DE2154032C3

DE2154032C3 - Verfahren zur Demethylierung des Dimethylaminorestes in Erythromycin-Antibiotika

Info

Publication number: DE2154032C3
Application number: DE2154032A
Authority: DE
Inventors: Leslie Alan Waukegan Ill. Freiberg (V.St.A.)
Original assignee: Abbott Laboratories
Current assignee: Abbott Laboratories
Priority date: 1970-11-02
Filing date: 1971-10-29
Publication date: 1980-01-03
Also published as: GB1334964A; DE2154032A1; US3725385A; ZA716324B; CA960654A; AU3385571A; DE2154032B2; FR2113423A5

Description

Der Gegenstand der Erfindung ist im Patentanspruch definiert as

Aus Houben— Weyl, Methoden der organischen Chemie, 4. Auflage, Bd XI/1,1957, S. 979 ist es bekannt, daß bestimmte Ν,Ν-Dimethylaniline durch Behandlung mit Brom entalkyliert werden können. In dieser Literaturstelle wird aber darauf hingewiesen, daß bezüglich des Reaktionsverlaufs der Entalkylierung von aliphatischen tertiären Aminen durch Halogen eine vä'lige Obereinstimmung schon bei einfachen Aminen, wie Trimethylamin oder Triäthylamin, nicht erzielt werden konnte.

Es war daher überraschend, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine rasche, direkte und in relativ ' hohen Ausbeuten ablaufende Demethylierung des in dem komplizierten Makrolid-Antibiotikum Erythromycin eingebundenen Aminozucker möglich ist und zumal _w dieses Makrolid noch andere funktioneile Gruppen enthält

Beispiele für im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbare Erythromycin-Antibiotika sind Erythromycin A, B und C

Die mono- und didemethylierten Derivate der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Erythromycin-Makrolid-Antibiotika weisen selbst antibiotische Wirksamkeit auf, obgleich diese Wirksamkeit häufig weniger ausgeprägt ist als die Wirksamkeit des 3, Ausgangsantibiotikums. Besondere Bedeutung besitzen die Verfahrensprodukte als Zwischenprodukte,, da aus ihnen beispielsweise durch Alkylierung Und Acylierung entsprechende, am 3'-Aminostickstoff substituierte Derivate des Erythromycins erhalten werden können. Dies eignet sich insbesondere zur Einführung von radioaktivem Kohlenstoff 14 in den 3'*Aminosubstituenien, um in vivo den Stoffwechsel dieser Antibiotika zu untersuchen.

Für die Methode a) eignet sich beispielsweise _M Natriummethoxid. Als schwache Basen geeignete Alkalisalze von Carbonsäuren sind Natriumacetat, -propionat und -benzoat

Der Lakton- oder Aglykonringanteil der Erythromycin-Makrolid-Antibiotika ist als relativ stabil im ₆s pH-Bereich von 5 bis 9 bekannt. Unter den Bedingungen der hier beschriebenen Reaktion ist der pH-Bereich von 8 bis 9 stabil. Bei einem pH-Wert über 9 und insbesondere bei 10 oder höher kann jedoch Hydrolyse oder Alkohole als schwerwiegende Nebenreaktion einsetzen. Daher wird bei Verwendung der betreffenden starken Basen nach der Methode a) gearbeitet und eine kurze Reaktionszeit angewendet.

DiejBu!verwendendenschwachen Basen,beispielsweise Natriumacetait und -benzoat, leiten, obgleich sie noch wirksam bei der Demethylierungsreaktion sind, weder vorzeitige Reduktion des Halogens noch Abbau des Laktons durch d»s Lösungsmittel ein. Da sich jedoch im Verlauf der Demethylierung Säure bildet, muß ein großer Oberschuß an der schwachen Base von 10 bis 20 Äquivalenten verwendet werden. Es können auch 3 bis 5 Äquivalente der betreffenden schwachen Base verwendet werden und durch periodische Zugaben einer entsprechenden Menge einer starken Base regeneriert werden, um den pH-Wert im Bereich von S bis 9 zu halten. So kann bei Natriumacetat der pH-Wert durch Zugabe von Natriumhydroxid in den vorgeschriebenen Grenzen gehalten werden.

Nach dein erfindungsgcmäSen Verfahren entsteht das monodemethyüerte oder didemethylierte Produkt, vorwiegend in Abhängigkeit von der Menge an dem zu verwendenden Halogen. Bei Verwendung von 1 Äquivalent des Halogens besteht die Tendenz zur Bildung des monodemethylierten Produkts, während bei Verwendung von 2 Äquivalenten des Halogens vorwiegend das didemethylierte Produkt gebildet wird.

Ab inerte Lösungsmittel sind solche Lösungsmittel geeignet, welche die Reaktionsteilnehmer wenigstens teilweise lösen und nicht mit diesen reagieren, zum Beispiel Methanol, Dioxan, wäßriges Dioxan, Tetrahydrofuran, wäßriges Tetrahydrofuran und Dimethylformamid.

Es besteht eine Schwierigkeit hinsichtlich der Reaktion des Halogens mit dem Lösungsmittelsystem. Wegen der Möglichkeit dieser Reaktion wird vorzugsweise kein Äthanol als Lösungsmittel verwendet Für Reaktionen, die bei einem pH-Wert von 8 bis 9 durchgeführt werden, ist Methanol das bevorzugte Lösungsmittel. Bei dem niedrigen pH-Wert kann Äthanol mit Erfolg verwendet werden, und selbst Aceton ergibt eine gewisse Menge an Verfahrensprodukt

Bei einem pH-Wert von 9 ist Methanol das bevorzugte Lösungsmittel. Äthanol und insbesondere Aceton ebenso wie andere Lösungsmittel, von denen bekannt ist, daß sie in beträchtlichem Umfang mit Halogen bei diesem erhöhten pH-We^t reagieren, sind zu vermeiden.

Als Halogen wird vorzugsweise Jod verwendet, insbesondere 'vegen seiner raschen Reaktion im Hinblick auf die mögliche Zersetzung des Aglykonrings.

Wird die Reaktion bei Raumtemperatur durchgeführt, so ist sie in 10 bis 72 Stunden beendet

Im allgemeinen wird die Reaktion in der Weise durchgeführt, daß man die Reaktionsteilnehmer mit dem Lösungsmittel vermischt und bei den betreffenden Temperaturen umsetzt Nach beendeter Umsetzung wird das Reaktionsgemisch mit Wasser vermischt und mit einer Base, beispielsweise einem Alkalihydroxid oder Ammoniak, auf einen alkalischen pH-Wert, vorzugsweise etwa 9, eingestellt

Die Reaktionsprodukte, die aus einem Gemisch von 3-Monodemethylaminoerythromycin und 3-Didemethylaminoerythromycin bestehen, werden mit einem Lösungsmittel, 2. B. Chloroform, extrahiert. Die vereinigten Extrakte werden dann gewaschen und das

Extraktionslösungsmittel wird abgedampft. Per Rückstand kann dann werter gereinigt werden, gegebenenfalls durch Umkristallisation.

Beispiel 1 De-{N-methyl)-erythromycin A

H₃CHO H₃C, j H₃C^)H j

HO

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H₃CO

Beispiel 2 De-(N-methyl)-erythromycin B

b5 nach der TrocknHng 4,800 g eines festen Rohprodukts erhalten. Dieses Produkt wurde in 15 ml Methanol gelöst und mit 18 ml Wasser, das 1,0 ml konzentriertes Ammoniak enthielt, versetzt Man erhält 3,286 g De-(N-methyl)-erythromycin B vom F, 129 bis 132° C; [et] ?-89,ü° (c = 1,00;MeOH), '

Gewichtsanalyse in % RIrC₃₆H₆SNOi₂ (MG 703,919):

Ben: C 61,43, H 9,31, N 1.99, O 27,27; get: C 61,43, H 9,5!, N 2,06, 0 27,20,

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Beispiel 3

De-(N-methyl)-4'-hydroxyerythromycin A H₃C

CH₃

HO

einer gerührten Lösung aus 5,00 g χ 10-³MoI) Erythromycin A und 4,68 g (5 qlente) Natriumacetattrihydrat in 50 ml 80prozentigern Methanol/Wasser, wobei die Lösung auf 47° C in einem ölbad erhitzt wurde, wurden 1,747 g (1,0 Äquivalente) festes Jod zugegeben. Dann wurden, .um die Lösung in dem pH-Bereich von 8 bis 9 zu halten, die folgenden Zugaben an wäßriger In-NaOH zu den angegebenen Zehe* vorgenommen: 10 Minuten 2 ml; 30 Minuten 2,0 ml; 60 Minuten 1,0 mL Nach 2 Stunden war das Gemisch farblos und wurde in 250 ml Wasser, das 5,0 ml konzentriertes Ammofiiumhydroxid enthielt, gegossen. Das Reaktionsprodukt wui Je mit vier 50 ml Portionen Chloroform extrahiert Die vereinigten Chloroformextrakte wurden mit 70 ml Wasser, das 5,0 ml konzentriertes Ammoniak enthielt gewaschen. Der Chloroformextrakt wurde dann fiber wasserfreiem Na₂SO* getrocknet und eingedampft wobei nach Trocknung 4,744 g eines festen Produktes erhalten wurden. Das Produkt wurde in 12 ml Aceton gelöst und die Lösung mit 07 ml konzentriertem Ammoniak versetzt worauf 335 g kristallines De-(N-methyI)-erythromycin A erhalten wurden; F. 142 bis /7 (* \J00;MeOH\.

H-jCÖ' CH₃

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Wie im Beispiel 1 beschrieben, wurden unter Verwendung von 5.0 g(6,96 χ 10- > Mol) Erythromycin B Ein Gemisch aus 0,0295 Mol Natriumacetat-trihydrat und 0,00273 MoI 4-Hydroxyerythromycin A wurde in einem Gemisch aus 34 ml Dimethylacetamid und 14 ml Wasser gelöst Dann wurden 0,0033 Mol Brom unter Rühren zugegeben. Die Lösung wurde 24 Stunden bei 25 bis 30°C stehengelassen und hierauf in 200 ml Wasser gegossen, zu dem 2,0 ml konzentriertes Ammoniak zugegeben worden waren. Das Reaktionsprodukt wurde viermal mit je 30 ml Chloroform extrahiert die vereinten Chloroformextrakte wurden mit 50 ml Wasser gewaschen, die 2 ml konzentriertes Ammoniumhydroxid enthielten. Das Chloroform wurde über Natriumsulfat getrocknet und verdampft unter Bildung von 132 g eines Rohprodukts. Die Probe wurde in 8 ml Aceton gelöst und 0,5 ml konzentriertes Ammoniumhydroxid wurden zugesetzt Das Gemisch wurde stehengelassen und die Kristalle wurden isoliert Man erhielt das De-(N-methyl)-4'-hydro%yerythromycin A vom F, 216-220⁰C in einer Ausbeute von 030 g.

Gewichtsanalyse in % für CmH₆SNOm (MG 735,918):

Ber.: C 58,67, H 8,90, N 130, O 30,44; gef.: C 58,72, H 9,06, N 2,11, 0 30,46.

Beispiel 4 De-(N-methyl)-erythromycm B

Zu einem gerührten Gemisch aus 5,ÖQ g (ö,ÖO7 Mol) Erythromycin B und 14,0 g (0,103 Mol) Natriumacetattrihydrat in 75 ml Methanol wurden 2,5 g (0,01 Mol) jod zugegeben. Das Gemisch wurde einige Stunden gerührt und sodann 5 Tage bei 25 bis 30° C stehengelassen. Hierauf wurde das Reaktionsgemisch in 500 ml Wasser gegossen, zu dem 3,0 ml konzentriertes Ammoniak zugegeben worden waren. Das Reaktionsprodukt

wurde dreimal mit je 50 ml Chloroform extrahiert. Die vereinigten Chloroformextrakte wurden zuerst mit 50 ml 2prozentiger Natriumthiosulfatlösung, dann mit 50 ml Wasser gewaschen. Der Chloroformextrakt wurde über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und bei 65⁰C im Vakuum eingedampft, wobei ein Rückstand aus rohem De-(N-methy|)-erythromycm B zurückblieb.

Die Abtrennung des Produktes von nicht umgesetztem Erythromycin B erfolgte durch Säulenchromatographie unter Verwendung von 70 g Magnesiumsilicatgel in einer Säule der Abmessungen 3 χ 20 cm. Die Säule wurde mit 1 Liter Benzol/0,3% Triethylamin vor Zugabe der Probe eluiert Sämtliche Elutionsmittel

enthielten 0,3% Triethylamin, Es wurden Fraktionen von 125 ml Volumen abgenommen. Die folgenden Fraktionen wurden gewonnen; 1 bis 12 (Elution&mittel Benzol); 13 bis 20 (Elutionsmittel Benzol/1 % Methanol); 21 bis 24 (Elutionsmittel Benzol/2% Methanol); 25 bis 28 (Elutionsmittel Benzol/4% Methanol); 29 bis 34 (Elutionsmittel Benzol/6% MethanoJ). Die Fraktiorwin 21 bis 28 wurden vereinigt, in 20 ml Äthanol gelöst und mit 04 g Aktivkohle behandelt Die Aktivkohle wurde entfernt und das Äthanol abgedampft, wobei 1,23 g De-(N-methyl)-erythromycin B zurückblieben; [x]w -89,0° (c= 1,00/MeOHJ.

Beispiel 5 Bis-[de-(N-methyl)]-erythromycin A

H₃C

CH,

In einen 500-ml-Kolben wurden 300 ml wasserfreies Methanol gegeben. Das Lösungsmittel wurde mit Stickstoff 20 Minuten durchgespült Dann wurden 0,648 g Natriummetall zugegeben. Nach der Umsetzung des Natriums wurde die Lösung auf 0 bis 5° C in einem Eisbad abgekühlt Dann wurden 4,00 g De-(N-methyl)-erythromycin A zugegeben. Nach dessen Auflösung wurden 7,08 g Jod zugesetzt Die Lösung wurde bei 0 bis 5" C unter Stickstoff 4 Stunden gerührt und sodann mit 1500 ml Wasser, zu dem 12 g Natriumthiosulfat und 10 ml konzentriertes Ammoniak zugegeben worden waren, versetzt Das erhaltene Gemisch wurde zweimal mit je 100 ml und zweimal mit je 50 ml Chloroform extrahiert. Die vereinigten Chloroformextrakte wurden mit 100 ml Wasser, das mit 5 ml konzentriertem Ammoniak basisch gemacht worden war, gewaschen. Der Chloroformextrakt wurde über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und im Vakuum bei 65° C eingedampft Man erhielt 3,40 g Bis-[de-(N-methyI)]-erythromycin A. Bei der Dünnschichtchromatographie ergab sich eine Reinheit der Verbindung von 95%. Vor der Elementaranalyse wurde die Verbindung zweimal in Äthanol gelöst und zur Trockne eingedampft, um zurückgehaltenes Chloroform zu entfernen. Dann wurde dieses Produkt aus wasserfreiem Äthanol umkristallisiert, wobei die Verbindung in kristalliner Form vom F. 223 bis 225⁶C; [a] ?? -723° (c = 1,00; MeOH) in 25%iger Ausbeute erhalten wurde.

Gewichtsanalyse in % für C₃SH₀NOi₃
(MG 705391)

Ben: C 59,55, H 9,00, N 138, O 29,47;
gef.: C 59,40, H 9,00, N 138, O 29,65.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Demethylierung des Dimethylaminorestes in Erythromycm-Antibiotika, dadurch gekennzeichnet, daß man 1 Äquivalent Erythromyrin-Antibiotikum mit 1 bis 5 Äquivalenten Jod oder Brom bei einem pH-Wert von 8 bis 10

a) bei Temperaturen unter 5° C in Gegenwart von 2 bis 4 Äquivalenten eines Alkalihydroxids, Alkalimethoxids oder Alkali-tert-Butoxids als starke Base oder

b) bei Temperaturen bis 50⁰C in Gegenwart eines Alkalisalzes einer Carbonsäure als schwache Base entweder in einer Menge von 10 bis 20 Äquivalenten oder in einer Menge von 3 bis 5 is Äquivalenten unter periodischer Zugabe einer entsprechenden Menge der starken Base, um den pH-Wert auf 8 bis 9 zu halten,

in Anwesenheit eines inerten Lösungsmittels umsetzt