DE1196650B

DE1196650B - Verfahren zur Herstellung von 6-Methylen-6-desoxy-6-desmethyl-5-oxytetracyclin

Info

Publication number: DE1196650B
Application number: DEP28418A
Authority: DE
Inventors: Robert Keith Blackwood
Original assignee: Pfizer Inc
Current assignee: Pfizer Inc
Priority date: 1960-12-15
Filing date: 1961-12-13
Publication date: 1965-07-15
Also published as: GB951663A; BR6134675D0; US3026354A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C07c

Deutsche Kl.: 12 ο - 25

Nummer: 1196650

Aktenzeichen: P 28418IV b/12 ο

Anmeldetag: 13. Dezember 1961

Auslegetag: 15. Juli 1965

Die Erfindung betrifft die Herstellung von 6-Methylen-o-desoxy-o-desmethyM-oxytetracyclin.

Die Tetracyclinantibiotica umfassen eine Gruppe von biologisch aktiven Perhydronaphthacenderivaten mit den folgenden wesentlichen strukturellen Merkmalen. Das angegebene Numerierungssystem ist das von den »Chemical Abstracts« verwendete.

OH O OH O

Unter den biologisch aktiven Gliedern dieser Gruppe sind solche, welche die folgenden Substituenten enthalten.

Substituent

übliche Bezeichnung

4-N(CHa)₂, 6-OH, 6-CH₃, 12a-0H

4-N(CHg)₂, 5-OH, 6-OH, 6-CH₃,

12a-OH

4-N(CHg)₂, 6-OH, 6-CH₃, 7-Cl,
12a-OH

Tetracyclin

5-Oxytetracyclin

7-Chlortetracyclin

Ein anderes Glied dieser Gruppe ist 6-Desoxy-6-desmethyl - 6 - methylen - 5 - oxytetracyclin, welches der Einfachheit halber nachstehend als 6-Methylen-5-oxytetracyclin bezeichnet wird. Diese Verbindung zeigt eine wertvolle Aktivität gegen eine Vielfalt von Krankheit verursachenden Mikroorganismen.

Es wurde nun ein neues und vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung dieses Antibioticums aus 5-Oxytetracyclin-6,12-hemiketal-12-schwefelsäureester gefunden. Nach dem neuen Verfahren wird die gewünschte Umwandlung dadurch herbeigeführt, daß man das Hemiketal mit flüssigem Fluorwasserstoff in Berührung bringt.

Die Reaktionstemperatur scheint nicht kritisch zu sein; Temperaturen von etwa —25 bis etwa +30⁰C führen zu guten Ergebnissen. Natürlich ist es erwünscht, daß die gewählte Temperatur zwischen dem Gefrierpunkt und dem Siedepunkt der Reaktionsmischung liegt, obgleich man auch die Umsetzung unter Druck durchführen kann, falls man oberhalb des Siedepunktes bei Atmosphärendruck arbeiten möchte. Man kann auch Temperaturen unterhalb —25 ⁰C verwenden. Jedoch werden derartige Tem-Verf ahren zur Herstellung von 6-Methylenö-desoxy-o-desmethyl-S-oxytetracyclin

Anmelder:

Chas. Pfizer & Co., Inc.,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt,

München 27, Pienzenauer Str. 28

Als Erfinder benannt:
Robert Keith Blackwood,
Gales Ferry, Conn. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 15. Dezember 1960
(75 903)

peraturen nicht bevorzugt, da unter solchen Bedingungen die Reaktionsgeschwindigkeit unzweckmäßig langsam sein kann. Eine geringe Menge des Verfahrensproduktes erhält man sogar bei Temperaturen über 30° C; jedoch sind derartige Bedingungen weniger wünschenswert, da sie dazu neigen, zu Nebenreaktionen und damit zu einer Ausbeuteverminderung zu führen. Eine Temperatur von etwa 0 bis 10⁰C ist am zweckmäßigsten, da eine solche Temperatur eine Umsetzung bei Atmosphärendruck erlaubt und leicht durch Verwendung eines Eisbades aufrechterhalten werden kann.

Erfindungsgemäß gibt man die Ausgangsverbindung zu der Säure und läßt die Mischung bei der gewählten Temperatur eine verhältnismäßig kurze Zeit stehen. Die Reaktionszeit scheint nicht kritisch zu sein. Die günstigste Reaktionszeit ändert sich natürlich etwas mit der gewählten Reaktionstempferatur. Man kann die für die günstigste Ausbeute benötigte Zeit für gegebene Bedingungen dadurch bestimmen, daß man in Zeitabständen der Reaktionsmischung Proben entnimmt. Das Produkt wird durch Verdünnung der Probe mit einem Nichtlösungsmittel, zweckmäßig Äther, ausgefällt und die ausgefällten Feststoffe der Papierchromatographie unterworfen. Auf Whatmanpapier Nr. 1, welches mit einem Macllvaine-Puffer vom pH-Wert 3,5 (vgl. Lange's Handbook of Chemistry, 9. Auflage, S. 952/953) ge-

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sättigt ist, zeigt das gewünschte Produkt einen Rf-Wert von etwa 0,35, wenn man das Chromatogramm mit einer Mischung aus Nitromethan, Chloroform und Pyridin (Volumenverhältnis 20 : 10 : 3) oder mit einer Mischung aus Nitromethan—Toluol—Butanol—Pyridin (20 : 10 : 5 : 3) entwickelt. (Zur Erzielung der größten Genauigkeit läßt man die Proben entlang einer reinen Probe des gewünschten Produkts laufen.) Die Größe, und Intensität des charakteristischen Flecks, gemessen durch Ultraviolettfluoreszenz oder durch Bioautographie gegen Klebsiella pneumoniae, ist direkt proportional dem Gehalt des gewünschten Produkts. Der Vergleich der Chromatogramme von aufeinanderfolgenden Proben ermöglicht die Bestimmung der günstigsten Umsetzungszeit. Bei Temperaturen von etwa 0 bis 10⁰C ergeben Berührungszeiten von etwa 10 bis etwa 200 Minuten oder noch länger gute Ergebnisse.

Die Gewinnung des 6-Methylen-5-oxytetracyclins aus den Reaktionsmischungen wird in einfacher Weise durch übliche Verfahrensmaßnahmen bewirkt. Man kann das Produkt durch Verdünnung mit Äther ausfällen oder die Säure in einfacher Weise bei Beendigung der Umsetzung verdampfen lassen, vorzugsweise unter Mithilfe eines Stickstoffstromes. Den erhaltenen Rückstand kann man durch Verreiben mit einem Nichtlösungsmittel, wie Äther, reinigen und das ätherunlösliche Hydrofluoridsalz von polaren Verunreinigungen durch Aufschlämmung in Wasser, Einstellung des pH-Wertes auf etwa 3,5 bis 5 und Extraktion der freien Base mit einem wasserunlöslichen Lösungsmittel, wie Essigsäureäthylester, befreien. Das. nach Verdampfung des Lösungsmittels erhaltene Produkt kann man noch weiter durch Umkristallisation aus einer Mischung von Methanol, Aceton, Äther und konzentrierter Salzsäure reinigen, wodurch man kristallines 6-Methylen-5-oxytetracyclinhydrochlorid erhält. Will man andererseits die freie Base gewinnen, so ist die Umkristallisation aus einem Lösungsmittel, wie Acetonitril oder einem niedermolekularen Alkanol, zweckmäßig.

Die Reinigung oder Umwandlung in die freie Base oder in andere Salze kann man durch beliebige allgemein bekannte Verfahrensmaßnahmen zur Reinigung von Tetracyclin, wie Gegenstromverteilung in Lösungsmitteln und übliche chromatographische Verfahren, bewerkstelligen.

Das Ultraviolettabsorptionsspektrum des Produktes in 0,01 normaler methanolischer Salzsäure zeigt Werte für X_max = 252 πΐμ, EJl = 450 und Xmax = 345 πΐμ, EJl = 302; in 0,01normaler methanolischer Natronlauge Xmax = 235 πΐμ, EJl = 442, Xmax = 254 ταμ, EJl = 408, Xmax = 385 πΐμ, EJl = 329, Xmax = 280 mn, EJl = 329 und in 0,01normaler methanolischer MgCfe-Losung Xmax — 240 ηΐμ, EJl = 461, Xmax = 277 πΐμ, EJ* = 326, X_max = 351 ηΐμ, EJl = 282.

Die Ultrarotanalyse zeigt die hauptsächlichen Maxima bei 6,03, 6,2, 6,37 und 6,87 Mikron. Der biologische Versuch ergibt einen Wert von 2000 bis 2400 y/mg (K. pneumoniae, Trübungsmessung mit Oxytetracyclin als Standard). Die Elementaranalyse des aus einer Mischung von Methanol, Aceton, Äther und konzentrierter Salzsäure umkristallisierten Produkts ergibt die folgenden Werte: C = 55,0%, H = 5,2%, N = 5,5%, Cl = 7,0%, OCH₃ = 3,4%.

Die relativen Anteile von Hemiketal und dehydratisierender Säure sind für das erfindungsgemäße Verfahren nicht kritisch. Falls, wie es üblicherweise der Fall ist, man kein inertes Verdünnungsmittel verwendet, so ist eine rührbare Lösung mit etwa 2 bis 8 ml Säure je Gramm Hemiketal ausreichend. Die Verwendung einer größeren Säuremenge Bietet keinen besonderen Vorteil.

Der für das neue Verfahren benötigte 5-Oxytetracyclin -6,12- hemiketal - 12 - schwefelsäureester wird leicht aus 5-Oxytetracyclin durch Behandlung mit einem Sulfonierungsmittel hergestellt, wodurch eine Sulfonsäuregruppe in 12-SteIlung unter gleichzeitiger Bildung eines 6,12-Hemiketals eingeführt wird. Man behandelt das Oxytetracyclin in einem wasserfreien, inerten Lösungsmittel mit einer Schwefeltrioxydkomplexverbindung von Ν,Ν-Dimethylanilin, Dioxan, Pyridin, N,N-Dimethylformamid oder Triäthylamin oder auch mit Schwefeltrioxyd selbst. Man kann zwar die Pyridin-Schwefeltrioxyd-Komplexverbindung ebenso wie die anderen angegebenen Komplexverbindungen in etwa stöchiometrischen Anteilen verwenden, jedoch wird ein Überschuß von im allgemeinen etwa 1 bis 4 Mol, bezogen auf den Schwefeltrioxydgehalt, bevorzugt. Die als Reaktionsteilnehmer verwendeten Schwefeltrioxydkomplexverbindungen sind schwierig in reiner Form herzustellen und zu erhalten. Aus diesem Grunde und um eine möglichst vollständige Umsetzung des Oxytetracyclins zu gewährleisten, verwendet man einen Überschuß der Schwefeltrioxydkomplexverbindung.

Außer den obenerwähnten, bevorzugten Komplexverbindungen sind die Schwefeltrioxydkomplexverbindungen vieler anderer tertiärer, organischer Basen zur Herstellung des Ausgangsmaterials geeignet, beispielsweise Trimethylamin, Tripropylamin, Dimethylcyclohexylamin, Tributylamin, Dimethylbenzylamin, 1 - Methylpiperidin, 4 - Methylmorpholin, 4-Äthylmorpholin, a-Picolin, ß-Picolin, Pentamethylguanidin, Pentaäthylguanidin, Isochinolin.

Man kann die als Reaktionspartner verwendeten Schwefeltrioxydkomplexe auch in situ herstellen. Nach einer Ausführungsform fügt man Schwefeltrioxyd zu einer Lösung des Oxytetracyclins und des Schwefeltrioxydträgers, beispielsweise Pyridin, in einem geeigneten Lösungsmittel. Das Molverhältnis von Schwefeltrioxyd zu Schwefeltrioxydträger soll wenigstens 1 : 1 betragen. Verwendet man Dioxan, so kann die gebildete Schwefeltrioxydkomplexverbindung 1 oder 2 MoI Schwefeltrioxyd je Mol Dioxan enthalten. Tatsächlich ist in den meisten Fällen eine Mischung der Mono- und Dikomplexverbindung vorhanden.

Man kann auch die Komplexverbindung aus tertiärer organischer Base und Schwefeltrioxyd in situ bilden, indem man die tertiäre, organische Base, beispielsweise Pyridin, mit Chlorsulfonsäure als Schwefeltrioxydquelle in einem Molverhältnis von 2 r 1 umsetzt.

Zur Herstellung des 5-Oxytetracyclin-6,12-hemiketal-12-schwefelsäureesters kann man Temperaturen von etwa —50 bis etwa +100⁰C verwenden. Bevorzugt verwendet man jedoch Temperaturen von etwa 20 bis etwa 70⁰C, da bei diesen Temperaturen das gewünschte Produkt in besonders guter Ausbeute gebildet wird.

Die In-situ-Bildung der Schwefeltrioxydkomplexverbindung, insbesondere unter Verwendung der Umsetzung von Chlorsulfonsäure mit beispielsweise Pyridin, führt man vorteilhaft bei einer Temperatur

von etwa —50 bis etwa +1O⁰C durch, um Nebenreaktionen zu vermeiden. Wenn die In-situ-Bildung der Schwefeltrioxydkomplexverbindung vollständig ist, kann die Reaktionstemperatur, falls gewünscht, bis auf etwa 70⁰C gesteigert werden.

Geeignete Lösungsmittel für die Umsetzung sind beispielsweise Tetrahydrofuran, Dioxan, Ν,Ν-Dimethylformamid, Dimethylsulfoxyd, 1,2-Dimethoxyäthan, Diäthylenglykoldiäthyläther und Äthylendichlorid. Die Umsetzung von 5-Oxytetracyclin mit ι ο der reaktionsfähigeren Dioxan-Schwefeltrioxyd-Komplexverbindung ist in etwa 3 Stunden im wesentlichen vollständig, während die weniger reaktionsfähige Triäthylamin - Schwefeltrioxyd - Komplexverbindung wesentlich längere Reaktionszeiten, insbesondere bei tiefen Temperaturen, erfordert. Innerhalb des Temperaturbereichs von etwa 20 bis 70⁰C führt eine Reaktionszeit von etwa 3 Stunden bis etwa 20 Stunden zu einer beträchtlichen Umwandlung von Oxytetracyclih in den gewünschten Schwefelsäureester.

Den 5-Oxytetracyclin-6,12-hemiketal-12-schwefelsäureester kann man durch Filtration aus der Reaktionsmischung gewinnen. Verwendet man als Lösungsmittel N,N-Dimethylformamid oder Dimethylsulfoxyd, so erhält man die besten Ausbeuten durch Zugabe eines Verdünnungsmittels, wie- Wasser oder Methanol, welches mit dem Reaktionslösungsmittel mischbar, jedoch ein Nichtlösungsmittel für das Produkt ist. Das so erhaltene Produkt kann man kurz mit verdünnter wäßriger Salzsäure zur Erleichterung der Entfernung des Pyridine oder anderer Schwefeltrioxydträger aufschlämmen, dann filtrieren und trocknen. Das Produkt kann man aus Ν,Ν-Dimethylformamid zur reinen, wasserfreien Verbindung Umkristallisieren.

Für die Herstellung des Ausgangsmaterials wird Schutz im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht beansprucht.

Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung.

40 Beispiel

a) Man fügt zu einer gerührten Lösung von 4,6 g (0,01 Mol) wasserfreiem Oxytetracyclin in 40 ml trockenem Tetrahydrofuran 3,5 g (0,021 Mol) Pyridin-Schwefeltrioxyd-Komplexverbindung. Nach 16-stündigem Rühren bei Raumtemperatur filtriert man die erhaltene Suspension, schlämmt den Feststoff mit 25 ml 2%iger Salzsäure 10 Minuten auf, filtriert und wäscht gründlich mit Methanol und anschließend mit Äther. Der fahlgelbe, kristalline S-Oxytetracyclin- 50.. 6.12 - hemiketal - 12 - schwefelsäureester schmilzt bei 210⁰C (Zersetzung). Nach Umkristallisation aus N,N-Dimethylformamid schmilzt die Verbindung bei 225⁰C (Zersetzung).

Analyse: C22H24O12N2S.

Berechnet ... C 48,89, H 4,47, N 5,28, S 5.29%; gefunden ... C 49,0, H 4,5, N 4,9. S 5,6%.

55 Die Verbindung zeigt im ultravioletten Bereich Maxima nach Lösung in 0,01 normaler methanolischer Salzsäure bei 262 und 332 πΐμ mit Werten für log ε von 4,39 bzw. 3,76; nach Lösung in 0,01normaler methanolischer Natronlauge bei 260 und 372 ηΐμ mit Werten für log ε von 4,40 bzw. 3,80. Das Spektrum der zweiten Lösung ändert sich beim Stehenlassen, bis nach 24 Stunden die Absorptionsmaxima bei 250 bis 265 und 336 ηΐμ liegen. Das Ultrarotspektrum der Verbindung (KBr) kennzeichnet sich durch starke Absorptionsmaxima bei 3333, 1661, 1618, 1543, 1456, 1355, 1266, 1232, 1178, 1099, 967, 822 und 810 cm-¹.

Die Papierchromatographie unter Verwendung von Whatmanpapier Nr. 1, welches mit einem wäßrigen Dinatriumphosphat-Citronensäure-Puffer vom pH-Wert 3,5 gesättigt ist, und einer Mischung aus Nitromethan, Toluol, n-Butanol und Pyridin (Volumenverhältnis 20 : 10 : 5 : 3) als mobile Phase ergibt einen Rf-Wert von 0,65.

b) Man gibt 1 g 5-Oxytetracyclin-6,12-hemiketal-12-schwefelsäureester, hergestellt wie vorstehend beschrieben, zu 15 ml trocknem, flüssigem Fluorwasserstoff und rührt die Mischung 1 Stunde bei Eisbadtemperatur. Dann dampft man den Fluorwasserstoff in einem Stickstoffstrom ab, verreibt den gebildeten öligen Rückstand mit 30 ml Äther und filtriert. Man erhält 967 mg eines rohen, festen Produkts in Form des Hydrofluoridsalzes.

50 mg dieses Produkts reinigt man durch Umkristallisacion aus einer Mischung von 0,7 ml Wasser, 0,7 ml Methanol und 50 mg Sulfosalicylsäure. Die Reaktionsmischung wird sofort filtriert. Das Filtrat läßt man über das Wochenende bei Raumtemperatur stehen. Die Filtration der gebildeten Aufschlämmung ergibt 8,4 mg eines kristallinen Produkts, welches durch Papierchromatographie und Bestimmung der Ultraviolett- und Ultrarotabsorption als 6-Methylen-S-oxytetracyclinsulfosalicylatsalz identifiziert wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von 6-Methylen-6 - desoxy - 6 - desmethyl - 5 - oxytetracyclin. dadurch gekennzeichnet, daß man 5-Oxytetracyclin - 6,12 - hemiketal -12 - schwefelsäureester nach bekannten Methoden mit flüssigem Fluorwasserstoff behandelt und das gebildete 6-Methylen - 6 - desoxy - 6 - desmethyl - 5 - oxytetracyclin aus der erhaltenen Reaktionsmischung in üblicher Weise, wie Fällung mit einem Nichtlösungsmittel für das Produkt, überführen in die freie Base und Umkristallisation oder chromatographische Reinigung, abtrennt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung des 5-Oxytetracyclin - 6,12-hemiketal -12- Schwefelsäureesters mit dem flüssigen Fluorwasserstoff bei etwa 0 bis 1O⁰C etwa 10 bis 200 Minuten durchführt.