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Hintergrund
der Erfindung
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Der
wichtigste Mechanismus der mikrobiellen Resistenz gegenüber β-Lactamantibiotika
ist die bakterielle Produktion von β-Lactamasen, Enzyme, die die β-Lactamantibiotika,
wie Penicilline und Cephalosporine, hydrolytisch zerstören. Diese
Art von Resistenz kann horizontal durch Plasmide, die zur schnellen
Verbreitung der Resistenz fähig
sind, nicht nur an andere Vertreter desselben Stamms, sondern sogar
an andere Arten übertragen
werden. Aufgrund dieses so schnellen Gentransfers kann ein Patient
mit unterschiedlichen Organismen infiziert werden, die alle dieselbe β-Lactamase
besitzen.
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β-Lactamaseenzyme
sind in vier molekulare Klassen eingeteilt worden: A, B, C und D
basierend auf der Aminosäuresequenz.
Die Klasse A, die RTEM und die β-Lactamase
von Staphylococcus aureus umfasst, die Klasse C, die die von P-99
Enterobacter cloacae stammende umfasst und die Klasse D sind Serinhydrolasen.
Die Klasse A Enzyme haben ein Molekulargewicht von etwa 29 kDa und
hydrolysieren vorzugsweise Penicilline. Die Klasse B Lactamasen
sind Metalloenzyme und haben ein breiteres Substratprofil als die
Proteine in den anderen Klassen. Die Klasse C Enzyme umfassen die
chromosomalen Cephalosporinasen von Gram-negativen Bakterien und
haben Molekulargewichte von etwa 39 kDa. Die kürzlich bekannt gewordenen Klasse
D Enzyme zeigen ein einzigartiges Substratprofil, das sich signifikant
sowohl von der Klasse A als auch Klasse C unterscheidet.
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Die
Klasse C Cephalosporinasen sind insbesondere für die Resistenz von Gram-negativen
Bakterien gegenüber
einer Vielzahl an traditionellen und neu entworfenen Antibiotika
verantwortlich. Die Enterobacter Arten, die ein Klasse C Enzym besitzen,
sind jetzt die drittgrößte Ursache
für nosokomiale
Infektionen in den Vereinigten Staaten. Die Klasse an Enzymen hat
oft schlechte Affinitäten
für Inhibitoren
der Klasse A Enzyme, wie Clavulansäure, einem herkömmlich verschriebenen
Inhibitor und herkömmliche
in vitro Inaktivatoren, wie 6-β-Iodpenicillinat.
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Eine
Strategie, diese sich schnell entwickelnde bakterielle Resistenz
zu überwinden
ist die Synthese und Verabreichung von β-Lacatamaseinhibitoren. Häufig haben β-Lactamaseinhibitoren
selbst keine antibiotische Aktivität und werden daher zusammen
mit einem Antibiotikum verabreicht. Ein Beispiel für ein solches synergistisches
Gemisch ist das unter dem Handelsnamen Augmentin verkaufte Produkt
(Amoxicillin, Kaliumclavulanat), das das Antibiotikum Amoxicillin
und den β-Lactamaseinhibitor
Kaliumclavulanat enthält.
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J.D.
Buynak et al., J. Med. Chem. 1995, 38, 1022–1034 beschreiben, dass von
bestimmten 7-Alkylidencephalosporansäuren festgestellt wurde, dass
sie eine β-Lactamaseinhibitoraktivität besitzen.
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Die
WO 96 17 849 A beschreibt eine Gattung an 7-Alylidencephalosporansäurederivaten
und dass bestimmte der 7-Alkylidencephalosporansäuren eine beta-Lactamaseinhibitoraktivität besitzen.
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Die
WO 00 63 213 A beschreibt, dass bestimmte 3-substituierte 7-Alkylidencephalosporansäurederivate
eine beta-Lactamaseinhibitoraktivität aufweisen. Sie beschreibt
auch eine Gattung an 2-substituierten 7-Alkylidencephalosporansäurederivaten
mit einem breiter definierten 3-Substituenten.
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J.
D. Buynak et al., Bioorg. Med. Chem. Lett. 2000, 10, 847–851 beschreiben
bestimmte 2-substituierte 7-Alkylidincephame und ihre Evaluierung
als beta-Lactamaseinhibitoren.
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J.D.
Buynak et al. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2000, 10, 853–857 beschreiben
die Evaluierung von bestimmten 3-substituierten 7-Alkylidencephalosporansäurederivaten
als β-Lactamaseinhibitoren.
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G.V.
Chrichlow et al., Biochemistry 2001, 40, 6233–6239 diskutieren einen möglichen
Wirkmechanismus als β-Lactamaseinhibitor
eines 7-Alkylidencephalosporansäurederivats,
das einen -CH=CHCO-NH2 Substituenten an der Position 3 trägt.
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Es
besteht ein konstanter Bedarf für
neue β-Lactamaseinhibitoren
und insbesondere für β-Lactamaseinhibitoren,
die zusammen mit einem β-Lactamantibiotikum
verabreicht werden.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Die 1 bis 6 erläutern
die Herstellung der repräsentativen
Verbindungen der Erfindung.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Erfindung liefert eine Verbindung der Formel (I)
worin
R
1 und
R
2 jeweils unabhängig stehen für Wasserstoff,
(C
1-C
10)-Alkyl,
(C
2-C
10)-Alkenyl,
(C
2-C
10)-Alkinyl, (C
3-C
8)-Cycloalkyl,
(C
1-C
10)-Alkoxy,
(C
1-C
10)-Alkanoyl,
(C
1-C
10)-Alkanoyloxy,
(C
1-C
10)-Alkoxycarbonyl,
Aryl, Heterocyclyl, Halogen, Cyano, Nitro, -COOR
e,
-C(=O)NR
fR
g, -OC(=O)NR
fR
g, NR
fR
g oder -S(O)
nR
h,
R
3 für -S(O)
nR
h steht,
R
4 für
Wasserstoff steht,
A für
Thio, Sulfinyl oder Sulfonyl steht,
jedes n unabhängig für 0, 1 oder
2 steht,
jedes R
e unabhängig für Wasserstoff
oder (C
1-C
10)Alkyl
steht,
jedes R
f und R
g unabhängig für Wasserstoff,
(C
1-C
10)-Alkyl,
(C
1-C
10)-Alkoxy,
Phenyl, Benzyl, Phenethyl, (C
1-C
10)-Alkanoyl oder -C(=O)NR
fR
g stehen, worin R
f und
R
g einen Ring bilden, der optional ein Stickstoffatom im
Ring -NR
e- enthält,
jedes R
h unabhängig für (C
1-C
10)-Alkyl oder
Aryl steht, und
worin jedes (C
1-C
10)-Alkyl, (C
2-C
10)-Alkenyl, (C
2-C
10)-Alkinyl, (C
3-C
8)-Cycloalkyl, (C
1-C
10)-Alkoxy, (C
1-C
10)-Alkanoyl,
(C
1-C
10)-Alkanoyloxy
oder (C
1-C
10)-Alkoxycarbonyl
von R
1 oder R
2 optional
substituiert ist durch einen oder mehrere Substituenten, die unabhängig ausgewählt sind
aus Halogen, Hydroxy, Cyano, Cyanato, Nitro, Mercapto, Oxo, Aryl,
Heterocyclyl, (C
2-C
6)-Alkenyl,
(C
2-C
6)-Alkinyl,
(C
1-C
6)-Alkoxy,
(C
1-C
6)-Alkanoyl, (C
1-C
6)-Alkanoyloxy,
Aryl-(C
1-C
6)-alkanoyloxy,
Halogen-(C
1-C
6)-alkanoyloxy,
Heterocyclyl-(C
1-C
6)- alkanoyloxy, Aryloxy,
(Heterocyclyl)oxy, (C
3-C
8)-Cycloalkyl,
-COOR
e, -C(=O)NR
fR
g oder- OC(=O)N-R
fR
g,
worin
jedes Aryl optional substituiert ist durch einen oder mehrere Substituenten,
die unabhängig
ausgewählt sind
aus Halogen, Hydroxy, Cyano, Trifluormethyl, Nitro, Trifluormethoxy,
(C
1-C
6)-Alkyl, (C
1-C
6)-Alkanoyl, (C
1-C
6)-Alkanoyloxy,
(C
1-C
6)-Alkoxycarbonyl,
-COOR
e, -C(=O)NR
fR
g oder- OC(=O)NR
fR
g oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz
hiervon.
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Die
Erfindung liefert auch eine pharmazeutische Zusammensetzung, die
eine Verbindung der Formel (I) oder ein pharmazeutisch annehmbares
Salz hiervon in Kombination mit einem pharmazeutisch annehmbaren
Verdünnungsmittel
oder Träger
umfasst, wie auch eine pharmazeutische Zusammensetzung, die ferner
ein β-Lactamantibiotikum
umfasst.
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Die
Erfindung liefert auch eine Verbindung der Formel (I) zur Verwendung
in der medizinischen Therapie (vorzugsweise zur Verwendung bei der
Hemmung einer β-Lactamase
bei einem Säuger
oder zur Behandlung einer β-Lactam-resistenten
Bakterieninfektion bei einem Säuger)
wie auch die Verwendung einer Verbindung der Formel (I) zur Herstellung
eines Arzneimittels, das zur Hemmung einer β-Lactamase bei einem Menschen brauchbar
ist.
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Die
Erfindung liefert auch Verfahren und Zwischenprodukte, die hierin
beschrieben sind, welche zur Herstellung von β-Lactamaseinhibitoren der Formel
(I) brauchbar sind.
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Die
Verbindungen der Formel (I) sind als β-Lactamaseinhibitoren für therapeutische
Anwendungen brauchbar. Sie sind auch brauchbar als pharmakologische
Werkzeuge zu in vitro oder in vivo Studien, um den Mechanismus der
Antibiotikaresistenz zu untersuchen, bei der Identifizierung anderer
therapeutischer antibiotischer Mittel oder β-Lactamaseinhibitoren zu helfen,
zu identifizieren, welche β-Lactamasen
von einem gegebenen Mikroorganismus exprimiert werden oder selektiv
ein oder mehrere β-Lactamasen
in einem Mikroorganismus hemmen.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Die
folgenden Definitionen werden verwendet, falls nichts anderes beschrieben
ist: Halogen steht für Fluor,
Chlor, Brom oder Iod. Alkyl, Alkoxy, Alkenyl und dergleichen bezeichnen
sowohl gerade als auch verzweigte Gruppen. Aryl steht für einen
Phenylrest oder einen ortho-fusionierten bicyclischen carbocyclischen Rest
mit etwa 9 bis 10 Ringatomen, worin zumindest ein Ring aromatisch
ist. Heterocyclus steht für
ein sechs- bis zehngliedriges ungesättigtes oder gesättigtes
mono-, bi- oder tricyclisches Ringsystem, das Kohlenstoff und 1,
2, 3 oder 4 Heteroatome umfasst, die aus der Gruppe ausgewählt sind,
welche aus Nicht-Peroxidsauerstoff, Schwefel und N(X) besteht, worin
X jeweils fehlt oder für
H, O, C1-C4 Alkyl,
Phenyl oder Benzyl steht. Der Ausdruck "Heterocyclus" umfasst "Heteroaryl", das für einen Rest steht, der über ein
Ringkohlenstoff eines monocyclischen aromatischen Rings gebunden
ist, der 5 oder 6 Ringatome, die aus Kohlenstoff bestehen, oder
1 bis 4 Heteroatome enthält,
die jeweils aus der Gruppe ausgewählt sind, die besteht aus einem
Nicht-Peroxidsauerstoff, Schwefel und N(X), worin X jeweils fehlt
oder für
H, O, C1-C4 Alkyl,
Phenyl oder Benzyl steht, wie auch ein Rest eines ortho-fusionierten
bicyclischen Heterocyclus mit etwa 8 bis 10 Ringatomen, der hieraus
abgeleitet ist, insbesondere ein Benzderivat oder einer, der durch
Fusion eines Propylen-, Trimethylen- oder Tetramethylendirests hieran
abgeleitet wird. Ein bevorzugtes Heteroaryl ist beispielsweise ein
Pyridylrest.
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Das
Ausdruck "Erhöhung" der Aktivität eines β-Lactamantibiotikums
meint die Verbesserung oder Erhöhung
der antibiotischen Aktivität
des Vergleichs in einer statistisch messbaren und signifikanten
Weise in Hinblick auf die Aktivität, die von der Verbindung in
Abwesenheit der erfindungsgemäßen Verbindung
gezeigt wird.
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Die
Buchstaben "BH" oder "bhl" stehen für einen
Benzhydrylester.
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Der
Fachmann erkennt, dass erfindungsgemäße Verbindungen, die ein chirales
Zentrum aufweisen, existieren können
und in optisch aktiven und razemischen Formen isoliert werden können. Einige
Verbindungen können
einen Polymorphismus zeigen. Es ist verständlich, dass die vorliegende
Erfindung alle razemischen, optisch aktiven, polymorphen oder stereoisomeren
Formen oder Gemische hiervon einer erfindungsgemäßen Verbindung umfasst, die
brauchbare hierin beschriebene Eigenschaften besitzt, wobei es in
der Technik gut bekannt ist, wie man optisch aktive Formen herstellt
(beispielsweise durch Auftrennung der razemischen Form durch Umkristallisationstechniken,
durch Synthese aus optisch aktiven Ausgangsmaterialien, durch chirale
Synthese oder durch chromatographische Trennung mittels einer chiralen
stationären
Phase) und wie man die hemmende Aktivität auf die β-Lactamase mittels des hierin
beschriebenen Standardtests oder mittels anderer ähnlicher
Tests bestimmt, die in der Technik gut bekannt sind.
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Spezifische
Bedeutungen, die im folgenden für
Reste, Substituenten und Bereiche angegeben sind, sind nur zur Erläuterung
und schließen
nicht andere definierte Werte oder andere Werte innerhalb der definierten
Bereiche für
die Reste und Substituenten aus.
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Insbesondere
kann C1-C6 Alkyl
für Methyl,
Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Iso-butyl, sek-Butyl, Pentyl, 3-Pentyl
oder Hexyl stehen, C1-C10 Alkyl
kann für
Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, iso-Butyl, sec-Butyl, Pentyl,
3-Pentyl, Hexyl, Heptyl, Octyl, Nonyl oder Decyl stehen, C3-C8 Cycloalkyl kann
für Cyclopropyl,
Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cycloheptyl oder Cyclooctyl
stehen, C1-C10 Alkoxy
kann für
Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Isopropoxy, Butoxy, iso-Butoxy, sec-Butoxy,
Pentoxy, 3-Pentoxy, Hexyloxy, Heptyloxy, Octyloxy, Nonyloxy oder
Decyloxy stehen, C1-C6 Alkoxy
kann für
Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Isopropoxy, Butoxy, iso-Butoxy, sec-Butoxy,
Pentoxy, 3-Pentoxy, oder Hexyloxy stehen, C2-C10 Alkenyl kann für Vinyl, 1-Propenyl, 2-Propenyl, 1-Butenyl,
2-Butenyl, 3-Butenyl, 1-Pentenyl, 2-Pentenyl, 3-Pentenyl, 4-Pentenyl,
1-Hexenyl, 2-Hexenyl, 3-Hexenyl, 4-Hexenyl, 5-Hexenyl, 1-Heptenyl,
2-Heptenyl, 3-Heptenyl,
4-Heptenyl, 5-Heptenyl, 6-Heptenyl, 1-Octenyl, 2-Octenyl, 3-Octenyl,
4-Octenyl, 5-Octenyl, 6-Octenyl,
7-Octenyl, 1-Nonenyl, 2-Nonenyl, 3-Nonenyl, 4-Nonenyl, 5-Nonenyl,
6-Nonenyl, 7-Nonenyl, 8-Nonenyl,
1-Decenyl, 2-Decenyl, 3-Decenyl, 4-Decenyl, 5-Decenyl, 6-Decenyl,
7-Decenyl, 8-Decenyl oder 9-Decenyl stehen, C2-C10 Alkinyl kann für Ethinyl,1-Propinyl, 2-Propinyl,
1-Butinyl, 2-Butinyl, 3-Butinyl,1-Pentinyl, 2-Pentinyl, 3-Pentinyl, 4-Pentinyl,
1-Hexinyl, 2-Hexinyl, 3-Hexinyl, 4-Hexinyl, 5-Hexinyl, 1-Heptinyl, 2-Heptinyl,
3-Heptinyl, 4-Heptinyl, 5-Heptinyl, 6-Heptinyl, 1-Octinyl, 2-Octinyl,
3-Octinyl, 4-Octinyl,
5-Octinyl, 6-Octinyl, 7-Octinyl, 1-Noninyl, 2-Noninyl, 3-Noninyl,
4-Noninyl, 5-Noninyl, 6-Noninyl, 7-Noninyl, 8-Noninyl, 1-Decinyl, 2-Decinyl,
3-Decinyl, 4-Decinyl, 5-Decinyl, 6-Decinyl, 7-Decinyl, 8-Decinyl
oder 9-Decinyl stehen, C1-C10 Alkanoyl
kann für
Acetyl, Propanoyl, Butanoyl, Pentanoyl, Hexanoyl, Heptanoyl, Octanoyl,
Nonanoyl oder Decanoyl stehen, C1-C10 Alkoxycarbonyl kann für Methoxycarbonyl, Ethoxycarbonyl,
Propoxycarbonyl, Isopropoxycarbonyl, Butoxycarbonyl, Pentoxycarbonyl,
Hexyloxycarbonyl, Heptyloxycarbonyl, Octyloxycarbonyl, Nonyloxycarbonyl
oder Decyloxycarbonyl stehen, C1-C10 Alkanoyloxy kann für Formyloxy, Acetoxy, Propanoyloxy,
Butanoyloxy, Isobutanoyloxy, Pentanoyloxy, Hexa noyloxy, Heptanoyloxy,
Octanoyloxy, Nonanoyloxy oder Decanoyloxy stehen, Aryl kann für Phenyl,
Indenyl oder Naphthyl stehen, Heterocyclus kann für Benztriazolyl,
Triazinyl, Oxazoyl, Isoxazolyl, Oxazolidinoyl, Isoxazolidinoyl,
Thiazolyl, Isothiazoyl, Pyrazolyl, Imidazolyl, Pyrrolyl, Pyrazinyl,
Pyridinyl, Morpholinyl, Chinolinyl, Isochinolinyl, Indolyl, Pyrimidinyl,
Piperidinyl, Pyrrolidinyl, Morpholinyl, Thiomorpholinyl oder Piperazinyl
stehen und Heteroaryl kann beispielsweise für Furyl, Imidazolyl, Triazolyl,
Triazinyl, Oxazoyl, Isoxazoyl, Thiazolyl, Isothiazoyl, Pyrazolyl,
Pyrrolyl, Pyrazinyl, Tetrazolyl, Methyl-1H-tetrazol-5-yl, Pyridyl
(oder dessen N-Oxid), Thienyl, Pyrimidinyl (oder dessen N-Oxid),
Indolyl, Isochinolyl (oder dessen N-Oxid) oder Chinolyl (oder dessen
N-Oxid stehen).
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Insbesondere
steht A für
Sulfonyl (-SO2-).
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Insbesondere
steht R1 für Aryl, einen Heterocyclus
oder -COORe.
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Insbesondere
steht R1 für 2-Pyridyl oder -COORe.
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Insbesondere
steht R2 für Wasserstoff.
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Insbesondere
steht R3 für S(O)2Rh'.
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Insbesondere
steht R3 für S(O)2Rh',
worin Rh für Methyl oder Phenyl steht.
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Insbesondere
steht R3 für SRh'.
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Insbesondere
steht R3 für SRh', worin Rh für
Methyl oder Phenyl steht.
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Eine
weitere spezifische Verbindung ist eine der Formel (I), worin A
für Sulfonyl
(-SO2-) steht, R1 für 2-Pyridyl,
Carboxy oder tert-Butoxycarbonyl steht, R2 für Wasserstoff
steht und R3 für Wasserstoff -SPh oder -SO2Ph steht oder ein pharmazeutisch annehmbares
Salz hiervon.
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Eine
spezifischere Verbindung der Formel (I) ist ein pharmazeutisch annehmbares
Salz, das aus einer Carbonsäure
der Formel (I) gebildet wird, worin R4 für Wasserstoff
steht. Vor allem bevorzugt ist ein Salz, worin R4 durch
ein Natrium oder Kaliumion ersetzt wurde. Der Ausdruck pharmazeutisch
annehmbare Salze umfasst auch Polysalze (beispielsweise Di- oder
Trisalze) einer Verbindung der Formel (I).
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Verfahren
und neue Zwischenprodukte, die zur Herstellung der Verbindungen
der Formel (I) brauchbar sind, werden als weitere Ausführungsformen
der Erfindung bereitgestellt und werden durch die folgenden Verfahren
erläutert,
worin die Bedeutungen der allgemeinen Reste wie oben angegeben sind,
falls nichts anderes erwähnt
wird.
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Repräsentative
Verbindungen werden hergestellt, wie dies in den 1 bis 3 beschrieben
ist. Im Handel erhältliches
3-Hydroxy-3-cephem 1 wird in die Halogenide 3a, 3b und 3c unter
Verwendung des Verfahrens von Farina (Farina et al. J. Org. Chem.
54, 4962–4966
(1989)) umgewandelt. Die Phenylacetylgruppe wird durch die Behandlung
mit PCl5 unter Bildung jeweils der freien
Amine 4a, 4b und 4c entfernt. Diese werden in die entsprechenden
7-Oxo-3-cepheme und anschließend
zu den 7-(2'-Pyridylmethyliden)-3-cephemen
5a, 5b und 5c umgewandelt. Diese werden leicht zu den entsprechenden
Sulfonen nach der Behandlung mit überschüssigem mCPBA und des ungeschützten Carboxylats
an der Position 4 durch Behandlung mit TFA (gefolgt von der Neutralisation
mit Bicarbonat) unter Bildung der entsprechenden Natriumsalze 7a,
7b und 7c oxidiert.
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Das
Iodid 6c ist auch zur Herstellung von anderen C3 substituierten
Analoga durch Stille Kupplungsreaktionen mit ausgewählten Organostannanen
brauchbar, wie dies in 2 gezeigt ist. Solche Reaktionen führen zur
Herstellung von repräsentativen
C3 Sulfiden, die auch wie in 2 geschützt sind.
Die C3 Sulfide 8a und 8b können
auch in die entsprechenden C3 Sulfonylverbindungen oxidiert werden
und unter Bildung der entsprechenden Natriumsalze von den Schutzgruppen
befreit werden, wie dies in 3 gezeigt
ist.
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Unter
Verwendung von Verfahren, die zu den hierin beschriebenen ähnlich sind,
wie auch durch Standardsynthesetechniken können die Verbindungen der Formel
(I) hergestellt werden.
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Pharmazeutisch
annehmbare Salze der Verbindungen der Formel (I), worin R4 durch ein pharmazeutisch annehmbares Kation
ersetzt wird (beispielsweise ein Natrium- oder Kaliumion) können bequem
aus einer entsprechenden Verbindung der Formel (I), worin R4 für
Wasserstoff steht, durch Umsetzung mit einer geeigneten Base hergestellt
werden.
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Ein
brauchbares Zwischenprodukt zur Herstellung einer Verbindung der
Formel (I), worin R4 für Wasserstoff steht, ist eine
entsprechende Verbindung, worin R4 durch
eine geeignet entfernbare Carboxyschutzgruppe ersetzt ist. Solche
Schutzgruppen sind in der Technik gut bekannt, siehe beispielsweise
T.W. Greene, P.G.M. Wutz "Protecting
Groups in Organic Synthesis",
2. Ausgabe, 1991, New York, John Wiley & Sons, Inc. Bevorzugte Schutzgruppen
umfassen C1-C10 Alkyl,
C2-C10 Alkenyl,
C3-C8 Cycloalkyl,
C2-C10 Alkinyl,
Aryl, Benzyl oder Benzhydryl. Daher liefert die Erfindung Verbindungen
der Formel (I), worin R1, R2 und
R3 eine der hierin definierten Bedeutungen,
besonderen Bedeutungen oder bevorzugten Bedeutungen aufweisen und
worin R4 für C1-C10 Alkyl, C2-C10 Alkenyl, C3-C8 Cycloalkyl, C2-C10 Alkinyl Aryl, Benzyl und Benzhydryl steht.
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Eine
Verbindung der Formel (I), worin A für Sulfonyl (-SO2-)
steht, kann durch Oxidation einer entsprechenden Verbindung der
Formel (I) hergestellt werden, worin A für Thio (-S-) steht, beispielsweise
druch meta-Chlorperbenzoesäure
(mCPBA).
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Eine
Verbindung der Formel (I), worin A für Sulfinyl (-SO-) steht, kann
durch Oxidation einer entsprechenden Verbindung der Formel (I),
worin A für
Thio (-S-) steht, mittels eines Äquivalents
eines annehmbaren Oxidationsmittels, beispielsweise mCPBA, hergestellt
werden.
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Eine
Verbindung der Formel (I), worin R3 für -SRh steht, kann durch Kombination einer entsprechenden Verbindung
der Formel (I), worin R3 für Halogen
steht, mit einem Organostannan der Formel (Ra)Sn-R3 und einem Katalysator unter Bildung der
Verbindung der Formel (I) hergestellt werden. Demnach liefert die
Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der
Formel (I), worin R3 für -SRh steht
und R4 für Wasserstoff
steht, das umfasst: Kombination einer entsprechenden Verbindung
der Formel (I), worin R3 für Halogen
steht und R4 für eine Schutzgruppe steht mit
einem Organostannan der Formel (Ra)3Sn-R3 und einem Katalysator
unter Bildung einer Verbindung der Formel (I), worin R3 für -SRh steht und R4 für eine Schutzgruppe steht
und Entfernung der Schutzgruppe R4 unter
Bildung der Verbindung der Formel (I), worin R3 für -SRh steht und R4 für Wasserstoff
steht. In einer Ausführungsform
umfasst der Katalysator Palladium (beispielsweise Pd2(dba)2). In einer weiteren Ausführungsform
steht Ra für Methyl, Ethyl, Propyl oder
Butyl.
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Viele
der in den oben beschriebenen Syntheseverfahren verwendeten Ausgangsmaterialien
sind im Handel erhältlich
oder werden in der wissenschaftlichen Literatur beschrieben. Es
kann erwünscht
sein, optional eine Schutzgruppe während aller beschriebenen Syntheseverfahren
oder Teilen der oben beschriebenen Syntheseverfahren zu verwenden.
Solche Schutzgruppen und Verfahren zu ihrer Einführung und Entfernung sind in
der Technik gut bekannt. Siehe T.W. Greene, P.G.M. Wuts, "Protecting Groups
in Organic Synthesis", 2.
Ausgabe, 1991, New York, John Wiley & Sons, Inc.
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In
Fällen,
in denen die Verbindungen ausreichend basisch oder sauer sind, um
stabile, nichttoxische Säure-
und Basenadditionssalze zu verwenden, kann die Verabreichung der
Verbindungen als Salze geeignet sein. Beispiele für pharmazeutisch
annehmbare Salze sind organische Säureadditionssalze, die mit
Säuren gebildet
werden, die ein physiologisch annehmbares Anion bilden, beispielsweise
Tosylat, Methansulfonat, Acetat, Citrat, Malonat, Tartrat, Succinat,
Benzoat, Ascorbat, α-Ketoglutarat
und α-Glycerophosphat.
Geeignete anorganische Salze können
auch gebildet werden, einschließlich
Hydrochlorid-, Sulfat-, Nitrat-, Bicarbonat- und Carbonatsalze.
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Pharmazeutisch
annehmbare Salze können
mittels Standardverfahren erhalten werden, die in der Technik gut
bekannt sind, beispielsweise durch Umsetzung einer ausreichend basischen
Verbindung, wie einem Amin, mit einer geeigneten Säure, die
ein physiologisch annehmbares Anion ergibt. Es können auch Alkalimetall (beispielsweise
Natrium, Kalium oder Lithium) oder Erdalkalimetallsalze (beispielsweise
Calcium) von Carbonsäuren
hergestellt werden.
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Die
Verbindungen der Formel (I) können
als pharmazeutische Zusammensetzungen formuliert und einem Säugerwirt,
wie einem Patienten auf eine Vielzahl an Formen verabreicht werden,
die an einen ausgewählten
Verabreichungsweg angepasst sind, das heißt durch orale, parenterale,
intravenöse,
intramuskuläre, topische
oder subkutane Wege.
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Daher
können
die vorliegenden Verbindungen systemisch verabreicht werden, beispielsweise
oral in Kombination mit einem pharmazeutisch annehmbaren Träger, wie
einem inerten Verdünnungsmittel
oder einem assimilierbaren essbaren Träger. Sie können in Hart- oder Weichgelatinekapseln
eingeschlossen werden, können
zu Tabletten verpresst werden oder direkt in das Nahrungsmittel
der Patientennahrung eingearbeitet werden. Zur oralen therapeutischen
Verabreichung kann der Wirkstoff mit einem oder mehreren Hilfsstoffen kombiniert
und in Form von essbaren Tabletten, bukalen Tabletten, Pastillen,
Kapseln, Elixieren, Suspensionen, Sirupen, Obladen und dergleichen
kombiniert werden. Solche Zusammensetzungen und Präparationen sollten
zumindest 0,1 % Wirkstoff enthalten. Der Prozentsatz der Zusammensetzungen
und Präparationen kann
natürlich
variiert werden und kann bequemerweise zwischen etwa 2 und etwa
60 % des Gewichts einer gegebenen Einheitsdosierungsform betragen.
Die Menge an Wirkstoff in solchen therapeutisch brauchbaren Zusammensetzungen
ist so ausgelegt, dass eine wirksame Dosismenge erhalten wird.
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Die
Tabletten, Pastillen, Pillen, Kapseln und dergleichen können auch
das folgende enthalten: Bindemittel, wie Traganth, Akaziengummi,
Maisstärke
oder Gelatine, Hilfsstoffe, wie Dicalciumphosphat, ein Zerfallshilfsmittel,
wie Maisstärke,
Kartoffelstärke,
Alginsäure
und dergleichen, ein Gleitmittel, wie Magnesiumstearat und ein Süßungsmittel,
wie Saccharose, Fructose, Lactose oder Aspartam oder einen Geschmacksstoff,
wie Pfefferminze, Waldmeister oder Kirscharoma können zugegeben werden. Wenn
die Einheitsdosierungsform eine Kapsel ist, kann sie zusätzlich zu
Materialien des obigen Typs einen flüssigen Träger, wie ein Pflanzenöl oder ein
Polyethylenglycol enthalten. Verschiedene andere Materialien können als
Beschichtungen oder als andere Modifikation der physikalischen Form
der festen Einheitsdosierungsform vorkommen. Beispielsweise können Tabletten,
Pillen oder Kapseln mit Gelatine, Wachs, Schellack oder Zucker und
dergleichen beschichtet werden. Ein Sirup oder Elixir kann den Wirkstoff,
die Saccharose oder Fructose als Süßungsmittel, Methyl- und Propylparabene
als Konservierungsstoffe, einen Farbstoff und einen Geschmacksstoff
enthalten, wie Kirsch- oder Orangengeschmack. Natürlich sollte
jedes Material, das zur Herstellung der Einheitsdosierungsform verwendet
wird, pharmazeu tisch annehmbar und im wesentlichen in den verwendeten
Mengen nicht toxisch sein. Zusätzlich
kann der Wirkstoff in verzögert
freisetzende Präparationen
und Vorrichtungen eingearbeitet werden.
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Der
Wirkstoff kann auch intravenös
oder intraperitoneal durch Infusion oder Injektion verabreicht werden.
Lösungen
des Wirkstoffs oder dessen Salze können in Wasser optional im
Gemisch mit einem nicht-toxischen Tensid hergestellt werden. Dispersionen
können
auch in Glycerin, flüssigen
Polyethylenglycolen, Triacetin und Gemischen hiervon und in Ölen hergestellt
werden. Unter normalen Lagerbedingungen und Verwendung können diese
Präparationen
ein Konservierungsmittel enthalten, um das Wachstum der Mikroorganismen
zu verhindern.
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Die
pharmazeutischen Dosierungsformen, die zur Injektion oder Infusion
geeignet sind, können
sterile wässrige
Lösungen
oder Dispersionen oder sterile Pulver sein, die den Wirkstoff umfassen,
und zur unmittelbaren Herstellung von sterilen injizierbaren oder
infundierbaren Lösungen
oder Dispersionen angepasst sind, welche optional in Liposomen verkapselt
werden können.
In allen Fällen
sollte die schließliche
Dosierungsform steril, flüssig
und unter den Bedingungen der Herstellung und Lagerung stabil sein.
Der flüssige
Träger
oder das Vehikel kann ein Lösemittel
oder ein flüssiges
Dispersionsmedium sein, das beispielsweise Wasser, Ethanol, ein
Polyol (beispielsweise Glycerin, Propylenglycol, flüssige Polyethylenglycole
und dergleichen), pflanzliche Öle,
nicht-toxische Glycerylester und geeignete Gemische hiervon umfasst.
Die geeignete Fluidität
kann beispielsweise durch die Bildung von Liposomen, durch die Aufrechterhaltung
der erforderlichen Partikelgröße im Fall
von Dispersionen oder durch die Verwendung von Tensiden aufrechterhalten
werden. Die Verhinderung der Einwirkung von Mikroorganismen kann
durch verschiedene antibakterielle und antimykotische Mittel erreicht
werden, beispielsweise Parabene, Chlorbutanol, Phenol, Sorbinsäure, Thimerosal
und dergleichen. In vielen Fällen
ist es bevorzugt, isotonische Mittel miteinzuarbeiten, beispielsweise
Zucker, Puffer oder Natriumchlorid. Eine verlängerte Absorption der injizierbaren
Zusammensetzungen kann durch Mittel in den Zusammensetzungen herbeigeführt werden,
die die Absorption verzögern,
beispielsweise Aluminiummonostearat und Gelatine.
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Sterile
injizierbare Lösungen
werden durch die Einarbeitung des Wirkstoffs in der erforderlichen
Menge in das geeignete Lösemittel
mit verschiedenen der oben aufgeführten anderen Inhaltsstoffe,
wie dies erforderlich ist, hergestellt, wonach eine Filtersterilisation
erfolgt. Im Fall der sterilen Pulver zur Herstellung von sterilen
injizierbaren Lösungen
sind die bevorzugten Herstellverfahren Vakuumtrocknungs- und Gefriertrocknungsverfahren,
die ein Pulver des Wirkstoffs plus einen zusätzlich erwünschten Inhaltsstoff ergibt,
der in den vorher sterilfiltrierten Lösungen enthalten ist.
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Zur
topischen Verabreichung können
die vorliegenden Verbindungen in reiner Form verabreicht werden,
das heißt
wenn sie Flüssigkeiten
sind. Jedoch ist es im allgemeinen erwünscht, sie auf die Haut als
Zusammensetzungen oder Formulierungen in Kombination mit einem dermatologisch
annehmbaren Träger
zu verabreichen, der ein Feststoff oder eine Flüssigkeit sein kann.
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Brauchbare
feste Träger
umfassen fein verteilte Feststoffe, wie Talkum, Ton, mikrokristalline
Cellulose, Silica, Aluminiumoxid und dergleichen. Brauchbare feste
Träger
umfassen Wasser, Alkohole oder Glycole oder Wasser-Alkohol/Glycol-Mischungen,
worin die vorliegenden Verbindungen in wirksamen Mengen gelöst oder dispergiert
werden können,
optional mit Hilfe von nicht-toxischen Tensiden. Adjuvantien, wie
Duftstoffe und zusätzliche
antimikrobielle Mittel können
zugegeben werden, um die Eigenschaften für eine gegebene Verwendung
zu optimieren. Die entstehenden flüssigen Zusammensetzungen können von
Absorptionskissen verabreicht werden, zur Imprägnierung von Bandagen und anderen
Stof fen verwendet werden oder auf den betroffenen Bereich mittels
Pumpsprays oder Aerosolsprays gesprüht werden.
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Verdicker,
wie synthetische Polymere, Fettsäuren,
Fettsäuresalze
und Ester, Fettalkohole, modifizierte Cellulosen oder modifizierte
Mineralmaterialien können
auch mit flüssigen
Trägern
unter Bildung von verteilbaren Pasten, Gelen, Salben, Seifen und
dergleichen zur direkten Auftragung auf die Haut des Anwenders verwendet
werden.
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Beispiele
für brauchbare
dermatologische Zusammensetzungen, die zur Abgabe der erfindungsgemäßen Verbindungen
auf die Haut verwendet werden können,
sind in Jacquet et al (
US
4 608 392 A ), Geria (
US 4 992 478 A ), Smith et al. (
US 4 559 157 A ) und Wortzman
(
US 4 820 508 A )
beschrieben.
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Die
vorliegenden Zusammensetzungen können
auch in geeigneten Formen zur Absorption durch die Mukosamembranen
der Nase und des Rachens oder von Bronchialgeweben hergestellt werden
und können bequemerweise
die Form von Pulver- oder Flüssigsprays
oder Inhalationsmitteln, Longetten, Rachenpinselungen etc. annehmen.
Zur Medikation der Augen oder der Ohren können die Präparationen als einzelne Kapseln, in
flüssiger
oder halbfester Form dargestellt werden oder können als Tropfen etc. verwendet
werden. Topische Anwendungen können
in hydrophobe oder hydrophile Grundlagen als Salben, Cremes, Lotionen,
Lacke, Pulver etc. formuliert werden.
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In
der Tiermedizin kann die Zusammensetzung beispielsweise als Intra-Brustpräparation
in entweder langwirkenden oder schnell freisetzenden Grundlagen
formuliert werden.
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Brauchbare
Dosierungen der erfindungsgemäßen Verbindungen
können
durch den Vergleich ihrer in vitro Aktivität und in vivo Aktivität in Tiermodellen
bestimmt werden. Verfahren zur Extrapolation von wirksamen Dosierungen
in Mäusen
und anderen Tieren bis hin zum Menschen sind in der Technik bekannt,
siehe beispielsweise
US
4 938 949 A .
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Im
allgemeinen beträgt
die Konzentration der erfindungsgemäßen Verbindungen in einer flüssigen Zusammensetzung,
wie einer Lotion, etwa 0,1 bis 25 Gewichtsprozent, vorzugsweise
etwa 0,5 bis 10 Gewichtsprozent. Die Konzentration in einer halbfesten
oder festen Zusammensetzung, wie einem Gel oder einem Pulver, beträgt etwa
0,1 bis 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 0,5 bis 2,5 Gewichtsprozent.
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Die
Zusammensetzungen können
pro Einheitsdosierungsform, ob flüssig oder fest, 0,1% bis 99%
des Wirkstoffs (die vorliegenden 7-Vinylidencephalosporine und optional
ein Antibiotikum) enthalten, wobei der bevorzugte Bereich etwa 10
bis 60 % beträgt.
Die Zusammensetzung enthält
im allgemeinen etwa 15 mg bis etwa 1500 mg an Wirkstoffgewicht auf
der Grundlage des Gesamtgewichts der Formulierung, wobei es im allgemeinen
bevorzugt ist, eine Dosierungsmenge im Bereich von etwa 250 mg bis
1000 mg zu verwenden. Bei der parenteralen Verabreichung besteht
die Einheitsdosierung gewöhnlich
aus der reinen Verbindung in einer leicht angesäuerten sterilen Wasserlösung oder
in Form eines löslichen
Pulvers, das aufgelöst
werden soll. Einzeldosierungen zur Injektion, Infusion oder Einnahme
können
erfindungsgemäß 1 bis
3 Mal am Tag verabreicht werden, um Mengen von etwa 0,5 bis 50 mg/kg
bei Erwachsenen zu erreichen.
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Die
Erfindung liefert eine pharmazeutische Zusammensetzung, die eine
wirksame Menge einer Verbindung der Formel (I), wie dies oben beschrieben
ist, oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz hiervon, und einen
pharmazeutisch annehmbaren Träger
enthält.
Die Erfindung liefert auch eine pharmazeutische Zusammensetzung,
die eine wirksame Menge einer Verbindung der Formel (I), wie dies
oben beschrieben ist, oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz hiervon,
ein β-Lactamantibiotikum
und einen pharmazeutisch annehmbaren Träger umfasst. Die vorliegenden
Zusammensetzungen werden vorzugsweise in einer Form präsentiert,
die zur Verabreichung in den Gastrointestinaltrakt geeignet ist.
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Es
ist jedes β-Lactamantibiotikum
zur Verwendung in der pharmazeutischen Zusammensetzung der Erfindung
geeignet. β-Lactamantibiotika,
die in der Technik gut bekannt sind, umfassen jene, die von R.B.
Morin und M. Gorin, Herausgeber, Academic Press, New York, 1982,
Band 1 bis 3 beschrieben sind. Bevorzugte β-Lactamantibiotika, die zur
Verwendung in der pharmazeutischen Zusammensetzung der Erfindung
geeignet sind, umfassen β-Lactamantibiotika,
die vorzugsweise durch β-Lactamaseenzyme
der Klasse A und Klasse C deaktiviert werden, beispielsweise Amoxicillin,
Piperacillin, Ampicillin, Ceftizoxim, Cefotaxim, Cefuroxim, Cephalexin,
Cefaclor, Cephaloridin und Ceftazidin.
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Die
Fähigkeit
einer erfindungsgemäßen Verbindung
als β-Lactamaseinhibitor
zu fungieren, kann mittels des im folgenden beschriebenen Tests
oder mittels anderer Tests beschrieben werden, die in der Technik bekannt
sind. Es werden repräsentative
Verbindungen der Formel I als Inhibitoren der Klasse C β-Lactamase von
Enterobacter cloacae P-99, einer Cephalosporinase und TEM-1, einer
Penicillinase durch relative HK50 Analyse
evaluiert. Der HK50 Wert steht für die Konzentration
des Inhibitors, der zur Bewirkung von 50 % Verlust der Aktivität des freien
Enzyms erforderlich ist. Der HK50 Wert jeder
Verbindung wird auf eine Weise bestimmt, die zu der folgenden ähnlich ist:
Nach einer Inkubation für
10 Minuten einer verdünnten
Lösung
aus Enzym (2,56 nM) und Inhibitor (< 0,64 mM) wird ein 50 μl Aliquot
dieses Inkubationsgemisches dann weiter in 1 ml Nitrocefinlösung verdünnt und
die Hydrolyserate wird während
einer Periode von 1 Minute bestimmt, wobei die Absorption des Nitrocephins
als Funktion der Zeit verfolgt wird. Zusätzlich werden die HK50 Werte von Tazobactam als relative Kontrollen
bestimmt. Es werden die Daten für
repräsentative
Verbindungen der Formel (I) in der folgenden Tabelle 1 gezeigt.
-
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Die
vorliegenden β-Lactamaseinhibitoren
der Formel (I) sind besonders zur Behandlung von Infektionen brauchbar,
die mit Enterobacter, Citrobacter und Serratia assoziiert sind.
Diese Bakterien haben die Fähigkeit,
sich an Epithelzellen der Blase oder Niere zu heften (wobei sie
Harnwegsinfektionen verursachen) und sind gegenüber mehreren Antibiotika resistent,
einschließlich
Amoxicillin und Ampicillin.
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Die
vorliegenden β-Lactamaseinhibitoren
der Formel (I) sind auch zur Behandlung von Infektionen brauchbar,
die mit hochresistenten Pneumokokken assoziiert sind. Solche Erkrankungen
umfassen Otitis media, Sinusitis, Meningitis (sowohl bei Kindern
und Erwachsenen), Bakterämie
und septische Arthritis. Resistente Pneumokokkenstämme sind
in vielen Teilen der Welt aufgetreten. Beispielsweise sind in Ungarn
58 % von S. pneumoniae gegenüber
Penicillin resistent und 70 % der Kinder, die mit S. pneumoniae
kolonisiert sind, tragen resistente Stämme, die auch gegenüber Tetracyclin,
Erythromycin, Trimethoprin/Sulfamethoxazol (TMP/SMX) und 30 % gegenüber Chloramphenicol
resistent sind. Kiebsiella pneumoniae (resistent gegenüber der
Bildung von β-Lactamase)
haben im Krankenhaus Ausbrüche
von Wundinfektion und Septikämie
verursacht.
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Andere
Merkmale der Erfindung werden im Verlauf der folgenden Beschreibungen
von beispielsgemäßen Ausführungsformen
ersichtlich, die zur Erläuterung
der Erfindung bereitgestellt werden und diese nicht beschränken sollen.
-
Beispiele 1–4 (1):
Herstellung der Verbindung 2
-
Diphenylmethyl-7-phenylacetamido-3-(trifluorsulfonyloxy)-3-cephem-4-carboxylat
(2)
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Diese
Verbindung und die folgenden Halogenide werden gemäß dem Verfahren
von Farina (Farina et al. J. Org. Chem. 54, 4962–4966 (1989) hergestellt. Eine
Lösung
aus Benzhydryl-3-hydroxy-7-(phenylacetamido)ceph-3-em (1, 41 g,
84 mmol, kommerziell von Otsuka Chemical Corp. erhältlich)
in wasserfreiem CH2Cl2 (600
ml) wird auf –78°C gekühlt und
mit trockenem Diisopropylethylamin (15,6 ml, 90 mmol) und Trifluormethansulfonsäureanhydrid
(14,3 ml, 85 mmol) behandelt. Das Gemisch wird dann bei –78°C für 20 min
gerührt. Die
Lösung
wird dann durch die Zugabe von 1 l an trockenem CH2Cl2 verdünnt
und das Kühlbad
wird entfernt. Die organische Phase wird mit Wasser (2 × 1 l) und
Kochsalzlösung
(1 × 500
ml) gewaschen. Dann wird sie über
Na2SO4 getrocknet
und unter Bildung des gewünschtren
Triflats (2) als nicht ganz weißes
amorphes Pulver konzentriert. Ausbeute: 43,5 g (85 %). 1H
NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 3,42 (d, J = 18 Hz, 1H), 3,70–3,63 (m, 2H),
3,75 (d, J = 18 Hz, 1H), 5,03 (d, J = 5 Hz, 1H), 5,91–5,87 (m,
1H), 6,02 (d, J = 8,7 Hz, 1H), 6,98 (s, 1H), 7,51–7,24 (m,
15H).
-
Herstellung der Verbindungen
3a–3c:
Allgemeines Verfahren zur Synthese der Diphenylmethyl-3-halo-7-(phenylacetamido)-3-cephem-4-carboxylate
(3a, 3b und 3c)
-
Zu
einer Lösung
des Triflats 2 (10 mmol) in wasserfreiem THF (100 ml) wird frisches
wasserfreies LiX (25 mmol) gegeben und die Reaktion kann unter Argon
für 24–36 h rühren, während der
Fortschritt gemäß 1H NMR verfolgt wird. Nachdem die Reaktion
vollständig
ist, werden Wasser (200 ml) und EtOAc (200 ml) zugegeben und die
organische Phase wird mit Wasser (2 × 100 ml), gefolgt von Kochsalzlösung (1 × 100 ml)
gewaschen und über
Na2SO4 getrocknet.
Ein Eindampfen des Lösemittels
ergibt den rohen 3-Halogen-3-cephem-4-carboxylatester, der weiter
durch Säulenchromatographie
auf Silicagel gereinigt wird.
Diphenylmethyl-3-chlor-7-(phenylacetamido)-3-cephem-4-carboxylat
(3a) Ausbeute: 90 %. 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 3,43 (d, J = 18,5 Hz, 1H),
3,64–3,57
(m, 2H), 3,74 (d, J = 18,5 Hz, 1H), 4,99 (d, J = 5 Hz, 1H), 5,84–5,81 (m,
1H), 6,24 (d, J = 9 Hz, 1H), 6,97 (s, 1H), 7,39–7,24 (m, 15H).
Diphenylmethyl-3-brom-7-(phenylacetamido)-3-cephem-4-carboxylat
(3b) Ausbeute: 88 %. 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 3,64–3,56 (m, 3H), 3,83 (d, J =
18 Hz, 1H), 5,02 (d, J = 5 Hz, 1H), 5,81–5,78 (m, 1H), 6,21 (d, J = 9
Hz, 1H), 6,97 (s, 1H), 7,41–7,25
(m, 15H).
Diphenylmethyl-3-iod-7-(phenylacetamido)-3-cephem-4-carboxylat
(3c) Ausbeute: 72 %. 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 3,67–3,56 (m, 2H), 3,70 (d, J =
18,5 Hz, 1H), 3,84 (d, J = 18,5 Hz, 1H), 5,04 (d, J = 5 Hz, 1H),
5,85–5,81 (m,
1H), 6,16 (d, J = 9 Hz, 1H), 6,96 (s, 1H), 7,41–7,24 (m, 15H).
-
Herstellung der Verbindungen
4a–4c:
Allgemeines Verfahren zur Synthese der Diphenylmethyl-3-halo-7-amino-3-cephem-4-carboxylate
(4a, 4b und 4c)
-
Zu
einer gekühlten
Lösung
(0°C) aus
PCl5 (25 mmol) in trockenem CH2Cl2 wird trockenes Pyridin (25 mmol) langsam
gegeben, während
die Reaktion mit einem Eisbad gekühlt wird. Die Reaktion kann
bei dieser Temperatur für
1 h rühren.
Das geeignete Phenylacetamido-3-cephem-4-carboxylat (3a, 3b oder
3c) wird dann in einer Portion zugegeben und die Reaktion kann für 1,5 h
bei derselben Temperatur weiterrühren.
Das Reaktionsgemisch wird dann auf –78°C gekühlt und MeOH (30 ml) wird langsam
zugegeben und die Reaktion wird für eine weitere Stunde gerührt. Das
Reaktionsgemisch kann sich dann langsam erwärmen, bis eine Temperatur zwischen –10 und
0°C erreicht
ist. Wasser (30 ml) wird dann zugegeben und die Lösung wird
unter Vakuum zur Entfernung des CH2Cl2 und des Großteils an MeOH konzentriert.
Zu dem verbleibenden Rückstand
werden EtOAc (150 ml) und Wasser (100 ml) gegeben und die Wasserphase
wird durch die Zugabe von NaHCO3 basisch
gemacht. Die organische Phase wird dann abgetrennt und die wässrige Phase
wird weiter mit EtOAc (1 × 50
ml) extrahiert. Die vereinigte organische Phase wird mit Wasser
(1 × 100
ml) gefolgt von Kochsalzlösung
(1 × 100
ml) gewaschen. Die organische Phase wird dann über Na2SO4 getrocknet und unter Vakuum konzentriert.
Das rohe Produkt wird weiter durch Säulenchromatographie mittels
eines Gemisches aus EtOAc und CH2Cl2 als Eluent gereinigt.
Diphenylmethyl-3-chlor-7-amino-3-cephem-4-carboxylat
(4a) Ausbeute: 74 %. 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 1,74 (br s, 2H), 3,48 (d, J
= 18,5 Hz, 1H), 3,8 (d, J = 18,5 Hz, 1H), 4,75 (d, J = 5,0 Hz, 1H),
4,98 (d, J = 5,0 Hz, 1H), 7,00 (s; 1H), 7,57–7,26 (m, 10H).
Diphenylmethyl-3-brom-7-amino-3-cephem-4-carboxylat
(4b) Ausbeute: 72 %. 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 1,74 (br s, 2H), 3,62 (d,
J = 18 Hz, 1H), 3,88 (d, J = 18 Hz, 1H), 4,75 (d, J = 5,0 Hz, 1H),
5,00 (d, J = 5,0 Hz, 1H), 7,00 (s, 1H), 7,44–7,25 (m, 10H).
Diphenylmethyl-3-iod-7-amino-3-cephem-4-carboxylat
(4c) Ausbeute: 76 %. 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 1,75 (br s, 2H), 3,76 (d,
J = 18,5 Hz, 1H), 3,90 (d, J = 18,5 Hz, 1H), 4,75 (d, J = 5 Hz,
1H), 5,04 (d, J = 5,0 Hz, 1H), 7,00 (s, 1H), 7,467,26 (m, 10H).
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Herstellung der Verbindungen
5a–5c:
Allgemeines Verfahren zur Synthese der Diphenylmethyl-3-halo-7-(2'-pyridylmethyliden)-3-cephem-4-carboxylate
(5a, 5b und 5c) aus Aminen (4a, 4b und 4c).
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Zu
einer Lösung
aus Triphenyl-(2-pyridylmethyl)phosphoniumchloridhydrochlorid (20
mmol, Aldrich Chemical Co.) in wasserfreiem THF (150 ml) wird Kalium-tert-butoxid
(15 mmol) gegeben. Diese Aufschlämmung
wird dann bei Raumtemperatur für
2 h gerührt,
um das Wittig Reagenz zu erhalten.
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Auf
getrennte Weise werden zu einer Lösung des Amins (4, 20 mmol)
in EtOAc (200 ml), katalytische Trifluoressigsäure (200 μl) und Isopropylnitrit (eine
Lösung
aus 30 bis 50 % in CH2Cl2,
hergestellt gemäß dem Verfahren
von Blacklock et al., J. Org. Chem., 54, 3907–3913 (1989)) gegeben. Nachdem
die Reaktion vollständig
ist (etwa 5 min, verfolgt gemäß TLC),
wird das EtOAc unter Vakuum entfernt und die entstehenden 7-Diazo-3-cephen-4-carboxylate
werden vollständig
unter Hochvakuum getrocknet. Diese Diazoverbindung wird dann sofort
in wasserfreiem Benzol (200 ml) und Propylenoxid (25 ml) gelöst und mit
einer katalytischen Menge an Rhodiumoctanoat (0,5 g) behandelt.
Bei der Reaktion wird eine Gasentwicklung beobachtet. Nach der Vollständigkeit
dieser Gasentwicklung, wird das Benzollösemittel unter Vakuum entfernt
und der verbleibende Feststoff (7-Oxo-3-cephem-4-carboxylat) wird
in trockenem CH2Cl2 (200
ml) gelöst.
Diese Lösung
wird dann auf –78°C gekühlt.
-
Die
Lösung
des vorher erwähnten
Wittig Reagenzes wird dann langsam (mittels einer Kanüle) zu dieser
kalten (–78°C) Lösung des
Ketons gegeben und die Reaktion wird bei dieser Temperatur für 30 min
gerührt. Dann
wird eine gesättigte
wässrige
Lösung
aus NH4Cl zugegeben und das Reaktionsgemisch
wird langsam auf Raumtemperatur unter Rühren erwärmt. Die Phasen werden getrennt
und die wässrige
Phase wird mit einer zusätzlichen
Portion aus CH2Cl2 extrahiert.
Die vereinigten organischen Phasen werden mit Wasser (1 × 100 ml)
und Kochsalzlösung
(1 × 100
ml) gewaschen und über
Na2SO4 getrocknet.
Das rohe Produkt wird durch Säulenchromatographie
(Silicagel) mittels eines Gemisches aus EtOAc und CH2Cl2 als Eluent gereinigt.
Diphenylmethyl-3-chlor-7-(2'-pyridylmethyliden)-3-cephem-4-carboxylat
(5a) Gesamtausbeute (drei Schritte aus 4a): 35 %. 1H
NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 3,54 (d, J = 18,5 Hz, 1H),
3,96 (d, J = 18,5 Hz, 1H), 5,71 (s, 1H), 7,03 (s, 1H), 7,41–7,28 (m,
13H), 7,76 (t von d, J = 1,6 Hz und 7,7 Hz, 1H), 8,76 (d, J = 4
Hz, 1H).
Diphenylmethyl-3-brom-7-(2'-pyridyliethyliden)-3-cephem-4-carboxylat
(5b) Gesamtausbeute (drei Schritte aus 4b): 35 %. 1H
NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 3,59 (d, J = 18,5 Hz, 1H),
3,95 (d, J = 18,5 Hz, 1H) 5,73 (d, J = Hz, 1H), 7,05 (s, 1H), 7,47–7,26 (m,
13H), 7,77 (t von d, J = 1,6 Hz und 7,7 Hz, 1H), 8,76 (d, J = 4
Hz, 1H).
Diphenylmethyl-3-iod-7-(2'-pyridylmethyliden)-3-cephem-4-carboxylat
(5c) Gesamtausbeute (drei Schritt aus 4a): 33 %. 1H
NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 3,70 (d, J = 18,5 Hz, 1H),
3,94 (d, J = 18,5 Hz, 1H), 5,76 (s, 1H), 7,06 (s, 1H), 7,42–7,26 (m,
13H), 7,73 (t von d, J = 1,6 und 7,7 Hz, 1H), 8,71 (d, J = 4,0 Hz,
1H).
-
Herstellung der Verbindungen
6a–6c:
Allgemeines Verfahren zur Bildung der Diphenylmethyl-1,1-dioxo-3-halo-7-(2'-pyridylmethyliden)-3-cephem-4-carboxylate
(6a, 6b und 6c) mittels Oxidation mit mCPBA
-
Zu
einer Lösung
aus Sulfid (5) in CH2Cl2 (15
ml) wird mCPBA (2,5 mmol) gegeben und die Reaktion wird für 20 min
bei RT gerührt.
Eine gesättigte
wässrige
Lösung
aus Na2SO3 wird
dann zugegeben und die Phasen werden getrennt. Die organische Phase
wird mit wässrigem
NaHCO3 (1 × 25 ml), Wasser (1 × 25 ml) und
Kochsalzlösung
(1 × 25
ml) gewaschen. Die organische Phase wird dann über Na2SO4 getrocknet, konzentriert und das rohe Produkt
wird weiter durch Blitzsäulenchromatographie
(Silicagel) mittels eines Gemisches aus EtOAc und CH2Cl2 als Eluent gereinigt.
Diphenylmethyl-3-chlor-1,1-dioxo-7-(2'-pyridylmethyliden)-3-cephem-4-carboxylat
(6a) Ausbeute: 72 %. 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 4,04 (d, J = 18 Hz, 1H), 4,23
(d, J = 18 Hz, 1H), 5,93 (s, 1H), 7,03 (s, 1H), 7,39–7,31 (m,
13H), 7,73 (t von d, J = 1,6 Hz und 7,7 Hz, 1H), 8,66 (d, J = 4
Hz, 1H).
Diphenylmethyl-3-brom-1,1-dioxo-7-(2'-pyridylmethyliden)-3-cephem-4-carboxylat
(6b) Ausbeute : 75 %. 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 4,10 (d, J = 18 Hz, 1H), 4,34
(d von t, J = 18 Hz, 1H), 5,95 (s, 1H), 7,04 (s, 1H), 7,47–7,3 (m,
13H), 7,73 (t von d, J = 1,6 Hz und 7,7 Hz, 1H), 8,67 (d, J = 4
Hz, 1H).
Diphenylmethyl-3-iod-1,1-dioxo-7-(2'-pyridylmethyliden)-3-cephem-4-carboxylat
(6c) Ausbeute: 78 %. 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 8,66 (d, J = 4,0 Hz, 1H), 7,71
(t von d, J = 1,6 und 7,7 Hz, 1H), 7,49–7,25 (m, 13H), 7,03 (s, 1H),
5,96 (s, 1H), 4,38 (d, J = 18 Hz, 1H), 4,18 (d, J = 18 Hz, 1H). 13C NMR (CDCl3, 400
MHz) δ 160,3,
160,2 150,4, 150,2, 138,9, 138,6, 137,0, 132,7, 130,9, 128,6, 128,5,
128,4, 128,2, 128,0, 127,5, 127,2, 126,6, 126,4, 125,3, 80,5, 74,1,
64,2.
HRMS berechnet für
C26H19IN2O5S [M + H]+ 599,0138, beobachtet 599,0135.
-
Herstellung der Verbindungen
7a–7c:
Allgemeines Verfahren zur Schutzgruppenabspaltung der Benzhydrylester
-
Eine
Lösung
des geeigneten Benzhydrylesters (0,1 mmol) in trockenem Anisol (3,0
mmol) wird in einem Eissalzbad gekühlt und Trifluoressigsäure (12,0
mmol) wird langsam mittels einer Spritze unter Argonatmosphäre zugegeben.
Nach 20 Minuten werden die flüchtigen
Komponenten unter Vakuum entfernt und der Rückstand wird in EtOAc (5 ml)
gelöst.
Die EtOAc Phase wird mit wässrigem
NaHCO3 (2 × 0,15 mmol in 4 ml H2O) gelöst.
Die vereinigten Wasserphasen werden direkt auf eine Chromatographiesäule (hochporöses Polymer,
MCl Gel, CHP20P Mitsubishi Chemical Corp., White Plains NY, etwa
75 bis 150 ml Harz) gegeben und das Produkt wird mit 5 % EtOH in
entionisiertem Wasser eluiert. Die Ausbeute beträgt typischerweise zwischen 60
bis 80%.
Herstellung von: Natrium-3-chlor-1,1-dioxo-7-(2'-pyridylmethylidin)-3-cephem-4-carboxylat
(7a). Die Herstellung erfolgt aus dem Ester 7a gemäß dem oben
für die
Schutzgruppenabspaltung der Benzhydrylester beschriebenen allgemeinen
Verfahren. 1H NMR (D2O,
400 MHz) δ:
6,28 (s, 1H), 7,44–7,34
(m, 1H), 7,48 (s, 1H), 7,62–7,59
(m, 1H), 7,84 (t von d, J = 1,6 Hz und 7,7 Hz, 1H), 8,55 (d, J =
4,0 Hz, 1H).
Herstellung von: Natrium-3-brom-1,1-dioxo-7-(2'-pyridylmethylidin)-3-cephem-4-carboxylat
(7b). Die Herstellung erfolgt aus dem Ester 7b gemäß dem oben
für die
Schutzgruppenabspaltung der Benzhydrylester beschriebenen allgemeinen
Verfahren. 1H NMR (D2O,
400 MHz) δ:
6,29 (s, 1H), 7,45–7,35
(m, 1H), 7,49 (s, 1H), 7,6–7,57
(m, 1H), 7,85 (t von d, J = 1,6 und 7,7 Hz, 1H), 8,56 (d, J = 4,0
Hz, 1H).
Herstellung von: Natrium-1,1-dioxo-3-iod-7-(2'-pyridylmethylidin)-3-cephem-4-carboxylat
(7c). Die Herstellung erfolgt aus dem Ester 7c gemäß dem oben
für die
Schutzgruppenabspaltung der Benzhydrylester beschriebenen allgemeinen
Verfahren. 1H NMR (D2O,
400 MHz) δ:
6,29 (d, J = 1 Hz, 1H), 7,33–7,30
(m, 1H), 7,45 (d, J = 1 Hz, 1H), 7,65–7,61 (m, 1H), 7,83 (t von
d, J = 1,6 Hz und 7,7 Hz, 1H), 8,54 (d, J = 4,0 Hz, 1H).
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Beispiele 1–2 (2)
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Herstellung der Verbindungen
8a–8b:
Allgemeines Verfahren für
die Stille Kupplungen des Iodids 6c mit Organostannanen zur Herstellung
der Verbindungen 8a–8b.
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Zu
einer Lösung
der Verbindung 6c (72 mg, 0,12 mmol) in wasserfreiem THF werden
das geeignete Organostannan (0,11 mmol, beispielsweise Bu3Sn-R3) und Pd2(dba)3 (5 mg, 0,011
mmol) unter einer Ar Atmosphäre
gegeben. Das Reaktionsgemisch wird bei 65°C für 2,5 h gerührt und durch 1H
NMR verfolgt. Nachdem die Reaktion vollständig ist, wird das Lösemittel
unter verringertem Druck entfernt und das Produkt wird in CH2Cl2 gelöst. Die
Lösung
wird dann mit Wasser (10 ml) und Kochsalzlösung (10 ml) gewaschen. Die
organische Phase wird konzentriert und durch Säulenchromatographie (Silicagel)
gereinigt.
Diphenylmethyl-1,1-dioxo-3-methylsulfanyl-7-(2'-pyridylmethylidin)-3-cephem-4-carboxylat
(8a) Ausbeute: 67 %. 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 2,35 (s, 3H), 3,98 (d, J =
15,5 Hz, 1H), 4,18 (d, J = 15,5 Hz, 1H), 5,72 (d, J = 1 Hz, 1H),
6,97 (s, 1H), 7,4–7,26
(m, 13H), 7,71 (t von d, J = 1,6 und 7,7 Hz, 1H), 8,66 (d, J = 4
Hz, 1H).
Diphenylmethyl-1,1-dioxo-3-phenylsulfanyl-7-(2'-pyridylmethylidin)-3-cephem-4-carboxylat
(8b) Ausbeute: 72 %. 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 8,63 (d, J = 3,9 Hz, 1H),
7,71 (t von d, J = 1,6 und 7,7 Hz, 1H), 7,53–7,26 (m, 19H), 7,02 (s, 1H),
5,75 (s, 1H), 3,75 (d, J = 15, 6 Hz, 1H), 3,59 (d, J = 15,6 Hz,
1H).
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Herstellung der Verbindungen
9a–9b:
Die Verbindungen 9a-9b werden aus den Verbindungen 8a–8b gemäß den Allgemeinen
Verfahren zur Schutzgruppenabspaltung der oben beschriebenen Benzhydrylester
hergestellt.
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Beispiel 1: Natrium-1,1-dioxo-3-methylsulfanyl-7-(2'-pyridylmethylidin)-3-cephem-4-carboxylat
(9a).
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Die
Herstellung erfolgt aus dem Ester 8a gemäß dem oben für die Schutzgruppenabspaltung
der Benzhydrylester beschriebenen allgemeinen Verfahren. 1H NMR (D2O, 400
MHz) δ:
2,2 (s, 3H), 6,17 (s, 1H), 7,42–7,36
(m, 2H), 7,43 (s, 1H), 7,61–7,58
(m, 1H), 7,81 (t von d, J = 1,6 Hz und 7,7 Hz, 1H), 8,52 (d, J =
4,0 Hz, 1H).
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Beispiel 2: Natrium-1,1-dioxo-3-phenylsulfanyl-7-(2'-pyridylmethylidin)-3-cephem-4-carboxylat
(9b).
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Die
Herstellung erfolgt aus dem Ester 8b gemäß dem oben für die Schutzgruppenabspaltung
der Benzhydrylester beschriebenen allgemeinen Verfahren. 1H NMR (D2O, 400
MHz) δ:
6,32 (d, J = 1 Hz, 1H), 7,42–7,33
(m, 6H), 7,46 (s, 1H), 7,6–7,58
(m, 1H), 7,81 (t von d, J = 1,6 Hz und 7,7 Hz, 1H), 8,51 (d, J =
4,0 Hz, 1H).
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Beispiele 3 und 4 (3)
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Herstellung der Verbindungen
10a und 10b: Allgemeines Verfahren zur Oxidation des Schwefels an
der Position 3 der Verbindung 8a und 8b zur Herstellung der entsprechenden
Sulfone an der Position 3 (10a und 10b).
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Zu
einer Lösung
des Sulfids (8a oder 8b, 0,1 mmol) in CH2Cl2 (5 ml) wird mCPBA (0,4 mmol) gegeben und
das Reaktionsgemisch wird bei Raumtemperatur gerührt, bis die Reaktion vollständig ist
(mittels TLC verfolgt, etwa 8 h). Die Reaktion wird dann durch die
Zugabe einer gesättigten
Lösung
aus NaHSO3 gestoppt. Die Phasen werden getrennt
und die wässrige
Phase wird mit einer zusätzlichen
Portion an CH2Cl2 (1 × 20 ml) extrahiert.
Die vereinigten organischen Phasen werden mit NaHCO3 (1 × 20 ml),
Wasser (1 × 20
ml) und Kochsalzlösung
(1 × 20
ml) gewaschen. Die organische Phase wird dann über Na2SO4 getrocknet, unter Vakuum konzentriert und
durch Blitzchromatographie (Silicagel) gereinigt.
Diphenylmethyl-1,1-dioxo-3-methylsulfonyl-7-(2'-pyridylmethylidin)-3-cephem-4-carboxylat
(10a) Ausbeute: 81 %. 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 2,81 (s, 3H), 3,84 (d, J =
18,5 Hz, 1H), 4,34 (d, J = 18,5 Hz, 1H), 6,08 (s, 1H), 7,03 (s,
1H), 7,43–7,3
(m, 13H), 7,74 (t von d, J = 1,6 Hz und 7,7 Hz, 1H), 8,69 (d, J
= 4 Hz, 1H).
Diphenylmethyl-1,1-dioxo-3-phenylsulfonyl-7-(2'-pyridylmethylidin)-3-cephem-4-carboxylat
(10b) Ausbeute: 75 %. 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 3,48 (d, J = 18 Hz, 1H), 4,16
(d, J = 18 Hz, 1H), 5,94 (s, 1H), 7,05 (s, 1H), 7,44–7,19 (m,
17H), 7,75–7,71
(m, 2H), 8,61 (d, J = 4 Hz, 1H).
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Herstellung der Verbindungen
11a und 11b: Die Verbindungen 11a und 11b werden aus den Verbindungen
10a und 10b gemäß des für die Schutzgruppenabspaltung
der Benzhydrylester oben beschriebenen Allgemeinen Verfahrens, hergestellt.
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Beispiel 3: Natrium-1,1-dioxo-3-methylsulfonyl-7-(2'-pyridylmethylidin)-3-cephem-4-carboxylat
(11a). Die Herstellung erfolgt aus dem Ester 10a gemäß des für die Schutzgruppenabspaltung
der Benzhydrylester oben beschriebenen Allgemeinen Verfahrens.
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- 1H NMR (D2O,
400 MHz) δ:
3,2 (s, 3H), 4,53 (d, J = 17,6 Hz, 1H), 4,32 (d, J = 17,6 Hz, 1H),
6,41 (s, 1H), 7,49–7,40
(m, 1H), 7,66–7,58
(m, 2H), 7,86 (t von d, J = 1,6 und 7,6 Hz, 1H), 8,60 (d, J = 4,0
Hz, 1H),
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Beispiel 4: Natrium-1,1-dioxo-3-phenylsulfonyl-7-(2'-pyridylmethylidin)-3-cephem-4-carboxylat
(11b). Die Herstellung erfolgt aus dem Ester 10b gemäß des für die Schutzgruppenabspaltung
der Benzhydrylester oben beschriebenen Allgemeinen Verfahrens.
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- 1H NMR (D2O,
400 MHz) δ:
6,33 (s, 1H), 7,40–7,39
(m, 1H), 7,62–7,54
(m, 6H), 7,71 (m, 1H), 7,83 (t von d, J = 1,6 und 7,6 Hz, 1H), 8,55
(d, J = 4,0 Hz, 1H).
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Beispiel
17: Im Folgenden werden die repräsentativen
pharmazeutischen Dosierungsformen, die eine Verbindung der Formel
(I) ('Verbindung
X') zur therapeutischen
oder prophylaktischen Anwendung für den Menschen enthalten, gezeigt.
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Die
obigen Formulierungen können
gemäß den im
pharmazeutischen Fachgebiet gut bekannten herkömmlichen Verfahren erhalten
werden. "β-Lactamantibiotikum" kann jede Verbindung
sein, die antibiotische Eigenschaften aufweist (beispielsweise Amoxicillin,
Piperacillin, Ampicillin, Ceftizoxim, Cefotaxim, Cefuroxim, Cephalexin,
Cefaclor, Cephaloridin oder Ceftazidin). Ebenso werden spezifische
Mengen an "Verbindung
X" und "β-Lactamantibiotikum" in den oben angegebenen
Beispielen gezeigt, dabei ist es selbstverständlich, dass die Verbindungen
in jedem Verhältnis
vorliegen können,
in dem die schließliche
Formulierung die gewünschten Antibiotikumeigenschaften
aufweist.