DE2338369A1

DE2338369A1 - Mikrobiologische hydroxylierung von 2,6-methano-3-benzazocinen

Info

Publication number: DE2338369A1
Application number: DE19732338369
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Kieslich; Hans-Joerg Dr Vidic
Original assignee: Schering AG
Current assignee: Bayer Pharma AG
Priority date: 1973-07-26
Filing date: 1973-07-26
Publication date: 1975-02-13
Also published as: NL7410085A; FR2245638B1; CH589572A5; US3919047A; GB1481362A; JPS5076292A; FR2245638A1

Description

Mikrobiologische Hydroxylierung von 2,6-Methano-3-benzazocinen

In der belgischen Patentschrift 768 084 werden 2,6-Methano-3-benzazocine der allgemeinen Formel I

beschrieben, worin unter anderem Y, eine freie oder veresterte Hydroxygruppe, Tp ein Wasserstoffatom, eine Alkyl-, Aryl- oder Aralkyl-

gruppe oder

Y, und Yo gemeinsam ein Sauerstoffatom, Q ein©Alkyl-, Cycloalkyl- oder Acylgruppe, E₁ und Ep Wasserstoff atome oder niedere Alkylgruppen und Z ein Wasserstoffatom oder eine freie oder veresterte

Hydroxygruppe bedeuten.

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Vorstand: Hans-Jürgen Hamann ■ Karl Otto Mittelstenscheid Dr. Gerhard Raspe - Dr. Horst WiUeI SMIv.: Dr. Christian Brunn ■ Dr. Heinz Hanns« Vorsitzender das Aufsichtsrats: Dr. Eduard v. SchwmrUkoppen Sitz dw Gesellschaft: Bwlin und Barakammi

TaIu: 181777a schb d - Telegramm·: Schsringchami· Bariin Postscheck-Konto: BerKn-Weat 1175

SCHERINGAG

- 2 - Patentabteilung

Die Verbindungen der allgemeinen Formel I werden als Depressoren des Zentralnervensystems, insbesondere als Analgetica und Antagonisten der Analgetica, wie Meperidin und Morphin, beschrieben.

Die Verbindungen der allgemeinen Formel I werden nach der belgischen Patentschrift aus entsprechenden Verbindungen mit Y₁ und T₂ iⁿ der Bedeutung von Wasserstoff durch Chromsäure Oxydation und anschließende Reduktion oder Umsetzung mit Alkylmagnesiumhalogeniden der zunächst gebildeten Oxoverbindungen (Y-, und Y^ ■ O) hergestellt.

An die Hydroxylierung in 1-Stellung können sich Folgereaktionen anschließen. Falls Q ein Wasserstoffatom darstellt, kann eine N-Alkylierung oder N-Acylierung vorgenommen werden, oder es kann mit Phosgen über OH- und NH-Gruppe ein Tetrahydrooxazolonring gebildet werden:

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~ 3 - p_at«n

Me l-Hydroxylierung auf chemischem Wege hat den Nachteil, daß die phenolische Hydroxygruppe (Z = OH) vor der Oxydation als Methyläther geschützt werden muß. Werden Verbindungen mit einer freien Hydroxygruppe Z gewünscht, so muß die Hydroxygruppe nach der Oxydation mit drastischen Methoden wieder freigesetzt werden. Dabei müssen hohe Substanzverluste in Kauf genommen werden. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß die chemische Hydroxylierung jeweils in zwei Beaktionsschritten erfolgt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu entwickeln, das die aufgezeigten Nachteile vermeidet.

Eb wurde nun gefunden, daß man die lß-Hydroxygruppe mit Hilfe von Mikroorganismen der Familie Agaricaceae in einer Stufe einführen kann, wenn man von Benzazocinen ausgeht, die am N-Atom eine gegebenenfalls substituierte Benzoylgruppe enthalten. Ein Schutz der phenolischen Hydroxygruppe ist dabei nicht erforderlich. Im allgemeinen wird man von Verbindungen ausgehen, die am N-Atom eine unsubstituierte Benzoylgruppe enthalten· Die erfindungsgemäße Hydroxylierung läßt sich jedoch auch durchführen, wenn die Benzoylgruppe durch eine oder sogar mehrere Beste, wie Halogenatome, niedere Alkyl- oder Alkoxygruppen, substituiert ist.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in 1-Stellung hydroxylierten 2,6-Methano-3-benzazocine können anschließend in üblicher Veise abgewandelt werden. So kann zum Beispiel die 1-Hydroxygruppe

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oxydiert und die erhaltene Oxogruppe mit Alkylmagnesiumhalogenid umgesetzt werden. Die N-Benzoylseitenkette kann zur Benzylseitenkette reduziert und gegebenenfalls anschließend in an sich bekannter Weise eliminiert werden. Die so erhaltenen Benzazocine mit einer sekundären Aminogruppe sind vielerlei Umsetzungen zugänglich.

Die Erfindung betrifft demnach ein mikrobiologisches Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der allgemeinen Formel II

(II)

Q¹ eine gegebenenfalls substituierte Benzoylgruppe, E^ und Ro Wasserstoffatome oder niedere Alkylgruppen und

Z¹ eine freie, verätherte oder veresterte Hydroxygruppe bedeuten, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Verbindung der allgemeinen formel III

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Patentabteilung

(HD ,

worin Q', E,, Ε2 und Z¹ die in Formel II angegebene Bedeutung haben, mit hydroxylierenden Mikroorganismen der Familie
Agaricaceae fermentiert·

Als hydroxyl!erende Mikroorganismen der Familie Agaricaceae

kommen solche der Gattung Pellicularia, insbesondere P. filamentosa

f. sp. sasakii infrage.

Die Durchführung der mikrobiologischen Hydroxylierung erfolgt nach an sich bekannten Methoden. So werden zunächst in allgemein üblichen Vorversuchen die günstigsten Fermentationsbedingungen, wie zum Beispiel Auswahl des günstigsten Nährmediums, des
geeigneten Substratlösungsmittels, der Substratkonzentration, der technischen Bedingungen - wie Temperatur, Belüftung, pH und der optimalen Zeiten für Germination, Substratzugabe und
Substratkontakt am Enzym des Mikroorganismus analytisch, insbesondere dünnschichtchromatographisch, ermittelt.
Dabei hat sich gezeigt, daß es zweckmäßig ist, Konzentrationen von etwa 50 - 1000 mg pro Liter Nährmedium, vorzugsweise von
80 - 250 mg pro Liter, einzusetzen. Der pH-Wert wird vorzugs-

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weise auf einen Vert im Bereich von 5 bis 7 eingestellt. Die Züchtungstemperatur liegt im Bereich von 20 "bis 40⁰C, vorzugsweise von 25 "bis 35°C. Zur Belüftung werden etwa 1 Liter Luft pro Minute pro Liter Kulturbrühe zugeführt. Die Umwandlung des Substrats wird zweckmäßigerweise durch dünnschichtehrömatographische Analyse von Probeextrakten verfolgt. Im allgemeinen haben sich nach 20 bis 50 Stunden ausreichende Mengen an hydroxylierten Benzazocinen gebildet.

Die Isolierung und Reinigung der Verfahrensprodukte erfolgt in an sich bekannter Weise. Beispielsweise kann man die Verfahrensprodukte mit einem organischen Lösungsmittel, wie Methylisobutylketon, extrahieren, den Extrakt eindampfen und die Verfahrensprodukte durch Säulenchromatographie trennen und reinigen.

Die im folgenden Beispiel angegebenen Prozente beziehen sich auf das Gewicht pro Volumen.

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SCHERINGAG Beispiel

Hydroxylierung von (±) l,2,3,4,5,6-Hexahyaro-8-hy&t?oxy--6(a),-ll(a)-dimethyl-2,6--methano--3-benzoyrbenzazocin mit Pellicularia filamentosa f. sp. sasakii ATGC 13 289

Zwei 2 l-Erlenmeyer-Kolben mit je 500 ml einer Nährlösung, bestehend aus:

Glucose 3 % K₂HPO_11- 0,2 %

Corn-steep-liquor 1 % MgSO₄ 0,05 % NaNO₅ -0,2% PeSO₄ 0,002%

0,1% KCl 0,05 %

wurden mit der Abschwemmung einer ein bis zwei Wochen auf Schrägagar gewachsenen Kultur von P· filamentosa f. sp. sasakii ATCC 13 289 beimpft. Nach dreitägigem Wachstum auf einem Rotationsschüttler bei 30⁰C wurde die_ Mycelsuspension als Inoculum für die Beimpfung eines 20 1-Versuchsfermenters verwendet, der mit 15 1 eines sterilisierten Mediums der gleichen Zusammensetzung beschickt worden war. Die Germination wurde bei 29°C, einer Belüftung von 15 Liter pro Minute und einer Eührgeschwindigkeit von 220 Umdrehungen pro Minute durchgeführt unter gelegentlicher Zugabe von Silicon SH als Antischaummittel. Nach einer Anwachszeit von 12 Stunden wurde das Substrat in Form einer sterilfiltrierten Lösung aus 3 g (-) l,2,3,4,5,6-Hexahydro-8-hydroxy-6(cc), 11 (α )-dimethyl-2,6-methano-3-benzoylbenzazocin in 150 ml Dimethylformamid zugesetzt. Die Umwandlung wurde durch Entnahme mehrerer Proben kontrolliert, die mit Methylisobutylketon extrahiert und durch Dünn schichtChromatographie (DC)

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— 8 — Patentabteilung

an Kieselgel-Platten analysiert wurden. Nach Entwicklung im . System Chloroform/Methanol (95 f 5) mit Kammersättigung erschien das Ausgangsmaterial bei Ep=O ,72 und das Hauptprodukt bei Rp=O,38, wenn die Platte gechlort und kurz darauf mit ÜJolidin-Reagenz angesprüht wurde. Nach 39 -4-1 Stunden Kontaktzeit war das Optimum der Umwandlung erreicht, und der Fermenter wurde geerntet. Das Mycel wurde unter Zusatz von Celite abfiltriert und mit Methylisobutylketon nachgewaschen. Das Kulturfiltrat wurde gleichfalls dreimal mit Methylisobutylketon extrahiert. Die vereinigten Extrakte wurden im Umlaufverdampfer bei 30° C im Vakuum auf ca. 1 Liter konzentriert und im Rotationsverdampfer bei 40-50⁰C zur Trockne eingeengt. Der fiückstand wurde zweimal mit Se 100 ml Hexan von anhaftendem Siliconöl gewaschen, und das Rohprodukt (3»5 g) chromatographierte man über 350 g Kieselgel mit einem Lösungsmittelgradienten aus I 5 Liter Dichlormethan und 5 Liter Dichlormethan/Aceton (9 + l)i II 5 Liter Dichlormethan/Aceton (9 i 1) und 5 Liter Dichlormethan/ Aceton (8 -f 2). Neben einigen Fraktionen, die Ausgangsmaterial, Inhaltsstoffe und andere Umwandlungsprodukte enthielten, gewann man Fraktion 2, die 600 mg des Hauptmetaboliten, (*) 1,2,3,4,5,6-Hexahydro-1(ß), 8-dihydroxy-5(cc), 11 (α )-dimethyl-2 ,ß-methano-3-benzoylbenzazocin, enthielt. Ee kann aus Dichlormethan/lsopropyläther umkristallisiert werden und hat einen Schmelzpunkt von 191 - 193°C

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Claims

Patentanspruch

Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der allgemeinen Formel II

(H)

Q¹ eine gegebenenfalls substituierte Benzoylgruppe, B-, und Eo Wasserstoff atome oder niedere Alkylgruppen und Z' eine freie, verätherte oder veresterte Hydroxygruppe bedeuten, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Verbindung der allgemeinen Formel III

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(in)

- 10 -

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- 10 - Palentabteilung

worin Q*, R₁, R₂ und Z¹ die in Formel II angegebene Bedeutung haben, mit hydroxyl i er enden Mikroorganismen der Familie Agaricaceae fermentiert.

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