3-Cephalosporinester zu verschieben.
Nach mehreren Stunden wurden Trifluoressigsäure in molarem Überschuss, bezogen auf das Produkt, und Anisol zugesetzt, worauf das Gemisch während 2 Stunden gerührt wurde, wobei ein Gemisch der antibiotisch wirksamen 7-Phe noxyacetamido-3 -methoxymethyl- ,t3-cephem-4-carbonsäure mit 7-Phenoxyacetamido-3-methoxymethyl-#2-cephem-4- carbonsäure gebildet wurde.
Gemäss der Verfahrensweise von obigem Abschnitt wobei aber andere sauerstoffhaltige nukleophile Reagenzien verwendet werden, werden die folgenden t2-Cephalosporinester- produkte aus den angegebenen nukleophilen Reagenzien erhalten: 4-Methoxybenzyl-7-(phenoxyacetamido)-3-thiophen-2-metho- xymethyl)-t2-cephem-4-carboxylat aus Thiophen-2-car binol; 4-Methoxybenzyl-7-(phenoxyacetamido)-3-t4-(tert.-butoxy- ca*onylpiperidinyD-oxymethylj-2-cephem-4-carboxylat aus 4Hydroxypiperidin-N-tert.-butylcarbaminat; 4-Methoxybenzyl-7-(phenoxyacetamido)-3-(diphenylmethyl idenaminooxymethyl)-#2-cephem-4-carboxylat aus Benzo phenonoxim;
und 4-Methoxybenzyl-7-(phenoxyacetamido)-3-(isopropylidenami nooxymethyl)-#2-cephem-4-carboxylat aus Acetonoxim.
Die t2-Cephalosporinesterderivate lassen sich mittels der in Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweise zur Sulfoxydbildung und Reduktion und anschliessende Esterspaltung leicht in die entsprechenden t3-Sulfidsäureantibiotika überführen.
Veresterung
Eine Suspension von 6,98 g (0,002 Mol) t2-Desacetoxy- ceph-V-Säure[3-Methyl-7-(phenoxyacetamido)-A2-cephem4- carbonsäurej und 2,8 g (0,002 Mol) 4-Methoxybenzylalkohol in 100 cm3 Methylenchlorid wurde unter Rühren mit einer Lösung von 4,62 g Dimethylformamiddineopentylacetal in 25 cm3 Methylenchlorid versetzt. Innerhalb von wenigen Minuten trat vollständige Auflösung ein. Das Reaktionsgemisch wurde während 48 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, um die Reaktion vollständig zu Ende verlaufen zu lassen. Das Lösungsmittel wurde entfernt und Benzol zugesetzt. Die resultierende Lösung wurde dreimal mit wässriger Natriumbicarbonatlösung und zweimal mit wässriger Natriumchloridlösung gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und eingedampft.
Der Rückstand wurde aus Tetrachlorkohlenstoff kristallisiert und ergab 6,74 g (Ausbeute 92 /o, bezogen auf die nicht zurückgewonnene ,2¯ Säure) des 4-Methoxybenzyl-3-methyl-7-phenoxyacetamido t2-cephem-4-carbonsäureesters vom Schmelzpunkt 108 bis 1120 C.
Die verbrauchten wässrigen Natriumbicarbonatflüssigkeiten wurden mit Äthylacetat überschichtet, abgekühlt und auf pH = 2,5 gebracht. Die organische Schicht ergab 1,56 g farblose, kristalline 3-Methyl-7-phenoxyacetamido-#2-cep- hem-4-carbcnsäure, die wieder für den Veresterungsprozess verwendet werden konnte.
Einführung einer funktionellen Gruppe an der 3-Methylgruppe
1,17 g 4-Methoxybenzyl-3-methyl-7-phenoxyacetamido- t2-cephem-4-carbonsäureester wurden in Gegenwart von Azobisisobutyronitril mit N-Bromsuccinimid in Tetrachlorkohlenstoff behandelt, wobei 4-Methoxybenzyl-3-bromme thyl-7-phenoxyacetamido-,2-cephem-4-carbonsäureester gebildet wurden.
Dieser t2-Allylbromidester wurde in 100 cm3 absolutem Methanol, die 2 molare Äquivalente N,N-Diäthylanilin enthielten, gelöst, um den als Nebenpwdukt gebildeten Bromwasserstoff zu absorbieren. Das Gemisch wurde während 24 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, um eine vollständige Umsetzung sicherzustellen, und dann zur Trockene eingedampft, in Benzol aufgenommen, zweimal mit kalter 50/oiger Salzsäurelösung, Natriumbicarbonatlösung und Natriumchloridlösung extrahiert, über Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und eingedampft, wobei 970 mg eines braunen Öls erhalten wurde. Dieses braune Öl wurde über eine Säule mit Silikagel, das 15 0/0 Wasser enthielt, unter Verwendung eines Gemisches von Benzol und Äthylacetat als Eluierungsmittel chromatographiert.
Mit einer ca. 4 O/o Äthylacetat enthaltenden Benzollösung wurden ca. 15 O/o nicht umgesetztes Desacetoxyausgangsmaterial eluiert. Mit einer ca. 8 /0 Äthylacetat enthaltenden Benzollösung wurde 4-Methoxy benzyl-3-m ethoxymethyl-7-Dhenoxyacetamido-t2-cephem-4- carbonsäureester vom Schmelzpunkt 116 bis 1180 C (aus Methanol) in einer Ausbeute von 40 % eluiert. Die Struktur desselben wurde durch magnetisches Kernresonanzspektrum und Elementaranalyse bestätigt.
Beispiel 3 a) Sulfoxybildung
Eine gekühlte Lösung von 215 mg 4-Methoxybenzyl-3 methoxymethyl-7-phenoxyacetamido-t2-cephem-4-carbon- säureester in 5 cma Chloroform wurde mit einer Lösung von 85 mg m-Chlorpenzoesäure (88 o/o Reinheit) in Chloroform versetzt. Das Gemisch wurde gerührt und langsam im Verlauf einer Stunde erwärmen gelassen. Die Chioroformlösung wurde mit Natriumbicarbonatlösung und Natriumchloridlösung gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und eingedampft.
Der feste Rückstand wurde aus Benzol, das Methylenclllorid enthielt, kristallisiert und ergab 82 mg 4 Methoxybenzyl-3-methoxymethyl-7-phenoxyacetamido-3- cephem-4-carbo. ylat-l-oxyd vom Schmelzpunkt 183 bis 185 C. welches eine befriedigende Elementaranalyse liefert.
Weitere Versuche haben gezeigt, dass hydroxylgruppenhaltige Lösungsmittel, wie beispielsweise Isopropanol oder tert.-Butanol, bessere Ergebnisse in dieser Reaktion liefern als Chloroform.
b) Reduktion des Sulfoxydes
Eine Lösung von 1,028 g (0,002 Mol) 4-Methoxybenzyl 3-methoxymethyl-7-phenoxyacetamido-3-cephem-4-carbo- xylat-1-oxyd in 75 cm3 trockenem Dimethylformamid wurde mit 15 cm3 Acetylchlorid und darauf mit 6 g Natriumdithionit (Na2S2Q4) versetzt. Nach dem Rühren bei Raumtemperatur während 4 Stunden wurde das resultierende Gemisch abgekühlt und mit Benzol und wässriger Natriumbicarbonatlösung versetzt. Nachdem das überschüssige Acetylchlorid vollständig zersetzt war, wurde Wasser zugegeben und das Gemisch zweimal mit Benzol extrahiert.
Die vereinigt ten Benzolextrakte wurden mit wässriger Natriumbicarbonatlösung und darauf mit Natriumchloridlösung gewaschen und dann über Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und eingedampft, wobei 1,32 g rohes, dunkelbraunes, halbfestes 4 Methoxybenzyl3 -methoxymethyl-7-phenoxyacetamido-ns- cephem-4-carboxylat erhalten wurden.
Dieser rohe t3-Cephalosporinester wurde durch Säulenchromatographie an einer Säule mit Silikagel, das 15 o/o Wasser enthielt, gereinigt und unter Verwendung von 5 o/o Äthylacetat enthaltendem Benzol eluiert. Es wurden 300 mg 4 Methoxybenzyl-5-methoxymethyl-7-phenoxyacetamido-A3- cephem-4-carboxylat vom Schmelzpunkt 116 bis 117,50 C (nach Kristallisation aus Äthyläther) erhalten. Die vermutete Struktur wurde durch magnetisches Kernresonanzspektrum und Elementaranalyse verifiziert.
Beispiel 4
Esterspaltung
Eine Lösung von 174 mg 4-Methoxybenzyl-3-methoxy methyl-7-phenoxyacetamido-t3-cephem-4-carboxylat und 119 mg Anisol in 25 cm3 trockenem Benzol wurde mit 1,25 cm3 Trifluoressigsäure versetzt. Nach dem Rühren während 2 Stunden bei Raumtemperatur wurde das Reaktionsgemisch eingedampft, der Rückstand in Athylacetat aufgenommen und das resultierende Äthylacetatgemisch dreimal mit wässriger Natriumbicarbonatlösung extrahiert. Die wässrigen Bi carbonatextrakte wurden abgekühlt, mit Äthylacetat überschichtet und auf pH = 2,8 angesäuert.
Aus der Äthylacetatschicht wurden durch Eindampfen 140 mg eines Schaumes erhalten, der nach Kristallisation aus Ather 86 mg 3-Metho xymethyl-7-phenoxyacetamido-t3-cephem-4-carbonsäure vom Schmelzpunkt 135 bis 1370 C lieferte. Diese Säure gab auf einem Bioautogramm ihres Papierchromatogrammes eine antibiotisch aktive Zone. Der Fleck des Derivates bewegte sich etwas langsamer als derjenige von Desacetoxyceph-V.
p-Methoxybenzyl-3-cyanomethyl-7-phenoxyacetamido-2- cephem-4-carboxylat
Eine aus 585 mg des entsprechenden p-Methoxybenzyl-3 methyl-7-phenoxyacetamido-t2-cephalosporansäureesters erhaltene Portion von rohem p-Methoxybenzyl-3-brommethyl 7-phenoxyacetamido-/X2-cephem-4-carboxylat wurde in 10 cm3 trockenem Dimethylsulfoxyd gelöst und zu einer Suspension von 55 mg Cuprocyanid (0,5 molare ltquivalente, bezogen auf das Ausgangsmaterial) in 5 cm3 Dimethylsulfoxyd gegeben. Das Gemisch wurde während 6 Stunden bei Raumtemperatur gerührt.
Dann wurde Benzol zugesetzt und das resultierende Gemisch folgendermassen extrahiert: dreimal mit wässriger Natriumchloridlösung, zweimal mit kalter wässriger 50/obiger Salzsäurelösung, zweimal mit wässriger Natriumbicarbonatlösung sowie zweimal mit wässriger Natriumchloridlösung. Der Rückstand wurde über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und eingedampft und ergab 392 mg rohes Produkt.
Dieses rohe Produkt wurde auf eine Säule mit 15 o/o Wasser enthaltendem Silikagel gegeben. Das Ausgangsmaterial, nämlich der p-Methoxybenzyl-3-methyl-7-phenoxy- acetamido-t2-cephem-4-carbonsäureester, wurde mit 2 o/o Athylacetat enthaltendem Benzol und 4 0/0 Äthylacetat enthaltendem Benzol eluiert. 4 O/o Äthylacetat enthaltendes Benzol und 8 o/o Äthylacetat enthaltendes Benzol ergaben ein Eluat, welches das gewünschte p-Methoxybenzyl-3-cyanome thyl-7-phenoxyacetamido-3-cephem-4-carboxylat enthielt, das nach Kristallisation aus Äthyläther den Schmelzpunkt 119 bis 1200 C hatte.
Die Struktur dieses gewünschten Produktes wurde durch magnetische Kernresonanz, Massenspektrometrie und Elementaranalyse bestätigt.
Beispiel 5 a) 4-Methoxybenzyl-3-cyanomethyl-7-phenoxyacetamido- ,3-cephem-4-carboxylat-l-oxyd
Eine Lösung von 372 mg 4-Methoxybenzyl-3-cyanome thyl-7-phenoxyacetamido-t2-cephem-4-carboxylat in 300 cm3 Isopropylalkohol wurde mit einer Lösung von 133 mg m-Chlorperbenzoesäure in Isopropylalkohol versetzt. Dieses Gemisch wurde über Nacht bei Raumtemperatur gerührt.
Das Sulfoxyd, das ausfiel, nämlich 4-Methoxybenzyl-3-cyano methyl-7-phenoxyacetamido- a3-cephem-4-carboxylat- l-oxyd (210 mg, Schmelzpunkt 204 bis 2070 C) wurde abgesaugt.
Das Filtrat wurde zur Trockene eingedampft. Der Rückstand wurde in Äthylacetat aufgenommen, mit wässriger Natriumbicarbonatlösung, dann mit wässriger Natriumchloridlösung gewaschen und über Magnesiumsulfat getrocknet, darauf filtriert und eingedampft, wobei 160 mg eines Öles erhalten wurden, aus welchem nach Zusatz von Methanol weitere 45 mg 3-Sulfoxydester kristallisierten. Die Struktur des 4-Me thoxybenzyl-3-cyanomethyl-7-phenoxyacetamido-A3-cephem- 4-carboxylat-1-oxydes wurde durch spektroskopische Verfahren verifiziert.
b) 4-Methoxybenzyl-3 -cyanomethyl-7-phenoxyacetamido- t3-cephem-4-carboxylat
Eine Lösung von 400 mg wie oben hergestelltem 4-Me thoxybenzyl-3-cyanomethyl-7-phenoxyacetamido-t,3-cephem- 4-carboxylat-1 -oxyd in 25 cm3 trockenem Dimethylformamid wurde mit 1,6 g Natriumdithionit (Na2S204) versetzt. Das Gemisch wurde in einem Eiswasserbad gekühlt und mit 4,5 cm3 Acetylchlorid versetzt. Das Gemisch wurde in dem Kältebad während 1 Stunde gerührt und dann in ein kaltes Gemisch von wässriger Natriumbicarbonatlösung und Benzol gegossen.
Nachdem das überschüssige Acetylchlorid vollständig zersetzt war, wurde weiteres Benzol zugegeben und das Gemisch mit wässriger Natriumbicarbonatlösung und darauf mit wässriger Natriumchloridlösung gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und eingedampft, wobei 620 mg rohes 4-Methoxybenzyl-3-cyanomethyl-7-phenoxy acetamido-t3-cephem-4-carboxylat als Produkt erhalten wurden.
Dieses rohe Produkt wurde auf eine Säule aufgebracht, die 40 g Silikagel mit 15 0/0 Wassergehalt enthielt. Das reine 4-Methoxybenzyl-3 -cyanomethyl-7-phenoxyacetamido-t3- cephem-4-carboxylat wurde mit einem Gemisch aus Benzol und 4 O/o Äthylacetat eluiert und aus Äthyläther kristallisiert. Es hatte einen Schmelzpunkt von 145 bis 1470 C. Die Struktur wurde mittels spektroskopischer Verfahren bestätigt.
Beispiel 6
Das 4-Methoxybenzyl-3-cyanomethyl-7-phenoxyacetami do-t3-cephem-4-carboxylat wurde bei Raumtemperatur während 2 Stunden mit einem molaren Überschuss von Trifluoressigsäure in Benzollösung behandelt, wobei die entsprechende 3-Cyanomethyl-7-phenoxyacetamido-t3cephem-4-carbon- säure gebildet wurde, die antibiotische Wirkung gegen Bacillus subtilis hat, wie ein Bioautogramm ihres Papierchromatogrammes zeigt.
Herstellung von tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3 brommethyl-A2-cephem-4-carboxylat
Eine Lösung von 8,08 g (20 Millimol) 4-tert.-Butyl-7 (phenoxyacetamido)-3-methyl-t2-cephem-4-carboxylat, 5,0 g N-Bromsuccinimid und 50 mg Azobisisobutyronitril in 800 cm3 Tetrachlorkohlenstoff wurde unter Stickstoff zum Rückfluss erhitzt, bis der Jodstärketest negativ war (5 Stunden).
Das Reaktionsgemisch wurde abgekühlt, das Succinimid durch Filtration entfernt und das Lösungsmittel unter vermindertem Druck abdestilliert, wobei 11,8 g rohes Produkt erhalten wurden. Ein magnetisches Kernresonanzspektrum zeigte, dass nur tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-bromme thyl-,2-cephem-4-carboxylat vorlag, das mit Spuren Succinimid verunreinigt war (Ausbeute < 90 O/o).
tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-isopropoxymethyl- t2-cephem-4-carboxylat
Eine Lösung von 3,51 g wie in obigem Abschnitthergestelltem 4-tert.-Butyl-7-(phenoxyacetamido)-3-brommethyl-t,2- cephem-4-carboxylat in 100 cm3 Isopropanol wurde auf einem Dampfbad während 20 Minuten auf ca. 700 C erhitzt.
Das überschüssige Isopropanol wurde unter vermindertem Druck entfernt. Der Rückstand wurde in Benzol gelöst, mit wässeriger 50/obiger Natriumbicarbonatlösung und dann mit Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und zur Trockene eingedampft, wobei er 2,32 g rohes tert.-Butyl7-phenoxyacetamido-3 -isopropoxymethyl-t2-cephem-carbo- xylat als Produkt ergab. Die Spektralanalyse bewies die angenommene Struktur.
tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido -tert.-butoxymethyl- t2-cephem-4-carboxylat
Eine Lösung von 1,00 g tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido 3-brommethyl-t2-cephem-4-carboxylat in 50 cm3 tert.-Butylalkohol wurde während 90 Minuten unter Rückfluss (ca.
830 C) gerührt. Das Alkohollösungsmittel wurde dann unter vermindertem Druck entfernt und der Rückstand in Äthyl- acetat gelöst. Die Äthylacetatlösung wurde erwärmt, mit Entfärbungskohle behandelt, filtriert und zur Trockene eingedampft und ergab 1,36 g rohes tert.-Butyl-7-phenoxyacet amido-3-tert.-butoxymethyl-t2-cephem-4-carboxylat als Produkt. Das rohe Produkt wurde über 75 g Silikagel mit 15 o/o Wassergehalt chromatographiert und ergab 0,563 g tert. Butyl-7-phenoxyacetamido-3 -tert.-butoxymethyl-t2-cephem- 4-carboxylat als Produkt, das in dem Eluat mit 10 o/o Äthylacetat enthaltendem Benzol erhalten wurde. Die Struktur des Produktes wurde durch Spektraldaten bestätigt.
tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-cyclopentyloxymethyl- t2-cephem-4-carboxylat wurde hergestellt, indem man tert. Butyl-7-phenoxyacetamido-3 -brommethyl-,2-cephem-4-car- boxylat in überschüssigem Cyclopentylalkohol wie oben beschrieben, erwärmte.
Ähnliche 3-Oxyäther-t2-cephalosporinester werden hergestellt, indem man das entsprechende 7-Acylamido-3-brom methyl-n2-cephem-4-carboxylat im Gemisch mit einem stöchiometrischen Überschuss des gewünschten primären, sekundären oder tertiären Alkohols erhitzt.
Beispiel 7 a) Oxydation
Dieses Beispiel zeigt anhand von tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3 -isopropoxymethyl-t2-cephem-4-carbonsäure- ester, wie die oben beschriebenen 3-Oxyäther-n2-cephalo- sporinester zu den entsprechenden t3-Cephem-1-oxydestern oxydiert und zu den entsprechenden t3-Cephemestern reduziert werden.
Roher tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3 -isopropoxyme- thyl-t2-cephem-4-carbonsäureester (2,32 g), der oben erhalten wurde, wurde in einem Gemisch aus Methylenchlorid und 50 cm3 Isopropanol gelöst und bei Eistemperatur gerührt, während eine Lösung von 1,00 g m-Chlorperbenzoesäure in 50 cm3 Methylenchlorid tropfenweise zugegeben wurde.
Nach Beendigung der Zugabe wurde das Lösungsmittel unter vermindertem Druck entfernt. Der Rückstand wurde in Ät- hylacetat gelöst, mit wässriger 50/obiger Natriumbicarbonatlösung gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und zur Trockene eingedampft und ergab 2,16 g des rohen Sulfoxydesters, nämlich tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3 -isopropoxy- methyl-t3-cephem-4-carboxylat-1-oxyd. Der rohe Sulfoxydester wurde über 200 g Silikagel mit 15 o/o Wassergehalt chromatographiert und ergab 1,10 g des reinen Sulfoxydesters, der mit einem Gemisch aus 40 o/o Äthylacetat und 60 o/o Benzol eluiert wurde. Die Struktur des reinen Sulfoxydesters wurde durch Spektraldaten verifiziert.
b) Reduktion
Eine Lösung von 0,891 g des Sulfoxydesters tert.-Butyl 7-phenoxyacetamido-3 -isopropoxymethyl-,3-cephem-4-car- boxylat-1-oxyd, 0,71 g Stannochlorid, 0,5 cm3 Acetylchlorid, 15 cm3 Acetonitril und 5 cm3 Dimethylformamid wurde während 2 Stunden bei 250 C gerührt. Die Lösungsmittel wurden unter vermindertem Druck entfernt und der Rückstand in Äthylacetat suspendiert.
Die Äthylacetatsuspension wurde zweimal mit wässriger, 30/obiger Salzsäurelösung, wässriger, 50/eiger Natriumbicarbonatlösung und dann mit Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und zur Trockene eingedampft, wobei 0,781 g des reduzierten Esters (Sulfidesters), nämlich tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-iso propoxymethyl-t3-cephem-4-carboxylat, erhalten wurden.
Die Struktur wurde mit Hilfe von Spektralanalysen verifiziert.
Beispiel 8
Esterspaltung
Eine Lösung von 0,156 g tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido 3-isopropoxymethyl-t3-cephem-4-carbonsäureester in 7 cm3 980/oiger Ameisensäure und Wasser wurde während 25 Stunden bei 250 C gerührt, um die Reaktion vollständig zu Ende zu führen. Das Reaktionsgemisch wurde in Wasser gegossen und mit Äthylacetat extrahiert. Die Äthylacetatlösung wurde mit Wasser gewaschen und dann mit wässriger, 5 /OigerNa- triumbicarbonatlösung extrahiert. Die resultierende Lösung wurde mit wässriger, 30/obiger Salzsäure angesäuert und mit Äthylacetat extrahiert.
Die resultierende Äthylacetatlösung wurde über Natriumsulfat getrocknet und zur Trockene eingedampft und ergab 0,088 g der freien Säure, nämlich 7 Phenoxyacetamido3 -isopropoxymethyl- n3-cephem-4-carbon- säure, die in vitro antibiotische Wirksamkeit gegen eine Gruppe von penicillinempfindlichen und penicillinresistenten Staphylokokken zeigt.
Gemäss den oben beschriebenen Verfahrensweisen wurden die folgenden anderen 3-Oxymethyl-,2-cephem-4-car- bonsäureester (II) hergestellt, indem man tert.-Butyl-7-phen oxyacetamido-3-brommethyl-A2-cephem-4-carboxylat in einem Überschuss des angegebenen Alkohols auflöste und erwärmte:
28. tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-benzyloxymethyl-A2- cephem-4-carboxylat aus Benzylalkohol; 29. tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-(1'-cyclohexylmethoxy)- methyl-t2-cephem-4-carboxylat aus Cyclohexylmethanol; 30. tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-n-butoxymethyl-A2- cephem-4-carboxylat aus n-Butanol; 31. tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-(2'-tetrahydrofurylme thoxy)-methyl-t2-cephem-4-carboxylat aus 2-Tetrahy drofurylmethanol; 32. tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-(acetylmethoxy)-me- thyl-2-cephem-4-carboxylat aus a-Hydroxyaceton; 33. tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-(2'-methoxyäthoxy)-me thyl-2-cephem-4-carboxylat aus 2-Methoxyäthanol;
34. tert-.Butyl-7-phenoxyacetamido-3-(p-methoxybenzyloxy) methyl-t2-cephem-4-carboxylat aus p-Methoxybenzyl alkohol; 35. tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-propargyloxymethyl t2-cephem-4-carboxylat aus Propargylalkohol; 36. tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-(2'-trifluoräthoxy)-me thyl-t2-cephem-4-carboxylat aus 2,2,2-Trifluoräthanol; 37. tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-(carboäthoxymethoxy) methyl-t,2-cephem-4-carboxylat aus Athyl-a-hydroxy- acetat; 38. tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3 - (2'-acetoxyäthoxy) -me- thyl-n2-cephem-4-carboxylat aus 2-Acetoxyäthanol;
39. tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-(2-bromäthoxy)-methyl t2-cephem-4-carboxylat aus 2-Bromäthanol; 40. tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-(3'-brompropoxy)-me- thyl-,2-cephem-4-carboxylat aus 3-Brom-n-propanol; 41. tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3 - (2'-allyloxy)-methyl-A2 cephem-4-carboxylat aus Allylalkohol; 42. tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-(2'-methylthioäthoxy)- metltyl-3cephem-4-carboxylat aus 2-Methylthioäthanol; 43. tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-(4'-nitrophenoxy)-me thyl-t2-cephem-4-carboxylat aus 4-Nitrophenol; 44. tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-phenoxymethyl-A2- cephem-4-carboxylat aus Phenol;
45. tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-(4'-methylphenoxy)-me- thyl-t2-cephem-4-carboxylat aus p-Methylphenol; 46. tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3 - (2'-cyanoäthoxy)-me thyl-t2-cephem-4-carboxylat aus 2-Cyanoäthanol; 47. tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-(3'-tetrahydrofuryloxy- methyl)-a2-cephem-4-carboxylat aus 3-Furylalkohol; 48. tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-[1'-(carboäthoxy)-ätho- xy]-t2-cephem-4-carboxylat aus Athyl-2-hydroxypropio- nat;
49. tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-(2'-chlorallyloxyme- thyl)-A2-cephem-4-carboxylat aus 2-Chiorallylalkohol; 50. tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3 - (2'-thienylmethoxy)- methyl-na-cephem-4-carboxylat aus 2'-Thienylmethanol.
Die folgende Tabelle enthält die magnetischen Kernresonanzdaten, die der 3-Gruppe einiger der neuen Ausgangsprodukte der Formel II entsprechen. Diese Daten sind als Grösse 8 in 10-6-Einheiten (p. p. m), bezogen auf Tetramethylsilan in Deuteriochloroform als Lösungsmittel, angegeben. Die Daten sind in der folgenden Form wiedergegeben: a) = chemische Verschiebung (ppm) b) = Beschreibung der Signale des Spektrums: s = Singulett d = Dublett t = Triplett m = Multiplett q = Quartett c) = Anzahl der Protonen
Die erste Gruppe von Verbindungen waren tert.-Butyl-7 phenoxyacetamido-3-oxymethyläther- 3-cephem-4-carbon- säureester der Formel:
EMI14.1
<tb> S <SEP> GÜ
<tb> <SEP> --M <SEP> nl
<tb> <SEP> t <SEP> b1tyi
<tb> wobei R die angegebenen Bedeutungen hatte.
R 3-Methylen- An die 3-Methylengruppe gruppe gebunden -H 4,20 (s) 2,85 (s) (1) -CH3 4,0 (d) 3,29 (s) (3) -CH2CH3 3,92 (s) 3,30 (q) (2), 1,2 (t) (3)
EMI14.2
4,05 (s) 3,60 (m) (1), 1,18 (d) (6) 3,95 (s) 1,20 (s) (9) 4,10 (q) 4,50 (s) (2), 7,35 (s) (5) 4,20 (m) 3,60 (t) (2), 4,20 (t) (2),
2,10 (s) (3) -CH2CH2CN 4,12 (q) 3,60 (t) (2), 2,60 (t) (2) -CH2CH3OCH3 4,20 (q) 3,30 (s) (4), 3,45 (s) (3)
EMI14.3
4,0-4,2 (m) 4,2 (m) (1) -CH2CH2CH2CH3 4,0 (q) 0,90 (t) (3), 1,50 (m) (4),
3,30 (q) (2)
EMI14.4
4,10 (m) 1,8 (m) (4), 3,30 (d) (2),
3,8 (m) (3) -CH2CH2SCH3 3,80 (m) 2,1 (s) (3), 3,6 (m) (4)
EMI14.5
4,20 (m) 1,25 (t) (3), 4,0 (s) (2),
4,2 (q) (2) 4,12 (q) 2,15 (s) (3),
4,00 (s) (2) -CH2CH2Br 4,10 (q) 3,3-3,9 (m) (4) -CH2ECH 4,17 (s) 2,5 (t) (1), 4,10 (d) (2) -CH2C8H5 4,0 (q) 3,2 (2) (d), 1,01,9 (m) -CH2CH=CH2 4,0 (m) 4,0 (m) (2), 5,0-5,5 (m) (3) -CH2CH2CH2Br 4,10 (m) 2,0 (m) (2), 3,3-3,8 (m) (4)
EMI14.6
4,10 (m) 1,0-1,5(m)(6), 4,2 (m) (3) -CsH5 3,41 (s) 6,7-7,4 (m) Weitere Verbindungen der Formel:
EMI15.1
<tb> ¸
<tb> <SEP> CO2- <SEP> tert0 <SEP> -Butyl
<tb> worin X folgende Bedeutung hat, wurden ebenfalls hergestellt und durch magnetische Kernresonanzspektren analysiert.
X 3-Methylengruppe an die 3-Methylen gruppe gebunden (X) -Br 4,20 (q) -SCH3 3,30 (m) 1,98 (s) (3)
EMI15.2
3,20 (m) 2,2 (s) (6) -CN 2,01 (s)
Herstellung von tert. -Butyl-7-(phenoxyacetamido)-3 hydroxymethyl- D2-cephem-4-carboxylat
Das aus 20 Millimol wie oben hergestellte 4-tert.-Bu tyl-7-phenoxyacetamido-3-methyl-t3-cephem-4-carboxylat hergestellte tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-brommethyl n2-cephem-4-carboxylat wurde in 200 cm3 Benzol gelöst und mit 200 cma Dimethylsulfoxyd und 5 cm3 Wasser versetzt.
Das Reaktionsgemisch wurde während 20 Stunden bei 250 C gerührt. Das Reaktionsgemisch wurde dann in 1000 cm3 Wasser, die 20 g Natriumchlorid enthielten, gegossen. Die Benzolschicht, die sich von dem Wasser trennte, wurde dann viermal mit Wasser und zweimal mit wässriger 50/obiger Natriumbicarbonatlösung gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und zur Trockene eingedampft. Der Rückstand kristallisierte aus Benzol in Form von Prismen (3,9 g, 46 o/o) vom Schmelzpunkt 118 bis 1200 C. Die Spektraldaten bestätigten die vorgeschlagene Struktur.
Als diese Reaktion weiter untersucht wurde, wurde festgestellt, dass mit einem Gemisch von Benzol und Dimethylsulfoxyd im Volumenverhältnis 50:50 als Verdünnungsmittel für die Umsetzung dieser 7-Acylamido-3 -brommethyl-a2- cephem-4-carbonsäureester mit Wasser bessere Ausbeuten erhalten werden, obgleich gute Ausbeuten auch mit Gemischen von Benzol und 25 bis 75 Volumenprozent Dimethylsulfoxyd erhalten werden. Durch Dünnschichtchromatographie wurde in weiteren Versuchen bewiesen, dass Tetrahydrofuran, Acetonitril, Äthylacetat, Nitromethan, Aceton, Dioxan, Methylchlorid und ähnliche organische Verdünnungsmittel anstelle von Benzol verwendet werden können, während Dimethylformamid und Hexamethylphosphorsäureamid anstelle von Dimethylsulfoxyd verwendet werden können.
Ähnliche 3-Hydroxymethylverbindungen wurden hergestellt, indem man Wasser mit 7-Phenoxyacetamido-3-brom methyl-C2-cephem-4-carbonsäureestern umsetzte, wobei es sich um p-Methoxybenzyl-, tert.-Butyl-, p-Nitrobenzyl- und 1,1 -Dimethyl-2-propinylester handelte.
Die wie oben hergestellten 3-Hydroxymethylverbindungen können verwendet werden, um die entsprechenden 3 Acyloxymethyl-ft2-cephemester durch Umsetzung mit einem Alkansäureanhydrid, z. B. Essigsäureanhydrid, herzustellen; diese können dann durch das oben beschriebene Verfahren (Oxydation, Reduktion) und gegebenenfalls Esterspaltung in bekannte antibiotisch wirksame Verbindungen übergeführt werden.
Herstellung von ert.-Butyl-7-(phenoxyacetamido)-3- dimethylaminomethyl-t2-cephem-4-carboxylat
Eine Lösung von rohem t2-Bromid (tert.-Butyl-7-phe noxy cetamido-3-brommethyl-t2-cephem-4-carboxylat) in 50 cmS Äthyläther wurde bei etwa 0 C mit ca. 5 cm3 Dimethylamin in 20 cmS Äther versetzt. Das Reaktionsgemisch wurde während 3 Stunden bei 0 C gerührt. Das Lösungsmittel wurde unter vermindertem Druck entfernt und der Rückstand in Äthylacetat suspendiert. Die Äthylacetatlösung wurde zweimal mit wässriger 50/obiger Natriumbicarbonatlösung gewaschen und dann mit 30/obiger Salzsäure extrahiert.
Die saure Lösung wurde mit 5 loiger Natriumbicarbonatlösung basisch gemacht und dann mit Äthylacetat extrahiert.
Die Äthylacetatlösung wurde über wasserfreiem Kaliumcarbonat getrocknet und zur Trockene eingedampft und ergab 2,3 g rohes Produkt. Ein magnetisches Kernresonanzspektrum zeigte, dass das reine Dlmethylaminderivat vorlag, nämlich tert.-Butyl-7-phenoxyacetalmido-3-(N,N-dimethyl- aminomethyl)-t2-cephem-4-carboxylat.
Eine Lösung von tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-brom- methyl-ft3-cephem-4-carboxylat in trockenem Benzol wurde mit überschüssigem Methylmercaptan gemischt und der bereits beschriebenen Verfahrensweise unterworfen. Als Produkt wurde tert.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-methylthiome- thyl-t2-cephem-4-carboxylat erhalten. Ein magnetisches Kernresonanzspektrum ergab definierte Signale für das Pro edukt, und zwar ein Multiplett bei 3,3 X10-o (3,3 ppm) für die 3-Methylengruppe und ein Singulett bei 1,98 X 10-c für die drei Protonen der Thiomethylgruppe, bezogen auf Tetramethylsilan in Deuterochloroform als Lösungsmittelstandard.
Im folgenden wird eine Zusammenfassung der Eigenschaften von Verfahrensprodukten gegeben.
EMI16.1
Berechnet Gefunden Rt R2 Smp., OC C H N C H N p-Nitrobenzyl CH3 201-205 56,92 4,78 4,97 56,92 4,83 8,05 2-Benzothienylmethyl CH3 182-185 60,22 4,87 5,20 60,02 4,97 5,19 3-Chlorbenzyl CH3 171-174 58,07 4,87 5,42 57,82 4,91 5,36 3-Chlorphenylthiomethyl CH3 138-143 54,68 4,59 5,10 54,84 4,81 5,32
EMI16.2
CH3 158-165 52,38 4,80 11,11 50,35 5,04 10,00 CH3 149-150 59,77 4,24 15,36 59,70 4,06 5,19 2-Thienylmethyl Et 159-162 57,37 5,22 5,58 57,64 5,33 5,35
Beispiel 9
Hydrolyse:
Aus der obigen Tabelle wurde der p-Methoxybenzyl-7 (4'-nitrophenylacetamido)-3 -methoxymethyl-a3-cephem-4- carbonsäureester gewählt, um diese Stufe zu erläutern.
Eine Lösung von 120 mg (0,23 Millimol) p-Methoxyben zyl-7- (4-nitrophenylacetamido)-3 -methoxymethyl-3-cephem 4-carboxylat, 0,4 cm3 Trifluoressigsäure und 20 Tropfen Anisol in 10cm3 Benzol wurde während 1,5 Stunden bei Raumtemperatur stehen gelassen. Die Lösung wurde dann zu 100 cm3 Phosphatpuffer (pH = 7) gegeben. Nach Trennung der Schichten wurde die wässrige Schicht mit Wasser und gesättigter Natriumchloridlösung gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet und eingeengt. Der Rückstand wurde in 15 cm3 Äthanol gelöst und mit 0,4 cm3 einer einnormalen Lösung von Natriumacetat in Methanol versetzt.
Nach 2 Stunden bei 0 C wurde das feste Material isoliert, mit Atha- nol gewaschen und im Vakuum bei 450 C getrocknet; es ergab 76 mg (83 /o) des kristallinen Produktes, nämlich 7-(4' Nitrophenylacetamido)-3-methoxymethyl- ns-cephem4-car- bonsäure. Die magnetischen Kernresonanz- und Ultraviolettspektren bestätigten die Struktur dieser Verbindung. Die Mikroanalyse war ebenfalls in Übereinstimmung mit den berechneten Werten.
Die folgende Tabelle enthält eine Zusammenfassung der physikalischen und chemischen Daten der Natrium salze der obigen und anderer Säuren der in der Tabelle angegebenen Formel:
EMI17.1
Berechnet Gefunden Rt R2 C H N C H N 5
EMI17.2
CH3 47,54 3,75 9,78 47,70 4,15 9,51 217 (10.800)
265 (16.300) CH3 51,81 3,89 6,36 51,91 3,73 6,30 227 (17.000)
258 (9.550)
297 (2.000) CH3 49,08 4,76 6,02 48,81 4,69 5,73 258 (7.000) CH3 45,28 3,58 6,21 44,99 3,78 5,92 252 (12.300) CH3 41,37 3,72 13,79 41,40 4,01 13,50 CH3 50,99 4,28 7,00 45,56 4,76 6,37 258 (6.800)
Et 57,37 5,22 5,58 57,64 5,33 5,35 CH3 48,89 4,37 7,60 48,60 4,50 7,63
Die obigen neuen Natriumsalze der 7-Acylamido-3-alko xymethyl-t3-cephem-4-carbonsäuren sind gegen die verschiedensten gram-positiven und gram-negativen Organismen antibiotisch wirksam.
Beispiel 10 tert.-Butyl-7-amino-3-cyanomethyl-3-cephnm-4- carboxylat-p-toluolsulfonat
Eine Lösung von 2,15 g (5 Millimol) tert.-Butyl-7-phe noxyacetamido-3-cyanomethyl-t3-cephem-4-carboxylat in 100 cm3 trockenem Benzol wurde mit 590 mg (1,5 Äquivalent) trockenem Pyridin und 1,56 g (1,5 Äquivalent) Phosphorpentachlorid versetzt. Dieses Gemisch wurde während 2 Stunden unter Stickstoff auf 560 C erhitzt. Das Benzol wurde entfernt und 100 cm3 eiskaltes Methanol zugesetzt. Nach Stehenlassen bei Raumtemperatur über Nacht wurde das Methanol unter vermindertem Druck entfernt, worauf 75 cm3 Tetrahydrofuran und nach Abkühlen 75 cms kalte Pufferlösung (pH = 4,5) zugesetzt wurden.
Nach dem Stehenlassen während 20 Minuten wurde das Tetrahydrofuran unter vermindertem Druck entfernt und Äthylacetat und etwas Wasser zugesetzt. Der pH-Wert dieses Gemisches wurde mit Natriumbicarbonat auf 6,5 gebracht. Die organische Schicht wurde abgetrennt, zweimal mit Kochsalzlösung gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und auf ein kleines Volumen eingedampft. Eine Lösung dieses tert.-Butyl-7-ami no-3-cyanomethyl-t3-cephem-4-carboxylates in 50 cm3 Äthylacetat wurde mit einer Lösung von 951 mg p-Toluolsulfonsäure in 50 cm3 Äthylacetat versetzt. Man liess das p-Toluolsulfonsäuresalz über Nacht auskristallisieren und saugte es dann ab; es wurden 856 mg vom Schmelzpunkt 1170 C (Zersetzung) erhalten.
Die Struktur wurde durch Infrarot-, Ultraviolett- und magnetisches Kernresonanzspektrum sowie Elementaranalyse bestätigt.
Beispiel 11 tert.-Butyl-7-amino-3-methoxymethyl-t3-cephem-4- carboxylat
Eine Lösung von 364 mg (0,84 Millimol) öligem tert. Butyl-7-phenoxyacetamido-3-methoxymethyl ,3-cephem-4 - carboxylat in 30 cm3 trockenem Benzol wurde mit 83 mg trockenem Pyridin und 218 mg Phosphorpentachlorid (1,25 Äquivalent) versetzt. Das Gemisch wurde während 2 Stunden unter Stickstoff auf 56 bis 580 C erhitzt. Das Benzol wurde entfernt, worauf 35 cm3 eiskaltes Methanol zugesetzt wurden. Diese Lösung wurde während 24 Stunden bei Raumtemperatur stehen gelassen. Das Methanol wurde unter vermindertem Druck entfernt, worauf 20 cm3 Tetrahydrofuran zugegeben wurde. Nach dem Abkühlen wurden 20 cm3 Puffer vom pH = 4,5 zugesetzt, worauf man das Gemisch während 20 Minuten bei Raumtemperatur stehen liess.
Nach Entfernung des Tetrahydrofurans unter vermindertem Druck wurden verdünnte Kochsalzlösung und Äthylacetat zugegeben und der pH-Wert mit festem Natriumbicarbonat auf 6,5 gebracht. Die organische Schicht wurde abgetrennt, zweimal mit gesättigter Kochsalzlösung gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und auf ein kleines Volumen eingedampft. Zwecks Identifizierung wurde eine Lösung des erhaltenen tert.-Butyl-7-amino-3-methoxymethyl-t3-cephem-4- carboxylates in 20 cm3 Äthylacetat mit einer Lösung von 160 mg p-Toluolsulfonsäure-monohydrat versetzt.
Das p-Toluolsulfonsäuresalz des tert.-Butyl-7-amino-3-methoxymethyl Q3-cephem-4-carboxylates kristallisierte spontan in einer Menge von 177 mg (Ausbeute 45 /o). Dieses feste Salz wurde aus Isopropylalkohol umkristallisiert und ergab eine reinere Probe vom Schmelzpunkt 183 bis 1870 C, dessen Struktur durch Infrarot-, Ultraviolett- und magnetisches Kernresonanzspektrum sowie Elementaranalyse bestätigt wurde.
Beispiel 12 7-(2'-Thienyl)-acetamido-3-cyanomethyl-t3- cephem-4-carbonsäure
Eine Lösung von 455 mg tert.-Butyl-7-thiophenacetamido 3-cyanomethyl-t3-cephem-4-carboxylat in 40 cm3 98- bis 1000/obiger Ameisensäure wurde während 2,5 Stunden bei Raumtemperatur unter Stickstoff gerührt. Die Ameisensäure wurde unter vermindertem Druck entfernt. Äthylacetat und Wasser wurden zugesetzt und der pH-Wert mit Natriumbicarbonat auf etwa 7,5 gebracht. Die wässrige Schicht wurde mit Äthylacetat versetzt, das Gemisch abgekühlt und mit 200/eiger Salzsäure auf pH = 2,8 angesäuert.
Die organische Schicht wurde entfernt, zweimal mit gesättigter Kochsalzlösung gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und eingedampft und ergab 234 mg eines golden gefärbten Schaumes.
Dieses schaumförmige Material wurde in siedendem Äthyläther aufgenommen (wobei 10 mg unlöslich blieben).
Nach Eindampfen auf ein kleines Volumen kristallisierten 97 mg der gewünschten Säure, nämlich 7-(2'-Thienyl)-acetami- do-3-cyanomethyl-t3-cephem-4-carbonsäure vom Schmelzpunkt 114 bis 1170 C. Die Struktur wurde durch Infrarotspektrum, Ultraviolettspektrum und magnetisches Kernresonanzspektrum bestätigt. Die Substanz ergab auf einem Bioautogramm eines Papierchromatogrammes eine antibiotisch aktive Zone, die sich etwas schneller bewegte als Natriumcephalothin.
Beispiel 13 p-Methoxybenzyl-7-amino-3-methoxymethyl- cephem-4-carboxylat
Eine Lösung von 996 mg (2 Millimol) p-Methoxybenzyl 7-phenoxyacetamido-3-methoxymethyl- t3-cephem-4-carbo- xylat und 221,5 mg (1,4 Äquivalente) trockenem Pyridin in 75 cm3 trockenem Benzol wurde mit 601 mg (40 O/o Über- schuss) Phosphorpentachlorid versetzt. Das Gemisch wurde während 2 Stunden unter Stickstoff auf 500 C erhitzt. Das Benzol wurde unter vermindertem Druck verdampft, worauf 100 cm3 eiskaltes Methanol zugesetzt wurden. Nach dem Stehenlassen bei Raumtemperatur über Nacht wurde das Methanol durch Verdampfung unter vermindertem Druck entfernt.
Der Rückstand wurde mit 40 cm3 Tetrahydrofuran und nach Abkühlen mit 40 cm3 Wasser versetzt Dieses homogene Gemisch wurde während 25 Minuten stehen gelassen; das Tetrahydrofuran wurde unter vermindertem Druck entfernt, Äthylacetat und etwas Wasser zugesetzt und der pH Wert mit festem Natriumbicarbonat auf 6,5 gebracht. Die organische Schicht wurde abgetrennt, zweimal mit gesättigter Kochsalzlösung gewaschen, mit Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und auf ein kleines Volumen eingedampft.
Zwecks Identifizierung wurde eine Lösung des daraus erhalten en rohen p-Methoxybenzyl-7-amino-3 -methoxymethyl ti3-cephem-4-carboxylates in insgesamt 80 cm3 Äthylacetat mit einer Lösung von 380 mg (2 Millimol) p-Toluolsulfonsäure-monohydrat in 10 cm3 Äthylacetat versetzt. Das p Toluolsulfonsäuresalz begann innerhalb weniger Minuten auszukristallisieren. Nach 3 Stunden wurden die Kristalle abgesaugt; es wurden 781 mg (73 0/o) Kristalle vom Schmelzpunkt 160 bis 1640 C erhalten. Die Struktur wurde durch Infrarot-, Ultraviolett- und magnetisches Kernresonanzspektrum sowie Elementaranalyse bestätigt.
Beispiel 14
7-[2-(Sydnon-3) -acetamidoj-3 -methoxymethyl-/S3- cephem-4-carbonsäure
86 mg tert.-Butyl-7-[2-(sydnon-3)-acetamino]-3-methoxy- methyl-t3-cephem-4-carboxylat wurden in 2 cm3 980/obiger Ameisensäure gelöst und bei Raumtemperatur während 2 Stunden gerührt. Die Lösung wurde zur Trockene eingedampft. Der halbfeste Rückstand, der zurückblieb, wurde mit Äthyläther verrieben und die feste Substanz isoliert und im Vakuum getrocknet, wobei man 52 mg 7-[2-(Sydnon-3-) acetamino]-3-methoxymethyl-t3-cephem-4-carbonsäure erhielt. Mikroelementaranalyse und Ultraviolettanalyse waren mit der angegebenen Struktur in Übereinstimmung.
Beispiel 15
Der tert.-Butyl-7-(2'-carboxy-2'-phenylacetamido)-3-me- thoxymethyl-t3-cephem-4-carbonsäureester aus Beispiel 62 wurde mit 1 cm3 kalter Trifluoressigsäure gerührt. Nach 15 Minuten wurde die Lösung eingedampft. Der Rückstand wurde während 1 Stunde in 5 cm3 eines Gemisches aus Erd ölkohlenwasserstoff (Siedebereich 60 bis 680 C) und Äthyl äther im Volumenverhältnis 1:1 gerührt und dann isoliert und im Vakuum getrocknet, wobei 56,1 mg 7-(2'-Carboxy 2'-phenylacetamido) -3 -methoxymethyl-t3-cephem-4-carbon- säure erhalten wurden. Die Elementaranalyse und das Ultraviolettspektrum waren mit dieser Struktur in tJbereinstim- mung.
Die obigen neuen Cephalosporine ergaben bei der Papierchromatographie charakteristische Rf-Werte und wurden in vitro mikrobiologisch geprüft, wobei alle Verbindungen eine ausgezeichnete Aktivität gegen verschiedene Staphylokokkenstämme zeigten. Durch orale Verabreichung dieser Derivate an Mäuse wurden die Tiere vor dem Tod durch Streptokokkeninfektionen geschützt.
Beispiel 16 7-Amino-3-methoxymethyl-#3-cephem-4-carbonsäure
Zu 268 mg (1 Millimol) des p-Toluolsulfonsäuresalzes von p-Methoxybenzyl-7-amino-3-methoxymethyl-#3-cephem-4- carboxylat, die in Wasser gerührt wurden, wurde Natriumorthophosphat bis zum pH = 7 zugesetzt, während die Lösung mit Äthylacetat überschichtet wurde. Die Äthylacetatlösung wurde über Magnesiumsulfat getrocknet und zur Trockene eingedampft. Der ölige Rückstand wurde in 25 cm3 Benzol, die 40 Tropfen Anisol und 0,8 cm Trifluoressigsäure enthielten, gelöst. Nach Rühren des Gemisches während 2 Stunden bei Raumtemperatur wurde das Benzol verdampft und der Rückstand in 10 cm Wasser aufgenommen und mit 10 cm Äthylacetat überschichtet. Der pH Wert wurde durch Zugabe von Triäthylamin auf 3,6 gebracht.
Nach Kühlen des Gemisches über Nacht wurde das feste Material isoliert, mit Wasser und Äthylacetat gewaschen und im Vakuum bei 450 C getrocknet, wobei es 75 mg 7-Amino-3-methoxymethyl-#3-cephem-4-carbonsäure ergab.
Die Struktur wurde durch Infrarot-, Ultraviolett- und magnetisches Kernresonanzspektrum bestätigt.
Eine ähnliche Verfahrensweise wurde zur Herstellung von 7-Amino-3-äthoxymethyl-#3-cephem-4-carbonsäure aus ihrem p-Methoxybenzylester angewandt.
Die folgende Tabelle fasst die mit den Lösungen der Verbindungen mit den angegebenen Resten R erhaltenen antibiotischen Daten sowie die mit den Bioautogrammen erhaltenen Rf-Werte wieder.
EMI19.1
Beispiel R G+ G+ G+ Tb G- G- G- G
Rk* SA X-12 X-186 X-85 X-45 X-142 X-161 X-48
70 CHa(CH2)s 1,1 32 20 30 - 11 - - -
71 CHa(CH2)4-CH= CH- 1,5 27 22 32 - 12 - -
EMI19.2
0,8 24 26 31 - 14 - - - 0,9 29 28 35 - 17 - Spur 2,2 30 29 45 = 13 - - - 75 CHs(CH2)sSCH2- 1,0 30 33 40 - 14 - 16 - 76 (CHs)2CH(CH2)2SCH2- 1,4 35 34 39 - 16 - 16 - 77 CH2 = CHCH2SCH2- 0,9 25 21 29 - 17 Spur - 78 p-CHsO-CsH4-CH2- 0,8 29 34
40 - 16 - 15 79 p-NO2-CoH4-CH2CH2- 1,0 32 30 37 - 12 - 11 - 80 m-CI-CGH4-OCH2- 1,3 36 34 42 - 15 - 13 81 p-Cl-CGH4-OCH2- 1,1 40 35 37 - 13 - Spur 82 m-NO2-CGH4-OCH2- 1,0 35 35 40 - 12 - 12 83 m-CF3-CeH-OCH3- 1,8 34 34 40 - 12 - Spur 84 CGH4-CH2OCH2- 1,0 27 25 32 - 14 - - - 85 p-F-CeH4-CH2SCH2- 1,3 35 32 45 Spur 15 - 14 86
C6H5-CH2CH2SCH2- 1,4 29 34 40 - 14 - 16 - 87 C6H5-(CH2)3SCH2- 1,7 31 34 37 - 10 - 13 - 88 CeH5-CH=CH- 1,0 25 17 20 - - - - -
Bemerkungen * Der Rli-Wert ist definiert als das Verhältnis zwischen dem Abstand des betreffenden Fleckes im Bioautogramm von dem Startpunkt und dem Abstand zwischen dem Flecken des Standardantibiotikums, nämlich Natriumcephalothin, und dem Startpunkt.
Zur Bestimmung der Rk-Werte wurden Bioautogramme von Papierchromatogrammen der Test-Cephalosporinverbin dung und der Standardverbindung (Natriumcephalothin von Eli Lilly, Markenbezeichnung Keflin , das im Handel erhältlich und antibiotisch wirksam ist) verwendet. Es wurde das Verfahren von Bird und Pugh in Antibiotics and Chemotherapy, Band IV, No. 7 (Juli 1954) angewandt, wobei aber Whatman-Papier Nr. 4 verwendet wurde, das mit 0,1-molarem Natriumacetat auf pH = 4,6 gepuffert war, als Kammerflüssigkeit ein Gemisch von 600 Teilen Methyläthylketon und 400 Teilen Wasser und als Entwicklungslösungsmittel ein Gemisch aus 92 Teilen Methyläthylketon und 8 Teilen Wasser verwendet wurde. Jedes Chromatogramm wurde während 2,5 bis 3,5 Stunden laufen gelassen.
Verfahren zur Papierchromatographie sind allgemein in dem Buch Paper Chromatography, 3. Auflage, herausgegeben von I. M. Hais et al., Academic Press, New York und London 1963, Seite 155, beschrieben.
Ferner sind die Zonengrössen in mm angegeben, die bei einem Agarplattentest mit den folgenden Mikroorganismen erhalten wurden: 5. A. = Staphylococcus aureus X12 = B. subtilis X186 = Sarcina sp.
X85 = Sacharomyces pastorianum X45 = Proteus vulgaris X142 = Salmonella gallinarum X161 = Escherichia coli X48 = Pseudomonas aeruginosa
Wenn eine Zonengrösse von mehr als 8 mm erhalten wird, ist dies ein Anzeichen für die antibiotische Wirkung der Testverbindung gegen den Testorganismus bei diesem qualitativen Test.
PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zur Herstellung eines Cephemderivates der
EMI20.1
in welcher R Wasserstoff, die Gruppe
EMI20.2
wobei X die Amino- oder eine geschützte Aminogruppe, die Hydroxylgruppe, eine (C1-Cs)Alkoxygruppe, die Carboxylgruppe oder eine (Ci-Cs)Alkanoyloxygruppe bedeutet, die Gruppe
EMI20.3
wobei X Sauerstoff, Schwefel oder eine einfache Bindung, y 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 2 und z eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeuten, oder die Gruppe
EMI20.4
bedeutet, und Q in jeder der oben angegebenen Gruppen Wasserstoff, eine Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, die Cyano-, Nitro-, Hydroxy- oder Trifluormethylgruppe, ein Chlor-, Brom- oder Fluoratom, eine a Amino-(ClC3)alkylgruppe, die Carboxymethyl- oder Carbamoylmethylgruppe,
oder die Gruppe
EMI20.5
wobei Y Schwefel oder Sauerstoff bedeutet und jedes der Symbole Z Wasserstoff oder beide Z zusammen mit den Kohlenstoffatomen, an welche sie gebunden sind, einen Benzolring bilden, oder die Gruppe
EMI20.6
wobei jedes von Rt und R2 Wasserstoff oder die Methylgruppe bedeutet, oder eine Sydnon-3-carbonyl-, 2-(Sydnon3)-acetyl- oder 2-(Sydnon-3)-propionylgruppe, eine (Ct bis Cto)Alkanoylgruppe, eine (C-Cio)Alkenoylgruppe, eine (C9-C7)Alkyl-X-(C1-Cs)alkanoylgruppe, wobei X Sauerstoff oder Schwefel bedeutet, eine (C3-C7)Alkenyl-X-(Ct bis C3)alkanoylgruppe, wobei X Sauerstoff oder Schwefel bedeutet, eine (Cz-Clo)Halogenalkanoylgruppe, wobei das Halogen ein Fluor-,
Chlor- oder Bromatom ist, oder eine (C2-Clo)-Cyanoalkanoylgruppe bedeutet, R' die Cyanogruppe, die Gruppe OY, wobei Y eine (Ci-Cto)' Alkylgruppe, eine (C-Cto)Alkenylgruppe, eine (C8-Cto)- Alkinylgruppe, eine (Cs-C7)Cycloalkylgruppe, eine (C5 bis C7)Cycloalkyl-(CtC3)alkylgruppe, eine (C2Cto)Halo- genalkylgruppe, eine (C-Cto)Halogenalkenylgruppe oder eine (C3-Cto)Halogenalkinylgruppe, wobei das Halogen ein Fluor-, Chlor- oder Bromatom ist, eine (Ct-C3)-Alkyl-X- (C-Cs)alkylgruppe, wobei X Sauerstoff oder Schwefel bedeutet,
eine (Ct-C)Alkanoyloxy-(C-Ce)alkylgruppe, eine (C2-C4)Alkanoyl- (Ci-Ce)alkylgruppe, eine Furyl-(Cr
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