DE3035995C2 - Penicillansäure-1,1-dioxid-derivate und diese enthaltende Arzneimittel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Penlcillansäure-U-dioxid-derlvate, bei denen das Wasserstoffatom der einen Methyl-

gruppe durch eine Acetoxygruppe ersetzt Ist. Die Verbindungen können daher auch als 2-/?-AcetoxymethyI-2crmethyl-(5R)-penam-3.z-Carbonsäurfc-l ,1 -dloxid-derlvate oder als S-AcetoxymelhylO-methyl^^J-trloxo^-this-l -azablcyclo(3.2.0)heptan-2-carbonsäure-derivate bezeichnet werden.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen sind /J-Lactamase-Inhibltoren. Die Erfindung betrifft daher auch Arzneimittel, die die erfindungsgemäßen Verbindungen enthalten.

Eine der bekanntesten und am meisten verwendeten Klassen antibakterieller Mittel Ist die Klasse der als /3-Lactam-Antlbloilka bekannten Verbindungen. Sie zeichnen sich dadurch aus, da(3 sie einen Kern aufweisen, der aus einem 2-Azetldinon(/J-Lactam)-Rlng mit entweder einem Thiazoiidln- oder einem Dihydro-l,3-thiazin-Rlng besteht. Enthält der Kern einen Thiazolldln-Rlng, werden die Verbindungen gewöhnlich gattungsmäßig als fSnlcilline bezeichnet, während für den Fall, daß der Kern einen Dlhydrothlazln-Rlng aufweist, die Verbindun gen als Cephalosporine bezeichnet werden. Typische Beispiele für Penicilline, die gewöhnlich klinisch eingesetzt werden, sind Benzylpenicillin (Penicillin G), Phenoxymethylpeniclllln (Penicillin V), Ampicillin und Carbenicillin; typische Beispiele für gewöhnliche Cephalosporine sind Cephalothin, Cephalexin und Cefazolln.

Trotz der breiten Verwendung und der verbreiteten Annahme der /i-Lactam-Antibiotika als wertvolle chemotherapeutische MIttel leiden sie unter dem Hauptnachteil, daß bestimmte Vertreter gegenüber gewissen Mlkroor- ganismen nicht aktiv sind. Es wird angenommen, daß In vielen Fällen diese Resistenz eines bestimmten Mikroorganismus gegenüber einem gegebenen /i-Lactam-Anilblotlkum auftritt, well der Mikroorganismus /i-Lactamase produziert. Diese letzteren Substanzen sind Enzyme, die den /i-Lactam-Rlng von Penicillinen und Cephalosporlnen zu Produkten aufspalten, denen antibakterielle Aktivität fehlt. Bestimmte Substanzen jedoch vermögen ß-Lactamasen zu hemmen, und wenn ein /J-Laclamase-Inhlbitor In Kombination mit einem Penicillin oder Cephalosporin verwendet wird, kann er die antibakteriell Wirksamkeit des Penicillins oder Cephalosporins gegenüber bestimmten Mikroorganismen erhöhen oder verstärken. Eine Verstärkung antibakteriell Wirksamkeit kommt In Betracht, wenn die antibakterielle Aktivität einer Kombination einer /J-Lactamase-hcmmendcn Substanz und eines /J-Lactam-Antlbiotlkums wesentlich größer Ist als die Summe der antibakteriell Aktivitäten der Elnzelbestancllelle.

so So werden erfindungsgemäß bestimmte neue chemische Verbindungen zur Verfügung gestellt, die starke Inhibitoren mlkrobieller ß-Lactamasen sind.

Mehrere Penicillin-Derivate wurden als mögliche /J-Lactamase-Inhlbltoren von Chalkovskaya et al., Anllblotlki, 13, 155 (1968) getestet; Benzyipenlclllln-lJ-dloxld erwies sich als Inaktiv. Penam-Verblndungen mit einer Acetoxymethylgruppe In 2-Stellung werden von Morln el al.. Journal of the American Chemical Society 91, 1401 (1969), und von Barton et al.. Journal οΓ the Chemical Society (London) Tell D, 1683 (1970), ebenda

Teil C, 3540 (1971) offenbart. Desamlnlerung von 6-Amlnopcnicillansäure in Gegenwart von Essigsäure liefert

oar-Acetoxypeniclllansäure, die mit Diazomethan In Ihren Meihylester übergeführt wurde [Hauser und Slgg,

Helvetica Chlmica Acta 50, 1327 (1967)1. Penlclllansäure Ist In der GB-PS 10 72 108 offenbart. Die DE-OS 28 24 535 und die iranische Patentschrift 19 601 offenbaren Peniclllansaure-U-dloxid und deren

ν· In vivo leicht hydrolysierbare Ester als antibakterielle MIttel und als /i-Laclamasc-inhlblloren. Penlcillansäurc-1,1-dloxld und deren in vivo leicht hydrolysierbare Ester erhöhen die antibakteriell Wirksamkeit bestimmter Penicillin- und Cephalosporln-Verblndungen gegenüber bestimmten Bakterien. Erfindungsgemiiß werden neue Pcnlclllan.süurc-IJ-dioxld-dcrlvalc der allgemeinen Formel

η\/

CH₂-O-C-CH,

und deren pharmazeutisch annehmbare Basensalze geschaffen, worin R¹ ein Wasserstoffatom oder ein üblicher, in vivo leicht hydrolysierbarer esterbildender Rest ist. Die Verbindungen der Formel 1 sind als /?-Lactamase-Inhibitoren brauchbar und erhöhen die Wirksamkeit verschiedener /f-Lactam-Antibiotika gegenüber zahlreichen /J-Lactamase-produzlerenden Mikroorganismen.

Erfindungsgemäß werden auch Arzneimittel zur Verfügung gestellt, die eine Verbindung der Formel I oder deren pharmazeutisch annehmbares Basensalz und einen pharmazeutisch annehmbaren Träger umfassen.

Verbindungen der Formel

HV CH₅-O-C-

20

worin R² eine herkömmliche Peniclllincarboxy-Schutzgruppe ist, und Verbindungen der Formel

CH₇-O-C-CH₃

und deren Basensalze, worin R¹ unter Wasserstoff, csterblldenden, in vivo leicht hydrolysierbaren Resten und herkömmlichen Peniclllincarboxy-Schutzgruppen ausgewählt Ist, sind als Zwischenstufen brauchbar.

Der Begriff „esterbildende. In vivo leicht hydrolysiert^:*: Reste" soll hler nlcht-toxlsche Esterreste bezeichnen, die Im menschlichen Blut oder Gewebe unter Freisetzung der entsprechenden freien Säure rasch gespalten werden. Bevorzugte Beispiele für solche leicht hydrolysierbaren esterbildenden Reste, die für R¹ oder R' eingesetzt werden können, sind 3-Phthalldyl, 4-CrotonoIactonyl, y-Buiyrolacton-4-yl,

R⁴

— C —Ο —C —R⁶ und —C —Ο —C —Ο —R⁶

40 45

IV

worin R⁴ und R' jeweils unter Wasserstoff und Methyl gewühlt sind und R' Alkyl mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen Ist. Bevorzugte Gruppen für R¹ slnil jedoch Alkanoyloxymethyl mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen und !-(Alkoxycarbonyloxy)äthyl mit 4 bis 7 Kohlenstoffatomen. Besonders bevorzugte Beispiele einzelner leicht hydrolysierbarer esterbildender Reste sind Pivaloyloxymethyl (die Gruppe der Formel IV, wor'.n R⁴ und R⁵ jeweils Wasserstoff und R¹" t-Butyl sind) und l-(Äthoxycarbonyloxy)äthyl (die Gruppe der Formel V, worin R⁴ Wasserstoff, R⁵ Methyl und R" Äthyl ist).

Typische herkömmliche Penlcllllncarboxy-Schutzgruppen sind Benzyl und substituiertes Benzyl, ζ. B. 4-Nltrobenzyl.

Die Verbindungen der Formeln I, II und III werden In der vorliegenden Beschreibung als Penam-Derlvate bezeichnet, definiert von Sheehan et al.. Journal of the American Chemical Society 75, 3293 (1953), durch die

⁶⁵

(VI)

Wenngleich die Bezeichnung »Penam« die Stereochemie am C< In der Struktur VI nicht angibt, leiten sich alle erfindungsgemäßen Verbindungen von natürlich vorkommenden Penicillin-Verbindungen ab. So werden unter Anwendung des Cahn-Ingold-Prelog-Systems der stereochemischen Bezeichnung die erfindungsgemäßen Verbindungen mit R-Konftguratlon am C₅ als (5R)-Penam-Der!vate bezeichnet. Vgl. ferner Cahn und Ingold, Journal of the Chemical Society (London), 612 (1951) und Cahn, Ir.gold und Prclog, Experlentia 12, 81 (1956).

Beim Aufzeichnen von Derivaten der Struktur VI wird das blcyclische Ringsystem als praktisch in der Papier-

■5 ebene liegend verstanden. Eine unterbrochene Verknüpfung einer Gruppe mit dem Ringsysiem VI gibt an, daß die Gruppe von unterhalb der Papierebene her gebunden Ist, und eine solche Gruppe wird als in cr-Konfiguration stehend bezeichnet. Umgekehrt gibt eine ausgezogene Verknüpfung einer Gruppe zum Ringsysiem VI an, daß die Gruppe über der Papierebene liegt, und diese Konfiguration wird als ^-Konfiguration bezeichnet.

Wenn R¹ oder R^J ein in vivo leicht hydrolysierbarer esterbildender Rest In einer Verbindung der Formel I oder III ist. so ist es eine Gruppierung, die sich gedanklich von einem Alkohol der Formel R'-OH oder R'-OII ableitet, so daß der Rest COGS¹ oder COOR³ zur Freisetzung einer freien Carboxylgru^x (COOH) in vivo leicht gespalten wird. Das heißt R¹ oder R^J ist eine Gruppe des Typs, daß, wenn eine Verbindung der Formeln I oder III, woriü R¹ oder R^J ein in vivo leicht hydrolysierbarer, esterbildender Rest Ist, menschlichem Blut oder Gewebe ausgesetzt Ist, die Verbindung der Formel I oder IiI, worin R' oder R' Wasserstoff Ist, leicht entsteht.

Solche Gruppen für R' oder R^J sind auf dem Penicillin-Gebiet wohlbekannt. In den meisten Fällen verbessern

sie die Absorptionseigenschaften der Penicillinverbindung. A-ßerdem sollte R' oder R¹ von solcher Art sein, daß sie einer Verbindung der Formeln I oder III pharmazeutisch annehmbare Eigenschaften verleihen und bei Ihrer Spaltung in vivo pharmazeutisch annehmbare Fragmente freisetzen.

Wie zuvor angegeben, sind die /f-Lactamase-Inhlbitoren gemäß der Erfindung Verbindungen der Formel I, worin R¹ unter Wasserstoff und esterbildenden, in vivo leicht hydrolysierbaren Resten ausgewählt ist. Diese Verbindungen können durch Oxidation der entsprechenden Verbindung der Formel III hergestellt werden, worin R^J unter Wasserstoff und esterbildenden, in vivo Islcht hydrolysierbaren Resten ausgewählt ist. Außerdem kann die Verbindung der Formel I, worin R¹ Wasserstoff Ist, durch Oxidation einer Verbindung der Formel III hergestellt werden, worin R¹ eine herkömmliche Penlcillincarboxyschutzgruppe Ist, und zwar zu einer Verbindung der

^J5 Formel H, worin R¹ eine herkömmliche PenlcllIin-carboxy-Schutzgruppe ist. worauf die Schutzgruppe abgespalten wird.

Zur Oxidation einer Verbindung der Formel III, worin R' Wasserstoff oder ein esterbildender, in vivo leicht hydrolysierbarer Rest ist. zur entsprechenden Verbindung der Formel I und zur Oxidation einer Verbindung der Formel III, worin R' eine Schutzgruppe ist, zur entsprechenden Verbindung der Formel II können zahlreiche auf dem Gebiet der Oxidation von Sulfiden In Sulfone bekannte Oxidationsmittel verwendet werden. Besonders bequeme Reagentlen jedoch sind Metallpermanganate, w'c Alkallmetallpermanganate und Erdalkalimetallpermanganate, und organische Peroxysüuren, wie organische Peroxycarbonsäuren. Angenehme Einzelreagentien sind Natrtumpermanganat, Kaliumpermanganat, 3-Chlorperbenzoesäure und Peressigsäure.

Wenn eine Verbindung der Formel III, worin R' unter Wasserstoff, in vivo leicht hydrolysierbaren esterbildenden Resten und herkömmlichen Penlcilllncarboxyschutzgruppen gewählt wird, zur entsprechenden Verbindung der Formel I oder II mit ;inem Metallpermanganat oxidiert wird, erfolgt die Umsetzung gewöhnlich durch Behandeln der Verbindung der Formel III mit etwa 0,5 bis etwa 5 Mol-Äquivalenten des Permanganats und vorzugsweise etwa 1 Mol-Äquivalent des Permanganats In einem geeigneten Lösungsmiitelsystern. Ein angemessenes Lösungsmiltelsystem Ist ein solches, das mit dem Ausg.ingsmaterlal oder dem Produkt nicht nachtci-

⁵ⁿ Hg In Wechselwirkung tritt, und gewöhnlich wird Wasser verwendet. Wenn gewünscht, kann ein mit Wasser mischbares Cosolvens, das aber mit dem Permanganat nicht In Wechselwirkung tritt, wie Tetrahydrofuran, zugerstzt werden. Die Umsetzung erfolgt normalerweise bei einer Temperatur Im Bereich von etwa -20 bis etwa 50" C und vorzugsweise bei etwa 0° C. Bei etwa 0° C Ist die Umsetzung normalerweise Im wesentlichen in kurzer Zelt, z. B. Innerhalb 1 Stunde, beendet. Wenngleich die Umsetzung unter neutralen, basischen oder sauren Bedingungen erfolgen kann, wird bevorzugt unter praktisch neuin'en Bedingungen gearbeitet, um eine Zersetzung des /J-Lactam-Rlngsystems der Verbindung der Formel I oder II zu verhindern. In der Tat ist ej häufig von Vorteil, den pH-Wert des Reaktionsmediums um den Neutralpunkt herum zu puffern. Das Produkt wird nach herkömmlichen Techniken gewonnen. Überschüssiges Permanganat wird gewöhnlich mit Natriumblsulfit zersetzt, und wenn dann das Produkt nicht mehr In Lösung Ist, wird es durch Filtrieren gewonnen. Es

⁶ⁿ wird vom Mangandioxid durch Extrahieren in ein organisches Lösungsmittel und Verdampfen des Lösungsmittels abgetrennt, ist andererseits das Produkt gegen Ende der Umsetzung noch In Lösung, wird es nach -ier üblichen Arbeltswelse der Solvens-Extraktlon Isoliert.

. Wenn eine Verbindung der Formel III, worin R' unter Wasserstoff, estcrblldendcn, In vivo leicht hydrolyslcrbaren Resten und herkömmlichen Penlcilllncarboxy-Schutzgruppen ausgewählt ist, zur entsprechenden Vcrbln-

^i>5 dung der Formel I oder U mit einer organischen Peroxysäure, z. B. einer Peroxycarbonsäure, oxidiert wird, erfolgt die Umsetzung gewöhnlich durch Behandeln der Verbindung der Formel III mit etwa 2 bis etwa 5 Mol-Äquivalenten, vorzugsweise etwa 2,2 Äquivalenten des Oxidationsmittels In einem inerten organischen Lösungsmittel. Typische Lösungsmittel sind chlorierte Kohlenwasserstoffe, wie Methvlcnchlorkl. Chloroform und 1 7-

Dl-chlorülhan, sowie Äther, z.B. iJiülhylilthcr, Telr:l'^l'drol'ur;in und 1,2-Olmethoxyülhun. Die Umsetzung erfolgt normalerweise bei einer Temperatur von etwa -2L- bis elv/a 50" C. vorzugsweise bei etwa 25° C. Bei etwa 25° C werden gewöhnlich Reaktionszeiten von etwa 2 bis etwa 16 h angewandt. Das Produkt wird normalerweise durch Abziehen des Lösungsmittels Im Vakuum Isoliert. Das Produkt kann nach herkömmlichen, auf dem Fachgebiet gut bekannten Methoden gereinigt werden.

Wird eine Verbindung der Formel III zu einer Verbindung der Formel I oder II unter Verwendung einer organischen Peroxysüure oxidiert. Ist es zuweilen vorteilhaft, einen Katalysator, wie ein Mangansalz, z. B. Manganacetylacetonat, zuzusetzen.

Wenn die Verbindung der Formel 1, worin R' Wasserstoff Ist, durch Abspalten der Schutzgruppe R² von einer Verbindung der Formel II erhalten wird, worin R' eine Penlclllincarboxy-Schutzgruppe ist, Ist die Identität der Carboxy-Schutzgruppe unkritisch. Die ein/Igen Forderungen an die Carboxy-Schutzgruppe sind folgende: (I) Sie muG wahrend der Oxidation der Verbindung der Formel IH stabil sein und (II) sie muß von der Verbindung der Formel Il unter Bedingungen abspaltbar sein, unter denen das //-Lactam praktisch Intakt bleibt. Typische Beispiele sind die Tetrahydropyranyl-, Benzyl-, substituierte Benzyl- <z. B. 4-Nltrobcnzyl), Benzhydryl-, 2,2,2-Trlchloräthyl-, t-Butyl- und Phenacyl-Gruppe. Siehe ferner: die US-PS 36 32 850 und 3197 466, die GB-PS 10 41 985, Woodward et al.. Journal of the American Chemical Society 88, 852 (1966), Chauvette, Journal of Organic Chemistry 36, 1259 (1971), Sheehan et al.. Journal of Organic Chemistry 29, 2006 (1964) und »Cephalosporin and Penicillins, Chemistry and Biology«, H. E. Flynn, Academic Press, Inc., 1972.

Die Penlcllllncaiboxy-Schutzgruppe wird In für diese Gruppe herkömmlicher Welse unter Berücksichtigung der Labilität des /J-Lactam-Rlngsystems abgespalten. Wenn R^! eine Benzyl-, substituierte Benzyl- oder Benzhydryl-Gruppe ist. kann sie bequem durch katalytlsche Hydrogenolyse abgespalten werden, in diesem Falle wird eine Lösung der Verbindung der Formel II, worin R² Benzyl, substituiertes Benzyl oder Benzhydryl 1st, unter einer Wasserstoffatmosphare oder unter Wasserstoff Im Gemisch mit einem Inerten Verdünner, wie Stickstoff oder Argon, In Gegenwart einer katalytlschen Menge Pd/C als Katalysator gerührt oder geschüttelt. Für diese Hydrogenolyse angemessene Lösungsmittel sind niedere Alkanole wie Methanol, Äther wie Tetrahydrofuran und Dloxan, niedermolekulare Ester wie Äthylacetat und Butylacctat, Wasser sowie Gemische dieser Lösungsmittel. Gewöhnlich jedoch werden Bedingungen gewählt, unter denen das Ausgangsmaterial löslich Ist. Der Katalysator Ist gewöhnlich In einer Menge von etwa i0 Gew.-%, bezogen auf das Ausgangsmaterial, bis zu einer Menge entsprechend dem Gewicht des Ausgangsmaterials, zugegen, wenngleich größere Mengen verwendet wenden können. Die Umsetzung erfolgt gewöhnlich etwa 1 h, worauf Jte Verbindung der Formel 1, worin R¹ Wasserstoff 1st, durch einfaches Filtrieren und anschließendes Abziehen des Lösungsmittels Im Vakuum gewonnen wird.

Die Verbindungen der Formel III, worin R' unter esterbildenden. In vivo leicht hydrolyslerbaren Resten und herkömmlichen Penlcilllncarboxy-Schutzgruppen gewählt Ist, werden aus einer Verbindung der Gruppe

CH₃

CHj

COOR⁷

CH,

und

oder eines Gemischs von diesen, worin R unter esterbildenden, in vivo leicht hydrolysierbaren Resten und herkömmlichen Penicillincarboxy-Schutzgruppen gewählt ist, hergestellt.

Die Umwandlung einer Verbindung der Formel VII oder VIII oder deren Gemischs in eine Verbindung der Formel IH erfolgt normalerweise durch Behandeln der Verbindung der Formel VII oder VIII oder ihres Gemischs mit Essigsäureanhydrid. Diese Umwandlung erfolgt normalerweise unter Erwärmen der Verbindung der Formel VII und/oder VIII mit einem großen Überschuß an Essigsäureanhydrid In einem inerten Lösungsmittel. Gewöhnlich wird ein etwa 20- bis lOOfacher molarer Überschuß an Essigsäureanhydrid verwendet. Das fQr diese Umwandlung verwendete Inerte Losungsmittel Ist gewöhnlich ein verhältnismäßig nicht-polares Losungsmittel, das keine reaktiven funktlonellen Gruppen hat und einen Siedepunkt über etwa 80° C aufweist. Typische verwendete Lösungsmittel sind aromatische Kohlenwasserstoffe wie Toluol, Xylol und Naphthalin, chlorierte aromatische Kohlenwasserstoffe wie Chlorbenzol, aromatische Äther wie Anisol, Phenetol und Diphenyläther, und aliphalische Kohlenwasserstoffe wie Decalin. Die Umsetzung erfolgt normalerweise bei einer Temperatur im Bereich von etwa 80 bis etwa I30¹· C, vorzugsweise bei etwa 110 bis 115" C. Bei einer Temperatur von etwa 110⁰C erfordert die Umsetzung gewöhnlich etwa 1 h bis zu Ihrem praktischen Abschluß. Das Produkt wird nach Standard-Techniken für ß-Lactam-Verblndungen Isoliert. Es kann nach Standard-Techniken für /J-Lactam-Verblndungen isoliert. Es kann nach Standard-Techniken für /J-Lactam-Verbindungen, wenn gewünscht, gereinigt oder direkt ohne Reinigung verwendet werden. Die herkömmlichen, für R⁷ eingesetzten Penlcillincarboxy-Schutzgruppen sind die gleichen Gruppen, die früher für die Verwendung bei der Oxidation einer Verbindung der Formel HI zu einer Verbindung der Formel II beschrieben wurden. Besonders brauchbare Gruppen sind Benzyl, substituiertes Benzyl und Benzbydryl. insbesondere Benzhydryl.

Die Verbindung der Formel HL worin R¹ Wasserstoff ist, wird aus einer Verbindung der Forme! IH erhalten, worin R³ eine herkömmliche Penlcilllncarboxy-Schutzgnippe ist, und zwar durch Abspalten der Schutzgruppe.

Die Schutzgruppe wird In Für die besondere, verwendete Schutzgruppe normaler Welse abgespalten. Beispielsweise werden Benryl, substituiertes Benzyl und Benzhydryl bequem durch Hydrogenolyse unter Anwendung der früher für die Abspaltung dieser Gruppe aus einer Verbindung der Formel II beschriebenen Bedingungen abgespalten.

' Die Verbindungen der Formeln VII und VIII sind bekannte Verbindungen, die unter Anwendung der veröffentlichten Arbeltswelsen hergestellt werden (DE-OS 28 24 535). Die Verbindungen der Formel I, worin R' ein esterbildender. In vivo leicht hydrolyslerbarer Rest Ist, können direkt aus der entsprechenden Verbindung der Formel I, worin R' Wasserstoff Ist, durch Verestern hergestellt werden. Die speziell gewählte Methode hüngt natürlich von der genauen Struktur des esterblldenden Restes ab, aber eine angemessene Methode ist vom Fach mann leicht auszuwählen. Für R¹ mit einer der Bedeutungen 3-Phthalldyl, 4-Crotonolactonyl, y-Butyrolacton-4- yl und der Gruppen der Formel IV und V, worin R\ R' und R* wie zuvor definiert sind, können sie durch Alkylleren der geeigneten Verbindung der Formel I, worin R' Wasserstoff Ist, mit einem 3-Phlhalldylhalogenkl, einem 4-Crotonolactonylhalogcnld. einem ;'-Butyrolacton-4-ylhalogcnid oder einer Verbindung der Formel

κ R* O R⁴ O

I Il I Il

Q —C —O —C —R⁶ und Q —C —O —C —O —R⁶

R⁵ R⁵

IX X

worin Q Halogen Ist, und R⁴, R' und R' wie zuvor definiert sind, hergestellt werden. Die Ausdrücke »Halogenid« und »Halogen« sollen Derivate des Chlors, Broms und Jods bedeuten. Die Umsetzung erfolgt bequemer- weise, durch Lösen eines Salzes der Verbindung der Formel I, worin R' Wasserstoff Ist, In einem geeigneten polaren organischen Lösungsmittel, wie Ν,Ν-Dlmeihylformamld, und anschließende Zugabe von etwa 1 Mol-Äquivalent des Halogenlds. Wenn die Umsetzung praktisch abgelaufen Ist, wird das Produkt nach Standardtechniken Isoliert. Häufig reicht es aus, das Reaktionsmedium einfach mit einem Überschuß Wasser zu verdünnen und dann das Produkt In ein mit Wasser nicht mischbares organisches Lösungsmittel zu extrahieren

·^λη und anschließend durch Verdampfen des Lösungsmittels zu gewinnen. Salze des Ausgangsmatcrials, die «jewöhnllch verwendet werden, sind Alkallmetallsalze, wie Natrium- und Kaliumsalze, und tert.-Aminsalze, wie frläthylamln-, Äthyldllsopropylamln-, N-Äthylplperldln-, Ν,Ν-Dlmcthylanllln- und N-Methylmorpholln-Salze. Die Umsetzung erfolgt bei einer Temperatur Im Bereich von etwa 0 bis 100° C, gewöhnlich bei etwa 25° C. Die zur Beendigung erforderliche Zeltdauer variiert mit zahlreichen Faktoren, wie der Konzentration der Rcaktlons komponenten und der Reaktivität der Reagcnllen. So reagiert das Jodld als Halogenverbindung schneller als dus Bromld, das wiederum schneller reagiert als das Chlorid. Tatsächlich Ist es zuweilen von Vorteil, bei Verwendung einer Chlorverbindung bis zu 1 Mol-Äquivalent eines Alkalimetalliodide zuzusetzen. Dies beschleunigt die umsetzung. Unter Berücksichtigung der vorstehenden Faktoren werden gewöhnlich Reaktionszeiten von etwa I bis etwa 24 h angewandt.

Die Verbindungen der Formel I und III, worin R¹ bzw. R¹ Wasserstoff sind, sind sauer und bilden mit basischen Mitteln Salze. Diese Salze können nach Standardtechniken hergestellt werden, wie durch Zusammenbringen der sauren und basischen Komponenten, gewöhnlich In stöchlometrlschem Verhältnis, in einem wäßrigen, nicht-wäßrigen oder teilweise wäßrigen Medium, je nach Eignung. Sie werden dann durch Filtrieren, durch Fällung mit einem Nichtlösungsmlttel und anschließendes Filtrieren, durch Verdampfen des Lösungsmittels oder Im Falle wäßriger Lösungen durch Lyophlllsleren, je nach Eignung, gewonnen. Basen, die bei der Salzbildung In geeigneter Weise eingesetzt werden, gehören sowohl zu den organischen als auch zu den anorganischen Basen und umfassen Ammoniak, organische Amine, Alkallalkoxide sowie Erdalkallhydroxide, -carbonate, -hydride und -alkoxlde. Repräsentative Beispiele für solche Basen sind primäre Amine, wie n-Propylamin, n-Butylamln, Anilin, Cyclohexylamln, Benzylamln und Octylamln, sekundäre Amine, wie Diäthylamin, Morpholln, Pyrrolidin und Piperidin, tertiäre Amine, wie Trläthylamln, N-Äthylplperldln, N-Methylmorpholln und l,5-DlazablcycIo[4,4,0]non-5-en, Hydroxide, wie Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Ammoniumhydroxid und Bariumhydroxid, Alkoxlde, wie Natriumälhylat und Kuliumäthylat, Hydride, wie Calciumhydrld und Natriumhydrid, Carbonate, wie Kaliumcarbonat und Natriumcarbonat, Bicarbonate, wie Natriumcarbonat und KaIlumbicarbonat, und Alkallmetallsalze langkettiger Fettsäuren, wie NatrIum-2-äthylhexanoat.

Die Verbindung der Formel I, worin R¹ Wasserstoff ist. Ist ein starker Inhibitor für mlkrobielle ß-Lactamasen und steigert die antibakterielle Wirksamkeit von /J-Lactam-Antiblotika (Penicillinen und Cephalosporine^ gegenüber zahlreichen Mikroorganismen, die eine /J-Lactamase produzieren, sowohl in vitro als auch in vivo. Die Verbindungen der Formel 1, worin R¹ ein esterbildender, in vivo leicht hydrolysierbarer Rest 1st, sind starke Inhibitoren mikrobieller /J-Lactamasen und steigern die antibakterielle Wirksamkeit von /i-Lactam-Antibiotika (Penicillinen und Cephalosporine^ gegenüber zahlreichen Mikroorganismen, die eine /?-Lactamase produzieren, in vivo. Die Art und Weise, In der die Verbindung der Formel I. worin R² Wasserstoff ist, die Wirksamkeit eines /!-Lactam-Antibiotlkums in vitro steigern, kann durch Experimente abgeschätzt werden, in denen die Mlndesihemmkonzemratlon (MHK) eines gegebenen Antibiotikums allelne und der Verbindung der Formel I alleine gemessen wird. Diese MHK-Werte werden dann mit den MHK-Werlen verglichen, die mit einer Kombi nation des gegebenen Antibiotikums und der Verbindung der Formel I erhalten werden. Wenn die antibakte rielle Stärke der Kombination wesentlich größer Ist als aus den Wirkungsstärken der Einzelverbindungen vorauszusagen gewesen wäre, wird dies als eine Aktivitätsverstärkung angesehen. Die MHK-Werte von Kombinationen werden unter Anwendung der von Barry und Sabath in »Manual of Clinical Microbiology«, Lenette,

Spaukling und Truunt, 2. Auflage, 1974, American Society lor Microbiology, beschriebenen Methode gemessen.

Die Verbindungen der Formel I und deren Salze verstärken die antibakteriell Wirksamkeit von /?-Lactam-Antlblotlka In vivo, d. h., sie senken die Menge an Antibiotikum, die zum Schutz von Mausen geg^.n eine sonst tödliche ßclmpfung mit bestimmten /i-Lactamase-produzlerenden Bakterien nötig Ist.

Die Fähigkell der Verbindungen der Formel I und deren Salzen, die Wirksamkell eines /i-Lactam-Antlblotikums gegenüber /J-Lactamase-produzlerenden Bakterien zu verstärken, macht sie für gemeinsame Verabreichung mit /i-Laclam-Antlblotika bei der Behandlung von bakteriellen Infektionen des Menschen wertvoll. Bei der Behandlung elpp.r Bakterieninfektion kann die Verbindung der Formel I mit dem /i-Lactam-Antlblotlkum gemeinsam vcrmlschi werden und beide MIttel können daher gleichzeitig verabreicht werden. Andererseits kann die Verbindung der Formel I Im Verlauf der Behandlung mit einem /i-Lactam-Antlblotlkum getrennt verabreicht werden. In manchen Fällen !st es von Vorteil, die Person mit der Verbindung.der Formel I vorher zu versorgen, bevor die Behandlung mit einem /i-Lactam-Antlblotlkum aufgenommen wird.

Wenn eine Verbindung der Formel I oder deren Salz zur Verstärkung der Wirksamkeit eines /7-Lactam-Antlblotlkums In einer Versuchsperson verwendet wird, kann sie alleine oder gemischt mit pharmazeutisch annehmbaren Trägern oder Verdünnungsmitteln verabreicht werden. Sie kann oral oder parenteral, d. h. Intramuskulär, '5 subkutan oder Intraperltoneal, verabreich; werden. Der Träger oder das Verdünnungsmittel wird auf der Grundlage der beabsichtigten Verabreichungsweise ausgewählt. Beispielsweise kann, wenn der orale Verabreichungsweg In Betracht gezogen wird, eine erfindungsgemäße Verbindung der Formel I In Form von Tabletten, Kapseln, verschiedenen Pastillen, Pulvern, Sirupen, Elixieren, wäßrigen Lösungen und Suspensionen und dgl. entsprechend pharmazeutischer Standardpraxis verwendet werden. Im Falle von Tabletten für orale Verwendung ·"' sind gewöhnlich verwendete Träger, z. B. Lactose, Natrlumcltral und Salze der Phosphorsäure. Verschiedene den Zerfall begünstigende Mittel, wie Stärke, und Gleitmittel, wie Magneslumstearat, Natrlumlaurylsulfat und Talkum, werden gewöhnlich In Tabletten verwendet. Für die orale Verabreichung In Kapselform sind brauchbare Verdünnungsmittel Lactose und hochmolekulare Polyäthylenglykole, z. B. Polyilthylenglykole mit Molekulargewichten von 2000 bis 4000. Werden für die orale Verwendung wäßrige Suspensionen gefordert, wird der ^2S aktive Bestandteil mil emulglerenden und suspendierenden Mitteln kombiniert. Wenn gewünscht, können bestimmte Süßungs- und/oder Aromatlslcrungsmlttel zugesetzt werden. Für parenterale Verabreichung, wozu die intramuskuläre, Intraperltoneale, subkutane und Intravenöse Verwendung gehört, werden gewöhnlich sterile Lösungen des aktiven Bestandteils hergestellt, und der pH der Lösungen wird geeignet eingestellt und gepuffert. Für die Intravenöse Verwendung sollte die Gesamtkonzentration gelöster Stoffe gesteuert werden, um das Präpa- -'^υ rat Isotonisch zu machen. Ein eine erflndungsgemäßc Verbindung enthaltendes Arzneimittel enthält normalerweise etwa 20 bis etwa 95 Gew.-% der Verbindung der Formel I.

Wenn eine Verbindung der Formel I In Kombination mit einem weiteren /5-Laciam-Aniiblotlkum verwendet wird, kann sie oral oder parenteral, d. h. intramuskulär, subkutan oder Inlraperlloneal, verabreicht werden. Wenngleich der verschreibende Arzt letztlich über die bei einer Person anzuwendende Dosierung entscheiden wird. Hegt das Verhältnis der Tagesdosen der erfindungsgemäßen Penam-Verblndung und des /J-Lactam-Antlbiotlkums normalerweise Im Bereich von etwa 1:3 bis 3:1. Außerdem liegt, wenn eine erfindungsgemäße Verbindung In Kombination mil einem weiteren /i-Lactam-Anilblotlkum verwendet wird, die tägliche oraie Dosierung einer jeden Komponente normalerweise Im Bereich von etwa 10 bis etwa 200 mg/kg Körpergewicht, und die ttgliche parenterale Dosierung für jede Komponente liegt normalerweise bei etwa 10 bis 400 mg/kg Körpergewicht. Diese Werte dienen jedoch lediglich der Veranschaulichung, und In manchen Fällen kann es nötig sein. Dosismengen außerhalb dieser Grenzwerte zu verwenden.

Typische /5-Lactam-Antlblotlka, mit denen eine Verbindung der Formel 1 oder Salze oder in vivo leicht hydrolyslerbare Ester gemeinsam verabreicht werden können, sind:

6-(2-PhenylacetamIdo)penlclllansäure,

6-(2-Phenoxyacetamido)penlclllansäure,

6-(2-Phenylprop!onamldo)penlctllansäure,

o-iD^-AmlnoJ-phenylacetamldoJpenlclllansäure,

o-iD^-Amlno^^-hydroxyphenyljacetamldoJpenlclllansäure.

6-(D-2-Amlno-2-i 1,4-cyclohexadlenyl]acetamldo)penlclllansäure,

6-(l-Amlnocyclohexancarboxamldo)peniclllansäure,

6-(2-Carboxy-2-phenylacetamldo)penlclllansäure,

6-{2-Carboxy-2-i3-thlenyl]acetam!do)penlclllansäure,

o^D^-K-Äthylplperazln^^-dlon-l-carboxamldol^-phenylacetamldoJpenlclllansaure, 6-(D-2-[4-Hydroxy-l,5-naphthyridln-3-carboxamldo]-2-phenylacetamldo)penlcIllansäure,

o-iD^-Sulfo^-phenylacetamldoJpenlclllansäure,

o-iD^-Sulfoamlno^-phenylacetamldoJpenlclllansäure,

o-iD^-tlmidazolidln^-on-l-carboxamldol^-phenylacetamldoipenlclllansäure,

o-iD^-MethylsuIfonyllmldazolidln^-on-l-carboxamldol^-phenylacetamidoJpenlcillansäure, ^¹

o-dHexahydro-lH-azepln-l-yllmethylenamlnoipeniclllansäure,

Acetoxymethyl-6-(2-phenylacetamldo)penlclllanat, Acetoxymethyl-6-(D-2-amlno-2-phenylacetamldo)peniclllanat, AcetoxymethyI-6-(D-2-amino-2-[4-hydroxyphenyl]acetarnido)peniclllanat, Pivaloyloxymelhyl-6-(2-phenylacetamido)penli:illanat, Pivaloyloxymethyl-o-iD-^-amlno^-phenylacetamldoJ-penlcillanat, Pivaloyloxysnethyl-6-(D-2-amlno-2-[4-hydroxyphenyllacetamido)penlclllanat,

l-^Äthoxycarbonyloxy)äthyI-6-(2-phenylacetamldo)penlclllanat,

!-(ÄihoxycarbonyloxyJäthyl-o-iD^-amlno^-phenylacetamldoJ-penlclllanat,

MÄthoxycarbonyloxyjathyl-ö-fD^-amlno^-i^hydroxyphenyll-acetamldoJpenlclllanat, S-Phthalldyl-o-iZ-phenylacetamldoJpenlclllanat,

3-Phtha!ldyl-6-(D-2-amlno-2-phenyiacetamldo)penlclllanat, 3-Phthalldyl-6-(D-2-amlno-2-i4-hydroxyphenyljacetamldo)penlclllanat,

6-(2-Phenoxycarbonyl-2-phenylacetamldo)penlclllans8ure,

6-(2-Tolyloxycarbonyl-2-phenylacetamldo)penlci;iansäurc,

6-(2-15-Indanyloxycarbonyl]-2-phenylacetamldo)penlclllansäure,

6-(2-Phenoxycarbonyl-2-[3-thienyl]acetamldo)penlclllansäure, 6-(2-Tolyloxycarbonyl-2-]3-thlenyl)acetamldo]penlcillansaure,

6-(2-[5-Indanyloxycarbonyl]-2-(3-thlcnyl)acetamldo)penlclllansaure,

6-(2,2-Dlmetnyl-5-oxo-4-phenyi-l-lmldazolldlnyl)penlclllansäure,

6-(D-2-[3-Furfurylldlnamlno-2-oxolmldazolldln-l-carboxamldol-2-[4-hydroxyphenyl]acetamido)penlclllansäure, T-iD^-Formyloxy^-phenylacetamldoJ-S-dl-methyl-S-

tetra zolyllthlomethyDO-desacetoxymethylcephalosporansäure,

7-(D-2-Amlno-2-phenylacetamldo)-3-chior-desacetoxymethylcephalosporansäure,

7-(D-2-Amlno-2-i4-hydroxyphenyl]acetamldo)desacetoxycephalosporansa'urc,

7-(2-[2-Amino-4-thlazolyl]-2-lmethoxylmlno]acetamldo)-cephalosporansäure, "'-{2-[2-Thlenyl]acetamldo)cephalosporansäure,

7-(2-[l-Tetrazolyl]acetamldo-3([5-melhyl-l,3,4-thladlazol-2-yl]thiomethyl)-3-dcsacetoxymethylcephalosporansäurc,

7-(D-2-Amlno-2-phenylacetamido)desacetoxycephalosporansüure,

7-alpha-Methoxy-7-(2-[2-thlenyl]-acetamldo)-3-carbamoyloxymethyl-3-desacetoxymethylcephalosporansäure,

7-(2-Cyanoacetamldo)cephaIosporansäure,

7-(D-2-Hydroxy-2-phenylacetamldo)-3-([ 1 -methyl-5-

tetra zolylJthlomethyDO-desacetoxymethylcephalosporansäure,

7-(2-[4-Pyrldylthlolacetamldo)cephalosporansäure, ^}α 7-(D-2-Amlno-2-[l,4-cyclohexadlenyl]acetamido)cephalosporansäiire,

7-(D-2-Amlno-2-phenylacetamldo)cephalospo ransäure,

7-(D-2-[4-Äthylplperazln-2,3-dlon-1-carboxamldo]-2-[4-hydn)xyphcnyl]-acetamldo)-3-([l-methyI-5-tetrazolyl]thlomethyl)-3-dcsacetoxymethylcepha!osporansäure

■55 und deren pharmazeutisch annehmbare Salze.

Wie der Fachmann erkennen wird, sind einige der obigen /J-Laetam-Vcrblndungen bei oraler oder parentcraler Verabreichung wirksam, während andere nur bei parenteraler Verabreichung wirksam sind. Wenn eine Verbindung der Formel I oder ein Salz oder ein In vivo leicht hydrolyslerbarer Ester von Ihr gleichzeitig (d. h. im Gemisch) mit einem /J-Lactam-Antiblotlkum, das nur parenteral wirksam Ist, verwendet werden soll, ist eine für parenteral Verwendung geeignete Kombinallonszusammenstellung erforderlich. Wenn eine Verbindung der Formel I oder deren Salz oder Ester gleichzeitig (Im Gemisch) mit einem /J-Lactam-Antlblotlkum, das oral oder parenteral wirksam ist, verwendet werden soll, können für entweder orale oder parenteral Verabreichung geeignete Kombinationen hergestellt werden. Außerdem können Präparate der Verbindung der Formel I oder deren Salzes oder Esters oral verabreicht werden, während gleichzeitig ein weiteres /J-Lactam-Anilbiotlkum parenteral verabreicht wird; und es können auch Präparate der Verbindung der Formel I oder deren Salzes oder Esters parenteral verabreicht werden, während gleichzeitig das weitere /J-Lactam-Antlblotlkum oral verabreicht wird.

Die folgenden Beispiele dienen lediglich der Veranschaulichung. Infrarot (IR)-Spektren wurden als Kaliumbromldpreßllnge (KBr-Preßllnge) gemessen, und Dlagnose-Absorptlonsbanden sind In Wellcnzahlen (cm-¹) angegeben. Kernmagnetische Resonanzspektren (NMR-Spektren) wurden bei 60 Milz mit Lösungen in Deuterochloro-

-^sn form (CDCIi) oder in Perdeuterodlmethylsulfoxid (DMSO-d*) aufgenommen, und Peak-Lagen sind In Teilen pro Million (ppm) nach niederem Feld hin von Tetramethylsllan wiedergegeben. Die folgenden Abkürzungen für Peakformen werden verwendet: s für Singulelt, d für Dublett, q für Quadruplett und m für Multiplen.

Beispiel I Benzyl-2^-acetoxymethyl-2(2-methyl-(5R)penam-3ör-carboxylai-l,l-dloxld

Eine gerührte Lösung von 3,49 g Benzyl^/f-acetoxymethyl^a-methyl-iSRJpenam^a-carboxylat in 35 ml Chloroform wurde auf 0° C gekühlt, und 5 g 85* reine 3-Chlorperbenzoesäure wurde In zwei Anteilen im Abstand von 15 min zugesetzt. Das Kühlbad wurde entfernt, und das Gemisch wurde über Nacht ohne Kühlung gerührt. Das Reaktionsgemisch wurde dann auf 0° C zurückgekühlt, und 70 ml Wasser und 70 ml Äthylacelat wurden zugegeben. Die organische Schicht wurde entfernt und dann nacheinander mit wüßrlgcr Natriumsulfillösung, gesättigter wäßriger Natriumbicarbonatlösung und gesättigter wäßriger Natriumchloridlösung gewaschen. Die (über Na₂SO₄) getrocknete organische Schicht wurde im Vakuum zu 4.8 g eines braunen Öls, das langsam kristallisierte, eingeengt.

Das obige Produkt wurde in 35 ml Chloroform gelöst und mit 5 g 85% 3-Chlorperbenzoesäure 19 h weiter oxidiert. Das Reaktionsgemisch wurde wie zuvor aufgearbeitet und lieferte das rohe Titelprodukt. Dieses Rohprodukt wurde in Methylenchlorid gelöst, und die Lösung wurde mit gesättigter wäßriger Natrlumblcarbo-

na t lösung gewaschen. Magnesiumsulfat und entfärbende Kohle wurden der MethylenchloriJlösung zugesetzt, und dann wurde die filtrierte Methyienchloridlösung im Vakuum eingeengt. Dies lieferte 3,0 g (79% Ausbeute) der TttelverbtRdung. Das NMR-Spektrum (CDCIj) des Produktes zeigte Absorptionen bei 1,25 (s, 3 H). 2,00 (s, 3 H), 3.40 (d, 2 H), 4,55 (m, 4 H), 5,15 (s, 2 H) und 7,30 (s, 5 H) ppm.

Beispiel 2 2/^Acctoxymethyl·2JΓ-methyl-(5R)-penam-3ί^-caΓbonsaure-l,l-dloxid

Zu einer Lösung von 84.5 g Benzyl^-aeetoxymethyl^Ä-methyHSRJ-penam^-carboxylat-l.l-dloxjd In 1,11 "> Äthylacetat wurden 44 g 5% Pd/C gegeben. Das Gemisch wurde unter einer Wasserstoffatmosphäre bei ca. 3,4 ■ 10⁵ Pa Überdruck 2 h geschüttelt, dann wurde der Katalysator abfiltriert.

Das obige Filtrat wurde mit dem entsprechenden Filtrat aus einem Doppelversuch kombiniert, und das Volumen wurde auf 1,51 reduziert. Zu dieser Lösung wurden langsam 1,71 Hexan gegeben. Das Volumen wurde auf CJ. 21 reduziert, und der Feststoff, der sich abschied, wurde abflltriert und in Hexan aufgeschlämmt, um 98 g '5 (76% Ausbeule) der Titelverbindung zu ergeben. Das NMR-Spektrum (CDCIj + DMSO-d.) zeigte Absorptionen bei 1,65 (s, 3 H), 2,15 (s, 3 H), 3,55 (d, 2 H) und 4,65 (m, A H) ppm. Das IR-Spektrum des Produkts (KBr-Preßling) zeigte Absorptionen bei 1785, 1330, 1225 und 1190 cm-'.

Analyse:

ber. Tür CoH₁,NOtS: C 41,2, H 4,49, N 4,80, S 11,00%

gef.: C4i,34, H 4,55, N 4,81, Sli,08=&.

Beispiel 3 Natrium^/J-acetoxymethyl^a-methyWSRJ-penamOa-carboxylat-l.l-dloxid

Zu einer gerührten Suspension von 50 g 2/NAcctoxymethyl-2ar-rnethyI(5R)penam-3.z-carbonsäure-l,l-dloxid In IOO0 ml Wasser wurde 1 η Natronlauge gegeben, bis ein stabiler pH von 5,0 erhalten wurde. Die so erhaltene wäßrige Lösung wurde lyophlllslert und lieferte 50 g (92% Ausbeute) des obigen Natriumsalzes. [a\§ = 109,4 *' (H₂O, c = I). Das NMR-Spektrum (DMSO-d,.) zeigte Absorptionen bei 1,50 (s, 3 H). 2.10 (s, 3 H), 3,35 (q, 2 H), 3,90 (3, 1 H), 4,55 (q, 2 H) und 5,00 (m, 1 H). Das IR-Spektrum (KBr-Preßllng) zeigte Absorptionen bei 1785. 1625, 1325 und 1240 cm '.

Herstellung A ^ Benzyl-2,2-dlmethyI-(5R)penam-3jr-carboxylat-l,2r-oxld

Zu einer Lösung von 1756 g Benzyl-ö.o-dibrom^^-dlmethyMSRJpenamOa-carboxylat-ljr-oxid In 13,21 Tetrahydrofuran wurden 9,41 Wasser, dann 755 g Kaliumblcarbonai und 1756 g 5% Pd/Calclumcarbonat gegeben. Dieses Gemisch wurde unter einer Wassersioffatmosphäre von ca. 3,4 · 10' Pa Überdruck 1 h geschüttelt. Nun wurde das Reaktionsgemisch mit 3,8 I Äthylacetat und 3,8 1 Wasser verdünnt und dann filtriert. Der Filterkuchen wurde mit Äthylacetat gewaschen und die Äthylacetatschicht zum Filtrat gegeben. Die organische Schicht wurde entfernt, und dann wurde sie mit 7 1 Wasser, anschließend mit 7 I gesättigter wäßriger Natriumchloridlösung gewaschen. Die organische Lösung wurde mit 450 g Natriumsulfat und 280 g entfärbender Kohle ^4S getrocknet und dann Im Vakuum zu 833 g (72% Ausbeute) der Titelverbindung eingeengt. Das NMR-Spektrum (CDCI₁) zeigte Absorptionen bei 1,35 (s, 3 H), 1,60 (s, 3 H). 3.50 (m, 2 H). 4.50 (s, I H). 4.65 (m. 1 H), 5.25 (s. 2 H) und 7.40 (s, 5 H) ppm.

Herstellung B Bcnzyl-6,6-dibrom-2,2-dlmethyl(5R)penam-3a-carboxylat-la-oxld

Eine gerührte Lösung von 1777 g Benzyl-6,6-dlbrom-2,2-dlmethyl-(5R)penam-3ir-carboxylat in 7,51 Chloroform unter Stickstoff wurde auf 0° C gekühlt. Zu dieser Lösung wurden dann portionsweise über 35 min 796 g " 85% reine 3-Chlorperbcnzoesäure gegeben. Die Temperatur wurde während der gesamten Zugabe bei 0°C gehalten. Es wurde weitere 15 min bei 0°C gerührt, dann wurde das Reaktionsgemisch über Nacht ohne Kühlung gerührt. Nun wurde der Feststoff, der ausgefallen war, abfiltriert, und die Chloroformlösung wurde dreimal mit 3,71 5%lger wäßriger Natronlauge gewaschen. Zu der Chloroformlösung wurden dann 126 g entfärbende Kohle gegeben. Das Gemisch wurde 10 min gerührt, und dann wurde die Kohle abflltriert. Die Chloroformlösung ^w wurde nacheinander mit Wasser und gesättigter wäßriger Natrlumchloridiösung gewaschen und dann mit Natrl· umsulfat getrocknet. Die Chloroformiösung wurde Im Vakuum bei 25 bis 29° C zu 1756 g (95% Ausbeute) der Titelvcrblndung eingeengt.

Das NMR-Spektrum (CDCIi) einer Probe der Tlteiverblndung, erhalten nach einem analogen Versuch, zeigte Absorptionen bei 1,35 (s, 3 H), 1,60 (s, 3 II). 4,65 (s, I H), 1,15 (m. 3 H), 4.65 (s, I H). 1.15 (m. 3 H) und 7.55 ^M (s. 5 H) ppm.

Herstellung C
Benzyl-6,6-dlbrom-2,2-dImethyl-(5R)penam-3-carboxylat

s Zu einer gerührten Lösung von 1646 g 6,6-Dibrom-2,2-dlmethyl-(5R)penam-3ar-carbonsäure In 10,11 N₁N-Dimethylacetamid wurden 709 ml Triäthylamln Ober 10 min bei ca. 0° C gegeben. Die Temperatur wurde auf 10° C eingestellt, und 602 ml Benzylbromld wurden In 4 min zugegeben. Zu diesem Reaktionsgemisch wurden dann 941 g 4A-Molekularsiebe gegeben, und dann wurde das Reaktionsgemisch Ober Nacht ohne äußere Kühlung gerührt. Nun wurde das Reaktionsgemisch filtriert und das Filtrat zu einem Gemisch aus 441 Eiswasser und 141 Äthylacetat gegeben. Der pH der wäßrigen Phase wurde mit 6 η Salzsaure auf 2,0 eingestellt und die Schichten wurden getrennt. Die wäßrige Schicht wurde mit weiterem Äthylacetat extrahiert und die vereinigten Äthylacetatlösungen wurden nacheinander mit 141 gesättigter wäßriger Natrlumbicarbonatlösung und 141 gesättigter wäßriger Natriumchloridlösung gewaschen. Die Äthylacetatlösung wurde (über Na₂SO₄) getrocknet und dann Im Vakuum bei 25° C eingeengt. Der Rückstand wurde In 5,5 I Isopropylalkohol bei 60° C gelöst, und dann wurde die Isopropylalkohollösung langsam unter Rühren gekühlt. Der Feststoff, der sich abschied, wurde durch Filtrieren gewonnen, mit kaltem Isopropylalkohol gewaschen und dann luftgetrocknet. Dies lieferte 1777 g (85% Ausbeute) der Titelverbindung. Das NMR-Spektrum (CDCl,) zeigte Absorptionen bei 1,40 (s, 3 H), 1,55 (s, 3 H), 4,55 (s, 1 H), 5,20 (s. 2 H), 5,75 (s, 1 H) und 7,35 (s, 5 H) ppm.
Eine zweite, HOg wiegende Ausbeute wurde aus den Isopropylalkohol-Mutterlaugen erhalten.

Herstellung D
2,2-Dimethyl-(5R)penam-3it-carbonsäure-lct-oxld

Zu 1,4g vorhydriertem 5% Pd/CaCOi In 50 ml Wasser wurde eine Lösung von 1,39 g Benzyl-6,6-dibrom-2,2-dimethyI-(5R)penam-3ar-carboxylct-l*-oxld in 50 ml Tetrahydrofuran gegeben. Das Gemisch wurde unter einer Wasserstoffatmosphäre bei ca. 3,1 bar und 25°C lh geschüttelt und dann filtriert. Das Filtrat wurde im Vakuum eingeengt, um die Masse des Tetrahydrofurans zu entfernen, und dann wurde die wäßrige Phase mit Äther extrahiert. Die Ätherextrakte wurden Im Vakuum eingeengt und lieferten 0,5 g Material, das größtenteils Benzyl-2,2-dlmethyl-(5R)penam-3a-carboxylat-la-oxld zu sein schien.

Das obige Benzyl-2,2-dlmethyl-(5R)penam-3iar-carboxylat-lir-oxld wurde mit weiteren 2,0 g Benzyl-6,6-dlbrom-2,2-dimethyl-(5R)penam-3it-carboxylat-l_l2-oxld vereinigt und In 50 ml Tetrahydrofuran gelöst. Die Lösung wurde zu 4,0 g 5% Pd/CaCOi In 50 ml Wasser gegeben und das erhaltene Gemisch unter einer Wasserstoff^ mosphäre bei ca. 3,1 ■ 10' Pa und 25° C über Nacht geschüttelt. Das Gemisch wurde filtriert und das Filtrat mit

■'⁵ Äther extrahiert. Die Extrakte wurden im Vakuum eingeengt und der Rückstand chromatographisch an Kieselgel unter Eluieren mit Chloroform gereinigt. Dies lieferte 0.50 g Material.

Dieses letztere Material wurde bei ca. 3,1 ΙΟ-Pa bei 25° C In Wasser/Methanol (1 : 1) mit 0,50 g 5% Pd/CaCO, 2 h hydriert. Nun wurden weitere 0,50 g 5% Pd/CaCOj zugesetzt und die Hydrierung bei 3,1 · 10⁵ Pa und 25° C über Nacht fortgesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde filtriert, mit Äther extrahiert und die Extrakte verworfen.

Die zurückbleibende wäßrige Phase wurde auf 1,5 eingestellt und dann mit Äthylacetat extrahiert. Die Äthylacetat-Extrakte wurden (Ober Na₂SO₄) getrocknet und dann Im Vakuum zu 0,14 g der Titelverbindung eingeengt. Das NMR-Spektrum (CDCIj/DMSO-d») zeigte Absorptionen bei 1,4 (s, 3 H), 1,64 (s, 3 H), 3,60 (m, 2 H), 4,3 (s, 1 H) und 4,54 (m, 1 H) ppm. Das IR-Spektrum des Produkts (KBr-Preßllng) zeigte Absorptionen bei 1795 und 1745 cm¹.

Herstellung E
2,2-Dlmeihyl-(5R)pcnam-3ar-carbonsäure-l/?-oxid

Zu einer gerührten Suspension von 2,65 g (12,7 mMol) 2,2-Dlmethyl-(5R)penam-3ar-carbonsäure In Chloroform bei 0° C wurden 2,58 g 85% reine 3-Chlorperbenzoesäure gegeben. Nach 1 h wurde das Reaktionsgemisch filtriert und das Filtrat Im Vakuum eingeengt. Der Rückstand wurde In einer kleinen Menge Chloroform gelöst. Die Lösung wurde langsam eingeengt, bis ein Niederschlag aufzutreten begann. Nun wurde mit dem Einengen aufgehört und das Gemisch mit Äther verdünnt. Der Niederschlag wurde abflltrlert, mit Äther gewaschen und getrocknet und lieferte 0,615 g Penlclllansäure-1/I-oxld, Schmp. 140 bis 143" C. Das IR-Spektrum des Produkts (CHCh-Lösung) zeigte Absorptionen bei 1775 und 1720 cm¹. Das NMR-Spektrum (CDCI,/DMSO-d») zeigte Absorptionen bei 1,35 (s, 3 H), 1,76 (s, 3 H), 3,36 (m, 2 H), 4,50 (s, I H) und 5,05 (m, 1 H) ppm. Nach dem NMR-Spektrum schien das Produkt ca. 90% rein zu sein.

Eine Prüfung der Chloroform/Äther-Mutterlauge zeigte, daß sie weiteres 2,2-Dlmethyl-(5R)penam-3«-carbon-

^Wl ,.säure-l/f-oxld und auch etwas 2.2-Dlmethyl-(5R)penam-3a:-carbonsaure-l<z-oxld enthielt.

Herstellung F
Benzyl-2/i-iicctoxymcthyl-2a-methyl-(5R)penam-3_l7-carboxyliit

Ein Gemisch aus 68 ml Essigsäureanhydrid und 10 ml Toluol wurde auf 112" C In einem Rundkolbcn. ausgestattet mit einem Destlllatlonskopf und einem Kühler In Dcstillatlonsstellung, crwflrml. Als die Temperatur I12^JC erreichte, begann Flüssigkeit zu destillieren, und dann wurde vorcrwälrmtcs Toluol (von ca. IfK) C) ilcm

I"

Rundkolben mit der gleichen Geschwindigkeit zugeführt, mit der Destillat aufgefangen wurde. Langsame Destillation und Zufuhr vorerwärmien Toluols wurden 20 min fortgesetzt. Nun wurden 10 g Benzyl-2,2-dimethyl-(5R)penam-3a-carboxyIat-lar-oxid zu der Flüssigkeit Im Rundkolben gegeben. Sofort entstand eine Lösung. Langsames Destillleren der Lösung Im Rundkolben und Zugabe vorerwärmten Toiuols wurden weitere 15 min fortgesetzt. Während der gesamten Arbeitsweisen wurde die Temperatur im Rundkolben bei 112° C gehalten Nun wurde die Flüssigkeit Im Rundkolben auf Raumtemperatur gekühlt und dann Im Vakuum eingeengt Dies lieferte ein braunes öl, das zwischen 100 ml Älhylacetat und 100 ml Wasser verteilt wurde. Der pH der wäßrigen Phase wurde auf 7,9 eingestellt und die organische Schicht entfernt. Diese wurde nacheinander mit Wasser und gesättigter wäßriger Natrlumchlorldlösung gewaschen und dann getrocknet und mit Natriumsulfat und entfärbender Kohle entfärbt. Einengen im Vakuum lieferte 10,1 g rohe Titelverbindung. »>

Herstellung G Benzyl^-acetoxymethyUor-methyl-iSRJpenamOar-carboxylat

Die Arbeltswelse der Herstellung F wurde mit dem Faktor 10 wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Innentemperatur bei 115° C gehalten wurde, nachdem der Benzylester zugesetzt war, und 1 h nach dem Zusatz welter erwärmt wurde. Die Ausbeute an roher Titelverbindung war 122 g.

Das Produkt dieses Beispiels wurde mit dem der Herstellung F vereinigt und dann an 4 kg Kieselgel Chromatographien. Die Säule wurde mit 1 :9 Äthylacetat/Chloroform eluiert, wobei 500-ml-Fraktionen aufgefangen wurden An die -"hⁱ"^m»tn"ra«»hte schloß sich eine Dünnschichtchromatographie an, und mehrere Fraktionen wurden zu drei HaüpischnTtten vereinigt. Schnitt 1 war 7,0 g eines Öls und wurde verworfen. Schnitt 2 war 67 5 g eines Feststoffs, der praktisch reine Titelverbindung war. Schnitt 3 war 21,7 g eines Feststoffs, der ebenfalls praktisch reine Titelverbindung war. Die Kombination von Schnitt 2 und 3 stellt 72% Ausbeute dar.

Schnitt 2 wurde in 450 ml Isopropylalkohol bei 60° C gelöst. Die Lösung konnte sich langsam abkühlen, dann wurde das Produkt abfiltriert. Es wurden 34,1 g kristallisiertes Material gewonnen. Das NMR-Spektrum dieses Materials (CDCI,) zeigte Absorptionen bei 1,30 (s, 3 H), 2,10 (s, 3 H), 3,05 (d ej-aes d, I H), 3,55 (ei eines d, 1 H), 4,05 (q, 2 H). 4,80 (s, 1 H), 5,20 (s, 2 H), 5,30 (m, 1 H) und 7,30 (s, 5 H) ppm.

Hersteilung H BenzyI-2/i-acetoxymethyl-2a-methyl-(5R)penam-3ar-carboxylai

Eine Lösung von 31g Bcnzyl^-dlmethyMSRJpenamOa-carboxylat-lar-oxId In 2!OmI Essigsäureanhydrid und 320 ml Toluol wurde bis zum Siedepunkt erhitzt. Flüssigkeit konnte langsam destillieren, und Toluol wurde zugetropft, um ein konstantes Volumen im Reaktionskolben aufrechtzuerhalten. Nach 30 min wurde eine Probe entnommen und NMR-spektroskoplsch untersucht. Dies ergab, daß das Reaktionsgemisch Benzyl-2,2-dimethyl-(5R)penam-3a-carboxylat-lit-oxid, Benzyl-2,2-dlmethyl-(5R)penam-3a:-carboxylat-l/<-oxid und Benzyl-2/J-acetoxymethyl-2cr-methyl-(5R)penarn-3it-carboxylat in einem Verhältnis von etwa 1:4:4 enthielt. Die langsame Destillation und Zugabe frischen Toluols wurden wel'ere 25 min fortgesetzt, und dann wurde das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur gekühlt. Die Lösungsmittel wurden Im Vakuum abgezogen. Der Rückstand wurde zwischen Wasser und Äthylacelat verteilt. Der pH der wäßrigen Schicht wurde auf 3.0 eingestellt und die Schichten 15 min gerührt. Der pH wurde auf 8,0 erhöht und die Schichten getrennt. Die organische Schicht wurde nacheinander mit Wasser von pH 8,0 und gesättigter wäßriger Natrlumchlorldlösung gewaschen und dann über Natriumsulfat getrocknet. Einengen der organischen Schicht Im Vakuum lieferte ein Öl, das säulenchromatographlsch an Kieselgel mit 9: 1 Äthylacetat/Chloroform als Elutlonsmltlel gereinigt wurde. Die Säule wurde dünnschlchtchromatographlsch überwacht, und die Fraktionen, die praktisch reines Produkt zu enthalten schienen, wurden vereinigt und eingeengt. Dies lieferte 17 g der Titelverbindung. Eine kleine Probe dieses Materials wurde in Äther aufgeschlämmt und als weißer Feststoff filtriert.

Analyse:	C	58,40,	H	5,48,	N	4,01%
ber. für C|7H„NO5S:	C	58,38,	H	5,55,	N	3,99%.
gef.:

Die frühen Säulenfraktionen wurden erneut Chromatographien, und zusätzlich erhaltenes Produkt wurde mit dem oben erhaltenen Material vereinigt. Das vereinigte Material wurde mit Äther aufgeschlämmt und lieferte ein Endgewicht von 18 g (50¹V. Ausbeute) an Benzyl-2/J-acetoxymethyl-2if-methyl-(5R)penam-3ar-carboxylat.

Versuchsbericht 1

Vergleich von 2(/3)-Acetoxymethyl-2(ar)-methyl-{5R)-penam-(3ar)-carbonsaure-l,l-dlöxld (A) mit 2,2-Dimethyl-(5R)-penam-(3a)-carbonsäure-l,l-dloxtd (A) (DE-OS 28 24 535)

Die Wirksamkeit von Ampicillin mit (A) oder (B) gegenüber Ampiclllln-resistenten Bakterienstämmen wurde verglichen. Dabei ergab sich eine klare Überlegenheit des erfindungsgemäßen Acetoxy-Derlvats (A) gegenüber «5 den In der folgenden Tabelle aufgeführten Bakterlenstärnmen. Die dabei angewandte Arbeltswelse war die gleiche, wie sie In der Beschreibung erörtert Ist. Die Ergebnisse waren wie folgt:

Il

Tabelle Bakterienstamm

1 : 1-Ampiciilin und A(MHK) B(MHK)

KJebsiella pneumoniae	3,12	12,5
Proteus morganli	3,12	12,5
Serratia marcescens	3,12	6,25

Für die vorstehenden Bakterienstämme Ist also die Mlndesthemmkonzentratlon (MHK) in μg/ml für 1 : 1 Ampiclllin/(A) etwa 2- bis 4mal geringer als für die die Verbindung (B) enthaltenden Gemische. Diese Ergebnisse sind überraschend und unerwartet, da für Penicillinderivate die 2-Acetoxymethyl-2-methyl-penam-Derivate als antibakterielle Mittel weniger aktiv sind als die 2,2-Dimethyl-Derivate.

Versuchsbericht II

Bei den folgenden Versuchen wurde die erfindungsgemäße Verbindung A eingesetzt.

Weiterhin wurden Ampicillin und Cefazolin als handelsübliche und häufig angewandte Penicillin- bzw. Cephalosporinpräparate eingesetzt.

Versuch a)

Es wurden die Minlmalhemmkonzsntrationen (MIC-Werte) der erfindungsgemäßen Verbindung A alleine, von Ampicillin alleine, von Cefazolin allelne, eines 1 : 1-Gemisches (In Gewicht) der Verbindung A und von Ampicillin und eines I : 1-Gemisches (in Gewicht) der Verbindung A und von Cefazolin in Mg/ml bei einer Vielzahl von Mikroorganismen bestimmt. Die angewandte Arbeltswelse entspricht der »International Collaborative Study on Antibiotic Sensitivity Testing (Ericson und Sherrls, Acta. Pathologlca et Microbiologia Scandinav, Suppl. 217, Sektion B: 64 bis 68 (1971), wobei ein Hlrn-Herz-Infuslonsagar (BHI-Agar) und eine Impfwlederholungseinrichtung verwendet wurden. Röhrchen, in denen über Nacht eine Züchtung durchgeführt worden war, wurden lOOfach zur Verwendung als Standardlnokulat verdünnt, d.h. 20 000 - 10000 Zellen In ungefähr 0,002 ml wurden auf die Agarfläche aufgebracht: 20 ml BHI-Agar/Schale. Es wurden zwölf Doppelverdünnungen der Testverbindung verwendet, wobei die Anfangskonzentrationen der Testverbindung 200 μg/ml betrugen. Einzelne Kolonien wurden bei der Beurteilung der Platten nach einem Bebrüten von 18 Stunden bei 37° C unberücksichtigt gelassen. Die MIC-Werie der Testoiganlsmen waren die niedrigste Konzentration der Verbindung, welche eine vollständige Hemmung des Wachstums bei der Betrachtung mit dem bloßen Auge ergab. Es wurden die folgenden Ergebnisse erzielt:

Einfluß der erfindungsgemäUen Verbindung A auf Ampicillin

Mikroorganismus	Stamm	M'C-Werl	M IC-Wert	MIC-Wert
	Nr.	v. Verb. Λ	von Ampicillin	des Gemisches*)
Staphylococcus aureus	01A400	200	200	3,12
Escherichia coli	51A129	>200	>200	50
Citrobacter diversus	70C031	>200	100	6,25
KJebsiella pneumoniae	53A079	>200	25	3,12
Proteus morganii	57G00I	>200	50	3,12
Serratia marcescens	63A095	>200	200	3,12
Enterobacter cloacae	67B009	>200	100	12,5

*) Die Werlc in dieser Spalte entsprechen der Konzentration jeder Komponente in der Mischung.

I lnlliil.i lter CTl'lndung.sKcmttßcn Verbindung Λ :iul CcTa/olln

Mikroorganismus	Stamm M IC-Wert	M IC-Wert	MlC-Wert
	Nr. v. Verb. A	von Cefazolin	des Gemisches·)
Escherichiu coli	51A129 >200	25	6,25
Proteus morganii	57GOO1 >200	>200	6,25
Serratia marcescens	63A095 > 200	>200	25
Enterobacter cloacae	67B009 > 200	>200	50
*) Die Werte in dieser Spalte entsprechen der Konzentration jeder	Kampunente in	der Mischung.
Versuch b)

Es wurden akute bakterielle Infektionen bei Müusen durch eine Intrapcrltoneale Impfung der Mäuse mit einer standardisierten Kultur von Staphylococcus aureus (0IA400), suspendiert In 5'Ugem Hundemagenschlelm, erzeugt. Die Mäuse empfingen das !fache bis lOfache des LD,oo-Wertes, d.h. das lfache bis lOfache der zur praktisch !00*!gen Abtö'.uno der Mause im Falle einer Nlchtbehandlumu erforderlichen Dosis. Die Fähigkeit von Ampicillin, der erfindungsgemäßen Verbindung A und eines 1 : I-Gemisches (In Gewicht) der Verbindung A und von Ampicillin zum Schutz der Mause gegen diese Infektionen wurde dann bestimmt. Die Testverbindung wurde den Infizierten Mäusen 0,5 h, 4,0 h und 24,0 h nach der Impfung mit S. aureus appllziert. Am Ende des Versuches wurde die Aktivität durch Bestimmung des Prozentsatzes der überlebenden Tiere abgeschätzt. Hierbei wurden folgende Ergebnisse enthalten:

Testverbindung	Dosierung (mg/kg)	Prozentsatz an überlebenden Tieren
Ampicillin	100 50	50 30
Verbindung A	100 50	30 10
Ampicillin + Verbindung A	100 + 100 50+ 50 25+ 25 12 + 12	100 70 60 tu

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Penlcillansäure-l.l-dioxld-derivale der allgemeinen Formel

   O O °

   h\/' CH₂-O-C-CH₃

   und deren pharmazeutisch annehmbare Basensalze, worin R¹ ein WasserstofTatom oder ein üblicher, in vivo leicht hydrolysierbarer, esterbildender Rest Ist.
2. 2. Arzneimittel, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einem Penicillansäure-U-dioxId-derivat nach Anspruch 1 oder dessen pharmazeutisch annehmbaren Basensalz, gegebenenfalls in Verbindung nut einem pharmazeutisch annehmbaren Träger.