AT242870B

AT242870B - Verfahren zur Herstellung von neuen ungesättigten fluorhaltigen Steroiden

Info

Publication number: AT242870B
Application number: AT66360A
Authority: AT
Original assignee: Merck Ag E
Priority date: 1959-02-04
Filing date: 1960-01-28
Publication date: 1965-10-11

Description


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  Verfahren zur Herstellung von neuen ungesättigten fluorhaltigen Steroiden 
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von ungesättigten fluorhaltigen Steroiden der folgenden allgemeinen Formel A 
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 worin R = Wasserstoff oder Acyl mit höchstens 10 C-Atomen,   X* = Wasserstoff, X"=   Wasserstoff oder OH   (os   oder ss) oder X* und X" gemeinsam = 0 und Y = H, F, Cl oder Br bedeuten. Diese Steroide lassen sich aus Verbindungen der allgemeinen Formel B 
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 worin R, X', X" und Y die oben angegebene Bedeutung haben, herstellen. 



   Das Verfahren nach der Erfindung kann durch das in der Zeichnung angegebene Reaktionsschema erläutert werden. In dem Reaktionsschema bedeuten R = Wasserstoff oder Acyl und Z = Chlor oder Brom. 



   Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von ungesättigten fluorhaltigen Steroiden, das darin besteht, dass man ein fluorhaltiges 4,6-Pregnadien-3-ketosteroid der allgemeinen Formel B, 

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 wie an sich bekannt, durch Behandlung mit chemischen 1, 2-Dehydrierungsmitteln wie Selendioxyd oder   Dichlor-dicyan-p-chinon   oder 1, 2-dehydrierend wirkenden Mikroorganismen wie Bacillus sphaericus, 
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6-Pregnatrienderivat überführt.X'und X"= Wasserstoff bedeuten, durch an sich bekannte Behandlung mit in 11-Stellung hydroxylierenden Mikroorganismen wie Curvularia, Rhizopus, Aspergillus, Penicillium, Fusarium, Mucor oder Absidia, eine Hydroxylgruppe in 11-Stellung eingeführt werden,

   die auf einer beliebigen Reaktionsstufe mit milden Oxydationsmitteln wie Chromsäure oder unterbromige Säure in eine 11-Ketogruppe übergeführt werden kann. 



   Weiterhin kann vor oder nach der l, 2-Dehydrierung eine Verbindung der Formel B, worin   X'=   Wasserstoff,   X"=   OH und Y = Br oder Cl bedeuten, durch Behandlung mit alkalischen Mitteln in das entsprechende   98, 118 -Oxidosteroid   umgewandelt werden, das durch Umsetzung mit Fluorwasserstoff in das zugehörige   9a. -Fluor-118 -hydroxysteroid   übergeführt werden kann. 



   Ferner kann vor oder nach der l, 2-Dehydrierung in einer Verbindung der Formel B, worin R = Wasserstoff bedeutet, die. 21-Hydroxylgruppe durch an sich bekannte Behandlung mit einer Carbonsäure mit bis zu 12 C-Atomen oder mit den Säurechloriden oder Säureanhydriden einer solchen Säure oder mit Phosphor-oder Schwefelsäure verestert werden. 
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 lingt sowohl auf chemischem als auch auf mikrobiologischem Weg. Als chemisches Dehydrierungsmittel kann man z. B. Selendioxyd verwenden. Vorteilhaft arbeitet man bei dieser Dehydrierung z. B. in tert. butanolischer Lösung, der man eine geringe Menge Essigsäure zusetzt. Die Umsetzung gelingt in guter Ausbeute durch Kochen des Reaktionsgemisches am Rückfluss. Das ausgefallene Selen wird abgetrennt und das Filtrat enthält das gebildete l, 2-Dehydrierungsprodukt. 



   Die Dehydrierung kann ferner z. B. mit einem Chinon, wie z. B. Dichlor-dicyan-p-chinon, durch-   geführt werden.   Vorteilhaft erwärmt man das Reaktionsgemisch einige Zeit in einem inerten Lösungsmittel. Nach üblicher Aufarbeitung erhält man dann in guten Ausbeuten das l, 2-Dehydrierungsprodukt. 



   Zur Einführung der 1, 2-Doppelbindung in die oben angegebenen Verbindungen auf mikrobiologischem Weg haben sich insbesondere Bacillus sphaericus, Fusarium solani und Corynebakterien, wie z. B. Corynebacterium simplex besonders bewährt. Je nach Mikroorganismus erfolgt diese mikrobiologische Umsetzung in etwa 4 - 24 h. 



   Die Einführung einer   11a- bzw. 118 -Hydroxylgruppe   in die Verbindungen der Formeln I und II gemäss dem in den Zeichnungen dargestellten Reaktionsschema erfolgt in an sich bekannter Weise mit in 11-Stellung hydroxylierenden Mikroorganismen. Für die   1113 -Hydroxylierung   werden vorzugsweise Mikroorganismen der Gattung Curvularia, wie z. B. Curvularia lunata, für die   Ha-Hydroxylierung   Mikroorganismen der Gattungen Rhizopus, Aspergillus, Penicillium, Fusarium, Mucor und Absidia verwendet. 



   Die mikrobiologische Ha-Hydroxylierung verläuft mit besonderem Erfolg bei Verwendung von Pilzen der Gattung Penicillium und Fusarium. Das als Ausgangsmaterial verwendete Steroid wird dabei vollständig umgesetzt, wodurch langwierige Trennprozesse vermieden werden können. 



   Die llss-oder lla-OH-Gruppe der Verbindungen III, IV, XIII und XIV kann durch Behandlung mit einem milden Oxydationsmittel in eine 11-Ketogruppe übergeführt werden. Als Oxydationsreagenz kann   z. B. Chromsäure,   ein Gemisch aus Chromsäure und Pyridin, Chromsäure in Aceton oder unterbromige Säure verwendet werden. 



   Die 11-Hydroxysteroide lassen sich nach an sich bekannten Methoden zu den   9, 11-ungesättigten   Steroiden dehydratisieren   (III--- > VII ; IV--- >    VIII). Je nachdem, ob man von einem 11a-Hydroxysteroid oder einem   118 -Hydroxysteroid   ausgeht, kommen die üblichen cis- oder trans-Dehydratisierungsmethoden in Frage. Zur cis-Dehydratisierung kann man z. B. die 11a-Hydroxylgruppe verestern und anschliessend die entsprechende Säure thermisch oder in Gegenwart basischer Mittel abspalten. Demgegenüber erfolgt bei Anwendung von Phosphoroxychlorid oderThionylchlorid in Pyridin eine glatte transDehydratisierung, wenn man von einem   llss-Hydroxysteroid   ausgeht. 



   Die Verbindungen VII und vm kann man nach an sich bekannten Methoden durch Umsetzung mit unterchloriger oder unterbromiger Säure in die   9a-Brom- bzw. 9a-Chlor-l1B -hydroxysteroide (IX bzw.   



  X) umwandeln. Verwendet man einen Überschuss an unterbromiger Säure, so gelingt es, die primär gebildeten   9a-Brom-118 -hydroxysteroide   (IX und X) direkt in die   9a-Brom-H-ketosteroide   zu überführen. 



   Die   9a-Halogen-118 -hydroxysteroide   (IX und X) lassen sich durch Behandlung mit einem Alkaliacetat, vorzugsweise mit Kaliumacetat, in die   9ss,     llss-Oxidosteroide   (XI und XII) überführen. 



   Die Oxidoverbindungen XI und XII können durch Behandlung mit Fluorwasserstoff nach an sich be- 

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 kannten Methoden in guter Ausbeute in die entsprechenden   9&alpha;-Fluor-11ss-hydroxysteroide   (XIII und XIV) übergeführt werden. 



   Die Verbindungen   1 - XVI   können durch Anwendung üblicher Acylierungsmethoden in 21-Stellung verestert werden. 



   Als Veresterungsmittel können z. B. die Halogenide oder die Anhydride der folgenden Säuren verwen- 
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    :propionsäure.   Phosphorsäure, Schwefelsäure usw. 



   Die als Ausgangsmaterial eingesetzte Verbindung der allgemeinen Formel B kann wie folgt hergestellt werden : 
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 derivat erhalten wird) und nachfolgender Behandlung dieses Epoxyds mit Fluorwasserstoff und einem üblichen Dehydratisierungsmittel, wie z. B. HBr-Eisessig, hergestellt werden. 
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 gleichen Bedingungen wird die Kultur dreimal mit dem gleichen Volumen Chloroform extrahiert ; die Extrakte werden vereinigt und eingeengt. Aus dem Rückstand kristallisiert das 6-Fluor-6-dehydro-ll-epi-   cortisol (III, 11&alpha;-OH, R = H). Smp. = 222 - 224 C, #max = 284 m , E1% = 644, [&alpha;]D = -8 (Dioxan).   b) Oxydation von   1lI   (lla-OH, R = H). 



     4, 46   g   6-Fluor-6-dehydro-ll-epicortisol   werden in 17 cm3 abs. Pyridin gelöst, auf 0 C abgekühlt, mit 1, 23 cms Essigsäureanhydrid versetzt und 16 h bei Zimmertemperatur stehen gelassen. Danach wird das Reaktionsgemisch in Wasser eingegossen, mit Chloroform extrahiert, nacheinander mit verdünnter Schwefelsäure, Wasser, Natriumbicarbonatlösung und wieder mit Wasser geschüttelt, getrocknet und ein-   geengt. Der Rückstand, das rohe 6-Fluor-6-dehydro-11-epicortisol-21-acetat, wird in 45 cms abs. Pyridin, gelöst und unter Eiskühlung mit einer Lösung von 4, 5 g Chromsäureanhydrid in 45 cm Pyridin ver-   setzt. Nach 24stündigem Stehen wird das Reaktionsgemisch mit einem 5fachen Überschuss Essigester versetzt, der Niederschlag abgesaugt und mit Essigester mehrfach ausgekocht.

   Die vereinigten Laugen werden dann eingeengt. Dabei kristallisiert das 6-Fluor-6-dehydrocortisonacetat   (V   ; R = Acetyl), das aus 
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 abs. Benzol in 19 ems abs. Chloroform und 24   cm*   abs. Pyridin gelöst, auf   OOG   gekühlt und portionsweise unter Schütteln und Eiskühlung mit   6,   65 g p-Toluolsulfonsäurechlorid versetzt. Das Reaktionsgemisch bleibt über Nacht stehen, wobei dafür gesorgt wird, dass eine langsame Erhöhung der Temperatur auf Zimmertemperatur eintritt ; danach wird in Wasser eingegossen, mit Chloroform extrahiert und wie üb- 
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 auster Rückfluss gekocht. Danach wird das Reaktionsgemisch gekühlt und in Wasser eingegossen.

   Der Niederschlag des rohen   5-Fluor-4,6,9(11)-pregnatrien-17&alpha;,21-diol-3,20-dion-21-acetatsw 9VII)   wird abgesaugt, gewaschen und getrocknet. Nach dem Umkristallisieren aus Essigester beträgt der Smp. =   181 1830C ;     Àmax   = 282   mil ;   E 1% = 599. 
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 und   67, 5 cm3   Wasser gelöst, mit 9, 15 g N-Bromsuccinimid und   2, 93 cms 70loiger   Perchlorsäure versetzt und 1 h bei Zimmertemperatur stehen gelassen. Danach wird das Reaktionsgemisch in Wasser eingegos- 
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R = Acetyl,e) Bildung des   98, 118 -Epoxyds   aus IX (R = Acetyl, Z =   Ber).   



   21,5 g   6-Fluor-9#-brom-6-dehydroxcortisol-21-acetat   werden mit 43 g Kaliumacetat in 1100 ems Alkohol 2   h unter Rückfluss   gekocht. Danach wird das Reaktionsgemisch mit Wasser verdünnt, mit Chloroform erschöpfend extrahiert und der Chloroformauszug wie üblich aufgearbeitet. Aus Methanol kristallisiert das   6-Fluor-9ss,11ss-oxido-4,6-pregnadien-17&alpha;,21-diol-3,20 -dion-21-acetat (XI, R = Acetyl)   mit dem Smp. =   214-216 C.   f) Aufspaltung mit Fluorwasserstoff von XI (R = Acetyl). 



   Zu 30   cm3   einer Lösung von Tetradhyrrofuran, abs-Chloroform und Fluorwasserstoff (Verhältnis : 40 cm3 
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 aktionsgemisch bleibt zunächst 4 h bei -30 C dann 4 h bei 0 C stehen, wird anschliessend in Natriumbicarbonatlösung eingegossen, mit Chloroform extrahiert und wie üblich aufgearbeitet. Nach dem Einengen des Chloroformauszuges kristallisiert aus Aceton das   6,9&alpha;-Difluor-6-dehydrocotisol-21-acetat   (XIII, R = Acetyl). g) Verseifung von XIII (R = Acetyl). 



   2 g   6,9&alpha;-Difluor-56-dehydrocortisol-21-actata   werden in 20 cm3 mit Stickstoff gesättigtem Methanol gelöst und unter Stickstoffeinleitung mit 4   cm3     10goriger,   mit Stickstoff gesättigter   Kaliumcarbonatlösung   versetzt. Das Reaktionsgemisch wird 30 min bei Zimmertemperatur gerührt, danach mit   0, 3 cm3 Eisessig   neutralisiert, mit Wasser verdünnt, mit Chloroform extrahiert und der Chloroformextrakt wie üblich aufgearbeitet.

   Nach dem Einengen kristallisiert aus Aceton das   6, 9fx-Difluor-6-dehydrocortisol   (XIII, R=H). h) 1,2-Dehydrietung von XIII (llss-OH, R = Acetyl). 
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 und   0, 5 cm3   Essigsäure 24 h und nach Zugabe von weiteren   0,     4 g   Selendioxyd nochmals 24 h am Rückfluss gekocht. Das Reaktionsgemisch wird vom ausgefallenen Selen abfiltriert, das Filtrat wird eingeengt und der Rückstand mit Essigester verdünnt. Die so entstandene Lösung wird nacheinander mit Natriumhydrogencarbonatlösung, Ammoniumsulfidlösung, Ammoniak, verdünnter Salzsäure, Natriumhydrogen- 
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 prednisolon-21-acetat (XIV,   11J3-OH-R =   Acetyl). i) Oxydation von XII (R = Acetyl). 



   Analog Beispiel 1 b) kann 6, 9a-Difluor-6-dehydrocortisol-21-acetat zu   6. 9a-Difluor-6-dehydro-   cortison-21-acetat (XV, R = Acetyl) oxydiert werden. 



   Beispiel 2: a) Mikrobilogische 11ss-Hydroxylierung von I (R = H). 



   In einem Kleinfermenter werden 15 1 einer Nährlösung aus   51o   Malzextrakt,   llo   Saccharose,   0, 2%   Natriumnitrat,   0, lao   Dikaliumphosphat,   0, 05% Magnesiumsulfat, 0, 05" Kaliumchlorid   und   0. 0050/0   
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 matogramm keine Ausgangssubstanz mehr nachzuweisen ist, wird die Fermentationsbrühe dreimal mit dem gleichen Volumen Chloroform extrahiert. Die vereinigten Extrakte werden eingeengt und der Rückstand über aktiviertes Kieselgel chromatographiert. Dabei wird das 6-Fluor-6-dehydrocortisol (III, R   : : : H)   erhalten. Smp. =   212-214 C ; Xmax = 283 m ;   E   1% = 635. [&alpha;]D = 88  (Dioxan).   b) Oxydation von III   (118 -OH,   R = H). 



   10 g 6-Fluor-6-dehydroxotrtisol wrden in   100 cm3 Pyridin   und 100 cm3 Essigsäureanhydrid über Nacht bei Zimmertemperatur stehen gelassen. Danach wird das Reaktionsgemisch in Wasser eingegossen, der Niederschlag abgesaugt, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Das rohe 6-Fluor-6-dehydrocortisol-21- - acetat (III,   116-OH,   R = Acetyl) lässt sich aus Methanol umkristallisieren. Smp. =   235-237 C ;   
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Zur Oxydation wird das Rohprodukt in 100   cm*   Pyridin gelöst und unter Eiskühlung mit einer Lösung von 10 g Chromsäureanhydrid in 100   cm*   Pyridin versetzt. Nach 24stündigem Stehen wird das Reaktionsgemisch in Wasser eingegossen, der Niederschlag abgesaugt, getrocknet, mit Aceton mehrfach ausgekocht und der Acetonauszug eingeengt.

   Aus dem Rückstand kristallisiert das in Beispiel 1 b) beschriebene 6-Fluor-6-dehydrocortisonacetat (V, R = Acetyl). 



   Durch Verseifung mit Natriumhydrogencarbonat unter üblichen Bedingungen erhält man 6-Fluor- 
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 c) Wasserabspaltung aus III   (llss-OH,   R = Acetyl}. 



   29 g 6-Fluor-6-dehydrocortisol-21-acetat werden in 290 cm3 Pyridin gelöst, mit   4, 2 cm3 Thionyl-   chlorid versetzt und 30 min auf   1000C   erwärmt. Danach wird das Reaktionsgemisch in Wasser eingegossen, der Niederschlag abgesaugt, gewaschen, getrocknet und das im Beispiel 1 c) beschriebene 6-Fluor-   -4,6-9(11)-pregnatrien-17&alpha;,21-diol-3,20-dion-21-acetat (VII, R - Acetyl)   aus Essigester umkristallisiert. 
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 R =Acetyl) das   6-Fluor-1,4,6,9(11)-pregnatetraen-17&alpha;m21-diol-3,20-dion-21-acetat (VIII,   R = Acetyl) gewinnen. d) Analog Beispiel 1 d), nur bei 3stündiger Reaktionszeit, wird aus 6-Fluor-1,4,6,9(11)-pregna-   tetraen-17&alpha;,21-diol-3,20-dion-21-acetat (VII, R = acetyl) das 6-Fluor-9&alpha;

  -brom-6-dehydro-predni-   solon-21-acetat (X, R = Acetyl, Z =   Br)   dargestellt. e) Analog Beispiel 1 e) wird aus   6-Fluor-9&alpha;-brom-6-dehydro-prednisolon-21-acetat   (X, R = Acetyl) Z=Br) das   6-Fluor-9ss,11ss-oxido-1,4,6-pregnatrien-17&alpha;21-diol-3,20-dion-21-acetat   (XII, R=Acetyl) dargestellt. f) Analog Beispiel 1 f) wird aus 6-Fluor-9ss,   11ss-oxido-1,4,56-pregnatrien-17&alpha;,21-diol-3,   20-dion- - 21-acetat (XII, R = Acetyl) das   6,9&alpha;-Difluor-65-dehydro-prendisolon-21-acetat(XIV, R = acetyl)   dargestellt. 
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 das in   Beispiel 3 c) beschriebene 6-Fluor-l, 4, 6, 9 (11) -pregnatetraen-17a, 21-diol-3, 20-dion-21-acetat   (VIII, R = Acetyl) dargestellt. 



   Beispiel 5 : a) 1,2-Dehydrierung von V (R = Acetyl). 



   5 g 6-Fluor-5-dehydrocortison-21-acetat werden in 250 cm   tert.-Butanol   mit 3 g Selendioxyd und 2,5 cm3 Essigsäure 48 h unter Rückfluss gekocht. Das ausgefallene Selen wird abfiltriert, das Reaktionsgemisch eingeengt und das 6-Fluor-6-dehydro-prednison-21-acetat in mehreren kristallinen Fraktionen gewonnen. Nach Filtration über Kieselgel schmilzt das reine Produkt bei   240 - 242 C;[&alpha;]D = + 156    (Di- 
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    ; \max Ig   6-Fluor-6-dehydrocortison-21-acetat wird mit 0.75 g Dichlor-dicyan-p-chinon in 12 cm3 Dioxan 5 h unter Rückfluss gekocht. Das Reaktionsgemisch wird mit Wasser verdünnt, mit Chloroform erschöpfend extrahiert, der Auszug mit verdünnter   Natriumhydroxydlösung   und Wasser gewaschen, getrocknet und eingeengt.

   Aus dem Rückstand erhält man nach dem Umkristallisieren reines 6-Fluor-6-dehydro-prednison- - 21-acetat (IV, R = Acetyl). 



   Analog Beispiel 5 a) oder b) oder 1 h) lassen sich herstellen : c) Aus 6-luor-56-dehydro-Reichsteins-Substanz-S-21-acetat (I, R = Acetyl) das   6-Fluor-l, 6-bis-de-   hydro-Reichsteins-Substanz-S-21-acetat (II, R = Acetyl), d) aus 6-Fluor-6-dehydrocortisol-21-acetat (III, 11ss-OH, R = Acetyl) das 6-Fluor-56-dehydro-prednisolon-21-acetat (IV, llss-OH, R = Acetyl). Smp. =   230 - 232 C; [&alpha;]D = + 28,0  9Dioxan); #max =   225, 256,297   mii ;   E 1% = 268,256, 268, e) aus   6,9&alpha;-Difluor-6-dehydrocortison-21-acetat (XV,   R = Acetyl) das 6, 9a-Difluor-6-dehydro- - prednison-21-acetat (XVI, R = Acetyl).

Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Herstellung von neuen ungesättigten fluorhaltigen Steroiden der allgemeinen Formel A EMI6.1 worin R - Wasserstoff oder Acyl mit höchstens 10 C-Atomen, X'= Wasserstoff, X" = Wasserstoff oder OH (a oder ss) oder X'und X" gemeinsam = 0 und Y-=-H.

F, Cl oder Br bedeuten, dadurch gekenn- z ei chn et, dass man ein fluorhaltiges 4, 6-Pregnadien-3-ketosteroid der allgemeinen Formel B EMI6.2 worin R, X'und X"und Y die oben angegebene Bedeutung haben, durch an sich bekannte Behandlung mit in 1, 2-Stellung wirkenden chemischen Dehydrierungsmitteln wie Selendioxyd oder Dichlor-dicyan-p-chinon bzw. mit in l, 2-Stellung dehydrierend wirkénden Mikroorganismen wie Bacillus sphaericus, Fusarium solani oder Corynebakterien in das entsprechende 1,4, 6-Pregnatrienderivat überführt.

2. Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man vor oder nach der 1, 2-Dehydrierung in eine Verbindung der Formel B, worin X'und X" Wasserstoff bedeuten, durch an sich bekannte Behandlung mit in 11-Stellung hydroxylierenden Mikroorganismen wieCurvularia, Rhizopus, Aspergillus, Penicillium, Fusarium, Mucor oder Absidia eine Hydroxylgruppe in 11-Stellung einführt und diese gegebenenfalls auf einer beliebigen Reaktionsstufe durch Behandlung mit einem milden Oxydationsmittel wie Chromsäure oder unterbromige Säure in eine 11-Ketogruppe überführt.

3. Weitere Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man vor oder nach der 1, 2-Dehydrierung eine Verbindung der Formel B, worin X'= Wasserstoff, X"= OH und Y = Br oder Cl bedeuten, durch Behandlung mit alkalischen Mitteln in das entsprechende 9ss, liés- - Oxidosteroid umwandelt und letzteres durch Umsetzung mitFluorwasserstoff in das zugehörige 9a-Fluor- -llss-hydroxy-steroid überführt.

4. Weitere Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man vor oder nach der l, 2-Dehydrierung in einer Verbindung der Formel B, worin R = Wasserstoff, die 21-Hydroxylgruppe durch an sich bekannte Behandlung mit einer Carbonsäure mit bis zu 12 C-Atomen <Desc/Clms Page number 7> oder mit den Säurechloriden oder Säureanhydriden einer solchen Säure oder mit Phosphor- oder Schwefelsäure in die entsprechende 21-Estergruppe umwandelt.