DE1207046B

DE1207046B - Verfahren zur Herstellung von Mercapto-phenoxymethyl-penicillinen

Info

Publication number: DE1207046B
Application number: DEF40226A
Authority: DE
Inventors: Dr Helmut Nahm; Dr Adolf Oppermann; Dr Hinrich Hoffmann; Dr Max Koernlein; Dr Heinz Oeppinger
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1963-07-13
Filing date: 1963-07-13
Publication date: 1965-12-16
Also published as: NL6407744A; GB1077465A; DE1253714B; BE654557A; US3449325A; BE650488A; NL6412004A; US3461116A; FR3755M; SE333711B; SE346541B; GB1089215A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES Wjtfä PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer: Aktenzeichen: Anmeldetag:
Auslegetag:

C12d

Deutsche KL: 30h-6

F40226IV a/30h

13. Juli 1963

16. Dezember 1965

Seit festgestellt wurde, daß die Zugabe von Phenylessigsäure als sogenannte Precursor-Substanz zu einer Kulturlösung mit Penicillium chrysogenum die Bildung eines bestimmten Penicillins, des Penicillins G, besonders fördert, wurden verschiedentlich Versuche unternommen, Penicilline mit anderen als den bekannten Eigenschaften durch Zugabe von verschiedenartigen Precursor-Substanzen herzustellen.

Zunächst haben Behrens und Mitarbeiter (J. Biol. Chem., 175, 751, 765, 771, 793 [1948]; J. Am. Chem. Soc, 70, 2837, 2843, 2849 [1948]) verschiedene Precursors geprüft; die Salze einiger neuer Penicilline (z. B. Phenoxymethyl-penicillin, Phenylmercapto-methyl-penicillin, Thienyl-penicillin u. a.) sind Gegenstand der USA.-Patente 2 479 295, 2 479 296, 2 479 297, 2 562 408, 2 562 410, 2 623 876 und 2 562 411 sowie des britischen Patentes 643 514.

Über die Befunde von Behrens und Mitarbeitern hinaus machten B r a η d 1 und Margreiter (österreichische Chemiker-Zeitung, Bd. 55 [1954], 11) die Feststellung, daß sich das Phenoxymethyl-penicillin (von ihnen Penicillin V genannt) als freie Säure kristallisieren läßt und eine weitgehende Säurestabilität aufweist. Es eignet sich daher gut für orale Applikationen (vgl. Wiener Medizinische Wochenschrift, 33/34, 602, und österreichische Patentschriften 178 692 und 181 689).

Ein anderes, weitgehend säurestabiles Penicillin, das p-Kresoxymethyl-penicillin, kann man durch Zugabe von p-Kresoxyessigsäure gewinnen (USA.-Patent 2 765 226).

Nach britischer Patentschrift 916 488 wird mit 4-Fluor-phenylmercapto-essigsäure als Precursor ein 4-Fluor-phenylmercapto-methyl-penicillin erhalten, das besonders gegenüber gramnegativen Mikroorganismen wirksam ist.

Es wurde nun gefunden, daß bei Verwendung der bisher nicht bekannten Alkyl- oder Arylmercaptophenoxyessigsäuren oder ihrerSalze,der entsprechenden Aldehyde oder Alkohole bzw. der funktioneilen Derivate dieser Verbindungen als Precursor neue Penicilline der Formel

CH₃

H₃C — C C — COOH

HC

CH
NH-CO-CH₂-O-/

Verfahren zur Herstellung von Mercaptophenoxymethyl-penicillinen

Anmelder:

Farbwerke Hoechst Aktiengesellschaft

vormals Meister Lucius & Brüning, Frankfurt/M.

Als Erfinder benannt:

Dr. Helmut Nahm, Kelkheim-Münster;

Dr. Adolf Oppermann, Hofheim (Taunus);

Dr. Hinrich Hoff mann, Kelkheim;

Dr. Max Körnlein, Frankfurt/M.- Höchst;

Dr. Heinz öppinger, Hofheim (Taunus)

(R = Alkylmercapto- oder Arylmercapto-) gebildet werden. Weiterhin wurde gefunden, daß der Precursor gegenüber dem Pilz nur eine geringe Toxicität aufweist, so daß die Zugabe zu Beginn der Fermentation, oder portionsweise oder kontinuierlich während der Fermentation erfolgen kann. Die Zugabe kann dabei so reguliert werden, daß der pH-Wert der Kulturlösung im Laufe der Fermentation zwischen 5,5 und 8,0, vorzugsweise zwischen 6,4 und 6,8, gehalten wird. Die Isolierung des betreffenden Penicillins erfolgt in an sich bekannter Weise nach Abbruch der Fermentation durch Extraktion aus der filtrierten Kulturlösung. Das Kulturfiltrat wird nach Ansäuern auf pH 2 bis 3 mit Butylacetat extrahiert; aus diesem wird das Penicillin in eine Pufferlösung, vorzugsweise Phosphatpuffer, bei pH 7,0 übergeführt und aus diesem wiederum nach Ansäuern mit Butylacetat extrahiert. Die endgültige Fällung erfolgt mit Alkalimetall-, Erdalkalimetall- oder Ammoniumverbindungen oder mit organischen Basen bzw. deren Salzen, die in gelöster Form oder als Suspension zugegeben werden. Unter »Verbindungen« werden vornehmlich Salze, Hydroxyde und Alkoholate verstanden. Besonders bewährt haben sich die Salze organischer Säuren, namentlich aliphatischer und cvcloaliphatischer Carbonsäuren, wie Essigsäure und Äthylhexancarbonsäuren, und unter diesen wiederum in erster Linie die Na- und K-Salze. Auch organische Basen oder deren Salze lassen sich verwenden, da die entstehenden Penicillinsalze in vielen Fällen den Vorteil der schwereren Löslichkeit besitzen. Unter organischen Basen werden dabei solche verstanden, die Stickstoff enthalten. Außerdem kann man die Salze der erfindungsgemäß hergestellten

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Penicilline auch dadurch erhalten, daß man ein durch Öle, 1,0 g Calciumcarbpnat in 100 ml H₂O) wurde mit Ausfällung erhaltenes Salz durch doppelte Umsetzung Sporen von Penicillium chrysogenum beimpft und mit einer der obengenannten Verbindungen in das 26 Stunden bei 25° C geschüttelt. Mit dieser Kulturgewünschte Verfahrenserzeugnis übergeführt. lösung wurde ein Vorfermenter (sterile Nährlösung:

Die Fällung kann auf einmal oder fraktioniert 5 7,4 kg Rohrzucker, 28 kg Cornsteep-Liquor, 3,7 kg

erfolgen. Die Abtrennung des nicht verbrauchten Ca-Carbonat, 3,71 fette Öle, 3701 Wasser) beimpft

Precursors ist dabei einfacher als die Abscheidung und unter intensivem Rühren und Belüftung 36 Stunden

der Phenoxyessigsäure bei der Herstellung von Peni- bei 25° C fermentiert. Darauf wurde die Lösung in die

cillin V. Wenn notwendig, kann aus Aceton—Wasser Hauptfermentationsstufe übergeführt (sterile Nähr-

umkristallisiert werden. io lösung: 170 kg Lactose, 180 kg Cornsteep-Liquor,

Die Verbindungen können auch als freie Säuren in 12,75 kg Ca-Carbonat, 17,7 kg prim.K-Phosphat,

Substanz gewonnen werden, und zwar entweder durch 4,94 kg Mg-Sulfat, 6,251 fette Öle, mit Wasser auf

Ansäuern wäßriger Lösungen der Salze oder durch 25001 aufgefüllt), die bei 25° C unter intensivem

Einengen aus organischen Lösungsmitteln. Rühren und Belüftung fermentiert wurde. Nach der

Die von uns beanspruchten Penicilline weisen eine 15 24., 36., 48., 60., 72., 84., 96., 108., 120. und 132. Stunde

weitgehende Säurestabilität auf. Ihr mikrobielles wurden je 500 g K-Salze der 4-Methylmercapto-

Wirkungsspektrum unterscheidet sich von dem der phenoxyessigsäure, gelöst in 8 1 Wasser, als Precursor

bisher bekannten Penicilline: Die beanspruchten zugegeben. Nach 160 Stunden Fermentierzeit wurden

Penicilline sind besonders wirksam gegen Strepto- 2750 E säurestabiles Penicillin pro Milliliter gefunden,

und Staphylococcen und haben nahezu keine Wirkung 20 22001 fermentierter Kulturlösung wurden durch

auf gramnegative Bakterien, schonen also bei oraler Filtration vom Mycel befreit. Aus dem Filtrat wurde

Anwendung die Darmflora. Die neuen Penicilline das 4-Methylmercapto-phenoxymethyl-penicillin mit

sind in Form der freien Säuren oder deren Salze 5001 Butylacetat bei pH 2 extrahiert, aus der or-

anwendbar. ganischen Phase in 48 1 einer K-Na-Phosphat-Puffer-

Aus der deutschen Auslegeschrift 1118 401 ist 25 lösung vom pH 9 übergeführt und diese wiederum

bekannt, daß beispielsweise Mercaptoessigsäurehalo- mit 251 Butylacetat bei pH 2 extrahiert. Aus der

genide der Formel R — S — CH₂ — COCl, worin R Butylacetatphase wurden nach Trocknen mit 3,5 kg

einen organischen Rest, vorzugsweise einen ali- wasserfreiem Natriumsulfat, durch Zugabe von ins-

phatischen, araliphatischen, aromatischen oder hetero- gesamt 6100 ml einer 20%igen Lösung von wasser-

cyclischen Rest, darstellt, als Precursorverbindungen 30 freiem Kaliumacetat in Methanol 3,112 Millionen

bei der Herstellung von Penicillinderivaten verwendet Einheiten 4-Methylmercapto-phenoxymethyl-penicillin

werden können. Gegenüber diesen Penicillinabkömm- als K-SaIz isoliert.

lingen, die sich strukturmäßig deutlich von den er- Aussehen: farblose, kurze Nadeln, die oft fächerfindungsgemäß darstellbaren Mercapto-phenoxy-meth- förmig verwachsen sind und bei etwa 243 bis 245 ⁰C yl-penicillinen unterscheiden, zeichnen sich die nach 35 unter Aufschäumen schmelzen,
dem Verfahren gemäß der vorliegenden Patent- Elementaranalyse: C₁₇H₁₉O₅N₂S₂K (Molekularanmeldung erhältlichen Penicilline dadurch aus, daß gewicht 434,59)

sie gegenüber grampositiven Erregern die Wirkung Berechnet ... C 46,98, H 4,40, N 6,45, S 14,76;

der S-substituierten Mercapto-methyl-penicilhne er- „ , _ .^ ., _TT . „_ __T „ „

heblich übertreffen. Sie erreichen die Wirksamkeit der 40 S^efunden · · · ^{c 46}>⁴⁵' ^{H 4}>⁷⁵' ^{N 6}>⁹> ^{s 14}>55.

wegen ihrer ausgezeichneten therapeutischen Effekte IR-Spektrum: Eine kennzeichnende schmale, kräftige

bevorzugt verwendeten Penicilline G und V, sind Bande bei 1765 K, die dem jS-Lactamring zugeordnet

jedoch gleichzeitig gegenüber gramnegativen Erregern wird, gemessen im KBr-Preßling. Stärkere Banden,

sehr weitgehend unwirksam und schonen so bei die im IR-Spektrum der Kaliumsalze von Penicillin G

oraler Applikation die Darmflora. 45 und Penicillin V fehlen und das neue Penicillin von

diesen unterscheiden: 1883, 1509, 1275, 1006, 967,

Beispiel 1 954, 840 K.

Von einer sterilen Nährlösung der Zusammen- UV-Spektrum: Flache Bande bei 245 bis 260 ηιμ

Setzung 20 g Rohrzucker, 10 g Ca-Carbonat und (Maximum bei etwa 253 ηαμ), gemessen in Wasser

76 g Cornsteep-Liquor, mit Wasser auf 1000 ml 50 (20mcg/ml).

aufgefüllt, wurden 80 ml in einen 300er-Erlenmeyer- Aktivitätsbestimmungen: Als Einheit wird diejenige

Kolben gegeben, mit Sporen von Penicillium chryso- Menge des neuen Penicillins bezeichnet, die 0,6 meg

genum beimpft und 48 Stunden bei 25° C geschüttelt. Penicillin-G-Na chemisch äquivalent ist.

von dieser als Vorstufe bezeichneten Kultur wurden Jodometrischer Test: 1270 E/mg; Hydroxamtest:

3 ml auf 50 ml einer sterilen Hauptstufenlösung 55 1371 E/mg; biologischer Test (gegen Staphylococcus

(Zusammensetzung: 55 g Lactose, 50 g Cornsteep- aureus ATCC 6538 P): 1369 E/mg.

Liquor, 7 g prim.Kaliumphosphat, 10 g Calcium- Säurestabilität (1 Stunde bei pH 2 in HCl-Glycocoll-

carbonat, 3 g Magnesiumsulfat, mit Wasser auf Puffer): 1310 E/mg.

1000 ml aufgefüllt) übergeimpft und bei 25°C ge- Löslichkeit: Leicht löslich in Wasser, mäßig löslich

schüttelt. Nach 24 Stunden wurden 125 mg K-SaIz der 60 in Methanol, schwer löslich in höheren Alkoholen,

4-Methylmercapto-phenoxyessigsäure als Precursor Äther, Aceton, Äthyl- und Butylacetat, Benzol,

zugegeben. Nach weiterem 96stündigem Schütteln Alkanen und chlorierten Kohlenwasserstoffen,

wurden 1080 E säurestabiles Penicillin pro Milliliter .

Lösung gefunden. B e 1 s ρ 1 e 1 3

B e i s ρ i e 1 2 ^6s Nach dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 1

erhält man bei Zugabe von 125 mg 4-Methylmercapto-

Eine sterile Vorstufenlösung (Zusammensetzung: phenoxy-äthanol als Precursor 249 Einheiten säure-2,0 g Rohrzucker, 7,0 g Cornsteep-Liquor, 1,0 g fette stabiles Penicillin pro Milliliter.

Beispiel 4

Nach dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 1 erhält man bei Zugabe von 125 mg 4-Allylmercaptophenoxyessigsäure als Precursor 370 Einheiten säurestabiles Penicillin pro Milliliter.

Beispiel 5

Nach dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 1 erhält man bei Zugabe von 125 mg 4-Hexylmercaptophenoxyessigsäure als Precursor 143 Einheiten säurestabiles Penicillin pro Milliliter.

Beispiel 6

Nach dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 1 erhält man bei Zugabe von 125 mg 4-(3'-Phenyl)-aUylmercapto-phenoxyessigsäure als Precursor 140 Einheiten säurestabiles Penicillin pro Milliliter.

Beispiel 7

Nach dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 1 erhält man bei Zugabe von 50 mg 4-Methylmercaptophenoxyessigsäureäthylester als Precursor 640 Einheiten säurestabiles Penicillin pro Milliliter.

Beispiel 8

Nach dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 1 erhält man bei Zugabe von 125 mg K-SaIz der 3-Methylmercapto-phenoxyessigsäure als Precursor 176 Einheiten säurestabiles Penicillin pro Milliliter.

Beispiel 9

Nach dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 1 erhält man bei Zugabe von 50 mg 3-Methylmercaptophenoxyessigsäurechlorid als Precursor 194 Einheiten 35 säurestabiles Penicillin pro Milliliter.

Beispiel 10

In einem Vergleichsversuch wurde zu einer nach Beispiel 1 hergestellten Kulturlösung kein Precursor zugegeben. Es wurde kein säurestabiles Penicillin gebildet.

Beispiel 11

4,65 g Kaliumsalz des 4-Methylmercapto-phenoxymethyl-penicillins werden in 20 ml Wasser gelöst und mit einer Lösung von 1,80 g Ν,Ν'-Dibenzyl-äthylendiamin-diacetat in 50 ml Wasser versetzt. Es erfolgt eine schneeweiße Fällung des N,N'-Dibenzyl-äthylendiaminsalzes, das kurze Zeit gerührt, dann abgesaugt und mit 50 ml Wasser gewaschen wird. Man trocknet im Vakuum bei Raumtemperatur über CaCl₂ und erhält 5,30 g eines weißen Salzes, das bei etwa 118° C schmilzt.

Biologischer Test: 1015 E/mg.

Das IR-Spektrum zeigt unverändert die starke Bande bei 1765 K, die dem /S-Lactamring zugeordnet wird.

Beispiel 12

4,35 g Kaliumsalz des 4-Methylmercapto-phenoxymethyl-penicillins werden in 20 ml Wasser gelöst und unter Rühren mit einer Lösung von 2,46 g 3,3-Diphenylpropen-(2)-amin-hydrochlorid in 90 ml Wasser versetzt. Der entstehende weiße Kristallbrei wird mit 50 ml Wasser versetzt, abgesaugt und die Fällung mit 100 ml Wasser gewaschen. Man erhält das 3,3-Diphenylpropen-(2)-ammoniumsalz des 4-Methylmercapto-phenoxymethyl-penicillins in Form farbloser Nadelbüschel. Nach Trocknen im Vakuum bei Raumtemperatur über CaCl₂ beträgt die Ausbeute 6,67 g; die Substanz schmilzt unter Zersetzung bei etwa 130° C. Biologischer Test: 960 E/mg.

Das IR-Spektrum weist die typische /S-Lactambande bei 1765 K auf.

Beispiel 13

In der unter Beispiel 11 und 12 angegebenen Weise werden äquimolare Mengen von 4-Methylmercaptophenoxymethyl-penicillin-kaliumsalz und 4-Methylaminoaceto-brenzcatechin-hydrochlorid in wäßriger Lösung zusammengegeben. Man erhält das in Wasser schwer lösliche 4-Methylammonium-aceto-brenzcatechinsalz des 4-Methylmercapto-phenoxymethyl-penicillins als schneeweiße, feinkristalline Substanz, die bei etwa 135⁰C zu sintern beginnt und sich allmählich zersetzt.

Biologischer Test: 908 E/mg.

Im IR-Spektrum ist deutlich die /?-Lactambande bei 1765 K zu erkennen.

Beispiel 14

5,0 g Kaliumsalz des 4-Methylmercapto-phenoxymethyl-penicillins werden in 80 ml Wasser gelöst und unter Kühlung 2 η-Salzsäure zugetropft, bis ein pH-Wert von 2,5 erreicht ist. Dabei fällt die freie Säure ies Penicillins in Form feiner öltröpfchen aus, die nach kurzem Anreiben in eine weiße kristalline Fällung übergehen. Nach Absaugen, Nachwaschen mit 200 ml Wasser und Trocknen erhält man 4,3 g 4-Methylmercapto-phenoxymethyl-penicillin mit einer biologischen Aktivität von 1414 E/mg. Das IR-Spektrum zeigt die /J-Lactambande leicht verschoben bei 1690 K, daneben die C=O-Bande der freien Carboxylgruppe bei 1640 K.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Mercapto-phenoxymethyl-penicillinen und deren Salzen, d adurch gekennzeichnet, daß einer mit einem Penicillin bildenden Pilz beimpften Kulturlösung zu Beginn der Fermentation oder im Laufe der Fermentation portionenweise oder kontinuierlich Aryl- oder Alkylmercapto-phenoxyessigsäuren bzw. ihre Salze, entsprechende Alkohole oder Aldehyde oder funktioneile Derivate der genannten Substanzen zugesetzt werden und aus den Fermentationslösungen die entsprechenden neuen Penicilline isoliert werden.

60 In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1118 401.

Bei der Bekanntmachung der Anmeldung ist ein Versuchsbericht ausgelegt worden.

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