DE2608218C3 - Rifamycin-Derivate, Verfahren zu ihrer Herstellung, sowie dieselben enthaltende pharmazeutische Präparate - Google Patents

Description

OH

worin Me einen Methylrest und R einen Cycloalkylrest mit 4 oder 5 Kohlenstoffatomen bedeuten.

2. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in Gegenwart eines inerten organischen Lösungsmittels bei einer Temperatur von Umgebungstemperatur bis Rückflußtemperatur des Reaktionsgemisches 3-Formylrifamycin-SV mit etwa 1 bis 1,1 äquimolaren Mengen eines Aminopiperazins der allgemeinen Formel II

H₂N-N N-R

worin R die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung besitzt, kondensiert

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als inertes organisches Lösungsmittel Dioxan, Tetrahydrofuran, Methanol, Äthanol, Benzol oder Äthylacetat verwendet
4. Pharmazeutisches Präparat zur Bekämpfung von mikrowellen Infektionen, enthaltend eine Verbindung nach Anspruch i zusammen mit einem pharmazeutischen Träger.

Die Erfindung betrifft neue Rifamycin-Derivate der allgemeinen Formel I

Me Me

Me

CH = N-N N—R

OH

worin Me einen Methylrest und R einen Cycloalkylrest mit 4 oder 5 Kohlenstoffatomen bedeuten, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie dieselben enthaltende pharmazeutische Präparate.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen besitzen ein breites antibakterielles Wirkungsspektrum und eine geringe Toxizität.
Die neuen Rifamycine werden durch Kondensation

von 3-Formylrifamycin-SV mit einem Aminopiperazin der allgemeinen Formel II

H₂N-

N-R

(Π)

worin R die vorstehend angegebene Bedeutung besitzt, hergestellt

Einige Kondensationsprodukte von 3-Formylrifamycin SV mit Aminopiperazinen werden in der US-PS to 33 42 810 beschrieben. Unter den dort beschriebenen Verbindungen hat das Kondensationsprodukt zwischen 4-Methyl-l-aminopiperazin und 3-FormyIrifamycin-SV (Rifampicin) in der Chemotherapie gegen infektiöse Erkrankungen und insbesondere gegen Tuberkulose ₎₅ und Lepra weite Anwendung gefunden.

In der bisherigen Literatur wurden keine Kondensationsderivate von 3-Formylrifamycin-SV mit 1-Aminopiperazinen, die in der 4-StelIung einen Cycloalkylsubsti tuenten aufweisen, beschrieben.

Die neuen tSifamycin-Derivate besitzen das übliche breite Wirkungsspektrum, welches dieser Klasse von Verbindungen eigen ist, und sind dadurch charakterisiert, daß sie bei der Behandlung mit Verabreichungsschemen, die ungewöhnlich große Zeitintervalle zwi- sehen zwei aufeinanderfolgenden Verabreichungen des Wirkstoffes erlauben, eine bemerkenswerte therapeutische Wirksamkeit zeigen.

Diese Eigenschaft bildet in der therapeutischen Praxis beachtliche Vorteile, da es die Erzielung guter Ergebnisse ohne Notwendigkeit einer täglichen Verabreichung erlaub; In einigen Versuchen, die mit den neuen Rifamycinen an Säugetieren, wie Mäusen, durchgeführt wurden, zeigten ein oder zwei Verabreichungen pro Woche gleiche oiler bessere Wirksamkeit als eine tägliche Verabreichung de· gleichen Dosis an Rifampicin. Die Notwendigkeit einer häufigen Verabreichung, wie einer täglichen Verabreichung, zur Erzielung eines zuverlässigen therapeutischen Effektes stellt

1) Antibakterielles Spektrum, in vitro

neben dem Nachteil der Aufnahme großer Mengen biologisch wirksamer Substanz während des gesamten Therapiezyklus, insbesondere bei einer langandauernden ambulanten Therapie, zweifellos für die Patienten eine unbequeme Aufgabe dar. Die erfindungsgemäßen Verbindungen erfordern aufgrund ihrer langandauernden Wirksamkeit zur Erzielung des gewünschten therapeutischen Effektes keine tägliche Verabreichung und erlauben daher eine erhebliche Erleichterung der Behandlung, insbesondere bei einer langandauemden Therapie.

Die unerwarteten biologischen Eigenschaften der neuen Rifamycine wurden durch Bestimmung der Überlebenszeit nach einer täglichen Verabreichung von Rifampicin und einer einmaligen wöchentlichen Verabreichung der gleichen Dosis an 3-(4-Cyclopentyl-l-piperazinyl)-iminomethyl-rifamycin-SV (nachfolgend als »Cyclopentyl-Derivat« bezeichnet) per os an Mäuse, die mit Mycobacterium tuberculosis H₃ZRy infiziert waren, nachgewiesen. Die Mäuse, die mit dem »Cyclopentyl-Derivat« behandelt waren, zeigten etwa gleiche Oberlebsnszeiten, obgleich jede von ihnen tatsächlich eine Gesamtmenge des Wirkstoffs erhielt, welche praktisch etwa ein Sechstel der Gesamtmenge des Wirkstoffes war, den jedes der Tiere, die einer Rifampicin-Verabreichung unterzogen warden, erhielt Die neuen Rifamycin-Derivate besitzen neben den vorstehend erwähnten Eigenschaften eine sehr gute antimikrobielle Wirksamkeit und geringe Toxizität Zum Beispiel beträgt der Wert für die minimale Hemmkonzentration in vitro für das Cyclopentyl-Derivat gegenüber Mycobacterium tuberculosis H37R» 0,05 μg/ml₁ während der Wert von Rifampicin 0,5 μg/ml beträgt Der LD₅₀-Wert des Cyclopentyl-Derivates bei Mäusen ist höher als 2000 mg/kg per os und 750 mg/kg intraperitoneal, währnd die entsprechenden Werte für Rifampicin 907 bzw. 416 mg/kg betragen.

Weitere Ergebnisse von Vergleichsversuchen sind in den folgenden Aufstellungen zusammengestellt:

Stamm	MHK, μg/ml	subkutan	Rifampicin	subkutan
		0,11	0,002	0,18
Staph. aureus ATCC 6538	Cyclopentyl-Derivat	0,76	0,005	1,74
Staph. Aureus Tour	0,005	1,77	0,02	2,87
Strep, haemolyticus C 203 ISM	0,005		0,01
Strep, faecalis ATCC 10541	0,05	0,01
Dipl. pneumoniae UC 41	0,05	5
Proteus vulgaris X 19 H ATCC 881	0,05	1
E. coli ATCC 10536	5	5
Kleb, pneumoniae ATCC 10031	2	10
Pseud, aeruginosa ATCC 10145	10
2) Experimentelle Infektion durch	10	Cyclopentyl-Derival
Stamm		ED50. mg/kg
		oral
		0,22
Staph. Aureus Tour		2,64
Strept. haem. C 203ISM		3,55
Dipl. pneum. UC 41
	grampositive Bakterien bei Mäusen
	Rifampicin
	ED50, mg/kg
	oral
	0,12
	0,93
	1.87

3) Toxizität bei Mäusen

bestimmt nach dem Verfahren von Lichtfield und Wilcojcon, J, Pharm. Exptl. Ther,, 96, 99, 1949

Verabreichte Verbindung

STso (Tage)

Verbindung	LDso, mg/kg
	oral intraperitoneal
CyclopentyS-Derivat Rifampicin	3210 750 770 585
4) Therapeutische Indices	bei oraler Verabreichung
Stamm	Orale therapeutische Indices
	(TI = LDso/EDso)
	Cyclopentyl- Rifampicin Derivat

Keine Cyclopentyl-Derivat

Rifampicin

21
105
42,5

IO

15

20

Staph. Aureus Tour 14591 64i6

Strept. haem. C203ISM 1216 828

Dipl. pneum. UC 41 904 411

5) MHK gegenüber Mycobacterium tubercolosis H₃₇R,

Diese Ergebnisse sprechen für sich selbst. In jedem Fall demonstrieren sie die lang andauernde Wirkung des Cyclopentyl-Derivates,

b) In diese Vergleichsversuch wurde der STso-Wert nach Verabreichung von 150 mg/kg per os Rifampicin bzw, 30 mg/kg per os des Cyclopentyl-Derivates an jede Maus einer Gruppe von 10 Mäusen gemäß dem folgenden Dosierungsschema bestimmt:

Rifampicin wurde einmal täglich in einer Menge von 10 mg/kg 15 Tage hintereinander beginnend vom Tag 10 der Infektion verabreicht, das Cyclopentyl-Derivat wurde in einer Menge von 10 mg/kg an den Tagen 10,17 .id 24 beginnend von der !Sektion (wöchentliche Intervalle zwischen den aufeinanderfolgenden Verabreichungen) verabreicht Die bei diesen Versuchen erhaltenen Ergebnisse sind folgende:

25

Verabreichte Verbindung

ST₅₀ (Tage)

Keine

MHK, μg/mI 30 Cyciopentyl-Derivat Cyclopentyl- Rifampicin Rifampicin

Derivat

21

110

75

Mycobacterium
tubercolosis H₃₇R,

0,02

0,5

35

Das Cyclopentyl-Derivat erweist sich bei in vitro-Untersuchungen als 25mal so wirksam wie Rifampicin.

40

6) Experimentelle Infektion durch Mycobacterium tubercolosis H₃₇RvUeJ Mäusen

Die Effekte des Cyclopentyl-Derivates und des Rifampicins an dieser Art Infektion wurden auf der Basis der »durchschnittlichen Überlebenszeit« (ST₅₀) der Mäuse während des Versuchs bestimmt. Dieser Parameter, welcher in Tagen ausgedrückt wird, wurde gemäß dem von Lichtfield und Wilcoxon, Journ. Pharm. Exp. Then, 97, 399, 1949, bestimmt, wobei während des Experiments die Sterbeziffer oder die Zahl der Todesfälle und die Tage, bei wichen der Tod eintrat, aufgezeichnet wurden. Je größer der STso-Wert ist, desto wirksamer ist der durch die Verbindung bewirkte Schutz.

a) In einem ersten Vergleichsversuch wurde der STso-Wert nach Verabreichung der gleichen Menge an Cyclopentyl-Derivat und Rifampicin an jede Maus einer Gruppe von 10 Mäusen gemäß dem folgenden Schema bestimmt; 2 Dosen der Verbindung ä 20 mg/kg wurden oral am Tag 10 und 17 (Intervall von I Woche zwischen den Verabreichungen) vom Tag der Infektion verabreicht. Jede Maus erhielt 40 mg der Verbindung. Kontrolltiere wurden infiziert, erhielten jedoch keine Verbindung.

Die erhaltenen Ergebnisse sind nachfolgend zusammengestellt:

Diese Ergebnisse zeigen, daß eine ungewöhnlich niedrige Dosis des neuen Cyclopentyl-Rifamycin-Derivates, in dem gleichen Zeitraum einen besseren Schutz ergibt als eine 5mal höhere Dosis des Rifampicins.

c) Die lang andauernde Wirkung des Cyclopentyl-Derivates wurde ebenfalls durch den foigendui Versuch bestätigt, wobei die ST50- Werte auf der Basis eines über 3 Monate andauernden Versuches bestimmt wurden. Bei diesem Versuch erhielt jede Maus einer Gruppe von 10 Mäusen wöchentlich 10 mg per os des Cyclopentyl-Derivates, während Rifampicin in einer wöchentlichen Dosierung von 60 mg per os (10 mg/kg, 6 Tage) verabreicht wurde. Für Testzwecke wurde das Cyclopentyl-Derivat ebenfalls in einer Dosis von 20 mg/kg per os (wöchentliche Verabreichung) verabreicht
Die erhaltenen Ergebnisse sind nachfolgend zusammengestellt:

Verabreichte Verbindung

Wöchentliche Dosis

ST₅₀ (Tage)

Keine - 28

Cyclopentyl-Derivat 20 415

Cyclopentyl-Derivat 10 350

Rifampicir 60 327

Aus diesen Ergebnissen geht hervor, daß Dosen, die Vj der Dosis von Rifampicin entsprachen, einen weit besseren Schutz bewirken, und daß ein besserer Effekt erreicht wird, wenn die erfindungsgemäße Verbindung in einem Langzeiidosierungsschema in einer Menge, die '/β der Menge von Rifampicin entspricht, verabreicht wird.

Die außergewöhnliche Wirksamkeit und Sicherheit der neuen Rifamycin-Derivate bei der Bekämpfung von mikrowellen Infektionen wurde ebenfalls bei der experimentellen Infektion bei Mäusen durch Staphylococcus aureus nachgewiesen. So zeigt das 3-(4-Cyclobutyl-l-piperazinyl)-iminomethyl-rifamycin-SV in repräsentativen Experimenten einen LD₅₀-WeN von 0,16 mg/kg, p.o. Die Toxizität ist sehr gering. Der LD₅O-Wert bei Mäusen ist höher als 2000 mg/kg, p. o., und 650 mg/kg, i. p.

Pie neuen erfindungsgemäßen Verbindungen werden geeigneterweise in üblichen pharmazeutischen Formen verabreicht.

Die Rifamycin-Derivate der allgemeinen Forme! I werden durch Kondensation von 3-Formylrifamycin-SV mit etwa I bis etwa 1,1 äquimolaren Mengen eines Aminopiperazins der allgemeinen Formel Il in Gegenwart eines inerten organischen Lösungsmittels, z. B. Dioxan, Tetrahydrofuran. Methanol, Äthanol, Benzol uuei Aiityiacciäi iicigcsiclii. Die Reakiiuiiiiempeiaiui kann von Umgebungstemperatur bis Rückflußtemperatur des Reaktionsgemisches variieren. Die Reaktion wird im allgemeinen durch Dünnschichtchromatographie verfolgt. Nach Vervollständigkeiit der Reaktion wird das Lösungsmittel unter vermindertem Druck abgedampft und der Rückstand wird durch Kristallisation aus Lösungsmitteln oder durch Säulenchromatographie gereinigt. Geeignete Lösungsmittel für die Kristallisation sind niedere Alkenole, Äthylacetat. Hexan oder Gemische derselben.

Die Synthese des Aminopiperazins der allgemeinen Formel Il wird nach bekannten Verfahren, welche die Alkylierung von N-Nitrosopiperazin mit einem geeigneten Cycloalkvlbromid oder -chlorid und anschließende Reduktion der Nitrosogruppe mit LiAIH₄ zur Erzielung der entsprechenden Aminoderivate umfaßt, erzielt. Ein alternativer Weg zur Herstellung des als Ausgangsmaterials verwendeten Aminopiperazins umfaßt die Nitrosierung der geeigneten N-Cycloalkylpiperazine und anschließende Reduktion der Nitrosogruppe mit LiAiH₁.

Die nachfolgenden Beispiele dienen der Erläuterung

ftf>r vrirlipcjpnrlpn FrfinHnna

Beispiel 1

3-(4-Cydopentyl-1 -piperazinyljiminomethylrifamycin-SV

0.01 Mol 3-Formy'irifamycin-SV wurden in Tetrahydrofuran gelöst und die erhaltene Lösung wurde mit 0.011 Mol I-Amino-·*-cyclopentyl-piperazin bei Raumtemperatur vernetzt, f .'ach 30 Minuten war die Reaktion vollständig, die Dünnschichtchromatographie des Gemisches zeigte das Verschwinden des als Ausgangsmaterial verwendeten 3-Formylrifamycin-SV. Das Lösungsmittel wurde anschließend abgedampft und der Rückstand wurde aus Äthylacetat kristallisiert. 3-(4-Cyclopentyl-1 -piperazinylJiminomethyl-rifamycin-SV wurde in einer 55%igen Ausbeute erhalten; Schmelzpunkt 179-180⁰C.
Die spektrophotometrischen Werte sind folgende:

/imax (mu.)

475
334

15.200

Die Elementaranalyse steht in Übereinstimmung mit den theoretischen Werten. Das als Ausgangsmaterial verwendete l-Amino^-cyclopentyl-piperazin (Siede-

ι., ολ n*»e /-* in ι ι ι _\ _J_ J ι_ λ II...ι:

puiint o\j — O^ ^,m/.i milt ι ig; nuiuc uuiiti nmjiiciuiig; von N-Nitrosopiperazin mit Cyclopentylbromid in Äthanol in Gegenwart von Natriumbicarbonat und anschließendes Reduzieren des so erhaltenen I -Nitroso-4-cyclopentylpiperazin mit LiAIH₄ in Äthyläther erhalten.

Beispiel 2

3-(4-Cyclobutyl-l piperazinyl)iminomethylrifamycin-SV

3-(4-Cyclobutyl-l-piperazinyl)iminomethyl-rifamycin-SV wurde beim Arbeiten gemäß dem in Beispiel I angegebenen Verfahren und unter Verwendung von l-Amino-4-cyclobutylpiperazin anstelle von I-Amino-4-cyclopentylpiperazin in einer 50%igen Ausbeute erhalten. 3-(4-Cyclobutyl-1 -piperazinyl)iminomethy!-rifamycin-SV schmolz bei I65-I68^CC (kristallisiert aus Äthylacetat).

Die spektrophotometrischen Werte sind folgende:

/max (nvj. I

470
333

17.500
30.500

Die ElementaranaKse stimmt mit den theoretischen Werten überein. Das als Ausgangsmaterial verwendete l-Amino-4-cyclobutylpiperazin wurde gemäß dem für die Herstellung von 1-4mino-4-cyclopentylpiperazin angegebenen Ve fahren erhalten. Das Produkt wurde in rohem Zustand verwendet.

Claims (1)

1. Patentansprüche;

   I. Rifamycin-Derivate der allgemeinen Formel I

   Me Me

   Me

   CH=N-N N-R