Способ получения 2-оксиметилпенемов

 

Изобретение относится к способам получения 2-оксиметшшенемов, используемых в синтезе пенемов, обладающих антибактериальным действием. Цель изобретения - упрощение процесса. Предлагается способ получения 2-оксиметилпенемов общей формулы I OBi /Н /VCH2OH СмД о соо . где R( - триалкилсшшл или пиранил, причем алкильный остаток имеет 1-4 атома углерода, путем ферментного гидролиза соединения общей формулы II OEi |Н с ЈЈ CH2OCOR СОО с SS где R имеет указанные значения; R - С С -алкил, посредством фермента, способного вызывать избирательный гидролиз группы сложного эфира 2-заместителя данного соединения, взятого я свободном или иммобилизованном виде, в водном растворе при концентрации исходного соединения формулы II от 16 до 100 г/л, рН 7,0-7,5, температуре 20-40°С в течение 2-30 ч причем процесс ведут в присутствии ацетона или гексана. 1 з„п„ ф-лы. (Я Ф N9 СП со СО СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК фЩ«1У Р «1 »

6ЦД j «3Ц j,«Qg@щ

Б«1БЛ« »«J 1 -- Я

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К flATEHTV

CH OZ

СОО

0R1

СН,ОС0В

СОО

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

f10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4203495/13 (22) 13.10.87 (31) 8624686 (32) 15.10.86 (33) GB (46) 30.01.91. Бюл. ¹ 4 (71) Фармиталиа Карло Эрба С.п.А. (IT) (72) Мария Ьльтамура, Пьетро Чести, Франко Франкаланчи, Марчелло Марки, Марко Фоа, Стефано .Камбьяки и Франко

Даллатомазина (IT) (53) 547.75(088.8) (56) Патент Великобритании № 2144743, кл. С 07 D 499/00, 1985.

Опубликованная заявка Великобритании - 2111496, кл. С 07 9 499/00, 1983.

Опубликованная заявка Великобритании № 2118181, кл. С 07 D 499/00, 1983. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 2-ОКСИМЕТИЛПЕНЕМОБ (57) Изобретение относится к способам получения 2-оксиметилпенемов, используемых в синтезе пенемов, обладающих антибактериальным действием. Цель изобретения — упрощение процесса.

Предлагается способ получения 2-оксиметилпенемов общей формулы I

Изобретение касается способа получения 2-оксиметилпенемов, используемых в синтезе пенемов, обладакицих антибактериальным действием.

Целью изобретения является упрощение процесса.

Способ основан на применении мягкого ферментного гидролиза.

„„SU„„1625333 (51)5 С 12 Р 17/18, С 07 D 499/00 где R - триалкилсилил или пиранил, причем алкильный остаток имеет 1-4 атома углерода, путем ферментного гидролиза соединения общей формулы II, I где R имеет указанные значения; К

С -С, -алкил, посредством фермента, способного вызывать избирательный гид- С ролиз группы сложного эфира 2-заместителя данного соединения, взятого в свободном или иммобилизованном виде, в водном растворе при концентрации исходного соединения формулы II от

16 до 100 г/л, рН 7,0-7,5, температуре 20-400С в течение 2-30 ч причем процесс ведут в присутствии ацетона C+ или гексана. 1 з.п. ф-лы.

1Ъщролитические ферменты, пригод-, ные для использования согласно предлагаемому способу представляют собой, ф,ф например, липазы или протеаэы, которые избирательно гидролйзуют сложноэфирную 2-оксиметиловую группу (-СН ОСОК) соединения формулы (ХХ) ° не оказывая влияния на другие функци

1625333

L Источник получения

Поставщик

Фермент

Юнибиос-Трекат (Италия)

Сигма Кем. Ко.

Сент-Луиз (СНА)

Свинная поджелудочная железа

Панкреатин

Стеапсин

Car!dida Cy1izzdracea

Семя пшеницы

Липаза

»!

»!

EIOBO Индастри (Дания)

Сигма Кем Ко.

Сент-Луиз (СИА)

Тойо Джозо (Япония)

Тойобо (Япония) SP 225

Липаза

klzizopus Delamar

СЬгошоЬас ter ium viseosum

Рseudomo»»as sp.

Л»»попроуеинлииаза

Протеаза

Протеаза

Streptomyces Caespitoza

E&izopus sp.

Сигма Кем. Ко. ональные группы, которые могут присутствовать. Процесс гидролиза может осуществляться либо с использованием непосредственно свободных или иммобилизированнь»х микробных клеток, ко5 торые выделяют подходящий фермент, либо путем выделения специфических ферментов, которые могут использоваться в свободной форме, иммобилизированных согласно известным способам в смолу, стекло, целлюлозу или другие аналогичные вещества посредством ионных или ковалентных связей, или мОгут быть привиты к вОлОкнам, проницаемьв» для субстрата, или могут быть переведены в нерастворимую форму путем образования поперечных связей.

Иь»мобилизация или перевод в нерастворимую фОрму является желательным пО скольку один z» тот же фермент может быть использован для многих циклов получения продукта. Кроме того, при использовании иммобилизованного фермента значительно облегчается извлечение 25 продукта реакции. Практически, когда продукт реакции адсорбируется на смоФерменты могут вводиться в воднук» суспензию в количестве от 1 до 100 r

50 на 1 л сложного эфира формулы II, необязательно содержащего небольшие количества углеводородов; и может быть образован слабый буферный раствор с различной величиной рН, зависяцеи от используемого фермента в пределах примерно 7-7,5.

Реакция может протекать при температуре в предел,и,: ?0-40 С в течение ле в конце реакции, его легко извлекать в чистой форме путем простой промывки смолы подходящим растворителам.

Использование выделенных и очищенных до желаемой степени ферментов более желательно, чем использование сырого клеточного экстракта, поскольку процесс экстракции или очистки обычно приводит к снижению или полному удалеыи»о загрязняющих ферментов, которые могут понижать выходы продукта за счет образования нежелательных побочных продуктов.

Ферментный препарат, получаемый путем экстракции из органов животных, таких как свиная поджелудочная железа, способен вызывать гидролиз эфирных связей (сложного эфира) карбонильной группы органической кислоты и оксиметильной группы 2-положения пенемового ядра, Для данного гидролитического процесса могут использоваться выпускаемые промышленностью гидролитические ферменты.

1 от 2 до 30 ч с осуществлением процесса с периодическим позированием или в колонке в зависимости от количества фермента, присутствующего в реакцион-. ной смеси, соотношения между количеством фермента в растворе или в иммобилизированнои форме и от количества субстрата присутствующего в реакционной смеси.

Величина рН реакщ»анной смеси поддерживается постоянной на желаемом

162 уровне за счет ввода раствора гидрата окиси щелочного металла.

Выход продукта реакции при протекании реакции в оптимальных условиях достигает более 90/.

По окончании реакции продукт реакции извлекается общепринятыми способами.

Пример 1. Аллил-(5К,6S)-2бутирилоксиметил-6-(1(R)-триметилсилилоксиэтил -пенем-Ç-карбоксилат.

4,27 r (3S, 4R)-4-бутирилоксиацетилтио-3-1(Е)-триметнлсилилоксиэтил2-азетидиона растворяют в 40 мл сухого толуола. В раствор вводят 700 мг карбоната кальция и 2 2 r окси«оксаЭ о лилхлорида в атмосфере азота при 10 С.

В смесь вводят по каплям 2,1 .мп триэтнламина при той же температуре в течение 30 мин. В конце этого ввода смесь перемешивают в течение 10 мин при 10 С. Карбонат кальция отфильтровывают и раствор промывают водой, 5 -ным NaHCOq и водой. После сушки над Ha S04 раствор выпаривают до объема 20 мп, в него вводят 4,7 мп триэтилфосфита и эту смесь нагревают с обратным холодильником в течение 6 ч.

Реакционную смесь охлаждают при

20 С, промывают водой (Зх10 мп) и высушивают над Иа 80 .

После выпаривания растворителя получают сырое масло, которое подвергают хроматографическому разделению на силикагеле (при элюировании смесью простой этиловый эфир/гексан в соотношении (об/об) 3:7), и в результате получают 2,6 r чистого аллил-(5Р, 6S)2-бутирилоксиметил-6»(1(Р)-триметилсилилоксиэтил}-пенем-3-карбоксилата (5OX) .

Спектр ЯМР (300 МГц, CDC1 ) | (ч/млн): 0,13 (9Н, с., Si (СН)) );

9,95 (ÇH, т., ОСОСН СН СН ); 1,25 (ЗН, д., СН СН); 1,7 (2Н, м., ОСОСП СЙ СН ); 2, 3 (2Н, т.,ОСОСНСН—

-СН ); 3,7 (1Н, д.д., Н-6); 4,2 (1Н, м., Н-8); 4,7 (2Н, м., СН -СНСИ );

5,2-5,5 (2Н, м., СН=СН ); 5,05-5,55 (2Ы, м., СН ОСО); 5,55 (1H,, д, Н-5)р

5,9-6,0 (CH, м., СН=СН ).

Пример 2. Аллил-(5R 6S)-2-. ацетилоксиметил-6- (1(R)-триметнлсилнлоксиэтнл -пекем-З-карбоксилат.

Получение данного. препарата осу, ществляют таким же образом, как спи- сано в примере 1 при использовании в

5333 6 качестве исходного продукта (3$, 4К)4-ацетоксиацетилтио-3-$1(R)-триметилсилнлоксиэтил)-2-азетидинона. Получают аллил (5R, 6S)-2-ацетилоксиметил-65

j1(R)-триметилсилилолоксиэтил 1-пенем(3-карбоксилат в виде чистого продукта с общим выходом 487.

Спектр ЯМР (300 МГц, CDC1 ), 3 (ч/ н): 0,15 (9Н, с., Я (СН ) );

1,28 (ÇH, д., СН СН); 2, 1 (ÇH, с., СОСН ); 3,72 (1Н, д.д., J = 2 Гц, 6 Гц, Н-6); 4,21 (1H, м., Н-8); 4,654,80 (2Н, м., СООСН -СН=); 5,05-5,55 (2Н. м., СН ОСО); 5,25-5,5 (2Н, м. °

СН=СНД; 5,55 (1Н, д., J = 2 Гц, Н-5);

5,85-5,60 (1Н, м., СН=СН ).

Пример 3. Аплил-(5R, 6S)-2бутирилоксиметил-6- $1(R)-тетрагидропи20 ранилоксизтнл)-пенем-З-карбоксилат.

Данный препарат получают как описано в примере 1, используя в качестве исходного продукта (ÇS, 4R)-4-бутирилоксиацетилтио-3- t1(R)-тетрагидропира25 нилоксиэтнл-2 — азетидинон. Аплил-(5R, 6S)-2-бутирилоксиметил-6- 1(R)-тетра-, гидропиранилоксиэтил)-пенем-3-карбоксилат получают в виде чистого продукта с общим выходом 45Х.

3Q Спектр ЯИР (300 МГц, CDC13)у (ч/юш): 0,95 (ЗН, т., J = 6,7 Гц, СОСН СН.,СН9)3 1«30 1 37 (ЗН м

СНg-CH); 1,42-1,90 (6Н, м., CHiCH CH тетрагидропираниловой группы); 1,67 (2Н, м., СОСН СН СНэ); 2,32 (2Н, т., СОСН СН СН ); 3,4-3,9 (2Н, м.р ОСН тетрагидропираннловой группы); 3,8 (1Н, м., Н-6); 4,05-4,2 (1Н, м., Н-8);

4,6-4,85 (ÇH, CÎOCH -СН= и СН тетра4О гидропираниловой группы); 5,05-5,5 (2Н, м., СН ОСО); 5,2-5,42 (2Н, м., CH H ); 5,6 (1H, м., H-5); 5,85-6,0 (1Н, м., Qj=CHg) .

П р и и е р 4. Аплил-(5R, 6S)-245 пальмитоилоксиметил-6- j1 (R) -третбутил„циметилсилилоксиэтил-пенем 3-карбоксилат. Получение осуществляют аналогично примеру 1 из (ÇS, 4R)-4-пальмито-. илоксиацетилтио-3- 2(R)-третбутилдиме5р тилсилилоксиэтил 2-азетидинона. Аплил(5R, 6S)-2 -пальиитоилоксиметил-6-P (R)— третбутилдиметилсилилоксиэтил -пенем3-карбоксилат получают в виде чистого продукта при полном выходе 48Х.

55 ЯИР (300 МГц СЭС1%) депьта (мпн доли): и,08 P(6H., с., Si(CH>)<); 0,88

Р2Н, и, Si С(СН ) > + OCOCH

«12СН СН з)1,25 27Н, м,Ж СН +

ЮСОСН (СН ) 12CH CHyg; 1,67 2Н ° Na p

1625333

OCOCHg(CHg) 12СН СНД 2,35 РН5 те р

Ососнк1снт7 12снесн13 3 7 Г18 д.д °

Н-631 4,23 С1Н, м., Н-831 4,7 28, м

СН СНтСНе11 5,07-5,5 1 28, м., СН 00031 де р Н-5J; 5 86-6,0 AH м., CH CH ).

Пример 5. 5 r аллил-(5R, 6S)2-бутирилоксиметил-6- 1- (R) -триметилсилилоксиэтнл) -пенем-З-карбоксилата, растворенного в 5 мп н.гексана, вводят в 300 мл 0,05 нормального фосфатного буферного раствора (рН 7,5). В смесь вводят 25 мл липазы активностью

1200 Ед/мг, полученной иэ Chromobacterium viscosum и перемешивают при

30 С в течение 4 ч. Величину рН поддерживают равной 7,50 за счет ввода

1 н. NaOH. По окончании реакции реакционную смесь экстрагируют СН С1 (3x х100 мп)5 органический слой высушивают над сульфатом натрия и выпаривают и в результате получают 3,9 г чистого аллил-(5R, 6S)-2»оксиметил-6- 1(R)триметилсилилоксиэтил)-лелем-3-кар бок-25 силата (93 ).

Спектр 1Н-ЯХР (300 МГц, СЭС1у)р

8(ч/млн.): 0,15 (9Н, сер Si(CHy)у);

1,32 (ЗН, д.,J 6,5 Гц, СИ -СН); 3,75 (1Н, д.д., J = 2 Гц, 6,5 Гц, H-6);

3,85 (1Н, широкий, OH); 4,25 (1Н, м

Н-8); 4,65 (2Н, сор CHgOH) 4,65-4,95 (2Н, м., Ci, -СН«); 5,25-5,5 (2Н, м., CH=CH c); 5,60 (1Н, де р J = 2 Гц, Н-5) Р.

5-95-6,05 (1Н, м., CH=CH ).

Пример. 6. Реакцию осуществляют таким же образом, как описано в примере 5, но с той разницей, что испольэуемый фермент представляет собой липопротеинлипазу (ТОЙДБО)р имеющую активность 1100 Ед/мг твердого продукта. Смесь перемешивают при 30 С в

0 течение 2 ч и продукт извлекают, как описано в примере 5 с выходом 94%.

Пример 7. 4,5 r аллил-(5R, 45

6S)-2-ацетоксиметнл-6(1(R)-триметилсилилоксиэтил -пекем-3-карбоксилата вводят в 300 мл фосфатного буферного раствора (0,05 нормального) (pH 7,0).

В смесь .вводят 25 мг липазы активно-. стью 1200 Ед/мг, полученной из Chro-

mobacterium viscosum и перемешивают при ЗООС в течение 5 ч.

Величина рН поддерживается равной

7 0 за счет ввода 1 í. NaOH. По окон-, р

«55 чании реакции реакционную смесь экстрагируют СН С1.5 (Зх100 мл). Экстракты высушивают над сульфатом натрия и выпаривают и в результате получают аллил-(5R, 6S)-2-оксиметнл-6- 1 (Р)триметнлсилилоксиэтил)-пенем-3-карбоксилат с выходом 95 .

Пример 8. Осуществляют таким же образом, как описано в примере 5, но с той разницей, что используемый фермент представляет собой панкреатин с активностью 57.Ед/мг (1)нибиос, о

3,5 г). Смесь перемешивают при 30 С в течение 20 ч (рН 7,5). Продукт извлекают также, как описано в примере

5, с выходом 91%.

Пример 9. Реакцию осуществляют таким же образом, как описано в примере 5, с той разницей, что используемый фермент представляет собой панкреатин с активностью 57 Ед/мг о (3,5 r). Смесь перемешивают при 30 С в течение 22 ч (рН 8,0). По окончании реакции смесь экстрагируют СН С1 (3x100 мл). Экстракты выпаривают при пониженном давлении и подвергают хроматографическому разделению в колонке с силикагелем с элюированием смешанным растворителем гексан-простой этиловый эфир (об/об. 20:80). После выпаривания растворителя получают

1,67 r (40 ) аллил-(5R, 6S)-2-оксиметил-6 (1(R)-триметилсилилоксиэтил -пенем-З-карбоксилата.

Пример 10. Пример осуществ» ляют таким же образом, как и в примере 9, с той разницей, что используемый фермент представляет собой липазу с активностью 7 Ед/мг, полученную из семени пшеницы (3 г). Смесь перемешивают при 25 С в течение 30 ч (рН 7,5) и после хроматографического разделения получают 3,4 г (80 ) продукта.

Пример 11. Реакцию проводят аналогично примеру 9, но используемый фермент представляет собой протеазу с активностью 0,6 Ед/мг (из Rhizopus зр. 3 г). Смесь перемешивают при 3(35С в течение 20 ч (рН 7,5) и после хроматографического разделения получают

2,9 г (70 ) продукта. .Пример 12. 5 г аллил-(5R,6S)2 бутирилоксиметил-6-(1 †(В)-тетрагидропиранилоксиэтил -пенем-3-карбоксилата вводят в 300 мл 0,05 н. фосфатного буферного раствора (рН 7,0). В смесь вводят 25 мг липазы с активностью 1200 Ед/мг, полученной из Chromobacterium viscosum, и ее перемешивают при 30 С в течение 4 ч. Величину рН поддерживают равной 7,0 за счет добавления 1 н. NaOH. По окончании

1625333

10 реакции реакционную смесь экстрагируют СН С1 (Зх100 мп), органический слой высушивают над сульфатом натрия, выпаривают и в результате получают аллил-(5R,6S)-2-оксиэтил-б-(1(R)-тет5 ра гидр спи р анило к симе тил) -п е нем-3-карбоксилат с выходом 94_#_.

Спектр Н-ЯМР (300 ИГц, СНС1 ), $ (ч/мпн): 1,3-1,4 (ЗИ, м., CH CH)

1,45-1,9 (6Н, м., СИ СИ СИ группы тетрагидропиранила); 3,42-3,92 (2Н, м., CH О группы тетрагидропиранила);

3,6 (1Й, широкий, ОН); 3,8 (1Н, м., (H-6); 4,05-4,22 (1И, м., Н-8); 4,574,82 (5H, СООСН, СН ОН, СИ группы тетрагидропиранила); 5,2-5,45 (2Н, м., СН ); 5,61 (1Н, м., H 5); 5,856,0 (1Н, м., СИ=) .

Пример 13. 40 г Амберлита

ХАД-7 вводят в раствор 100 мг липазы с активностью 1200 Ед/мг (из ChroшоЪасteriuni в 100 мп 0,01 н. фосфатного буферного раствора (рН 7,5).

Эту смоляную смесь осторожно перемеши-15 вают в течение ночи при комнатной температуре. Затем смолу фильтруют и про- мывают 100 мп того же буферного раствора.

Содержацая иммобилизованный фермент 0 смола вводится в суспензию 20 r аллил(5Р, 6S)-2-бутирилоксиметил-6-gl-(Р.)триметилсилилоксиэтил)-пенем-3-карбоксилата в 20 мп гексана и 600 мп 0,01нормального фосфатного буферного раствора (рН 7,5).

5 о

Смесь перемешивают при 30 С в течение 4 ч.

Величину рН поддерживают 7,50 за счет ввода 1 н. NaOH. По окончании ре- 0 акции смола, содержацая фермент, и продукт реакции, разделяется путем фильтрации в вакууме через стеклянный фильтр и промывается хлористым метиленом (Зх300 мл). Органические экстрак- 45 ты высушивают над 11а БО, выпаривают и в результате получают 15,2 г (91 ) продукта.

Содержацая иммобилизованйый фермент смола промывается фосфатным буферным раствором (3x200 мл) и используется

50 для шести циклов получения продукта без заметной потери активности.

Пример l4. Реакцию осуществляют, как описано в примере 5, за исключением того, что в качестве субстрата используют аллил-(5R, 6S)-2пальмитоилоксиметил-6-ff(R)-третбутилдиметилсилилоксиэтил 1-пекем-3-карбоксилат . Смесь перемешивают в теченЯе

7 ч при 30 С и продукт восстанавливают аналогично примеру 5 с выходом 757..

1Н-ЯМР (300 МГц, CDC1>), О (мпн.доли): О, 1 Е6Н, с, Si(CHg)g 1; 0,88 9Н, с., Si(CH<) ); 1,32 ЗН, д., СН -СН);

3,75 (fH, д.д., Н-6j; 3,85 AH, шир. с., ОИ ; 4, 25 11И, м., Н-8); 4,65 2Н, с., CH OHJ; 4,65-4,95 (2H, м., СН2-СН=); 5,25-5,5 2Н, м., СН=СН );

5,60 1И, д., Н-5j; 5,95-6,05 (fH,м., Сй-CHг) °

II р и м е р 15. 10 г, аллил-(5R 6S)2-бутирилоксиметил-6-1 1-(Р)-триметилсилилоксиэтил -пенеи-З-карбоксилата, растворенного в 18,5 мл ацетона, прибавляют к 95 мл фосфатного буфера (0,05 н), рН 7,5. Смесь пополняют

200 мг сырой липазы от Chronobaeteriun viscosum, имеющей активность

10 Ед/мг,ранее растворенной в 2 мп того zce буфера. Смесь перемешивают в течение 3 ч при 40 С. рН смеси поддерживают при 7 50 путем прибавления 1 н.

ИаОН. В конце реакции смесь охлаждают до температуры 25 С и экстрагируют

СН С1 (2х70 мп), органический слой сушат в присутствии сульфата натрия иупаривают с получением 8,1 r чистого аллпл-(5R, 6Б)-2-гидроксиметил-61 (Р) -ереме тилсилилсе сиэтле) -иенем-3карбоксилата (977).

II р и м е р 16. Реакции осуществляют по примеру 15, за исключением того, что аллил-(5R,6$)-2-бутирилоксиметил-6- 1-(R)-третбутилдиметилсилилоксиэтил)-пенем-3-карбоксилат используют в качестве субстрата, а липопротеиновую липазу от Pseudomonas (Е.С. 3.1.1.34), имеющую активность

1100 Ед/мг (22 мг), в качестве фермента.

Смесь перемешивают в течение 4 ч при 40 С. В конце реакции смесь пере0 ° рабатывают, как описано в примере 15, с получением 8,2 г чистого аллил-{5R, 6Б)-2-гидроксиметил-6-pf(R)-третбу-; тилдиметилсилилоксиэтил -пенем-3-карбоксилата (96Х) .

Формула из обретения

1. Способ получения 2-оксиметилпенемов общей формулы I

Сн,он

СОО

1625333!

oai ся,осок

СОО

10 где R имеет указанное значение;

P. - С,-С,>-лил, Составитель О. Скородумова

Редактор Ю. Середа Техред M.Моргентал Корректор Л.Патай

Заказ 205 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 где R1 — триалкилсилил или пиранил, причем алкильный остаток имеет 1-4 атома углерода, путем гидролиза соединения общей фор5 мулы II отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, гидролиз осуществляют с помощью липазы, панкреатина или протеазы в свободном виде или в форме биокатализатора, иммобилизованного на смоле Амберлит, в водном растворе при концентрации исходного соединения общей формулы II от

16 до 100 г/л, рН 7,0-7,5, температуре

20-40 С в течение 2-30 ч.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что процесс ведут в присутствии ацетона или гексана.