Brevet FR2421172A1 — publié le 19791026

La présente invention,à laquelle pnt participé Messieurs Christian BERGER, Dominique DEPREZ, Daniel FARGE, Claude MOUTONNIER et Gérard WOLFF, concerne un nouvel acide dithiinno-1,3 acetique de formule (la fonction amine étant libre ou protégée par un radical tertiobutoxycarbonyle ou trichloro-2,2,2 éthoxycarbonyle), ses formes D, L et DsL et sa préparation. Selon 1Ynvention, l'acide de formule (I) dont la fonction amine est libre peut & re obtenu par déformylation de l'acide a-formylamino (dithiinne-1,3 yl-5) acétique. Généralement, la réaction s1 effectue en milieu acide aqueux à une température comprise entre 0 et 1000 C. De préference on utilise un acide minéral tel que l'acide chlorhydrique en solution dans l'eau à une température voisine de 1O00C. L'acide a-formylamino (dithiinne-1,3 yl-5) acétique peut être obtenu par saponification de l'ester correspondant de formule générale : dans laquelle R6 représente un radical alcoyle contenant 1 à 4 atomes de carbone, en opérant dans des conditions qui permettent de saponifier l'ester en l'acide correspondant sans toucher au reste de la molécule. Généralement on traite l'ester à saponifier par un hydroxyde alcalin en milieu hydro-alcoolique à une température comprise entre O et 5O0C. De préférence on utilise l'ester méthylique ou éthylique et effectue la saponification en milieu hydro-méthanolique ou hydro-éthanolique à une temperature voisine de SOC. L'ester de formule générale (II) peut être obtenu par action d'un isocyanoacétate de formule générale CN - CH - COOR6 (III) dans laquelle R6 est défini comme précédemment sur la dithia-1,3 cyclohexanone-5. Généralement la reaetion s'effectue dans un solvant organique anhydre tel que le tétrahydrofuranne en présence d'un agent alcalin de condensation tel que le tertiobutylate de potassium et en opérant à une température comprise entre -70 et 0 C. L'isocyanoacétate de formule générale (III)peut etre préparé selon la méthode décrite par U. SCHOLLKOPF et coll., Chem. Ber., 108, 1580 (1975). La dithia-1,3 cyclohexanone-5 peut être préparée selon la méthode décrite par E.G. HoWARD et R.V. LINDSEY, J. Amer. Chem. Soc., 82, 158 (1960). Les formes optiquement actives de l'acide de formule (I) peuvent & re obtenues par application de méthodes physicochimiques ou par voie enzymatique. Le nouvel acide de formule (I) constitue un intermédiaire utile pour la préparation de nouveaux dérivés thérapeutiquement actifs de formule générale : dans laquelle R représente un radical carboxy ou un radical de formule générale : dans laquelle R1 représente un atome d'hydrogène ou un radical alcoyle contenant 1 à 4 atomes de carbone et R2 représente un radical alcoyle contenant 1 à 4 atomes de carbone en chaste droite ou ramifiée ou un radical cyclohexyle, le radical étant un radical facilement éliminable par voie enzymatique ; étant entendu que les produits de formule générale (1V) dérivent des formes D, L et D,L de l'aminoacide de formule (I). Les nouveaux produits de formule générale (fiv) peuvent entre obtenus par action de l'acide de formule (I) sous forme racémique ou optiquement active dont la fonction amine est préalablement protégée, ou d'un dérivé réactif de cet acide, sur une céphalosporine de formule générale : dans laquelle R est défini commue précédemment. a) Lorsque l'on utilise-l'acide de formule (I) , la protection du groupe amino s'effectue par toute méthode connue en soi pour le blocage d'une fonction amine sans toucher au reste de la molécule. il est nécessaire d'utiliser un groupement facilement éliminable tel que le groupement tertiobutoxycarbonyle ou trichloro2,2,2 éthoxycarbonyle. il est particulièrement avantageux d'utiliser le groupement tertiobutoxycarbonyle qui peut être introduit par action du dicarbonate de ditertiobutyle, de l'azidoformiate de tertiobutyle, du chloroformiate de tertiobutyle ou du carbonate mixte de tertiobutyle et p.nitrophényle. Il est également possible de protéger le radical amino sous forme d'une énamine de formule générale dans laquelle le symbole R3 représente un radical alcoyle contenant I à 4 atomes de carbone et le symbole R4 représente un radical alcoyle contenant 1 à 4 atomes de carbone, alooyloxy dont la partie alcoyle contient 1 à 4 atomes de carbone, ou phényle. -L'énamine de formule générale (v') peut être préparée selon la méthode décrite par E. DANE et coll., Chem. Ber., 98, 789 (1965). a) Lorsque R représente un radical carboxy, on effectue généralement la condensation du produit de formule (I) dont la fonction acide est libre et dont la fonction amine a été préalablement protégée sur l'acide amino-7 désacétoxy-3 céphalosporine dont la fonction acide a été préalablement protégée par un groupement facilement éliminable tel que le radical benhydryle, tertiobutyle ou triehloro2,2,2 éthyle. Généralemént on effectue la condensation dans un solvant organique tel que le diméthylformamide, l'acétonitrile, le tétrahydrofuranne ou le chloroforme, en présence d'un agent de condensation tel qu'un carbodiimide (par exemple dicyclohexylcarbodiimide) ou le N,N'-carbonyldiimidazole à une température comprise entre 0 et 400C puis élimine les groupements protecteurs des fonctions amine et acide. Selon la nature des groupements protecteurs, cette élimination peut être effectuée en une seule étape ou en deux étapes. Lorsque le groupement protecteur de la fonction amine est un radical tertiobutyloxycarbonyle, selon la nature du groupement protecteur de la fonction acide, l'élimination s'effectue : - en une seule phase par traitement en milieu acide lorsque la fonction acide est protégée par un groupement tertiobutyle ou benzhydryle. De préférence on utilise l'acide trifluoroacétique en opérant à une température comprise entre 0 et 204C, et dans le cas du radinai benzhydryle, en présence d'anisole.Dans ces conditions generale le produit de formuleZ est obtenu sous forme de trifluoroacétate dont on peut libérer la fonction amine par toute méthode connue en soi pour obtenir une amine a partir de l'un de ses sels sans toucher au reste de la molécule, notamment par mise en contact avec une résine échangeuse dotions (par exemple une résine polystyrèneamine, telle que I'gmberlite IR-45). - par traitement par le zinc dans l'acide acétique, puis remplacement du radical tertiobutyloxycarbonyle par traitement en milieu acide, lorsque la fonction acide est protégée par le radical trichloro-2,2,2 éthyle. Le traitement en milieu acide s'effectue par l'acide trifluoroacétique ; dans ces conditions le produit de formule générale (IV) est obtenu sous forme de trifluoroacétate et l'amine timbre peut entre libérée de son sel dans les conditions décrites précédemment. Lorsque le groupement protecteur de la fonction amine est un radical trichloro-2,2,2 éthoxycarbonyle, selon la nature du groupement protecteur de la fonction acide, l'élimination s'effectue - par traitement par le zinc dans l'acide acétique puis traitement en milieu acide, de préférence par action de l'acide trifluoroacétique, lorsque le groupement protecteur de la fonction acide est un radical tertiobutyle ou benzhydryle, - par traitement par le zinc dans 11 acide acétique lorsque le groupement protecteur de la fonction acide est un radical trichloro-2,2,2 éthyle. Lorsque la fonction amine est protégée sous forme d'namine, selon la nature du groupement protecteur de la fonction acide, l'élimination s'effectue.: - par hydrolyse en milieu acide dilué, par exemple en présence d'acide chlor hydrique, puis traitement par l'acide trifluoroacétique, lorsque le groupement protecteur de la fonction acide est un radical tertiobutyle ou benzhydryle, - par hydrolyse en milieu acide, par exemple en présence d'acide chlorhydrique, puis traitement par le zinc dans 1' acide acétique, lorsque le groupement protec teur de la fonction acide est un radical trichloro-2,2,2 éthyle. ss) Lorsque R représente un radical de formule générale (v') tel que défini précédemment, on effectue généralement la condensation de l'acide de formule (I) sur le dérivé de formule générale (VII) dans un solvant organique tel que le diméthylformamide ou le chloroforme, en présence d'un agent de condensation tel qu'un carbodiimide (par exemple dicyclohexylcarbodlimide) ou le N,N'-carbonyldiimidazole à une température comprise entre 0 et 400C, puis on élimine le groupement protecteur de la fonction amine dans les conditions décrites ci-dessus. b) Lorsque l'on utilise un dérivé de l'acide de formule (I), il est avantageux de mettre en oeuvre l'anhydride, un anhydride mixte ou un ester réactif de formule générale dans laquelle R5 représente un radical succinimido, benzotriazolyl-1, dinitro-2,4 phényle et dont la fonction amine a été préalablement protégée ; il est également avantageux de mettre en oeuvre le chlorure d'acide en faisant réagir le chlorhydrate du chlorure de l'acide de formule (I) sur la céphalosporine de formule générale (VII). I1 est aussi possible d'utiliserl'anhydride de Leuchs. Lorsque l'on met en oeuvre l'anhydride, un anhydride mixte, l'anhydride de Leuchs ou le chlorure d'acide (qui peuvent être préparés in situ), on effectue la condensation dans un solvant organique tel que le tétrahydrofuranne, le chloroforme ou le chlorure de méthylène, en présence d'un accepteur d'acide tel qu'une base organique azotée comme la pyridine ou la triéthylamine, ou dans un milieu hydroorganique en présence d'un agent alcalin de condensation tel que le bicarbonate de sodium et l'on opère à une température comprise entre -40 et +400C puis remplace éventuellement le groupement protecteur de la fonction amine par un atome d'hydrogène. Dans le cas où R représente un radical carboxy, il n'est pas nécessaire de protéger la fonction acide. Lorsque l'on met en oeuvre un ester réactif de formule générale (IX) on opère généralement en présence de triéthylamine dans un solvant organique tel que le diméthylformamide à une température comprise entre 0 et 400C puis remplace le groupement protecteur de la fonction amine par un atome d'hydrogène. Dans le cas où R représente un radical carboxy, il n'est pas nécessaire de protéger la fonction acide. Le produit de formule générale (VII) dans laquelle R représente le radical carboxy est l'acide amino-7 désacétoxy-3 céphalosporanique (ou 7-ADCA), il peut votre obtenu soit à partir d'une pénicilline selon le procédé qui fait l'objet du brevet belge 747 382, soit par désacétoxylation de l'acide amino-7 céphalosporanique (ou 7-ACA) selon le procédé qui fait l'objet du brevet belge 779 034. Le produit de formule générale (VII) dans laquelle R représente un radical de formule générale (v dans laquelle R1 et R2 sont définis comme précédemment, peut être préparé à partir de l'acide amino-7 désacétoxy-3 céphalosporanique par toute méthode connue en soi pour préparer un ester à partir dtun acide sans toucher au reste de la molécule. Généralement on fait réagir un sel alcalin ou un sel d'amine tertiaire de l'acide amino-7 désacétoxy-3 céphalosporanique sur un halogénure de formule générale : dans laquelle R1 et R2 sont définis comme précédemment et Z représente un atome d'halogène, dans un solvant inerte tel que Le diméthylformamide, à une température comprise entre O et 30oC. Les produits de formule générale (X) peuvent etre préparés selon la méthode décrite dans la demande de brevet allemand 2 350 230. Les produits de formule générale (IV) peuvent être éventuellement purifiés par des méthodes physiques telles que la cristallisation ou la chroma tographie. Les produits de formule générale (IV) peuvent être transformés en sels dtaddition avec les acides. Selon les procédés indiqués ci-dessus les produits sont généralement obtenus sous forme de trifluoroacétate. Les produits de formule générale (IV) obtenus sous forme de ce sel peuvent entre libérés et transformés en autres sels selon les méthodes habituelles. Les produits de formule générale (IV) dans laquelle R représente le radical carboxy peuvent aussi entre transformés en sels métalliques ou en sels d'addition avec les bases azotées autre que l'ammoniaque selon les méthodes connues en soi. Ces sels peuvent être obtenus par action d'une base alcaline ou alcalino-terreuse ou d'une amine sur un produit de formule générale (IV) dans un solvant approprié tel qu'un alcool, un éther ou l'eau ou par réaction d'rechange avec un sel dtun acide organique. Le sel formé précipite, après concentration éventuelle de sa solution, il est séparé par filtration ou décantation. Les dérivés de la céphalosporine de formule générale CIV) présentent des propriétés antibactériennes particulièrement intéressantes. Ils manifestent une activité remarquable in vitro et in vivo sur les germes Qram-positifs et Gram-négatifs. In vitro, les produits de formule générale (IV) se Sont montrés actifs à une concentration comprise entre 2 et 15 pg/cm3 sur des souches de staphylocoques sensibles à la pénicilline G (Staphylococcus aureus Smith), à une concentration comprise entre 10 et 150 Fg/cm3 sur des souches de staphylo coques resistantes à la pénicilline G (Staphylococcus aureus-NB 9), à une concentration comprise entre 0,125 et 1,5 pg/cm3 sur Streptococcus pyogenes Dig i, à une concentration comprise entre 2 et 30 pg/cm3 sur Escherichia coli souche Monod, à une concentration comprise entre 4 et 30 Fg/cm3 sur Klebsiella pneumoniae, à une concentration comprise entre 1 et 8 pg/cm3 sur Salmonella typhi, à une concentration comprise entre 1 et 8 Sg/cm3 sur Shigella flexneri et à une concentration comprise entre 5 et 20 pg/cm3 sur Proteus mirabilis. In vivo, les produits de formule générale (IV) se sont montrés actifs sur les infections expérimentales de la souris à Staphylococcus aureus Smith sensible à la pénicilline G) à une dose comprise entre 0,05 et 0,6 mg/kg par voie orale ou sous-cutanée et à Escherichia coli à une dose comprise entre 1 et 6 ffig/kg par voie orale ou sous-cutanee. Par voie sous-cutanée, chez la souris, ces produits se montrent atoxiques à la dose de 2,5 g/kg. Les exemples suivant s, donnés à titre non limitatif, montrent comment ltinvention peut être mise en pratique. Exemple 1 Une suspension de 63 g d'acide D,L-a-formylamino (dithiinne-1,3 yl-5) acétique dans 320 cm3 d'acide chlorhydrique 4N est chauffée à 90 C jusqu'à dissolution complète. On refroidit à 200C et traite par du noir décolorant. La solution est filtrée puis amenée à pH = 4,5 par addition de soude 4N. Le précipité apparu est séparé par filtration. On obtient ainsi 41 g d'acide D,L-a-amino (dithiinne1,3 yl-5) acétique sous forme de solide blanc fondant vers 2700C avec décomposition. L'acide D,L-a-formylamino (dithiinne-1,3 yl-5) acétique peut être préparé de la manière suivante : Une suspension de 72 g de mélange en équilibre de a-formylamino (dShydro-4,5 dithiinne-1,3 ylidène-5) acétate d'éthyle et de D,L-a-formylamino (dithiinne-1,3 yl-5) acétate d'éthyle dans 720 cm3 d'éthanol et 200 cm3 d'eau est refroidie à 5 C. On ajoute 80 cm3 de soude 4N. Le mélange réactionnel est agité pendant 90 minutes à 5 C. On concentre jusqu'à un volume de 100 cm3 sous pression réduite (20 mm de mercure). La solution obtenue est refroidie en bain de glace et acidifiée jusqu'à pH = 2,0 par addition d'acide chlorhydrique 4N. Le précipité apparu est séparé par filtration.On obtient ainsi 67 g d'acide D,La-formylamino (dithiinne-i,3 yl-5) acétique brut sous forme de solide blanc. Le mélange de a-formylamino (dihydro-4,5 dithiinne-1,3 ylidène-5) ~ acétate d'éthyle et de D,La-formylamino (dithiinne-1,3 yl-5) acétate d'éthyle peut être préparé de la manière suivante : Une solution de 27,2 g de tert-butylate de potassium dans 200 cm3 de tétrahydrofuranne est refroidie à O0G. On ajoute goutte à goutte une solution de 25 g d'isocyanoacétate d'éthyle dans 150 cm3 de tétrahydrofuranne. On agite encore pendant une heure à OOC puis on ajoute une solution de 29,o g de dithia-1,3 cyclohexanone-5 dans 375 cm3 de tétrahydrofuranne.Le mélange réactionnel est encore agité pendant 90 minutes à 0 C. On ajoute 50 cote3 dtacide acétique et sépare le précipité par filtration. Les solvants sont évaporés sous pression réduite (20 mm de mercure) à 300 C. Le résidu est repris dans 2500 cm3 de chlorure de méthylène. On extrait avec un mélange de 500 cm3 d'eau et de 300 cm3 de solution aqueuse saturée de bicarbonate de sodium. La phase organique est encore lavée avec 500 cm3 d'eau et séchée sur sulfate de sodium. La solution est traitee par du noir décolorant, filtrée, puis concentrée à sec sous pression réduite (20 mm de mercure) à 300C. Le résidu est fortement agité avec 400 cm3 d'éther éthylique. Le précipité obtenu est séparé par filtration.On obtient ainsi 18,5 g de a-formylamino (dihydro-4,5 dithiinne-1,3 ylidène-5) acétate d'éthyle. Le filtrat est concentré à sec sous pression réduite (20 mm de mercure) à 200C. Le résidu est purifié par chromatographie sur une colonne (diamètre 3,7 cm ; hau de teur 47 cm) contenant 250 g de silice. On elue avec deux litres/m4Iange chlorure de méthylène-acétate d'éthyle (85-15 en volumes). On obtient ainsi 4,4 g d'un mélange de a-formylamino (dShydro-4,5 dithiinne-1,3 ylidène-5) acétate d'éthyle et de a-formylamino (dithiinne-1,3 yl-5) acétate d'éthyle. L'isocyanoacétate d'éthyle peut être préparé selon U. SCHOLLKOPF, D. HOPPE et R. JMTSCH, Chem. Ber., 108, 1580 (1975). La dithia-1,3 cyclohexanone-5 -peut être préparée selon E.G. HOWARD et R.V. LINDSEY, J. Amer. Chem. Soc., 82, 158 (1960). Exemple 2 A une suspension de 19,1 g d'acide D,L-n-amino (dithiinne-1, 3 yl-5) acétique dans un mélange de 130 cm3 de dioxanne et de 130 cm3 d'eau on ajoute successivement 10,6 g de carbonate de sodium puis une solution de 24 g de dicar bonate de di-tert-butyle dans 130 cm3 de dioxanne. Cette suspension est agitée pendant 18 heures à 200C. Les solvants sont évaporés sous pression réduite (20 mm de mercure) à 400C. On ajoute 200 cm3 d'eau et 50 cm3 d'une solution aqueuse saturée de bicarbonate de sodium On lave trois fois avec 300 cm3 d'acétate d'éthyle. La phase aqueuse est acidifiée jusqu'à pH = 1,5 avec de l'acide chlorhydrique 4N. On extrait avec deux fois 250 cm3 d'acétate d'éthyle. Les extraits organiques réunis sont lavés par 150 cm3 de solution saturée de chlorure de sodium et séchés sur sulfate de sodium. La solution est traitée par du noir décolorant puis filtrée, et concentrée àsec sous pression réduite (20 mm de mercure) à 30oC. On obtient 26 g d'acide D,L-a-tert-butoxycarbonyl- amino (dithiinne-1,3 yl-5) acétique sous la forme d'une meringue blanche. Exemple 3 Préparation du LD,L-a-amino (dithiinne-1,3 yl-5) acétamido]-7 carboxy-2 méthyl-3 oxo-8 thia-5 aza-l bicyclo L4.2.OJ octène-2. A une solution de 13 g d'acide D,L-a-tert-butoxycarbonylamino (dithiinne-1,3 yl-5) acétique dans 160 cm3 de tétrahydrofuranne on ajoute, sous agitation, 6,25 cm3 de triéthylamine. On refroidit le mélange à -100C et on ajoute goutte à goutte 5,8 cm3 de chloroformiate d'isobutyle. Le mélange réactionnel est agité pendant 10 minutes à -10 C puis on ajoute une solution de 9,54 g d'amino-7 carboxy-2 méthyl-3 oxo-8 thia-5 aza-l bicycloE4.2.O] octène-2 dans un mélange de tétrahydrofuranne (140 cm3),d'eau (140 cm3) et de triéthylamine (6,25 cm3). On agite le mélange réactionnel à OOC pendant 30 minutes puis à 2O0C pendant 90 minutes. Les solvants sont évaporés sous pression réduite (20 mm de mercure) à 300C.On ajoute 300 cm3 d'eau et 50 cm3 de solution aqueuse saturée de bicarbonate de sodium puis on extrait avec 500 cm3 d'acétate d'éthyle. La phase aqueuse est séparée et acidifiée jusqu'à pH = 2,0 par addition d'acide chlorhydrique 4N en présence de 500 cm3 d'acétate d'éthyle. On sépare la phase organique et extrait de nouveau avec 200 cm3 d'acétate d'éthyle. Les deux dernières phases organiques réunies sont lavées avec 150 cm3 de solution aqueuse saturée de chlorure de sodium puis séchées sur sulfate de sodium et filtrées en présence de noir décolorant. On concentre à sec sous pression réduite (20 mm de mercure) à 300C pour obtenir 18,7 g de D,La-tert-butoxycarbonylamino (dithiinne-1,3 yl-5) acétamidol-7 carboxy-2 méthyl-3 oxo-8 thia-5 aza-l bicycloC4,2.01 octène-2 sous la forme d'une meringue blanche. On dissout 2,7 g de [D,L-&alpha;-tert-butoxycarbonylamino (dithiinne-1,3 yl-5) acétamidoj-7 carboxy-2 méthyl-3 oxo-8 thia-5 aza-l bicyclo[4.2.0] octène-2 dans 3 cm3 d'anisole et 15 cm3 d'acide trifluoroacétique. La solution obtenue est agitée 15 minutes à 200C. On concentre à sec sous pression réduite (0,5 mm de mercure) à 300C. Le résidu est repris avec 15 cm3 d'acétate d'éthyle puis on ajoute 100 cm3 d'oxyde d'isopropyle. Il apparalt un précipité blanc qui est séparé par filtration. On obtient ainsi 2,4 g de trifluoroacêtate de D,L-a-amino (dithiinne-1,3 yl-5) acétamido-7 carboxy-2 méthyl-3 oxo-8 thia-5 aza-l bicyclo (4.2.0) octène-2 brut sous forme de solide blanc. Une solution de 11,9 g de trifluoroacétate de [D,L-&alpha;-amino (dithiinne-1,3 yl-5) acétamido) -7 carboxy-2 methyl-3 oxo-8 thia-5 aza-l bicyclot4.2.0] octène-2 dans 500 cm3 d'eau distillée est extraite avec trois fois 100 cm3 d'acétate d'éthyle. La phase aqueuse est traitée par 50 cm3 de rénine humide Amberlite IR-45 (OH 4 jusqu a ce que le pH soit stabilisé vers 5,25 (environ une heure). La résine est séparée par filtration. La phase aqueuse est lyophilisée. On obtient ainsi 5,7 g de [D,L-&alpha;-amino (dithiinne-1,3 yl-5) acétamidol-7 carboxy-2 méthyl-3 oxo-8 thia-5 aza-l bicyclo[4.2.0] octène-2 dont les caractéristiques sont les suivantes : 20 - &alpha;D = * 131,2 + 20 (c = 0,98 ; eau) - Analyse élémentaire : % Calc. C 43,39 H 4,42 N 10,84 016,52 S 24,83 % Tr. 42,6 3,8 10,7 24,6 - Spectre IR : bandes caractéristiques -1 (NH amide et NH + 3300-2200 cm (NH amide et NH3+ ) -1 1755 cm -1 : carbonyl du t3-lactame 1685 cm : -CONH -1 1575 cm : -COOH REVENDICATIONS 1 - Un nouvel acide dithiinno-i,3 acétique caractérisé en ce qu'il répond à la formule : (la fonction amine étant libre ou protégée par un radical tertiobutoxycarbonyle ou trichloro-2,2,2 éthoxycarbonyle), sous ses formes D, L et DaL. 2 - Un procédé de préparation d'un acide selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on, effectue la déformylation de l'acide a-formylamino (dithiine-i,3 yl-5) acétique puis éventuellement introduit le radical protecteur. 3 - A titre de moyen pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2, l'acide a-formylamino (dithiinne-I,3 yl-5) acétique.