Brevet FR2357567A1 — publié le 19780203

La présente invention se rapporte à des céphalosporines possédant des propriétés antibiotiques ainsi qu'à un procédé amélioré de préparation de ces composés. Plus particulierement, la présente invention a pour objet un procéde améliore d'acylation de l'acide 7-aminocephalosporanique (7-ACA) et ses dérivés, de formule générale: dans laquelle: X est -OCOCH3; dans des conditions industrielles, pour obtenir les céphalosporines antibiotiques recherchées selon la voie la plus économique. La présente invention a pour objet un procédé de preparation amélioré d'antibiotiques semi-synthétiques par acylation du 7-ACA et autres dérives similaires par des halogénures d'acyle fortementhydrolysables en présence d'eau. Au cours de la fabrication des antibiotiques semi-synthetiques, on peut faire réagir le 7-ACA et autres dérivés similaires avec des halogénures d'acyle, des anhydrides d'acide symétriques, des anhydrides mixtes, ou avec des acides libres et divers reactifs, pour former des dérivés chimiques de la cephalosporine qui se sont révélés être des antibiotiques à large spectre, efficaces vis-à-vis des micro-organismes grams positifs et grams négatifs. Comme exemple d'un tel composé, on peut citer la oephalotine, obtenue par condensation d'un halogénure de 2-thyenylacétyle avec le 7-ACA. La présente invention a plus particulièrement pour objet un procédé de préparation amélioré de la céphalotine sodée dans lequel on utilise un mélange hétérogéne, à savoir, un solvant organique non-miscible à l'eau, de l'eau et une base soluble dans l'eau, telle l'hydroxyde de sodium, le carbonate de sodium, le carbonate acide de sodium et autres dérivés mineraux analogues, ou bien des amines organiques telles la triéthylamine, et autres similaires. La presente invention présente en outre l'avantage particulier de permettre l'acylation du 7-ACA, le cas échéant, à pH 7, ce qui abaisse ainsi la vitesse d'hydrolyse du groupe acétoxy en position 3, vitesse très grande en milieu acide, tant pour le produit initial que pour le dérivé de la céphalosporine. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante et des exemples qui suivront, donnés à titre illustratif mais non limitatif. Selon la présente invention, on peut preparer les antibiotiques de la série de la céphalosporine, tels que la céphalotine, selon des rendements élevés, par acylation du 7-ACA, en solution dans l'eau, et en présence d'une base, à temperature modérée, à l'aide d'un halogénure d'acyle (par exemple, le chlorure de 2-thiénacétyle), en présence d'un solvant organique, jusqu'à ce que la céphalosporine finale recherchée soit formée, suivie de l'isolement de la céphalosporine à partir du milieu réactionnel. Pour obtenir des résultats optima, on doit utiliser une quantité de base minerale-ou organique de préférence comprise entre 1 et 4 équivalents molaires par équivalent molaire de 7-ACA. Il faut que l'agent d'acylation soit pressent au moins à raison d'un équivalent molaire par equivalent molaire de 7-ACA. Il est préférable d'utiliser un excès d'halogenure d'acyle, pouvant atteindre 100% molaire, pour garantir une acylation à peu près complète du 7-ACA. Le choix du solvant organique utilise en tant que milieu reactionnel pour dissoudre l'halogénure d'acyle est un facteur important du rendement et on doit faire ce choix en fonction de la solubilite de l'eau dans le solvant, car l'eau hydrolyse rapidement l'halogénure d'acyle et elle empêche la formation totale des céphalosporines antibiotiques par une réaction de compétition qui rend nécessaire l'emploi d'un trop grand excès d'halogénure d'acyle, inacceptable pour l'économie du procédé. Dans le cadre de l'invention, on utilise donc des solvants non-miscibles a l'eau et, en particulier, ceux dans lesquels la solu bilité de l'eau est inferieure a 0,1%. On utilise en général deux sortes de solvants: - les solvants hydrocarbones (benzene, toluène, xylène, hexane, etc.), ou - les solvants halogenes (dichlorure de méthylène, chloroforme, dichlor éthane, tétrachlorure de carbone, etc.). La quantite totale de solvant mise en jeu n'est pas un paramètre critique du procedé de la presente invention, mais on la choisit selon la méthode adoptee pour isoler l'antibiotique. Dans la mise en oeuvre de la réaction d'acylation selon le procéde de la présente invention, la meilleure façon d'opérer consiste à dissoudre d'abord le 7-ACA, ou autres dérives similaires, dans l'eau, en utilisant au moins la quantité stoechiométrique de base, qu'on peut choisir surtout parmi les bases minérales, de préférence, dérivées du sodium et du. potassium pour des raisons de commodité, ou parmi les bases organiques telles les amines tertiaires aliphatiques, jusqu'a ce que le pH atteigne 6 à 8, à une température comprise entre O et 300C. Après dissolution du 7-ACA et filtration pour éliminer les impuretés éventuelles, on ajoute 1 'halogénure d'acyle en solution dans un solvant ap proprié, à la solution de 7-ACA, sous agitation, à une vitesse suffisante (en 30 à 120 mn) pour eviter la decomposition chimique des réactifs ou de la cephalosporine finale, à une température modéree, comprise entre O et 350C approximativement, afin de former la céphalosporine finale. On maintient le pH constant à 6-7 par addition de carbonate ou de bicarbonate de sodium (ou de potassium) solide ou en solution, ou autres bases analogues, afin de neutraliser l'halogénure d'hydrogene qui se dégage au cours de la réaction, et d'éviter la précipitation du 7-ACA n'ayant pas réagi ainsi que l'hydrolyse du groupe méthylène-acétoxy du produit initial aussi bien que du dérivé de la céphalosporine, tel la céphalotine. Grâce à ce procédé, il n'est pas nécessaire d'utiliser un halogénure d'acyle distillé, car on peut éliminer les impuretés colorantes éventuelles par un traitement au charbon et parce que la présence de trace de chlorure de thionyle n'affecte pas les rendements puisqu'on effectue la réaction au voisinage de la neutralité. Après addition totale de l'halogénure d'acyle, on agite de préférence le mélange réactionnel pendant un temps suffisant pour que la réaction soit aussi complète que possible. On traite ensuite le mélange réactionnel selon l'une ou l'autre des méthodes suivantes: 10 On isole la phase organique de la phase aqueuse (àpH 6-7) en même temps que quelques impuretes formées, puis on opère comme en 2) ci-après. 2) On additionne de l'acétate d'ethyle ou un autre solvant organique appro prié tel que acétate d'amyle, acétate de butyle, méthylisobutylcétone, méthylisopropylcétone, etc. au mélange reactionnel, puis on ajoute un acide minéral - l'acide chlorhydrique par exemple - jusqu'à ce que le pH atteigne 2, à la température de O"C. On rassemble la phase organique et les extraits de lavage de l'eau et on les traite par un agent desséchant approprié. Après filtration et rinçage des solides à l'aide de solvant frais, on peut traiter la solution du dérivé de la céphalosporine au moyen d'un sel organique de métal alcalin dans un solvant organique, pour former le sel de céphalosporine qui précipite à partir du solvant. Les avantages du procédé de l'invention décrit par référence à la préparation de la cephalotine à partir de 7-ACA impur et de chlorure de 2-thiénylacétyle impur (il est important de remarquer qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser des produits distillés pour obtenir des rendements éleves par ce procede), en raison de l'intérêt de la céphalotine, qui est un agent thérapeutique intéressant et de valeur reconnue dans le domaine des antibiotiques, s'appliquent également pour synthétiser d'autres céphalosporines antibiotiques par acylation du noyau de la céphalosporine, du 7-ACA ou d'autres noyaux répondant à la formule générale ci-dessus, au moyen de divers agents d'acylation. Les exemples suivants de composés céphalosporaniques, obtenus par acylation des ss-lactames des amino acides appropriés par les halogénures d'acide correspondants, illustrent les possibilités de préparation de composes à l'aide du procede de la presente invention: acide 7-(phenylacetamido)-céphalosporanique, . acide 7-[1-(1H)-tétrazolylacétamido]-céphalosporanique . acide 7-[R-(-)-formyloxy-phénylacétamido]-céphalosporanique, . acide 7-[1-(1H)-tétrazolylacétamido]-3-{[(5-méthyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)thio] methyl I-3-céphem-4-carboxy1 ique (céfazoline) . acide 7-[R-(-)-formyloxy-phénylacétamido]-3-{[(1-méthyl-1H-tétrazol-5-yl)thio] methyl)-3-céphem-4-carboxylique (nafate de cefamandole). La presente invention sera-mieux comprise à l'aide des exemples suivants: EXEMPLE 1 On a déterminé la cinetique de l'hydrolyse du chlorure de 2-thienyl- acétyle dans différents solvants organiques et diverses conditions experimentales en présence de quantités particulières d'eau. On a analysé le chlorure selon une technique basée sur la chromatographie en phase gazeuse, par réaction avec un exces de morpholine. On a injècte ensuite l'amide dans le chromatographe en phase gazeuse et on a compare la surface de son pic à une courbe étalon (chromatographe en phase gazeuse Perkin-Elmer Mod. 900, equipé d'un détecteur à ionisation de flamme, maintenu à 260 C; courant d'azote de 15 ml/mn; température du four de la colonne: 260 C; température du four de la colonne: 260 C; température de l'injecteur: 300 C; colonne de verre, diamètre intérieur: 2 mm; longueur: 2,0m, garnie de OV-17 à2,5%sur chromosorb C de 80-100 mesh). Il suffit d'une minute pour hydrolyser totalement le chlorure dans un melange 1/1 d'eau et de solvant miscible à l'eau, tel que l'acétone, en présence de carbonate acide de sodium en tant que capteur de l'acide, tandis que son hydrolyse au sein d'un milieu absolument non-miscible à l'eau dépend exclusivement de la nature du solvant employé, clest- -dire de la solubilite de l'eau dans le solvant considéré. On a rassemblé dans le Tableau ci-dessous les résultats des essais comparatifs et préliminaires; on a dissout le chlorure de 2-thyénylacétyle (10 mmoles) dans le solvant (10 mmoles) en présence d'eau (10 ml) et de NaHCO3 (10 mmoles) à une température comprise entre O et 5 C. - TABLEAU Solubilité de %hydrolyse Solvant l'eau dans le t * après 30 mn solvant (%) (minutes) .Acétate d'éthyle . 3,3 10 92 .Méthylisobutyl cétone .......... 1,6 10 88 .Benzène .......... 0,06 130 23 .Toluène .......... 0,05 140 21 .Dichlorure de méthylène ....... 0,1 140 21 * t = temps nécessaire pour hydrolyser 50% du chlorure. On n'a examiné ici que quelques exemples de diverses classes de solvants (esters, cétone, hydrocarbures et solvants halogénés).La réaction d'acylation est totale dans les trois derniers solvants énumérés et elle n'exige qu'un léger exces d'agent d'acylation, passablement onéreux. EXEMPLE 2 On met en suspension le 7-ACA (27,2g; pur à 95,5%) dans 0,5# d'eau permutée a 0 C et on ajoute 48 ml d'une solution de NaOH 2N (96 mmoles), en veillant à ce que le pH ne dépasse pas 8 au cours de l'addition effectuée à une temperature de O a 5 C, en I h 3 environ. On ajoute alors, en 1h environ, ie chlorure de 2-thiénylacétyle (24g; à 85% de pureté) dans du benzène et on maintient le pH entre 6,5 et 7 par addition de carbonate acide de sodium solide. Après 30 mn d'agitation supplémentaire, on filtre la suspension et on extrait au moyen d'éthylisobutylcétone (300 ml). On amène le pH a 2, à 0 C, par addition d'une solution de HCl; on isole alors la phase organique, on extrait de nouveau à deux reprises a l'aide de méthylisobutylcétone (deux fois 100 ml). Après traitement au charbon, séchage par Na2SO4 anhydre, on filtre les solides; on précipite alors la céphalotine sous forme de son sel de sodium, par addition d'éthylhexanoate de sodium dans la méthylisobutylcétone, jusqu'à ce que le pH atteigne 7,5-8. Apres 12h d'agitation à OOC, on filtre le solide et le lave à l'aide d'une petite quantité de méthylisobutylcétone frais, et l'on obtient 34,8g de céphalotine sodée (pure à 95% d'après les essais U.V.). EXEMPLE 3 On met en suspension le 7-ACA (27,2g; 95,5% de pureté) dans 500 ml de solution tampon (pH 7). On ajoute de l'hydroxyde de sodium (0,096 mole) jusqu'à ce qu'on obtienne une solution homogène (pH 6,8). On ajoute 23,2g de chlorure de 2-thienylacetyle (à 92% de pureté) en solution dans 20 ml de toluene, tout en maintenant le pH constant par addition régulière d'une solution saturée de carbonate acide de sodium, à OOC. On poursuit l'agitation du mélange pendant 1 heure supplémentaire, puis on extrait à l'aide de -300 ml d'acétate d'éthyle. On ajoute alors une solution de HCl à 15% jusqu'à ce que le pH atteigne 2, à 0 C. On isole les phases et on sèche la phase organique sur'MgSO4. Après filtration, on ajoute à la solution organique séchée une solution obtenue par dissolution de 6g de méthoxyde de sodium dans 50 ml de méthanol, jusqu'à ce que la précipitation soit totale. Après 12 heures d'agitation à 0 C, on filtre le solide obtenu, le lave au moyen d'acétate d'éthyle et le sèche. On obtient ainsi 369 de céphalotine de sodium, présentant les caracteristiques suivantes: [&alpha;]D25 + 128,39 (C = 5, H2O) ; E1cm1% 345 à 237 nm ; Essai à la nicotinamide (E.H.Flynn: "Céphalosporins and Penicillins", Academid Press, 1972, page 679) : 94,83% Perte à la dessication : 1,28% Rendement : 85,50% du rendement stoechiometrique. EXEMPLE 4 On met en suspension de l'acide 7-amino-3-{[(5-méthyl]-1,3,4-thiadiazol-2-yl) thio]méthyl]-3-céphem-4-carboxylique (2,064g, 95,4% de pureté), sous agitation dans une solution tampon (pH 7,8; 50 ml, à 20 C). Par addition, goutte à goutte, de NaOH à 10%, on obtient une dissolution progressive du solide, tandis que le pH atteint 8,5. On abaisse le pH à 8,1 par addition d'une solution 0,1N de KH2PO4 sans qu'il se forme de précipité. On abaisse la température de la solution au voisinage de O à 2 C. On ajoute, goutte à goutte, une solution de chlorure de 1-(1H)-tétrazolyl- acétyle (1,979) en solution dans du 1,2-dichlorethane (30 mi), en 1 heure, à la solution ci-dessus, tout en maintenant le pH au voisinage de 7,2-7,35 par addition simultanée de carbonate acide de sodium (solide ou en solution à 5%). Au terme de l'addition, on poursuit l'agitation du mélange réactionnel en deux phases pendant 30 mn. On élimine la phase organique et on filtre la phase aqueuse sur décalite afin d'éliminer les dernières traces de solvant. On abaisse le pH à 5-5,25 par addition de HCl à 30%. On filtre le solide obtenu (0,469), constitué principalement de bêta-lactame de l'amino-acide, qu'pu peut réutiliser. On abaisse ensuite le pH de la solution vers 1,9-2 par addition, goutte à goutte d'acide chlorhydrique à 1. On agite de nouveau la suspension à 0-2 C pendant 1 h ; on filtre ensuite le solide blanc et le lave à deux reprises à l'aide d'eau glacée. Après séchage sous vide à 30 C, on obtient 1,549 de céphazoline (1,54g), acide 7-[1-1H)-tétrazolyl-acétamido]-3-[[(5-méthyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)thio] méthylj-3-céphem-4-carboxylique (à 90% de pureté, d'après la méthode HPLC, par comparaison avec une référence FDA). EXEMPLE 5 On met en suspension l'acide 7-amino-3-[[(1-méthyl-1H-tétrazol-5-yl)thio] methyl I-3-céphem-4-carboxyl ique (1,649, 5 mmoles), sous agitation, dans une solution tampon (pH 7,8; 50 ml), et on met le solide en solution par addition, goutte à goutte, d'une solution de NaOH à 10% (pH 7,65). On abaisse le pH à 6,9 par addition de KCl à 15% sans qu'on observe une précipitation de solide. On ajoute, goutte à goutte, une solution de O-formyl-D-(-)-chlorure de mandeloyle (1,5g, 7,5 mmoles) dans le benzène (4 ml) à la solution ci-dessus, en 1 heure, à une température de O à 5 C environ, en maintenant le pH constant à 6,7 par addition de carbonate acide de sodium (17 ml). Après 30 mn. d'agitation, on ajoute un peu d'acétate d'éthyle afin de faciliter la séparation de la couche organique; on extrait la solution aqueuse à l'aide d'acétate d'éthyle frais et on abaisse le pH à 2 par addition d'acide chlorhydrique (à 0 C). Après 10 mn d'agitation, on isole la couche organique, et on extrait de nouveau la phase aqueuse par de l'acétate d'éthyle frais. Après séchage sur MgSO4 anhydre, on évapore sous vide la phase organique et on traite le résidu semi-solide, après l'avoir dissout dans 300 ml d'ethanol, par un peu de charbon. Après filtration, on ajoute a la solution de l'acétate de sodium trihydraté (760 mg) dans le méthanol (4 ml). Après 12 heures d'agitation à OOC, on filtre le solide blanc et le lave à l'éthanol pour obtenir, après séchage sous vide, 0,9g de nafate de cefamandole (35% de rendement)-dont les caracteristiques physiques sont les suivantes: E1cm1% 204,1 à 271 nm. 1cm Le spectre RMN montre que le produit est souillé de céfamandole, présent à raison de 12% environ. 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 envisagées et sans que l'on ne s'ecarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé de préparation de dérivés de la céphalosporine, tels que, céphalotine, céfazoline, nafate de céfamandole, acide 7-(phénylacétamido)céphalosporanique, acide 7-[1-(1H)-tétrazolylacétamido]-céphalosporanique et acide 7-[R-(-)-formyloxy-phénylacétamido]-céphalosporasnique par acylation de l'acide 7-aminocéphalosporanique, ou ses dérivés de formule générale (I): dans laquelle: X est -OCOCH3 ; au moyen d'halogénures d'acyle bruts ou distillés, caractérisé en ce qu'on dissout le 7-ACA ou ses dérivés de formule (I) dans de l'eau à température modérée (0 à 30 C)et qu'on ajoute I'halogénure d'acyle approprié en solution dans un solvant organique non miscible à l'eau. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on dissout le 7-ACA, ou ses dérivés, de formule (I), dans de lteau ou dans une solution tampon à pH de l'ordre de 7 à 8, et qu'on utilise au moins la quantité stoechiométrique de base minérale ou organique, telle que hydroxyde de sodium ou de potassium et amines tertiaires, de façon à maintenir le pH final entre 6 et 8,5 environ. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les solvants organiques, dans lesquels on dissout l'halogénure d'acyle, sont immiscibles à l'eau et, en particulier, en ce que la solubilité de l'eau dans ces sol vants est inférieure à 0,1%. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on effectue l'acylation à une température comprise entre O et 35 C et, de préférence, entre O et 50C. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on maintient le pH constant à une valeur comprise entre 6 et 8, au cours del'acylation, grâce à l'addition d'une base alcaline faible telle que CO3HNa par exemple. 6. - A titre de produit industriel nouveau, les derives de cephalo- sporine obtenus par le procedé selon une quelconque des revendications 1 à 5. 7. - A titre de medicaments nouveaux les dérivés de céphalosporine obtenus par un procédé selon une quelconque des revendications 1 à 5.