Brevet FR2171990A1 — publié le 19730928

Cette invention concerne l'amélioration du procédé de préparation des composés ayant la formule suivante : où : R est un groupement alkyle en C1-C6, ou Z-(CH2)mA-(CH2)n- ; Z est un groupement thiényle, furyle, ou Y est un groupement hydroxyle protégé ou amine protégé , A est l'oxygène, le soufre, ou une liaison carbone-carbone m est un entier de O à 4 n est un entier de 1 à 4 Q est l'hydrogène, le fluor, le chlore, le brome, un groupement alkyle en C1-C6, alcoxy en C1-C2, nitro, cyano, hydroxyle ou trifluorométbyle R1 est l'hydrogène, un groupement alkyle en C1-C6, halo-alkyle en C1-C6, alcényle en C3-C8, alcynyle en C3-C8, benzyle, méthoxybenzyle, nitrobenzyle, benzhydryle, trityle, phtalimidométhyle, succinimidométhyle, phénacyle ou triméthylsilyle R est un groupement alkyle en C1-C6 : alkyle en C2 -C6 substitué par un groupement hydroxyle, nitro, di(alkyl en Cl-C4)amine, cyano, ou un halogène t alcényle en C3 -C6 ; benzyle ; phényle ; pyridyle thiényle: furyle, thiadiazyle, tétrazyle ; ou est OR4 ou N(R4)2 ; et R4 est l'hydrogène ou un groupement alkyle en C1-C4 ; ou leurs sulfoxydes, si la céphalosporine de départ est un sulfoxyde. On obtient ainsi cette 3-thiomEthylcéphalosporine par réaction d'un mercaptan ayant la formule RsH avec une 3-halomOthylcéphalosporine ayant la formule ou le sulfoxyde correspondant, où X est le chlore, le brome, ou l'iode, et R, R1 et R2 sont tels que définis ci-dessus. Ainsi R et R1 dans le produit proviennrn de 1 halométhylcéphalosporine de départ alors que R2 dans le produit est issu du mercaptan utilisé. On peut préparer par n'importe quel moyen approprié la 3-halométhylcdphalosporine, substance de départ du procédé amélioré. Par exemple, on peut l'obtenir à partir d'une 3-méthylcéphalosporine par une série de réactions comprenant l'isomérisation en position 2 de la double liaison de la position 3 de la 3-méthylcéphalosporine, l'halogénation du groupement méthyle en position 3 de la # 2 céphalosporine par traitement avec un agent d'halogénation comme le N-bromosuccinimide, et l'isomérisation en position 3 de la double liaison de la position 2 de la 3-halométhylcéphalosporine. On peut obtenir å son tour,de façon appropriée,la 3-méthylcéphalosporine a partir d'une pénicilline, par le procédé décrit dans le Brevet E.U.A.N 3.275.626. Si l'on obtient la 3-halométhylcéphalosporine de départ à partir d'une pénicilline par un tel procédé, le groupement R de la formule peut ttre de d préférence le reste d'un groupement acyle fixé en position 6 de la pénicilline comme, par exemple, un groupement benzyle ou un groupement phénoxyméthyle. Toutefois, l'élimination de tels groupements acyle des céphalosporines pour obtenir des 7-aminocéphalosporin est bien connue, comme ltest la réacylation suivante du groupement amine en position 7 de la céphalosporine, pour obtenir des céphalosporines ayant l'activité biologique désirée.Il est donc évident que R peut etre le reste d'un groupement acyle quelconque couramment utilisé dans la chimie des pénicillines ou des céphalosporines, pour acyler les groupements amine en position 6 ou 7 de tels composés. Ainsi, R dans les formules peut entre un groupement tel que le groupement méthyle, tert-butyle, a-formyloxybenzyle, phényl thiométhyle, benzyloxyméthyle, c'- (N-benzyloxycarbonyl) amino-m- hydroxybenzyle, thiénylméthyle, furylméthyle, p-chlorophénoxyméthyle, p-tri fluorométhylbenzyle1 ou o-méthoxybenzyloxyéthy le. Des groupements R équivalents a ceux nommés et définis ici sont évidents pour l'homme de l'art. Il faut noter que, lorsque Y dans la formule est un groupement hydroxyle ou amine, on le protège pendant la réaction selon les modes opératoires connus de l'homme de l'art. Par exemple, on protège couramment les groupements hydroxyle par transformation en esters comme les esters de formyle, d'acétyle ou de trifluoroacétyle. On protège les groupements amine par acylation avec des groupements courants CO. R le groupement acétyle ou chloroacétyle, et avec des groupements que l'on peut plus facilement éliminer, comme le groupement trichloroéthoxycarbonyle, benzyloxycarbonyle, ou tert-butoxycarbonyle. De plus, on protège souvent les groupements amine par transformation en une énamine par réaction avec un composé à groupement méthylène actif comme l'acétoacétate de méthyle. Bien que R1 puisse etre l'hydrogène de telle façon que le groupement carboxyle est présent sous forme de l'acide libre, c'est une pratique courante en chimie organique de protéger les groupements carboxyle par formation d'esters. Comme les acides céphalosporaniques ont généralement une activité biologique plus grande que les esters, il est généralement indiqué de couper l'ester pour obtenir l'acide libre å la fin de la réaction. Pour cette raison, les esters préférés sont ceux que l'on peut facilement éliminer comme les esters de tert-butyle, trichloréthyle, benzyle, benzhydryle ou p-nitrobenzyle.Il n'est pas nécessaire d'utiliser dans le procédé amélioré un ester que l'on peut éliminer facilement, de telle sorte que l'on peut utiliser des esters comme les esters de méthyle, d'hexyle, de 2-chlorobutyle, d'allyle ou de 3-butynyle. shéoriquement n'importe quel mercaptan peut réagir avec la 3-halométhylcéphalosporine, à condition que le mercaptan ne contienne pas d'autre groupement fonctionnel qui gene la réaction. Des mercaptans types sont définis par la formule et comprennent des composés tels que le méthylmercaptan, l'éthylmercaptan, le butylmercaptan, le 2-mercaptan-5-méthyl-1,3,4-thiadiazole, la 2-mercaptopyridine, le thiophénol, le y-mercaptoéthanol, le benzylmercaptan, le 2-mercaptoacétate de méthyle, le N,N-diéthyl- 2 -mercaptoacétamide, le 5-mercaptotétrazole, le 2-furylmercaptan, le 3-thiénylmercaptan, l'allylmercaptan, le 2,3-dihydroxypropylmercaptan, le 4-(diméthylamino)-n-butylmercaptan, le 3-cyano-npropylmercaptan, le 3-chloro-2-méthylbutylmercaptan, et le 5-nitropentylmercaptan. La 3-halométhylcéphalosporine, substance de départ, peut entre le composé chloré, bromé ou iodé. On préfère les 3-bromométhyl céphalosporines . La réaction du mercaptan avec la 3-halométhylcéphalosporine a lieu facilement à des températures comprises entre O et 5O0C. L'intervalle préféré de température est de 20wà 3O0C. On mélange les deux composés dans du drnéthylformamide, du diméthylacétamide, ou de l'hexaméthylphosphoramide comme solvant. On préfère le diméthylformamide. On ne préfère aucun autre réactif pour effectuer la réaction complète de l'halométhylcéphalosporine. D'une manière générale, les conditions utilisées sont celles de la technique antérieure, b l'exception de l'utilisation de l'un des solvants que l'on a trouvés titre avantageux pour la réaction. On peut utiliser le procédé amélioré non seulement avec les 3-halométhylcéphalosporines, mais aussi avec les sulfoxydes correspondants de tels composés. Les sulfoxydes de céphalosporines sont bien connus et ne seront pas décrits ici. L'amélioration s'applique de la meme façon aux sulfoxydes de céphalosporines et aux sulfures de céphalosporines. On peut faire subir aux thiométhylcépbalosporines obtenues par ce procédé amélioré, des réactions supplémentaires selon la chimie connue des céphalosporines. Par exemple, on peut éliminer le groupement acyle en position 7 par les réactions connues de coupure, et on peut ensuite réacyler le composé aminé en position 7 avec n 'importe quel groupement acyle voulu, puis couper l'ester pour obtenir la céphalosporine antibiotique voulue. Si le groupement acyle approprié est introduit dans le produit par ce procédé amélioré, on peut obtenir le composé biologiquement actif par coupure de l'ester en l'acide libre. Ces étapes opératoires sont bien connues des techniciens de la chimie des céphalosporines. Les exemples suivants illustrent davantage le procédé amélioré. EXEMPLE 1 On ajoute à une solution de 7-phénoxyacétamido-3-bromo méthyl- A 3-céphem-4-carboxylate de p-nitrobenzyle (5,70 g) dans 30 ml de diméthylformamide, 20 ml de méthylmercaptan, et on agite ce mélange dans un flacon sous pression à 250C pendant seize heures. On élimine par distillation l'excès de méthylmercaptan et on verse le résidu dans 700 ml d'une solution à 10 pour cent de chlorure de sodium formant une couche sous 200 ml de benzène. On sépare la solution benzénique, on la lave trois fois avec de l'acide chlorhydrique à trois pour cent, une fois avec une solution à cinq pour cent de bicarbonate de sodium, on la sèche sur du sulfate de sodium et on l'évapore à siccité pour obtenir 5,21 g de produit. Le spectre de résonance magnétique nucléaire du produit brut montre qu'il est tout a fait pur. On chromatographie le mélange sur 250 g de gel de silice contenant 15 pour cent d'eau, en utilisant comme solvant d'élution 8 pour cent d'acétate d'éthyle et 92 pour cent de benzène, ce qui donne 3,01 g de 7-phénoxyacétamido-3 -méthylthiométhyl- ss 3-céphem-4-carboxylate de p-nitrobenzyle pur. EXEMPLE 2 On agite une solution de 7-phénoxyacétamido-3-bromométhyl- t 3- céphem-4-carboxylate-l-oxyde de tert-butyle (préparée à partir de 10 mmoles de 7-phénoxyacétamido-3-méthyl- n2-céphem-4- carboxylate de tert-butyle par bromuration, oxydation et isomérisation de la double liaison) dans 20 ml de diméthylformamide, dans un flacon sous pression à 250C pendant seize heures, avec 20 ml de méthylmercaptan. On élimine par distillation ltexcès de méthylmercaptan et on verse le mélange dans un mélange eau-acétte d'éthyle.On sépare la couche d'acétate d'éthyle, on la lave trois fois avec de l'acide chlorhydrique à trois pour cent, une fois avec une solution saturée de bicarbonate de sodium, on la sèche sur du sulfate de sodium et on l'évapore à siccité. On chromatographie le résidu sur 300 g de gel de silice contenant 15 pour cent d'eau, en utilisant comme solvant d'élution 20 a 30 pour cent d'acétate d'éthyle dans du benzène. Le rendement en 7-phénoxy-acétamido-3-méthylthiométhyl- A 3-céphem-4-carboxylatel-oxyde de tert-hutyle est de 2,60 g. Un spectre de RMN montre que le produit est pur. EXEMPLE 3 On ajoute à une solution de 4,83 g de 7-phénoxy-acétamido3-bromométhyl- A -céphem-4-carboxylate de tert-butyle dans 20 ml de diméthylformamide, 3,30 g de thiophénol, et on agite le mélange à 250C pendant 16 heures. On verse le mélange réactionnel dans de l'acide chlorhydrique à trois pour cent et on l'extrait par le benzène. On lave la solution benzénique deux fois avec de l'acide chlorhydrique à trois pour cent, deux fois avec une solution à cinq pour cent de bicarbonate de sodium, une fois avec une solution à dix pour cent de chlorure de sodium, on la sèche sur du sulfate de sodium et on l'évapore à siccité pour obtenir 3,7 g de 7-phénoxyacétamido-3-phénylthiométhyl- A 3-céphem-4- carboxylate de tert-butyle brut. On dissout ce produit brut dans de l'acétate d'éthyle et on le chauffe avec du charbon.On filtre la suspension et on élimine le solvant sous vide pour obtenir 2,8 g de produit solide. On lsromatographie ce solide sur 200 g de gel de silice contenant 15 pour cent d'eau, en utilisant 2 à 4 pour cent d'acétate d'éthyle dans du benzène. On obtient un total de 1,1 g de produit qui est pur, ce que l'on détermine par un spectre de RMN. EXEMPLE 4 On agite une solution de 7-phénoxyacétamido-3-bromométhylcéphem-4-carboxylate de tert-butyle (4, S g) dans 20 ml de diméthylformamide, avec 3,96 g de 2-mercapto-5-méthyl-1,3,4- thiadiazole. On isole le produit comme dans l'Exemple 3 pour obtenir 3,4 g de 7-phénoxyacétamido-3-(5-méthyl-1,3,4-thiadiazole-2-thio) -céphem-4-carboxylate méthyl- A de tert-butyle. On fait passer ce produit sur 200 g de gel de silice contenant 15 pour cent d'eau, dans une solution de 5 a 10 pour cent d'acétate d'éthyle dans du benzène, pour obtenir un total de 1,56 g de produit qui cristallise dans l'acétate d'éthyle sous forme de prismes fondant à l45-l470C. On ac if o ~ Un spectre de RMN. Analyse : Calculée pour C23H26N405S3 C = 51,66 ; H = 4,90 ; N = 10,45 ; S = 17,99. Trouvée :C = 51,87 ; H = 5,09 ; N = 10,33 ; S = 17,74. EXEMPLE 5 On agite une solution de 5 g de 7-phénoxyacétamido-3-bromométhyl- ss 3-céphem-4-carboxylate-l-oxyde de tert-butyle dans 20 ml de diméthylformamide, avec 20 ml d'éthylmercaptan, pendant 16 heures. On élimine sous vide l'excès d'éthylmercaptan et on verse la solution restante dans 150 ml d'acétate d'éthyle et 300 ml d'eau. On sépare la couche d'acétate d'éthyle, on la lave trois fois avec une solution à 10 pour cent de chlorure de sodium, une fois avec une solution saturée de bicarbonate de sodium, on la sèche sur du sulfate de sodium et on l'évapore à siccité. On chromatographie les 4,5 g de produit brut sur 400 g de gel de silice contenant 15 pour cent d'eau, en utilisant 40 à 60 pour cent d'acétate d'éthyle dans du benzène, pour obtenir 3,30 g d'un mélange de l' -sulfoxyde et du i3-sulfoxyde. Des spectres RMN confirment la structure et la pureté. On prépare par des modes opératoires semblables à ceux utilisés dans les Exemples 1 à 5, les composés indiqués dans le Tableau I, par réaction du mercaptan approprié avec la céphalosporine appropriée ou le sulfoxyde approprié de céphalosporine, selon le cas. TABLEAU 1 -CH2CCl3 -CH3 le sulfoxyde, plutot que le sulfure. Si on le désire, on peut couper le groupement acyle en position 7 du produit du procédé amélioré, en utilisant les modes opératoires connus,pour obtenir le composé ayant un groupement amine en position 7. On peut å son tour acyler ce composé avec n'importe quel groupement acyle voulu pour obtenir une activité antibiotique spécifique. On réduit généralement les sulfoxydes en sulfure avant la réaction de coupure. Les exemples suivants illustrent cette réduction et cette coupure. EXEMPLE 6 On ajoute å une solution de 0,932 g du produit de l'Exemple 2 dans 80 ml de benzène sec, b 450 C sous azote, 0,17 ml de pyridine et 0,20 ml de trichlorure de phosphore. Après 90 minutes, un chromatogramme sur couche mince indique que la réduction a eu lieu et on ajoute 0,833 g de pentachlorure de phosphore et 0,17 ml de pyridine. On agite le mélange réactionnel sous azote à 450C pendant environ une heure, un chromatogramme sur couche mince montre alors l'absence de la substance de départ. On refroidit le mélange réactionnel à 250C, on le filtre, et on évapore le filtrat à siccité. On dissout le résidu de l'évaporation dans 50 ml de méthanol et on l'agite pendant une heure.On évapore sous vide le méthanol et on dissout le résidu dans 30 ml de tétrahydrofuranne et 30 ml d'eau. Après avoir laissé la solution au repos une heure à 25"C, on évapore sous vide le tétrahydrofuranne et on ajuste le pH de la solution aqueuse d 1 et on le lave avec du benzène. On ajuste ensuite le pH de la solution acide aqueuse à 8 et on l'extrait deux fois avec de l'acétate d'éthyle. On sèche la solution d'acétate d'éthyle sur du sulfate de sodium et on l'évapore à siccité pour obtenir 0,204 g de 7-amino-3-méthy1thiométhyl-3- céphem-4-carboxylate de tert-butyle. On transforme l'amine en son sel de l'acide toluènesulfonique que l'on montre être identique à un échantillon authentique par son point de fusion et le point de fusion du mélange. EXEMPLE 7 On agite pendant deux heures à 450C, une solution de 1,20 g du produit de l'Exemple 5 dans 100 ml de benzène sec, avec 0,506 g de trichlorure de phosphore et 0,296 g de pyridine, sous azote Un chromatogramme sur couche mince montre que la réduction du sulfoxyde est complète et on ajoute 1,01 g de pentachlorure de phosphore et 0,40 ml de pyridine. Après une heure à 450C, on refroidit le mélange réactionnel, on le filtre, et on évapore le filtrat à siccité. On dissout le résidu de l'évaporation dans du méthanol froid et on le laisse au repos pendant une heure. On élimine sous vide le méthanol et on dissout la gomme résultante dans 100 ml d'un mélange 1:1 de tétrahydrofuranne et d'eau, et on laisse cette solution au repos pendant une heure.On élimine sous vide le tétrahydrofuranne et on dilue la solution-aqueuse avec de l'acide chlorhydrique à trois pour cent et de l'acétate d'éthyle. On sépare la couche d'acétate d'éthyle et on la lave quatre fois avec de l'acide chlorhydrique à trois pour cent. On alcalinise la solution acide aqueuse avec du bicarbonate de sodium et on l'extrait trois fois avec de l'acétate d'éthyle. On sèche cet extrait d'acétate d'éthyle sur du sulfate de sodium et on l'évapore à siccité pour obtenir 0,320 g de 7-amino-3-éthylthiométhyl- 3-céphem-4-carboxylate de tert-butyle. On vérifie la structure de l'amine par un spectre RMN. On peut couper les groupements ester par les modes opératoires connus pour régénérer le groupement carboxyle libre en position 4. Par exemple, on peut couper un ester de tert-butyle par traitement avec de l'acide formique, tandis qu'on peut couper un ester de p-nitrobenzyle par hydrogénolyse. En suivant l'un de ces modes opératoires, on obtient les acides indiqués dans le Tableau 2 à partir des produits du procédé amélioré. TABLEAU 2 ANALYSE Calculée Trouvée R2 C H N C. H N * -Ch * 59,65 7,33 7,45 59,87 7,42 7,28 C2 5 60,29 7,50 7,27 60,53 7,51 7,03 -CC H R 64,50 6,96 6,45 64,30 6,91 6,46 L65 -CHCO2CH3* 58,74 6,84 6,63 58,96 7,10 6,69 -CH2CHOHCH20H OIt 50,21 4,88 6,16 50,47 5,05 6,18 -CH2C02C(CH3)3 60,42 7,31 6,22 60,27 7,03 6,39 * -CHCH=C 61,88 7,20 6,98 61,59 7,36 7,17 -CH CH O 59,49 7,16 6,94 59,38 7,39 7,00 22 -C6H5* 64,03 6,80 6,59 64,05 7,02 6,51 N N \ S / 3 47,68 3,79 11,71 47,72 3,81 11,61 *sel de la dicyclohexylamine En plus des composés ci-dessus, on peut enlever le groupement 2 phénoxyacétyle du composé où R est un groupement méthyle, puis on réacétyle l'amine par le groupement o'-hydroxypnénylacétyle. L'analyse élémentaireconfirwela structure attendue. Dans tous les cas,l'analyse élémentaire correcte de l'acide libre ou de son sel de dicylohexamine est une confirmation supplémentaire que l'on a obtenu le composé désiré de thiométhyle par la réaction de la 3-bromométhylcéphalosporine avec le mercaptan. REVENDICATIONS 1. procédé de préparation d'une 3-thiométhylcéphalosporine ayant la formule ou de son sulfoxyde, caractérisé en ce qu'il consiste à traiter une 3-halométhylcéphalosporine ayant la formule ou son sulfoxyde, à une température de O à 500C, par un mercaptan ayant la formule RSH où :X est le chlore, le brome ou l'iode R est un groupement alkyle en C1-C61 ou Z- (CH2 ) A- (CH ) n 2m 2n Z est un groupement thiényle, furyle, ou Y est un groupement hydroxyle protégé ou amine protégé A est l'oxygène, le soufre, ou une liaison carbone-carbone m est un entier de O a 4 ; n est un entier de 1 à 4 Q est l'hydrogène, le fluor, le chlore, le brome, un groupement alkyle en C1-C6, alcoxy en C1-C2, nitro, cyano, hydroxyle ou trifluorométhyle ;; R1 est l'hydrogène, un groupement alkyle en C1-C6, halo-alkyle en C1-C6, alcényle en C3-C8, alcynyle en C3-C8, méthoxybenzyle, nitrobenzyle, benzhydryle, trityle, phtaîimidométhyle, succinimidométhyle, phénacyle, ou triméthylsilyle t R2 est un groupement alkyle en C1-C6 t alkyle en C2 -C6 substitué par un groupement hydroxyle,nitro,di (alkyl en cl-c4)amine, cyano ou un halogène t alcényle en C3-C6 14 benzyle ; phényle ; pyridyle t thiényle , furyle O thiadiazyle, tétrazyle ; ou CH2CR t R3 est OR4 ou N(R )2 ; et R4 est l'hydrogène ou un groupement alkyle en C1-C4; ledit traitement ayant lieu dans un solvant inerte choisi entre le diméthylformamide, le diméthylacétamide et l'hexaméthylphos phoramide. 2. Procédé selon la revendication 1, où X est le brome, R le groupement phénoxyméthyle, et R2 le groupement méthyle. 3. Procédé selon la revendication 1, où X est le brome, R le groupement benzyle, et R le groupement méthyle. 4. Procédé selon la revendication 1, où X est le brome, R est le groupement phénoxyméthyle, et R2 est le groupement 5-méthyl-1,3,4-thiadiazyle. 5. Procédé selon la revendication 1, où X est le brome, R est le groupement benzoyle, et R2 est le groupement 5-méthyl1,3,4-thiadiazyle. 6. Procédé selon la revendication 1, où X est le brome, R est le groupement phénoxyméthyle, et R2 est le groupement tétrazyle. 7. Procédé selon la revendication 1, où X est le brome, R est le groupement benzyle, et R est le groupement tétrazyle.