DE2756057A1

DE2756057A1 - Verfahren zur herstellung von 3',4'-dideoxykanamycin b

Info

Publication number: DE2756057A1
Application number: DE19772756057
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Tsuchiya; Hamao Umezawa; Sumio Umezawa
Original assignee: Microbial Chemistry Research Foundation
Current assignee: Microbial Chemistry Research Foundation
Priority date: 1976-12-16
Filing date: 1977-12-15
Publication date: 1978-06-29
Also published as: FR2374332A1; IE45912L; YU40179B; GB1589936A; HU177398B; ES474759A1; AU3061077A; JPS6052719B2; ATA899477A; IE45912B1; SE442512B; AT356815B; US4169939A; CH637402A5; YU298677A; FR2374332B1; JPS5377039A; BE861958A; AU505974B2; DE2756057C2

Description

PATENTANWÄLTE IJ TT Γ C Π C

PROF. DR. DR. J. REITSTOTTER £ ' 0 0 U ü /

DR.-ING. WOLFRAM BUNTE DR. WERNER KINZEBACH

BAUERSTRASSE 2t. O-SOOO MÜNCHEN 4O FERNRUF (OSSI 37 65 03 · TELEX 5216208 ISAR POSTANSCHRIFT: POSTFACH 7SO. D-SOOO MÜNCHEN 43

München, den ^-^1l-M/18 311

Zaidan Hojin Biseibutsu Kagaku Kenkyu Kai 3-Chome 14-23 Kamiohsaki, Shinagawaku Tokyo, Japan

i Verfahren zur Herstellung von 3',4·-Dideoxykanamycin B

809826/0730

Die oben beschriebenen bekannten Verfahren enthalten einige komplizierte Verfahrensstufen, bei denen die Amino- und Hydroxylgruppen des als Ausgangsmaterial verwendeten Kanamycin B geschützt werden und diese Schutzgruppen wieder entfernt werden und ergaben daher nur eine geringe Gesamtausbeute von nur 10 %.

Bei dem Versuch, ein verbessertes Verfahren zur Synthese von DKB zu finden, welches die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik umgeht, wurde nach längerer Forschung ein neuer Weg zur Synthese von DKB gefunden, der in der ι japanischen Patentanmeldung Nr. 146903/75, der Britischen V'\ Patentanmeldung Nr. 49 034/76, der US-Anmeldung SN 745 015 und der belgischen Patente Nr. 849 311 beschrieben ist.

Für die Gesamtsynthese von DKB aus Kanamycin A umfaßt dieses i '-f\ neue Verfahren die nachstehend aufgeführten, aufeinanderfolgenden Verfahrensstufen:
Kanamycin B wird mit einem Sulfonsäurehalogenid der Formel

R^aSO₂X
worin

R^a für eine Niedrigalkyl-, Aryl- oder Aralkylgruppe steht,

und
X ein Wasserstoffatom bedeutet,

in Gegenwart eines Base umgesetzt, wobei man dann ein penta-N-sulfoniertes Kanamycin B der Formel (i)

809826/0730

M/18 311

CHpNHR

NKR

(i)

erhält, worin

R jeweils für -SO_?R^a steht, worin R^a die oben angegebenen Bedeutungen besitzt;

man setzt die sulfonierte Verbindung der Formel (i) mit ; einem Alkylidenierungs-, Arylidenierungs-, Cyclohexylidenierungs- oder Tetrahydropyranylidenierungsmittel um, wobei man ein \ Paar der 4"- und 6"-Hydroxylgruppen schützt und sich eine Verbindung der Formel (ii) ergibt:

809R?6/0730

M/18 311

2755057

HKR¹

(ii)

worin

R die eben angegebenen Bedeutungen besitzt und Z eine Alkyliden-, Aryliden-, Cyclohexyliden- oder Tetrahydropyranilydengruppe bedeutet;

die Verbindung der Formel (ii) setzt man dann mit einem Sulfonsäurehalogenid der Formel R SO_X um, worin R und X die oben angegebenen Bedeutungen besitzen, wobei jedoch Voraussetzung ist, daß dieses Sulfonsäurehalogend das gleiche ist, wie in der ersten Stufe, der Sulfonierungsstufe verwendet, es kann aber auch verschieden sein, wobei man dann eine Verbindung der Formel (iii) erhält:

8C-9R?R/n73O

M/18 311

CH2KKR^b

(iii)

worin

R und Z die oben angegebenen Bedeutungen besitzen

und

c b
R gleich R ist, aber auch davon verschieden sein kann,

und

d c

R für ein Wasserstoffatom oder die Gruppe R steht;

man behandelt die Verbindung der Formel <iii) mit einem Metalljodid, um die 3'- und 4'-Disulfonsäureestergruppen zu entfernen und erhält dabei die 3* ,4'-ungesättigte Verbindung der Formel (iv)

809826/0730

ORIGINAL IN6PECTED

M/18 311

77-R057

(iv)

worin R , Z und R die oben angegebenen Bedeutungen besitzen; ]

man hydrolysiert dann die 3',4'-ungesättigte Verbindung der i Formel (iv) unter schwach sauren Bedingungen, um die j

Schutzgruppe -Z- zu entfernen und erhält dabei die Verbindungen i der Formel (v) ' ;

NHR^L

worin R und R die oben angegebenen Bedeutungen besitzen;

ORfGINAL

man behandelt dann die Verbindung der Formel (v) mit einem Alkalimetall oder Erdalkalimetall in Gegenwart von flüssigem Ammonik oder eines Niedrigalkylamins oder Mischungen davon, um die Schutzgruppen R und R zu entfernen, wobei man dann 3¹,4'-Dideoxy-3'-eno-kanamycin B der Formel (vi) erhält:

(vi)

K MH
KO \|

und hydrolysiert die Verbindung (vi), um das Endprodukt, 3',4'-Dideoxykanamycin B zu erhalten.

Das oben beschriebene neue Verfahren beruht auf den neuen Erkenntnissen, daß die fünf Aminogruppen des Kanamycin B j auch geschützt werden können, wenn man als Aminoschutzgruppe j eine Sulfonylgruppe (R^aSO_-) verwendet, ausgewählt unter Niedrigalkylsulfonylgruppen, Arylsulfonylgruppen und Aralkylsulfonylgruppen, welche in ihrer Art verschieden sind von den Alkoxycarbonylgruppen, welche für den gleichen Zweck in dem zuvor beschriebenen Verfahren nach dem Stand der Technik verwendet werden* Es wurde gefunden,

ORIGINAL IN6PECTED

daß wenn man das so hergestellte aminogeschützte Kanamycin B Derivat der Formel (i) dann mit einem Alkylidenierungs-, Arylidenierungs-, Cyclohexylidenierungs- oder Tetrahydropyranilydenierungsmittel umsetzt, um einige der Hydroxylgruppen des Kanamycin B zu schützen, das Paar der 4"- und 6"-Hydroxylgruppen dann selektiv geschützt werden kann, indem man es in die Form einer Acetal- oder Ketalgruppe überführt, ohne das Paar der 3'- und 4'-Hydroxylgruppen zu blockieren, wenn die Schutzreaktion unter bestimmten, geregelten Reaktionsbedingungen erfolgt·

Das so erhaltene 4",6"-O-geschützte Derivat der Formel (ii) kann in ein 3',4'-di-O-sulfoniertes Produkt oder ein 3',4',2"-tri-O-sulfoniertes Produkt der Formel (iii) überführt werden, j wenn man es mit einem geeigneten Sulfonierungsmittel um- | setzt. '

Wenn man dieses sulfonierte Produkt mit einem Alkalimetalljodid behandelt, können die 3'- und 4'-Sulfonsäureestergruppen entfernt werden, wobei sich dann das entsprechende 3',4'-Dideoxy-3'-eno-Derivat der Formel (iv) ergibt.

Wenn man dieses 3',4'-Dideoxy-3'-eno-Derivat mit einer schwachen Säure, beispielsweise wässriger Essigsäure behandelt, kann die Schutzgruppe für das Paar der 4"- und 6"-Hydroxylgruppen hydrolytisch entfernt werden, ohne daß die aminoschützenden Sulfonylgruppen beeinträchtigt werden und auch ohne daß die 2"-Sulfonsäureestergruppe, falls eine solche vorhanden ist, beeinträchtigt wird.

Das erhaltene 3',4'-Dideoxy-3'-eno-Derivat der Formel (ν), bei dem die Schutzgruppen an den 4"- und 6"-Hydroxylgruppen entfernt wurden, wird mit einem Alkalimetall oder Erdalkalimetall in Gegenwart von flüssigem Ammoniak umgesetzt, wobei man dann die amino-schützenden Sulfonylgruppen (R ) entfernen kann.

Nach Entfernung der Aminoschutzgruppen kann die 2"-Sulfonylgruppe gleichzeitig von der 2"-Hydroxylgruppe entfernt werden, falls eine solche 2"-Sulfonylgruppe als Hydroxylschutzgruppe vorhanden ist.

ί Das erhaltene, nicht mehr geschützte Derivat (nämlich 3'-Eno- j kanamycin B) der Formel (vi) kann dann mit Wasserstoff katalytisch hydriert werden, wobei man dann das Endprodukt,

DKB, erhält. I

Zusammenfassung der Erfindung

Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines neuen Verfahrens zur synthetischen Herstellung von DKB, welches j frei ist von den Nachteilen des bekannten Verfahrens nach j dem Stand der Technik, wie in der Britischen Patentschrift ι 1 349 302 beschrieben. Weiterer Gegenstand ist die Schaffung eines neuen, verbesserten Verfahrens zur synthetischen Herstellung von DKB, das mit einer geringeren Anzahl von Verfahrensstufen durchgeführt werden kann und wobei man DKB in einer Ausbeute erhält, die der gemäß dem neuen Syntheseverfahren, wie es in der britischen Patentanmeldung Nr. 49034/76 und in der US-Anmeldung SN.745 015 beschrieben ist, noch überlegen ist. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung. '

Als Ergebnis weiterer Forschungen wurde gefunden, daß selbst wenn man das neue Verfahren zur Synthese von DKB, wie es in den oben bezeichneten britischen und US-Anmeldungen beschrieben ist, abändert, indem man die Sulfonyl-Aminoschutzgruppe durch eine andere Aminoschutzgruppe ersetzt, närälieh eine unsubstituierte oder substituierte Benzyloxycarbonylgruppe, - DKB nach den gleichen aufeinanderfolgenden Verfahrensstufen wie oben beschrieben hergestellt werden kann, mit der Ausnahme, daß die Zwischenprodukte, 3',4*-di-O-sulfonylierte oder 3¹,4*,2"-tri-0-sulfonylierte Kanamycin B

809826/0730

M/18 311

Derivate, sowohl mit einem Alkalimetalljodid als auch einem reduzierenden Metall, wie Zinkstaub, umgesetzt werden müssen, um in das entsprechende 3',4'-Dideoxy-3'-eno-kanamycin B
Derivat überführt werden zu können, und daß überraschenderweise die Gesamtausbeute an DKB, gemessen am als Ausgangsmaterial verwendeten Kanamycin B, um etwa 10 % oder mehr verbessert werden kann, indem man ein derart abgeändertes Verfahren anwendet, so daß die Gesamtausbeute an DKB 50 % oder noch mehr erreichen kann.

Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 3',4'-Dideoxykanamycin B der Formel (I):

HO

das dadurch gekennzeichnet ist, daß es folgende Verfahrensstufen umfaßt:

809826/0730

M/18 311

a) Umsetzung einer Verbindung der Formel (II):

CH₂NER¹

NHR-

NHIT

(II)

worin

R für eine unsubstituierte oder substituierte Benzyloxycarbony!gruppe als Aminoschutzgruppe stehen kann und

R entweder ein Wasserstoffatom oder eine Niedrigalkyl- i sulfonylgruppe, eine Arylsulfonylgruppe oder eine ι Aralkylsulfonylgruppe als Hydroxylschutzgruppe darstellt,!

mit einem Alkalimetall oder Erdalkalimetall in Gegenwart

1 2

von flüssigem Ammoniak, um die Schutzgruppen R und R (wenn R nicht für Wasserstoff steht) auf einmal aus der Verbindung der Formel (II) zu entfernen, wobei man dann 3",4'-Dideoxy-3'-eno-kanamycin B der Formel (III) erhält;

8 0 9 8 2 6/0730

M/18 311

a -

JtV

(III)

B09B?6/0730

b) Umsetzung der Verbindung der Formel (III) mit Wasserstoff in Gegenwart eines Hydrierungskatalysators, um die 3¹,4'-ungesättige Bindung zu hydrieren, wobei man dann 3¹,4'-Dideoxykanamycin B erhält.

Die Herstellung des geschützten 3',4*-Dideoxy-3'-eno-kanamycin j B Derivats der Formel (II), welches als Ausgangsmaterial für die erste erfindungsgemäße Ausführungsform verwendet wird, wird noch weiter unten eingehend beschrieben. Die in dem geschützten 3',4'-Dideoxy-3'-eno-kanamycin B Derivat (II) enthaltene Gruppe R kann eine unsubstituierte oder substituierte Benzyloxycarbonylgruppe der Formel:

R-

CH₂OCO-

bedeuten, worin R für Wasserstoff oder eine Aminogruppe, eine Halogengruppe, eine Niedrigalkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe, wie Phenyl oder Phenoxy, eine Aralkylgruppe, wie Benzyl, oder einen Benzolring, der mit der Phenylgruppe, die in der obigen Formel dargestellt ist, kondensiert ist und so einen Naphthalinring bildet, steht. Geeignete Beispiele für unsubstituierte oder substituierte Benzyloxycarbonylgruppen als Aminoschutzgruppe R sind Benzyloxycarbonyl, p-Chlorbenzyloxycarbonyl, p-Aminobenzyloxycarbonyl, m- oder p-Isopropylbenzyloxycarbonyl, p-Phenylbenzyloxycarbonyl, p-Phenoxybenzyloxycarbonyl und α- oder ß-Naphthylmethyloxycarbonylgruppen. Die Hydroxyl-

2
schutzgruppe R steht für eine Niedrigalkylsulfonylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie Methylsulfonyl, Äthylsulf onyl, Propy!sulfonyl, Isopropylsulfonyl und Buty!sulfonyl;

809826/0730

eine Arylsulfonylgruppe, wie Benzolsulfonyl und ein substituiertes Benzolsulfonyl, beispielsweise p-Toluolsulfonyl, o-Nitrobenzolsulfonyl, p-Nitrobenzolsulfonyl, p-Methoxybenzolsulfonyl und 1- oder 2-Naphthalinsulfonyl; oder eine Aralkylsulfonylgruppe, wie Benzylsulfonyl.

Gemäß der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Stufe a) das geschützte 3',4'-Dideoxy-3'-eno-kanamycin B Derivat (II) in Anwesenheit von flüssigem Ammoniak mit einem Alkalimetall oder Erdalkalimetall umgesetzt. Bei dieser Umsetzung werden die Aminoschutzgruppe R

2
und die Hydroxylschutzgruppe R (falls eine solche anwesend ist) gleichzeitig aus der Verbindung (II) entfernt. Diese Reaktion kann bevorzugt so erfolgen, daß man die Verbindung (II) in flüssigem Ammoniak löst und Stücke eines oder mehrerer Alkalimetalle, wie Lithium, Natrium und Kalium, oder eines Erdalkalimetalles, wie Kalzium, Magnesium oder Barium, zu der Lösung der Verbindung (II) in flüssigem Ammoniak gibt. Wenn man flüssigen Ammoniak verwendet, kann die Reaktionstemperatur im Bereich von -80 ⁰C bis -30⁰C liegen. Die Reaktionszeit kann vorteilhaft im Bereich von 0,2 bis 12 Stunden liegen. Geeignete Mengen an Alkalimetall oder Erdalkalimetall sind von etwa 10 bis 100 Mol pro Mol Verbindung (II). Die Alkalimetall- oder Erdalkalimetallstücke können auf einmal oder auch portionsweise zugegeben werden.

Wenn die Reaktion vollständig ist, mischt man Wasser, ein Niedrigalkanol, wie Methanol oder Äthanol, oder Ammoniumchlorid mit der Reaktionsmischung, um überschüssiges (nicht umgesetztes) Alkalimetall oder Erdalkalimetall zu entfernen, entfernt dann das Lösungsmittel durch Eindampfen oder Destillieren aus der Reaktionsmischung und nimmt den so erhaltenen Rückstand in einem Volumen Wasser auf. Die erhaltene wäßrige Lösung wird dann gereinigt, beispielsweise durch Säulenchromatographie an einem Kationenaustauscherharz, wie

809826/0730

Dowex 5OW χ 2 (H cycle)(ein Produkt von Dow Chemical Co. USA) j wobei man dann 3',4'-Dideoxy-3'-eno-Kanamycin B der Formel j (III) in gereinigter Form erhält.

Das so erhaltene 3',4'-Dideoxy-3'-eno-kanamycin B wird dann

in Stufe b) der ersten erfindungsgemäßen Ausfuhrungsform I

hydriert, wobei man dann 3',4'-Dideoxykanamycin B als End- ;

produkt erhält. Diese Hydrierung kann so durchgeführt werden, \

daß man gasförmigen Wasserstoff mit einer Lösung der Ver- ;

bindung (III) in einem inerten Lösungsmittel, vorteilhaft i

Wasser, einem Alkanol mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie i

ι Methanol, Äthanol und Isopropanol oder Aceton, Dioxan, :

Pyridin, Tetrahydrofuran, Dimethylformamid, Cyclohexan und , Äthylacetat, oder in Mischungen von zwei oder mehr dieser ! Lösungsmittel umsetzt. Die Reaktionsmischung enthält auch '. einen bekannten Hydrierungskatalysator, wie Raney Nickel, ι Platin, Platinoxyd, Palladium-auf-Aktivkohle, Palladiumoxyd,
Kobalt, einen Rhodiumkomplex, Kupfer oder Eisen.Die Hydrierung ! kann bei einer Temperatur von -40 ⁰C bis +120 ⁰C und bevorzugt ■ bei Umgebungstemperatur oder einer Temperatur bis zu 100 ⁰C
erfolgen. Obwohl die Hydrierung unter atmosphärischem Druck

leicht vonstatten geht, kann sie doch bei einem erhöhten \

2 '·

Druck von beispielsweise 5 bis 100 kg/cm wirksamer durch- j geführt werden. Geeignete Reaktionszeiten sind 0,5 bis 48 J

j Stunden. Durch diese Hydrierung wird die Doppelbindung zwischer den 3¹- und 4'-Kohlenstoffatomen des 3',4'-Dideoxy-3'-enokanamycin B (III) gesättigt und man erhält das DKB der
Formel (I).

Das so erhaltene DKB kann, falls gewünscht, auf bekannte
Weise, beispielsweise durch Säulenchromatographie gereinigt
und in seine Säureadditionssalze, wie Sulfat, Hydrochlorid,
Methansulfonat und dergleichen überführt werden, indem man
es mit einer Säure, wie Schwefelsäure, Chlorwasserstoffsäure,
Methansulfonsäure und dergleichen umsetzt. Wenn roan DKB
mittels Säulenchromatographie reinigt, erhält man das Produkt

809826/07

häufig in Form des Carbonats, da während der Chromatographie
Kohlendioxyd aus der Atmosphäre absorbiert wird.

Die Herstellung des bei der ersten Ausführungsform des er- )

findungsgemäßen Verfahrens als Ausgangsmaterial verwendeten, !

geschützten 3¹,4'-Dideoxy-3'-eno-kanamycin-B-Derivats der ' Formel (II) kann wie folgt durchgeführt werden.

Man setzt Kanamycin B (in Form der freien Base) mit einem j Benz yloxycarbonylhalogenid-Reagens der Formel (IV) j

CH₂OCOX (IV)

j worin j

3 !

R für ein Wasserstoffatom, eine Aminogruppe, eine Halogengruppe, eine Niedrigalkylgrunpe, eine Arylgruppe oder
I
; eine Aralkylgruppe, wie oben bereits beschrieben, steht

^; und !

! X ein Chlor oder Bromatom bedeutet, !

I in an sich bekannter Weise, um eine Aminogruppe zu schützen,

! um, so daß die 5 Aminogruppen von Kanamycin B mit den

ι Aminoschutzgruppen maskiert sind, nämlich den unsubstitu-

j ierten oder substituierten Benzyloxycarbonylgruppen der

i Formel:

CH₂OCO

wobei man ein penta-N-benzyloxycarbonyliertes Kanamycin B
der Formel (V) erhält:

809R26/0730

M/18 311

CH₂NHR¹

(V)

Hi

worin R jeweils die gleichen Bedeutungen aufweist wie sie für R in der Formel (II) angegeben sind und die Benzyloxycarbonylgruppe der Formel

-OCO-CH

bedeutet, worin R für die oben angegebenen Bedeutungen steht. Die Umsetzung von Kanamycin B mit dem die Benzyloxycarbonylgruppe einführenden Reagens der Formel (IV) kann dadurch erfolgen, daß man Kanamycin B und das Reagens (IV) im wesentlichen im einem Molverhältnis von 1:5, gelöst in Wasser, einem Niedrigalkanol mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie Äthanol oder Dioxan, oder einem Lösungsmittelgemisch, bei einer Temperatur von -30 ⁰C bis +50 ⁰C in Gegenwart eines Alkalimetallhydroxyds oder Alkalimetallcarbonate, wie Natriumcarbonat, umsetzt. ·

809826/0730

M/18 311

- so

Das so hergestellte penta-N-benzyloxycarbonylierte Kanamycin B j (V) wird dann mit einem Alkylidenierungsmittel, Arylidenierungsr mittel, Cyclohexylidenierungsmittel oder Tetrahydropyranylide- ; nierungsmittel umgesetzt, um ein Paar der 4"- und 6"-Hydroxyl- j gruppen in eine Acetal- oder Ketalgruppe zu überführen, um diese Hydroxylgruppen zu schützen, wobei man dann ein 4",6"-O-geschütztes Derivat der Formel (VI) erhält:

CH₂NHR

NHR

(VI)

worin

R die oben angegebenen Bedeutungen besitzt und Z eine Alkyliden-, Aryliden-, Cyclohexyliden oder Tetrahydropyranylidengruppe bedeutet.

Die Umsetzung der Verbindung (V) mit dem Alkylidenierungs-, Arylidenierungs-, Cyclohexylidenierungs- oder Tetrahydropyranylidenierungsmittel erfolgt in einem geeigneten, aprotischen, organischen Lösungsmittel, wie Dimethylformamid, in Gegenwart einer katalytischen Menge einer Säure, beispielsweise

809826/0730

Schwefelsäure oder p-Toluolsulfonsäure, unter wasserfreien Bedingungen bei einer niedrigeren Temperatur von beispielsweise 10 - 80 ⁰C, wie in der Beschreibung der US-PS 3 929 erwähnt. Geeignete Alkylidenierungs-, Arylidenierungs-, Cyclohexylidenierungs- oder Tetrahydropyranylidenierungsmittel sind 2,2·-Dimethoxypropan, Anisaldehyd, 1,1-Dimethoxycyclohexan und 1,1-Dimethoxytetrahydropyran. Falls gewünscht, kann man die beiden oben genannten Verfahrensstufen auch in umgekehrter Reihenfolge durchführen, so daß man Kanamycin zuerst mit dem Alkylidenierungs-, Arylidenierungs- Cyclohexylidenierungs- oder Tetrahydropyranylidenierungsmittel | umsetzt, um die 4"- und 6"-Hydroxylgruppen zu schützen und anschließend die Umsetzung mit dem Reagens der Formel (IV) ! durchführt, wobei die Aminogruppen geschützt werden.

! Das wie oben beschrieben erhaltene 4",6"-O-geschützte j Derivat (VI) wird dann mit einem Sulfonsäurehalogenid der j Formel (VII)

R⁴SO₂X (VII)

umgesetzt, worin

4
R eine Niedrigalkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen,

eine Arylgruppe, wie Phenyl und Naphthyl oder eine Aralkylgruppe, wie Benzyl, bedeutet und X ein Chlor- oder Bromatom bedeutet.

wobei die 3'- und 4'-Hydroxylgruppen und gelegentlich die 2"-Hydroxylgruppe sulfoniert werden und man so ein 3',4'-Di-O-sulfonyl- oder 3',4',2"-0-Trisulfonylprodukt der Formel (VIIIj) erhält: '

8C9826/0 730

M/18 311

(VIII)

worin

R und Z die oben angegebenen Bedeutungen besitzen,

4 4

W für die Sulfonylgruppe -SO_R steht, worin R die angegebenen Bedeutungen besitzt, und

R für ein Wasserstoffatom steht, oder die für W angegebenen j Bedeutungen hat, j

oder man erhält eine Mischung des 3',4'-Di-O-SuIfonylprodukts und des 3',4',2"-Tri-0-Sulfonylprodukts. Die Verfahrensstufe zur Herstellung des sulfonylierten Produkts (VIII) kann in einem basischen Lösungsmittel, wie Pyridin oder Picolin, bei einer niedrigen Temperatur von beispielsweise -30 ⁰C bis 50 ⁰C erfolgen.

Das Sulfonylprodukt (VIII) wird dann mit einem Alkalimetalljodid oder -bromid und einem reduzierenden Metall, wie Zinkpulver, umgesetzt, um die Sulfonsäureestergruppen aus den 3¹- und 4'-Stellungen zu entfernen, wobei man dann das

0 9R2R/0730

M/18 311

3',4'- ungesättigte Derivat (3'-Eno-derivat) der Formel (IX) erhält:

(IX)

worin

1 2
R , Z und R die oben angegebenen Bedeutungen haben. Diese Reaktionsstufe kann man durchführen, indem man ein Alkalimetalljodid, wie Kaliumjodid oder Natriumjodid, sowie ein reduzierendes Metall, wie Zinkpulver, einer Lösung des Sulfonylprodukts (VIII) in einem inerten organischen Lösungsmittel, wie Dimethylformamid, zusetzt und die Reaktion bei einer Temperatur von 50 bis 150 ⁰C während 15 Minuten bis 3 Stunden ablaufen läßt. Wenn, wie es im vorliegenden Verfahren der Fall ist, die Aminoschutzgruppe für die Aminogruppen des Kanamycins die Benzyloxycarbonylgruppe ist, so wurde nun gefunden daß die gleichzeitige Verwendung eines Alkalimetalljodids oder -bromids und eines reduzierenden Metalls, wie Zinkpulver, notwendig ist, um das sulfonierte Produkt (VHI) in das entsprechende 3',4*-ungesättigte Derivat, das 3¹,4'-Dideoxy-3¹-eno-derivat (IX) zu überführen.

809826/0730

Dies ist anders als bei dem Verfahren, bei dem die Amino- '■' schutzgruppe eine SuIfonylgruppe ist, das in der japanischen Patentanmeldung 146903/75, der britischen Patentanmeldung ; ! 49034/76 und der US-Patentanmeldung SN 745 015 beschrieben ' ist.

Das 3',4'-ungesättigte Derivat (IX) wird dann in an sich ! bekannter Weise behandelt, um die Alkyliden-, Aryliden-, j Cyclohexyliden- oder Tetrahydropyranylidengruppe Z zu entfernen, welche die 4"- und 6"-Hydroxylgruppen schützt. Diese Verfahrensweise hängt von der Art der Schutzgruppe -Z- i ab und die Entfernung der Isopropyliden-, Benzyliden-, j Cyclohexyliden- und Tetrahydropyranylidengruppe als Schutz- | gruppe -Z- kann mittels milder Hydrolyse unter Verwendung verdünnter Chlorwasserstoffsäure oder wäßriger Essigsäure erfolgen. Entfernung der 4",6"-O-Schutzgruppe -Z- aus dem 3'-Eno-Produkt (IX) ergibt das aminogeschützte 3',4'-Dideoxy-3'-eno-kanamycin B-Derivat der obigen Formel (II).

ί Für die Gesamtsynthese von DKB, ausgehend von Kanamycin B,

j schafft eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von DKB, das folgende aufein- ! anderfolcjende Stufen umfaßt:

a) Man setzt Kanamycin B mit einem Benzyloxycarbonylhalogenid der obigen Formel (IV) um, wobei man die fünf Aminogruppen von Kanamycin B mit einer unsubstituierten oder substituierten Benzyloxycarbonylgruppe schützt und dabei das penta-N-benzyloxycarbonylierte Kanamycin B der obigen Formel (V) erhält,

b) man setzt die Verbindung der Formel (V) mit einem Alkylidenierungsmittel, Arylidenierungsmittel, Cyclohexylidenierungsmittel oder Tetrahydropyranylidenierungsmittel um, wobei man ein Paar der 4"- und 6"-Hydroxylgruppen des Kanamycin B Moleküls schützt und erhält dabei das 4",6"-O-geschützte Derivat der obigen Formel (VI),

809826/0730

M/18311 -?r-3S 2755057

c) man setzt die Verbindung der Formel (VI) mit einem Sulfonsäurehalogenid der obigen Formel (VII) um, wobei man die 3¹- und 4'-Hydroxylgruppen und gelegentlich auch die 2"-Hydroxylgruppe sulfoniert und dabei das 3',4'-Di-O-Sulfonyl- oder 3',4',2"-Tri-0-sulfonylprodut der obigen Formel (VIII) oder eine Mischung des 3',4*-Di-O-sulfonyl- ^:

und des 3',4',2"-Tri-0-sulfonylprodukts erhält, '<

d) man setzt das Sulfonylprodukt der Formel (VIII) ent- _: weder allein oder in Mischung mit einem Alkalimetallbromid j oder -jodid und einem reduzierenden Metall um, wobei man 3'- und 4'-Sulfonsäureestergruppe aus der Verbindung (VIII) entfernt und somit das 3',4'-ungesättigte Derivat der obigen Formel (IX) erhält,

e) man behandelt die Verbindung der Formel (IX) auf an sich bekannte Weise zur Entfernung der Schutzgruppe -Z-der 4"- und 6"-Hydroxylgruppen und erhält dabei das aminogeschützte 3',4'-Dideoxy-3'-eno-kanamycin B Derivat der obigen Formel (II),

f) man setzt die Verbindung der Formel (II) mit einem Alkalimetall oder Erdalkalimetall in Gegenwart von flüssigem Ammoniak um, wobei man die Schutzgruppen R und R (wenn letztere nicht für Wasserstoff steht) auf einmal aus der Verbindung der Formel (II) entfernt und das 3',4'-Dideoxy-3'-eno-kanamycin B der obigen Formel (III) erhält, und

g) setzt die Verbindung der Formel (III) mit Wasserstoff in ! Gegenwart eines Hydrierungskatalysators um, wobei man dann ■ 3',4'-Dideoxykanamycin B als Endprodukt erhält.

809826/0730

M/18 311

27SB057

Weiterhin wurde gefunden, daß das aminogeschützte 3',4'-Dideoxy-3'-eno-kanamycin B Derivat der Formel (II) direkt mit Wasserstoff katalytisch hydriert werden kann, wobei man das aminogeschützte 3',4'-Dideoxykanamycin B Derivat der Formel (X)

CH NHR¹

MHR^J

1 2
worin R und R die oben angegebenen Bedeutungen besitzen, und gegebenenfalls ein teilweise nicht mehr geschütztes Produkt davon erhält, welches durch die Entfernung eines Teils der Aminoschutzgruppen (R ) durch die Hydrierung gebildet wird, und daß die so erhaltene Verbindung der Formel (X) und das oben erwähnte teilweise nicht mehr geschützte Produkt mit einem Alkalimetall oder Erdalkalimetall in Gegenwart von flüssigem Ammonik behandelt werden können, um daraus auf einmal die Schutfz gruppen R und R (wenn letzteres nicht für Wasserstoff steht) zu entfernen, wobei man dann auch das gewünschte Produkt, 3',4'-Dideoxykanamycin B, erhält.

Die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist somit eine Modifizierung der ersten Aμsführungsform

μ/is 311 - Xr- 72 27 SGO57

des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von DKB
und umfaßt folgende Verfahrensstufen:

a) Man setzt die Verbindung der obigen Formel (II) mit
Wasserstoff in Gegenwart eines Hydrierungskatalysators

um, wobei man das aminogeschützte 3',4'-Dideoxykanamycin B
Derivat der obigen Formel (X) erhält und ·

b) setzt dann die Verbindung der Formel (X) mit einem

Alkalimetall oder Erdalkalimetall in Gegenwart von flüssigem Ammoniak um, wobei die restlichen Aminoschutzgruppen (R )

2
und die Hydroxyl-Schutzgruppe (R , wenn letztere nicht für

Wasserstoff steht) auf einmal entfernt werden und man
somit DKB erhält.

Die Stufen a) und b) der dritten Ausführungsform der vor- ι liegenden Erfindung können unter den gleichen Reaktionsbe- I dingungen und auf die gleiche Weise wie die Stufen a) und b)
der ersten Ausführungsform durchgeführt werden.

! Gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist weiterhin eine Modifizierung des Verfahrens gemäß der

\ zweiten Ausführungsform möglich, wobei man DKB ausgehend von

ι j

Kanamycin B herstellt, wobei man nach den Verfahrensstufen j

I

j a), b), c), d) und e) der zweiten erfindungsgemäßen Aus- ; führungsform arbeitet und anschließend die Stufen a) und b) !

der dritten Ausführungsform folgen läßt.

In Stufe a) der dritten Ausführungsform erhält man bei der
! katalytischen Hydrierung der Verbindung (II) das amino- ·

geschützte 3¹,4'-Dideoxy-3'-eno-kanamycin ß Derivat (X).
: Nach dieser Hydrierung kann jedoch manchmal, abhängig von
' der Art des verwendeten Hydrierungskatalysators, ein Teil ί der amino-schützenden Benzyloxycarbonylgruppen (R ) aus der j

9Β?β/Π7

ORIGINAL INSPECTED

m/18 311 - rf-3J 275~Q57

Verbindung (X) entfernt sein. Demgemäß verwendet man vorzugsweise Platinoxyd oder Palladiumoxyd als Katalysator, da diese Katalysatormaterialien selektiv die 3',4'-ungesättigte Bindung der Verbindung (X) hydrieren, ohne eine Abspaltung der Benzyloxycarbonylgruppen (R ) zu bewirken. Die teilweise nicht mehr geschützte Verbindung (X) kann jedoch als solche in der anschließenden Stufe b) verwendet werden, wo man die Schutzgruppen entfernt, um das gewünschte Produkt, DKB, zu erhalten.

Wendet man die Verfahren gemäß den erfindungsgemäßen Ausführungsformen 1 bis 4 an, so kann man DKB aus Kanamycin B in vorteilhaft hoher Ausbeute und mit den folgenden weiteren Vorteilen erhalten.

1) Die einzelnen Stufen der Synthese von DKB aus Kanamycin B sind einfach durchzuführen und die Gesamtausbeute an DKB beträgt 50 % oder mehr, bezogen auf das eingesetzte Kanamycin B.

2) Die Anzahl der zur Synthese von DKB erforderlichen Verfahrensstufen ist verringert, da eine getrennte Stufe, während der die 2"-Hydroxylgruppe durch eine Acylgruppe, wie Ankanoyl und Aroyl, geschützt wird, wie dies in den bekannten Verfahren nach dem Stand der Technik nötig war, unterlassen werden kann,

3) die Entfernung der Schutzgruppen von den 5 Aminogruppen und der 2"-Hydroxylgruppe kann auf einmal erfolgen, wobei keine Nebenreaktionen stattfinden.

OFMGINAL INSPECTED

8 0 9 R ? R / Π 7 3 0

m/18 311 -3^-3Q ?7^rr"057

Es wurde vorgeschlagen, daß einige der unsubstituierten oder substituierten Benzyloxycarbonylcruppen, welche als Aminoschutzgruppen (R ) im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, allgemein zum Schutz der Aminogruppen von Kanamycin B bei der Synthese eines Kananycin B Derivats zur Verfügung stehen, (vgl. Japanische Patentveröffentlichung 7595/75, Britisches Patent 1 349 302 und US PS 3 929 762) und es wird dann festgestellt, da3 die Entfernung , der Bcnzyloxycarbonylgruppe von den Ami^pig^ilppeh nur durch katalytische Hydrogenolyse oclar saure Hyä^iyS^;, beispielsweise in wässriger Essigsäure oder Bfomvfesserstoffsäure, erfolgt. Im Gegensatz dazu wird bei .dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Entfernung der Benzyloxycarbonylgruppe von den Aminogruppen das spezielle Verfahren angewandt, daß man mit einem Alkalimetall oder Erdalkalimetall in Gegenwart von flüssigem Ammoniak behandelt,anstatt die katalytische Hydrogenolyse oder saure Hydrolyse anzuwenden, die üblicherweise für diesen Zweck verwendet wird. Bei der Entfernung der aminoschützenden Benzyloxycarbonylgruppen, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Hydroxyl-Schutzgruppe ' (die Niedrigalkylsulfonyl-, Arylsulfonyl- oder Aralkylsulfonyl-;

ι gruppe) gleichzeitig von der 2"-Hydroxylgruppe entfernt, falls eine solche Hydroxylschutzgruppe vorhanden ist. j Andererseits ist bekannt, daß man die Benzyloxycarbonylgruppe , von der benzyloxycarbonylierten Aminogruppe abspalten kann, wenn man letztere mit metallischem Natrium in flüssigem ; Ammoniak behandelt (vgl. beispielsweise Sifferd und Vigneauds Artikel in "J. Biol. Chem." Band 108, S 753 (1935)).

Trotzdem wurde dieses bekannte Verfahren der Entfernung · der amino-schützenden Benzyloxycarbonylgruppe niemals bei der synthetischen oder semisynthetischen Herstellung von Aminoglycosid-Antibiotika verwendet. Denn es war nicht zu j erwarten, daß die komplizierte Molekularstruktur von Kanamycin B als eines der Aminoglycosid-Antibiotika durch eine Behandlung mit einem Alkalimetall oder Erdalkalimetall

80ΗΠ?β/Π730 ORIGINAL IN6PECTED

M/18 311

-¥o

in flüssigem Ammoniak unbeschädigt bleiben würde, und daß man durch die Behandlung mit einem Alkali- oder Erdalkalimetall in flüssigem Ammoniak die gleichzeitige Entfernung der schützenden Sulfonylgruppe von der 2"-Hydroxylgruppe des Kanamycin B Moleküls bewirken könne .

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt wurde nun neu gefunden, daß das aminogeschützte 3',4'-Dideoxy-3'-eno-kanamycin-B-Derivat der Formel (II), welches die Benzyloxycarbonylgruppen zum Schutz der fünf Aminogruppen enthält, als Ausgangsmaterial oder als Zwischenprodukt bei der Synthese von DKB verwendet werden kann. Diese neue Erkenntnis war nur möglich, nachdem die Anmelder in den gleichzeitig laufenden Anmeldungen! nämlich der japanischen Anmeldung Nr. 146903/75, der britischen Anmeldung 49034/76 und der US Anmeldung SN 745 gefunden hatten, daß das Paar der 4"- und 6"-Hydroxylgruppen von Kanamycin B selektiv in eine Acetal- oder Ketalgruppe umgewandelt werden kann, um sie zu schützen, ohne das Paar der 3¹- und 4'-Hydroxlgruppen zu maskieren, wenn das Alkylidenierungs-, Arylidenierungs-, Cyclohexylidenierungscder Tetrahydropyranylidenierungsmittel unter den vorstehend beschriebenen, geregelten Reaktionsbedingungen umgesetzt wird. Auf dieser Grundlage fand man, daß die unsubstituierte oder substituierte Benzyl— oxycarbonylgruppe anstelle der Niedrigalkylsulfonyl-, Arylsulfonyl- oder Aralkylsulfonylgruppe verwendet werden kann, um die Aminogruppen zu schützen, daß sogar wenn die 2"-Hydroxylgruppe gleichzeitig mit der Sulfonierung der 3¹- und 4'-Hydroxylgruppen sulfoniert werden kann, dies die anschließenden Verfahrensstufen nicht negativ beeinflußt, und daß es sogar vorteilhaft ist, die Sulfonylgruppe gleichzeitig von der sulfonierten 2"-Hydroxylgruppe zu entfernen, wenn die amino-schützenden Benzyloxycarbonylgruppen entfernt werden. Dadurch, daß außerdem die Entfernung der Aminoschutzgruppe und der Hydroxy!schutzgruppe von der 2"-Hydroxylgruppe

809876/0730

bei dem erfindungsgemäßen Verfahren praktisch quantitativ erfolgt, erhält man einen unerwarteten Vorteil insofern, als dadurch die Gesamtausbeute and DKB (bezogen auf das eingesetzte Kanamycin B) auf etwa 50 % oder mehr erhöht wird, was noch etwa 10 % mehr als die Gesamtausbeute von etwa 40 % DKB ist, die mit den gleichzeitig laufenden Anmeldungen erreicht werden konnten.

Die nachstehenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern, ohne sie einzuschränken.

809826/0730

m/18 311 -j^-tfi2 27bo057

Beispiel

1) Herstellung von penta-N-Benzyloxycarbonyl-4"-6"-0-cyclohexyliden-Kanamycin B

KHEz

/ V / _ν / (Bz = EenzylGxv-

carborxyl)

4,7 g Kanamycin B (freie Base) löst man in 50 ml Wasser und gibt nacheinander 6 g Natriumcarbonat und dann 100 ml Dioxan, gefolgt von 9,0 g Benzyloxycarbonylchlorid zu. Man rührt die so erhaltene Mischung 4 Stunden bei Umgebungstemperatur, konzentriert die Reaktionsmischung und gießt das Konzentrat in Wasser. Die unlöslichen Stoffe werden abfiltriert, mit Wasser gewaschen und gut getrocknet. Dann nimmt man diesen Feststoff in 50 ml Dimethylformamid auf, gibt dann 4 ml Cyclohexanon-dimethylketal (d.h. 1,1-Dimethoxycyclohexan) und eine katalytische Menge (100 mg) wasserfreie p-Toluolsulfonsäure zu. Man läßt die Reaktionsmischung über Nacht stehen, gießt sie dann in ein großes Volumen 8-molaren wässrigen Ammoniaks, entfernt die Feststoffe, die sich abgesetzt

809876/Π730

M/18 311

2755057

haben, durch Filtrieren, wäscht mit Wasser und erhält so das Titelprodukt.

Die Ausbeute beträgt 9,68 g (91 %).

[α]

+ 48 (c 1, Pyridin)

Analyse C,

berechnet: gefunden:

C	28	H	12	N	,67	%
62,	19	6,	18	5	,77	%
62,	6,	5

2) Herstellung von penta-N-Benzyloxycarbonyl-3¹,4',2"-tri-O-benzylsulfonyl-4",6"-0-cyclohexyliden-Kanaraycin B

NH3z

NHBz

(Bz = Benzyloxycarbonyl, Bs = Benzylsulfonyl)

809826/0730

Man löst 200 mg des in Stufe 1) erhaltenen Produkts in 4 ml Pyridin, kühlt die erhaltene Lösung auf -20 C und gibt dann 123 mg Benzylsulfonylchlorid zu. Man läßt die Mischung 4,5 Stunden bei dieser Temperatur stehen, setzt dann 0,1 ml Wasser zu, um das nicht umgesetzte Benzylsulfonylchlorid zu zersetzen, engt die Reaktionsmischung durch Eindampfen des Lösungsmittels ein und gießt die konzentrierte Lösung in eine 0,05 %-ige wäßrige Natriumcarbonatlösung. Der Niederschlag wird durch Filtrieren gesammelt, mit Wasser gewaschen und getrocknet, wonach man dann das Titelprodukt erhält. Die Ausbeute beträgt 272 mg (99 %).

[<x]p⁵ +59° (c 0,8, Dioxan) .
Analyse Cg₅H₉₃N₅O₂₆S₃

¹ berechnet: gefunden:

j 3) Herstellung von penta-N-Benzyloxycarbonyl-2"-0-benzylsulfonyl-4",6"-0-cyclohexyliden-3',4'-dideoxy-3'-enokanamycin B

C	14	H	53	N	13	S	67
60,	90	5,	45	4,	03	5,	67
59,	5,	4,	5,

809B26/0730

M/18 311

CH₂I-3i3z 0

NKBz

OK₂C

27R6057

NHE₂

K NHEz //
ΟΧΙ /

NHBz

(Bz = Benzyloxycarbonyl, Bs = Benzylsulfony1)

Man suspendiert 169 mg des in Stufe 2) erhaltenen Produkts : mit 1,7 g Natriumjodid und 840 mg Zinkpulver in 3,4 ml Dimethylj formamid und rührt die so erhaltene Suspension 35 Minuten ; bei 95 ⁰C. Nach dem Abkühlen wird die verfestigte Reaktionsmischung mit Chloroform extrahiert. Der Extrakt in Chloroform wird mit Wasser gewaschen, über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und zu einem Sirup eingeengt. Dann nimmt man diesen Sirup in heißem Chloroform auf und setzt der erhaltenen Lösung Hexan zu, wonach das Titelprodukt als eine feste Substanz ausfällt. Die Ausbeute beträgt 115 mg (86 %).

[α] +12,5° (c 0,8, Dioxan).

NMR-Spektrum (in CDCl₃) σ'5,6 (2H AB Quartett, J = ca. 11 Hz, H-3',4').

809826/0730

M/18 311

2755057

Analyse C₇₁H₇₉N₅O₃₀S

C	,96	H	83	N	17	S	37
62	,73	5,	96	5,	04	2,	32
62	5,	5,	2,

berechnet: gefunden:

4) Herstellung von penta-N-Benzyloxycarbonyl-2"-0-benzylsulfonyl-3',4'-dideoxy-3'-eno-kanamycin B

CH₂NHBz

NH3z

MHBz

OBs

(Bz = Benzyloxycarbonyl, Bs = Benzylsulfonyl)

Man löst 115 mg des in der obigen Stufe 3) erhaltenen Produkts in einer Mischung von 0,25 ml Dioxan, 0,15 ml Wasser und 1,6 ml Essigsäure und erhitzt die erhaltene Lösung 2,5 Stunden bei 80 C. Man engt die Reaktionslöung ein, nimmt den erhaltenen Rückstand in Dioxan auf und gibt dann Wasser zu,

809826/0730

M/18 311

275R057

worauf das Titelprodukt als Feststoff ausfällt. Dieses wird durch Filtrieren gesammelt und getrocknet. Die Ausbeute bej trägt 104 mg (96 %).

¹ 25 ο

[α]_β + 10 (c 0,2, Dioxan).

i Analyse C,_t.H_₁N_l-O,_ftS

berechnet: gefunden:

C	26	H	62	N	50	S	,52
61,	35	5,	63	5,	22	2	,89
61,	5,	5,	2

5) Herstellung von 3',4'-Dideoxy-3'-eno-kanamycin B (gemäß der ersten Ausführungsform)

CH₂HH₂

Man löst 61 mg des in Stufe 4) erhaltenen penta-N-Benzyloxycarbony1-2"-O-benzylsulfonyl-3',4'-dideoxy-3'-eno-kanamycin B in etwa 18 ml flüssigem Ammoniak bei -50 ⁰C und gibt anschließend etwa 120 mg metallisches Natrium zu. Man rührt die Mischung 1 Stunde vorsichtig bei -50· ⁰C und gibt dann Methanol zu, um das überschüssige metallische Natrium zu

809R26/0730

entfernen. Dann läßt man die Reaktionsmischung sich langsam auf Raumtemperatur erwärmen, wobei der Ammoniak verdampft:. Der so erhaltene Rückstand wird in Wasser gelöst, die Mischung mit 4 ml eines Kationenaustauscherharzes, Dowex 5OW χ (H cycle) unter Rühren versetzt. Man gibt die Mischung, die dieses Harz enthält, oben auf eine Säule von 3,5 ml des gleichen Harzes, Dowex 5OW χ 2, wäscht die gesamte Harzkolonne gründlich mit Wasser und eluiert dann unter Verwendung von 1 molarem wässrigem Ammoniak als Entwicklungsmittel. Man sammelt das Eluat in Fraktionen, vereinigt diejenigen Fraktionen, welche Ninhydrin-positive Reaktionen zeigten, und konzentriert zur Trockne, wobei man dann 3',4'-Dideoxy-3'-eno-kanamycin B in Form des Mono-carbonats erhält. Die Ausbeute beträgt 23,8 mg (97 %).

p⁵ +44 ° ( c 0,4, Wasser).
Diese Verbindung zeigt antibakterielle Aktivität.

Analyse ^ci3^H35^N5^Oa'^H2^CO3

CHN

berechnet: 44,61 7,29 13,41 %

gefunden: 44,76 7,51 13,75 %

6) Herstellung von 3',4'-Dideoxykanamycin B j

Man löst 12,1 mg des in Stufe 5) erhaltenen Produkts in 0,3 ml Wasser, dem man dann eine katalytische Menge (etwa 5 mg) Platinoxyd zugibt. Dann hydriert man 1,5 Stunden

2 mit Wasserstoff bei einem Druck von 3,5 kg/cm , filtriert die Reaktionslösung ab, um den Katalysator zu entfernen, engt das Filtrat zur Trockne ein, wobei man dann das gewünschte Produkt, 3',4'-Dideoxykanamycin B in Form des Monocarbonats erhält. Die Ausbeute beträgt 11,5 mg (95 %).

809826/Π730

M/18 311

7^-057

[ο]_ + 110 ° (c 1, Wasser). Die Gesamtausbeute an 3',4'-Dideoxykanamycin B, bezogen auf das Ausgangsprodukt, Kanamycin B, beträgt 57 %.

Das gemäß diesem Beispiel erhaltene Produkt war hinsichtlich des NMR-Spektrums, IR-Spektrums und antibakteriellen Spektrums in völligem Einklang mit einer zuvor hergestellten authentischen Probe von DKB.

Analyse C₁

berechnet:
gefunden:

C	43	H	,66	N	,64
44,	91	7	,96	13	,63
44,	7	13

Beispiel 2

1) Herstellung von penta-N-Benzyloxycarbonyl-2"-0-benzyl sulfonyl-3',4'-dideoxykanamycin B
(gemäß der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform)

NKBz

CH-OH

J-Lo

!CHBz

ORIGfNAL INSPECTED

809876/0730

(Bz = Benzyloxycarbonyl, Bs = Benzylsulfony 1) .

I Man löst 108 mg des in Stufe 4) in Beispiel 1 erhaltenen : penta-N-Benzyloxycarbonyl-2"-0-benzylsulfonyl-3^l ,4'-dideoxy- ! 3'-eno-kanamycin B in 3 ml einer Mischung von Wasser und i Dioxan (1 : 1 bezogen auf das Volumen) und gibt dann 30 mg j Platinoxyd zu. Dann hydriert man wie in Stufe 6) von Beispiel ι 1 beschrieben und erhält dabei das Titelprodukt in einer Ausbeute von 106 mg (98 %).

2) Herstellung von 3',4'-Dideoxykanamycin B

! Das in Stufe 1 dieses Beispiels erhaltene Hydrierungsprodukt

j löst man bei -50 C in flüssigem Ammoniak und behandelt es

I dann wie in Stufe 5) in Beispiel 1 beschrieben, um die

Schutzgruppen, nämlich die Benzyloxycarbonylgruppen und die

i Benzylsulfonylgruppe, zu entfernen. Man erhält 3',4'-Dideoxy-

; kanamycin B als Monocarbonat in einer Ausbeute von 39 mg

! (95 %, bezogen auf das penta-N-Benzyloxy-carbonyl-2"-0-

■ benzylsulfonyl-3',4'-dideoxy-3'-eno-kanamycin B).

[a]^⁵ + 109 ° (c 1, Wasser).

Die Gesamtausbeute an DKß betrug in diesem Beispiel 51 %, bezogen auf die Ausgangsverbindung Kanamycin B.

809826/0730

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von 3',4'-Dideoxykanamycin B_#

dadurch gekennzeichnet, daB man NHR¹
/ VNHR¹ a) eine Verbindung der Formel (II) / ' CH₀NHR¹ N ( L \ \ /
NHR¹

worin

R eine unsubstituierte oder substituierte Benzyloxycarbonylgruppe als Aminoschutzgruppe darstellt und

R entweder für Wasserstoff oder eine Niedrigalkylsulfonylgruppe, eine Arylsulfonylgruppe oder eine Aralkylsulfony!gruppe als Hydroxylschutzgruppe steht,

mit einem Alkalimetall oder Erdalkalimetall in Gegenwart von flüssigem Ammoniak umsetzt, um die Schutzgruppen R¹ und R² (wenn R² nicht für Wasserstoff steht) auf

809828/0730 . original inspected

M/18 311

275SÜ57

einmal aus der Verbindung der Formel (II) zu entfernen, wobei man 3',4'-Dideoxy-3'-eno-kanamycin B der Formel (III) erhält:

und

HO

(III)

b) die Verbindung der Formel (III) mit Wasserstoff in Gegenwart eines Hydrierungskatalysators umsetzt, wobei die 3',4'-ungesättigte Bindung hydriert wird und man das 3',4'-Dideoxykanamycin B erhält.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aminoschutzgruppe R ausgewählt wird unter Benzyloxycarbonyl-, p-Chlorbenzyloxycarbonyl-, p-Aminobenzyloxycarbonyl-, m-Isopropylbenzyloxycarbonyl-, p-Isopropylbenzyloxycarbonyl-, p-phenylbenzyloxycarbonylp-Phenoxybenzyloxycarbonyl, a-Naphthylmethyloxycarbonyl- und ß-Naphthylmethyloxycarbonyl-Gruppen.

809826/0730

m/18 311 - y<- $ 275R057

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydroxyl-Schutzgruppe R ausgewählt wird unter Methylsulfonyl-, Äthylsulfonyl-, Propylsulfonyl-, Isopropylsulfonyl-, Butylsulfonyl-, Benzolsulfonyl-, p-Toluolsulfonyl-, o-Nitrobenzolsulfonyl-, p-Nitrobenzolsulfonyl, p-Methoxybenzolsulfonyl-, 1-Naphthalinsulfonyl-, 2-Naphthalinsulfonyl- und Benzylsulfonyl-Gruppen.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Aminoschutzgruppe R Benzyloxycarbony1 und als

2
Hydroxylschutzgruppe R Benzylsulfonyl gewählt wird.

Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Formel (II) mit metallischem Natrium in flüssigem Ammoniak bei einer Temperatur von -60 ⁰C bis -30 ⁰C umgesetzt wird.

Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Formel III unter Druck in Gegenwart von Platinoxyd oder Palladiumoxyd als Hydrierungskatalysator mit Wasserstoff umgesetzt wird.

Verfahren zur Herstellung von 3',4 *-Dideoxykanamycin B ausgehend von Kanamycin B, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) Kanamycin B mit einem Benzyloxycarbonylhalogenid der Formel (IV) umsetzt:

809826/0730

ORIGINAL IN6PECTED

M/18 311

CH₂OCOX

(IV)

worin

R ein Wasserstoffatom, eine Aminogruppe, ein Halogenatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe oder eine Aralkylgruppe bedeutet und

X für ein Chlor- oder Bromatom steht,

um die fünf Aminogruppen von Kanamycin B mit der Benzyloxycarbonylgruppe der Formel

R"

CH₂OCO-

zu schützen, wobei man dann das penta-N-benzyloxycarbonylierte Kanamycin B der Formel (V) erhält:

CH₂NHR¹

803R26/073O

M/18 311

'-5

worin R die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung besitzt und für die Benzyloxycarbonylgruppe der Formel

CH₂OCO-

steht, worin R die oben angegebenen Bedeutungen -besitzt,

b) die Verbindung der Formel (V) mit einem Alkylidenierungs mittel, Arylidenierungsmittel, Cyclohexylidenierungsmittel oder Tetrahydropyranylidenierungsmittel umsetzt, um ein Paar der 4"- und 6"-Hydroxylgruppen zu schützen, wobei man dann das 4",6"-O-geschützte Derivat der Formel (VI) erhält:
1

CH₂NHR

NHR"¹

NHR

(VI)

worin R¹ die oben angegebenen Bedeutungen besitzt und Z für eine Alkyliden-, Aryliden-, Cyclohexyliden- oder Tetrahydropyranyliden-Gruppe steht,

809826/0730

M/18 311

c) eine Verbindung der Formel (VI) mit einem Sulfonsäurehalogenid der Formel (VII):

R⁴SO₂X

(VII)

umsetzt, worin

R eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe oder eine Aralkylgruppe bedeutet und

X für ein Chlor- oder Bromatom steht,

wobei die 3'- und 4'-Hydroxylgruppen und gelegentlich auch die 2"-Hydroxylgruppe sulfoniert werden und man das 3',4'-Di-O-SuIfonyl- oder 3',4',2^M-Tri-0-sulfonylprodukt der Formel (VIII) erhält:

CH₂NHR

NHR^J

(VIII)

worin

R und Z die oben angegebenen Bedeutungen besitzen,

809826/0730

M/18 311

-r- 7

4 W für die Sulfonylgruppe der Formel -SO₀R steht,

4 ^z

worin R die oben angegebenen Bedeutungen besitzt,

und
2
R für ein Wasserstoffatom steht oder die oben für

W angegebenen Bedeutungen besitzt,

oder man erhält eine Mischung des 3*,4'-Di-0-sulfonylprodukts und des 3¹,4',2"-Tri-0-sulfonylprodukts,

d) das Sulfonylprodukt der Formel (VIII) entweder allein oder in Mischung mit einem Alkalimetallbromid oder -jodid und einem reduzierenden Metall umsetzt, um die 3'- und 4'-SuIfonsäureestergruppen zu entfernen, wobei man das 3'-4'-ungesättigte Derivat der Formel (IX) erhält:

UHR^J

(IX)

worin

1 2
R , R und Z die oben angegebenen Bedeutungen besitzen,

809826/0730

M/18 311

e) die Verbindungen der Formel (IX) auf an sich bekannte Weise behandelt, um die Gruppe Z zu entfernen, die die 4"- und 6"-Hydroxylgruppen schützt, wobei man dann das amino-geschützte 3',4'-Dideoxy-3'-eno-kanamycin B-Derivat der Formel (II) erhält:

CH₂NHR

NHFT

NHR^J

(ID

worin R und R die oben angegebenen Bedeutungen besitzen.

f) die Verbindungen der Formel (II) mit einem Alkalimetall oder Erdalkalimetall in Gegenwart von flüssigem

1 2

Ammoniak umsetzt und die Schutzgruppen R und R

(wenn R² nicht für Wasserstoff steht) auf einmal aus der Verbindung der Formel (II) zu entfernen, wobei man das 3¹,4'-Dideoxy-3'-eno-kanamycin B der Formel (III) erhält:

809826/0730

M/18 311

(III)

HO

und

g) die Verbindung der Formel (III) in Gegenwart eines Hydrierungskatalysators mit Wasserstoff umsetzt, wobei man dann 3¹,4'-Dideoxykanamycin B als Endprodukt erhält.

Verfahren zur Herstellung von 3¹ ,4'-Dideoxykanamycin B, dadurch gekennzeichnet, daß man

1 2 a) Verbindungen der Formel (II) , worin R und R die in Anspruch 1 angegebenen Bedeutungen besitzen, in Gegenwart eines Hydrierungskatalysators mit Wasserstoff umsetzt, wobei man das amino-geschützte 3',4'-Dldeoxy-3'-eno-kanamycin B-Derivat der Formel (X) erhält:

809826/0730

M/18 311

- yC-40

1 2

worin R und R die oben angegebenen Bedeutungen besitzen,
und

b) die Verbindungen der Formel (X) mit einem Alkalimetall oder Erdalkalimetall in Gegenwart von flüssigem Ammoniak umsetzt, um die verbliebenen Aminoschutzgruppen (R ) und die Hydroxylschutz-

2
gruppe (R , wenn dies nicht für Wasserstoff steht) auf einmal zu entfernen, wobei man dann 3',4'-Dideoxy-kanamycin B erhält.

9. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man den Verfahrensstufen a), b), c), d) und e) gemäß Anspruch 7 die Stufen a) und b) gemäß Anspruch folgen läßt.

809826/0730

M/18 311

3',4'-Dideoxykanamycin B ist ein semisynthetisches Antibiotikum mit hoher Aktivität gegen arzneimittelresistente Bakterien \ und wird vielfach klinisch angewendet (vgl. GB-PS 1 349 302; \ ÜS-Reissue Patent 28 647; "Journal of Antibiotics" Band 4_f :

S. 485 (1971) und japanische Patentveröffentl. Nr. 7595/75). !

3',4'-Dideoxykanamycin B, das nachstehend manchmal als DKB j bezeichnet wird, entspricht der folgenden Strukturformel:

Bekannte Verfahren zur Herstellung von 3',4^f-Dideoxykanamycin B sind folgende zwei Verfahren:

1) Man verwendet Kanamycin B als Ausgangsmaterial, setzt es mit einem Alkoxycarbonylhalogenid um, um die fünf Aminogruppen des Kanamycin B Moleküls durch die Alkoxy-

809826/0730

carbonylgruppe als Aminoschutzgruppe zu schützen, und schützt dann das 3¹- und 4'-Hydroxylgruppenpaar ; sowie das 4"- und 6"- Hydroxylgruppenparr, indem man sie mit einem Alkylidenierungs-, Arylidenierungs-, j Cyclohexylidenierungs- oder Tetrahydropyranylidenierungsmittel umsetzt, wobei man sie in eine Acetal- oder Ketalgruppe überführt. Anschließend wird die 2"-Hydroxylgruppe mit einer Alkanoyl- oder Aroylgruppe, welche als herkömmliche Hydroxylschutzgruppen bekannt sind, geschützt und anschließend entfernt man das Paar der 3'- und 4'-Hydroxylgruppen selektiv durch Behandeln mit verdünnter Säure. In den nachfolgenden Stufen verfährt man nacheinander wie folgt: Man sulfoniert die so freigesetzten 3¹- und 4'-Hydroxylgruppen, knüpft zwischen den 3¹- und 4'-Kohlenstoffatomen eine Doppelbindung, indem man das 3Λ,4'-disulfonierte Produkt mit einem Alkalimetallbromid, oder -jodid und Zinkpulver behandelt und anschließend hydriert man die Doppelbindung. Danach wird die Schutzgruppe für das Paar der 4"- und 6"-Hydroxylgruppen durch Behandeln mit einer Säure entfernt und schließlich entfernt man dann die verbleibenden Aminoschutzgruppen, wobei ! man dann DKB erhält (vgl. die oben zitierte GB-PS 1 349 302;| US-Reissue-Patsnt 28 647 und die japanische Patentveröffentlichung Nr. 7595/75).

2) Die Aminogruppen des als Ausgangsmaterials verwendeten Kanamycin B werden geschützt, indem man sie in eine Gruppe von der Art einer Schiff sehen Base umwandelt, dann schützt man ein Paar der 3'- und 4'-Hydroxylgruppen sowie ein Paar der 4"- und 6"-Hydroxylgruppen, indem man sie in eine Acetal- oder Ketalgruppe überführt. Das auf diese Weise hergestellte geschützte Kanamycin B Derivat wird dann wie oben beschrieben weiter behandelt, bis man dann DKB erhält (vgl. die oben genannte GB- und üS-PSen).