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Verfahren zur Herstellung von a-Methoxybenzylpenicillinderivaten Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung neuer Ix-Methoxybenzylpenicillinderivate
der allgemeinen Strukturformel
In dieser Formel bedeutet M ein Wasserstoffatom oder ein anderes pharmazeutisch
verwendbares Kation.
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Es wurde gefunden, daß Verbindungen dieser Klasse eine antimikrobielle
Wirksamkeit zeigen, die derjenigen von Penicillin V und x-Phenoxyäthylpenicillin
vergleichbar ist, und daß sie gegen verschiedene penicillin-- resistente Mikroorganismen
wirksam sind. Außerdem besitzen diese Verbindungen gewisse verbesserte physiologische
Eigenschaften. Insbesondere zeigen die neuen Verbindungen längere Serumspiegel mit
erhöhten Antiinfektionstitern im Vergleich zu Penicillin V oder a-Phenoxyäthylpenicillin.
So besitzen diese Verbindungen nicht nur eine größere Wirksamkeit gegen Infektion
durch solche Organismen, die gegen Penicillin V, Penicillin G und o-Phenoxyäthylpenicillin
empfindlich sind, beispielsweise Streptococcen und Staphylococcen, sondern sie zeigen
diese Wirksamkeit außerdem über längere Zeitspannen.
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Ferner besitzen die Verfahrensprodukte die unerwarteten und außerordentlich
günstigen Eigenschaften rascher oraler Absorption und Beständigkeit gegen Inaktivierung
im Körper.
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Die neuen Verbindungen sind daher bei Verabreichung auf oralem Wege
nicht nur wirksam, sondern sie werden außerdem weitgehend in aktiver Form ausgeschieden.
Diese Eigenschaft zeigt sich durch das Vorhandensein einer großen Menge dieser Verbindungen
im Urin der Lebewesen. So können etwa 600/, einer oral verabreichten Dosis des Penicillins
im Urin des behandelten Lebewesens 6 Stunden nach der Verabreichung nachgewiesen
werden, während nur etwa 250/, Penicillin V unter entsprechenden Umständen gefunden
werden können. Auf Grund dieser Eigenschaft sind die erfindungsgemäß erhaltenen
Verbindungen nicht nur für allgemeine Behandlung, sondern auch für spezielle Behandlung
verschiedener Infektionen der Nieren und des Urogenitaltrakts, wie Cystitis, Prostatitis,
Pyelitis, und verschiedener anderer Infektionen der Harnwege außerordentlich wertvoll.
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Die erfindungsgemäß erhaltenen Verbindungen können auf oralem Wege
oder durch Injektion oder
durch topische Anwendungen gegeben werden. Sie können in
jeder der üblichen pharmazeutischen Formen, beispielsweise Tabletten, Kapseln, Pulver,
Suspensionen, Lösungen, Suppositorien, verabreicht werden.
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Zum Nachweis der Fortschrittlichkeit gegenüber Vergleichsverbindungen
wird auf die am Schluß der Beschreibung angegebenen Vergleichsversuche verwiesen.
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Gemäß einer Durchführungsweise der Erfindung wird 6-Aminopenicillansäure
in an sich bekannter Weise mit einem Säurehalogenid der o a-Methoxy-3 ,4-dichlorphenylessigsäure,
vorzugsweise dem Chlorid oder Bromid, umgesetzt.
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Gemäß einer anderen Durchführungsweise der Erfindung wird die 6-Aminopenicillinsäure
mit dem Anhydrid oder einem gemischten Anhydrid der a-Methoxy-3,4-dichlorphenylessigsäure
umgesetzt; das gemischte Anhydrid kann ein gemischtes Anhydrid dieser Säure mit
einer anderen Carbonsäure oder mit einem Monoester, z. B. dem Monoäthylester, der
Kohlensäure sein.
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Die Verfahrensprodukte enthalten in der Acylseitenkette ein asymmetrisches
Kohlenstoffatom; sie können somit als »D«- und »L«-Epimere existieren, die aus den
entsprechenden D- und L-Säuren stammen.
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Zur Klarstellung werden diese Epimeren »D-Epimeres und L-Epimeres«
genannt. Wird als Ausgangsmaterial das funktionelle Derivat der razemischen es-Methoxy-3,4-dichlorphenylessigsäure
verwendet, so wird ein Gemisch der D- und Epimeren erhalten. Die Erfindung betrifft
daher die Herstellung der D- und der L-Epimeren und der Gemische dieser Epimeren.
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Die Epimeren werden entweder durch optische Spaltung des Razemats
oder durch Verwendung optisch aktiver Ausgangsmaterialien, die nach bekannten Verfahren
hergestellt sind, erhalten. Die L(+)-α-Methoxy-3,4-dichlorphenylessigsäure
wird beispielsweise aus der DL-Säure durch fraktionierte Kristallisation des D(-)-Threo-l-p-nitrophenyl-2-aminopropan-l
3-diolsalzes abgetrennt. Die Zuordnung der Konfiguration beruht auf der Untersuchung
der x-Methoxyphenylessigsäure von W. A. B 0 n n e r (»Journal of the american chemical
Society«, Bd. 73, 1951, S.3126); das D(-)-Enantiomere wird durch fraktionierte Kristallisation
des Cinchoninsalzes erhalten.
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Das jeweils erhaltene Verfahrensprodukt wird gegebenenfalls in die
freie Säure oder in ein pharmazeutisch verwendbares Salz des α-Methoxy-3,4-dichlorbenzylpenicillins
übergeführt, beispielsweise ein Metallsalz, z. B. das Natrium-, Kalium-, Calcium-und
Aluminiumsalz, ein gegebenenfalls substituiertes Ammoniumsalz, z. B. das Procain-,
Dibenzyläthylendiamin-, Triäthylamin-, N-Äthylpiperidin-, 1 -N-Methyl-1, ,2-diphenyl-2-hydroxyäthylamin-
oder Benzhydrylaminsalz.
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Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
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Beispiel 1 a) Natrium salz von x-Methoxy-3,4-dichlorbenzylpenicillin
2,16 g 6-Aminopenicillansäure werden in 20 ml einer wäßrigen Imolaren-Kaliumbicarbonatlösung
und 10ml Aceton gelöst. Die erhaltene Lösung wird in einem Eis-Wasser-Bad gekühlt
und unter Rühren mit einer Lösung von 2,7 g DL-oc-Methoxy-3,4-dichlorphenylacetylchlorid
in 10 ml Aceton versetzt. Der ps-Wert wird auf 7 bis 8 eingestellt. Nach beendeter
Zugabe
wird das Reaktionsmedium 15 Minuten bei Eisbadtemperatur und dann 2"/2 Stunden
bei Zimmertemperatur gerührt, wobei der pH-Wert zwischen 7 und 8 gehalten wird.
Das Aceton wird mit Äther extrahiert, der dann verworfen wird. Das Penicillansäurederivat
wird einmal mit 30 ml Butylacetat und dann erneut mit 10 ml Butylacetat extrahiert,
wobei der pH-Wert des Mediums mit 20%iger Phosphorsäure auf 2,5 eingestellt wird.
Die vereinigten Butylacetatextrakte werden anschließend nacheinander zweimal mit
Wasser gewaschen und mit einer O,5n-Natronlauge bei pH 7 zurückextrahiert. Die wäßrige
Schicht wird zweimal mit Äther gewaschen und das zurückbleibende organische Lösungsmittel
dann durch Eindampfen unter vermindertem Druck entfernt.
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Die gewaschene wäßrige Schicht wird dann lyophilisiert und der so
erhaltene Rückstand in Aceton aufgenommen. Nach Abfiltrieren des kristallinen Produkts
und Trocknen erhält man 4,2 g Natriumsalz des α-Methoxy-3,4-dichlorbenzylpenicillins
mit einer Reinheit (jodometrische Bestimmung) von 93 °/0, entsprechend 85,5 0/o
der theoretischen Ausbeute.
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Die Stabilität dieses Produkts nach 2 Stunden bei pH 1,75 bei 20°C
beträgt 71,5%. Die minimale inhibierende Konzentration beträgt 0,03 γ/ml gegen
Micrococcus pyogenes var. aureus (ATCC 6538 P), 0,03 y/ml gegen Streptococcus pneumoniae
(NCTC 7465) und 0,03 y/ml gegen Streptococcus haemolyticus (ATCC 8668). b) Säure
Nach Behandlung einer wäßrigen Lösung der gemäß Beispiel 1, a) hergestellten Verbindung
mit Mineralsäure wird die freie 6-[α]Methoxy-α-(3',4'-dichlorphenyl)-acetamido]-penicillansäure
erhalten.
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Wenn das so erhaltene Produkt nach der Dünnschichtmethode auf einer
dünnen Schicht von Silicagel chromatographiert wird in einem Benzon-Azeton-Essigsäure-System
mit einem Mischungsverhältnis von 50 : 50: 3 und wenn man das Chromatogramm zuerst
mit einer Normallösung von Ätznatron und sodann mit einer Lösung von jodierter Stärke
verdampft, so stellt man das Auftreten eines weißen Flecks auf blauem Untergrund
fest, der in bezug auf das Erscheinungsbild von saurem, nach den gleichen Bedingungen
behandeltem Penicillin V gekennzeichnet ist und durch die nachstehende Formel Rf
α-Methoxy-3,4-dichlorbenzylpenicillin(sauer) Rv = = 1,05 (#0,05) Rf Penicillin
V (sauer) c) l-N-Methyl- 1 ,2-diphenyl-2-hydroxyäthylamin-Salz Eine konzentrierte
wäßrige Lösung des Natriumsalzes von α-Mekthoxy-3,4-dichlorbgenzylpenicillin
wird unter Rühren mit einer konzentrierten wäßrigen Lösung von l-N-Methyl- 1 ,2-diphenyl-2-hydroxyäthylamin-hydrochlorid
vermischt. Das sofort ausfallende l-N-Methyl- 1 ,2-diphenyl-2-hydroxyäthylamin-Salz
des α-Methoxy-3 ,4-dichlorbenzylpen icillin s wird abfiltriert und getrocknet.
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Das l-N-Methyl- 1 ,2-diphenyl-2-hydroxyäthylamin-Salz ist ein optisch
aktives Produkt. Man erhält bei diesem Salz eine teilweise Auflösung des Epimerengemisches,
derart, daß die physikalischen Konstanten sehr variabel sind.
d) N,N'-Dibenzyläthylendiaminsalz
Eine Lösung von 2,3 g des Natriumsalzes von cu-Methoxy-3,4-dichlorbenzylpenicillin
in 5 ml Wasser wird langsam unter Rühren zu einer wäßrigen Lösung von N,N'-Dibenzyläthylendiaminacetat,
hergestellt durch Neutralisation von 0,7 ml einer 85%igen N,N'-Dibenzyläthylendiaminlösung
mit 0,4 ml Essigsäure, verdünnt in 5 ml Wasser, zugegeben. Das erhaltene N,N'-Dibenzyläthylendiamin-di-6-
[-methoxy-α-(3',4'-dichlorphenyl)-acetamido]-penicillanat wird nacheinander
mit Wasser verrieben, filtriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Das Produkt
schmilzt unter Zersetzung bei etwa 108 bis 112"C.
e) Benzhydrylaminsalz
Eine Lösung von 0, 890 g des Natriumsalzes von α-methoxy-3,4-dichlorbenzylpenicillin
in 5 ml Wasser wird langsam unter Rühren zu einer Lösung von 0,440 g Benzhydrylamin-hydrochlorid
in 15 ml Wasser zugesetzt.
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Auf diese Weise wird eine amorphe Masse erhalten, die in 10 ml Äthanol
aufgenommen wird. Durch Zugabe von Wasser erhält man das kristalline Benzhydrylaminsalz
des a-Methoxy-3,4-dichlorbenzylpenicillins (Zersetzung bei etwa 143°C). f) Kaliumsalz
4,6 g Natriumbicarbonat werden in 175 ml einer 2%igen wäßrigen Lösung von 6-Aminopenicillansäure
gelöst, und die erhaltene Lösung wird auf 4"C abgekühlt. Unter kräftigem Rühren
werden 5,4 g α-Methoxy-3,4-dichlorphenylacetylchlorid in 60 ml gekühltem Butylacetat
zugesetzt.
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Nach beendeter Zugabe des Reagenzes wird das Reaktionsgemisch 20
Minuten bei 4"C und dann 4 Stunden bei Zimmertemperatur gerührt. Das Butylacetat
wird durch Zentrifugieren abgetrennt und die wäßrige Lösung mit 60 ml Butylacetat
bedeckt. Das Gemisch wird vor der Extraktion auf 10°C abgekühlt und der pH-Wert
des Mediums mit verdünnter Schwefelsäure auf 2,1 gebracht. Die wäßrige Lösung wird
dann zwei weitere Male mit 10 ml Butylacetat extrahiert. Die Extrakte werden mit
eisgekühltem Wasser gewaschen, getrocknet und mit einer 50%igen Lösung von Kalium-2-äthylcapronat
in wasserfreiem n-Butanol neutralisiert, und das Gemisch wird mit Äther verdünnt.
Die erhaltene Ausfällung des Kaliumsalzes von α-Methoxy-3,4-dichlorbenzylpenicillin
wird abfiltriert und getrocknet.
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Das Kaliumsalz der x-Methoxy-3, 4-dichlorpenicillin wird aus der
obigen Butylacetatlösung auch durch Extraktion dieser Lösung mit 0,5n-Kalilauge
erhalten, wobei das Aussalzen durch Sättigen dieser wäßrigen Lösung mit gepulvertem
Kaliumacetat vorgenommen wird (Zersetzung bei etwa 207 bis 210°C).
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Die Stabilität dieses Produkts nach 2 Stunden bei PH 2 und 20° C
beträgt 72 0/,. Die minimale inhibierende Konzentration beträgt 0,04 y/ml gegen
Micrococcus pyogenes var. aureus (ATCC 6538P), 0,03 y/ml gegen Streptococcus pneumoniae
(NCTC 7465) und 0,03 ylml gegen Streptococcus haemolyticus (ATCC 8668).
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Beispiel 2 Natriumsalz von α-Methoxy-3 4-dichlorbenzylpenicillin
21,5 g Triäthylamin werden zu einer Lösung von 47 g, a-Methoxy-3,4-dichlorphenylessigsäure
in einer Mischung von 400 ml wasserfreiem Dioxan und 100 ml Aceton zugegeben. Das
Gemisch wird auf 0°C abgekühlt und 15 Minuten gerührt, bevor es unter Rühren langsam
mit einer Lösung von 21,7 g Chlorameisensäureäthylester in 50 ml wasserfreiem Aceton
versetzt wird. Nach beendeter Zugabe des Reagenzes wird 15 Minuten bei 0° C weitergerührt,
und es werden bei der gleichen Temperatur 60 ml einer wäßrigen Lösung von 36 g 6-Aminopenicillansäure,
neutralisiert mit 17,2 Triäthylamin, langsam zugegeben.
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Dann wird weitere 10 Minuten bei Eisbadtemperatur und 11/2 Stunden
bei Zimmertemperatur gerührt.
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Die Lösung wird mit 750 ml Wasser verdünnt und bei Px 2,5 mit 350
ml Butylacetat und dann zweimal mit je 50ml Butylacetat extrahiert. Die vereinigten
Butylacetatextrakte werden mit eiskaltem Wasser gewaschen, und der pH-Wert wird
durch Zugabe von n-Natronlauge auf 7 eingestellt. Das Butylacetat wird verworfen,
und die erhaltene wäßrige Lösung wird durch Eindampfen unter vermindertem Druck
bei einer Temperatur unterhalb 30°C auf 100 ml eingeengt. Dann werden 400 ml Butanol
zu dem Rückstand zugesetzt; die azeotrope Destillation des Gemisches wird bei einer
Temperatur unterhalb 35°C durchgeführt, wobei ein viskoser Rückstand erhalten wird,
der in Butylacetat aufgenommen wird. Das Lösungsmittel wird durch Verdampfen unter
vermindertem Druck entfernt und der erhaltene Rückstand mit Äther verrieben. Man
erhält so das kristalline Natriumsalz von α-Methoxy-3,4-dichlorbenzylpenicillin,
das abfiltriert, mit Äther gewaschen und getrocknet wird.
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Man erhält ein Produkt, das die gleichen Eigenschaften hat wie das
im Beispiel 1 angegebene Produkt.
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Beispiel 3 Natriumsalz von D-n-Methoxy-3,4-dichlorbenzylpenicillin
Nach dem im Beispiel 1, a) beschriebenen Verfahren läßt man 2, 16 g 6-Aminopenicillansäure
und 2,7 g α-Methoxy-3,4-dichlorphenylacetylchlorid, das, wie im nachstehenden
beschrieben, hergestellt ist, reagieren.
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Nach Aufarbeitung, wie dort beschrieben, erhält man dann das Natriumsalz
von D-a-Methoxy-3,4-dichlorbenzylpenicillin. ([n]D = 182° [1 0/o in Wasser], Zersetzung
bei etwa 232 bis 233°C.) Das Säurechlorid wird durch Umsetzung von Thionylchlorid
mit n(-)-x-Methoxy-3 ,4-dichlorphenylessigsäure (F. = 74"C; [O (] D = -98° [1 0/o
in Äthanol]) hergestellt. Die letztgenannte Verbindung wird durch traktionierte
Kristallisation des Cinchoninsalzes erhalten.
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Dieses Epimere kann auch durch aufeinanderfolgende Umkristallisationen
des Natriumsalzes von DL-n-Methoxy-3,4-dichlorbenzylpenicillin hergestellt aus racemischem
α-Methoxy-3,4-dichlorphenylacetylc111Orid, aus wäßrigem Aceton oder aus wäßrigem
Butanol erhalten werden.
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Beispiel 4 Natrium salz von L-n-Methoxy-3,4-dichlorbenzylpenicillin
Man läßt 2,16 g 6-Aminopenicillansäure und 2,7 g a-Methoxy-3 ,4-dichlorphenylacetylchlorid,
das wie im folgenden beschrieben hergestellt ist, nach dem Verfahren von Beispiel
1, a) reagieren.
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Nach Aufarbeitung, wie dort beschrieben, wird dann das Natriumsalz
von L-cz-Methoxy-3,4-dichlorbenzylpenicillin erhalten. ([oc]D = 261° i 2 [1 0/o
in Wasser], Zersetzung bei etwa 180 bis 183"C.) Das Säurechlorid wird durch Umsetzung
von Thionylchlorid mit L L(f)-a-Methoxy-3,4-dichlorphenylessigsäure (F. = 74°C;
[α]D = +98° [1% in Äthanol]) hergestellt. Die letztgenannte Verbindung wird
durch fraktionierte Kristallisation des D(-)-Threo-l-p -nitrophenyl-2- aminopropan-1,3
-diolsalzes erhalten.
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Es wurde das Kaliumsalz des α-methoxy-3,4-dichlorbenzylpenicillins
(a) verglichen mit dem Kaliumsalz des
6-A-Methoxybenzylpenicillins
(b) sowie mit Penicillin G und Penicillin V:
| Minimale inhibierende |
| Konzentration (ylml) |
| Penicillin gegen Staphylococcus |
| pyogenes var. aureus |
| ATCC 6538P |
| Penicillin G (Kaliumsalz) 0,03 |
| Penicillin V (Kaliumsalz) 0,02 |
| (a) ........... .......... 0,04 |
| (b) ...................... 0,1 |
Die vorstehende Tabelle zeigt eindeutig, daß das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellte Produkt eine antibakterielle Wirksamkeit besitzt, die auf jeden Fall
vergleichbar ist mit derjenigen von Penicillin G und Penicillin V, während 6-oc-Methoxyb
enzylpenicillin gegenüber dem betrachteten Staphylococcus bedeutend weniger wirksam
ist. Staphylococcus gilt als der bedeutsamste Testorganismus für Antibiotika vom
Penicillintyp.
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Die folgende Tabelle zeigt, daß der Serumspiegel im Blut für das
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Produkt wesentlich höher und wesentlich
haltbarer ist als für das Produkt (b) und auch höher und beständiger als beim Penicillin
V, dessen Bedeutung als Medikament gegen Staphylococcen über jeden Zweifel erhaben
ist.
| Serumspiegel im Blutplasma* |
| (letzte aktive Verdünnung des |
| Penicillin |
| Staphylococcus) nach |
| 20 Minuten 40 Minuten 60 Minuten |
| (a) ............. 1/1500 1/840 1/672 |
| (b) ............. 1/440 1/205 1/160 |
| Penicillin V |
| (Kaliumsalz) ....... 1/976 1/685 1/110 |
* Gemittelt über fünfzehn Mäuse (intramuskuläre Einspritzung von 50 mg/kg). vergleich
Zwischen dem kaliumsalz von α-Methoxy-3,4-dichlorbenzylpenicillin (a) und
dem Kaliumsalz von a-2,4-dichlorphenoxyäthylpenicillin (c) 1. Serumspiegel
| Serumspiegel im Plasma* (letzte aktive Verdünnung |
| Penicillin des Staphylococcus pyogenes ATCC 8668) nach |
| 1 Stunde j 2 Stunden j 3 Stunden |
| (a)............... 1/540 1/185 1/100 |
| (c)............... 1/104 1/23 1/10 |
* Gemittelt über zwanzig Mäuse (orale Verabreichung von 50 mg/kg).
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Toxizität (LDso)
| Dosis (intraperitoneale Prozentsatz der Todesfälle |
| Verabreichung) (mg/kg) (a) (c) |
| 200 0 0 |
| 300 0 7,1 |
| 400 0 63 |
| 500 4,3 100 |
| 600 23 100 |
| 700 60 100 |
| 800 94 100 |
| LD50 675 mg/kg 380 mg/kg |
Schlußfolgerungen Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu Produkten, bei deren Verabreichung
ein sehr viel höherer und beständigerer Blutserum spiegel auftritt, die weniger
toxisch
als vergleichbar bekannte Verbindungen sind und welche bekannte Nachteile des Penicillins
G nicht besitzen (s. Einleitung).
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In der Praxis bedeutet dies, daß die Einheitsdosen verringert und
die Zahl der täglichen Verabreichungen herabgesetzt werden können.
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Zu bemerken ist noch, daß aus Sorge um die Objektivität die Blutserumspiegel
ausgedrückt sind durch echte Aktivitätsangaben und nicht gewichtsmäßig und daß man
als Testorganismus den Streptococcus pyogenes verwendet hat, also einen besonders
pathogenen Mikroorganismus. Andererseits ergibt sich daraus um so mehr der therapeutische
Wert des erfindungsgemäßen Produktes.