2-тиозамещенные карбапенемы, промежуточные соединения для получения, способы получения (варианты), фармацевтическая композиция

2-тиозамещенные карбапенемы, промежуточные соединения для получения, способы получения (варианты), фармацевтическая композиция

Реферат

 

Изобретение относится к новым антибиотикам группы карбапенемов и их нетоксичным фармацевтически приемлемым солям, обладающим антимикробной активностью, которые могут быть использованы как отдельно, так и в сочетании с другими антибиотиками для лечения бактериальных инфекций у человека и животных. Соединения формулы I, где часть представляет собой 5-членное гетероциклическое замещенное кольцо, где (А) Z - кислород, сера; (В) R₀ - CH(OR₄)CH₃, где R₄ - водород; (С) R₁ - (С₁-С₃)алкил, причем заместители группы выбирают из (СН₂)_nR₂, где (Д) n, является целым числом от 0 до 4; (Е) R₂ представляет собой I метил, бром, хлор, иод, -OSO₂CH₃, азидо; (II) группу формулы -S(O)''_nR^a, где n" = 0, 1, 2; R^a представляет собой группу, присоединенную посредством атома углерода и выбранную из замещенного или незамещенного (С₁-С₆)алкила, замещенного или незамещенного фенила, замещенного или незамещенного фенил(С₁-С₆)алкила, причем в качестве заместителей могут быть хлор, бром, гидрокси; (III) R₂ выбирают из гидрокси, OR^a, ОС(0)NR^aR^a, где R^a независимо представляет собой значения, определенные выше, или где R₁₃ представляет собой B^-- физиологически приемлемый анион; (IV) либо R₂ - остаток, присоединенный посредством атома азота, и представляет собой: (а) , где R^p - кислород; R^L и R^J - водород, алкил, замещенный или незамещенный амин, гетероцикл, где гетероцикл представляет собой 5-, 6-членный цикл с двумя aтомами N или O, или R^L и R^J, взятые вместе со связанным с ними атомом азота, образуют незамещенное моноциклическое кольцо, содержащее два гетероатома, независимо выбранных из 0 или N, причем заместителями являются гидроксил, оксо. (б) ациклическую четвертичную аммониевую группу формулы где R₇, R₈, R₉ - алкил, B^-- физиологически приемлемый анион, (V) либо R₂ представляет собой группу, присоединенную посредством атома углерода, и имеет формулу где R² и R³ определены выше, и фармацевтически приемлемые соли описанного соединения. Изобретение также относится к способу получения антибиотиков группы карбапенемов и некоторых новых промежуточных соединений. Представлены способы лечения инфекционных заболеваний человека и животных, предусматривающие введение указанных новых соединений человеку или животным, а также фармацевтические препараты, содержащие эти соединения. 6 с.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к новым антибиотикам группы карбапенемов и их нетоксичным фармацевтически приемлемым солям, обладающим антимикробной активностью. Поэтому, карбапенемы настоящего изобретения и их фармацевтические композиции могут быть использованы как отдельно, так и в сочетании с другими антибиотиками, для лечения бактериальных инфекций у человека и животных. Настоящее изобретение также относится к способу получения антибиотиков групп карбапенемов и некоторых новых промежуточных соединений.

Настоящее изобретение относится к новым карбапенемам формулы I, обладающим антимикробной активностью; к способам лечения инфекционных заболеваний человека и животных, предусматривающим введение указанных новых соединений человеку или животным; к фармацевтическим препаратам, содержащим эти соединения; к новым промежуточным соединениям и стереоселективным способам получения соединений формулы IV; и к получению соединений формулы I: где часть представляет собой моно-, ди- или три-замещенное кольцо, имеющее 4, 5 или 6 членов и содержащее кислород или серу.

Например, часть может представлять собой кольцо из 5 членов формулы В этом случае, изомерами являются а стереохимическая конфигурация каждого остатка на кольце с 4, 5 или 6 членами (содержащим заместитель Z) может быть либо R либо S.

Как указывалось выше, настоящее изобретение относится к соединениям формулы I где часть представляет собой 5-членное гетероциклическое замещенное кольцо, где (A) Z - кислород, сера; (B) R₀ - CH(OR₄)CH₃, где R₄ - водород; (C) R₁ - (C₁-C₃)алкил; причем заместители группы -S- выбирают из (CH₂)_nR₂, где (D) n является целым числом от 0 до 4, (E) R₂ представляет собой (I) метил, бром, хлор, йод, - OSO₂CH₃, азидо; (II) группу формулы -S(O)_n''R^a, где n''= 0, 1, 2, R^a представляет собой группу, присоединенную посредством атома углерода и выбранную из замещенного или незамещенного (C₁-C₆)алкила, замещенного или незамещенного фенила, замещенного или незамещенного фенил(C₁-C₆)алкила; причем, в качестве заместителей могут быть хлор, бром, гидрокси; (III)R₂ выбирают из гидрокси, OR^a, OC(O)NR^aR^a, где R^a независимо представляет собой значения, определенные выше, или где R₁₃ представляет собой B - физиологически приемлемый анион; (IV) либо R₂ - остаток, присоединенный посредством атома азота, и представляет собой (a) где R^p - кислород; R^L и R^J независимо - водород, алкил, замещенный или незамещенный амин, гетероцикл, где гетероцикл представляет собой 5-, 6-членный цикл с двумя атомами N или O, или R^L и R^J, взятые вместе со связанным с ними атомом азота, образуют незамещенное моноциклическое кольцо, содержащее два гетероатома, независимо выбранных из O или N, причем заместителями являются гидроксил, оксо; (б) ациклическую четвертичную аммониевую группу формулы B^--N⁺R₇R₈R₉, где R₇, R₈, R₉ - алкил; B^- - физиологически приемлемый анион, (V) либо R₂ представляет собой группу: присоединенную посредством атома углерода и имеет формулу где R^L и R^J определены выше Фармацевтически приемлемыми солями могут быть как металлические (неорганические) соли, так и органические соли, примеры которых приводятся в "Remington Pharmaceutical Sciences" 17-ое изд., стр. 1418 (1985). Каждому специалисту известно, что соединения в соответствующей солевой форме используют благодаря их физической и химической стабильности, текучести, гигроскопичности и растворимости. Исходя из указанных соображений, предпочтительными солями настоящего изобретения являются соли калия, натрия, кальция, магния и аммония.

Настоящее изобретение также включает в себя соединения, которые могут быть использованы как промежуточные соединения для получения вышеуказанных соединений формулы. Такими промежуточными соединениями являются соединения формул IV (1-6) и IX (1-6): где Y представляет собой хлоро, бромо, йодо, метансульфонат; n, Z и R₂ являются такими, как они были определены выше.

Предпочтительными промежуточными соединениями являются соединения формулы IV(1-6) или IX(1-6), где R₂ представляет собой (I) метил, водород, фтор, хлор, бром, йод, -OSO₂CH₃, -OSO₂Ph, азидо; (II) группу формулы -S(O)_n''R^a, где n''=0, 1, 2, R^a является органической группой, связанной посредством атома углерода и представляющей собой замещенный или незамещенный (C₁-C₄)алкил, замещенный или незамещенный фенил; причем заместителями могут быть (C₁-C₄)-алкил, гидрокси; (III) либо R₂ - гидрокси, OR^a, где R^a - имеет значения, определенные выше, или где R₁₃ представляет собой B^- - физиологически приемлемый анион; (IV) либо R₂ представляет собой органический остаток, связанный посредством атома азота и выбранный из (a) где R^P - кислород; R^L и R^J - водород, алкил, замещенный или незамещенный фенил, замещенный или незамещенный фенил (C₁-C₆)алкил, причем заместителями являются хлор, фтор, бром, оксо, нитро; (б) ациламиногруппы формулы где R^L и R^J определены выше.

При этом следует отметить, что некоторые соединения, определяемые формулой I могут быть получены в виде оптических изомеров, а также в виде их эпимерных смесей. Следует также отметить, что все указанные оптические изомеры и эпимерные смеси входят в объем настоящего изобретения. Например, если 6-заместитель в 1 является 1-гидроксиэтилом, то такие заместители могут иметь либо h, либо S - конфигурации; причем, предпочтительной является R - конфигурация. И аналогично, ядро карбапенема может иметь конфигурацию 5R или 5S, и 6R или 6S; причем предпочтительной конфигурацией является 5R, 6S.

Биологическая активность.

Способ in vitro - оценки антибактериальной активности (см. табл. 1 в конце описания).

Минимальную ингибирующую концентрацию (MIC) (то есть, наиболее низкую концентрацию антибиотика, при которой ингибируется рост исследуемого микроорганизма) определяли методом разведения в агаре, используя ага Mueller Hinton II в соответствии с рекомендациями Национального комитета по клиническим лабораторным стандартам (Методы на определение чувствительности аэробных бактерий к антимикробным агентам, производимые путем серийных разведений. Апробированный стандарт M7-A2. Национальный комитет по клиническим лабораторным стандартам.

Инокулят (10⁷ КОЕ/мл) наносили с помощью репликатора Стирса (до получения конечной плотности (10 КОЕ/пятно) на поверхность агара, содержащие двухкратные серийные разведения антибактериального агента. Планшеты инкубировали 18 часов при 5^oC.

Микроорганизмы, испытуемые на чувствительность к антибактериальным агентам, представляли широкий спектр грам-положительных и грамм-отрицательных бактерий, недавно полученных клинических изолятов, включая микроорганизмы, чувствительные к различным - лактамовым антибиотикам, а также микроорганизмы, продуцирующие специфические - лактамазы и являющиеся, поэтому, резистентными ко многим - лактамам.

in vivo-Оценка антибактериальной активности.

Определение эффективной терапевтической дозы (ED₅₀) (см. табл. 2 в конце описания).

Оценка антибактериальной активности in vivo Терапевтическую активность карбапенемов оценивали на их эффективности против различных моделей острых летальных инфекций (E. coli 311, S. aureus Smith., P.aeruginosa PA-7). Мышей-самок штамма CD-1 (Charlls Rive haboratories 202 граммов, подвергали контрольному заражению путем введения внутрибрюшинной бактериальной суспензии в питательной среде или в свином муцине при бактериальной плотности, достаточной для подавления необработанного контроля за 24-48 часов. Антибактериальный(е) агент(ы) [карбапенем(ы)], содержащиеся в 0,5 мл 0,2% водного агара, вводили подкожно, внутривенно или перорально через 30 минут после инфицирования. При использовании пероральных доз, животным не давали пищи за 5 часов до инфицирования и 2 часа после инфицирования. Каждой концентрацией данного антибактериального агента обрабатывали пять мышей. Коэффициенты выживаемости через 7 дней, полученные по трем отдельным тестам, объединяли и вычисляли среднюю эффективную дозу (ED₅₀).

Анализ на пенициллин-связывающие белки (см. табл. 3 и 4 в конце описания).

Связывание испытуемых соединений в пенициллин-связывающими белками (PBP) определяли методами, описанными B.G.Sprat "Properties of the penicillin-binding proteins of Escherichia coli K 12, Eur.J.Biochem., 72: 341-352 (1977) и N. R. Georgopapadakou, S.A. Smith, C.M.Cimarusti, и R.B. Sykes, Binding of monobactams to penicillin-binding proteins of Escherichia coli and Staphylococcus aureas: Relation to antibacterial activity Antimicrob. Agents chemother., 23: 98-104 (1983)). Мембраны, содержащие PBP, получали из E.coli АТСС 25922 и S.anreus АТСС 29213 Эти мембраны инкубировали с испытуемым соединением при определенных концентрациях, а затем осуществляли контрольное заражение ¹⁴C-бензилпенициллином. После электрофореза на полиакриламидном геле и флуорографии определяли IC₅₀-величины с помощью денситометрии.

Устойчивость к гидролизу посредством почечной дегидропептидазы (DHP) (см. табл. 5 в конце описания).

Соединения также испытывали на устойчивость против почечной дегидропептидазы (DHP), полученной из почек мыши и свиньи путем экстракции бутанолом в соответствии с процедурой, аналогичной, описанной B.J.Campbell et al. ( - Lactamase Aсtivity of Purifild and Parttialli Characterized Human Renal Dipeptidase, J. Bio. Chem. 259: 14586-14590 (1984)).

Анализ проводили спектрофотометрически при 25^oC в 10 мМ HEPES-буфера, pH 7,2, при 295 нм. Для карбапенемов, коэффициенты экстинкации определяли с использованием металло- -лактамазы. Скорости гидролиза определили с использованием исходной концентрации антибиотика 50 мкл/мл и 10-15 мкл DHP в объеме 1,0 мл. Для гидролиза использовали по крайней мере две концентрации DHP. Скорости гидролиза определяли как нМ/мин на 1 мкл DHP, добавленной к реакционной смеси. Относительные скорости гидролиза вычисляли методом, в котором скорость гидролиза имипенема принимали за 100, а затем проводили нормирование карбапенемов по отношению к имипенему.

Результаты испытаний.

Заявленные соединения обнаруживали активность против ряда грам-положительных и грам-отрицательных бактерий, включая бактерии, продуцирующие специфические - ламтамазы. Соединения примеров 18, 21, 46, 47, 48, 49, 52, 54А, 64, 65, 79, 114, 120, 129, 162, 192 и 193 показали сильную активность, сравнимую с активностью имипенема, биапенема и меропенема, против штаммов E. coli, Klebsiella, Enterobalter и многих других грам-отрицательных бактерий. Соединения примеров 46-49, 52, 54А, 64, 65, 114, 120, 129, 136, 161, 162, 174, 192 и 193 также обнаружили активность против Pseudomonas aeruginosa, но при более высокой концентрации, чем имипенем, биапенем и меропенем. Ни один из карбапенемов не показал активности против Xanthomonas maltophilia-изолята в проведенных испытаниях. Все указанные соединения обладали сильной активностью против метициллин-чувствительных изолятов Staphilococcus aureus и изолята Enterococcus falcalis примерно при тех же концентрациях, что и стандартные карбапенемы. Ни один из карбапенемов не обладал хорошей активностью против метилциллин-резистентных изолятов S. aureus (MRSA) или Enterococcus facium. Соединения примеров 46-47, 49, 64, 65, 129, 136 и 161 представляют собой смесь двух диастереомеров. Соединения примеров 114, 120 и 162 являются чистыми соединениями, и обладают такой же активностью, как и смеси их соответствующих диастереомеров; а соединения примеров 46 и 64 являются активными против всех микроорганизмов.

Соединения примеров 51A, 52 и 54A (ацильные производные аминокислот примера 46) также обнаруживали сильную активность как против грам-отрицательных бактерий, так и против грам-положительных бактерий, но эта активность была все же несколько меньше, чем активность соединения примера 46, особенно против Pseudomonas aeruginosa. Соединения примеров 51B и 54B (аналоги диаминокислот) были менее активными, чем соответствующие аналоги моноаминокислот, против испытуемых микроорганизмов.

Соединение примера 59, которое содержало метильную группу (вместо аминометильной группы Соединения примера 46), хотя и обладало активностью против ряда микроорганизмов, однако не проявляло активности против Pseudomonas aeruginosa, а против грам-положительных и грам-отрицательных бактерий показывало меньшую активность, чем соединение примера 46.

Соеденение примера 174 (аналог тетрагидротифена) обладало несколько меньшей активностью, чем соответствующий аналог тетрагидрофурана (соединение примера 46).

Соединение примера 186 (изобутилкарбонатный предшественник соединения примера 46) само по себе очень слабую активность. Однако при инкубации этого соединения в течение 1 часа в присутствии мышиной сыворотки, его антибактериальная активность была сравнима с активностью соединения примера 46. Аналогичные результаты были получены после инкубации соединения примера 195 (изобутилкарбонатного предшественника соединения примера 64) в присутствии мышиной сыворотки.

Соединение примера 160 обнаруживало активность против ряда испытуемых микроорганизмов, но в меньшей степени, чем соединение примера 46.

Соединение примеров 79 и 18, содержащие цис-конфигурацию, и соединение примера 21, содержащее транс-конфигурацию, показали сходную сильную активность против большинства испытуемых изолятов. Однако против Pseudomonas aeruginosa, все эти соединения обладали меньшей активностью, чем соединение примера 64.

Соединение примеров 26, 42, 69, 34 и 38 обладали меньшей активностью против грам-отрицательных бактерий, но против грам-положительных бактерий, они обладали почти такой же активностью, что и стандартные карбапенемы.

Соединение примеров 144 и 148A-148B были активными против грам-положительных бактерий и большинства грам-отрицательных бактерий, за исключением P. aeruginosa и X. maltophilla. Соединение примера 144 было менее активным против грам-отрицательных бактерий, участвующих в испытаниях, чем соединения примеров 148A и 148B, а против грам-положительных бактерий, оно показало аналогичную активность.

Соединение примера 87 (триазинтио-аналог) имело более низкую активность, чем соединение примера 46, а особенно низкую активность, но имело против P. aeruginosa.

Сравнительная активность против грам-отрицательных и грам-положительных бактерий была оценена для оптически чистых изомеров положения, проиллюстрированных в примере 192 (изомер 1,2-положения) и в примере 120 (изомер 1,3-положения). Замена аминогруппы (пример 192) на формамидиновую группу (пример 193) приводили к небольшому снижению активности против некоторых микроорганизмов.

Соединения примеров 46, 114, 120 и 162 имели аналогичный профиль связывания с главными пенициллин-связывающими белками (PBP) E. coli и s. aureus (таблицы 3 и 4). Как было показано с использованием стандартных карбапенемов, PBP 2 E. coli является первичной мишенью для этих соединений. Для всех карбапенемов также наблюдалось тесное связывание с PBP 4. В случае S.aureus, PBPI является главной мишенью для соединений примера 46, примера 114, примера 120, примера 162 и меропенема. Имипенем и биапенем также тесно связываются с другими PBP. Однако все соединения имели очень низкие MIC для этого штамма.

Соединения примеров 46 и 64 обнаруживали повышенную стабильность к дегидропептидазе млекопитающих по сравнению с имипенемом и меропенемом (табл. 5).

Сильная антибактериальная in vitro - активность соединений примеров 46, 64 и 192 была также подтверждена их in vivo - эффективность против острой летательной инфекции S. aureas smith и l. coli 311 у мышей, которым были введены подкожные дозы этих соединений (табл. 2). По сравнению со стандартными карбапенемами (меропенемом, биапенемом и имипенемом), указанные соединения показали хорошую эффективность. Эти соединения также продемонстрировали хорошую пероральную активность против микроорганизмов S. aureus smith и E. coli 311. Производные L-аминокислоты примера 192, проиллюстрированные в примерах 261, 391, 265, 266, 257, 344 и 345, показали значительно более высокую пероральную активность, о чем свидетельствуют их ED₅₀-величины и сравнительные SODISSC-отношения (SOD=разовая пероральная доза; SSC=разовая подкожная доза). В частности, повышенная активность наблюдалась для соединений примеров 261, 344 и 345.

Данные соединения не проявляют какого-либо токсического действия.

В качестве антибактериальных агентов, соединения настоящего изобретения могут быть использованы в сочетании с одним или несколькими фармацевтическими приемлемыми носителями, например, растворителями, разбавителями, и т.п. , и могут быть введены перорально в виде таких лекарственных форм, как таблетки, капсулы, диспергируемые порошки, гранулы, или суспензии, содержащее, например, от около 10 до 50% сахара, и эликсиры, содержащие, например, от около 20 до 50% этанола, и т.п.; либо парентерально в виде стерильных инъецируемых растворов или суспензий, содержащих от около 0,05 до 5% суспендирующего агента в изотонической среде. Указанные фармацевтические препараты могут содержать, например, от около 25 до 90% активного ингредиента в сочетании с носителем, составляющим, в основном, от около 5 до 60 мас.%.

Эффективное количество соединения от 2,0 мг/кг веса тела, до 100,0 мг/кг веса тела может быть введено от одного до пяти раз в день любым традиционным способом введения, например, перорально, парентерально (подкожно, внутривенно, внутри мышечно, внутригрудинно, или путем вливания), ректально, или путем местного применения (однако, настоящее изобретение не ограничивается этими способами введения) в виде стандартных лекарственных препаратов, содержащих обычно используемые в этих целях нетоксичные фармацевтические приемлемые носители, адъюванты, и наполнители. Однако при этом следует отметить, что конкретная доза лекарственного средства и частота его введения могут широко варьироваться в зависимости от ряда факторов, например, таких, как активность конкретно используемого соединения, метаболическая стабильность и продолжительность действия этого соединения, возраст, вес тела, пол, диета, общее состояние здоровья пациента, способ и время введения, скорость экскреции данного соединения, состав лекарственного средства, и тяжесть заболевания, подвергаемого лечению.

Активные соединения могут быть введены перорально, а также внутривенно, внутримышечно или подкожно. В качестве твердых носителей могут быть использованы крахмал, лактоза, дикальций-фосфат, микрокристаллическая целлюлоза, сахароза и каолин, а в качестве жидких носителей могут быть использованы стерильная вода, полиэтиленгликоли, неионогенные поверхностно-активные вещества и пригодные в пищу масла, такие, как кукурузное, арахисовое и кунжутное масло; причем, все указанные носители являются совместимыми с природой активного соединения и имеют подходящую форму для выбранного способа введения. При составлении фармацевтических препаратов, в их состав могут быть включены традиционно используемые адъюванты, например, такие, как отдушки, красители, консерванты и антиоксиданты, например, витамин E, аскорбиновая кислота, ВНТ и ВНА: Указанные активные соединения могут быть также введены парентерально или внутрибрюшинно. Растворы или суспензии этих активных соединений в виде свободных оснований или фармакологически приемлемых солей могут быть получены в глицерине, жидких полиэтиленгликолях и их смесей в маслах. В обычных условиях хранения и использования, эти препараты обычно содержат консерванты, предупреждающие рост микроорганизмов.

Лекарственные формы, предназначенные для инъекций, могут быть изготовлены в виде стерильных водных растворов или дисперсий, а также в виде стерильных порошков, предназначенных для приготовления стерильных инъецируемых растворов или дисперсий непосредственно перед их использованием. Во всех случаях, эти формы должны быть стерильными и достаточно текучими для того, чтобы их можно было легко вводить с помощью шприца. Кроме того, эти препараты должны быть стабильными в условиях их изготовления и хранения, и не должны быть подвержены воздействию контаминирующих микроорганизмов, таких, как бактерии и грибки. В качестве носителя могут быть использованы растворитель или дисперсионная среда, например, вода, этанол, полиол (например, глицерин, пропиленгликоль, жидкий полиэтиленгликоль), их смеси, и растительное масло.

Более подробно, настоящее изобретение описано ниже в сопровождении примеров, которые, однако, не должны рассматриваться как ограничение объема изобретения.

В другом варианте своего осуществления, настоящее изобретение предусматривает введение активных соединений в комбинации с веществами, способными ингибировать - лактам-гидролазу (дегидропептидазу). Такие ингибиторы дипептидазы хорошо известны специалистам и описаны, например, в патенте США 4539208 и в заявке на Европатент 0497353. Примерами указанных ингибиторов могут служить циластатин, глутатион и N-ацетил-L-цистен. Ингибитор дипептидазы может быть использован для ингибирования почечного или желудочно-кишечного метаболизма карбапенемов настоящего изобретения, а также для усиления абсорбции активных карбапенемов в желудочно-кишечном тракте. В случае использования указанных комбинаций, карбапенемовый антибиотик и ингибитор пептидазы могут быть введены либо отдельно, либо в сочетании друг с другом в виде фармацевтической композиции, содержащей два этих указанных соединения. Эти соединения. Эти соединения могут быть введены перорально, внутримышечно или внутривенно, независимо от того, вводятся ли они отдельно или в комбинации друг с другом.

В настоящем описании рассматривается три различных способа получения карбапенемов настоящего изобретения формулы I: Один из этих способов предусматривает проведение последовательности реакций присоединения-элиминирования посредством взаимодействия карбапенема формулы III с соответствующим тиолом IV и основанием (стадия I - схема I) в инертном растворителе и инертной атмосфере при низкой температуре. Подходящими растворителями являются диоксан, тетрагидрофуран, диметилформамид, ацетонитрил и их смеси, при этом, предпочтительными растворителями являются ацетонитрил и диметилформамид. Подходящими основаниями являются (но не ограничиваются ими) карбонат калия, триэтиламин, диизопропилэтиламин, 4-(диметиламино)пиридин и 2,6-лутидин; при этом, предпочтительным является диизопропилэтиламин. Подходящий диапазон температур составляет от -40^oC до 30^oC; причем, при использовании аргона в качестве инертной атмосферы, чаще всего температура составляет -5^oC.

При этом следует отметить, что тиол формулы IV является представлением возможных региоизомерных вариантов IV-1 - IV-6.

Кроме того, асимметрические углероды ядра, несущие тиоловый фрагмент - SH, и алкиловый фрагмент -(CH₂)_nR₂, могут независимо иметь R- или S- стереохимию. Природа R₀, R₁, R₂, R₃, R₁₅, Z и n являются такими, как они были определены ранее.

После продуцирования нужных карбапенемов общей формулы II, карбоксильная защитная группа R₁₅ этих промежуточных соединений может быть (но необязательно) удалена (в стадии 2) с помощью стандартной процедуры, такой, как сольволиз, химическое восстановление, или гидрогенизация. Защитные группы, такие, как р-нитробензил, бензил, или бензгидрил, могут быть удалены путем каталитического гидрирования. Промежуточные соединения II в соответствующей смеси растворителей, такой, как диоксан-вода-этанол, тетрагидрофуран-диэтиловый эфир-буфер, тетрагидрофуран-водный вторичный кислый фосфат калия - изопропанол, или т.п., могут быть обработаны под давлением водорода от 1 до 4 атмосфер в присутствии катализатора гидрирования, такого, как палладированный уголь, гидроксид палладия, окись платины, и т.п., при температуре от 20 до 40^oC, в течение 0,2-4 часов. Защитные группы, такие, как 2.2,2-трихлороэтил, могут быть удалены путем реакции восстановления в присутствии цинка в мягких условиях. Аллильная защитная группа может быть удалена с использованием катализатора, состоящего из смеси палладиевого соединения с нулевой валентностью и триарилфосфина в подходящем апротонном растворителе, таком, как тетрагидрофуран, метиленхлорид или диэтиловый эфир. Аналогично, другие стандартные карбоксильные защитные группы могут быть удалены традиционными способами, хорошо известными специалистам.

Так, например, в стадии 2, сложные эфиры карбапенема общей формулы II подвергают разблокированию в соответствии с природой и химической реактивностью их сложноэфирных групп, в результате чего получают карбапенем общей формулы I, где R₀, R₁, R₂, R₃, Z и n определены выше. Методы выделения продукта в стадии 2 могут варьироваться в зависимости от используемого метода разблокирования. Однако все методы, используемые в преобразованиях, осуществляют с помощью стандартной техники, включая хроматографию и лиофилизацию.

В основном, выделение карбапенемов общей формулы I в виде соли щелочных металлов, где R₃ является ионом лития, натрия, или калия, или в виде водорастворимых цвиттерионов, где R₃ представляет собой протонный или катионный компонент внутренней солевой пары, зависит от природы R₂-заместителя.

Соединения формулы I, где R₃ является физиологически гидролизуемым сложным эфиром, таким, как ацетоксиметил, пивалоилоксиметил, метоксиметил, и т. п. , могут быть введены непосредственно пациенту без процедуры разблокирования, поскольку эти сложные эфиры гидролизуются in vivo в физиологических условиях.

Второй способ продуцирования карбапенемов формулы I предусматривает реакцию замыкания кольца в кислотных условиях, которая является ключевой стадией в реакционной схеме II.

В стадии I схемы II, 3-бромо-2-кетоэфир формулы V подвергают взаимодействию с тиолом IV в подходящем растворителе и диапазоне температур (как описано в патенте США 5189158). Полученный таким образом азетидинон формулы VI является результатом нуклеофильного замещения бромида формулы V основанием, сопряженным с кислотой (тиолаты), тиола IV, которое образуется in situ, где R₀, R₁, R₂, R₁₅, Z и n определены выше. Подходящими растворителями являются безводные растворители, например, тетрагидрофуран, диметоксиэтан, ацето- нитрил, диметилформамид и метиленхлорид. Типичными основаниями являются: триэтиламин, диизопропилэтиламин, бис(триметилсилил)-амид лития, или 1,8-диазабицикло[5.4.0] -ундек-7-ен. Температура для указанной реакции трансформации составляет в пределах от -70^o до +30^oC.

В стадии 2 схемы II, предпочтительно 1-(трет-бутилдиметил)силоксиэтильную группу R₀ и трет-бутилдиметилсилильную защитную группу для азота азетидинона соединения формулы VI подвергают гидролизу с образованием 1-гидроксиэтила и N-H, соответственно, в соответствии со стандартными процедурами. Одна из таких стандартных процедур предусматривает взаимодействие кетоэфира VI с фтороводородом в растворителе, представляющем собой смесь ацетонитрила и воды (см. R.F. Newton и др. Tetrahedron Letters 1079, N 41, стр. 4381-4382).

В стадии 3 схемы II, соединения формулы VII подвергают взаимодействию с соответствующей кислотой в подходящем растворителе при температуре в пределах от -20^o до +20^oC. Подходящими кислотами, которые могут быть использованы в этой стадии, являются (но не ограничиваются ими) тетрахлорид титана и соляная кислота. Подходящими растворителями или их комбинациями являются безводные, или, по крайней мере, частично водные растворители. Примерами подходящих растворителей являются тетрагидрофуран (ТГФ), ТГФ/вода, деметиоксиэтан (ДМЭ), ДМЭ/вода, диоксан, ацетонитрил, ацетонитрил/вода, и диметилформамид; причем, предпочтительным является ТГФ. Полученный карбапенем 11 выделяют путем гашения реакции избыточным количеством основания, такого, как водный биокарбонат натрия, с последующим использованием стандартной техники, включая растворение в органическом растворителе, промывание водой, и хроматографию.

После образования карбапенема формулы II, карбоксильная защитная группа, R₁₅, этих промежуточных соединений может быть удалена (но необязательно) в стадии 4 с помощью стандартных процедур, таких, как сольволиз, химическое восстановление, или гидрогенизация. Защитные группы, такие, как р-нитробензил, бензил, или бензгидрил могут быть удалены путем каталитической гидрогенизации. При каталитической гидрогенизации, промежуточные соединения II (в соответствующей смеси растворителей, такой как диоксан-вода-этанол, тетрагидрофуран-диэтиловый эфир-буфер, тетрагидрофуран-вторичный кислый фосфат калия-изопропанол, и т.п.) обрабатывают под давлением водорода от 1 до 4 атм, в присутствии катализатора гидрирования, такого, как палладированный уголь, гидроксид палладия, окись платины или т.п., при температуре от 20^o до 40^oC, в течение 0,2-4 часов. Защитные группы, такие, как 2,2,2-трихлорэтил, могут быть удалены с помощью реакции восстановления в мягких условиях в присутствии цинка. Аллильная защитная группа может быть удалена с использованием катализатора, состоящего из смеси палладиевого соединения с нулевой валентностью и триарилфосфина в подходящем апротонном растворителе, таком, как терагидрофуран, метиленхлорид и диэтиловый эфир. Аналогично, другие стандартные карбоксильные защитные группы могут быть удалены традиционными способами, хорошо известными специалистам.

Так, например, в стадии 4, сложные эфиры карбопенема общей формулы II подвергают разблокированию в соответствии с природой и химической реактивностью их сложноэфирных групп, в результате чего получают карбапенем общей формулы I, где R₀, R₁, R₂, R₃, Z и n определены выше. Методы выделения продукта в стадии 4 могут варьироваться в зависимости от используемого метода разблокирования. Однако все методы, используемые в преобразованиях, сопровождаются стандартными процедурами, такими, как хроматография и лиофилизация.

В основном, выделение карбапенемов общей формулы I в виде соли щелочных металлов, где R₃ является ионом лития, натрия или калия, или в виде водорастворимых цвиттерионов, где R₃ представляет собой протонный или катионный компонент ионной пары внутренней соли, зависит от природы заместителя R₂.

Соединения формулы I, где R₃ является физиологически гидролизуемым сложным эфиром, таким, как ацетоксиметил, пивалоилоксиметил, метоксиметил, и т. п. , могут быть введены непосредственно пациенту, минуя процедуру разблокирования, поскольку эти сложные эфиры гидролизуются in vivo в физиологических условиях.

Третий способ продуцирования карбапенемов формулы I настоящего изобретения предусматривает использование синтетического метода в соответствии со схемой III.

В стадии I схемы III, карбапенемы формулы II образуются в результате нуклеофильного замещения карбапенема (тиолата серебра формулы VII) соответствующим галогензамещенным гетероциклом формулы IX. В этом преобразовании R₀, R₁, R₂, R₁₅, Z и n определены выше, а Y является хлоро, бромо, иодо, метансульфонатом или трифторметансульфонатом.

При этом, следует отметить, что галогензамещенный гетероцикл формулы IX является представлением региоизомерных вариантов IX-1-IX-6, причем, части IX-1 -IX-3 являются предпочтительными для использования в качестве реагентов в стадии I схемы III.

Кроме того, асимметрические углерода ядра, несущие галид Y, и алкильный фрагмент -(CH₂)-R₂ могут независимо иметь R- или S-стереоконфигурацию.

В стадии I схемы III, трансформацию проводят посредством реакции взаимодействия крабапенема тиолата серебра VIII с галогензамещенным гетероциклом IX в подходящем растворителе, таком, как диметилформамид или ацетонитрил, и с источником иодида, таким, как иодил лития или эквивалентного металла, при температуре в диапазоне от 0^o до 60^oC. Карбапенемовый продукт формулы II выделяют путем последовательного растворения в органическом растворителе, таком, как этилацетат, промывания водой и хроматографирования.

После получения карбапенема формулы II, карбоксильная защитная группа R₁₅ этого промежуточного соединения может быть (но необязательно) удалена в стадии 2 с помощью стандартной процедуры, такой, как сольволиз, химическое восстановление, или гидрогенизация. Защитные группы, такие, как р-нитробензил, бензил или бензгидрил, могут быть удалены путем каталитического гидрирова