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Verfahren zur Herstellung neuer Penicilline Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung neuer Penicilline der allgemeinen Formel I
in welcher X gleich R oder OR und R eine Alkyl-oder Phenylgruppe ist, sowie die
ungiftigen Salze dieser Penicilline.
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Als Salze kommen in Frage: ungiftige Metallsalze, z. B. von Natrium,
Kalium, Calcium oder Aluminium, gegebenenfalls substituierte Ammoniumsalze, Salze
ungiftiger Amine, wie die der Trialkylamine, z. B. Triäthylamin, oder wie p-Aminobenzoylß-diäthylaminoäthanolester,
Dibenzylamin, N-Benzyl-ß-phenäthylamin, l-N-Methyl- 1 ,2-diphenyl-2-hydroxyäthylamin
N,N'-Dibenzyläthylendiamin, Dehydroabietylamin, N,N'-bis- Dehydroabietyläthylendiamin
und anderer Amine, welche zur Bildung von Salzen mit Benzylpenicillin verwendet
worden sind.
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Die Verbindungen der allgemeinen Formel I werden hergestellt, indem
in an sich bekannter Weise 6-Aminopenicillansäure, vorzugsweise in der Form eines
neutralen Salzes, z. B. des Natriumsalzes oder des Triäthylaminsalzes, oder eine
die 6-Aminopemcillansäure enthaltende wäßrige Lösung bei einer Temperatur von höchstens
300 C und einem pH-Wert von vorzugsweise 6 bis 9 umgesetzt wird mit einem von einer
Säure der allgemeinen Formel II X - CO COOH (11) abgeleiteten Säurechlorid, Säurebromid,
Säureanhydrid oder einem unter Verwendung eines Chlorkohlensäurealkylesters hergestellten
gemischten Anhydrid.
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Zur Herstellung der neuen Penicilline mittels eines gemischten Anhydrids
eines Chlorkohlensäurealkylesters wird eine Säure der allgemeinen Formel II mit
einem Chlorkohlensäurealkylester und einem tertiären Amin, z. B. Triäthylamin, in
einem wasserfreien, inerten und vorzugsweise mit Wasser mischbaren Lösungsmittel,
wie Dioxan, und - falls es gewünscht wird - einer geringen Menge reinen trockenen
Acetons auf die Dauer von etwa 30 Minuten in der Kälte, z. B. bei etwa 4"C, vermischt.
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Dieser Lösung des gemischten Anhydrids wird dann eine gekühlte Lösung
von 6-Aminopenicillan-
säure und einem tertiären Amin, wie Triäthylamin, in einem
Lösungsmittel, wie Wasser, hinzugesetzt, um die substituierten Ammoniumsalze des
gewünschten Produkts zu bilden. Das Gemisch kann dann bei einem pH-Wert von über
7 mit einem mit Wasser unmischbaren Lösungsmittel, z. B. Äther, extrahiert werden,
um die nicht zur Reaktion gekommenen Ausgangsmaterialien zu entfernen. Das Produkt
in der wäßrigen Phase wird dann vorzugsweise in der Kälte unter einer Ätherschicht
durch Zusatz einer verdünnten Mineralsäure in die freie Säure umgewandelt. Die freie
Säure wird hierauf in einem mit Wasser unmischbaren, neutralen organischen Lösungsmittel,
wie Äther, extrahiert, und der Extrakt wird gewaschen und hierauf getrocknet. Das
in dem ätherischen Extrakt in Form der freien Säure vorliegende Produkt wird dann
in ein beliebiges Metall-oder Aminsalz umgewandelt, und zwar durch Behandlung mit
der geeigneten Base, beispielsweise einem freien Amin, wie Procain, oder einer Lösung
von Kalium-2-äthylcaproat in trockenem n-Butanol.
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Diese Salze sind in der Regel in Lösungsmitteln, wie Äther, unlöslich
und können in reiner Form durch einfaches Filtrieren gewonnen werden.
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Nach einer anderen Verfahrensweise zur Herstellung einer ätherischen
Lösung der Säureform eines Penicillins der allgemeinen Formel I wird ein Säurechlorid
einer Säure der allgemeinen Formel II einer wäßrigen Lösung von 6-Aminopenicillansäure
und
Natriumbicarbonat zugesetzt. Das Gemisch wird dann mit Äther extrahiert, um die
nicht zur Reaktion gekommenen oder hydrolysierten Ausgangsmaterialien zu entfernen.
Die Lösung wird dann angesäuert, und das Penicillin in Säureform wird in Ather extrahiert.
Dieser ätherische Extrakt wird beispielsweise mit wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet,
worauf das Trocknungsmittel entfernt wird, um eine wasserfreie ätherische Lösung
zu hinterlassen, aus welcher das Produkt leicht zu isolieren ist, vorzugsweise in
der Form eines in Äther unlöslichen Salzes, z. B. als Kaliumsalz. Diese Verfahrensweise
kommt dann zur Anwendung, wenn das Säurechlorid mit einem primären Amin rascher
als mit Wasser reagiert, was durch einen einfachen Vorversuch bestimmt werden kann.
Das Säurechlorid kann durch eine äquimolekulare Menge des entsprechenden Säurebromids
oder Säureanhydrids ersetzt werden.
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Da einige Verfahrensprodukte verhältnismäßig unbeständige Verbindungen
sind, welche leicht chemischen Veränderungen unterliegen, die zu einem Verlust der
antibiotischen Aktivität führen, muß man genügend gemäßigte Reaktionsbedingungen
wählen, um eine Zersetzung zu vermeiden. Die gewählten Reaktionsbedingengen hängen
natürlich in weitem Maße von der Reaktionsfähigkeit des verwendeten chemischen Reagens
ab. In den meisten Fällen muß man einen Kompromiß schließen zwischen der Anwendung
sehr gelinder Bedingungen in einem längeren Zeitraum und der Anwendung kräftigerer
Reaktionsverhältnisse auf kürzere Dauer, wobei immerhin die Möglichkeit besteht,
daß etwas von den gebildeten Antibiotica zersetzt wird.
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Die für das Verfahren gewählte Temperatur darf 30"C nicht überschreiten;
in vielen Fällen ist Raumtemperatur geeignet. Da bei dem Verfahren stark saure oder
stark alkalische Bedingungen vermieden werden müssen, führt man es vorzugsweise
bei einem p-Wert von 6 bis 9 durch. Das wird zweckmäßig durch die Verwendung einer
Puffersubstanz erreicht, beispielsweise einer Lösung von Natriumbicarbonat, oder
einen Natriumphosphatpuffer. Außer der Verwendung wäßriger Medien für die Reaktion,
einschließlich filtrierter Gärungsmaischen oder wäßriger Lösungen roher 6-Aminopenicillansäure,
kann man auch organische Lösungsmittel benutzen, z. B. Dimethylformamid, Dimethylacetamid,
Chloroform, Aceton, Methyl-isobutyl-keton oder Dioxan. Häufig erzielt man einen
sehr zufriedenstellenden Erfolg durch den Zusatz einer wäßrigen Lösung eines Salzes
der 6-Aminopenicillansäure zu einer Lösung des Acylierungsmittels in einem inerten
Lösungsmittel, das mit Wasser mischbar ist, z. B. Aceton oder Dimethylformamid.
Natürlich ist kräftiges Rühren ratsam, wenn mehr als eine Phase vorhanden ist, z.
B. eine feste und eine flüssige Phase oder zwei flüssige Phasen.
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Bei Abschluß der Reaktion werden die Produkte nach den bei Benzylpenicillin
und Phenoxymethylpenicillin verwendeten Methoden isoliert. So kann beispielsweise
das Produkt in Diäthyläther oder n-Butanol bei einem pH-Wert von unter 7 extrahiert
und dann in ein in einem Lösungsmittel unlösliches Salz umgewandelt werden, so durch
Neutralisieren mit einer Lösung von Kalium-2-äthylcaproat in n-Butanol, oder aber
das Produkt kann aus der wäßrigen Lösung als ein in Wasser unlösliches Salz
eines
Amins ausgefällt oder auch direkt durch Lyophilisierung gewonnen werden, vorzugsweise
in der Form eines Natrium- oder Kaliumsalzes. Fällt das Produkt als Triäthylaminsalz
an, so wird es in die freie Säure und hierauf in andere Salze umgewandelt in der
gleichen Weise, wie dies bei Benzylpenicillin und anderen Penicillinen üblich ist.
So wird ein Triäthylaminsalz des betreffenden Penicillins in Wasser mit Natriumhydroxyd
in das Natriumsalz umgewandelt, und das Triäthylamin kann dann durch Extraktion,
z. B. mit Toluol, entfernt werden.
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Durch Behandlung des Natriumsalzes mit einer starken, mit Wasser verdünnten
Säure erhält man das Produkt in Säureform, aus der man durch Umsetzung mit einer
Aminbase andere Aminsalze, z. B. das Procainsalz, herstellen kann. Die so gebildeten
Salze werden durch Lyophilisierung oder wenn sie in dem verwendeten Lösungsmittel
nicht löslich sind - durch Filtrieren isoliert. Meist kristalline Kaliumsalze können
durch Extrahieren des Produkts aus einer sauren wäßrigen Lösung (z. B.
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PH = 2) in Diäthyläther, Trocknen des Äthers und Zusatz mindestens
eines Äquivalents einer konzentrierten Lösung von Kalium-2-äthylcaproat in trockenem
n-Butanol erhalten werden. Die Kaliumsalzniederschläge werden durch Filtrieren oder
Dekantieren aufgesammelt.
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Die verfahrensgemäß erhaltenen Verbindungen sind von Wert als Bactericide
und Bacteriostatica, als Nährzusätze für Viehfutter, als Mittel zur Behandlung der
Mastitis bzw. Euterentzündung bei Rindern sowie als Heilmittel für Geflügel und
sonstige Tiere, aber auch beim Menschen, insbesondere zur Behandlung von durch grampositive
Bakterien verursachten Infektionskrankheiten. Einige der Verbindungen zeigen außer
ihrer kräftigen antibakteriellen Wirkung auch noch Widerstand gegen eine Zerstörung
durch eine Säure. Das nach Beispiel 2 erhaltene Benzoylpenicillin hat eine viel
geringere minimale Hemmkonzentration (906F/ml) gegenüber B. subtilis als das aus
den bekanntgemachten Unterlagen des belgischen Patents 569 728 bekannte Phenylpenicillin
(1, 0p/ml).
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Die nachstehenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung.
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Beispiel 1 Äthoxycarbonylpenicillin-Natrium
Eine Lösung von 280 mg Äthoxalylchlorid (C2Hs O CO ' CO ' Cl) in 5 ml trockenem
Aceton wurde tropfenweise im Verlauf von 10 Minuten unter Rühren einer Lösung von
400 mg 6-Aminopenicillansäure und 466 mg Natriumbicarbonat in 16 ml Wasser und 11
ml Aceton hinzugesetzt. Nach vollendetem Zusatz wurde das Gemisch bei Zimmertemperatur
30 Minuten lang gerührt und dann mit drei Teilmengen Äther von insgesamt 32 ml extrahiert,
wobei nur die wäßrige Phase zurückbehalten wurde. Diese wäßrige Phase wurde auf
5"C gekühlt, mit 7 ml Butanol überdeckt und durch den Zusatz von verdünnter Salzsäure
auf einen pH-Wert von 2
eingestellt. Nach Abtrennen der Schichten
wurde die wäßrige Phase mit drei weiteren Teilmengen von je 3 ml Butanol extrahiert.
Dis kombinierten Lösungen in Butanol (welche in diesem Stadium das Penicillin in
Form der freien Säure enthielten) wurden mit 3 5 ml Wasser gewaschen und dann mit
20 ml Wasser geschüttelt, welchem man eine ausreichende Menge 30/oiger Natriumcarbonatlösung
hinzugesetzt hatte, um die wäßrige Phase auf einen pH-Wert von 7 zu bringen. Die
Butanollösung wurde weiterhin mit zwei Teilmengen von je 5 ml Wasser extrahiert,
wobei man jeder Teilmenge genügend Bicarbonatlösung hinzugesetzt hatte, um eine
wäßrige Phase mit einem pH-Wert von 7 zu bekommen.
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Die kombinierten wäßrigen Lösungen wurden mit 25 ml Äther gewaschen
und dann bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck eingedampft, wobei das rohe
Natriumsalz von Äthoxycarbonylpenicillin zurückblieb, welches man nach dem Trocknen
in einem Vakuum-Exsikkator als einen sehr hygroskopischen gelben festen Körper (191
mg) erhielt. Die Dampfdruckbestimmung ergab eine Reinheit von 420/0; es hatte eine
Hemmwirkung auf den Staphylococcus aureus bei einer Konzentration von 50 Fg/ml.
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Beispiel 2 Benzoylpenicillin-Natrium
Eine Lösung von 330 mg Phenylglyoxylsäure (C6H5 CO COOH) und 0,34 ml Triäthylamin
in 17 ml trockenem Aceton wurde gerührt und auf 0°C gekühlt. Nach dem Zusatz einer
Lösung von 0,19 ml Chlorkohlensäureäthylester in ein wenig Aceton wurde das Gemisch
5 Minuten lang bei 0°C gerührt.
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Es enthielt dann das gemischte Äthoxyameisensäureanhydrid der Phenylglyoxylsäure
in Lösung zusammen mit suspendiertem Triäthylamin-hydrochlorid. Dem das gemischte
Anhydrid enthaltenden stark gekühlten Gemisch wurde unter kräftigem Rühren rasch
eine eisgekühlte Lösung von 450 mg 6-Aminopenicillansäure und 510 mg Natriumbicarbonat
in 17 ml Wasser hinzugesetzt. Das
Gemisch wurde zunächst 30 Minuten lang bei 0°C
und dann weitere 30 Minuten lang gerührt, wobei es Zimmertemperatur annahm. Das
resultierende Benzoylpenicillin wurde nach der im Beispiel 1 beschriebenen Methode
isoliert; man erhielt 351 mg des rohen Natriumsalzes von Benzoylpenicillin als einen
hellgelben hygroskopischen festen Körper, dessen Reinheit durch Dampfdruckbestimmung
zu 450/0 ermittelt wurde. Das Produkt hatte eine Hemmwirkung auf den Staphylococcus
aureus bei einer Konzentration von 0,12 çag/ml.