Journal of Fluorine Chemistry, 11 (1978) 337-363 0 Elsevier Sequoia S.A.,Lausanne - Printedinthe Netherlands

Received: September 1,1977

331

TRIFLUORMETHYLSULFENYL- BZW. TRIFLUORMETHYLSULFONYL-

SUBSTITUIERTE PENICILLIN-DERIVATE UND VERWANDTE VERBINDUNGEN

Alois HAAS und Detlef KORTMANN

Lehrstuhl fiir Anorganische Chemie II der

Ruhr-UniversitBt

D-4630 Bochum, Postfach 102148

Rita HOFFMANN und Wolfgang VOMEL

Abteilung fUr Medizinische Mikrobiologie

der Firma Boehringer Mannheim GmbH,

Sandhofer Strasse 116, D-6800 Mannheim

ZUSAMMENFASSUNti

Gezielte Umsetzungen von a-Aminocarbonsauren mit CFs-SC1 und

RF-NC0 (Rf = CFJS, CF3-S02) lassen sich fiber deren silylierte

Derivate durchfilhren. So reagiert NH2-CHPh-COO-Si(CHx)3 mit

CF3-SC1 bzw. Rf-NC0 zu den entsprechenden Derivaten, die mit

EtOH in CFx-S-NH-CHPh-COOH bzw. Rf-NH-CO-NH-CHPh-COOH um-

gewandelt werden kbnnen. Aminoalkohole reagieren mit CF,-SC1

bevorzugt an der Aminofunktion. Erst bei hdheren Temperaturen

wird such das Proton der OH-Gruppe substituiert. Umsetzungen

von CFa-SC1 und RF-NC0 mit Pivampicillin bzw. silyliertem

Ampicillin ftlhren zu entsprechenden Substitutionen oder

Additionen an der Amino-Gruppe. Durch Ethanolyse der

silylierten Ampicillin-Derivate wird die Abspaltung der

(CH3) ,Si-Gruppe vorgenommen.

'H-NMR-, "F-NMR-, IR- und Massenspektren der neuhergestellten

Verbindungen werden angegeben. Wber ihre biologische Wirk-

samkeit wird berichtet.

338

SUMMARY

Directed substitutions of a-aminocarboxylic acids with

CFjSCl and Rf-NC0 (Rf = CF3S, CF3-SO21 can be achieved via

their silylsubstituted derivatives. Reactions with CFJ-SC1 or

Rf-NC0 and NH,-CHPh-COO-Si(CH3)3 give the corresponding compounds,

which react with alcohol to CF3-S-NH-CHPh-COOH or Rf-~~-cO-

NH-CHPh-COOH. Aminoalcohols prefer to react with CF3-SC1 at

the amino function, the proton of the hydroxyl group is substitute

only at elevated temperatures. Reaction of CF3-SC1 and RF-NC0

with pivampicillin or trimethylsilyl-ampicillin leads to

corresponding substitution or addition products. With EtOH the

(CH3)3Si-group can be cleaved and the substituted ampicillins

are obtained.

lH-NMR-, I'F-NMR-, IR- and massspectra of the newly prepared

compounds are presented. Their biological activities are

reported.

EINLEITUNG

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, CFJ-S< bzw. CF3-SO

substituierte Derivate eines Penicillins zu synthetisieren

und deren biologische Wirksamkeit zu testen. Es war inter-

essant zu prilfen, ob die CF3-S- bzw. CF3-SOz-Reste, die

in natfirlichen Produkten nicht vorkommen, befahigt sind,

die antibakteriellen Eigenschaften eines Penicillins zu

steigern oder seine Spezifitdt zu beeinflussen. Als Ausgangs-

verbindung wurde das relativ ssurestabile Breitband-Antibio-

ticum Ampicillin [I - 261 gewahlt, weil hier tibersichtliche

Reaktionsablaufe zu erwarten waren.

Da nicht bekannt war, wie CF3-SCl, CF3-SNCO und CF3-S02-NC0

sich gegentiber Stoffen mit mehreren funktionellen Gruppen

[z. B. -NHz, -OH, -COOH] verhalten, sollte zundchst geprtift

werden, wie sie mit Aminocarbonsauren bzw. Aminoalkoholen

reagieren.

339

Umsetzungen von CFs-SC1 bzw. Rf-NC0 (Rf = CFo3, CFo-S02)

mit NH*-CHR'-COOR' (R' = H, Ph; R* = H, Et, Si(CH3)3)

Bei Versuchen, a-Phenylglycin mit CF3-SC1 umzusetzen,

entstanden neben Zersetzungsprodukten das Hydrochlorid

der Amino&lure und CF3-S-S-CF3; vermutlich war ein insta-

biles Sulfenyl-carboxylat (CF3-S-0-COR) [27, 281 an ihrer

Entstehung beteiligt.

Reaktionen mit RF-NC0 lieferten (NHC0)3 [29] bzw.

CF3-S02-NH2 und COz [30].

Blockiert man die Carboxyl-Gruppe durch Veresterung, so

erh8l.t man das CF3S-Derivat in guten Ausbeuten gemal3:

T :: p :: 2 HZN-CH-C-OEt + CF3-SC1 ___$ CF3-S-NH-CH-C-OEt

7 f: + HzN-CH-C-OEt . HCl

Eine Verseifung zurT_arbonsaure ohne ZerstWung der S-N-

Bindung war nicht me)glich. Erst die Silylierung der Carboxyl-

Gruppe brachte den gewfinschten Erfolg.

Das mit (CH3) 3SiCl silylierte [31] a-Phenylglycin lieferte

lediglich im Falle der CF3S-Substitution ein definiertes

Produkt in Form eines 2:1-Adduktes mit NEt3:

Yh 8 (CFa-S-NH-CH-C-OH)* . NEts (3 a)

Glatter reagiert dagegen das mit [(CH3) 3Si]2NH silylierte

[32] a-Phenylglycin* mit CFs-SC1 bzw. Rf-??CO, wobei die

Produkte mit Alkohol leicht in die entsprechenden Carbon-

&lure-Derivate umgewandelt werden, gem88:

*Sehe Fussnot auf r&chste Seite.

340

Ph 0

NH2-;H-E-O-Si(CH3)3 + CFz-SC1 A - HCl

Yh : + EtOH

CH3-S-NH-CH-C-O-Si(CHl)3 7

- (CH3) JSi-OEt

Yh CFx-S-NH-CH-COOH

Ph 0

NH2-&H-8-O-Si(CH3)3 + RF-NC0 >

0 Ph 0

Rf-NH-!!-NH-&H-!-O-Si(CHjjx + EtOH

- (CHS) ,Si-OEt '

(3)

Vor der Umsetzung ist die Silyl-Verbindung von allen

fltichtigen Bestandteilen zu befreien, da sonst folgende

Nebenreaktionen eintreten:

2 [(CHs) 3Sil2NH + CFs-SC1 (__> CF3-SN[Si(CH3)3]2

+ [(CH3) 2Si1 zNH . HCl (n*' 1.4174;dcF 52.25 ppm) D 3

[ (CH3) 3Si]~PIH + RF-NC0 % RF-NH-CO-NH2

(Rf = CF3.T [331, CF3-SO2 [34])

341

Umsetzungen von CF3-SC1 mit Aminoalkoholen

Diese Modellversuche sollten zeigen, welche Funktion be-

vorzugt reagiert und unter welchen Bedingungen Mehrfach-

substitutionen mdglich sind.

Die erste Substitution findet an der Amino-Gruppe statt,

gembBZ

7’ R3

2 NHz-C - &H-OH + >

A2

CF,-SC1

R' R'

CFJ-S-NH-:: - $H-OH + T' P'

AZ

NHz-C - CH-OH . HCl

A2

Erst bei hoheren Temperaturen wird das Proton der

Hydroxyl-Gruppe substituiert [35, 361, gem801

3’ CFo-S-NH-C - CH-OH + CF3-SC1

A2 >

- HCl

R' R'

CF3-S-NH-; - ;H-0-S-CF3

A2

* Diese Produkte wurden nur spektroskopisch nachge-

wiesen und nicht in reiner Form isoliert.

342

Umsetzungen von CF3-SC1 bzw. RF-NC0 (Rf = CF3S, CF3-SO21

mit Pivampicillin [37 - 421 bzw. silyliertem Ampicillin

Nach erfolgreichen Modellversuchen am a-Phenylglycin

sind die Methoden auf einen Ester bzw. die Trimethyl-

silyl-Verbindung des Ampicillins ilbertragen worden.

Die Substitution des Esters mit CF3-SC1 wird am besten

in Gegenwart aquimolarer Mengen NEt3 als HCl-Fkger vor-

genommen.

Die Umsetzung verlduft nach:

Pivampicillin -------

ph-f-co-N:n3f%a..,,,,, (CH ) 3 3

CF3

:ri%“l

Ampicillin -------

343

Das mit [(CH3) sSi]~NH silylierte Ampicillin [43] reagiert

analog, und die Produkte lassen sich mit Alkohol entsily-

lieren, gem%:

+ EtOH >

- (CHs) sSi-OEt -.

s1 (CH ) 3 3

Bei 20' iiber ldngere Zeit stabil ist lediglich (14).

EXPERIMENTELLER TEIL

IR-Spektren (Fltissigkeiten als Kapillarfilm, Feststoffe

als KBr-PreBlinge): Gitterspektrometer PE 125 bzw. 325.

'H-NMR-Spektren (wenn nicht anders vermerkt: an Reinsubstanzen

bei 20°C, innerer Standard TMS): PE R 12 A 60 bzw. Bruker

HFX-90.

344

lgF-NMR-Spektren (wenn nicht anders vermerkt: an Reinsub-

stanzen bei 20°C, innerer Standard CsFs, wenn nicht anders

angegeben [Werte auf CFCIJ umgerechnet]): Bruker HX-60/5.

Massenspektren (70 ev/lOO fiA): Varian CH-5 bsw. CH-7.

Die verwendeten Aminoalkohole NH2-CH2-CH*OH, NHz-C(CHa)z-CHZOH

sind bei der Firma Merck, NH2-CH2-CHPh-OH bei der Firma

Aldrich erhaltlich; sie sind ohne zusatzliche Reinigung

eingesetzt worden. Der Aminosaureester NH2-CH2-COOEt ist

bei der Firma Merck als Hydrochlorid erhaltlich, wahrend

NHZ-CHPh-COOEt als HCl-Addukt nach Kossel [44] aus dem

kommerziell erhaltlichen NHZ-CHPh-COOH (Merck] dargestellt

worden ist.

Beide Aminosaureester werden vor der CFjS-Substitution

aus den Hydrochloriden mit NEts in Freiheit gesetzt.

Pivampicillin und wasserfreies Ampicillin wurden freund-

licherweise von der Firma Boehringer Mannheim GmbH zur

VerfUgung gestellt.

Die Silylierungs-Reagentien (CHx)3SiC1 und [(CH3)3Si]2NH

wurden von der Bayer AG gestellt.

Das ftir die Darstellung von (7 a) verwendete silylierte

a-Phenylglycin ist nach Kricheldorf und Fehrle [31] aus

a-Phenylglycin und (CHa) sSiCl als Hydrochlorid dargestellt

und mit NEt3 in Freiheit gesetzt worden.

Die Silyl-Verbindungen des a-Phenylglycins und des

Ampicillins sind nach Glombitza [43] durch Umsetzung mit

[(CH3)3Si] *NH synthetisiert und etwa einen Tag am Hoch-

vakuum getrocknet worden. CF~-SC~ [45 - 471 wurde nach

Tullock und Coffman [46] synthetisiert. Die Isocyanate

CF3-S-NC0 [48 - 491 und CF3-SO*-NC0 [50 - 551 wurden nach

Emel&s und Haas [49] bzw. Haas und Behrend 1511 darge-

stellt.

345

CF3S-Substitution an Aminoalkoholen und Aminosaureestern

In einem 500 ml Dreihalskolben, ausgestattet mit Intensiv-

knhler (-30°C), KPG-Rfihrer und Gaseinleitungsrohr, werden

Aminoalkohole bzw. Aminosdureester gel(lst in organischen

LBsungsmitteln mit CF3-SC1 bei -25 bis 2O“C (1 - 5 h) umge-

setzt. Nach erfolgter Reaktion wird vom unlbslichen Hydro-

chlorid bei 2O'C abfiltriert, das Filtrat fiber NazSOl ge-

trocknet, eingeengt und mit einer Spatelspitze CaHz ver-

setzt. AnschlieBend wird zur vollst8ndigen Trocknung 1 - 7

Tage gerllhrt. Das noch verbleibende LBsungsmittel wird dann

abdestilliert und der Rackstand mehrmals aus einem 70°C

heiBen Olbad destilliert oder sublimiert.

In nachfolgenden Tabellen werden Einwaagen, Ausbeuten,

Reaktionsbedingungen, Analysen (Tab. I), NMR-Daten

(Tab. III), IR- und Massenspektren (Tab. IV) angegeben.

CF,S-Substitution an silylierten Aminosauren,

Rf-NCo-Addition an Pivampicillin una silylierte

Aminosauren (Rf = CF3S, CF3-SOz)

An einer Stock'schen Vakuum-Apparatur wird eine heftig

gerithrte L&sung des Esters bzw. der silylierten Verbindung

in organischem Lbsungsmittel mit gasfBrmigem CF3SCl

(CF,-S-NCO, CF3-SOz-NCO) bei -50 bis -15OC (l/2 - 4 h)

umgesetzt.

Nach Erwarmen auf -40 bis 20°C werden alle fltlchtigen

Bestandteile entfernt. Die Trimethylsilyl-Gruppierung

wird mit EtOH abgespalten. Die erhaltenen Feststoffe

werden im Hochvakuum getrocknet.

Einwaagen, Ausbeuten, Reaktionsbedingungen sowie Angaben

hinsichtlich der speziellen Aufarbeitung werden in Tab. II:

angegeben.

NMR-Daten (Tab. III), IR- und Massenspektren (Tab. IV).

346

Tab.

II

Prod

ukte

, Aus

gang

sver

bind

unge

n,

Reak

tion

sbed

ingu

ngen

Nr.

Prod

ukt

Ausg

angs

verb

indu

ngen

Reag

ens

Reak

tion

sbed

inqu

ngen

Schm

p."C

Sum

menf

orme

l An

alys

en

(Aus

beut

e)

Este

r bz

w, sil

ylie

rte

Lsps

m. Aeak

tion

stem

p.-

(Mol

.-Ma

sse)

C

Ii

N S

Verb

indu

ngen

in

terv

al1 (Ze

it)

'3) CF

,-S-

NH-C

HPh-

COOH

2.

3 g (1

0 mm

011

2.1 g (1

5 mm

ol)

CHCl

,, -50 - -3

0°C

103

C,H,

F,NO,

S Be

r. 43

.03

1.21

5.58

12

.76

(1 $1

H,

N-CH

Ph-C

OO-S

i(CH,

), CF

,-SC1

(1

h)

b)

c’ (2

51.2

) Ge

f. 47

.66

1.25

5.45

12

.17

(?a\

(L

X,-S

-NH-

CHPh

-COO

H),

. 4.

5 g (2

0 mm

ol) a

) 2.

8 g (2

0 mm

ol)

CHaC

l,, -

15

- 0°

C C,

,H3,

F,N,0

,S,

Ber.

47.7

5 5.

18

6.96

-

NEt,

(1 “1

NH

,-CHP

h-CO

O-Si

(CH,

!, CF

,-SC1

(j

hj

d’ f6

07.6

) Ge

f. 47

.A7

5.54

6.

74

-

(4,)

CF,-S

-NH-

CO-N

H-CH

Ph-C

OOH

2.1

g (10

m

mol)

1.5

g

(10

mm

ol)

CHCl

,, -3

5 -

+ls”

C 59

C 1

0 HF

NOS

9 I

I 1

Ber.

40.8

2 3.

08

9.52

10

.90

(51

I) NH

,-CHP

h-CO

O-Si

(CH,

), CF

,-S-N

C0

(3

h)

e)

(294

.2)

Gef.

40.8

9 3.

22

9.61

10

.86

!4*>

(4

4 ?I

S.

O.

S.O

. 5.

0.

174

k)

S.O.

Be

r. 40

.82

3.08

9.

52

10.9

0

Gef.

40.3

9 3.

10

9.46

10

.82

(5)

CF,-

SO,-

NH-C

O-NH

-CHP

h-CO

OH

2.3 g (1

0 mm

oll

1.8 g (1

0 mm

ol\

CHCl

,, -50 - -2

0°C

126 k'

C 1

09 HF

NOS 3

2 5

Ber.

16.8

2 2.

18

8.59

9.

93

(80

7 NH

,-CHP

h-CO

O-Si

’CH,

), CF

,-SO,

-NC0

‘1

h’ f’

!326

.2!

Gef.

76.R

9 2.

92

8.68

10

.01

(111

CF,-S

-NH-

CO-N

H-R2

4.

7 g (1

0 mm

olT

1.5 g (1

0 m

moli

CH

aCl,

, -25

- +2O

"C

133 k!

C,

,H,,F

,N,O

,S,

Ber.

47.5

2 4.

32

9.24

10

.57

171 $1

Pi

vamp

rcil

lin

CFa-

S-NC

0 (3

h)

g) hT

(606

.6)

Gef.

47.

62 5.

21

3.75

10

.06

1‘

(121

CF3

-SO,

-NH-

CO-N

H-RI

4.

7 g '1

0 mm

ol)

1.3 g (1

0 mm

ol\

CH,C

l,, -35

- *2O

"C

145 kl

C,

,H,,f

,N,U

,S2

Ber.

45.14

4.

58

8.77

10

.04

(20 1)

Pi

vamp

icil

lin

CFa-

SO,-

NC0

(4 h)

g) i'

(638

.6'

Gef.

43

.25

4.92

8.

07

8.74

rn

)

(13)

CFa

-S-N

H-R'

2.

1 g (5

mmo

li

2.1 g (1

5 mm

ol)

CHCl

,, -50 - -4

0°C

145 k!

C,

,H,,F

,N,O

,S,

Ber.

45.4

1 4.

04

9.35

-

(91

f)

R3-C

O-0-

Si(C

H,I,

CF,-S

C1

(l/2

h)

b’ (4

49.5

) Ge

f. 45

.41

4.?5

9.

09

-

(14'

CF,-

S-NH

-CO-

NH-R

’ 2.

1 g

(5

mm

ol)

0.8

g (5

m

mol\

CH

Cl,,

-95 - +1

5"C

129 k'

C,

,H,,F

,N,0

,S2

Ber.

43.9

0 1.8

9 11.

38

17.0

2

‘97

II R’

-COO

-Si(C

H,),

CF,-S

-NC0

(7

h!

(4

92.5

) Ge

f. 47

70

3.

98

11.57

11.

26

(15)

CF,-S

O,-N

H-CO

-NH-

R’

2.1

g (5

m

mol)

0.

9 g

(5

mm

ol)

CH

Cl,

, -5

0 - -

20°C

12

4 kl

C,

,H,,F

,N,0

,S2

Eer.

41.2

2 3.

65

10.6

8 12

.23

172

$1

R’-C

OO-S

i(CH,

), CF

,-SO,

-NC0

(I

hl

f)

(524

.5)

Gef.

40.5

5 1.9

1 10

.52

11.60

w

I!+

R’

. Ph

-;H-C

O-N;

n.-;;

H

Fuanoten zu Tab. II

a’

Der

Ester

uird

mit der 2,5-fachen molaren Mange NEt, freigesetzt und nach Entfernung des NEt, .

HCI in

Loesung eingesetzt.

b) Die Aufarbeitung erfolgt unter Eiskuehlung; das Produkt ist nur bei ca. -20°C einige Zeit unzersetrt haltbar.

c) (3) rann aus dam Rohprodukt durch schonende Vakuum-Sublimation erhalten warden.

d) Nach Fi

ltrat

ion

des NEt, . HCl wird das Produktgemisch als ro

etlic

hes

081

isol

iert

, in

Aether aufgenommen und mit schwach alkalischem Nasser

extrahiert. Die Wasserphase uird schuach angesaeuert und nit Aether extrahiert. Nach zueifacher wechselseitiger Extraktion wird aus der Aetherphase

nach Trocknung ueber Na,SO, ein farbloses Produkt erhalten.

e) (4,) ist sehr gut, (4z

praktisch nicht in

C

H,C

l, lo

eslic

h.

f’

Das

Roh

prod

ukt

uird

durch Umkristallisat:on aus Aether gereinigt.

g' Oer Feststoff uird in Aether aufgenommen,

h) Nach Extraktion mit ca. 0.5 N HCl und Trocknung ueber Na,SO, uird das aus Aether erhaltene Rohprodukt durch Umkristallisation aus EtOH/H,O gereinigt.

i) Nach schuach alkalischer Extraktion und Trocknung ueber Na,SO, wird das aus Aether erhaltene Rohprodukt durch Chromatographie auf Kieselgel-Platten

(CH,OH : CH,-COOEt : OEt, / 10 : 50 :

$0) g

erei

nigt

und aus benzolischer Loesung mit Pentan geflllt.

k) Zersetzungspunkt

1

Vermutlich: Monohydrat

ml Vermutlich: Trihydrat

Tab,

III

NMR-

Date

n

1 H-NW

R (c

hem

ische

Ve

rsch

iebun

q 8

in

ppm

, Ko

pplun

gsko

nsta

nten

J

in

Hz)

19 F-NMR

(che

misc

he

Vers

chieb

unad

in pp

m)

E SN

HaCR

14*R

3

(6)

(7)

(8)

(9)

R1

. Hb

R1

I

CH

b R1

-

Hb

1 b

R .H

R*

- Hh

R

-rH

2 3b

3 R2

.

Hh

I?’

. Hb

R3

. CH

2%Hd

I?

3 I

rHIC

OHd

R3

- CH

CPhd

OHe

R -

rH

Ph

XYF

3 c

d

3

a 3,

6 -

4,l

(br)

3.

69

(s,

br)

3,0

- 3,

5 (b

r)

3,16

fs

, br

)

b 39

32

(t)

1913

(s

) 3,

**

(d)

3,15

-

3,85

(IO

cd

7)

C

7980

(t)

3,

37

(s)

4,67

(t

l 4,

91

(m<67)

d 49

20

(s)

3,9*

(s

) 7,

24

(s)

7,29

(s

l

e -

3,54

(s

)

Jbc

5,l

- 59

7 59

.2

rF 3

52

,97

54,3

4 53

,31

54,I’5

; 53

,Q6

R1CH

CR2C

(n)Q

3

(1)

(2)

(31’

(7aY

(4

y”

(421

’ff

(5)*

**

R1

. PF

pSNH

h Cr

SN

Hh

V3SN

Hb

rF

SNH’

CF3S

NH?(

0)NH

h h

R2

- HC

3d

3d

CF3S

02NH

aC(0

)NH

Ph

Phd

Ph

Phd

Phd

R3

. nC

Hlfp

H3’

f ”

“He

fl$.l/

? N(

rH

hr,,

i, nH

e “f

-H2

rH3

? ‘(7

nH

e

a -

?,2

- 7,

6 (b

r\

ausa

et.

auso

et.

h 3,

7 -

4,O

(s,

br)

4,‘l

- 4,

5 (b

r)

3,Q

(hr)

4,

2 (‘v

) 7,

2 -

7,6

(hr)

au

saet

. au

saet

.

c 39

8 (s

) 43

69

(d)

4,87

(m

<d>)

4,

64

(d)

5,45

(s

l 5,

34

(s)

5,@

(s

)

d -

7,24

(s

) 7,

36

1s)

7,3n

(s

) 7,

4O

(s)

7,34

(5

) 7,

38

(s)

e -

ln,?

fs

, br

) ln

,64

(s,

hr)

7,2

- 7,A

(b

r)

w~so

et.

ausa

et.

f 4,

28

(4)

4,19

(9

) -

0 1,3

6 It)

1,7

3 (t

,

h -

7997

(9

)

i -

1,15

0 1

‘bc

11.

beob

. 79

3 5.

1 1,6

n.

be

ob.

n.

beob

. n.

be

oh.

.lfo

791

7,1

.Illi

- 7,

3

CF 3

54

,21

53,7

5 53

,94

54,4

52

,89

53,0

2 X,

62

351

352

353

354

355

Antibakterielle Wirksamkeit der VerbindungenlO, 11, 14 und 15

Die Verbindungen 14 und 15 als N-acylierte Derivate des

Ampicillins wurden in Form ihrer Kaliumsalze auf anti-

bakterielle Wirksamkeit in vitro und vivo geprilft.

Bei den Verbindungen 10 und 11 handelt es sich urn

Pivaloyloxymethylester N-acylierter Ampicillin-Derivate,

also urn Analoge des Pivampicillins. Da Pivampicillin

selbst antibakteriell weitgehend unwirksam ist und erst

im Mikroorganismus nach oraler Gabe in die antibakteriell

aktive Form - Ampicillin - UberfUhrt wird (56), wurden

die Verbindungen 10 und 11 als "Einschleus-Ester" der

betreffenden N-acylierten Ampicilline betrachtet und nur

auf antibakterielle Wirksamkeit in vivo nach oraler Gabe

geprtlft.

Material und Methodik

1. PrUfung auf antibakterielle Wirksamkeit in vitro

Bestimmung der minimalen Hemmkonzentration (MHK)

Die Versuche wurden nach dem ReihenverdUnnungs-

verfahren in flassigem Ndhrmedium durchgefuhrt (57).

Im Unterschied zu der unter (57) beschriebenen Methode

wurden die Substanzen nicht in Aqua destillata, sondern

in SC)rensen PhosphatpufferlBsung, pH 6.5, gel&t. Bei

Verbindung 15 war zur Herstellung der StammlBsung ein

geringer Zusatz von Dimethylformamid (8.3 8) erforder-

lich. Als Ndhrmedium wurde Standard-I-Nahrbouillon der

Firma Merck verwendet, die auf pH 6.5 eingestellt

worden war. Auch in Bezug auf die KeimeinsaatgrBDe

wurde anders als unter (57) erwahnt, verfahren. Die

Bakterienmenge fUr die Beimpfung der VerdUnnungs-

reihen wurde der Wachstumsaktivitat des jeweiligen

Teststammes angepa8t. Die 20 Stunden bei 37'C be-

brUteten-Impfkulturen wurden bei grampositiven Keim-

arten im Verhaltnis von 1:102 bis 1:105, bei gram-

negativen Keimarten meistens im Verhaltnis von 1:105

bis l:lO', nur ausnahmsweise im Verhgltnis von 1:102

356

bis 1110' verdilnnt. Von diesen Verdtinnungen wurde

jeweils 1 Tropfen zur Beimpfung eines RBhrchens, das

2 ml SubstanzverdUnnung enthielt, verwendet.

Als Vergleichssubstanzen dienten Penicillin-G-

Natrium, Ampicillin-Natrium und Carbenicillin-

Dinatrium.

2. Prtifung auf antibakterielle Wirksamkeit in vivo

Prfifung auf chemotherapeutische Wirkung an der

intraperitoneal infizierten Maus

Es handelt sich urn Versuche mit intraperitonealer

Infektion und einmaliger simultaner oraler und sub-

kutaner Gabe des Chemotherapeuticurns. Die Versuche

wurden wie unter (57) beschrieben, durchgeftihrt, nur

wurden hier die Chemotherapeutica Uberwiegend oral

verabreicht. Die Substanzen wurden hierflir so in

0.5 proz. Tyloseschleim (Tylose KN 2000) suspendiert,

da8 die Dosis pro Tier in 0.5 ml der Suspension ent-

halten war. Die orale Verabreichung erfolgte mit

Schlundsonde (Injektionsnadel, gebogen, V 2 A-Stahl,

stumpf, 1.30 x 22 mm, Hersteller: Firma Acufirm,

Ernst Kratz, Frankfurt/Main).

Subkutan wurden die Substanzen (Verbindung 14 in

0.5 proz. Tyloseschleim (s. 0.) suspendiert, Ampi-

cillin in Aqua destillata sterilisata gel&t, durch

EinmalkanUlen Nr. 17 (0.55 x 22 mm, Hersteller: Firma

Braun, Melsungen) appliziert. Auch hierbei erhielt

jedes Tier die zugedachte Dosis in 0.5 ml der Ldsung

bzw. Suspension.

Im Unterschied zu (57) wurden die Therapieversuche

mit den Verbindungen 10, 11, 14 und 15 nur in ein-

zelnen Dosierungen orientierend durchgefuhrt, so da13

die Berechnung einer CDs,, (kurative Dosis bei 50 8

der Tiere) nicht mBglich war.

357

Als Vergleichssubstanzen dienten Ampicillin-Natrium

und Pivampicillin-Base. Als Infektionskeim wurde

Escherichia coli (108) in gleicher Weise wie unter

(57) beschrieben verwendet.

Ergebnisse

1. Antibakterielle Wirksamkeit in vitro

Wie aus Tab . 1 hervorgeht, besitzen die Verbindungen

14 und 15 gegentiber grampositiven Keimarten, von denen

allerdings nur wenige Stamme getestet wurden, durchaus

eine antibakterielle Wirksamkeit, die jedoch bei

Penicillin-G-sensiblen Staphylokokken und bei Strep-

tococcus pyogenes der Aktivitat von Penicillin-G

deutlich unterlegen ist.

Bei Durchsicht der Tab. 2 f3llt auf, da8 Verbindung

14 eine nennenswerte antibakterielle Aktivitat gegen

gramnegative Keimarten aufweist. Gegen Escherichia

coli ist die Wirksamkeit von Verbindung 14 der von

Ampicillin vergleichbar; in Bezug auf die antibak-

terielle Wirkung gegen Pseudomonas aeruginosa und

Proteus vulgaris liegt Verbindung 14 in der GrbBen-

ordnung von Carbenicillin. Bei den Ubrigen gramnega-

tiven Keimarten zeigte Verbindung 14 eine geringere

Wirksamkeit als die Standardsubstanzen. Verbindung

15, die gegen eine geringere Stammzahl getestet wurde,

zeigte regelmaBig eine wenn such im Vergleich zu

Ampicillin bzw. Carbenicillin schwachere antibakterielle

Wirkung gegen gramnegative Keime.

2. Antibakterielle Wirksamkeit in vivo

Die Verbindungen 10, 11, 14 una 15 wurden orientierend

im Therapieversuch an der mit Escherichia coli infi-

zierten Maus geprUft. Die Wirksamkeit dieser Verbin-

dungen wurde an dem Prozentsatz der 4 Tage nach der

Infektion Uberlebenden Tiere gemessen.

358

IO und 11

Nach oraler Gabe von 80 mg/kg der Verbindung 10 aber-

lebten keine Tiere, nach der gleichen oralen Dosis

der Verbindung II 30 B der Tiere. Nach oraler Gabe

von 80 mg/kg Pivampicillin fiberlebten dagegen alle,

nach 40 mg/kg 60 8 der Mbuse.

Die Verbindungen IO und 11 zeigten in dieser Versuchs-

anordnung eine wesentlich geringere Wirksamkeit als

Pivampicillin.

14 und 15

Nach oraler Gabe von 360 mg/kg der Verbindung 14

iiberlebten keine, nach subkutaner Gabe von 240 mg/kg

20 % der Tiere. Nach oraler Gabe von 320 mg/kg der

Verbindung 15 tlberlebten 20 % der Mduse. Die Ver-

bindungen 14 und 15 zeigten somit eine wesentlich

niedrigere antibakterielle Wirksamkeit in vivo als

Ampicillin, dessen CD50 bei oraler Gabe ca. 60 mg/kg

und bei subkutaner Gabe < 30 mg/kg betrug.

Die im Vergleich zu Ampicillin verminderte antibak-

terielle Wirksamkeit in vivo entspricht bei 15 der-

jenigen in vitro, bei 14 ist die Wirksamkeit in vivo

noch deutlich geringer,als aufgrund der in-vitro-

Ergebnisse erwartet werden konnte.

Interessant ist der Vergleich von 14 mit 11, dem

Pivaloyloxymethylester von 14, im Therapieversuch

mit oraler Gabe. Hier hat die Veresterung offen-

sichtlich zu einer besseren enteralen Resorption

der in vitro wirksamen Verbindung 14 geftihrt.

359

Tab

elle

2

Fli

nim

ale

I!em

mlt

onze

ntr

atio

nen

(N

IK)

(Am

p.)

bzw

. C

arbc

nic

i ll

in

(Car

b.)

von

14

n

nd

35

bei

gram

neg

ativ

en

Iiei

mar

ten

im

V

ergl

eich

zu

A

mpi

cill

in

Kei

mar

t

Za!

11

Su

b-

der

Min

imal

e II

ci-n

n!r

onze

ntr

atio

n

in

urr

/ml

stan

z S

tiim

- 0,

031

0,06

2 0,

125

0,25

0,

5 1

2 4

:: 16

32

-6

4 12

u

256

>25

6 m

c

Esc

her

ich

ia

14

10

1 5

2 1

1 co

li

15

1 1

Am

p.

10

2 5

1 2

Pro

teu

s I4

10

1

1 2

6 m

irab

ilis

17

1

1 A

mp.

IO

2

3 3

2

Pro

teu

s 14

5

2 1

1 1

vulg

aris

15

1

1 C

arb.

5

3 1

1

Pro

teu

s 1

4 5

1 1

2 1

mor

,yn

nl1

I5

-

Car

b.

5 4

1

Pro

teu

s 14

4

1 I

2 rc

ttqe

ri

15

- G

arb.

4

2 1

1

Pro

teu

s 14

6

3 13

1 in

con

stan

s 1

5 C

arb.

;

1 3

1 1

Fortsetzunp;

Tabelle

2

Minimale

Ikmmltonzentrationen

(NHK) van 14 und 15 bei gramnegativen

(Amp.)

bzw. Carbenicillin

(Carb.)

Keimarten

im Vergleich

zu Ampicillin

Sub- I I d

er

Minimale

Bemmkonzentration

in UK/ml

Keimart

stanz Stlim - 0,031

0,06

2 0,125

0,25

0,5

1 2

4 R

16

32

64

128

256

>25

6 me

1 I

I

I I

I Klebsiella

pneumoniae

Entero-

batter

Salmonella

Pseudomona

aeruginosa

14

15

bP* 14

IO

15

1

Carb

10 1 1 1

362

LITFRATUR

1 Rohjnson und Stevens, Brit. Med. J. lj$, 191

2 Antimicrobial bqents and Chemotherapy, G. Savaoe (1961) und .I.C. Silvester (196?-1967) (Ann Arvor, U.S. 190-19643

3 F.P. l?ovle, G.R. Fosker, . . I H.r. Navler und H.S. Smith, J. Chem. ~oc., Iondon, l-9@, 1440

4 F. Auhaoen tend A.M. Walter, Arrneimittel-Forsch. l?_, 717 (1962)

5 P. Naemann, Otsch. mad. Wschr. +X_, 165 (1961)

6 R. Bronner, Med. Welt 19$_, 1467, 1517, 1547

7 A.". Johnson, Sci. Proqr. 52, ,174 (3954)

8 L.P. Garrod :A Fxperimental rtemotherapy, P.J. SchnitTer und F. Haukjnn (Vol. '3, Academic

Press, New York, london, 1963)

9 R.N. Bear et al., M. Clin. North pm., 2, 1145 (1970)

10 Amoirillin und seine Ahkijmml., Ar?neimit+elhrief 1, 68 (1.974)

11 Gourevitch, S. Wolfe lrnd ,I. Iein, A&microh;al Aqeqts and Shemothnraov 19fil, 576 (1967): (s. 117)

12 aequlations for rertificat;ol of Antibiotic flruos, Part 146a - Certification of Pwicillil and

Penicillin containinq druos, 6 14ha 6: Aaoicillin (21l.ll.l9hl~, U.S. OeDartment of Health,

Fducation and Welfare: Food and nruo bdministratioq

13 G.M. Khosid, G.E. Shteinberq, F.I. Balahanova, R.1'. Raw, N.K. rhuraqulova, 4.V. Iaochi~skava,

T. Sh. lysenko, I.A. 'hteoelman und F.L. Vilshanskaya, Antihiotiki 2!. 651 (1975)

14 U.C. Pat. 2 985 648; C.A. 15, 71472 (19611

15 bit. Pat. WV 703; C.A. 58, 5694 (19611

16 U.?. Pat. 3 079 307; C.A. 33, 13097 (1967)

17 D.A. .lohnson und S. Wolfe, U.T. Pat. 1140 782/7 157 64; C.A. 61, 8715 (1964)/ 62, 1666 (1965)

18 B. FkstrSm und B. Siiihero, Acta Chen. Fcand. I.& 1245 (1965)

19 E. Oane und I. Docknet-, Anaeu. rhem. 16, 142 (1964). C.A. hi, 184R 119441

20 F. Dale, F. nrees lund K.K. Raver, P.R.p. 1 141 516; 8elq. Pat. 616915; 59, 1754 (1963)

21 F. Dane und T. rlockner, Chem. Rer. 9j, 7Rq (1965)

72 Brit. Pat. 94C 488!9m 469; C.A. 6p, 2947 (1964)/ fj~, 2441 (1964)

23 B.O.H. Siijhero und B.A. FkstrCm, D.A.S. 1168 91fi, Bela. Pat. 620519; 2, 11502 (1967)

24 N.H. Grant und A.F. Albrun, U.S. Pat. 3 144 445: $_l, 9504 (lq641

25 K.W.B. Austin, A.r. Marshall und H. Smith, Nature 713, 999 (1965)

26 M.A. Schwartz und F.H. Bwkvalter , .J. Pharmac. Sci. >j, 1119 (1962)

27 4.F. Putnam und W.H. Sharkey, I.Am. Cham. Sot. 79, 6576 (1957)

18 A. Haas und ll.Y. Oh, rhem. Per. l(_?, 77 (1969)

29 A. Haas, Chen. Ber. jj, 1709 (1965)

30 E. Behrend und A. Haas, Chem. Zto. 95, 1009 (1971)

3 H.R. Cricheldorf end M. Fehrle, Synthesis 1974 420, 422 _._I

32 1. Birkhofer und A. Ritter, Chem. Ber. 92, 424 (1960)

33 A. Haas, rhem. Ber. 92, 2109 (1964)

34 A. Haas, unver6ffentl. Froehnisse

363

35 A. Haas und P. Schott, Chem. Bar. ??, 3103 (1966)

36 S. Andreades, U.S. Pat. 3 081 350; C.A. 31, 5024 (1963)

37 Pivampicillin (BerocillinR, MaxifenR), Ar7neimittelhrief 1, 61 (1971)

16 Tuata et al., Chemotherapy (Tokyo) 2?, 388 (1974): C.A. 8?, 38568 (1975)

39 K. Poholt, t?. b!ielsen und F. Cristensen, Antimicrobial Agents and Chemotherapy 6, 563

(1974): C.A. 8-I,, 66042 (1975)

40 L. Verbist, Antimicrobial Aqents and Chemotherapy 6, 588 (1975); C.A. 8_2_, 68043 (1975)

41 Fr. Dem. 2 221 456; C.A. Q 156286 (1975)

42 Span. Pat. 392 392; C.A. jz, 43403 (1975)

43 K.W. Glomhitza, J. Liehiqs Ann. d. Chem. 673, 166 (1964)

44 A. Kossel, Chtm. Bar. 24, 4145 (1891)

45 R.N. Haszeldine und J.H. Kidd, J. Chem. Sot., London m, 321Y

46 d. Hathke, "n R. tiz . F, (‘11 ‘1Wj

41 C.W. Tsllock uno 0.1. Coffman, J. Org. Chem. 2, ~016 (1960), U.S. Pat. 2 884 453; C.A. 16963 (1959)

48 A. Haas, Theses (Cambridge, Engl.) 1962

49 H.J. Emel&us und A. Haas, J. Chem. Sot., London 1963, 1272

50 A. Haas und E. Behrend, O.O.S. 2 153 795; C.A. 79, 18152 (1973)

51 A. Haas und F. Behrend, J. Fluor. Chem. 4, 83 (1974): C.A. ", 127682 (1974)

52 T.J. Brice und P.M. Trott, U.S. Pat. 2 732 398: C.A. 50, 13982 (1956)

53 T. Gramstad und R.N. Haszeldine, .I. Rem. Sot., london i!& 173

54 R. Graf, Chem. Ber. 89_, 1071 (19561: C.A. 5l, 4419 (1956)

55 A. Graf, Anaeu. Chem. _8$ 179 (19681

56 H. Otten, M. Plempel und W. Sieoenthaler

“Antibiotica-Fihel”, 4. Auflage

Georg Thieme Verlag, Stuttoart 1975, S. 270 ff.

57 Q, Hoffman", W. Vbmrl

Vntersu..hun-Pn zu* Wi&sar+e;+ des neuer: “e+alosnorin-bvtihioticums

Cefpzolin in vitro und in viva”

Tnfection 7, Suopl. 1, X - 17 (1974)