DE3106463A1

DE3106463A1 - Neue derivate des kanamycin a sowie verfahren zu herstellung derselben

Info

Publication number: DE3106463A1
Application number: DE19813106463
Authority: DE
Inventors: Shunzo Tokyo Fukatsu; Hamao Umezawa; Sumio Umezawa; Tadashi Yokohama Kanagawa Wakazawa; Toshio Yoneta
Original assignee: Microbial Chemistry Research Foundation
Current assignee: Microbial Chemistry Research Foundation
Priority date: 1980-02-25
Filing date: 1981-02-21
Publication date: 1982-02-11
Also published as: IT1167836B; FR2476652B1; FR2476652A1; IT8109345A1; GB2070007A; IT8109345A0; US4337336A; DE3106463C2; JPS56118097A; JPS631955B2; GB2070007B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf 3',4'-Anhydro-4'-epiderivate von Kanamycin A sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben aus Kanamycin A. Die 3' ,4'-Anhydro-4'-epi-derivate sind neue wertvolle Zwischenprodukte für die Synthese von Desoxyderivaten des Kanamycin A, die gegen eine ganze Reihe von Kanamycin A-resistenten Bakterienstämmen wirksam sind.

Erfindungsgemäss werden 3',4'-Anhydro-4'-epiderivate von Kanamycin A der Formel (I):

Eingesandte Modelle werden nach 2 Monaten, falls nicht zurückgefordert, vernichtet. Mündliche Abreden, Insbesondere durch Fernsprecher, bedürfen schriftlicher Bestätigung. — Die in Rechnung gestellten Kosten sind mit fteAnQiiradKjQ OjImQ¹^Ug] fglg. — Bei verspäteter Zahlung werden Bankzinsen berechnet.

Gerichtsstand und Erfüllungsort Bremen. Bremer Bank, (BLZ 29080010) Nr. 2310028 - Die Sparkasse in Bremen (BLZ 290501 01) Nr. 1045855 - Postscheckkonto: Hamburg (BLZ 20010020) 33952-202

CH₂NHCOOR
- -O

-6-

NHCOOR

(D .

bereitgestellt; in der angegebenen Formel bedeuten R Alkyl, Aralkyl oder Aryl und Y Alkyliden, Aralkyliden, Cycloalkyliden oder Tetrahydropyranyliden,

In den Verbindungen der Formel (I) stellt die Gruppe -COOR eine bekannte Aminoschutzgruppe vom Urethantyp dar, in welcher R vorzugsweise Alkyl mit 1 - 6 Kohlenstoffatomen, Benzyl, Phenyl oder substituiertes Phenyl wie Nitrophenyl bedeutet. Y kann eine bekannte zweiwertige Hydroxylschutzgruppe der angegebenen Art sein; vorzugsweise handelt es sich um niederes Alkyliden wie Formyliden, Äthyliden oder Isopropyliden, Phenylalkyliden wie Benzyliden, Cyclopentyliden oder Cychlohexyliden oder Tetrahydropyranyliden.

Die Verbindungen der Formel (I) sind wertvolle Zwischenprodukte für die Herstellung von 3',4'-Didesoxykanamycin A der Formel (III) oder von 4'-Desoxykanamycin A der Formel (IV), weil sie leicht in die Verbindungen der Formel (III) oder (IV) umge-

130066/061 3

-7-

wandelt werden können, indem man den 3',4'-Epoxidring mit einem nucleophilen Mittel wie Halogen öffnet und anschliessend das entstandene Halogenhydrinderivat in entsprechender Weise zur Entferung der Amino- und Hydroxylschutzgruppen behandelt.

NH₂

(III)

NH₂

(IV)

130066/0613

-ο-Ι 3',4'-Didesoxykanamycin A der Formel (III), welches zuerst halbsynthetisch aus Kanamycin A von H. Umezawa et al (Japan. Patent-KOKAI, 105699/80; Belgisches Patent 881251; U.S.-PS 4195170; U.S.-Patentanmeldung Serial 187014) hergestellt worden ist, und 4'-desoxykanamycin A der Formel (IV), welches zuerst halbsynthetisch aus Kanamycin A von Naito et al. (Japan. Patent-KOKAI 93944/75; U.S.-PS 3,886,138) gewonnen worden ist, sind bekanntlich Mittel, deren antibakterielle Wirkung gegen kanamycin-empfindliche wie auch kanamycin-resistente Organismen besser ist als die von Kanamycin A. Die beiden Methoden, auf die vorstehend Bezug genommen wird, erfordern jedoch viele Stufen für die Herstellung ausreichend geschlitzter Derivate des Kanamycin A, in denen nur die erforderliche Hydroxylgruppe frei ist. Bei beiden Methoden ist es erforderlich komplizierte preparative Arbeitsweisen anzuwenden, um geschützte Kanamycin A-derivate zu gewinnen, in denen nur die 4¹-Hydroxylgruppe frei ist. Die 6'-Aminogruppe des Kanamycin A war mit einer Aminoschutzgruppe und die anderen Aminogruppen waren durch andere Aminoschutzgruppen geschützt. Nach der Bildung des 4¹.6'-Ο,Ν-cyclischen Carbamates mit einer Base wurden die Hydroxylgruppen, die nicht entfernt werden sollten, durch Hydroxylschutzgruppen geschützt. Im Anschluss an die Ringöffnung des Carbamates wurde 6¹-Aminogruppe wieder mit einer Aminoschutzgruppe geschützt. Die allgemeine Desoxygenierungsmethode, die sich in eleganter Weise bei der Herstellung von 3¹,4'-Didesoxykanamycin B und Tobramycin aus Kanamycin B über die Sulfonylderivate anwenden lässt, ist für die Kanamycin A-derivate nicht geeignet, weil die zur Einführung der Schutzgruppen notwendigen Schritte vor der Desoxygenierung so kompliziert sind.

130066/0613

-9-

Es ist jetzt auch die Anwendung des Verfahrens, welches in der Japan.Patent-KOKAI 71445/77 bzw. GB-PS 1,537,905 zur Herstellung von 3',4'-Didesoxykanamycin B vorgeschlagen worden ist, auf die Herstellung von Desoxyderivaten von Kanamycin A geprüft worden. Dieses bekannte Verfahren basiert auf der Ausnutzung eines Vorteils im Verhalten von Sacchariden bei der Acylierung, der darin liegt, dass die Reaktivität der 4-Hydroxylgruppe merklich geringer ist als die der anderen Hydroxylgruppen im Molekül; dementsprechend wird ein 4",6"-0-geschütztes Derivat eines penta-N-geschützten Kanamycin B mit einem Alkanoylchlorid oder Aroylchlorid, typischerweise Benzoylchlorid, in Pyridin umgesetzt, wodurch die 3¹- und 2"-Hydroxylgruppen acyliert werden, während die 4'-Hydroxylgruppe frei bleibt. Die Sulfonylierung der 4'-Hydroxylgruppe des acylierten Derivates führt zu einer Verbindung der Formel (V):

CH₂NHCOOR¹ O

W¹O

NHCOOR¹

in welcher R' Alkyl oder Aryl, W Mesyl, Tosyl oder Benzylsulfonyl, X¹ Alkanoyl, vorzugsweise mit 2-4 Kohlenstoffatomen wie Acetyl oder Aroyl, Vorzugs·

130066/0613

-10-

weise Benzoyl und Y¹ Alkyliden, Aralkyliden, Cycloalkyliden oder Tetrahydropyranyliden bedeuten. Die Behandlung der entstandenen Verbindung mit einem Alkalimetallalkoholat in einem niederen Alkanol unter alkalischen Bedingungen führt zu dem 3',4'-Anhydro-4¹-epi-derivat des Kanamycin B der Formel (VI):

CH₂NHCOOR¹

—o

NHCOOR¹

NHCOOR'

NHCOOR¹

(VI)

in welcher R' und Y¹ die bereits angegebene Bedeutung haben; die Verbindung fällt als Zwischenprodukt in hoher Ausbeute nach einer verhältnismässig geringen Zahl von Verfahrensstufen an.

Der Unterschied in der chemischen Struktur von Kanamycin B und Kanamycin A besteht darin, dass das erstere eine Aminogruppe in der 2'-Stellung aufweist, während das letztere eine Hydroxylgruppe in dieser Stellung aufweist. Es konnte jetzt gefunden werden, dass das Kanamycin A mit Hilfe der folgenden Methode in das 3',4'-Anhydro-4'-epi-derivat umgewandelt werden kann. Zunächst werden alle vier Aminogruppen des Kanamycin A durch Aminoschutzgruppen geschützt.

130066/0613

Nach der Umsetzung des tetra-N-geschützten Kanamycin A mit einem zweiwertigen Hydroxylgruppenschutzmittel wird das entstandene 4",6"-0-geschützte Derivat mit einem Alkanoylhalogenid oder Aroylhalogenid, typischerweise einem Benzoylhalogenid, umgesetzt, um diese 2'-,3'- und 2"-Hydroxylgruppen zu acylieren, während die 4'-Hydroxylgruppe nicht acyliert wird und frei bleibt. Anschliessend wird die 4'-Hydroxylgruppe sulfonyliert und das gebildete sulfonylierte Derivat wird mit einem Alkalimetallalkoholat in einem Alkanol behandelt. Das entstandene 3',4'-Anhydro-4'-epi-derivat kann in an sich bekannter Weise in 3',4'-Didesoxykanamiycin A umgewandelt werden.

15 20 25 30 35

Zum Gegenstand der Erfindung gehört infolgedessen auch das Verfahren zur Herstellung von 3',4'-Anhydro-4'-epi-derivaten von Kanamycin A der weiter vorn angegebenen Formel(I)welches im Anspruch 3 beansprucht und gekennzeichnet ist.

Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird das Kanamycin A zunächst in der Weise behandelt, dass die vier Aminogruppen desselben in an sich bekannter Weise mit Schutzgruppen vom Urethantyp geschützt werden. Man erhält auf diese Weise ein tetra-N-geschütztes Derivat des Kanamycin A der allgemeinen Formel (VII):

CH₂NHCOOR NHCOOR

NHCOOR

(VII)

OH

1 3O0RG/OR13

in welcher R die bereits angegebene Bedeutung hat. Die Verbindung der Formel (VII) wird dann behandelt, um selektiv die 4"- und 6"-Hydroxylgruppen zu schützen; zu diesem Zweck wird eine Umsetzung mit einem Alkylidenylierungs-, Aralkylidenylierungs-, Cycloalkylidenylierungs- oder Tetrahydropyranylidenyl ierungsmittel als bekanntem Hydroxylgruppen-Schutzmittel vorgenommen. Die Umsetzung wird vorzugsweise so durchgeführt, dass man die Verbindung der Formel (VII) mit einem Hydroxylgruppen-Schutzmittel in einem Lösungsmittel wie Dimethylformamid in Gegenart einer katalytischen Menge p-Toluolsulfonsäure bei Raumtemperatur, im allgemeinen 15 - 25° C, 15 - 20 Stunden behandelt; bei dem Hydroxylgruppen-Schutzmittel kann es sich um ein bekanntes Alkylidenylierungs- oder Aralkylidenylierungsmittel wie Acetaldehyde, 2,2-Dimethoxypropane, Anisaldehyd, Benzaldehyd oder Diäthylacetal oder um ein bekanntes Cycloalkylidenylierungsmittel wie 1,1-Dimethoxycychlohexane oder ein bekanntes Tetrahydropyranylidenylierungsmittel wie 1,1-Dimethoxytetrahydropyranyliden handeln. Die zum Schutz der Aminogruppen und Hydroxylgruppen erforderlichen Schritte können in derselben Weise durchgeführt werden, wie das in der japanischen Patent-KOKAI 71445/77 beziehungsweise GB-PS 1,537,905 beschrieben ist. Auf diese Weise wird ein 4",6"-0-geschütztes Derivat der allgemeinen Formel (VIII):

130066/0613

CH₂NHCOOR 0

\|\ NHCOOR,

°Nl_

OH

NHCOOR

(VIII) '"

gebildet; in der Formel haben R und Y die bereits angegebene Bedeutung. Die Verbindung der Formel (VIII) wird dann weiterbehandelt, um selektiv die 2¹-, 3¹- und 2"-Hydroxylgruppen durch Hydroxylgruppen-Schutzmittel vom Acyltyp zu schützen. Dieser Schritt wird im allgemeinen so durchgeführt, dass man die Verbindung der Formel (VIII) mit einem Acylierungsmittel wie Acylchlorid in Pyridin, bei niedriger Temperatur, vorzugsweise unter 5⁰C behandelt. Als Acylierungsmittel kommen beispielsweise Säurechloride geeigneter Carbonsäuren, vorzugsweise Alkancarbonsäuren mit 2-4 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Acetylchlorid oder Benzylchlorid in Frage. Benzoylchlorid wird als Acylierungsmittel bevorzugt. Da die 4'-Hydroxylgruppe in dieser Stufe nicht acyliert wird, entsteht ein 2¹.3',2"-Tri-0-acylderivat der allgemeinen Formel (IX):

CH₂NHCOOR 0

-14-

NHCOOR

(IX)

in welcher R und Y die angegebene Bedeutung haben und X eine Acylruppe, beispielsweise eine niedere Alkanoylgruppe wie Acetyl oder eine Aroylgruppe wie Benzoyl darstellt.

Die nächste Stufe besteht in der Sulfonylierung der 4'-Hydroxylgruppe der Verbindung der Formel (IX). Die 4' -O-Sulfonyl ieru.ng kann so durchgeführt werden,-dass man die Verbindung der Formel (IX) mit Mesylchlorid, Tosylchlorid oder Benzylsulfonylchlorid in Pyridin umsetzt. Die Reaktionstemperatur kann zwischen 20 und 5O⁰C liegen. Mesylchlorid wird als 4'-O-Sulfonylierungsmittel bevorzugt. Auf diese Weise wird ein 4¹-0-sulfonyliertes Derivat der allgemeinen Formel (II):

130066/0613

CH₂NHCOOR O.

ο·

-ο

OCH₂

/T

\ KNHCOOR

NHCOOR
/ \ NHCOOR

A OH /

(II)

gebildet, in welcher R, X und Y die angegebene Bedeutung haben und W Mesyl, Tosyl oder Benzylsulfonyl bedeutet. Dieses Derivat wird als Ausgangsmaterial für das Verfahren gemäss vorliegender Erfindung verwendet.

Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird die Verbindung der Formel (II) 3¹,4'-epoxidiert. Die 3',4'-Epoxidierung kann so durchgeführt werden, dass man die Verbindung der Formel (II) in einem niederen Alkanol mit 1 - 4 Kohlenstoffatomen wie Methanol oder Äthanol löst und die Lösung mit einem Alkalimetallalkoholat, beispielsweise Natrium- oder Kaiiumalkoholat, insbesondere auch einen niederen Alkoxid wie Methoxid oder Äthoxid behandelt. Die Verwendung von Natriummethoxid oder Natriumäthoxid wird bevorzugt. Vorzugsweise nimmt man die3',4'-Epoxidierung bei Raumtemperatur, gewöhnlich 15-2O⁰C, in 1 - 3 Stunden vor. Auf diese Weise wird das geschützte Derivat von 3',4'-Anhydro-4'-epi-kanamycin A der Formel (I):

q Π O 6 fi / O R 1 3

CH₂NHCOOR O

HCOOR

NHCOOR

OH

(D

j.

k NHCOOR Y/

⁰NI /

OH

gebildet.

In der Formel haben R und Y die bereits angegebene Bedeutung bei gleichzeitiger hydrolytischer Eliminierung der 2'- und 2"-Acylgruppen (X).

Die Verbindung der Formel (I) gemäss vorliegender Erfindung kann in 3' ,4'-Didesoxykanamycin A in derselben Weise umgewandelt werden, wie dies in der japanischen Patent-KOKAI 71445/77 beziehungsweise in der GB-PS 1,537,905 (die bereits erwähnt worden sind) beschrieben ist; die Verbindung der Formel (I) wird danach mit einem Xanthat behandelt, wodurch sich ein geschütztes Derivat des 3',4'-Didesoxy-3',4'-didehydrokanamycin A, das heisst 3',4'-Didesoxy-3 '-enokanamycin A der Formel (X)

130066/0613

CH₂NHCOOR O

NHCOOR

(X)

OH

In der vorstehenden Formel haben R und Y die bereits angegebene Bedeutung. Anschliessend können die Aminoschutzgruppen und die Hydroxylschutzgruppen entfernt und die 3',4'-Unsättigung hydriert werden.

Eine alternative Verfahrensweise zur Umwandlung der Verbindung der Formel (I) in 3¹,4'-Didesoxykanamycin A umfasst folgende Stufen: zunächst werden die 2'- und 2"-Hydroxylgruppen der Verbindung der formel (I) mit einem Acylchlorid, insbesondere einem Aroylchlorid wie Benzoylchlorid in Pyridin geschützt. Das 2',2"-Di-O-acylderivat, das auf diese Weise gewonnen worden ist, wird mit Natriumjodid, Natriumacetat und Essigsäure in Aceton behandelt, wobei man das Verfahren gemäss "Bull. Chem. Soc. Japan", 5_2, No.4, 1131-1134 (1979) anwendet. Man erhält auf diese Weise ein Jodhydrinderivat der Formel (XI)

130066/0613

CH₂NHCOOR O

NHCOOR

(XI)

OR"

in welcher R und Y die bereits angegebene Bedeutung haben und R" eine Acylgruppe darstellt. Behandelt man dieses letztgenannte Derivat mit Benzylsulfonylchlorid in Pyridin, erhitzt das entstandene Benzylsulfonyloxyderivat 20 bis 30 Minuten auf 9O⁰C, so dass sich das entsprechende 3'-Enderivat bildet, entfernt die Aminoschutz- und Hydroxylgruppen, so dass 3'-Enkanamycin A gebildet wird, und hydriert schliesslich die so gewonnene Verbindung, so erhält man schliesslich 3■,4'-Didesoxykanamycin A. 4'-Desoxykanamycin A kann man gewinnen, indem man das Jodhydrinderivat in Gegenwart von Raney-Nickel als Katalysator hydriert und anschliessend die Aminoschutzgruppen und Hydroxylschutzgruppen in an sich bekannter Weise entfernt.

Zum Gegenstand der Erfindung gehört infolgedessen auch die Verfahrensvariante zur Herstellung der Verbindung der Formel (XI), die im Anspruch 4 beansprucht und gekennzeichnet ist.

130066/0613

Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung können auf einem neuen Weg 3 ' ,4'-Didesoxykanamycin A und 4'-Desoxykanamycin A aus Kanamycin A über die Verbindungen der Formel (II) und (I) hergestellt werden. Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung lassen sich die Reaktionsstufen bis zur Herstellung der Zwischenproduktes der Formel (I) gegenüber den bisher bekannten Verfahrensweisen verringern, was für die Herstellung in industriellem Maßstab einen erheblichen Vorteil bedeutet.

In dem nun folgenden Beispiel ist die Herstellung von 3',4'-Didesoxykanamycin A oder 4'-Desoxykanamycin A aus Kanamycin A näher erläutert.

Beispiel

(1) Herstellung von Tetra-N-t-butoxycarbonyl-

kanamycin A

Zu einer Lösung von 17,5 g Kanamycin A-Monosulfat und 2,4 g Natriumhydroxyd in 120 ml Wasser, 36 ml Triäthylamin und 200 ml Dioxan wurden unter Rühren 43,2 g t-Butyl-S-(4,6-dimethyl-pyrimidin-2-yl)-thiolcarbonat als Mittel zur Einführung einer t-Butoxycarbonylgruppe gegeben; die entstandene Mischung wurde über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. Der gebildete Niederschlag wurde zunächst mit 1n Bhlorwasserstoffsäure und dann mit Wasser gewaschen und danach getrocknet. Man erhielt auf diese Weise 20 g (75%) der im Titel genannten Verbindung.

[pC]p⁵ + 74,1° (c = 1,0, Dimethylformamid).

Gewichtsanalyse für ^C38^H68^N4°19-

Berechnet: C: 51,56; H: 7,76; N: 6,33% Gefunden : C: 50,92; H: 7,58; N: 6,45%

ι *» η η ß* β

(2) Herstellung von 4",6"-0-Cyclohexyliden-tetra-N-t-butoxycarbonylkanamycin A

Die in der Verfahrensstufe (1) gewonnene Verbindung wurde in einer Menge von 10,5 g in 200 ml Dimethylformamid gelöst. Die Lösung wurde mit 20 ml 1,1-Dimethoxycyclohexan und 0,4 g p-Toluolsulfonsäure-Monohydrat versetzt. Die entstandene Mischung wurde 18 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Das Reaktionsgemisch wurde mit Triethylamin neutralisiert, im Vakuum eingeengt und danach in 200 ml Wasser gegossen. Der gebildete Niederschlag wurde abfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Man erhielt auf diese Weise 11 g (96%) der im Titel genannten Verbindung.{joCl η ^{+ 6}^,0° (c = 1,0, Pyridin).

Gewichtsanalyse für ^C44^H75^N4⁰i9^:

Berechnet: C: 54,25; H: 7,95; N: 5,81%

Gefunden : C: 53,82; H: 7,41; N: 5,25% 20

(3) Herstellung von 2',3',2"-Tri-0-benzoyl-4",6"-O-cyclohexyliden-tetra-N-t-butoxycarbonylkanamycin A

Die gemäss Verfahrensstufe (2) gewonnene Verbindung wurde in einer Menge von 11,4 g in 200 ml Pyridin gelöst. Die Lösung wurde dann auf 0 bis 5° C abgekühlt und danach mit 5,6 ml Benzoylchlorid versetzt. Die Umsetzung erfolgte in 3 Stunden bei 0 bis 5° C. Die Beendigung der Umsetzung wurde durch Dünnschichtchromatographie an Silikagel festgestellt. Anschliessend wurden 5 ml Wasser zu dem Reaktionsgemisch gegeben, um überschüssiges Benzoylchlorid zu zersetzen. Danach wurde das Reaktionsgemisch eingeengt und in 300 ml Wasser gegossen. Der sich bildende Niederschlag wurde abfiltriert, gut mit 1n wässrigem Natriumhydrogencarbonat und dann mit Wasser gewaschen und getrocknet.

130066/0613

Man erhielt auf diese Weise 14,8 g Rohprodukt. Dieses Rohprodukt wurde durch Chromatographieren über Silikagel gereinigt. Man erhielt auf diese Weise die Titelverbindung in einer Menge von 10,2 g (75%).

⁵ + 100,5° (c = 1,1, Chloroform), F. 182-188° C.

Gewichtsanalyse für CccHngN^Opp:

Berechnet: C: 61,10; H: 6,96; N: 4,39% Gefunden : C: 60,31; H: 6,74; N: 4,09%

(4) Herstellung von 2¹,3',2"-Tri-0-benzoyl-4",6"-0-cyclohexyliden-4'-0-niesyl-tetra-N-t-butoxycarbonylkanamycin A

Die gemäss Verfahrensstufe (3) erhaltene Verbindung (1,9 g) wurde in 30 ml Pyridin gelöst. Die Lösung wurde mit 0,4 ml Mesylchlorid versetzt, worauf in dem Gemisch die Reaktion bei Raumtemperatur in 3 Stunden ablief. Ansch1iessend wurde das Reaktionsgemisch mit 0,2 ml Wasser versetzt, um_;.etwa vorhandenen Überschuss an Mesylchlorid zu zersetzen. Nachdem das Reaktionsgemisch eingeengt worden war, wurde es in 50 ml Wasser gegossen. Der gebildete Niederschlag wurde abfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Man erhielt auf diese Weise in quantitativer Ausbeute 2,0 g der Titelverbindung.

IMn⁵ + 103,3° (c = 1,0, Chloroform), F. 194-204° C ^D

(unter Zersetzung).

Gewichtsanalyse für Cg₆H₉₀N₄Op₄S:

Berechnet: C: 58,47; H: 6,71; N: 4,13; S: 2,36% Gefunden : C: 58,45; H: 6,52; N: 4,23; S: 2,20%

(5) Herstellung von 3',4'-Anhydro-4¹-epi-4"-6"-0-cyclohexyliden-tetra-N-t-butoxycarbonylkanamycin A

Diese Stufe bildet das Verfahren gemäss vorliegender Erfindung.

Die gemäss Stufe (4) gewonnene Verbindung wurde in einer Menge von 5,1 g in 100 ml Methanol gelöst. Die Lösung wurde mit 1,2 g Natriummethylat versetzt und bei Raumtemperatur 2' Stunden gerührt, damit die Umsetzungablaufen konnte. Das Reaktionsgemisch wurde mit konzentrierter Chlorwasserstoff säure unter Eiskühlung neutralisiert, eingeengt und in 200 ml Wasser gegossen. Der entstandene Niederschlag wurde abfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet, wodurch man 3,1g (88%) eines Rohproduktes erhielt. Dieses wurde durch Chromatographieren über Silikagel gereinigt. Man erhielt auf diese Weise die im Titel genannte Verbindung, welche folgende Eigenschaften

aufwies: ΓοΠ ^⁵ + 54,1° (c = 1,0, Dimethylformamid),

F. 190-207° C (unter Zersetzung).

Gewichtsanalyse für ^C38^H66^N4°18^:

Berechnet: C: 52,63; H: 7,69; N: 6,46% Gefunden : C: 52,14; H: 7,60; N: 6,15%

(6) Herstellung von 3',4'-Anhydro-4¹-epi-2',2"-di-O-benzoyl-4",6"-0^cyclohexyliden-tetra-N- t-butoxycarbonylkanamycin A sowie anschliessende Ringöffnung zur Bildung des entsprechenden 3'-Hydroxy-4^l-desoxy-4'-jod-, d.h. -jodhydrin-

derivates

4,3 g der gemäss Stufe (5) erhaltenen Verbindung wurden in 45 ml Pyridin gelöst. Die Lösung wurde mit 3 ml

130066/061 3

Benzoylchlorid versetzt; die Reaktion lief bei Raumtemperatur in 2 Stunden ab. Anschliessend wurde die Reaktionsmischung mit 1 ml Wasser versetzt, um überschüssiges Benzoylchlorid zu zersetzen. Danach wurde das Reaktionsgemisch eingeengt und in 100 ml Wasser gegossen. Der sich bildende Niederschlag wurde abfiltriert, mit 1n wässrigem Natriumhydrogencarbonat und Wasser gewaschen und dann getrocknet. Das getrocknete Produkt wurde ohne weitere Reinigung in 4,5 ml Aceton gelöst; die Lösung wurde mit 3,3 ml Essigsäure, 0,2 g Natriumacetat und 5,8 g Natriumjodid versetzt. Die Reaktion erfolgte unter Rückfluss in 4 Stunden. Danach Hess man das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur abkühlen. Nach dem Einengen wurde es in 200 ml Wasser gegossen. Der ausgefallene Niederschlag wurde abfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Auf diese Weise erhielt man

5.5 g Rohprodukt. Dieses wurde durch Chromatographieren über Silikagel gereinigt. Die Ausbeute an Jodhydrinderivat betrug 3,9 g (71%).

Gewichtsanalyse für C^Hyj-N.OpQl:

Berechnet: J: 9,84%
Gefunden : J: 9,31%

(7) Herstellung von 2¹,2"-Di-0-benzoyl-4",6"-0-cyclohexyliden-3'-eno-tetra-N-t-butoxycarbonylkanamycin A

2.6 g der gemäss Stufe (6) erhaltenen Verbindung wurden

in 50 ml Pyridin gelöst. Die Lösung wurde eisgekühlt und dann mit 1,5 g Benzylsulfonylchlorid versetzt. Die Umsetzung wurde in einer Stunde unter Eiskühlung durchgeführt. 0,5 ml Wasser wurden anschliessend zugesetzt, um das überschüssige Benzylsulfonylchlorid zu zersetzen. Das Reaktionsgemisch wurde eine Stunde auf 90° C erhitzt, dann auf Raumtemperatur abgekühlt,

■" L·. H ™"

eingeengt und in 200 ml gegossen. Der gebildete Niederschlag wurde abfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Man erhielt auf diese Weise 2,1 g Rohprodukt. Dieses wurde durch Chromatographieren über Silikagel gereinigt; nach der Reinigung lagen 1,3 g (56%) der Titelverbindung vor. [oQ ^⁵ +19,1° (c = 1,0, Chloroform),

F. 221-226⁰C (unter Zersetzung).

Gewichtsanalyse für CrgHgnN^O^g:

Berechnet: C: 61,13; H: 7,27; N: 4,92% Gefunden : C: 61,78; H: 7,31; N: 4,45%

- (8) Herstellung von 3'-Eno-kanamycin A

1,1g der in Stufe (7) gewonnenen Verbindung wurden in 20 ml Methanol gelöst. Die Lösung wurde mit 0,3 g Natriummethoxid versetzt. Zur Durchführung der Reaktion

«₀ wurde zunächst eine Stunde auf Raumtemperatur und dann 2 Stunden auf 50° C erhitzt, und zwar unter Zugabe von 5 ml 6n Chlorwasserstoffsäure. Das Reaktionsgemisch wurde anschliessend mit 2n wässrigem Natriumhydroxid unter Eiskühlung neutralisiert, eingeengt, in 50 ml Wasser gelöst und an einer Kolonne adsorbiert, die eine einem Volumen von 30 ml entsprechende Menge des Ionenaustauscherharzes Amberlite CG-50(NH₄ ⁺)W enthielt. Die chromatographische Reinigung wurde mit 0,3n wässrigem Ammoniak als Eluierungsmittel durchgeführt. Man konnte die Titelverbindung in einer Ausbeute von 0,34 g (75%) gewinnen.

;⁵ + 52,1 (c = 1,0, Wasser)

Gewichtsanalyse für C₁₈H₃₄N₄O₉-H₂CO₃:

Berechnet: C: 44,51; H: 7,09; N: 10,93% Gefunden : C: 44,36; H: 7,21; N: 10,54%

130066/061 3

-25-(9) Herstellung von 3',4'-Didesoxykanamycin A

3'-Eno-kanamycin A, welches gemäss Stufe (8) hergestellt worden war, wurde in einer Menge von 200 mg in 100 ml" Wasser gelöst. Zu der Lösung wurden 15 mg Platinoxid gegeben, worauf Wasserstoff durch die Lösung geleitet wurde,und zwar bei Raumtemperatur und atmophärem Druck 2 Stunden lang. Danach wurde der Katalysator abfiltriert. Man gewann auf diese Weise 185 mg 3',4'-Didesoxykanamycin A.

(10) Herstellung von 4'-Desoxykanamycin A

Das gemäss Stufe (6) gewonnene Jodhydrinderivat (550 mg) wurde in 10 ml Methanol gelöst; die Lösung wurde mit 10 ml Dioxan und 5 ml Wasser versetzt. Weiterhin wurden in die Lösung 2,3 g Raney-Nickel gegeben; anschl iessend wurde die Reduktion unter atmosphäremDruck durchgeführt. Der Katalysator wurde dann abfiltriert, die Reaktionslösung wurde mit 60 mg Natriummethylat versetzt und die Mischung wurde bei Raumtemperatur 2 Stunden stehengelassen. Danach wurde mit 1n Chlorwasserstoff säure neutralisiert und zur Trockne eingeengt. Der verbleibende Rückstand wurde mit Wasser gewaschen und in 4,5 ml 95%ige Trif luoressigsäure gegeben. Man Hess die Mischung bei Raumtemperatur 30 Minuten stehen. Danach wurde die Reaktionslösung zur Trockne eingeengt. Der Rückstand wurde in 13 ml Wasser gelöst. Die Lösung wurde durch Zugabe von 4n wässriger Natriumhydroxidlösung auf pH 7,5 eingestellt und an Amberlite CG-50 (NH₄ ⁺ (6 ml) adsorbiert. Das Harz wurde mit Wasser gewaschen und mit 0,3n wässrigem Ammoniak eluiert. Das Eluat wurde zur Trockne eingeengt. Man erhielt auf diese Weise 105 mg 4'-Desoxykanamycin A. Das Produkt stimmte mit

einer authentischen Probe der aus der Literatur bekannten Verbindung überein.

Claims

MEISSNER & BOLT!

BREMEN

Anmelderin:

ZAIDAN HOJIN BISEIBUTSU KAGAKU KENKYU KAI

14-23, Kami Osaki 3-chome, Shinagawa-ku

Tokyo, Japan

PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. HANS MEISSNER DIPL.-INC. ERICH BOLTE

D 28OO BREMEN SlevogtstraSe 21 Bundesrepublik Deutschland

Telolon 0421-342019 Telegramme: PATMEIS BREMEN Telex: 24 6157 (melbo d)

Datum 18. Februar 1981

Unser Zeichen Ihr Zeichen

15

Neue Derivate des Kanamycin A sowie Verfahren zur Herstellung derselben

Patentansprüche

{ 1) 3¹,4'-Anhydro-4'-epi-derivate von Kanamycin A der allgemeinen Formel

CH₂NHCOOR
O

NHCOOR

NHCOOR

(D

130066/0613

OH

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

Gerichtsstand und Erfüllungsort Bremen.
Bremer Bank, (BLZ 29080010) Nr. 2310028 - Die Sparkasse in Bremen (BLZ 29050101) Nr. 104 5855 - Postscheckkonto: Hamburg (BLZ 20010020) 339 52-202

in welcher R Alkyl, Aralkyl oder Aryl und Y Alkyliden, Aralkyliden, Cycloalkyliden oder Tetrahydropyranyliden bedeuten.
2. 3¹,4'-Anhydro-4'-epi-4'',6''-O-cyclohexylidentetra-N-t-butoxycarbonyl kanamycin A.
3. Verfahren zur Herstellung von 3',4'-Anhydro-4¹-epi-derivaten des Kanamycin A der allgemeinen Formel

CH₂NHCOOR NHCOOR

-— O

' JHCOOR

K OH / — O

(D

OCH₂ 20

UOH₂

ν k NHCOOR

^Xo\L___

OH

in welcher R Alkyl, Aralkyl oder Aryl und Y Alkyliden, Aralkyliden, Cycloalkyliden oder Tetrahydropyranyliden bedeuten, dadurch gekennzeichnet, dass man ein 4'-O-Sulfonylderivat des Kanamycin A der allgemeinen Formel

130066/0613

CH₂NHCOOR O

NHCOOR

O

OCH-

\ K NHCOOR

NHCOOR

(ID

in welcher R und Y die angegebene Bedeutung haben, W Mesyl, Tosyl oder Benzylsulfonyl darstellt und X Alkanoyl oder Aroyl bedeutet, mit einem Alkalimetallalkoholat in einem niederen Alkanol unter alkalischen Bedingungen umsetzt.
4. Verfahren zur Herstellung eines Jodhydrinderivates eines N,O-geschützten Kanamycin A der allgemeinen Formel

CH₂NHCOOR O

NHCOOR

NHCOOR

(χι)

\ f\ NHCOORy

OR"

130066/0613

-4-

in welcher R Alkyl, Aralkyl oder Aryl, Y Alkyliden, Aralkyliden, Cycloalkyliden oder Tetrahydropyranyliden R¹¹ Acyl bedeuten, dadurch gekennzeichnet, dass man ein 3',4'-Anhydro-4¹-epi-derivat von N,O-geschütztem Kanamiycin A der allgemeinen Formel

CH₂NHCOOR I O

HCOOR

NHCOOR

(D

in welcher R und Y die angegebene Bedeutung haben, mit einem Acylchlorid in Pyridin zu dem entsprechenden 2¹,2"-di-0-acylierten Derivat umsetzt und letzteres mit Natriumjodid, Natriumacetat und Essigsäure in Aceton behandelt.

130066/0613