DE1921206A1

DE1921206A1 - Cephalosporinverbindungen

Info

Publication number: DE1921206A1
Application number: DE19691921206
Authority: DE
Inventors: Spencer John Lawrence; Heyningen Earle Marvin Van; Ryan Charles Wilbur
Original assignee: Eli Lilly and Co
Current assignee: Eli Lilly and Co
Priority date: 1968-04-25
Filing date: 1969-04-25
Publication date: 1969-11-20
Also published as: IL32035A; CH521373A; NL160488C; IE33115B1; US3459749A; NL6906146A; IL32035A0; FR2007515A1; DK124757B; NL160488B; IE33115L; GB1210489A

Description

PATENTANWÄLTE

DR. !.MAAS
DR. W. PFEIFFER".
DR. F. VOITHENLEITNER

8MÜNCHEN23
UNGERERSTR. 25 - TEL. 39 02 36

79 757

Eli Lilly and Company, Indianapolis, Indiana, V.St.A.

CephalosporinverMndungen

BSZS S3 83SSSSS SSBBS ZSZBTS SS SS=S=SSSC

Die Erfindung betrifft Cephalosporinverbindungen der formel

- CH₉ - CO - NH - CH - CIT CH₀

² I I I ²

I O=C -N ,C - CH

COOM

worin M ein Wasserstoffatom oder ein pharmazeutisch annehmbares Kation bedeutet.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen sind Antibiotics der Cephalosporinklasse, die besonders wegen ihrer Wirksamkeit bei oraler Verabreichung vorteilhaft sind. Die erfindungsgemäßen Verbindungen sind auch,bei Verabreichung auf intramuskulärem oder intravenösem Wege wirksame Antibiotica.

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Die antibiotisch wirksame Substanz nach der Erfindung kann als freie Säure hergestellt und verwendet werden. Sie kann aber auch in Form von Salzen mit pharmazeutisch annehmbaren Kationen, zum Beispiel mit Alkalimetallen wie Natrium und Kalium, Erdalkalimetallen wie Magnesium und Calcium und mit dem Ammoniumkation und substituierten Ammoniumkationen, wie sie mit Ammoniumhydroxid ₉ Methylamin, Ätbylamin, Diäthylamin, Triethylamin, Monoäthanolamin oder Diäthanolamin erhalten werden, hergestellt und verwendet werden. Zur intramuskulären Injektion der neuen Cephalosporinantibiotica können schwer lösliche Salze davon mit verschiedenen Aminen nach bekannten Verfahren hergestellt werden. Pur diesen Zweck geeignete Amine sind beispielsweise Benzylamin, Dibenzylamin und 1,4-"bis(Aminomethyl)-cyclohexan und solche Amine, wie sie auf dem Gebiet der Penillinantibiotica zur Herstellung von schwer löslichen Penicillinsalzen als geeignet bekannt sind.

Die erfindungsgemäße freie Säure 3-Methy 1-7-/2 ^s-(4^w-nit"rophenyl)acetamido7-3-cephem-4-carbonsäure, die auch als 7-Z2^l-(4"-Hitrophenyl)acetamido7desacetoxycephalosporansäure bezeichnet wird, ist mit Cephalosporin C insofern verwandt, als sie einen 5j6-Dihydro-6H-1,5-thiazinring mit einem in 5,6-Steilung anellierten ß-Iactamring enthält. Die erfindungsgemäße Verbindung unterscheidet sich von Cephalosporin C dadurch, daß ihr die 5-Aminodipamylgruppe in Stellung 7 fehlt und sie stattdessen durch die 4-Mtrophenylacetamidogruppe in Stellung 7 gekennzeichnet ist. Im weiteren Unterschied zu der Struktur von Cephalosporin C weist die erfindungsgemäße Verbindung ferner eine Methylgruppe in Stellung 3 auf, während in Stellung 3 von Cephalosporin C eine Acetoxymethylgruppe vorliegt. Im Gegensatz zu Cephalosporin C, das eine

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verhältnismäßig geringe antibakterielle Wirkung hat, sind die erfindungsgemäßen Verbindungen hochwirksame antibakterielle Mittel, die das Wachstum zahlreicher Arten von Organismen in verschiedenen Umgebungen in niederen Konzentrationen zu hemmen vermögen.

Cephalosporin C, das das zweckmäßigste Ausgangsmaterial zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen darstellt, kann durch Züchten eines Cephalosporin C erzeugenden Organismus in einem geeigneten Nährmedium erzeugt werden, wie in der Britischen Patentschrift 810 196 beschrieben ist. Cephalosporin C kann ferner nach dem Verfahren hergestellt werden, das in der USA-Patentschrift 3 082 155 angegeben ist.

Cephalosporin C läßt sich leicht durch Abspaltung der 5-Aminoadipoylseitenkette in 7-Aminocephalosporansäure (7-ACA) überführen. Die Spaltungsreaktion wird zweckmäßig nach den Angaben der USA-Patentschrift 3 188 311 durchgeführt. Die so erhaltene 7-Aminocephalosporansäure kann in 7-Aminodesacetoxycephalosporansäure (7-ADCA), den unmittelbaren Vorläufer für die Synthese der erfindungsgemäßen Verbindungen, durch Hydrogenolyse von 7-ACA nach dem Verfahren, das in J. Med. Chem., 7, 118 (1964) beschrieben ist, übergeführt werden.

Die erfindungsgemäße Säure, 3-Methyl-7-/2'-(4"-nitrophenyl)-acetamide/-3-cephem-4-carbonsäure wird durch Acylierung von 7-ADCA in Form der freien Säure oder als pharmazeutisch annehmbares wasserlösliches Salz, wie sie in der USA-Patentschrift 3 207 755 beschrieben sind, hergestellt. Ein zweckmäßiges Acylierungsmittel zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen ist 4-Nitrophenylacetylchlorid oder -bromid. Die Acylierung von 7-ADCA wird in Wasser oder

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einem geeigneten organischen Lösungsmittel, vorzugsweise bei praktisch neutralen pH-Werten und vorzugsweise bei oder unterhalb Raumtemperatur durchgeführt. Reaktionstemperaturen von etwa 20 ⁰C bis herab zu einer Temperatur über dem Gefrierpunkt der Reaktionsmisehung sind geeignet. Bei einer typischen Acylierung wird 7-ADCA in wässrigem 50 $-igem Aceton zusammen mit einer solchen Menge Natriumbicarbonat oder einer anderen geeigneten Base gelöst, daß der pH-Wert der Reaktionsmischung während des Verlaufs der Umsetzung zwischen etwa 5. und 9 gehalten wird und Salzbildung erfolgt. Für die so erhaltene Lösung ist eine 7-ADCA-Konzentration von etwa 1 bis 4 Gewichts-^ typisch. !Diese Lösung wird in einem Eis bad auf etwa 0 C gekühlt und unter Rühren mit dem 4-Nitrophenylacetylhalogenid versetzt. Die Reaktionsmischung wird unter Kühlen etwa 1,5 Stunden lang gerührt und dann auf Raumtemperatur erwärmen gelassen. Hierauf wird die Reaktionsmischung auf einen pH von etwa 2 angesäuert, und die bei der Acylie— rungsreaktion entstandene 3-Methyl-7-/2'-(4"-nitrophenyl)-acetamido/-3-cephem-4-carbonsäure wird mit Äthylacetat extrahiert. Der Äthylacetatextrakt wird gewaschen, getrocknet und zur Trockne eingedampft und liefert als Produkt 3-Methy 1-7-/2 ^l-(4"-nitrophenyl)acetamido7-3-=cephem-4-carbonsäure.

Die Acylierung von 7-ADCA zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen kann auch unter Verwendung von 4-Nitrophenylessigsäure in Verbindung mit einem Carbodiimid durchgeführt werden. Beispielsweise können Ν,Ν'-Diätbylcarbodiimid, N,N^f-Dicyclohexylcarbodiimid und Ν,Ν'-Din-propylcarbodiimid, denen allen die Gruppe -N=C=N- gemeinsam ist, für die Acylierung verwendet werden. Andere geeignete Carbodiimide, die für diesen Zweck verwendet werden können, sind in der USA-Patentschrift 3 252 973 beschrieben.

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Die Acylierung von 7-ADCA zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen kann auch mit dem Säureanhydrid von 4-Ultrophenylessigsäure oder dem gemischten Anhydrid von 4-Mtrophenylessigsäure und 4-Mtrobenzoesäure durchgeführt werden.

Die neuen Verbindungen nach der Erfindung zeigen insofern besondere Aktivität als sie bei oraler Verabreichung in niederen Konzentrationen gegen patbogene Organismen wirksam sind.

Vor allem sind die Verbindungen gegen penicillinresistente Staphyllococcen wirksam.

Wenn beispielsweise das Kaliumsalz von 3-Metbyl-7-/2·- (4"-nitrophenyl)acetamido7-3-.cephem-4-carbonsäure nach dem Gradientenplatten-Standard-Verfahren in vitro geprüft wird, wird gefunden, daß es minimale Hemmkonzentrationen (MIC) gegen 4 klinische Isolate von penicillinresistentem Staphylococcus aureus vom 0,7 bis 0,3 Mikrogramm/ml in Gegenwart, von Humanserum und von 0,5 bis 2,4 Mikrogramm/ml in Abwesenheit von Humanserum aufweist. Die Messung von Penicillin G nach dem gleichen Testverfahren ergibt eine MIG gegen die gleichen vier klinischen Isolate von 59 bis 132 Mikrogramm/ml in Abwesenheit von Humanserum und von 90 - 7000 Mikrogramm/ml in Anwesenheit von Humanserum. Das für diese MIO-BeStimmung angewandte Gradientenplattenverfahren ist von Bryson und Szybalski, Science, 116, 45 (1952) beschrieben worden.

Wenn die freie Säure nach der Erfindung bei oraler Verabreichung an Mäuse in zwei Dosen, die 1 und 5 Stunden "

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nach der Infektion gegeben werden, wird eine mittlere wirksame Dosis (ED™) von weniger als 1,2 mg/kg gegen ß-hämolytischen Streptococcus pyogenes, Stamm C 203, ermittelt. Zur Bestimmung des ED,-Q-Werts wird die Methode angewandt, die von V/. Wick et al., Journal of Bacteriology, 81, Nr. 2, S. 233 - 235, Februar, 1961 beschrieben worden ist.

Bei Prüfung nach dem Standard-Eeagensglasverdünnungsver- ^ fahren zur Bestimmung minimaler Heminkonzentrationen weist " das Kaliumsalz von 3-Methyl-7-/2'-(4"-nitrophenyl)acetamidg7-3-cephem-4-carbonsäure eine MIC von 0,39 Mikrogramm/ml gegen Streptococcus pyogenes, Stamm C 203, auf.

Die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Antibiotica bei oraler Verabreichung zeigt sich ferner an den beträchtlichen Blutspiegelwerten, die bei Mäusen nach oraler Verabreichung erzielt werden. Beispielsweise wird das Kaliumsalz von 3-Methyl-7-/2'-(4"-nitrophenyl)-acetamido7-3-cephem-4-carbonsäure oral an zwei Gruppen von jeweils 4 Mäusen in einer Dosis von 20 mg/kg Maus verabreicht. Der ersten Gruppe von vier Mäusen wird nach 15 Minuten Blut entnom- ^ men, und die Blutproben werden gegen den Organismus Streptococcus pyogenes, Stamm C 203, geprüft. Diese Proben weisen durchschnittlich einen Antibioticumspiegel von 1,2 Mikrogramm/ml auf. Der zweiten Gruppe von 4 Mäusen wird nach 30 Minuten Blut entnommen, und die Proben werden in der gleichen V/eise geprüft. Der durchschnittliche Antibioticumspiegel in dieser Gruppe beträgt 0,68 Mikrogramm/ml.

. Die erfindungsgemäßen Verbindungen sind wirksame Antibiotica, wenn sie in Mengen von etwa 2,5 mg/kg bis etwa

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150 mg/kg pro Tag verabreicht werden. Die tägliche Dosis kann als Einzeldosierung oder vorzugsweise in mehreren kleinen Dosierungen in geeigneten Abständen während des Tages gegeben werden.

Die vorstehend beschriebenen Testverfahren und ihre Ergebnisse zeigen die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Verbindungen gegen klinisch wichtige Infektionen.

Es wird angenommen, daß die überraschende orale Aktivität dieser Verbindungen auf ihrer Struktur beruht, die das basische Ringsystem von Cephalosporinantibiotica enthält, das jedoch in Stellung 3 durch eine Methylgruppe und inStellung 7 durch die 4-Nitrophenylacetamiäogruppe substituiert ist. Es wurde somit gefunden, daß durch Anwesenheit des elektronegativen Nitrosubstituenten in Stellung des Phenylacetamidorests in Verbindung mit dem 3-Methylsubstituenten des Thiazinrings eine Cephalosporinstruktur entsteht, die bei Verabreichung auf oralem Wege eine überraschend gute antibiotische Aktivität in niederen Konzentrationen ergibt. Worauf diese einzigartige Aktivität beruht, ist jedoch noch nicht gesichert, weshalb eine Beschränkung auf irgendeine Theorie oder einen Grund für diese nachgewiesene Aktivität nicht beabsichtigt ist.

Durch die folgenden Beispiele wird die Erfindung näher erläutert.

Beispiel 1

2,1 g (0,01 Mol) 7-Aminodesacetoxycephalosporansäure (7-ADCA) werden in einer Lösung von 1,7 g (0,02 Mol) Natriumbicarbonat in 50 ml Aceton und 50 ml Wasser

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gelöst. Die erhaltene klare Lösung wird in einem Eisbad gekühlt und unter Rühren mit 2,0 g (0,01 Mol) 4-Nitrophenylacetylchlorid versetzt. Die Reaktionsmischung wird in der Kälte 1,5 Stunden lang gerührt, dann mit 100 ml Äthylacetat versetzt und anschließend mit konzentrierter Salzsäure auf einen pH von 2 eingestellt. Die Äthylacetatschicht wird abgetrennt und nacheinander mit Wasser und einer gesättigten Natriumchloridlösung gewaschen. Die Äthylacetatschicht wird hierauf über Magnesiumsulfat getrocknet, abfiltriert und zur Trockne eingedampft, wodurch als Rückstand 3-Methyl-7-/2'-(4"-nitrophenyl)acetamidq7-3-cephem-4-carbonsäure erhalten wird.

Das Rohprodukt wird in 25 ml Äthanol gelöst und durch Zugabe einer Lösung von 2,0 g Kaliumacetat in 25 ml Äthanol als Kaliumsalz gefällt. Nach Abfiltrieren und Trocknen des Niederschlags werden 1,95 g 3-Methyl-7-/2'-(4"-nitrophenyl)acetamido7-3-cephem-4-carbonsäurekaliumsalz in Form des Monohydrats erbalten.

Analyse, ber. für C₁₆H₁₄N₅OgS K . H₂O:

Ber. Gef.

C	44,23	44,16
H	3,68	4,15
N	9,67	9,38

Ultraviolettabsorptioni Aj₁ 257 - 16 250.

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Die Verbindung hat einen durch elektrometrische Titration bestimmten pK'a-Wert von 5,8. Has UMR- und IR-Spektrum der Verbindung stimmt mit der angegebenen Struktur überein.

Beispiel

Nach der Herstellung der freien Säure nach der Arbeitsweise von Beispiel 1 wird das Uatriumsalz von 3-Methyl-7-/2'-(4"-nitrophenyl)acetamido7-3-cephem-4-carbonsäure durch Zugabe einer Lösung von 2 g Batriumacetat in 25 ml Methanol zu einer Lösung von 3-Methyl-7-Z2'-(4"-nitrophenyl)acetamidg7-3-cephem-4-carbonsäure in Äthanol hergestellt.

9 0 9 8 k 7 / 1 2 0 0

Claims

Patentansprüche

1. Cephalosporinverbindung der Formel

CHo - CO - IiH - GH - CH

worin M Wasserstoff oder ein.pharmazeutisch annehmbares Kation bedeutet.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß M Kalium oder Natrium bedeutet.

3. Verfahren zur Herstellung der Cephalosporinverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man T-Aminodesacetoxycephalosporansäure oder ein wasserlösliches Salz davon mit einem Acylierungsmittel, das wenigstens einen Rest der Formel

enthält, acyliert.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Acylierungsmittel ein 4-Uitrophenylacetylhalogenid, 4-Nitrophenylessigsäure oder deren Anhydrid

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oder das gemischte Anhydrid aus 4-Nitrophenylessigsäure und 4-Nitrobenzoesäure verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß man 3-Methyl-7/2^r-(4"-nitrophenyl)acetamido/-3-cephem-4-carbonsäure in ein Salz mit einem pharmazeutisch annehmbaren Kation überführt.

6. Verfahren nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das Kalium- oder Natriumsalz herstellt.

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