Способ получения 2-оксиметилпенемов Советский патент 1991 года по МПК C12P17/18 C07D499/00 

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

Целью изобретения является упрощение процесса.

Способ основан на применении мяг- . кого ферментного гидролиза.

Гидролитические ферменты, пригодные для использования согласно предлагаемому способу представляют собой, например, липазы или протеазы, которые избирательно гидролнзуют сложно- эфирную 2-оксиметиловую группу () соединения формулы (II), не оказывая влияния на другие функци-

04

онапъные группы, которые могут присутствовать с Процесс гидролиза может осуществляться либо с использованием непосредственно свободных или иммо- билизированных микробных клеток, которые выделяют подходящий фермент, либо путем выделения специфических ферментов, которые могут использоваться в свободной форме, иммобилизиро- ванных согласно известным способам в смолу, стекло, целлюлозу или другие аналогичные вещества посредством ионных или ковалентных связей,, или могут быть привиты к волокнам, проницаемым для субстрата, или могут быть переведены в нерастворимую форму путем образования поперечных связей Иммобилизация или перевод в нерастворимую форму является желательным, по- скольку один и тот же фермент может быть использован для многих циклов получения продукта Кроме того, при использовании иммобилизованного фермента значительно облегчается извлечение продукта реакции. Практически, когда продукт реакции адсорбируется на смо

Q Q

5

ле в конце реакции, его легко извлекать в чистой форме путем простой промывки смолы подходящим растворителем о

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 удалению 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 ок- симетйльной группы 2-положения пене- мового ядра,

Для данного гидролитического процесса могут использоваться выпускаемые промышленностью гидролитические ферменты

Изобретение относится к способам получения 2-оксиметшшенемов, используемых в синтезе пенемов, обладающих антибактериальным действием. Цель изобретения - упрощение процесса. Предлагается способ получения 2-окси- метилпенемов 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-замести- теля 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

Ферменты могут вводиться в водну м суспензию в количестве от 1 до 100 г на 1 л сложного эфира формулы II, необязательно содержащего небольшие количества углеводородов, и может быть образовал слабый буферный раствор с различной величиной рН, зависящей от используемого фермента в пределах примерно 7-7,Ьо

Реакция может протекать при температуре в пределах 20-40°С в течение

от 2 до 30 ч с осуществлением процесса с периодическим дозированием или в колонке в зависимости от количества фермента, присутствующего в реакционной смеси, соотношения между количеством фермента в растворе или в иммоби- лизированной форме и от количества субстрата. присутствующего в реакционной смеси

Величина рН реакционной смеси поддерживается постоянной на желаемом

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 о

Пример 1. Аллил-(5К,68)-2- бутирилоксиметил-6-Јl(R)-триметилси- лилоксиэтшЛ-пенем-З-карбоксилат „

4,27 г (3S, 4Н)-4-бутирилоксиаце- тилтио-3-1 (11)триметилсилилоксиэтилСпектр ЯМР (300 МГц, CDCl,) , ff 10 (ч/млн): 0,15 (9Н, с, Si(CH,)3); 1,28 (ЗН, д„, СН,СН); 2,1 (ЗН, с., СОСН3); 3,72 (1Н, д.д., J 2 Гц, 6 Гц, Н-6); 4,21 (1Н, м., Н-8); 4, 4,80 (2Н, м„, СООСН2-СН); 5,05-5,

2-азетидиона растворяют в 40 мл сухо- 15 (2Н„ м0, СНаОСО); 5,25-5,5 (2Н, м„

го толуола В раствор вводят 700 мг карбоната кальция и 2,2 г окси-окса- лилхлорида в атмосфере азота при 10 С. В смесь вводят по каплям 2,1 мл три- этиламина при той же температуре в течение 30 мин„ В конце этого ввода смесь перемешивают в течение 10 мин при 10°Со Карбонат кальция отфильтровывают и раствор промывают водой, 5%-ным NaHCO-j и водой. После сушки над раствор выпаривают до объема 20 мл, в него вводят 4,7 мл три- этилфосфита и эту смесь нагревают с обратным холодильником в течение 6ч„

Реакционную смесь охлаждают при 20°С, промывают водой (3x10 мл) и высушивают над Na SOijo

CHsCHaJ); 5,55 (1Н, д„, J 2 Гц, Н 5,85-5,60 (1Н, м., СНгСН),,

Пример 30 Аллил-(5R, 6S)бутирилоксиметил-6-П(К)-тетрагидр

20 ранилоксиэтилТ-пенем-З-карбоксилаТ

Данный препарат получают как оп но в примере 1, используя в качест исходного продукта (3S, 4Е)-4-бути оксиацетилтио-3- i )тетрагидропи

25 нилоксиэтил-2-азетидинон. Аллил-(5 б8)-2-бутирилоксиметил-6-Ј1(R)-Ter гидропиранилокскэтил -пенем-3-карб силат получают в виде чистого прод с общим выходом 45%о

30 Спектр ЯМР (300 МГц, CDC13), Q (ч/мтш): 0,95 (ЗН, т., J 6,7 Гц, СОС%СН,г.СНэ); 1,30-1,37 (ЗН, м„, СН3-СН); 1,42-1,90 (6Н, м., тетрагидропираниловой группы); 1,6 (2Н, м., ); 2,32 (2Н, т СОСН СНгСНд); 3,4-3,9 (2Н, м„ ОСН тетрагидропираниловой группы); 3,8 (1Н, MO, Н-6); 4,05-4,2 (1Н, м., Н 4,6-4,85 (ЗН, COOCH CHs и СН тет

После выпаривания растворителя получают сырое масло, которое подверга- ,5 ют хроматографическому разделению на силикагеле (при элюировании смесью простой этиловый эфир/гексан в соотношении (об/об) 3:7), и в результате получают 2,6 г чистого аллил-(5Рч, 6S)- 4о гидропираниловой группы); 5,05-5,5

30 Спектр ЯМР (300 МГц, CDC13), Q (ч/мтш): 0,95 (ЗН, т., J 6,7 Гц, СОС%СН,г.СНэ); 1,30-1,37 (ЗН, м„, СН3-СН); 1,42-1,90 (6Н, м., тетрагидропираниловой группы); 1,6 (2Н, м., ); 2,32 (2Н, т СОСН СНгСНд); 3,4-3,9 (2Н, м„ ОСН тетрагидропираниловой группы); 3,8 (1Н, MO, Н-6); 4,05-4,2 (1Н, м., Н 4,6-4,85 (ЗН, COOCH CHs и СН тет

2-бутирилоксиметил-6- (R)-TpnMeTmi- силилоксиэтил) -пенем-3-карбоксилата (50%)„

Спектр ЯМР (300 МГц, CDClj), (ч/млн): 0,13 (9Н, с„, Si (СН3)з) 0,95 (ЗН, т„, ОСОСН СН СН,); 1,25 (ЗН, д„, СН3СН); 1,7 (2Н, м,, ОСОСН СН СНз); 2,3 (2Н, т.,ОСОСНСН2- -СН3); 3,7 (1Н, д.д., Н-6); 4,2 (1Н, м,, Н-8); 4,7 (2Н, м„, CH -CHsCH); 5,2-5,5 (2Н, Мо, ); 5,05-5,55 (2Н, м., СН4ОСО); 5, (1Н„д.,Н-5); 5,9-6,0 (СН, м„, ШгСН).

Пример 2. Aruinn-(5R, 6S)-2- ацетилоксиметил-6- i (Е)-триметилси- лилоксиэтилЗ-пенем-З-карбоксилатв

Получение данного препарата осу- 5ществляют таким же образом, как описано в примере 1 при использовании в

(2Н, м„, ); 5,2-5,42 (2Н, м. ); 5,6 (1Н, MO, H-5); 5,85-6 (1Н, м„, CJ-CHz)o

Пример 4о Artroin-(5R, 6S)-2

5 пальмитоилоксиметил-6-fl (R)-тpeтбyт лиметилсилилоксиэтил-пенем 3-карбок лато Получение осуществляют аналоги но примеру 1 из (3S, 4R)-4 -пальми илоксиацетилтио-3- 2 (Е)-третбутилди

50 тилсилилоксиэтил /2-азетидинонао Алл (5R, 6S)-2 -палью тоилоксиметил-6-р третбутилдиметилсилилоксиэтил 1-пене 3-карбоксилат получают в виде чисто продукта при полном выходе 48%. ЯМР (300 МГц, CDC1) дельта (млн доли): 0,08 R6H., с., Si(ClI,)z); 0 12H, м, Si C(CH5)3 + OCOCHaCH(CHg 12CAtCH V)1,25 12 7Н, м, - бЩ СН -Г -ЮСОСН(СН4). 12CHiCH,; 1,67 2Н, м

55

а

6253336

качестве исходного продукта (3S, 4R-)- 4-ацетоксиацетилтио-З-р(К)-триметил- силилоксиэтигГ -2-азетидинона, Получают аллил (5R, б5)-2-ацетилоксиметил-6- р(К)-триметилсилилолоксиэтил -пенем- 3-карбоксилат в виде чистого продукта с общим выходом 48%„

Спектр ЯМР (300 МГц, CDCl,) , ff 10 (ч/млн): 0,15 (9Н, с, Si(CH,)3); 1,28 (ЗН, д„, СН,СН); 2,1 (ЗН, с., СОСН3); 3,72 (1Н, д.д., J 2 Гц, 6 Гц, Н-6); 4,21 (1Н, м., Н-8); 4,65- 4,80 (2Н, м„, СООСН2-СН); 5,05-5,55

- 15 (2Н„ м0, СНаОСО); 5,25-5,5 (2Н, м„

(2Н„ м0, СНаОСО); 5,25-5,5 (2Н, м„

гидропираниловой группы); 5,05-5,5

CHsCHaJ); 5,55 (1Н, д„, J 2 Гц, Н-5); 5,85-5,60 (1Н, м., СНгСН),,

Пример 30 Аллил-(5R, 6S)2- бутирилоксиметил-6-П(К)-тетрагидропиранилоксиэтилТ-пенем-З-карбоксилаТо

Данный препарат получают как описано в примере 1, используя в качестве исходного продукта (3S, 4Е)-4-бутирил- оксиацетилтио-3- i )тетрагидропиранилоксиэтил-2-азетидинон. Аллил-(5R, б8)-2-бутирилоксиметил-6-Ј1(R)-Terpa-v гидропиранилокскэтил -пенем-3-карбок- силат получают в виде чистого продукта с общим выходом 45%о

Спектр ЯМР (300 МГц, CDC13), Q (ч/мтш): 0,95 (ЗН, т., J 6,7 Гц, СОС%СН,г.СНэ); 1,30-1,37 (ЗН, м„, СН3-СН); 1,42-1,90 (6Н, м., тетрагидропираниловой группы); 1,67 (2Н, м., ); 2,32 (2Н, т., СОСН СНгСНд); 3,4-3,9 (2Н, м„ ОСН2 тетрагидропираниловой группы); 3,8 (1Н, MO, Н-6); 4,05-4,2 (1Н, м., Н-8); 4,6-4,85 (ЗН, COOCH CHs и СН тетрагидропираниловой группы); 5,05-5,5

(2Н, м„, ); 5,2-5,42 (2Н, м., ); 5,6 (1Н, MO, H-5); 5,85-6,0 (1Н, м„, CJ-CHz)o

Пример 4о Artroin-(5R, 6S)-2пальмитоилоксиметил-6-fl (R)-тpeтбyтил- иметилсилилоксиэтил-пенем 3-карбокси- ато Получение осуществляют аналогично примеру 1 из (3S, 4R)-4 -пальмито- локсиацетилтио-3- 2 (Е)-третбутилдиметилсилилоксиэтил /2-азетидинонао Аллил- (5R, 6S)-2 -палью тоилоксиметил-6-р (R)- третбутилдиметилсилилоксиэтил 1-пенем- 3-карбоксилат получают в виде чистого продукта при полном выходе 48%. ЯМР (300 МГц, CDC1) дельта (млн. доли): 0,08 R6H., с., Si(ClI,)z); 0,88 12H, м, Si C(CH5)3 + OCOCHaCH(CHg) 12CAtCH V)1,25 12 7Н, м, - бЩ СН -Г -ЮСОСН(СН4). 12CHiCH,; 1,67 2Н, м./

OCOCHiCCH) , 2,35 Г2Н, т., ОСОСНг(СН2.) 12СН СН,3; 3,7 , д.д., H-6J; 4,23 Ј1Н, MC, 4,7 2Н,м., CHjjCHrCHi ; 5,07-5,5 2Н, м. CHjpCO ; 5,2-5,42 2Н, м„; 5,58 рН, д., H-5J; 5,86-6,0 flH, м„, СН-СНг „

Пример 5. Ь г аллил-(5К, 6S) 2-бутирилоксиметил-6-Јl-(R)-триметил- силилоксиэтил -пенем-3-карбоксилата, растворенного в 5 мл н.гексана, вводя в 300 мл 0,05 нормального фосфатного буферного раствора (рН 7,5) В смесь вводят 25 мл липазы активностью 1200 Ед/мг, полученной из Chromobac- terium viscosum и перемепивают при 30°С в течение 4ч. Величину рН поддерживают равной 7,50 за счет ввода 1 н. NaOH. По окончании реакции реакционную смесь экстрагируют . (Зх хЮО мл), органический слой высушивают над сульфатом натрия и выпаривают и в результате получают 3,9 г чистого аллил-(5К, 68)-2-оксиметил 6- 1(R)- триме тил силилоксиэтшЛ -пе нем-3-кар бок силата (93%).

« Спектр 1Н-ЯМР (300 МГц, CDClj), О(ч/млн.): 0,15 (9Н, се, Si(CH3)); 1,32 (ЗН, fl.,J 6,5 Гц, CJI3-CH); 3,75 (1Н, д.До, J 2 Гц, 6,5 Гц,-Н-6); 3,85 (1Н, широкий, ОН); 4,25 (1Н, м„, Н-8); 4,65 (2Н, с, ); 4,65-4,95 (2Н, м., СгЈ-СН 0; 5,25-5,5 (2Н, мс, ); 5,60 (1Н, д., J 2 Гц, Н-5) 5-95-6,05 (1Н, Мо,.).

Пример 6с Реакции осуществляют таким же образом, как описано в примере 5, но с той разницей, что используемый фермент представляет собой липопротеинлипазу (ТОЙОБО), имеющую активность 1100 Ед/мг твердого продукта с Смесь перемешивают при 30°С в течение 2 ч и продукт извлекают, как описано в примере 5 с выходом 94%«

Пример 7о 4,5 г аллил-(5Н, б8)-2-ацетоксиметил-бЈ1 (В.)-триметилсилилоксиэтил -пенем-3-карбоксилатавводят в 300 мл фосфатного буферного раствора (0,05 нормального) (рН 7,0). В смесь вводят 25 мг липазы активно- стью 1200 Ед/мг, полученной из Chro- mobacterium viscosura и перемешивают при 30°С в течение 5 ч

Величина рН поддерживается равной 7,0 за счет ввода 1 н„ НаОН. Но окончании реакции реакционную смесь экстрагируют (3x100 мл). Экстракты высушивают над сульфатом натрия и выпаривают и в результате получают

аллил-(5К, б8)-2-оксиметил-6-Ј1(R)- триметилсилилоксиэтил |- пенем- 3- карбок силат с выходом 95%„

Пример 80 Осуществляют таким же образом, как описано в примере 5, но с той разницей, что используемый фермент представляет собой панкреатин с активностью 57 Ед/мг (Юнибиос, 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%о

Пример 9о Реакцию осуществляют таким же образом, как описано в примере 5, с той разницей, что используемый фермент представляет собой панкреатин с активностью 57 Ед/мг (3,5 г). Смесь перемешивают при 30 С в течение 22 ч (рН 8,0)„ По окончании реакции смесь экстрагируют (3x100 мл)о Экстракты выпаривают при пониженном давлении и подвергают хро- матографическому разделению в колонке с силикагелем с элюированием смешанным растворителем гексан-простой этиловый эфир (об/обо 20:80)„ После выпаривания растворителя получают 1,67 г (40%) аллил-(5К, 68)-2-оксиме- тил-6 р (К.)-триметилсилилоксиэтил -пе- нем-3-карбоксилата о

Пример 100 Пример осуществляют 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 о Реакцию проводят аналогично примеру 9, но используемый фермент представляет собой протеазу с активностью 0,6 Ед/мг (из Rhizopus sp 3 г)о Смесь перемешивают при 30°С в течение 20 ч (рН 7,5) и после хроматографического разделения получают 2,9 г (70%) продукта

Пример 12„5г аллил-(5R,6S)- 2- бутирилоксиметил-6- Ј1 - )-тетрагид- ропиранилоксиэтшГ -пенем-3-карбокси- лата 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 Chro- mobacterium viscosum, и ее перемейи- вают при 30°С в течение 4 ч„ Величину рН поддерживают равной 7,0 за счет добавления 1 н„ NaOH. По окончании

2

реакции реакционную смесь экстрагируют , (3x100 мл), органический слой высушивают над сульфатом натрия, выпаривают и в результате получают аллил-(5К,б8)-2-оксиэтил-6-Ј1 (Ы)-тет- рагидропиранилоксиметил -пенем-3-кар- боксилат с выходом 94% „

Спектр Н-ЯМР (300 МГц, CHClj), (ч/млн); 1,3-1,4 (ЗН, м„, СН3СН); ш 1,45-1,9 (6Н, м„, CH-gCH CHi группы тетрагидропиранила); 3,42-3,92 (2Н, MO , CH-jO группы тетрагидропиранила); 3,6 (1Н, широкий, ОН); 3,8 (1Н, м., |Н-6); 4,,22 (111, м., Н-8); 4,57- , 4,82 (511, СООСНг, СНгОН, СИ группы тетрагидропиранила); 5,2-5,45 (2Н, MO, СН2); 5,01 (1Н, MO, H-5); 5,85- 6,0 (111, и, Clfc).

Пример 13„ 40 г Амберлита ХАД-7 вводят в раствор 100 мг липазы с активностью 1200 Ед/мг (из Chro- mobaeterium в 100 мл 0,01 н„ фосфатного буферного раствора (рН 7,5) Эту смоляную смесь осторожно перемети- вают в течение ночи при комнатной температуре о Затем смолу фильтруют и про- мывают 100 мл того же буферного раствора о

Содержащая иммобилизованный фермент смола вводится в суспензию 20 г аллил- (5R, б8)-2-бутирилоксиметил-6-Ј1-(Е.)- триметилсилилоксиэтилj-пенем-3-карбок- силата в 20 мл гексана и 600 мл 0,01 - нормального фосфатного буферного раствора (рН 7,5).

Смесь перемешивают при 30 С в течение 4 ч о

Величину рН поддерживают 7,50 за счет ввода 1 HO NaOHo По окончании реакции смола, содержащая фермент, и продукт реакции, разделяется путем фильтрации в вакууме через стеклянный фильтр и промывается хлористым метиленом (3x300 мл)о Органические экстрак- ты высушивают над КалБО, выпаривают и в результате получают 15,2 г (91%) продукта о

Содержащая иммобилизованный фермент смола промывается фосфатным буферным раствором (3x200 мл) и используется для шести циклов получения продукта без заметной потери активности

Пример 14. Реакцию осуществляют, как описано в примере 5, за исключением того, что в качестве субст- 5 рата используют аллил- (5R, 6S)-2- пальмитоилоксиметил-6-р(К)-третбу- тилдаметилсилилоксиэтш -пенем-3-карб-

0

з

Q

Q с

оксилат. Смесь перемешивают в течение 7 ч при 30°С и продукт восстанавливают аналогично примеру 5 с выходом 75%,

1 Н-ЯМР (300 МГц, CDC1,),Ј (млн.доли): 0,1 6Н, с, Si(CH3) 0,88 Ј9Н, с., Si(CH,)3l; 1,32 ЗН, д., СИ 3,75 1Н, доДо, H-6J; 3,85 1Н, шир. с, 4,25 ill, м, 4,65 2Н, с, 4,65-4,95 2Н, м., СНг-СН ; 5,25-5,5 2Н, м., 5,60 Ј1Н, До, 5,95-6,05 111, м., СН«СНг о

Пример 15 10 г.аллил-(5Е,б8)- 2-бутирилоксиметил-6- 1-(РО-триметил- силилоксиэтил -пенем-3-карбоксилата, растворенного в 18,5 мл ацетона, прибавляют к 95 мл фосфатного буфера (0,05 н), рН 7,5о Смесь пополняют 200 мг сырой липазы от Chroraobacte- riura viscosura, имеющей активность 10 Ед/мг,ранее растворенной в 2 мл того же буфера Смесь перемешивают в течение 3 ч при 40°С„ рН смеси поддерживают при 7,50 путем прибавления 1 н„ NaOIL В конце реакции смесь охладцают до температуры 25°С и экстрагируют (2x70 мл), органический слой суыат в присутствии сульфата натрия и упарив-ают с получением 8,1 г чистого аллил-(5R, 65)-2-гидроксиметил-6- П (РО -триметилсилилоксиэтшЛ -пенем-3- карбоксилата (97%)

Пример 16. Реакцию осуществляют по примеру 15, за исключением того, что аллил-(5R,68)-2-бутирилок- симетил-6-U (К)-третбутилдиметилси- лилоксиэтил -пенем-3-карбоксилат используют в качестве субстрата, а ли- попротеиновую липазу от Pseudomonas (E.G.. 3.1.K34), имеющую активность 1100 Ед/мг (22 мг), в качестве фермента о

Смесь перемешивают в течение 4 ч при 40°Св В конце реакции смесь перерабатывают, как описано в примере 15, с получением 8,2 г чистого аллил-(5R, 68)-2-гидроксиметил-6-Јl(К)-третбу-; тилдиметилсилилоксиэтшП-пенем-З-кар- боксилата (96%)„ Формула изобретения

ORi , СН,ОН

п«Д

О

coo

где R| - триалкилсилил или пиранил,

причем алкильный остаток имеет 1-4 атома углерода,

путем гидролиза соединения общей фор- ,

мулы II

ORi

$rCH,OCOR

я-S

COO

х

где R, имеет указанное значение; R - С i -С 5-аллил,

отлича юцийся 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 По отличающийся тем, что процесс ведут в присутствии ацетона или гексана