Brevet FR2550548A1 — publié le 19850215

L'invention concerne un procédé pour la préparation d'un acide ( 3 S)-3- lll 2-(amino protégé ou non protégé)-4-thiazolyll acétyllaminol-2-oxo-1azétidinesulfonique ou d'un dérivé de cet acide substitué en position 4 par couplage enzymatique d'un acide 2-(amino protégé ou non protégé)-4thiazole-acétique ou d'un sel de cet acide avec un acide 3-amino-2-oxo-lazétidine-sulfonique ou un dérivé de cet acide substitué en position 4 en présence d'une acylase d'Escherichia coli; les composés qu'on obtient par le procédé selon l'invention sont des produits intermédiaires de la 10 préparation d'antibiotiques du type P-lactame. Le procédé selon l'invention peut être illustré par le schéma I cidessous: (I) s o R-N J: N CH 2-C-OH H + (II) H H N 2 \ C R j 1 CH N SO 3 M I acylase d'Escherichiacoli (III) S H. R N N CH 2 C NH C R-N C C I O H O N SO 3 M Les amides de formule (III) sont utiles en tant que produits intermédiaires qui peuvent âtre convertis en cótoamides de formule (IV) )S H R l C NH R-N CH X O I i o e H C N 503 M O 10 lesquels sont également utiles en tant que produits intermédiaires de la préparation de l'acide ( 3 S)-3-ll( 2-amino-4thiazolyl)l( 1-carboxy1-méthyléthoxy)-iminolacétyllaminol-2-oxo1-azétidinesulfonique et de dérivés de cet acide substitués en position 4, c'est-3-dire de composés de formule (V): O H Il H) ILC-C NH Cl N C H o 4 C N-S mi 0 o 3 CH 3-C-C-OH CH 3 Dans les formules ci-dessus et dans toute la présente demande les symboles utilisés ont les significations suivantes: R représente l'hydrogène ou un groupe protecteur du 25 groupe amino; R 1 représente l'hydrogène, un groupe méthyle ou éthyle M 1 représente l'hydrogène, un cation inorganique ou un ion ammonium substitué et M 1 représente l'hydrogène, un cation inorganique ou 30 un ion a 1 onium substitu. un ion axmmonium substitué. L'expression "groupe protecteur du groupe amino" s'applique à tout groupe capable de protéger l'atome d'azote auquel il est fixé contre une réaction dans la séquence ci-dessus et qui, à la fin de cette séquence de réactions, peut être éliminé de l'atome d'azote dans des conditions qui ne provoquent pas de modification du reste de la molécule Parmi les groupes protecteurs du groupe amino on citera les groupes formyles qu'on préfère, triphénylméthyle, tert-butoxycarbcnyle, benzyloxycarbonyle, l,ldiméthylpropoxy10 O carbonyle, allyloxycarbonyle et CI(CH 2) -C dans lequel N a une valeur de 1 à 4 et est de préférence égal à 1 ou 4. L'expression "cation inorganique" s'applique à tout atome au groupe d'atomes inorganique à charge positive Comme 15 exemple de cations inorganiques on citera les métaux alcalins (par exemple le lithium, le sodium et le potassium), les métaux alcalino-terreux (par exemple le calcium et le magnésium), les cations manganique, ferreux, de cobalt, de thallium, manganeux et d'ammonium (NH 40). L'expression "ion ammonium substitué" s'applique à des cations organiques; il s'agit en particulier des ions ammonium tri et tétra-substitués Comme exemple d'autres ions ammonium substitués on citera les ions pyridinium, triéthylammonium et tétrabutylammonium. Dans le brevet britannique n 2 071 650, on décrit des antibiotiques du type e-lactame, y compris l'acide ( 3 S)-3-ll( 2amino-4-thiazolyl)l(l-carboxy-l-méthyléthoxy) iminolacétyllaminol-2oxo-l-azétidinesulfonique et des dérivés de cet acide substitués en position 4. Dans de nombreux brevets, on a signalé que l'acylase d'Escherichia coli était utilisable dans la préparation de l'acide 6-aminopénicillanique ( 6APA) par scission de la chaine latérale acyle de la pénicilline G en milieu basique:cf par exemple brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 260 653 On a également décrit 35 l'utilisation d'un Esherichia coli immobilisé à cet effet: cf par exemple le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 3 736 230. Dans le brevet britannique n 1 348 359, on décrit l'utilisation d'un Escheridha coli fixé dans la préparation de pénicillines et céphalosporines semi-synthétiques à partir de mélanges de réaction contenant de l'acide 6-aminopénicillanique 5 ( 6-APA) ,de l'acide 7-aminocéphalosporanique ( 7-ACA) et un acide carboxylique approprié en milieu acide. Le procédé selon l'invention donne des produits intermédiaires qu'on peut utiliser dans la préparation des composés de formule (V) Dans les composés de formule (V) dans 10 les quels R a une signification autre que l'hydrogène, on peut éliminer le groupe protecteur pour obtenir le composé correspondant de formule (V) dans lequel R représente l'hydrogène Dans le brevet britannique n 2 071 650, on indique que les composés de formule (V) sont des antibiotiques du type 5-lactame utilisables 15 dans la lutte contre les infections bactériennes (y compris les infections des voies urinaires et les infections respiratoires) chez les mammifères tels que les animaux domestiques et les humains. On indique en outre que pour combattre les infections bactériennes chez les mammifères, on peut administrer un composé de formule (V) 20 en quantité d'environ 1,4 mg/kg/j à environ 350 mg/kg/j, de préférence d'environ 14 mg/kg/j à 100 mg/kg/j. La réaction de couplage entre l'acide aminothiazolylacétique de formule (I) et l'acide azétidinesulfonique de formule (II) est effectuée avec introduction d'une acylase d'Escherichiacoli dans la solution de réaction L'acylase d'Escherichiacoli peut être utilisée sous forme de solution de l'enzyme ou sous forme d'une source de I'enzyme fixée ou immobilisée En général, tout Escherichia coli capable de produire une acylase qui scinde la pénicilline C, la.céphalosporine C ou la céphalosporine G en milieu basique 30 catalysera cette réaction de couplage en milieu acide. Une source d'enzyme convenant particulièrement consiste en une acylase d'Escherichia coli modifiée chimiquement et copolymérisée dans une gangue de polyacrylamide comme décrit dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 3 806 417, 3 969 287, 4 038 140 35 et 4 182 695 Une telle acylase d'Escherichiacoli immobilisée peut être trouvée dans le commerce auprès de la firme Boehringer Mannheim. La réaction de couplage enzymatique est effectuée en milieu acide, à p H 4,0 à 6,0 environ, de préférence au voisinage de p H 4,5 La réaction de couplage est de préférence effectuée en milieu aqueux à une température de 20 à 500 C environ. Dans la demande de brevet européen publiée sous n O 097 352, on indique qu'on peut oxyder un amide de formule (III) en le cétoamide correspondant de formule (IV) On peut faire appel à des techniques variées d'oxydation Ainsi par exemple, on oxyde un amide de formule (III) par traitement à l'aide du nitrosodisul10 fonate de potassium dans l'eau ou dans un système aqueux mélangé. On peut également oxyder l'amide de formule (III) par le dioxyde de sélénium dans un solvant inerte (par exemple le dioxanne). L'oxydation peut également être effectuée en utilisant des catalyseurs métalliques en présence d'un agent oxydant auxiliaire approprié. Parmi les combinaisons de ce type on citera le platine, le palladium et d'autres métaux nobles avec l'air ou l'oxygène en tant qu'agents oxydants auxiliaires; l'ion cuprique en solution avec l'air ou un ion persulfate en tant qu'oxydant auxiliaire; l'ion ferreux en solution avec le peroxyde d'hydrogène en tant qu'oxydant auxiliaire; 20 et les ions manganiques, les ions cobalt, les ions thallium et autres ions de transition avec l'air ou l'oxygène gazeux en tant qu'oxydant auxiliaire Le procédé préféré pour oxyder un amide de formule (III) consiste à traiter par une solution d'ions manganiques dans un solvant approprié tel que l'acide acétique en présence d'air 25 ou d'oxygène faisant fonction d'oxydant auxiliaire. Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 443 374, on indique qu'on peut condenser un cétoamide de formule (IV), dans l'eau ou dans un solvant organique, avec un acide 2-amino-oxy-2méthylpropanoique ou un sel de cet acide, la réaction donnant sélectivement la syn-oxime correspondante de formule (V) Si le p H du mélange de la réaction de condensation est très bas du côté acide (c'est-à-dire d'environ 2,5 ou moins), la syn-oxime de formule (V) est à l'état d'ion hybride (c'est-à- dire que M 1 est l'hydrogène) Si le p H du mélange de réaction de condensation est 35 supérieur à 3,2 environ, la syn-oxime de formule (V) est un sel correspondant au sel de formule (IV) (c'est-à-dire que M 1 de la formule (V) a la même signification que Mf de la formule (IV)). Les acides l 2-(amino protégé)-4-thiazolyllacétique et dérivés de formule (I) sont obtenus facilement par des techniques classiques en protégeant le groupe amino de l'acide 2-amino-4thiazolylacétique: cf par exemple brevet des Etats-Unis d'Amérique 5 n 4 008 246 Les acides ( 3 S)-3-amino2-oxo-1-azétidinesulfoniques de formule (II) sont décrits dans la littérature technique: cf par exemple brevet britannique n 2 071 650. Les exemples qui suivent illustrent l'invention sans toutefois en limiter la portée; dans ces exemples les indications 10 de parties et de pourcentages s'entendent en poids sauf mention contraire. Exemple 1 Acide ( 3 S)-3-ltl 2-(formylamino)-4-thiazolyllacétyllaminol-4-méthyl-2oxo-1-azétidinesulfonique, ion hybride. On mélange 100 mg d'une acylase d'Escherichiacoli fixée sur une gangue de polyacrylamide (de la firme Boehringer Mannheim) avec une solution aqueuse contenant 4 mg d'acide 2-(formylamino)-4-thiazole-acétique et une solution aqueuse contenant 2 mg d'acide ( 3 S)-3-amino-4-méthyl-2-oxo-lazétidine20 sulfonique, sel interne, dans un volume total de 2 ml On règle le p H du mélange de réaction à 4,5 par addition d'hydroxyde de sodium à une concentration 50 m M On soumet le mélange de réaction à incubation à 30 C sous secousses ( 60 tours/min) pendant une durée allant jusqu'à 20 h Le produit recherché peut ensuite être séparé 25 du mélange de réaction par chromatographie sur couche mince à l'aide d'une plaque de gel de silice 60 F 254 et développement dans un solvant consistant en acétonitrile, acétate d'éthyle, acide acétique et eau, 4:4:1:1, suivi d'une élution par l'eau; on obtient l'acide ( 3 S)-3-lll 2-(formylamino)-4-thiazolyllacétyllaminol30 4-méthyl-2-oxo-l-azétidinesulfonique, ion hybride. La structure du produit est confirmée par des techniques analytiques et d'essais biologiques. Exemple 2 Acide ( 3 S)-3-tll 2-(formylamino)-4-thiazolyllacétyll35 aminol-2-oxo-lazétidinesulfonique, ion hybride. On suit le mode opératoire de l'exemple 1 mais on remplace le réactif méthylé en position 4 par la quantité équivalente 255054 P d'acide ( 3 S)-3-amino-2-oxo-l-azétidinesulfonique, sel interne; on obtient h la suite du couplage enzymatique l'acide ( 3 S)-3-lll 2(formylamino)-4-thiazolyllacétyllaminol-2-oxo-l-azétidinesulfonique, ion hybride Ici encore, la structure est confirmée par les techniques analytiques et d'essais biologiques. Exemple 3 Acide ( 3 S)-3-lll 2-amino-4-thiazolyllacétyllaminol4-méthyl-2-oxo-lazétidinesulfonique, ion hybride. On suit le mode opératoire de l'exemple 1 mais on 10 remplace le réactif protégé par un groupe formyle par la quantité équivalente d'acide 2-amino4-thiazole-acétique; on obtient à la suite du couplage enzymatique l'acide ( 3 S)-3-lll 2-amino-4thiazolyllacétyllaminol-4-méthyl-2-oxo-l-azétidinesulfonique, ion hybride. Ici encore, la structure est confirmée par des techniques analytiques 15 et d'essais biologiques. Exemple 4 Acide ( 3 S)-3-lll 2-amino-4-thiazolyllacétyllaminol-2oxo-lazétidinesulfonique, ion hybride. On suit le mode opératoire de l'exemple 1 mais on 20 remplace le réactif protégé par un groupe formyle par la quantité équivalente d'acide 2-amino4-thiazole-acétique et le réactif méthylé en position 4 par l'acide ( 3 S) -3-amino-2-oxo-l-azétidinesulfonique, sel interne; on obtient à la suite du couplage enzymatique l'acide ( 3 S)-3-lll 2-amino-4thiazolyllacétyllaminol-2-oxo-l-azétidinesulfo25 nique, ion hybride Ici encore, la structure est confirmée par des techniques analytiques et d'essais biologiques. Exemple 5 Acide ( 3 S)-3-lll 2-(formylamino)-4-thiazolyllacétyllaminol-4-éthyl-2oxo-l-azétidinesulfonique, ion hybride. On suit le mode opératoire de l'exemple 1 mais on remplace le réactif méthylé en position 4 par la quantité équivalente d'acide ( 3 S)-3-amino4-éthyl-2-oxo-l-azétidinesulfonique, sel interne; on obtient à la suite du couplage enzymatique l'acide ( 3 S)-3-lll 2(formylamino)-4-thiazolyllacétyllaminol-4-éthyl-2-oxo-l-azétidine35 sulfonique, ion hybride. On peut répéter les réactions des exemples 1 à 4 par des modes opéra Loires analogues en remplaçant l'acylase fixée sur polyacrylamide par une solution d'acylase obtenue à partir d'Escherichia coli ATCC 13 529. REVENDICATIONS 1 Procédé de préparation d'un composé de formule: S O n I H > >CH 2-C-NH HR. R-N C 6 H v C N-SO 3 M caractérisé en ce que l'on soumet à couplage enzymatique un composé de formule: H / N CH 2-C-OH R-N C ou un sel d'un tel composé, avec un composé de formule: NH IR 1 CH C CH v C N-SO 3 M en présence d'une acylase d'Escherichia coli à un p H d'environ 4,0 à 6,0, et on sépare le produit recherché du mélange de réaction, les symboles des formules ayant les significations suivantes: R représente l'hydrogène ou un groupe protecteur du groupe amino, R 1 représente 'Ithydrogène, un groupe méthyle ou éthyle et M représente l'hydrogène, un cation inorganique 25 ou un ion ammonium substitué. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que R représente le groupe formyle. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que R représente l'hydrogène. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 â 3, caractérisé en ce que R 1 représente l'hydrogène. 5 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que R 1 représente le groupe méthyle. 6 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que M représente l'hydrogène. 7 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'acylase provient d'un Escherichia coli modifié chimiquement et copolymérisé dans une gangue de polyacrylamide. 8 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'acylase a été obtenue à partir d'Escherichia coli ATCC 13 529. 9 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la réaction est effectuée dans l'eau et en ce que le mélange de réaction est soumis à incubation à une température d'environ 30 C pendant une durée supérieure à 20 h environ.