Procédé de préparation de 20-céto-stéroïdes La présente invention est relative à un pro cédé de préparation de certains stéroïdes ayant un groupe cétonique en position 20. Ces composés peuvent être utilisés comme inter médiaires pour la synthèse d'hormones telles que la cortisone.
On a trouvé que des stéroïdes qui ont une double liaison nucléaire en position 7(8) et une autre double- liaison en position 22(23) sur la chaîne latérale peuvent être traités de manière à scinder sélectivement cette chaîne latérale à l'endroit de la double liaison, pour la ramener à trois atomes de carbone et que les composés ainsi obtenus peuvent être dégradés davantage pour ramener la chaîne latérale à 2 atomes de carbone, comme dans le cas de la cortisone et d'autres hormones des glandes surrénales.
Le procédé qui fait l'objet de l'invention, pour la préparation de 20-céto-stéroïdes de formule
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est caractérisé en ce qu'on traite une solution d'une substance de formule
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dans laquelle X est un groupe hydroxyle libre ou protégé et R' est un groupe alcoyle avec de l'ozone, qu'on soumet l'ozonide ainsi formé à une scission réductive pour obtenir l'aldéhyde- 22 correspondant, qu'on transforme cet al déhyde en ester énolique par acylation et qu'on soumet l'ester obtenu à une oxydation. Le groupe hydroxyle peut être protégé par estéri fication ou éthérification.
La scission réductive de l'ozonide formé dans la première phase du procédé donne l'al déhyde correspondant. Le produit de cette ré action est obtenu avec un bon rendement malgré l'instabilité de certains aldéhydes. II peut se produire une oxydation supplémentaire réduite de la chaîne latérale ou une légère scis sion du noyau stéroïde;
mais pas à un degré tel que l'efficacité du traitement soit notable ment influencée. Les produits ainsi obtenus sont des stéroïdes ayant un substituant aldéhy- dique à trois atomes de carbone à la position 17, c'est-à-dire des composés de formule
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dans laquelle X est un groupe hydroxyle libre ou protégé, par estérification ou éthérification.
Pour dégrader davantage cette chaîne laté rale, l'aldéhyde'est converti ensuite en un ester énolique de formule
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dans laquelle X a la même signification qu'au paravant, alors que R' est un groupe acyle. Ce composé, à son tour, est oxydé pour donner la cétone correspondante. On obtient ainsi les stéroïdes ayant la chaîne latérale à deux ato mes de carbone désirée, à la position 17, de formule
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dans laquelle X est un groupe hydroxyle libre ou protégé.
Ces composés sont particulière ment utiles pour la synthèse de stéroïdes bio- logiquement actifs, tels que la cortisone, le composé F de Kendall et des hormones corti cales analogues.
Parmi les composés particulièrement uti les comme matières de départ pour le procédé selon l'invention, on peut citer notamment le 5-dihydro-ergostérol, ses éthers et esters, l'a- spinastérol, ses éthers et esters, ainsi que le chondrillastérol (07.22_poriférastadienol), ses éthers et esters.
Cette dernière substance est un 24-épimère de l'a-spinastérol.
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On peut facilement se servir des esters de ces stérols, par exemple de l'acétate, du pro- pionate et du benzoate: Suivant une variante, on peut utiliser des éthers, méthylique, éthyli que ou autres. Il est généralement préférable de protéger le groupement 3-hydroxy du stérol par formation d'un ester ou éther, pour empêcher l'oxydation en ce point du noyau. Il est à noter que la double liaison en position 7(8) du noyau n'est nullement affectée par l'oxydation.
Le traitement de la matière de départ avec de l'ozone est effectué en solution, de préfé rence dans un solvant relativement inerte, tel que le chloroforme ou le chlorure de méthy lène. Comme il existe une légère tendance à la formation d'acide chlorhydrique avec ces sol vants et afin que le rendement soit légèrement amélioré, il vaut généralement mieux incorpo rer dans le mélange de réaction une base orga nique tertiaire telle que la pyridine, la quino léine ou la triéthylamine. La réaction peut se faire à des températures très basses, telles que - 800, mais pour obtenir une vitesse de ré action raisonnable, il est préférable d'opérer à environ 00.
Des températures plus élevées peu vent être utilisées, mais il existe alors une ten dance à la décomposition des réactifs et du produit.
Il est avantageux de faire intervenir des moyens réfrigérateurs pour empêcher un ac croissement appréciable de la température et de continuer l'addition d'ozone jusqu'à ce qu'environ 1,5 à 1,9 mol du réactif aient été absorbés par mol de stéroïde. Avec une quan tité d'ozone plus grande, des réactions secon daires peuvent se produire, ce qui diminue le rendement. D'autre part, si- l'on se sert d'une quantité d'ozone notablement inférieure à 1,5 mol d'ozone par mol de la matière de départ, une certaine quantité de stéroïde subsiste, qui n'a pas réagi.
Quand on se sert d'un ozoniseur standardisé de laboratoire, qui fournit environ un millimol d'ozone par litre d'oxygène gazeux et par minute, avec une pression de 0,56 kg/ cm2 d'oxygène qui traverse l'appareil à une vi tesse de 1 litre par minute et sous une tension de 80 volts, la durée moyenne de cette réaction, au laboratoire, peut être de - 1 à 3 heures. L'oxygène enrichi en ozone traverse générale ment un disque en verre fritté placé sous la surface du mélange réactionnel, qui est agité de la manière usuelle.
Quand l'ozonisation est terminée, le produit est, de préférence, récupéré par concentration du mélange réactionnel dans le vide et sous une atmosphère d'azote. Généralement, la tempé rature est maintenue en dessous de 400 pour empêcher la décomposition, bien que l'ozonide ait une stabilité considérable. L'ozonide ainsi obtenu est alors prêt pour la scission réductive qui donnera l'aldéhyde désiré. A cet effet, on peut opérer comme suit : l'ozonide est dissous dans un mélange d'acide acétique et d'un sol- vant inerte,- tel que l'éther, et la solution est re froidie à environ 00. Pendant qu'un courant d'azote traverse le mélange, de la poudre de zinc est ajoutée comme agent réducteur.
Quand la réaction est terminée, par exemple quand les essais au peroxyde sont négatifs, on ajoute une quantité supplémentaire de solvant et la solu tion est lavée avec du bicarbonate de sodium dilué et ensuite avec le l'eau. Cette dernière est enlevée et la solution anhydre est concentrée pour donner un produit aldéhydique partielle ment cristallisé. Ce produit peut être purifié, si on le désire, par exemple par trituration avec un alcool inférieur, de préférence du méthanol, à la température ambiante ou légèrement supé rieure. Toute matière initiale, n'ayant pas ré agi, reste sous forme de résidu insoluble.
L'ex trait alcoolique de l'aldéhyde peut ensuite être concentré. Suivant une variante, le produit peut être purifié davantage en formant le dérivé de bisulfite de sodium de l'aldéhyde. L'isolement de cette matière à l'état solide et la reconver sion en aldéhyde donnent un produit ayant une pureté très élevée. Il est naturellement possible de se servir d'autres méthodes pour scinder ré- ductivement l'ozonide en aldéhyde correspon dant, par exemple par réduction catalytique.
Les esters énoliques des aldéhydes ainsi ob tenus sont préparés en traitant l'aldéhyde avec un composé acylant approprié. Par exemple, le 3fl-acétoxy-bisnor-âllo-7-cholen-aldéhyde peut être chauffé avec de l'anhydride acétique con tenant de l'acétate de sodium fondu pour don ner un rendement excellent en acétate corres pondant. L'ester énolique est finalement oxydé pour donner la cétone correspondante avec chaîne latérale à deux atomes de carbone.
L'invention est illustrée par l'exemple sui vant A. Préparation du 3fl-acétoxy-bisnor-allo- 7-cholen-aldéhyde.
Une solution glacée d'acétate de 5-dihydro- ergostéryle (0,05 mol ; point de fusion 176 1820) dans 1250 ml de chloroforme et 25 ml de pyridine est ozonisée pendant 85 minutes (0,085 mol d'ozone à une vitesse de 0,001 mol/ litre/minute pour 1 litre d'oxygène/minute). Quand l'ozonisation est complète, de l'azote est soufflé à travers la solution froide qui est alors concentrée sous vide dans un courant d'azote à une température qui ne dépasse pas 30-400.
Le résidu huileux est dissous dans 125 ml d'acide acétique et 250 ml d'éther. De la pou dre de zinc (20 g) est ajoutée pendant que la solution est maintenue à 0o et celle-ci est agi tée avec turbulence. Après 10 minutes, on ajoute 1000 ml d'éther et la suspension est fil- frée. Le filtrat est extrait avec de l'eau et en suite avec une solution saturée de bicarbonate de sodium. 11 est finalement lavé à l'eau jus qu'à neutralité. La couche d'éther est séchée avec du sulfate de sodium anhydre et est con centrée sous pression réduite.
On obtient un produit partiellement cristallisé qui, en étant trituré avec trois portions de 50 ml de métha nol, donne un résidu de 3,91 g (18 0/0) de ma tière initiale qui n'a pas réagi avec une pureté excellente et un point de fusion de 164-1770.
Le filtrat méthalonique est versé, sous forme d'un mince courant, dans 400 ml d'une solution à 30 % de bisulfite de sodium pour donner aussitôt un précipité granuleux. Après 30 minutes, les matières solides sont séparées par filtration, lavées avec 50 ml d'eau glacée, désagrégées dans 50 ml d'éther, filtrées à nou veau et lavées à l'éther.
Après avoir séché toute la nuit dans un dessiccateur, le produit bisulfité est traité, sous l'azote, avec 1800 ml d'éther et 720 ml d'une solution à 10 % de carbonate de sodium. La couche d'éther est séparée après un repos de 4 heures et le restant du composé bisulfité est traité avec une solution de 25 g de carbonate de sodium dans l'eau et 1000 ml d'éther jusqu'à ce que toute la masse solide ait disparu.
Les couches d'éther mélangées, quand elles sont lavées à l'eau et séchées, donnent 7,12 g (rendement 47 0/0) de l'aldéhyde cris tallisé avec un point de fusion de 125-1300.
Une partie de cet, aldéhyde (0,1 g) est con vertie en semicarbazone par un traitement avec 0,2 g de chlorhydrate de semicarbazide et 0,2 g d'acétate de sodium dans un mélange mé- thanol-eau avec reflux. Un précipité immédiat de 0,086 g (75 0%) de semicarbazone est ob tenu avec un point de fusion de 220 - 2240. Une recristallisation donne un échantillon ana lytiquement pur qui fond à 228,8 avec décom position.
a Calculé pour C25H3903N3 C = 69,90 ;<I>H =</I> 9,15 ;<I>N =</I> 9,78 trouvé C=69,93;H=8,83;N=9,71 B. Acétate d'énol de 3fl-acétoxy-bisnor- allo-7-cholen-aldéhyde.
Un mélange de 1,86 g (0,005 mol) de l'al déhyde préparé selon A et de 1 g d'acétate de sodium fondu dans 50 ml d'anhydride acétique est chauffé, avec reflux, sous l'azote pendant douze heures. Après refroidissement et repos pendant une nuit, la matière solide cristallisée est séparée par filtration, lavée à l'eau et sé chée. Le produit pèse 1,23 g et fond à 152 1580. De la matière solide additionnelle est ré cupérée par concentration de la liqueur mère et par dilution avec du méthanol.
Elle pèse 0,15 g avec un point de fusion de 146 -155o. Le rendement total est de 71 %. La recristal- lisation, dans l'éthanol, donne un échantillon analytiquement pur de l'ester d'énol sous forme de grandes paillettes avec un point de fusion de 156 -159o. Calculé pour C26H3804 C = 75,32 ; H = 9,24 trouvé C = 75,23 ; H = 9,04 C.
Préparation du 3fl-acétoxy-allo-7-pré- gnen-20-one.
Une solution de 1,24 g (0,003 mol) de l'acétate d'énol préparé comme indiqué sous B dans 35 ml de chloroforme glacé est ozonisée pendant 3,5 minutes (0,0035 mol d'ozone, à la vitesse de 0,001 mol/litre/minute pour 1 litre d'oxygène/minute). De l'azote est soufflé à tra vers la solution qui est alors concentrée sous vide sous l'azote. Le résidu est dissous dans 20 ml d'éther et 10 ml d'acide acétique et est traité avec 1,0 g de poudre de zinc sous l'azote pendant 30 minutes. Le mélange réactionnel est dilué avec 100 ml d'éther, filtré et extrait avec de l'eau, avec une solution saturée de car bonate de calcium et finalement avec de l'eau jusqu'à neutralité.
La solution est séchée avec du sulfate de sodium anhydre et est concentrée pour former un solide cristallisé et incolore qui, après recristallisation dans du méthanol, donne 0,760 g (.rendement 71 %) de la cé tone désirée avec un point de fusion de 127 145o.
Un échantillon fortement purifié est obtenu par chromatographie de la cétone brute sur l'alumine avec des mélanges benzène - éther de pétrole (1 : 4 puis 2 : 3) et recristallisation dans du méthanol. Ce produit a un point de fusion de 164 - 1660 et un pouvoir rotatoire aD = -f- 51o (c = 0,95 dans le chloroforme). Le spectre infrarouge montre une bande importante à 5,85my.
Calculé pour C23H3403 C = 77,06 ; H = 9,56 trouvé C = 77,39 ; H = 9,54 Une semicarbazone est préparée en traitant 0,1 g de cétone non chromatographiée avec 0,2 g de chlorhydrate de semicarbazide et 0,2 g d'acétate de sodium dans un mélange de méthanol et d'eau. Le rendement en produit brut, fondant à 237() avec décomposition, est de 0,1 g (86 O/o). La recristallisation dans un mélange de chloroforme et de toluène procure un échantillon analytiquement pur qui fond à 268,8o avec décomposition.
Calculé pour C24H3703N3 C = 69,36 ;<I>H =</I> 8,98 ;<I>N =</I> 10,11 trouvé C = 69,26 ;<I>H =</I> 8,66 ;<I>N =</I> 10,03