Brevet FR2357568A1 — publié le 19780203

La présente invention a pour objet un procédé de préparation d'agents antibiotiques semi-synthétiques et, plus particuliérement, de préparation de dérivés de la céphalosporine par acylation du 7-ACA, c'est-à-dire de l'acide 7-amino-céphalosporanique La présente invention se rapporte plus particulièrement aux dérivés 7-cyanacétamido de ACA. On peut trouver la description d'une méthode d'acylation de l'acide 7-amino céphalosporanique par des chlorures d'acide ou des anhydrides d'acide carboxylique mixtes dans le brevet belge No. 1 109 525. On a constaté que l'acylation du 7-ACA, au moyen d'un réactif dérivant de l'acide cyanacétique, se déroule rapidement et qu'il est ainsi possible de préparer des antibiotiques administrables par voie intramusculaire, tels que l'acide 7-cyanoacétamîdocéphalosporanique (céphacétrile). Selon la présente invention, on prépare des dérivés de la céphalosporine, de formule générale dans laquelle: M est un atome d'hydrogène, de sodium, de potassium, un groupe ammonium,un grou pe tri(alkyl inférieure) amine ou un groupe trimethylsilyle, par réaction d'un composé de formule générale ( ou M a la signification ci-dessus, avec un agent d'acylation de formule: CNCH2CO-O-S02-R ou (CNCH20)20 ou R est CH3; C2H5; C3H7; C6H5; pCH3C6H4 ou bien OLi, ONa, OK, dans un milieu réactionnel formé d'un système solvant inerte, à une température comprise entre -60 et +300C. Le taux de pureté du 7-ACA n'est pas un facteur critique du succès du procédé. Par l'expression soLvants inertes" on entend des solvants qui, dans les conditions de la réaction, ne réagissent pas de façon appréciable avec les réactifs ni avec les produits. Les solvants utilisables dans la présente invention sont des solvants tels que dimethylformamide, diméthylsulfoxyde, dioxane, acétone, tétrahydrofuranne, hexamethylphosphoramide, et tous les solvants dans lesquels on peut mettre en solution le 7-ACA, ses sels ou bien ses derivés tnméthylsilylés, c'est-a-dire les solvants halogénés ou les esters carboxyliques inferieurs. Comme la préparation à l'échelle industrielle du chlorure de cyanoacétyle pose des problèmes du fait de sa decomposition rapide au cours de sa distillation, même sous pression réduite LSchroeter et Zink, Ber., 71, 675 1938)1, et au cours du stockage tA.Weissberger et H.D.Porter, J.Amer.Chem.Soc., 6f5 52, 19433, on effectue l'acylation du 7-ACA par le groupe cyanacétyle, grâce à l'empli d'anhydrides mixtes carboxyliques du type: CNCH2-CO-O-COR', où R1 est un groupe alkyle, aryle ou aralkyle. Toutefois, le groupe amine du 7-ACA peut également réagir avec le résidu R'-CO- , pour donner un produit de formule développée: analogue au cêphacétrile (acide 7-cyanoacétamido céphalosporanique), ce qui rend la purification du produit malaisée. Le procéde de la présente invention se rapporte en outre à la synthèse d'anhydrides mixtes à partir de l'acide cyanacétique et d'un acide sulfonique, permettant d'obtenir des anhydrides mixtes carboxylique-sulfoniques,de formule générale: CNCH2CO-O-S02-R où R a la signification ci-dessus. La supériorité des anhydrides mixtes carboxyl ique-sulfoniques sur les anhydrides mixtes. carboxyliques réside en ce que l'acylation complète du groupe nucléophîle, tel que le groupe amine du 7-ACA ne se fait que par le groupe carboxylique, tandis que le résidu sulfonyle n'est pas réactif dans les conditions de la réaction (cf. C.G.Overberger et E.Sarlo, J.Amer.Chem.Soc., 85, p. 2446, 1963). I1 est donc possible d'obtenir, par ce procédé, le céphacétrile exempt de dérivés similaires ou proches de la céphalosporine. Le procédé de la présente invention présente en outre l'avantage de permettre de préparer le céphacétrile en une seule étape, puisqu'il est possible de préparer l'anhydride mixte directement "in situ", ce qui permet d'éviter la manipulation des intermédiaires actifs. On transforme l'acide cyanacétique en l'anhydride mixte carboxyliquesulfonique recherche par réaction d'un de ses sels (M' est Na, K, Li, une amine tertiaire organique, de préférence pyridine ou triethyl amine) avec un halogénure de sulfonyle, selon la réaction: CNCH2COOM' + RSO2Cl CNCH2COOS02R + M'Cl ou M et R sont tels que définis précédemment. En pratique, on n'isole pas l'anhydride mixte per se, mais on le forme in situ, par addition de l'halogénure de sulfonyle à une solution ou suspension du sel de l'acide cyanacétique. On effectue la réaction au sein d'un système de solvant inerte, tel que dimêthylformamide ou chlorure de méthylene, à une température comprise entre -60 et +30"C, en une periode de 5 mn à 30 mn. On emploie les deux réactifs en proportions molaires et à raison de O à 300% d'excès par rapport au 7-ACA. On prépare le sel minéral de l'acide cyanacétique nécessaire par addition de la quantité équivalente d'hydroxyde de metal alcalin à l'acide en solution dans l'éthanol, suivie d'une filtration du sel precipité ou bien, en variante, on peut le préparer directement dans la solution même ou l'on synthétise l'anhydride mixte grâce à l'utilisation d'une base organique. On effectue de préférence la réaction dans un solvant organique anhydre dans lequel on dissout le 7-ACA sous forme de son sel avec une base organique ou de son dérivé triméthylsilylé ou diméthylsilylé. On peut employer toute base organique tertiaire susceptible de salifier le 7-ACA. En tant que base organique appropriée, on peut citer les trialkylamines dont les radicaux alkyles comportent là 4 atomes de carbone,les NiCl-C4) alkyl-pipéridines et N-(C,-C4) alkyl-morpholines. il est-cependant avantageux d'utiliser une trialkylamine (de C1 à C4), et tout particulièrement la triéthylamine, en tant que base organique. Ces bases organiques ont l'avantage de donner avec le 7-ACA des sels solubles dans la plupart des solvants signalés ci-dessus. Les sels ainsi formés sont particulièrement intéressants lorsqu'on utilise un système solvant non-aqueux, tel le chlorure de methylène. On peut effectuer cette étape réactionnelle dans une large gamme de température. On peut choisir une température comprise entre O et 30"C environ. il est cependant préférable de maintenir la température entre 0 et 10 C, afin d'éviter la dégradation du produit. On ajoute l'une à l'autre les deux solutions ainsi preparées (la solu tion de 7-ACA et la solution d'anhydride mixte) en 30 mn environ, à une tem pérature comprise entre -40 et OOC. Lorsque la réaction est terminée, le taux de conversion du 7-ACA en céphacétrile est de l'ordre de 90 100% du rende ment théorique. L'ordre dans lequel on ajoute les deux solutions est d'une extrême importance car seule l'addition du sel de 7-ACA a la solution d'anhy dride mixte conduit à des rendements très elevés en céphacétrile, tandis que l'addition dans l'ordre inverse ne conduit qu'à des rendements de l'ordre de 10 a 30%. Toutefois, compte tenu de la vitesse très élevée de formation de l'anhy dride mixte sulfonique-carboxylique et de la réaction consécutive avec le 7-ACA, il est possible d'ajouter les réactifs - l'acide cyanacétique, la triethylamine et 1 'halogénure de sulfonyle - dans un ordre différent de l'ordre ci-dessus. L'addition, goutte à goutte, de l'halogénure de sulfonyle au melange des autres réactifs conduit au céphacétrile selon des rendements pratiquement identiques à ceux de la méthode precédente la plus favorable. Dans ce cas, il est égale- ment possible de remplacer en partie la triethylamine, ou les autres bases analogues, par de la pyridine. Enfin, il est possible de former l'anhydride mixte dans de la pyridine comme solvant, bien qu'il soit vraisemblable que le.véritable agent d'acylation soit l'anhydride symétrique (CNCH2CO)20, qui doit être présent a priori, dans les cas précédents. On isole le céphacetrile selon les procedés classiques bien connus. Une methode particuliere, par exemple-; consiste en une addition d'eau au mé lange reactionnel, suivie d'une separation du solvant organique si celui-ci n'est pas miscible a l'eau; on ajuste le pH du mélange réactionnel au voisi nage de 2 en présence d'un solvant organique approprie, tel que l'acétate d'éthyle capable d'extraire le dérivé de la céphalosporine. On recueille le produit par é-limination du solvant ou par addition d'un solvant organique convenable, capable de faire précipiter le cephacetrile. Selon une variante, on peut isoler le céphacétrile sous forme de son sel de metal alcalin ou d'amine, par addition d'une base minérale ou organique appropriée à la solution dans l'acétate d'éthyle anhydre. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaStront la lecture de la description suivante et des exemples donnés à titre illustratif mais non limitatif. EXEMPLE 1 On ajoute 17g (0,2 mole) d'acide cyanacétique à 0,5Q de chlorure de methylene refroidi à -10 C, sous atmosphère d'azote. On ajoute, goutte à goutte et sous agitation: 28 ml (0,2 mole) de triéthyl ami ne, et 15,7 ml (0,2 mole) de chlorure de méthane-sulfonyle, à un rythme tel que la température ne dépasse pas -10 C. Après 30 mn, on ajoute à cette solution un mélange obtenu par dissolution de 27,2g (0,1 mole) de 7-ACA et de 42 ml (0,3 mole) de triethylamine dans 0,25Q de CH2Cl2, en maintenant la température entre -15 et -50C. On considère que la réaction est terminée lorsqu'un dosage effectué sur un prélèvement indique la disparition du 7-ACA (5 à 10 mn apres la fin de l'addition), tandis qu'un dosage par UV ou par colorimétrie montre que la conversion en céphacétrile atteint 95 à 100%. A ce mélange froid, on ajoute 1Q d'eau, sous agitation, et on isole les phases (pH de l'ordre de 4 à 5). On élimine la phase organique (teneur en céphacétrile inférieure à 2% de la quantité attendue) et on extrait l'eau de nouveau par de l'acétate d'éthyle (1Q), refroidit à 0 C et ajuste le pH à 2 à l'aide d'un acide mineral convenable. Après une première séparation, on extrait encore deux fois la phase aqueuse à l'aide de solvant frais. On rassemble les phases organiques, les traite par du charbon et les sèche sur un agent desséchant tel que Na2SO anhydre, puis on filtre. On ajoute alors une solution d'acétate de sodium dans le méthanol (à 10% en poids environ) à la phase organique, en présence de germes de céphacétrile sodé. On conserve le précipité à 0 C pendant 12h, filtre, lave à l'acétate d'éthyle et au méthanol et sèche sous vide. On obtient 21,7g de cephacetrile sodée, dont les caractéristiques sont les suivantes: E1cm : 230 à 260 nm 1cm Teneur en eau : 0,9% Dosage colorimêtrique: 96,7%. EXEMPLE 2 On opère sur les mêmes quantites et selon le même procédé que décrit dans l'Exemple I, sauf qu'on ajoute la solution d'anhydride mixte à la solution de 7-ACA. Le rendement en céphacétrile, déterminé par une méthode colorimétrique, ne s'élève qu'à 30% au terme de la réaction. EXEMPLE 3 On met en suspension 12,759 (0,15 mole) d'acide cyanacetique dans 250 ml (K.F. On obtient 11,19 de produit, d'un taux de pureté de 94,3% d'après l'analyse colorimétrique, selon un rendement de 65%, et dont E1% = 254 à 260 nm (NaHCO3 0,1N). 1cm EXEMPLE 4 On met en solution 6,89 (80 mmoles) d'acide cyanacétique, 6,4 mi de pyridine (80 mmoles), 10,9g (40 mmoles) de 7-ACA et 16,85 mi (120 mmoles) de triéthylamine dans 250 ml de CH2Cl2, par addition, goutte à goutte, des bases organiques à OOC, sous atmosphère d'azote et sous agitation. Après avoir refroidi la solution à -20 C, on ajoute 6,26 ml (80 mmoles) de chlorure de methane-sulfonyle, goutte à goutte, en 1 heure. On poursuit l'agitation du mélange réactionnel pendant 3 heures à une température inférieure à 0 C, puis on ajoute 250 ml d'eau. On élimine la phase organique, comme les autres fois, après avoir ajusté le pH à 4 environ, puis on ramène le pH au voisinage de 2 en présence d'un solvant organique, tel l'acétate d'éthyle. On isole la couche organique, la sèche sur MgSO4 anhydre, et la traite par du charbon. On traite le solide, obtenu après évaporation du solvant sous vide, par l'éther diéthylique et on obtient, après filtration, 9,0g de céphacé trile,d'untaux de pureté de 95% d'après l'analyse colorimêtrique, selon un rendement de 66%, et dont: Ecm1% = 251 à 264 nm. EXEMPLE 5 On dissout 1,79 (20 mmoles) d'acide cyanacétique dans 50 ml de pyridine. On refroidit la solution à -10 C et on ajoute 0,8 mi (10,35 mmoles) de chlorure de méthane-sulfonyle. Après Ah d'agitation, on ajoute une solution de 2,72g (10 mmoles) de 7-ACA et 4,2 ml (30 mmoles) de triéthylamine dans 25 ml de chlorure de méthylène, à une température inferieure a 0 C. On agite le mélange pendant 1h à température ambiante, et on ajoute 100 mi d'eau. On élimine la couche de chlorure de méthylène et on extrait la phase aqueuse à l'acétate d'éthyle, puis on ramène le pH de 6,6 à 2. Après séchage et traitement pàr du charbon, on évapore la couche organique sous vide. On traite le solide obtenu par de l'éther diéthylique et on obtient 0,9g de céphacétrile d'un taux de pureté de 99%, et dont: E1% = 270 à 262 nm. 1cm Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux exemples et modes de mise en oeuvre mentionnés ci-dessus; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications en visagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé de préparation de dérivés de la céphalosporine de formule generale (I); dans laquelle: M est un atome d'hydrogène, de sodium, de potassium, un groupe NH4, tri (alkyl inferieur)-amine ou trimethylsilyle, caractérisé en ce qu'on effectue l'acylation d'un composé de formule générale (II): où M est tel que defini ci-dessus, au moyen d'un anhydride de formule: CNCH2C0-0-S02-R ou (CNCH20)20 où R est CH3; C2H5; C3H7; CcHs, pCH3C6H4 où bien OLi, ONa, OK. 2.- Procéde selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue l'acylation dans un système solvant inerte vis-à-vis de la réaction, à une temperature comprise entre -60 C et 30"C, de préférence, entre -20 C et O"C. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérise en ce que les solvants réactionnels inertes ne réagissent pas de façon appréciable avec les réactifs ni avec les produits. 4.- Procéde selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les solvants reactionnels inertes sont de préférence CH2Cla, le diméthylformamide ou la pyridine. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'anhydridemixteacylant est obtenu par réaction d'un sel de l'acide cyanacétique avec un halogénure de sulfonyle. 6.- A titre de produits industriels, les dérivés de la cephalosporine obtenus par un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. 7.- A titre de médicaments nouveaux les dérivés de la céphalosporine obtenus par un procède selon une quelconque des revendications 1 à 5.