Brevet FR2287442A1 — publié le 19760507

La présente invention concerne la 2,5-didéoxystreptamine qui est un composé nouveau utile pour la production fermentati- ve d'une substance antibactérienne, la 5-déoxyneamine qui est égalèment un nouveau composé. La présente invention est relative, de plus, à un procédé pour la fabrication de 2,5-didéoxystrepta- mine. On a maintenant trouvé qu'une hydrogénation catalytique du 6,7-diaza-bicyclo [3,2,1] octane-2,4-diol avec de l'hydrogène donne de la 2,5-didéoxystreptamine qui est un composé nouveau, et que ce nouveau composé est utile car une substance antibactérienne, la 5-déoxyneamine est produite en cultivant un micro -organisme Streptomyces ribonsidificus AF-1 (F.R.I. N 2131) dans un milieu de culture comprenant une source de carbone connue et une source d'azote connue en Présence supplémentaire de ?,5~ didéoxystreptamine tandis nue ce micro-organisme ne produit pas la 5-déoxysnyneamine en l'absence de 2,5-didéoxystreptamine. On suppose que la 2,5-didéoxystreptamine peut également être utilisée comme un intermédiaire dans la fabrication d'autres antibiotiques semisynthétiques. tomme ia 2,5-didéoxystreptamine est une substance de base, elle forme un sel d'addition acide avec un acide minéral comme l'acide chlorhydrique, l'acide nitrioue, l'acide sulfurique, l'acide phosphorique ou analogues ou avec un acide organique comme l'acide acétique, l'acide propionique, l'acide citrique, l'acide tartricue et analogues. La présente invention crée donc la 2,5-didéoxystreptamine de formule et son sel d'addition acide. La 2,5-didéoxystreptamine (la base libre) a un point de fusion de 198 C. Le dichlorhydrate de 2,5-didéoxystreptamine affecte la forme de petites plaques incolores d'un point de fusion de 2900 à 29500 et est soluble dans l'eau ainsi que dans le méthanol ou l'éthanol. Cette substance est très peu toxique (DL50 > 1g/kg lors de l'injection par voie intrapéritonéale chez les souris). L'invention crée, de plus, un procédé de fabrication de 2,5-didéoxystreptamine qui consiste à hydrogéner du 6,7-2iaza- -bicyclo 3,9,1 octane-2,4-diol avec de l'hydrogène en présence d'un catalyseur d'hydror-énation connu. Le 6,7-diaza-bicyclo 3,2,1 octane-2,4-diol qui est utilisé comme matière de départ dans le procédé de l'invention est représenté par la formule et peut être préparé en epoxydant du 1,4-cyclohexadiène dune façon connue, par exemple, en faisant réagir un peroxyde comme le peroxyde de benzoyle et analogues et en faisant réagir ensuite le Cis-1,4-dépoxycyclohexane résultant avec de l'hydrazine dans un solvant comme le 2-méthoxyéthanol. Lors de la mise en oeuvre du procédé de l'invention, le 6,7-diaza-bicyclo [3 octane-2,4-diol de départ peut, de préférence, être dissous dans l'eau ou dans un solvant organique inerte comme le méthanol, l'éthanol ou un autre solvant et la solution est soumise à une hydrogénation en présence d'un catalyseur d'hydrogénation connu comme du nickel de Raney, un métal du groupe du platine, notannent le platine, le palladium, du palladium fixé sur du charbon, du rhodium et analogues. Waturetlement, le métal du groupe du platine peut être utilisé sous la forme de ses oxydes ou sous la forme de mélanges de ceux-ci. L'hydrogéna- tion peut être effectuée à la pression atmosphérique, c'est-àdire à environ ikg/cm2 mais il est avantageux que l'hydrogéna- tion soit réalisée sous une pression supérieure à la pression atmosphérique allant jusqu'à 50 kg/cm2 afin de réduire la durée de réaction nécessaire. La température de la réaction peut avantageusement être comprise dans la gamme de la température ambiante à 150 C et la durée de réaction peut se situer dans la gamme de 1 heure à 24 heures. Après la fin de la réaction, le mélange réactionnel peut être filtré pour éliminer le catalyseur et le filtrat peut être concentré sous une pression réduite pour récupérer la 2,5-didéoxystreptamine désirée comme un résidu cristallin. La 2,5-didéoxystreptamine brute peut être purifiée par recristallisation à partir de SE solution aqueuse. L'invention est illustrée ci-après en réfXrence aux exemples suivants auxquels elle n'est pas limitée. t X X E N P. L E 1 Préparation de 6,7-diaza-bicyclo [3,2,1] octane-2,4-diol On mélange 0,59 g de cis-1,4-di-époxycyclohexane (préparé à partir de 1,4-cyclohexadiène pr le procédé de T.W. Graig, G.R. Harvey et G.A. Berchtold décrit tans l'ouvrage 1,Journal of Organic Chemistry" Vol. 32. 3745 (1967) avec 55 ml de 2-méthoxyéthanol et 1,4 ml d'hydrazine anhydre et le mélange résultant est chauffé pendant cinq heures au reflux. Le mélange réactionnel est refroidi puis est distillé sous une pression réduite pour élininer le solvant (2-méthoxyéthanol) et les réactifs en excès.Le résidu cristallin obtenu est trituré avec de méthanol et est laissé au repos. Le solide est éliminé par filtration, lavé avec de l'éthanol puis est séché sous une pression réduite en donnant 0,58 g de 6,7-diaza-bicyclo [3,2,1] octane-2,4-diol. Le rendement est de 77 ;. Le point de fusion est compris entre 203 et 2U50C. ANALYSE ELEMENTAIRE Calculé pour C6H12N2O2 : C=49,98 %, H = 8,39 %, N = 19,43 % Trové C=50,49 %, H = 7,83 %, N = 18,93 % Quand cette substance est laissée dans l'air elle devient humidifiée et est décolorée en brun. E X E M P L E 2 Production de 2 5-didéoxystretamine. On dissout 0,20 g de 6,7-diaza-bicyclo [3, 2, 10 octane- 2,4-diol dans 20 ml d'un mélange d'eau et d'éthanol (rapport en volume 1 : 1) auquel est ensuite ajouté 0,2 g de nickel de Raney. Le mélange est agité pendant quinze heures sous une atmosphère d'hydrogène sous une pression de 3,4 kg/cm2 pour l'hydrogénation. Le mélange réactionnel est filtré pour éliminer le catalyseur et le filtrat est concentré sous pression réduite, ce qui donne un résidu cristallin. Ce solide est dispersé dans de l'éthanol, éliminé pBr filtration puis séché pour donner 0,18 g de 2,5-didéoxystreptamine. te rendement est-de 91 * . Le point de fusion est de 198 C. Cette substance est mise dans l'eau et à la solution aqueuse résultante on ajoute un léger excès d'acide chlorhydrique. Le mélange est concentré par évaporation du solvant, ce qui donne des petites plaques incolores. La recristallisation de ce produit à partir d'eau-éthanol donne du dichlorhydrate de 2,5-didéoxystreptamine sous la forme de petites plaaues incolores d'un point de fusion de 290 à 29500. ANALYSE ELEMENTAIRE: Calculé pour C6H14N202, 2HCl : C=32,89 %, H = 7,36 % N=12,79 %,Cl =32,36 % trouvé: C=32,76 % H n 7,15 % N=12,41 % Cl = 32,04 % EXEMPLE 3 Production de N,N-diacétyl-2,5-dideoxystreptamine On mélange une solution de 40 mg de 2,5-didéoxystreptamine (la-base libre) dans 5 ml de méthanol avec 1 ml d'anhydride acétique et le mélange qui est laissé au repos toute une nuit se dépose en cristaux. Les cristaux sont recueillis par filtration, lavés avec du méthanol puis séchés sur du chlorure de calcium anhydre. Le rendement est de 38 mg. Le produit est identifié comme étant l'hydrate de N, N'-diacétyl-2,5-didéoxystreptamine et montre un point de fusion compris dans la gamme de 2970C à 301 C. ANALYSE ELEMENTAIRE: Calculé pour C10H18N2O4 : C = 52,16 %, H = 7,88 % N = 12,17 * trouvé : C = 52,01 %, H = 7,64 % N n 12,02 % Quand la 2,5-didéoxystreptamine est traitée avec de l'anhy- dride acétique et de la pyridine d'une façon analogue,Xon -forme de la tétra-N-,O-acétyl-2,5-didéoxystreptamine. EXEMPLE 4 Production de 5-déoxyneamine Cet exemple montre une utilité de la 2,5-didéoxystreptamine. Un milieu de culture stérile comprenant 5 % d'amidon, 3 % % de farine de soja, û,8 5 de nitrate de sodium, 0,01 C; de carbonate de calcium et C,G05 % de sulfate ferrique, est préparé et on introduit 80 ml de ce milieu de culture dans des flacons Saka- guchi, on règle le pH à 7,5 puis on illocule du Streptomyces ribosidificus AF-1 (F.R.I n 2131), cette souche est déposée dans le : "Fermentation Research Institute" Agency of Industriel Science and Technology, Inage, Chiba City, Japon. Les flacons sont amenés 8 incuber entre 28 C et 31 C sous des conditions d'aération. Après une incubation de vingt auatre humes, la 2,5-didéo- xyxtreptamine est mélangée à une concentration de 436 mcgiml avec le milieu de culture incubé dans chacue flacon et l'incubation est conduite pendant cinq ours sup lémentires. Les cultures ainsi obtenues sont combinées et filtrées. Le filtrat du bouillon de culture résultant traverse une colonne de 10 ml d'une résine échangeuse de cations "Amberlite IRC-50" (un produit de la Rohm et Haas Co, U.S.A.) (type Na+) pour l'absorption.La colonne est ensuite lavée avec 100 ml d'eau puis est éluéee avec de l'ammoniaque squeux 1M- l'éluat est recueilli, concentré sous pression réduite puis séché par congélation, ce qui donne 67 ml d'une poudre brute. Cette poudre est introduite dans un faible volume d'eau et la solution aqueuse est réglée à pH7 par addition d'acide chlorhydrique puis traverse une colonne de 10 ml d'une résine échangeuse de cations "Amberlits CG-50" (un produit de la Rohm et Haas Co USA) ( Type NH4 +) pour l'adsorption. La colonne est. ensuite lavée avec 200 ml d'eau puis avec 100 ml d'ammoniaque aqueux 0,1 N et est ensuite éluée par gradient avec de l'ammoniaque aqueux 0,01 N à 0,3 N. L'éluat est recueilli dans des fractions de 10 ml et ces fractions actives qui donnent une seule marque au voisinage de Rfnéamine = 0,88 dans une chromatographie à couche mince sur gel de silice (révélée avec un solvant né langé dans le rap port 1 : 4 : z : 1 Chloroforme-méthanol- ammonisque-eau) sont combinées.La solution combinée est concentrée par l'évaporation du solvant sous pression réduite puis est séchée par congélation, ce qui donne 14 mg d'une poudre. Cette substance pulvérulente est identifiée comme étant la 5-déoxyneamine par chromatographie en phase gazeuse et liquide et spectrométrie de masse. Cette substance en poudre, la 5-déoxyneamine montre le spectre antibactérien suivant quand elle est éprouvée dans un milieu de gélose ayant reçu une incubation à 370C pendant dix huit heures. TABLEAU I Spectre antibactérien de la 5-déoxyneamine croorganisme Concentration éprouvé. d'inhibition minimale (mcg/ml) Staphylococcus aureus 209P 3,12 Escherichis coli NIHJ 6,25 " " K-12 CS-2 6,25 " " K-12 ML1629 > 100 " " K-12 ML1630 > 100 " " K-12 ML1410 6,25 Salmonella typhon 3,12 Pseudomas aeruginosa > 100 Proteus rettgeri GN 311 25 x x GN 466 12,5 truand le procédé mentionné plus haut d'incubation du microorganisme Streptomyces ribosidificus AF-1 est répété dans le même milieu de culture mais sans l'addition de 2,5-didéoxystreptamine, la 5-déoxyneamine ne peut pas etre récupérée du milieu de culture oui a incubé pendant sept jours, ce qui indique que la présence de la 2,5-didéoxystreptamine, dans le milieu de culture, contribue à la production de 5-déoxyneanine par cette souche tes exemples précédents peuvent être répétés avec un succès similaire en substituant les réactifs décrits de façon spécifique ou générale et/ou les conditions de mise en oeuvre de la présence invention par celles utilisées dans les exemples précédents. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation représentés et décrits en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - 2,5-didéoxystreptamine caractérisée en ce qu'elle ré -pond à la formule : et son sel d'addition acide. 2 - Composé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il s'agit du dichlorhydrate de 2,5-didéoxystreptamine. 3 - Procédé de fabrication de 2,5-didéoxystreptamine suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à hydrogéner du 6,7-diaza-bicyclo [3,2,1] octane - 2,4-diol avec de l'hydrogène en présence d'un catalyseur d'hydrogénation connu. 4 - Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le 6,7-diaza-bicyclo [3,2,1] octane-2,4-diol est hydrogéné en solution dans l'eau ou dans le méthanol ou l'éthanol. 5 - Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'hydrogénation est réalisée à une température allant de la température ambiante à 1500 C pour une durée de réaction de 1 à 24 heures sous une pression de 1 à 50 kg/cm2. 6 - Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le catalyseur d'hydrogénation est du nickel de Raney, du platine, du palladium ou du palladium fixé sur du charbon. 7 - Procédé de fabrication suivant la revendication 3,caractérisé en ce que le produit de base utilisé est 6,7-diaza bicyclo [3,2,1] octane-2,4-diol, caracterisé en ce qu'il répond à la formule : 8 - Procédé de fabrication de 5-déoxynenmine, caractérisé en ce qu'il consiste à cultiver une souche de Streptomyces ribosidificus AF-1 identifiée F.R.I. n 2131 dans un milieu de culture renfermant des sources de carbone et d'azote sous des conditions aérobies en présence de 2,5-didéoxystreptamine pour produire et accumuler la 5-déoxyneamine dans la culture et à ré- cupérer ensuite la 5-déoxyneamine de la culture.