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(11) | EP 0 000 199 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | 4-O-Aminoglycosyl-1,3-diaminocyclitole und Verfahren zu deren Herstellung |
| (57) Die Erfindung betrifft neue Pseudodisaccharide derFormeIX-0-Y, in der
Y für einen Rest
Ein Verfahren zu deren Herstellung, Per-N geschützte Zwischenprodukte für ihre Herstellung, und ihre Verwendung als Arzneimittel sowie als Zwischenprodukte für die Synthese von Di - O -(A-minoglycosyl) -1,3 - Diamino - Cyditoie. |
[0001] Die Erfindung betrifft neue Pseudodisaccharide, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung als Arzneimittel sowie als Zwischenprodukte für die Synthese vop Pseudotrisacchariden.
[0002] Die neuen Pseudodisaccharide lassen sich durch Formel (I) wiedergeben
in der
Y für einen Rest
steht und
X einen Rest.
oder für den Fall, daß Y für den Rest
steht, auch die Reste
bezeichnen kann, wobei X jeweils (1 →4)-glykosidisch mit Y verbunden ist.
[0004] Die Pseudodisaccharide können frei oder in Form ihrer Additionssalze mit Säuren wie beispielsweise Chlorwasserstoff-, Schwefel-Phosphor-, Salpeter-, Bromwasserstoff-, Benzolsulfon-, Ameisen-Essig-, Propion-, Malein-, Ascorbin- oder Zitronensäure vorliegen.
[0005] Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Darstellung von Verbindungen der Formel (I)
in der
X und Y die oben angegebene Bedeutung besitzen,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Verbindungen der Formel (III)
in der
Y' einen Rest
der in 4-Stellung glykosidisch mit X und in 6-Stellung glykosidisch mit dem Garosaminylrest
verknüpft ist und H in der
]H-C-NH2
X einen Rest
oder für den Fall, daß
Y' für den Rest
steht, auch die Reste
oder
bezeichnen kann, gegebenenfalls in Form N-geschützter Derivate, durch Behandlung mit
einem Oxidationsmittel, bei Temperaturen von etwa -20 bis etwa 100°C vorzugsweise
in Gegenwart eines unter den Reaktionsbedingungen inerten Verdünnungsmittels, spaltet,
gegebenenfalls vorhandene Schutzgruppen entfernt und die Verbindungen der Formel (I)
in freier Form oder bei der Anwesenheit von Säure in Form ihrer Säureadditionssalze
isoliert.
[0006] Die Ausgangsverbindungen der Formel (III) sind literaturbekannte Pseudotrisaccharide wie die Antibiotika Verdamicin, Sisomicin, G 52, Mutamicin 1, Mutamicin 2, Mutamicin 4, Mutamicin 5 und Mutamicin 6 (siehe DT-OS 2 437 160).
[0007] In einigen Fällen empfiehlt es sich, bei der Darstellung der erfindungsgemäßen Pseudodisaccharide von selektiv N-blockierten Derivaten von Verbindungen der Formel (III) auszugehen.
[0008] Die Art der Blockierung sollte so beschaffen sein, daß alle im Molekül vorhandenen Amino- oder Methylaminogruppen, mit Ausnahme der im abzuspaltenden Garosaminylrest vorhandenen Methylaminogruppe, blockiert sind.
[0009] Bei den solcherart geschützten Verbindungen handelt es sich demnach um 1,2', 3, 6'-Tetra-N-blockierte bzw. im Falle von Mutamicin 5 um 1,2',3,5,6'-Penta-N-blockierte Derivate der Aminotrisaccharide gemäß Formel (III).
[0010] Als Aminoschutzgruppen können alle unter den Oxidationsbedingungen des oben geschilderten Verfahrens stabilen, im Bereich der Aminozucker- und der Peptidchemie üblichen Schutzgruppen verwendet werden. Solche Schutzgruppen und die Verfahren zu ihrer Herstellung sind bekannt (s. z.B. Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Bd. XV, 1, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1974).
[0011] Bevorzugt werden in die Oxidationsreaktion solche N-geschützten Derivate der Aminotrisaccharide gemäß Formel (III) eingesetzt, die Acylschutzgruppen vom Typ
- wobei die
[0015] Zur Spaltung der Verbindungen gemäß Formel (III) bzw.. deren N-blockierten Derivaten können übliche Oxidationsmittel verwendet werden.
[0016] Beispiele für Oxidationsmittel sind Schwermetallsalze, Peroxide, Halogene, Halogensauerstoffsäuren und deren Salze, Stickstoffoxide sowie molekularer Sauerstoff. Bevorzugte Oxidationsmittel sind Permanganate, Manganate, Mangandioxid, Chromtrioxid, Bichromate, Chromate, Alkylchromate, Chromylchlorid, Selendioxid, Kobalt (III)-Salze, Cer (IV)-Salze, Kaliumhexacyanoferrat (III), Kupferoxid, Bleioxid, Quecksilberoxid, Gemische von Wasserstoffperoxid mit Eisen (II)-Salzen, Eisen (III)-Salze, Selendioxid, Osmiumtetroxid, Vanadate, Wolframsäure und/oder Chromsäure, Bleitetraacetat, Chlor, Brom, Jod, Hypochlorite, Chlorate, Hypobromite, Bromate, Perjodate, Distickstoffmonoxid, Stickstoffdioxid und Luft. Bei Verwendung von molekularem Sauerstoff werden vorzugsweise Edelmetalle wie Platin, Palladium, Rhodium, Ruthenium oder Rhenium sowie Nickel als Katalysatoren verwendet.
[0017] Besonders bevorzugte Oxidationsmittel sind Mangandioxid, Natriumperjodat, Kaliumhexacyanoferrat (III) und Kaliumpermanganat.
[0018] Die Spaltungsreaktion wird vorzugsweise in Gegenwart eines unter den Reaktionsbedingungen inerten Verdünnungsmittels, bevorzugt eines solchen, in dem sich die Reaktlonsteilnenmer lösen, durchgeführt. Geeignete Verdünnungsmittel der gene.nn- ten Art sind Methanol, Ethanol, i-Propanol, Tetrahydrofuran, Dimethylformamid, Dioxan, Pyridin und Ethylenglykoldimethylether, Aceton und Essigsäure sowie Wasser oder Gemische von Wasser mit den genannten organischen Lösungsmitteln.
[0019] Die erfindungsgemäße Umsetzung wird je nach Art des verwendeten Oxidationsmittels bei einem pH-Wert von 3 bis 12 durchgeführt. Die Einstellung des pH-Wertes kann durch Zusatz einer entsprechenden Säure oder Base erreicht werden. Dabei sind solche Säuren oder Basen zu verwenden, die die Ausgangsverbindungen oder die Endprodukte nicht zersetzen und keine Aktivitätsverringerung der Oxidationsmittel hervorrufen. Vielmehr ist es wünschenswert, daß sie die Aktivitä der Oxidationsmittel erhöhen. Als anorganische Säuren können beispielsweise Salzsäure oder Schwefelsäure und als organische Säuren beispielsweise Essigsäure oder Ameisensäure verwendet werden. Beispiele für entsprechende Basen sind Ammoniumhydroxid, Alkalimetallhydroxide, Erdalkalimetallhydroxide, Alkalimetallcarbonate, Erdalkalimetallcarbonate, Alkalimetallalkoholate und Alkali- und Erdalkalimetallsalze von Carbonsäuren.
[0020] Die Einstellung des pH-Werts kann entweder vor Beginn der Reaktion oder während der Reaktion vorgenommen werden..
[0021] Die erfindungsgemäße Umsetzung wird bei Temperaturen von etwa -20 bis etwa 100°C, vorzugsweise von etwa 0 bis etwa 70°C. Die Reaktionsdauer beträgt eine halbe Stunde bis 50 Stunden. Im allgemeinen wird die Umsetzung bei Normaldruck ausgeführt.
[0022] Die Abspaltung der nach der Reaktion im Molekül gegebenenfalls noch vorhandenen Schutzgruppen gelingt in bekannter Weise durch alkalische oder saure Hydrolyse, selektive dydrogenolyse oder Verdrängungsreaktionen. Setzt man zur Spaltung Verbindungen ein, die Acylschutzgruppen vom Typ (1) oder (2) enthalten, so können diese vorzugsweise mit wäßrigen Laugen von Alkali- oder Erdalkalihydroxiden gespalten werden.
[0023] Verwendet man z.B. 1,2',3,6'-Tetra-N-ethyloxycarbonylsicomicin und Natriumperjodat als Ausgangsstoffe, so kann der Reaktionsverlauf durch das folgende Schema wiedergegeben werden:
Die erfindungsgemäß verwendbare Ausgangsverbindung V ist gemäß dem in der deutschen Patentanmeldung P
[0024] (Le A 18 047) beschriebenen Verfahren durch Umsetzung von Sisomicin mit Pyrokohlensäurediethylester in wäßrigem Alkohol zugänglich. Die oxidative Abspaltung von (V) kann im Prinzip mit den vorstehend genannten Oxidationsmitteln durchgeführt werden; zu bevorzugen ist im vorliegenden Falle jedoch die Verwendung von Natriumperjodat, das in Form einer wäßrigen Lösung eingesetzt wird. Als Lösungsmittel für die Spaltungsreaktion eignet sich im vorliegenden Falle insbesondere Methanol oder ein MethanolWasser-Gemisch. Man arbeitet vorteilhafterweise mit einem Zusatz von 5-10 % konzentriertem Ammoniumhydroxid. Die bevorzugte Reaktionstemperatur beträgt -5° bis +50C. Die Weiterverarbeitung erfolgt durch Eindampfen des Reaktionsgemisches in Vakuum, Extrahieren des Rückstandes mit Ethanol und Entionisieren der Extrakte mit basischem Ionenaustauscherharz (OH θ Form).
[0025] Das so erhaltene Reaktionsprodukt kann direkt verwendet oder g wünschtenfalls durch Chromatographie gereinigt oder dem "Barry-Abbau", d.h. der Umsetzung mit N,N-Dimethylhydrazin in Essigsäure [vgl. P.S.O'Colla in Methods in Carbohydrate Chemistry 5, 382-392 (1965)] zugeführt werden.
[0026] Die Tetra-N-ethyloxycarbonylverbindung der Formel (VI) wird nach der Aufarbeitung als kristallines Produkt in hoher Ausbeute gewonnen. Die Abspaltung der Schutzgruppen in wäßriger alkalischer Lösung liefert das bisher unbekannte Disaccharid der Formel (VII)
[0027] Die erfindungsgemäßen Verbindungen sind antimikrobielle Mittel mit einem breiten Wirkungsspektrum und besonderer Wirksamkeit gegen gram-negative Bakterien. Diese Eigenschaften ermöglichen ihre Verwendung als Arzneimittel bei der Bekämpfung von bakteriellen Erkrankungen bei Mensch und Tier, Sie sind gut zur Prophylaxe und Chemotherapie von lokalen und systemischen Infektionen in der Human-und Tiermedizin die durch gram-negative Bakterien, z.B. E. coli, Proteus,. Klebsiella und Pseudomonas verursacht werden, geeignet.
[0028] Des weiteren handelt es sich bei den erfindungsgemäßen Disacchariden um äußerst wertvolle Zwischenprodukte für die Synthese von Pseudotrisacchariden, die als wertvolle Antibiotika Verwendung finden können.
[0029] So eröffnet sich durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Zwischenprodukte ein neuer, vorteilhafter Weg zur Herstellung der bekannten Antibiotika 66-40 B und 66-40 D, die bisher lediglich bei der fermentativen Darstellung von Sisomicin zu jeweils etwa 2 % gebildet wurden (DT-OS 24 37 160).
[0030] Hierbei kann man das bei der oxidativen Spaltung von z.B. Tetra-N-acylsisomicinen gebildete Tetra-N-acyldisaccharid das noch zwei freie Hydroxylgruppen besitzt im Zuge einer Glykosidierungsreaktion nach den in der Kohlenhydratchemie bekannten Methoden mit einem reaktiven Monosaccharidderivat wie z.B. einem entsprechend geschütztem Glykosylhalogenid der 3-Desoxy-3-methylamino-L-arabinopyranose umsetzen, wobei die glykosidische Verknüpfung erwartungsgemäß an der Hydroxylgruppe an C-6 eintritt. [S.Umezawa, Advan. Carbohydr. Chem. 30, 111 (197417.
[0031] Die anschließende Entblockierung der Glykosidierungsprodukte nach bekannten Methoden liefert das gewünschte Pseudotrisaccharid.
[0032] Im Falle der Verwendung von partiell blockierten Aminotrisacchariden für die Oxidationsreaktion erhält man N-geschützte Pseudodisaccharide (siehe z.B. Formel VI), die sich nach den bekannten Glykosidierungsreaktionen in semisynthetische Aminotrisaccharide überführen lassen.
Beispiel 1: 4-0-(2,6-Diamino-2,3,4,6-tetradesoxy- α-D-glycero-hex-4-enopyranosyl)-2-desoxystreptamin
[0033] 2 g (4,47 mMol) Sisomicin in 20 ml Wasser werden bei 0°C langsam mit einer Lösung von 2,88 g (13,4 mMol) NaJ04 in 40 ml Wasser unter Rühren versetzt.. Nach 2 Stunden wird im Hochvakuum zur Trockne eingedampft. Der Rückstand wird mit Ethanol aufgerührt und nach 15 Minuten filtriert.
[0034] Das Filtrat wird zum Sirup eingeengt, in 40 ml Wasser aufgenommen, mit 2,4 ml = 1,9 g (32 mMol) N,N-Dimethylhydrazin versetzt, mit Essigsäure auf pH 6 eingestellt und bei 40°C über Nacht gelagert. Die braungelbe Lösung wird verdünnt auf sauren Ionenaustauscher (R) Amberlite IRC 50, H±Form gegeben. Aus dem gründlich neutral gewaschenen Ionenaustauscher wird das Produkt mit 2 N Ammoniak eluiert. Das Eluat wird am Hochvakuum zur Trockne eingedampft. Man erhält einen amorphen, farblosen Feststoff.
Beispiel 2: 4-0-(2,6-Di-benzyloxycarbonylamino-2,3,4,6- tetradesoxy-α-D-glycero-hex-4-enopyranosyl)-1,3-di-N-benzyloxycarbonyl-2-desoxystreptamin
[0035] Das nach Beispiel 1 erhaltene Produkt wird in 7 ml Methanol, Wasser 5:2 mit 0,85 ml Carbobenzoxychlorid und 0,3 g Na2C0: über Nacht gerührt. Das Gemisch wird mit Wasser verdünnt, bis alle Salze gelöst sind und filtriert. Der Rückstand wird mit Wasser, Methanol und Petroläther gewaschen, in möglichst wenig CHCl3 aufgerührt und erneut filtriert. Der weiße Rückstand wird mit wenig CHCl3 gewaschen und aus Pyridin mit Methanol umgefällt.
Schmp. = 244-246,5°C [α]28D= +61,5° (c=1,0 Pyridin)
Analyse für C44H48N4012: ber. C 64,06 H 5,87 N 6,79 gef. C 63,69 H 5,88 N 6,79
Beispiel 3: 4-0-(2,6-Di-ethyloxycarbonylamino-2,3,4,6- tetradesoxy-α-D-glycero-hex-4-enopyranosyl)-1,3-di-N-ethyloxycarbonyl-2-desoxystreptamin
[0036] Zu einer Lösung von 950mg (1,3 mMol) Tetra-N-ethyloxycarbonyl-sisomicin in 15 ml Methanol und 1 ml konz. Ammoniumhydroxid werden unter Rühren bei 0°C langsam 0,83 g (3,9 mMol) NaJ04 in 10 ml Wasser getropft. Nach Entfernung der Kühlung wird eine Stunde bei Raumtemperatur gerührt und anschließend am Hochvakuum zur Trockne eingedampft. Der Rückstand wird in 30 ml Methanol aufgerührt, mit 30 ml Ethanol versetzt, 15 Minuten gerührt und filtriert. Der Rückstand wird mit Ethanol gewaschen. Das Filtrat wird mit stark basischen Ionenaustauscher (Amberlite ® IRA 400) behandelt und zum Sirup eingeengt. Der Sirup wird mit 40 ml Methanol aufgenommen, mit 0,89 ml = 0,7 g (11,6 mM) N,N-Dimethylhydrazin versetzt, mit Essigsäure auf pH 6,5 eingestellt und bei 40°C über Nacht gelagert. Die braungelbe Lösung wird mit Wasser verdünnt, mit Na2C03 neutralisiert und im Hochvakuum zur Trockne eingedampft. Der Rückstand wird mit CHC13 aufgerührt und mit Wasser ausgeschüttelt. Die wäßrige Phase wird abgetrennt. Die organische Phase wird über MgS04 getrocknet und eingeengt. Der Rückstand wird in weniger Methanol aufgenommen, mit Ether verdünnt und nach Zugabe von Petrolether in der Tiefkühlung gelagert. Es ergeben sich 370 mg, in einer zweiten Abscheidung 150 mg Tetra-N-carboethoxy-sisomicin als schwach gelbes Pulver. Ausbeute 530 mg (71 %). Zur Charakterisierung wird aus Methanol/Ether mit Petrolether umgefällt. (Dünnschichtchromatographie: Toluol, Triethylamin, Methanol 10:3:1)
[α]23-D + 107° (C=1,0 CH30H) Fp 213,5 - 215,OoC
Analyse für C24H44N4015: ber. C 49,65 H 7,64 N 9,65 gef. C 49,68 H 7,03 N 9,60
Beispiel 4: 4-0-(2,6-Di-acetamido-2,3,4,6-tetradesoxy-α- D-glycero-hex-4-enopyranösyl)-1,3-di-N-acetyl-2-desoxystreptamin
[0037] 1,9 g 1,2',3,6'-Tetra-N-acetylsisomicin in 20 ml Wasser werden bei 60°C zu einer Lösung von 3,g Kaliumhexacyanoferrat-(III) und 900 mg Kaliumhydroxid in 20 ml-Wasser getropft. Anschließend tropft man eine Lösung von 9 g Kaliumhexacyanoferrat-(III) und 1 g Kaliumhydroxid in 90 ml Wasser innerhalb 1,5 Stunden dazu. Nach beendeter Zugabe wird mit 250 ml Aceton versetzt, vom ausgefallenen anorganischen Material abfiltriert und das Filtrat im Vakuum vom Lösungsmittel befreit. Der so erhaltene Rückstand wird mit 10 ml einer aus gleichen Teilen bestehenden Mischung aus Methylenchlorid und Methanol extrahiert-, die Extrakte filtriert und in Vakuum eingedampft. Man erhält so 1,1 g der Titelverbindung, die zur Reinigung aus Ethanol/ Ether kristallisiert wird.
[α]23D= +1700 (c=1,0 CH30H) Fp 238,5 - 242,0°C
Analyse für C20H32N408: ber. C 52,61 H 7,06 N 12,27 gef. C 51,92 H 7,19 N 11,87
Beispiel 5:
4-0-(2,6-Diamino-2,3,4,6-tetradesoxy-α-D-glycero-hex-4- enopyranosyl)-2-desoxystreptamin aus 4-O-(2,6-Di-acetamido- 2,3,4,6-tetradesoxy-α-D-glycero-hex-4-enopyranoxyl)-1,3-di-N-acetyl-2-desoxystreptamin
[0038] 410 mg 4-O-(2,6-Di-acetamido-2,3,4,6-tetradesoxy-α-D-glycero- hex-4-enopyranosyl)-1,3-di-N-acetyl-2-desoxystreptamin und 5 g Ba(OH)2 x 8H20 werden in 5 ml Wasser 6 Stunden bei einer ölbadtemperatur von 110 - 120°C unter Rühren erhitzt. Dann wird mit Wasser verdünnt, durch Zugabe von festem Kohlendioxid neutralisiert und durch eine Glasfritte filtriert. Der Rückstand wird mit Wasser gewaschen. Das Filtrat wird auf ca. 40 ml eingeengt, mit 2 NH2S04 auf pH 6 eingestellt, filtriert und zur Trockne eingedampft. Der Rückstand wird in wenig Methanol/Wasser aufgenommen, filtriert und getrocknet. Ausbeute 421 mg (97 %) amorpher Feststoff als Sulfat.
in der
Y für einen Rest
steht und X einen Rest
oder für den Fall, daß Y für den Rest
steht, auch die Reste
bezeichnen kann, wobei X jeweils (1→ 4)-glykosidisch mit Y verbunden ist.
in der X und Y die oben angegebene Bedeutung besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß
man Verbindungen der Formel (III) in der
Y' einen Rest
bezeichnet, der in 4-Stellung glykosidisch mit X und in 6-Stellung glykosidisch mit
dem Garosaminylrest verknüpft ist, und in der
X einen Rest
oder für den Fall, daß
Y' für den Rest
steht, auch die Reste
bezeichnen kann, gegebenenfalls in Form N-geschützter Derivate durek Behandlung mit
einem Oxidationsmittel, bei Temperaturer von etwa -20 bis etwa 100°C vorzugsweise
in Gegenwart eines unter den Reaktionsbedingungen inerten Verdünnungsmittels, spaltet,
gegebenenfalls vorhandene Schutzgruppen entfernt und die Verbindungen der Formel (I)
in freier Form oder bei der Anwesenheit von Säure in Form ihrer Säureadditionssalze
isoliert.