DE2618009A1 - 1-n-(alpha-hydroxy-omega-aminoacyl)-derivate des 3'-deoxykanamycins a und verfahren zur herstellung derselben - Google Patents

Description

(Die Priorität aus der japanischen Patentanmeldung 49105/75 vom 24.April 1975 wird in Anspruch genommen)

Die Erfindung betrifft ein neues halbsynthetisches Derivat des Antibioticums Kanamycin A, d.h. des 1-H"-(a-Hydroxy-w*- aminoacyl)-3'-deoxykanamycin A oder 1-IT-(a-Hyäroxy-w-aminoacyl)-6^l-U-methyl-3^l-äeoxykanamycin A, welches zur therapeutischen Behandlung verschiedener, durch gram-negative und gram-positive Bakterien einschließlich der drogenresistenten Stämme dieser Bakterien hervorgerufener Infektionen geeignet ist. Bei den neuen erfindungsgemäßen Derivaten des Kanamycins A handelt es sieh insbesondere um 1-N-((SR)-ß-Aminoa-hydroxypropionyl)-3^t-deoxykanamycin A, 1-H-((S)-r-Amino-ahydroxybutyryl)-3^t-deoxykanamycin A, 1-N-((S)-c^r-Amino-oc-hydroxyvaleryl)-3^l-deoxykanamycin A und 1-N-((S)-?-Amino-a-hydroxybutyryl)-3^l-deoxy-6'-lT-methy!kanamycin A sowie die nicht-toxischen,

* w wird hier und im Folgenden als Zeichen für omega gebraucht

6098^5/0979

Eingesandte Modelle werden nach 2 Monaten, falls nicht zurückgefordert, vernichtet. Mündliche Abreden, insbesondere durch Fernsprecher, bedürfen schädlicher Bestätigung. — Die in Rechnung gestellten Kosten sind mit Rechnungsdatum ohne Abzug fällig. — Bei verspäteter Zahlung werden Bankzinsen berechnet.

- 2 - 22.4.76

pharmazeutisch akzeptablen. Säureanlagerungssalze dieser Verbindungen. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung dieser i-N-(a-Hydroxy-w-aminoacyl)·- derivate des 3'-Deoxykanamycin A oder 6'-If~Methyl-3^!-äeoxykanamycin A.

Kanamycin A und B sind bekannte aminoglykosidische Antibiotica, die als chemotherapeutische Mittel weite Verbreitung gefunden haben. In den letzten Jahren haben sich jedoch viele kanamyeinresistente Stämme von Bakterien entwickelt. So hat es sich beispielsweise gezeigt, daß einige, den R-Faktor tragende Stämme der gram-negativen Bakterien Staphylococcus aureus und Pseudomonas aeruginosa, die aus Patienten isoliert worden sind, gegen die antibakterielle Wirkung der Kanamycine resistent sind. Der Resistenzmechanismus der kanamycinresistenten Bakterien gegenüber bekannten aminoglykosidischen Antibiotica ist von H.Umezawa et al ("Advances in Carbohydrate Chemistry and Biochemistry", Vol.30, pp. 183-225, 1974» Academic Press) untersucht worden. Dabei hat sich gezeigt, daß einige kanamycinresistente Bakterien Enzyme erzeugen, die die Fähigkeit besitzen, die 3'-Hydroxylgruppe der Kanamycine zu phosphorylieren und die Kanamycine mit Hilfe dieser 3'-Phosphotransferasen zu inaktivieren; weiterhin wurde gefunden, daß andere kanamycinresistente Bakterien ein Enzym produzieren, welches die 2"-Hydroxylgruppe der Kanamycine nukleotidyliert, so daß die Kanamycine mit Hilfe der 2ⁿ-Nukleotidyltransferase inaktiviert werden; wieder andere kanamycinresistente Bakterien erzeugen Enzyme, die die Fähigkeit haben, die ö'-Aminogruppe der Kanamycine zu acetylieren und die Kanamycine mit Hilfe dieser 6'-Acetyltransferasen zu inaktivieren. Auf diese Weise konnten die Beziehungen, die zwischen der Molekularstruktur der aminoglykosidischen Antibiotica und ihrer antibakteriellen Wirkung bestehen, sowie der biochemische Resistea. zmechanismus der kanamycinresistenten Bakterien gegenüber den aminoglykosidischen Antibiotica aufgeklärt werden.

60984 5/0979

26180Π9

- 3 - 22.4.76

Es ist erfindungsgemäß jetzt gelungen, einige halbsynthetische Derivate von aminoglykosidischen Antibiotica herzustellen, die gegen verschiedene drogenresistente pathogene Bakterien wirksam sind. Auf der Basis der vorstehend erwähnten Untersuchungen ist es jetzt gelungen, 3',4'-Dideoxyribsostamycin (vergl. "Journal of Antibiotics" Bd. 25, Seite 613 (Oktober 1972); 3'-Deoxykanamycin A (vergl. US-PS 3 929 761); 3^f ,4'-Dideoxy-kanamycin B (vergl. US-PS 3 753 973) zu synthetisieren; diese Verbindungen sind alle wirksam gegen drogenresistente Bakterien, die die Fähigkeit haben, 3'-Phosphotransferase zu produzieren.

Wie jetzt gefunden wurde, erlangen die bei der Einführung eines niederen Alkylsubstituenten in die 6·-Aminogruppe des Kanamycins oder verwandter aminoglykosidischer Antibiotica entstehenden 6'-"!»alkylierten. Derivate eine antibakterielle Aktivität, die auch gegen drogenresistente Bakterien, welche 6'-Acetyltransferase erzeugen, wirkt. Es ist jetzt gelungen, 6'-N-Methyl-3^l >4'-dideoxykanamycin B (vergl. GB-PS 1 384 221) sowie 6'-N-Methyl-3^ldeoxykanamycin B und andere o'-N-Alkylderivate einiger aminoglykosidischer Antibiotica (vergl. GB-PS 1 426 910) herzustellen, die auch gegen verschiedene kanamycinresistente Bakterien und Pseudomonas aeruginosa (z.B. Pseudomonas aeruginosa GN 315), die zur Erzeugung von 6*-Acetyltransferase fähig sind, wirken.

Es ist andererseits bekannt, daß Butirosin B sowohl gegen einige kanamyeinresistente Bakterien als auch gegen einige ribostamycinresistente Bakterien wirksam ist und daß Butirosin A und Butirosin B als 1 -ΪΓ-((S)-a-Hydroxy-y-amino-n-butyryl)-5-0-ß-D-xylofuranosylneamin bzw. 1-IT-((S)-a-Hydroxy-v-amino-n-butyryl)-5-0-ß-D-ribofuranosylneamin zu identifizieren sind (vergl. "Tetrahedron letters" Band 28, Seiten 2617 bis 2630 (1971) und DT-OS 1 914 527). Butirosin B, d.h. 1-H"-((S)-a-Hydroxy-y-amino-n-butyryl)-5-0-ß-D-ribofuranosy!neamin kann auch als 1-H-((S)-a-Hydroxy-Y-amino-nbutyryl)-ribostamycin bezeichnet werden. Beim Vergleich der anti-

- 4 - 22.4.76

■bakteriellen. Wirksamkeit von Butirosin B mit der von Ribostamycin konnte jetzt gefunden werden, daß der (S)-Ot-Hy droxy-Y-amino-nbutyryl-Substituent an der 1-Aminogruppe des Butirosin B-Moleküls eine wichtige Rolle hinsichtlich der Befähigung des Rit>r ^tamycins spielt, auch gegen ribostamycinresistente Bakterien wirksam zu sein; dieser Substituent inhibiert die Wirkung der 2"-UUkIeO-tidyltransferase.

Unter Ausnutzung der vorstehenden Erkenntnis ist es gelungen, 1-N-((S)-a-Hydroxy-w-aminoalkanoyl)-derivate des 3',4'-Dideoxyribostamycin sowie 3',4'-Dideoxykanamycin B bzw. ö'-N-Methyl-^¹-deoxykanamycin B zu synthetisieren; diese Verbindungen sind wirksam gegen kanamycinresistente Bakterien, die die Fähigkeit zur Erzeugung von 2"-liukleotiäyltransferase haben (vergl. GB-PS 1 426 908).

Weitere Versuche in Richtung auf die Herstellung neuer Kanamycinderivate, die nicht nur gegen die auf Kanamycin ansprechenden gram-positiven und gram-negativen Bakterien, sondern auch gegen kanamycinresistente Bakterien wirken, haben nun zu der Feststellung geführt, daß sich durch selektive Acylierung der 1-Aminogruppe des 3'-Deoxykananiycin A oder des 6^l-lir-Methyl-3^ldeoxykanamycin A mit einer ot-Hydroxy-w-aminosäure ein neues und wertvolles Kanamycin Α-Derivat gewinnen läßt, welches ein breites antibakterielles Wirkungsspektrum sowohl gegen kanamycin-empfindliche als auch gegen kanamycinresistente Bakterien aufweist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, solche neuen Kanamycin Α-Derivate bereitzustellen, die eine hohe antibakterielle Wirkung sowohl gegen kanamycin-empfindliche Bakterien als auch gegen einige kanamycinresistente Bakterien aufweisen und die sich in hoher Ausbeute synthetisieren lassen und die weniger toxisch sind als die weiter vorn erwähnten 1-Ii-((S)-a-Hyäroxy-w-aminoacyl)-derivate des Kanamycin B, des 3¹,4'-Dideoxykanamycin B und des 6^l-n-Methyl-3'-deoxykanamycin B. Insbesondere betrifft die vor-

ß Π 9 H U fj / 0 9 7 S

liegende Erfindung 1-l-(a-Hydroiy-w-aaino-acyl)-dertTate von 3'-Deoxykattamyoitt 1 oder 6'-S-Methyl-3'-*oiykaaamycia 1, die die vorstehend genannten vorteilhaften Eigenschaften aufweisen. Die Erfindung sacht es sich weiterhin but Aufgabe, ein Verfahren zur halbsynthetischen Erzeugung dieser neuen Kanaayoin A-Derirate aus 3'-DeOIyICaUaBycin A oder 6'-F-Methyl-3'-deoiykananjcia A vorzuschlagen, welches leicht durchführbar ist und die gewünschten Produkte in hoher Ausbeute liefert.

In einer ersten Ausführungefora betrifft die vorliegende Erfindung infolgedessen 1-lT-(a-Hylroxy-w-aminoaoyl)-3'-d»xTkana*yoine A und -6^t-I-Btthyl-3^l-d«oxykanasyoine A₁ die der allgemeinen Formel (D

HHOC-OH-(CH₂)_n-NH₂ OH

(D

entsprechen, in welcher A ein Wasserstoffaton oder eine Methylgruppe ist und η die Zahl 1, 2, 3 oder 4 bedeutet, einschließlich der pharmazeutisch akzeptablen Säureanlagerungssalze desselben.

Fachstehend sind Beispiele für Yerbindungen der vorstehend angegebenen Formel (I) aufgeführt}

60984 5/0979

- β - 22.4.76

(1) 1-N-((S)-Y-Ainino-a-hyäroxybutyryl)-3^l-deoxykanainycia A.

(2) 1-N-((SR)-ß-Amin.o-a-hyäroxypropionyl)-3^I-deoxykanainycin. A.

(3) 1-IT-((S)-_c ^r-Amino-a~hydroxyvaleryl)~3'-deoxykanamycin A.

(4) 1-N-( (S)-y-Amino-oc-hydroxybutyryl)™6' -F-methyl-3 '-deoxykanamycin A.

Zu den. pharmazeutisch akzeptablen Säureanlagerungssalzen, in denen die erfindungsgemäßen neuen Verbindungen der Formel (I) vorliegen können, gehören die Hydrochloride, Hydrobromide, Sulfate, Phosphate, Nitrate, Carbonate, Acetate, Maleate, Fumarate, Succinate, Tartrate, Oxalate, Citrate, Methansulfonate, Äthansulfonate, Ascorbate u.a., die als Mono-, Di-, Tri- oder Tetrasalze vorliegen können und die durch Umsetzung von 1 Molekül der erfindungsgemäßen neuen. Verbindungen der lOrmel (i) mit 1 bis 4 Mol Chlorwasserstoffsäure, Bromwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Salpetersäure, Kohlensäure, Essigsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Bernsteinsäure, Weinsteinsäure, Oxalsäure, Methansulfonsäure, Äthansulfonsäure, Ascorbinsäure o.a. entstanden sind.

Die erfindungsgemäßen neuen Verbindungen besitzen folgende physikalische, chemische und biologische Eigenschaften:

1-U-((SR)-ß-Amino-a-hyäroxypropionyl)-3^l-äeoxykanamycin A ist eine Substanz, die als farbloses kristallines Pulver mit einer optischen Drehung von (^a)-n +89 (c 1, Wasser) vorliegt. Die Verbindung ergibt eine positive Finhydrin-Reaktion.

1-lT-((S)-y-Amino-a-hydroxybutyryl)-3^l-äeoxy-katiamycin A ist eine Substanz, die in Form eines farblosen kristallinen Pulvers mit einer optischen Drehung von. (a)^ +90° (c 1, Wasser) vorliegt. Die Substanz ergibt eine positive Ninhydrin-Reaktion.

609845/0979

- 7 - 22.4.76

1-Ν-( (S)-<f-Amino-oc-hydroxyvaleryl)-3 '-deoxykanamycin A ist eine Substanz, die in Form eines farblosen kristallinen Pulvers mit einer optischen Drehung von (a)^ +87 (c 1, Wasser) vorliegt. Auch diese Substanz ergibt eine positive Ήinhydrin-Reaktion.

1 -H"-( (S)-y-Amino-oc-hydroxybutyryl)-6 ^l-N-methyl-5 '-deoxykanamycin A ist eine Substanz, die in Form eines farblosen kristallinen Pulvers mit einer optischen Drehung von (a)jj +90° (c 1, Wasser) vorliegt. Die Substanz ergibt eine positive Ninhydrin-Reaktion.

Die Mindesthemmkonzentrationen (mcg/ml) der erfindungsgemäßen neuen Verbindungen 1-lJ-((S)-Y-Amino-a'-hyäroxybutyryl)-3^t-"eoxykanamycin A (abgekürzt S-AHB-DKA), 1-N-((SR)-ß-Amino-ahyäroxypropionyl)-3'-deoxykanamycin A (abgekürzt SR-AHP-DKA), 1-N-((S)-<T-Amino-a-hydroxyvaleryl)-3^!-deoxykanamycin A (abgekürzt S-AHV-DKA) und 1-H"-((S)-v-Amino-a-hydroxybutyryl)-6^l-limethyl-3¹-deoxykanamycin A (abgekürzt S-AHB-MDKA) gegen verschiedene Organismen wurden nach der Agar-Verdünnungs-Streifenmethode (Uähragar) bei 37⁰G bestimmt, wobei die Beurteilung jeweils nach 18-stündiger Bebrütung erfolgte. Zum Vergleich wurde auch die Mindesthemmkonzentration (mcg/ml) des Stammantibicfcicums 3^!-Deoxykanamycins A sowie die von 1-H"-((S)-y-Amino-a-hydroxybutyryl)-kanamycin A (abgekürzt AHB-KMA.), bekannt aus US-PS 3 781 268, in derselben Weise bestimmt.

Die antibakteriellen Wirkungsspektren der betreffenden Verbindungen sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengestellt.

60984 5/0979

Tabelle

Antibakteriell Wirkungeepektren τοα i-H-(oE-Hydroxy-w-aminoacyl)-deriratea des 3'-Deoxykanmayoia A und 6'-I-Methyl-3'-deoxylcaaaeycia

Miadeetheeekonzentration (mcg/ml)

	(D	(2)	(3)	(4)	DKA*	AH3-KMA*	I α
!Fest-Orgttainnui	S-AHB-DKA	SR-AHP-DKA	S-AHV-DKA	S-AHB-MDKA	1.56	0.78	I
Staphylococcus aureus FDA 2O9P	0.39	0.78	0.78	0.78	3.12	0.78
Bacherichia coli K-12	0.39	C39	0.78	0.39	3.12	0.78
Bscherichia coil K-12 ML 1629	0.39	0.78	1.56	1.56	3.12	1.56
Secherjchia coil K-12 ML 1630	0.78	0.78	1.56	0.78	3.12	0.78
Escherichia coli K-12 ML 1410	0.39	0.78	3.12	0.78	3.12	0.78
Eecheriehia coli K-12 LA 290 R55	0.78	1.56	3.12	1.56	3.12	0.78
Bscherichia coli K-12 W677	< 0.2	0.78	3.12	3.12	>100	3.12	ro • •
Eecheriehia coli K-12 JH.66/W677	0.78	1.56	3.12	1.56	3.12	3.12
Pseudomonas aerupinosa A3	3.12	3.12	3.12	3.12	12.5	t. 25
Pseudomonas aeru^inosa ITo. 12	3.12	6.25	6.25	3.12	>1C J	100
Pseudomonas aeruginosa GN315	100	>100	>100	6.25

* Vergleich

Γ° CB)

OO σ> Ο O CO

- 9 - 22.4.76

Die vorstehenden Verbindungen der Formel (I) gemäß vorliegender Erfindung zeichnen sich durch eine geringe Toxizität für Menschen und Tiere aus; so sind sie durch einen LD,-Q~Wert von mehr als 200 mg/kg bei intravenöser Injektion bei Mäusen gekennzeichnet. S-AHB-DKA zeichnet sich durch einen besonders niedrigen LD_5Q-¥ert von mehr als 250 mg/kg bei intravenöser Injektion bei Mäusen aus. Dies muß mit der Tatsache verglichen werden, daß die bekannten 1-!i-(a-Hyäroxy-w-aminoacyl)-derivate von 3' ,^-Dideoxykanamycin B und e'-iT-Methyl^'-deoxykanamyein B LDp-Q-Werte von weniger als 200 mg/kg bei intravenöser Injektion bei Mäusen aufweisen. Darüberhinaus besitzen die erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel (I) ein breites antibakterielles Wirkungsspektrum gegen verschiedene gram-negative und gram-positive, auf Kanamycine ansprechende wie auch gegen Kanamycin-resistente Bakterien; die antibakterielle Wirkung ist auch im Vergleich zu einer Verbindung erhöht, die eine 3'-Hydroxylgruppe aufweist, d.h. gegenüber dem AHB-KMA, welches in der Tabelle als Vergleichssubstanz genannt ist. Das Fehlen der 3'-Hydroxylgruppe in den erfindungsgemäßen neuen Verbindungen verhindert auch das zukünftig mögliche Auftreten resistenter Bakterien während des klinischen Gebrauchs der Verbindungen, so daß eine therapeutische Wirkung für lange Jahre sichergestellt ist. Die erfindungsgemäßen neuen Verbindungen eignen sich infolgedessen in hervorragender Weise zur therapeutischen Behandlung von Infektionen, die durch verschiedene gram-negative und gram-positive Bakterien hervorgerufen werden.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen können oral, intraperitoneal, intravenös, subkutan und intramuskulär verabreicht werden, und zwar in beliebigen, für die jeweiligen Verabreichungsarten bekannten pharmazeutischen Präparaten. Sollen die Verbindungen der Formel (I) oral verabreicht werden, so können sie in Form von Pulvern, Kapseln, Tabletten, Sirupen u.a. vorliegen. Eine geeignete Dosis zur wirksamen Behandlung bakterieller Infektionen liegt bei 0,25 bis 2 g pro Person und Tag bei oraler Verabreichung.

609845/0979

22.4.76

Vorzugsweise verabreicht MkQ diese Dosis la drei oder vier gleichen Teilmengen pro Tag. Bei intramuskulärer Injektion liegt die Dosis hei 50 bis 500 ag pro Person, die in zwei bis vier Teildosen pro Tag verabreicht wird. Die erfindungsgemäßen Verbindungen können auch zu Salben für die Äußere Anwendung verarbeitet werden, die die aktive Verbindung dann in Konzentrationen von 0,5 bis 5 öew.-ji in Mischung mit einer bekannten Salbengrundlage vie Polyäthylenglykol enthalten. Darüberhinaus können die erfindungsgemlßen Verbindungen zum Sterilisieren chirurgischer Instrumente verwendet werden, vorausgesetzt, daß die Sterilisation von einer ausreichenden meohanisohen Reinigung begleitet ist.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen der formel (I) können im Prinzip aus einer Ausgangsverbindung hergestellt werden, almlich 3^I-Deoxykanamycin A oder ö'-N-Methyl-V-deoxykanamycin A entsprechend der 7ormel (II)

NH

■2 2

(II)

609845/0979

BAD

2618

- 11 - 22.4.76

in welcher A ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe ist; in dieser Ausgangsverbindung wird die 1-Aminogruppe selektiv mit einer oc-Hydroxy-w-aminosäure der Formel (III)

H₂IT-(C5H₂)_Q-OH( OH)-OOOH (III)

in welcher η die Zahl 1, 2, 3 oder 4 ist, acyliert, und zwar in der für die Acylierung von Aminogruppen bei der Synthese von Peptiden an sich bekannten Art. Das 5HDeo:x:ykanainycin A-Derivat der Formel (II), in welchem A Wasserstoff ist, enthält 4 freie Aminogruppen (d.h. die 1-,3~, 6»- und 3"-Aminogruppe). Das ö'-N-Methyl-S'-deoxykanamycin A gemäß Formel (II), in welchem A eine Methylgruppe ist, enthält 3 freie Aminogruppen (d.h. 1-, 3- und 3"-Aminogruppe) und eine Methylaminogruppe (nämlich die in 6'-Stellung. TJm die Bildung des 1-IT-(a-Hydroxyw-aminoacyl)-3'~deoxykanamycin A oder -6'-N-methyl-3^f-deoxykanamycin A der Formel (I) zu erreichen, ist es erforderlich, daß nur die 1-Aminogruppe der Verbindung (II) selektiv mit der oc-Hydroxy-w-aminosäure (III) acyliert wird, ohne daß es zu einer .Acylierung der übrigen Aminogruppen sowie der gegebenenfalls vorhandenen 6'-Methylaminogruppe kommt. Es ist offensichtlich, daß die gewünschte neue Verbindung (I) in der besten Ausbeute erhalten werden kann, wenn die oc-Hydroxy-w-aminosäure (III) mit einem solchen Derivat des 3^I-Deoxykanamycin A (II) umgesetzt wird, indem alle freien Aminogruppen außer der 1-Aminogruppe mit Hilfe bekannter Schutzgruppen blockiert worden sind. Die Herstellung eines solchen Derivates mit geschützten Aminogruppen ist nur in komplizierter Weise über eine Reihe von Verfahrensstufen möglich. Man zieht es daher vor, ein Derivat des 3¹-Deoxykanamycins (II) herzustellen, in dem nur die 6'-Aminogruppe oder die 6'-Methylaminogruppe durch eine Schutzgruppe blockiert worden ist, während die übrigen Aminogruppen in freiem Zustand bleiben. Die Herstellung dieses letztgenannten Typs eines 3'-Deoxykanamycin A-Derivates (II) mit geschützter

fi Π 9 f' A S / Π q 7 ή

- 12 - 22.4.76

lminogruppe ist verhältnismäßig einfach, und zwar infolge der Tatsache, daß die 6'-Aminogriippe oder ö'-Methylaminogruppe die am stärksten reaktive unter den in der Verbindung (II) vorhandenen Aminogruppen ist, die sieb, infolgedessen bevorzugt mit dem zur Schutz der Aminogruppen eingesetzten Reagenz umsetzt, während die anderen Aminogruppen unblockiert bleiben.

Wird ein solches Derivat des 3'-Deoxykanamycin A (II), in welchem die 6 ·-Aminogruppe oder 6'-Metöiylaminogruppe blockiert worden ist, mit der cc-Hydroxy-w-aminosäure (III), in der die w-Aminogruppe vorzugsweise auch durch eine Amino-Schutzgruppe blockiert ist, umgesetzt, so entsteht als Reaktionsprodukt ein Gemisch, in dem das gewünschte l-H-monoacylierte Derivat des 3'-Deoxykanamycin A, in dem nur die 1-Aminogruppe acyliert worden ist, neben verschiedenen unerwünschten mono- und poly-N-acylierten Derivaten vorlie gt, in denen eine oder mehrere der anderen Aminogruppen - außer der 1-Aminogruppe - durch die oc-Hydroxy-w-aminosäure (III) acyliert worden sind. Das nach der Acylierung vorliegende Produkt besteht dann also aus einer Mischung unterschiedlich IT-acylierter Derivate, zu denen auch das gewünschte 1-lT-mono-acylierte Derivat gehört. Gegebenenfalls ist es möglich, dieses gewünschte l-F-mono-acylierte Derivat aus dem Gemisch der übrigen F-aeylierten Derivate durch Chromatographie zu isolieren. Es ist aber auch möglich, das Gemisch der li-acylierten Derivate direkt zu behandeln, um die Amino-Schutzgruppen zu entfernen, wenn ein solches Gemisch aus dem erwünschten l-N-mono-acylierten Produkt der Formel (i) und den anderen unerwünschten mono- und poly-N-acylierten Verbindungen entstanden ist. Das gewünschte Produkt (I) kann von den unerwünschten Nebenprodukten mit Hilfe der Chromatographie abgetrennt werden.

Die Erfindung betrifft infolgedessen auch ein Verfahren zur Herstellung der neuen Verbindungen der lOrmel (I), welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man selektiv die 1-Aminogruppe

ß ί I U ' L S / Π 9 7 9

22.4.76

des 3^t-3>eoxykaaamyoin A, eine» 6'-I-liethyl-3^l-äeoxykanamycin A oder eines Derivates desselben mit geschützter Aminogruppe, d.h. ein 3'-Iteoxykanamycin A der Formel (IV)

CH₂NA¹B 5'J ο

(IV)

in welcher A¹ ein Wasserstoffatom, eins Methylgruppe odtr eine bekannte einwertige Amino-Schutzgruppe ist, B ein Wasserstoffatom oder eine bekannte einwertige Amino-Schutzgruppe darstellt oder A* und B zusammen eine bekannte zweiwertige Amino-Sohutzgruppe bilden, mit einer a-Hydroxy-w-aminosäure der Formel (V)

HööC -CH-(CH₂ )_n -N .OH

(V)

in welcher η die Zahl 1,2,3 oder 4 bedeutet, D ein Wasserstoffatom oder eine bekannte einwertige Amino-Schutzgruppe darstellt, S ein Wasseratoffatom oder eine bekannte einwertige Amino-Schutzgruppe ist oder D und S zusammen eine bekannte zweiwertige Amino-Schutzgruppe bilden, oder mit einem funktionellen

BAD ORIGINAL

09845/0979

22.4.76

Derivat dieser Aminesäure acyliert, εο da* Ban als Reaktionsprodukt ein l-lf-acyliertes Derivat der £ormel (Yl)

NHOC-CH-(CH₀) -NDE OH

(VI)

OH

gewinnt, in welcher A¹, B,D,E und η die vorstellend angegebene Bedeutung haben, und schließlich aus dem 1-H-acylierten Derivat (YI) die verbliebenen Amino-SehutBgruppen entfernt, so daS man eine Yerbiadung der formel (I) erhält. Aa dieses erfindmagsge-αΑΒβ Verfahren kann sieh dann nooh eine Verfahrenestufe anschließen, in der die gewünschte Verbindung der iormel (I) mit Hilfe einer chromatographiscken Methode von den unerwiinschten übrigen mono- oder poly-F-acylierten Derivaten, die als lebenprodukte entstanden sind, abgetrennt wird.

In dem 3^>-Deoxykanaavcin A der lormel (IY), welches als Ausgangssaterial für das erfindungegemäße Verfahren verwendet wird, können möglicherweise sowohl A¹ als auch B Wasserstoffatome sein, Es ist auoh möglioh, dai A¹ ein Wasserstoffatom ist, während B eine bekannte einwertige Amino-Sohutsgruppe 1st. Andererseits ist es möglich, dafi sowohl A¹ als auoh B einwertige Amino-Sohutzgruppen sind. Gegebenenfalls können A¹ uad'B zusammen auch eine

6098A5/0979

- 15 - 22.4.76

zweiwertige Amino-Schutzgruppe bilden. Beispiele für "bekannte einwertige Amino-Schutzgruppen, die A¹ und B darstellen können, sind Aeylgruppen wie Acetyl und Aroylgruppen wie Benzoyl, Alkoxycarboxylgruppen, insbesondere solche mit 2-6 Kohlenstoffatomen, Aralkoxycarbonylgruppen, Aryloxycarbonylgruppen, Arylsulfonylgruppen, Alkylsulfonylgruppen,Äralkylsulfonylgruppen, Tritylgruppen, die Enamingruppe ( d.h. die Gruppe der Formel (N)-O=O-) wie Dimedon und die Irialkylsilly!gruppe.

Bei der einwertigen Amino-Schutzgruppe vom Acyltyp kann es sich beispielsweise um Acetyl oder o-Nitropheny!acetyl handeln. Die Alkoxycarbonylgruppe, die als einwertige Amino-Schutzgruppe dienen soll, kann beispielsweise eine t-Butoxycarbonylgruppe oder t-Amyloxycarbonylgruppe sein. Als Amino-Schutzgruppen geeignete Aralkoxycarbonylgruppen sind beispielsweise Benzyloxycarbonyl und p-Fitrobenzyloxycarbonyl. Bei der Aryloxycarbonylgruppe kann es sich um Phenoxycarbonyl und p-Methoxyphenoxycarbonyl handeln. Als einwertige Amino-Schutzgruppen geeignete Alkylsulfonylgruppen sind vorzugsweise niedere Alkylsulfonylgruppen, in denen der Alkylteil 1-4 Kohlenstoffatome enthält, beispielsweise Methylsulfonyl und Äthylsulfonyl. Die Arylsulfonylgruppe kann beispielsweise p-Toluolsulfonyl sein. Die Aralkylsulfonylgruppe kann beispielsweise aus Benzylsulfonyl bestehen. Bei der als Amino-Schutzgruppe geeigneten Enamingruppe kann es sich um das Dimedonradikal handeln. Als Erialkylsillylgruppen kommen Trimethylsillyl und Triäthylsillyl in Frage.

Bilden A¹ und B zusammen eine zweiwertige Amino-Schutzgruppe, so kann es sich dabei um Phthaloyl oder ganz allgemein um Alkylidenoder Arylidengruppen der Formel =CHX handeln, in welcher X eine Alkylgruppe, insbesondere eine Alkylgruppe mit 1-6 Kohlenstoffatomen oder eine Arylgruppe wie Phenyl, Tolyl, p-Methoxyphenyl oder o-Hydroxyphenyl ist. Ein Beispiel für eine Alkylidengruppe ist Isopropyliden, ein Beispiel für eine Ary-

609845/0979

- 16 - 22.4.76

lidengruppe ist Benzyliden.

In dem 3'-Deoxykanamycin A der Formel (IV), welches als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet wird, kann die Gruppe A^f entweder ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe sein.

In der Aminosäure der Formel (V), welche als Acylierungsmittel für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet wird, kann die Gruppe R aus einer Hydroxylgruppe und die Gruppen D und E können aus je einem Wasserstoffatom "bestehen. Sind die Gruppen D und E Amino-Schutzgruppen, so können diese dieselben sein, die vorstehend für die Gruppen A¹ und B mit bezug auf das Ausgangsmaterial 3'-Deoxykanamycin A (IV) genannt worden sind. Handelt es sich bei den Gruppen D und E um einwertige Amino-Schutzgruppen, so sollen es vorzugsweise Acylgruppen, insbesondere solche mit 2-5 Kohlenstoffatomen oder Aroylgruppen wie beispielsweise Bensoyl sein; es kann sich auch um Alkyloxycarbonyl-, Aralkyloxycarbonyl-, Aryloxycarbonyl-, Alkylsulfonyl- oder Arylsulfonylgruppen handeln. Bilden die Gruppen D und E zusammen eine bekannte zweiwertige Amino-Schutzgruppe, so kann es sich um eine Alkyliden- oder eine Arylidengruppe handeln. Beispiele für einwertige Amino-Schutzgruppen für I) und E sind Acetyl oder o-Mtrophenylacetyl. Besteht die Amino-Schutzgruppe für D und E aus Alkoxycarbonyl, so kann es sich um t-Butoxycarbonyl oder t-Amyloxycarbonyl handeln. Bei der Aralkyloxycarbony!gruppe kann es sich um Benzyloxycarbonyl und p-Nitrobenzyloxycarbonyl handeln. Die Aryloxycarbonylgruppe kann beispielsweise Phenoxycarbonyl und p-Methoxyphenoxycarbonyl sein. Die Alkylsulfonylgruppe, die sich als Amino-Schutzgruppe für D und E eignet, kann aus einer niederen Alkylsulfonylgruppe wie Methylsulfonyl oder Äthylsulfonyl bestehen. Bei der Arylsulfonylgruppe kann es sich um p-Toluolsulfonyl handeln. Die Aralkylsulfonylgruppe kann beispielsweise aus Benzylsulfonyl bestehen.

f. Ii <> ■ L ', / ο y γ q

- 17 - 22.4.76

Bilden die Gruppen D und E zusammen eine bekannte zweiwertige Amino-Schutζgruppe, so kann es sich bei dieser um eine Alkyliden- oder Arylidengruppe der Formel =GHI handeln, in welcher Y eine Alkyl- oder Arylgruppe bedeutet. Bei der Alkylgruppe kann es sich um Methyl, Äthyl, Propyl oder Butyl handeln, die Arylgruppe kann aus Phenyl, p-Methoxyphenyl, p-Chlorphenyl oder p-H"itrophenyl bestehen.

Die oc-Hydroxy-w-aminosäure (V), die in dem erfindungs gemäß en Verfahren verwendet wird, kann entweder in racemischer Form oder in optisch aktiver Form, d.h. als L-Isomer oder B-Isomer vorliegen. Wird a-Hydroxy-y-aminobuttersaure, d.h. eine Verbindung der Formel (V), in welcher η die Zahl 2 bedeutet, oder α-Hydroxy-«f-aminovaleriansäure, d.h. eine Verbindung der Formel (V), in welcher η die Zahl 3 bedeutet, verwendet, so sollen diese vorzugsweise in der optisch aktiven Form des L-Isomeren vorliegen, weil die Endprodukte, die sich von diesen ableiten, eine höhere antibakterielle Aktivität aufweisen als die Endprodukte, die sich von den D-Isomeren ableiten.

In der Acylierungsstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das 3'-Deoxykanamycin A (IV) mit der a-Hydroxy-w-aminosäure (V) in der für die Herstellung von Amiden bekannten Weise umgesetzt. Die Umsetzung kann in Lösung in Tetrahydrofuran, Dioxan, Äthylenglykoldimethyläther, Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Propylenglykoldimethylather oder Mischungen dieser lösungsmittel bei einer Temperatur bis zu 5O⁰C , vorzugsweise bis zu 25 C, und in Gegenwart eines Dehydratisierungsmittels wie Dicyclohexylcarbodiimid durchgeführt werden. Die oc-Hydroxyw-aminosäure (V) kann auch in Form eines funktianellen Äquivalentes bzw. reaktiven Derivates, z.B. dem Säurechlorid, einem gemischten Säureanhydrid, in Form eines aktiven Esters oder eines Azides verwendet werden. So kann man beispielsweise die a-Hydroxy-w-amnosäure (V) zuerst mit IT-Hydroxysuccinimid in Gegenwart von Dicyclohexylcarbodiimid als Dehydratisierungsmittel umsetzen, so daß ein aktiver Ester der Formel

60984 5/0979" '

- 18 - 22.4·.76

N-OOC-CH(OH)-(CH

(V)

entsteht, der dann, mit der Ausgangsverbindung 3'-Deoxykanamycin. A (IV) umgeset«t wird, so daß die IT-Acylierung der letztgenannten Verbindung eintritt. Torzugsweise setzt man das 3'-Deoxykanamycin A (IY) mit der 0,5-bie 3-molaren Menge, vorzugsweise der 0,5-bis 1,5-molaren Menge der a-Hydroxy-aminosäure in Form des aktiven Esters (T') üb, wobei man ein Gemisch, aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel wie Tetrahydrofuran als Lösungsmittel verwendet.

In der Acylierungsstufe des erfindtingsgemäßen Verfahrens entsteht ein Gemisch τοη N-acylierten Derivaten des 3'-Deoxykanamycin A (IV). In diesem Gemisch liegen neben dem erwünschten 1-ff-mono-acylierten Derivat auoh die nicht erwünschten anderen mono-i-acylierten Derivate sowie poly-K-aoylierte Derivate Tor. Das erzeugte Gemisch der . H-acylierten Derivate kann direkt zur Entfernung der verbliebenen Amino-Schutzgruppen behandelt werden, d.h., die verbliebenen Amlno-Schutzgruppen können in Wasseretoffatome umgewandelt werden.

Sie Entfernung der verbliebenen Amino-Schutzgruppen aus dem Gemisch der H-acylierten Derivate, das nach der Acylieru&gsstuiβ Torliegt, kann auf verschiedenen an sich bekannten Wegen erfolgen. Handelt es sich bei den Amino-Schutzgruppen A^f,B,D, E um Aoylgruppen oder Alkyloxycarbonylgruppen wie t-Butoxycarbonyl, Cycloalkyloxycarbonylgruppen, Aryloxycarbonylgruppen, Alkyliden- oder Arylidengruppen oder Tritylgruppen, so kann diese Art von Amino-Sohutzgruppen dadurch*entfernt werden,daß

60984 5/0979 ORJO_JNAL

- 19 - 22.4.76

man das Gemisch der ΕΓ-acylierten Derivate einer milden Hydrolyse mit Alkali oder Säure, z.B. wässriger Trifluoressigsäure, wässriger Essigsäure oder verdünnter Chlorwasserstoffsäure aussetzt. Handelt es sich bei den Amino-Schutzgruppen um Aralkyloxycarbonylgruppen wie Benzyloxyearbonyl, so kann die Entfernung derselben erfolgen, indem man das Gemisch der IT-acylierten Derivate einer Hydrierung in Gegenwart eines Katalysators wie Palladium, Platin, Raney-Wickel, Rhodium, Ruthenium oder Nickel aussetzt. Vorzugsweise verwendet man einen Palladium-Kohle-Katalysator für diesen Zweck. Liegt eine o-Nitrophenoxyacety!gruppe als Amino-Schutzgruppe.vor, so kann diese durch Reduktion entfernt werden. Handelt es sich bei der Amino-Schutzgruppe um eine Phthaloylgruppe, so kann diese entfernt werden, indem man das Gemisch der N-acylierten Derivate mit Hydrazin-Hydrat in Äthanol behandelt. Die zur Entfernung der vorstehend genannten Amino-Schutzgruppen dienenden Umsetzungen können im allgemeinen in Wasser oder in einem Lösungsmittelgemisch aus Wasser und einem mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel wie Dioxan, Tetrahydrofuran, Athylenglycoldimethyläther oder Propylenglycoläimethyläther durchgeführt werden. Die erwähnte Hydrierungsbehandlung kann bei einer Temperatur von 0-100⁰O durchgefü hrt werden, wobei die Reaktionsdauer 0,5 -48 Stunden betragen kann; für die Hydrierung wird Wasserstoffgas mit einem Druck von 1-5 at verwendet. Liegen als Amino-Schutzgruppen Alkyl-, Aralkyl- oder Arylsulfonylgruppen vor, so können diese entfernt werden, indem man eine Behandlung mit Natrium in flüssigem Ammoniak durchführt; es kann auch in bekannter Weise eine Photo-Iyse durchgeführt werden, und zwar durch Behandlung mit Radikalen oder durch Behandlung mit einem Metall in flüssigem Ammoniak. Enthalten die ϊΓ-acylierten Derivate verschiedene Arten von Amino-Schutzgruppen, so können die F-acylierten Derivate gleichzeitig oder nacheinander verschiedenen Behandlungen unterworfen werden, die geeignet sind, die verschiedenen Arten von Amino-Schutzgruppen zu entfernen.

f>i\'i: 4 ', / Ο 9 7 9

- 20 - 22.4.76

Nach der Entfernung der verbliebenen Amino-Schutzgruppen liegt eine Mischung von unterschiedlich N-acylierten Produkten des 3'-Deoxykanamycin A (II) vor, die das gewünschte Endprodukt, l-H-(a-Hyäroxy-w-aniinoacyl)-3^I-äeoxykananiycin A oder -6^l-F-methyl-3^l-äeoxylcanamycin A(I), dessen Stellungsisomere, poly-N-acylierte Produ .kte sowie nicht umgesetztes 3'-Deoxykanamycin A (17) enthält. Die Abtrennung des gewünschten Endproduktes (I) kann mit Hilfe der Säulenchromatographie erreicht werden, wobei man beispielsweise Silikagel oder ein Katiοnenaustauscherharz mit CarboxyIfunktion wie "Amberlite IRC 50" oder "Amberlite CG 50" ( das sind Handelsprodukte der Firma Rohm & Haas,Co., U.S.A.) oder einen schwachen Kationenaustauscher wie "CM-Sephadex C-25" ( das ist ein Produkt der Firma Pharmacia Co.,Schweden) oder "CM-cellulose" verwendet. Das bei der Chromatographie anfallende Eluat wird in Fraktionen aufgefangen; die antibakterielle Wirkung dieser Fraktionen wird mit Hilfe von empfindlichen und resistenten Bakterien als Test-Mikroorganismen bestimmt. Durch die Bestimmung der antibakteriellen Wirkung der einzelnen Fraktionen ist es leicht möglich, die aktiven Fraktionen zu finden, die die gewünschte Yerbindung (I) enthalten. Ton diesen aktiven Fraktionen wurde ein 'Teil abgetrennt und der Dünnschichtchromatographie an Silikagel unterworfen, wobei ein aus Butanol-Äthanol-Chloroform-17 folgern wässrigem Ammoniak bestehendes Lösungsmittelsystem verwendet wurde. Auf diese Weise war es möglich, die Fraktionen herauszufinden, die bei dem spezifischen Rf-Wert der gewünschten "Verbindung (I) einen Einzelfleck ergeben und die folglich das gewünschte Produkt (I) allein enthalten. Diese Fraktionen wurden vereinigt und unter vermindertem Druck zur Trockne eingeengt, so daß man das gewünschte Produkt (i) erhielt.

i. / η 9 7 y

22.4.76

Sind die Gruppen A¹, B, D und E des 3'-Deoxykanamycin A (IY) und der Aminosäure (7) la entsprechender Weise mit Aminoschutzgruppen blockiert, so lassen sich mit einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens i-N-(a-Hydroxy-w-aminoacyl)-3'-deoxykanamycine A oder -e'-N-methyl-^'-deoxykanamycine A der Formel (Ia)

CH2NHR1

NHCOCH-(CH, OH

(Ia)

OH

herstellen, wobei in der Formel R^ ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe ist und η die Zahl 1, 2, 3 oder 4- bedeutet, Diese weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß man selektiv die 1-Aminogruppe eines 3'-Deoxykanamycine A der Formel (ITa)

609845/0979

22.4.76

(IVa)

OH

Ια welcher R₂ und R, gleich oder verschieden eeia können, und für eich allein Vaseerstoffatome oder Acylgruppen, Alkoxycarbonyl-, Aralkyloxycarbonyl-, Aryloxycarbonyl-, Arylsulfonyl-, Alkyleulfonyl-, Arylsulfonyl-, Trityl-, Enamin- (z.B. Dimedon) oder Trialkylsillylgruppen bedeuten oder Rp und R, zusammen eine Alkyliden- oder Arylidengruppe der Formel wobei I eine Alkyl- oder Arylgruppe ist, oder der Formel (IYb)

*CHX bilden,

6098A5/0979

- 23 - 22.4.76

in welcher R, Methyl darstellt und R,- dieselbe Bedeutung hat

wie in der Formel (ITa),

mit einer a-Hydroxy-w-Aminosäure der Formel (Ta)

HOOC-CH-(CH₉) -B"<^ (Ta)

OH

in welcher Rg und R₁₇ Wasserstoff atome, Acyl-, Alkoxy carbonyl-, Aralkyloxycarbonyl- oder Aryloxycarbonylgruppen bedeuten und η die Zahl 1, 2, 3 oder 4 ist,
oder der Formel (Tb)

HOOC-CH-(CH₂)_a-N=CHR_a (Tb)

OH

in welcher Rg ein Wasserstoffatom, eine Alkyl- oder eine Arylgruppe darstellt und η die Zahl 1, 2, 3 oder 4 ist, oder mit einem funktioneilen Derivat der oc-Hydroxy-w-Aminosäuren der Formeln (Va) oder (Tb) acyliert, so daß man die 1-lf-monoacylierten Produkte des 3'-Deoxykanamycins A (ITa) oder (ITb) erhält, worauf man die verbliebenen Aminoschutzgruppen aus dem 1-N-monoacylierten Produkt entfernt und die gewünschte Terbindung der Formel (Ia) durch Chromatographieren isoliert.

Das 6'-li-Methyl~3^l-deoxykanamycin A, welches eine der Ausgangsverbindungen (IT) für das erfindungsgemäße Terfahren ist, kann durch 6^!-N-Methylierung von 3'Deoxykanamycin A (vergleiche US-PS 3 929 761) nach verahiedenen bekannten Methylierungsverfahren hergestellt werden. So läßt sich 6^l-N-Methyl-3^l-deoxykanamycin A beispielsweise nach der 6'-lT-Methylierungsmethoäe gewinnen, welche in der GB-PS 1 426 910 beschrieben ist.

ß 0 9 8 4 R / 0 9 7 9

- 24 - 22.4.76

Ein 6'-IT-geschütztes Derivat dss 3'-Deoxykanamycins A oder des o'-li-KeYayl-J'-deoxykanamyeiaE A der Formel (II), d.h. ein p'-Beoz^iianasiycin A der Formel (IT), in welchem eine Gruppe A¹ als Amiiioschutzgruppe enthalten ist und weüies eine der Ausgangsverbinäungeri für das erfindungsgemäße Verfahren ist, kann hergestellt v/erden, indem man 3^!-I3eozykanamycin A oder 6'-N-Mihy1-3'-deoxykanamycin A (II) mit einem Reagenz umsetzt, welches man üblicherweise in der Polypeptid-Synthese zur Einführung von Aminoschutzgruppen verwendet. Als Reagenz zur Einführung der Aminoschutzgruppe eignen sich die verschiedenen Arten, die in der GB-PS 1 426 908 aufgeführt sind. Die Herstellung des 3'-Deoxykanamycins A (IY) in Form des 6'-Sf-geschützten Derivates kann dabei auch in der in der GB-PS 1 426 908 "bezüglich der Herstellung der 6'-Η-geschützten Derivate von 3^!,4^!-Diäeoxyribostamycin oder 3', 4^!-Dideoxykanamyoiii B angegebenen Weise erfolgen.

Beispielsweise kann 6 ³-iT-Beßzyloxye£,rboa5rl~3^J-üeoxykanaiayein. A, v/elcaes eimern 3³-3eoxy?"anam7cin. A der Formel (IT)₅ in welcher A' ein Wasserstoff atom ist 'inü 3 sine 3eazyloxycarfaonylgruppe darstellt, entspricht, wie folgt hergestellt v/erdea: 3'-De oxy kanamycin A wird in eiaem Lösuagsnilttel wie Wasser, Dimethy!acetamid, Dimethylformamid, Dioxan, Methanol, Äthanol, Aceton., Pyridin, IT-Alkylpyridinen., Tetrahydrofuran, oder einer Mischung dieser Lösungsmittel gelöst; vorzugsweise verwendet man eine Mischung aus Wasser und Tetrahydrofuran. Die so gewonnene Lösung des 3^!-Deoxykanamycins A wird dann mit Benzyl-p-nitrophenylcarbonat vermischt. Die Mischung wird 1 bis 15 Stunden bei einer Temperatur zwischen -10⁰G und +10⁰C gerührt, um die 3ensyloxylierung durchzuführen. ITach der Umsetzung v/ird die R'3aktionslüsung an einem ICationenaustauscherhars wie "Amberlite IRO-50 (H-Zylclus) adsorbiert und anschließend mit Wasser-Dioxan (im Verhältnis 1:1) gewaschen, Dss Har- mit dem adsorbierten aktiven Produkt wird dann mit einer MisclmLig· ^vj.s Wasser und Dioxan,

60984 5/0979

- 25 - 22.4.76

welche von O auf O,2n steigende Mengen an Ammoniak enthält, eluiert, und das Eluat wird in Fraktionen aufgefangen. Die Fraktionen des Eluates, die bei der Ninhydrin-Reaktion ein positives Ergebnis liefern, werden vereinigt und zur Trockne eingeengt, wobei man ein festes Produkt erhält, welches aus 6^t-lT-Benzyloxycarbonyl-3^I-äeoxykanamycin A besteht.

Die neue Verbindung der Formel (I) gemäß vorliegender Erfindung eignet sich in hervorragender Weise zur therapeutischen Behandlung von bakteriellen Infektionen, wie weiter vorn bereits gesagt worden ist. Gegenstand der Erfindung ist infolgedessen auch ein pharmazeutisches Präparat zur Behandlung von bakteriellen Infektionen bei Menschen und lebenden Tieren, welches aus einer im Hinblick auf die antibakterielle Wirkung ausreichenden Menge eines erfindungsgemäßen i-If-(a-Hydroxy-w-aminoacyl)-3^l-deoxykanamycin Α-Derivates der Formel (I) oder eines pharmazeutisch akzeptablen Säureanlagerungssalzes desselben als aktiven Bestandteil in Kombination mit einem pharmazeutisch akzeptablen Trägermaterial besteht.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Synthese von i-F-^Sj-y-Amino-a-hydroxybutyrylJ-rJ'-deoxykanamycin A (das ist eine Verbindung der Formel (I) mit η = 2)

(a) Eine Lösung von 20 mg 5-Deoxykanamycin A in 1 ml einer Mischung aus Wasser und Tetrahydrofuran (Volumenverhältnis 1:2) wurde mit einer Lösung des N-Hydroxysuccinimidesters von (S)-a-Hydroxy-y-phthalimidobuttersäure vermischt; der Ester war zuvor durch Umsetzung von 20 mg (S)-a-Hydroxy-y-phthalimidobuttersäure, 9 mg li-Hydroxysuccinimiä und 20 mg Dicyclohexylcarbodiimid (als Dehydratisierungsmittel) in wasserfreiem Tetra-

o υ

0 984 5/0979

2618003

- 26 - 22.4.76

hydrofuran hergestellt worden.. Die G-esamtmischung wurde gerührt und über Nacht bei O⁰C zur Acylierung stehengelassen.. Der gebildete Niederschlag wurde danach aus dem Reaktionsgemisch abfiltriert und die verbleibende Lösung (das Filtrat) wurde zur Sroekne eingeengt; man erhielt so in fester IOrm 1-N-((S)-a-Hydroxy-y-phthalimidobutyryl)-3^l-deoxykanamycin A.

(b) Die in der vorstehend beschriebenen Weise gewonnene feste Substanz wurde in 0,6 ml Wasser gelöst; die erhaltene wässrige Lösung wurde mit 60 mg Hydrazin-Hydrat vermischt und 2 Stunden auf 6O⁰C erhitzt, um die Phthaloylgruppe zu entfernen. Danach wurde das Reaktionsgemisch auf Umgebungstemperatur abgekühlt und filtriert. Das so gewonnene Ultrat wurde durch eine Kolonne mit stark basischem Anionenaustauscherharz, "Amberlite IRA 400" (OH-Zyklus) (das ist ein Produkt der Fi^aa Rohm & Haas Co., USA) geleitet; die Kolonne wurde anschließend mit Wasser eluiert. Das Eluat wurde in 0,5 ml-Fraktbnen aufgefangen und jede Fraktion wurde im Hinblick auf eine positive Reaktion mit Hinhydrin und auf ihre antibakterielle Wirkung gegen den kanamycinresistenten Stamm Escherichia coli JR66/W677 geprüft. Die Fraktionen, die gegen Ninhydrin erkennbar positiv reagierten und auch eine deutlich erkennbare Wirkung gegenüber dem genannten kanamycinresistenten Stamm zeigten, wurden vereinigt und zur Trockne eingeengt. Der gewonnene feste Rückstand wurde in etwas Wasser gelöst und die wässrige Lösung wurde durch eine Kolonne mit einem schwachen Kationenaustauscherharz, "CM-Sephadex C-25" (das ist ein Handelsprodukt der Firma Pharmacia Co., Schweden), geleitet. Die Kolonne mit dem Kationenaustauscherharz wurde anschließend mit 0 bis 0,3n wässrigem Ammoniak eluiert, wobei die Ammoniakkonzentration in dem Eluierungsmittel allmählich zunahm. Das Eluat wurde in 0,5 ml-Fraktionen aufgefangen und jede Fraktion wurde wiederum im Hinblick auf eine positive Reaktion mit Ninhydrin und auf ihre antibakterielle Wirkung gegen den kanamycinresistenten Stamm Escherichia coli JR 66/W677 geprüft.

609 8 4 S/0979

- 27 - 22.4.76

Fraktionen, die gegen ITinhydrin stark positiv reagierten und auch eine starke Wirkung gegen den genannten kanamycinresistenten Stamm zeigten, wurden vereinigt und zur Trockne eingeengt. Man erhielt so eine feste Substanz in Form eines farblosen kristallinen Pulvers. Diese Substanz konnte als 1-H"-((S)-y-Amino~a~ hydroxybutyryl)-3'-äeoxykanamycin A identifiziert werden. Ausbeute: 1,1 mg. (α)^ +90° (c 1, Wasser).

Gewichtsanalyse für C₂₂H₄₅IT₅O₁₂ . H₂CO₅ „ H₂O:

berechnet: C: 42,52; H: 7,29; N: 10,78 fo gefunden: C: 42,78; H: 7,31; U: 10,51 #.

Beispiel 2

Synthese von 1-N-((S)-<X~Amino-a-hydroxyvaleryl)-3^l-deoxykanamycin A (Verbindung der Formel (I) mit η = 3)

Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch wurden 11 mg (S^a-Eydroxy-c-p&thalimidovaleriansäure anstelle von (S)-a-Bydroxy-y-phthalimiäobiittersäure verwendet. Man erhielt auf diese Weise die Titelverbinäung als farbloses kristallines Pulver in einer Ausbeute von 0,8 mg. (a)p + 87° (c 1, Wasser).

Beispiel 3

Synthese von 1-U-((SR)-ß-Amino-a-hyäroxypropiony!)-3'~ äeoxykanamycin A (Verbindung der Formel (l) mit η = 1)

Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei 10 mg (SR)-a-Hydroxy-ß-phthalimidopropionsäure anstelle von (S)-cc-Hydroxy-ß-phthalimidobuttersäure verwendet wurden. Man erhielt die Titelverbindung in Form eines farblosen kristallinen Pulvers

OC\ rs

in einer Ausbeute von 0,8 mg. (α)ί +89 (c 1, Wasser).

b fj H i- /, b /0979

26180Π9

- 28 - 22.4.76

Gewichtsanalyse für C₂₁H^₁H _KG_1?

berechnet: G: 41,56; Ei 7_;H; IT: 11,02 <fo gefunden: G: 41,19; H: 7,38; Ii: 10,86 <fo.

Beispiel 4

Synthese von 1 —IT— ((S)-y-Amino-oc-hydroxybutyryl)-3'--deoxykanamycin A

(a) Eine Losung von 10 mg 3'-Deoxykanamycin A in 0,5 ml Wasser-Di oxa η (Tolumenverhältnis 1:2) wurde mit 20 mg Benzyl-p-nitrophenylcarbonat (GgHt-GH₂OCO₂OgHz-P-ITO₂) vermischt und die Mischung

g₂₂g₂

■wurde 6 Stunden bei O⁰G gerührt. Das Reaktionsgemisch wurde dann durch eine Kolonne mit einem Eationenaustauscherharz, "Amberlite IRC50" (Η-Zyklus) geleitet und die Harzkolonne wurde anschließend mit Yiasser-Dioxan (Yolumenverhältnis 1:1) gewaschen. Anschließend wurde die Kolonne ait vvasser-Dioxaii (Toiumenverhältnis 1:1), v/eictias Ämmcaiai" (ITH^-Eoazetitration steigend von 0 auf 0,2n) eh.th.ielt, sluiert. Das Eiuat wurde in. 0,5 ml-lTraktionen. aufgefangen, Alle Fraktionen, die eine positive Heaktioa mit Hinhydrin ergaben, v/urden. Tersiaigt und zur trockne eingeengt. Der verbliebene feste Rückstand erwies sich bei der Prüfung als ein Reaktionsg^sisch, welches hauptsächlich aus dem 6^?-!!-geschützten Derivat fies p'-Deoxykanamycins A, d.h. 6 ^!-lT-Benzyloxycarbonyl~3^ldeo:-:ykanamycin A bestand.

(b) Der geniäii (a) erhaltene feste Rückstand wurde ia 0,5 ml eines Genisches ans Wasser und 'tetrahydrofuran (Yolumenverhältnis 1:2) gelöst: die entstandene Lösung wurde mit einer Lösung des !T-Hydroxysuccinimidesters der (S)-a-Hydroxy-y-phthalimidobuttersäure vermischt, der zuvor durch Umsetzung von 10 mg (S)-a-Hydroxy-y-phthalimidobuttersäure, 4,5 mg IT-Hydroxysuccinimid und 10 mg Dicyclohexylcarbodiimid in wasserfreiem Tetrahydrofuran hergestellt worden war. Die Gesamt^lsohung wurde gerührt und über Uacht bei O⁰C zur Acylierung '-"■·:ahsngelassen.

/. s / π 4 7 9

- 29 - 22.4.76

Der gebildete Niederschlag wurde aus dem Reaktionsgemisch abfiltriert und die verbleibende Lösung (das Filtrat) wurde zur Trockne eingeengt; man erhielt so einen festen Rückstand, der aus 1-li-((S)~a-Hydroxy-y-phthalimiäo'butyryl)-6^f-N-'benzyl- - oxycarbonyl-3'-deoxykanamycin A bestand.

(c) Der wie vorstehend beschrieben gewonnene feste Rückstand wurde in 0,4 ml wässrigem Methanol gelöst, dem 30 mg Hydrazin-Hydrat zugesetzt wurden. Die Mischung wurde 1,5 Stunden auf 60⁰C erhitzt, um die Phthaloylgruppe zu entfernen. Danach wurde das Reaktionsgemisch auf Umgebungstemperatur abgekühlt und filtriert. Das Filtrat wurde durch eine Kolonne mit einem An ionenaustauscherharz, "Amberlite IRA 400" (OH-Zyklus), geleitet; anschließend wurde die Harzkolonne mit wässrigem Methanol eluiert. Das Eluat wurde in Fraktionen aufgefangen und die Fraktionen, die auf Hlnhydrin positiv reagierten, wurden vereinigt und zur Trockne eingeengt. Die auf diese Weise gewonnene feste Substanz wurde in einer Mischung aus Wasser und Dioxan (Volumenverhältnis 1:1) gelöst und die Lösung wurde mit Wasserstoff in Gegenwart von Palladiumschwarz als Katalysator hydriert, um die Benzyloxycarbonylgruppe zu entfernen. Danach wurde das Reaktionsgemisch filtriert, um feste Materialien zu entfernen; das Filtrat wurde eingeengt. Das dabei verbleibende sirupartige Material wurde in etwas Wasser gelöst und die wässrige Lösung wurde durch eine Kolonne mit einem schwachen Kationenaustauscher, "CM-Sephadex 0-25" geleitet. Die Kolonne wurde mit 0 bis 0,3n wässrigem Ammoniak entwickelt, wobei die NH^-Konzent^ion allmählich anstieg. Das Eluat wurde in 0,5 ml-Fraktionen aufgefangen und jede Fraktion wurde auf ihre positive Reaktion gegen Ninhydrin und auf ihre antibakterielle Wirkung gegen Öen kanamycinresistenten Stamm Escherichia coli JR66/W677 geprüft. Die Fraktionen, die stark positiv gegen Uinhydrin reagierten und auch eine starke Wirkung gegen den genannten kanamycinresistenten Stamm zeigten, wurden vereinigt und zur Trockne eingeengt. Die dabei verbleibende Substanz erwies sich bei der Prüfung als mit dem Endprodukt

6 0884 5 /0978

- 30 - 22.4.76

von. Beispiel 1 (b) identisch. Ausbeute 2,8 mg.

Beispiel 5

Synthese von 1-li-((SR)~ß-Ainin.o-o:-hydroxypropionyl)-3^fdeoxykanamycin A

Die Arbeitsweise von Beispiel 4 wurde wiederholt, jedoch wurden 10 mg (SR)-a-Hydroxy-ß-phthalimidopropionsäure anstelle von (S)-a-Hydroxy-y-phthalimidobuttersäure verwendet. Man erhielt auf diese Weise die Titelverbindung, die vollständig mit dem Endprodukt von Beispiel 3 identisch war. Ausbeute 2,3 mg.

Beispiel 6

Synthese von 1 —IT— C(S)-y-Amino-a~hydroz;juutyryl)-6^!-lT-methyl-3'-deoxykanamycin A (Verbindung der !Formel (I) mit A = Methyl und η = 2)

Eine Lösung von 10 mg 6^t-17-Methyl-3'-deoxykanamycin A in 0,5 ml Wasser-Dioxan (Volumenverhältnis 1:2) wurde mit 20 mg Benzyl-pnitrophenylcarbonat vermischt. Die Mischung wurde 6 Stunden bei O⁰G gerührt, um die Benzylierung durchzuführen. Danach wurde das so gewonnene Reaktionsgemisch in derselben Weise wie in Beispiel (a) angegeben aufgearbeitet. Man erhielt auf diese Weise einen festen Rückstand, der aus e'-F-Benzyloxycarbonyl-ö'-lT-methyl-3^t-deoxykanamycin A bestand. Dieser feste Rückstand wurde in derselben Weise wie in Beispiel 4 (b) und (c) angegeben aufgearbeitet. Dadurch wurde die Titelverbindung in Form eines färblosen kristallinen Pulvers gewonnen. Ausbeute 2,0 mg; (a)-n +90 (c 1, Wasser).

Gewichtsanalyse für °23^Η45^ΙΓ5^Ο12 * ^H2^CO3 * ^H2^0:

berechnet: C: 43,43; H: 7,44; N: 10,55 # gefunden: C: 43,13; H: 7,80; H: 10,46 j6.

60984 5 /0979

Claims (7)

1. MEISSNER 4l BOLTE

   BREMEN

   PATF NTANWALTE DiPL.-!NG. HANS MEISSNER D1PL.-INC. ERICH BOLTE

   Anmelder:

   ZAIDAB^- HOJIN BISEIBtJTSU &&&AKÜ KENKYU KAI
   No. 14-23, 3-chcrae, Kamiosaki, Shinagav/a-ku, Tokyo, Japan

   D 28 Bremen. 22.April 1976 SlavogtstraBe 21 lundeirepubUk Deutichland Telefon 0421 - 34 20 19 Telegramme: PATMEIS BREMEN Telex: 246157 (meibo d!

   Unser Zeichen

   1511

   Patentansprüche 1.)) Yerbindungen der Formel (I)

   CH₂NAH

   ITHOC-CH-(CH.

   2^yn -^?

   OH

   (D

   in welcher A ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe ist und η die Zahl 1, 2, 3 oder 4 bedeutet, einschließlich der pharmazeutisch akzeptablen Säureanlagerungssalze derselben.

   60984 5/0979

   Eingesandt· Modelle werden nach 2 Monaten, (alts nicht lUtUdtgelnrdori, vernlct-.ta!. Mündhcne Abreden, Insbesondere our* forrspreaie t.e"JuHen schrill i'fier BejlalKjuny Die η Rerhni'ng gestellten Kosten Und mil Rechnungsdatum ohne Abzug fallig. ■ Bei verspäteter Zählung werden -.^ι.;ι",αη bere-."n»!

   Gerlchttstand und ErtUUuTgsort Bremen. Bremer Bank, Bremen Ni 2J 100 ?8 · Die Sparkasse In Bremen, Nr. 1W5S55 · AMg. Deutele Credit Anstaii, Breiten, Nr 20? iW ■ f .i!sdn»-*tro·!!' "eiib'j-q ?59 5?-2cr

   2618003

   22.4.76
2. 2.) Verbindungen gemäß Anspruch. 1, nasal tsh. 1-!-((SR)-S-Amiao-

   iB A₅

   A und 1-ϊϊ-({3)-ia A,

   äureaalagerungssalze der
3. 3.) Verfahren zur Herstellung isr Terbisaäungsn gemäß Anspruch. 1, äadureh gekeaaseicaaet, üzB saa äia 1-Aaiaogruppe eiaea 3'-3eozykaaaisycins A a®r ?3rssl (IT)

   CH₂M¹B :iH₂

   π __J\ CH DH

   'Μ

   J- *-i W ίΞ- J_ -rf i^W Ji. _ΐ. W oil 'I ~2ύ ί-3 taiJ O ^k ^J -^ «itfc^- οά «~ί J β*' a J i^J ^ L·.^. -ld ^, iaj -J t-iW^J ■*=· ^^ -^- ^* l^*" -* "^* ^U 'W JL

   eine Gekannte '3in."**sr~;lg@ AEisosctotiSgnippe ist, 3 ein ■,vassarstOifatom cäsr slnj bekaeiQt® siawertige Aminoschutzgruppe darstellt od-sr λ¹ "ätlü 3 stasasifflsa eiae bekannte zweiwertige Aminesoautzgruppe bilden,

   mit einer oc-Ryöroxy-c -amisiosäure aer Formel (V)

   HOOC-CH-ίCH₀) -N< (V)

   f ' ^{c n} \ OH ^E

   609845/0979

   22.
4. 4.76

   in welcher α die Zahl 1, 2, 3 oder 4· bedeutet, D und E für sieh allein entweder Wasserstoff oder bekannte einwertige Amineschutzgruppen darstellen oder D und E zusammen eine bekannte zweiwertige Asaln.©schutzgrupp© bilden, oder mit einem funktionellen Derivat einer solchen Aminosäure selektiv aeyliert, so daß man als Reaktionsproäukt ein 1-N-acyliertes Derivat der Formel (Vl)

   NHp

   ι ^

   NHOC-CH-ICH₀) -NDE I .. π

   OH

   (VI)

   in welcher A¹, B, D, E und η die bereits angegebene Bedeutung haben,

   erhält, und dann die verbliebenen Aiainoschutzgruppen aus dem 1-N-acylierten Derivat (VI) entfernt, so daß man die Verbindung der Formel (I) gemäß Anspruch 1 gewinnt.

   Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zu acylierende 3'-Deoiykananycin Α-Derivat (IV) aus 3'-Deoxykanamycin A, 6^l-H-Methyl-3'-deoxykanamycin A, 6'-N-Benzyloxycarbonyl-3'-deoxykanamycin A oder β'-N-Benzyloxycarbonyl-6'-lir-metayl-3^l-deoxykanamycin A besteht.

   609845/0979
5. 5.) Verfahren nach Anspruch 3» äaäuroh gekennzeichnet, daß die cc-Ey£roxy-^-aminosäure ta Ions ihres N-Hydroxysuccinimidesters verwendet wird.
6. 6.) Verfahren nach Anspruch 3* äadizroh. gekennzeichnet, daß man in einer weiteren V&rfakreasstufe durch GhroiaatCigraphieren die gewünschte Verbindung gemäß Anspruch 1 aus dem Reaktionsprodukt, welches nach Entfernung der Aminoschutsgruppen aus dem Acyl¹-erungsprodukt vorliegt, isoliert.
7. 7.) Pharmazeutisches Präparat zur Behandlung bakterieller Infektionen bei Menschen und lebenden Tieren, bestehend aus einer im Hinblick auf die antibakterielle Wirkung ausreichenden Menge einer Verbindung der Formel (I) gemäß Anspruch 1 oder eines pharmazeutisch akzeptablen Säureanlagerungssalzes derselben als aktivem Bestanäteil in Kombination mit einem pharmazeutisch, akzeptablen Trägermaterial.

   Für ZAIDAlT HOJIF BISEIBÜTSU KAGAID" KENKYTJ KAI
   No. 14-- 2 3, 3-ch.ome, Kamiosaki, Shinagawa-ku, Tokyo, Japan

   Meissner & Bolte Patentanwälte

   60984 5/0979