CH341493A - Verfahren zur Racematspaltung - Google Patents
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Description
Verfahren zur Racematspaltung Es ist bekannt, mit Hilfe von Mikroorganismen Steroidverbindungen mit der natürlichen Konfigura tion zu reduzieren. Es wurde nun die überraschende Beobachtung gemacht, dass d,1-Steroidverbindungen sich diesen Mikroorganismen gegenüber verschieden verhalten, indem im wesentlichen nur die d-Form, d. h. die den natürlichen Steroiden entsprechende enantiomorphe Form reduziert wird, und die 1-Vorm unverändert bleibt. Diese Beobachtung hat nun zu einem neuen Verfahren zur Racematspaltung geführt, wobei neben den reduzierten d-Steroiden die bisher nur in einzelnen Fällen bekannt gewordenen 1-Steroide erhalten werden. Das neue Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man auf mindestens eine Oxogruppe aufweisende d,l-Steroide Kulturen von Mikroorganismen, welche eine Oxogruppe zu einer Oxygruppe zu reduzieren vermögen, oder entsprechende Enzyme einwirken lässt, wobei lediglich in der d-Verbindung die Oxo- zur Oxygruppe reduziert wird, und dass man mindestens eine der optisch aktiven Verbindungen isoliert. Als Ausgangsstoffe für das neue Verfahren kommen beliebig substituierte, gesättigte oder ungesättigte d,l- Oxosteroide in Betracht, beispielsweise der Cholestan-, Koprostan-, Cholan-, Spirostan-, Furostan-, Butan- olid-, Cardanolid-, insbesondere solche der Pregnan-, Androstan- und Testanreihe, sowie ihre höheren und niederen Homologen, beispielsweise entsprechende A-Nor-, D-Homo- und 19-Nor-verbindungen. Dop pelbindungen können sich z.B. in 1- und/oder 4-, 5-, 6-, 7-, 9-, 11-, 14-, 15- und/oder 16-Stellung be finden. Als Substituenten kommen - neben min destens einer Oxogruppe - besonders in Frage freie bzw. funktionell abgewandelte Hydroxyl- oder Carb- oxylgruppen oder funktionell abgewandelte Oxo- gruppen, wie Ester-, Äther-, Thioester-, Thioäther-, Thiol- und Thronester-, Acetal-, Mercaptal-, Ketal-, Hydrazon-, Semicarbazon- und Enolgruppen, z. B. in 2-, 3-, 6-, 7-, 11-, 12-, 16-, 17-, 18-, 19-, 20- und 21- Stellung, ferner Halogenatome, insbesondere Chlor oder Fluor, z. B. in 9- und 17-Stellung, oder Epoxy- gruppen, z. B. in<B>9,11-</B> oder 16,17-Stellung. Von besonderem Interesse ist die Anwendung des neuen Verfahrens auf gesättigte oder ungesättigte d,l Pregnane, -Androstane und -Östrane, insbesondere d,l-Progesteron, d,1-17a-Progesteron, d,l-16a-Oxy- progesteron, d,1-17a-Oxy-progesteron, d,1-11-Oxo- progesteron, d,1-lla- sowie llss-Oxy-progesteron, d,1 9,11-, 11,12- oder 16,17-Dehydro-progesteron, d,l 19-Oxo-progesteron, d,1-11-Oxo-17a-oxy-progesteron, d,1-lla- sowie llss-Oxy-17a-oxy-progesteron, d,1-9- Chlor- oder 9-Fluor-llss,17a-dioxy-progesteron, d,l- llss,18-Dioxy-progesteron, d,l-llss,17,18-Trioxy-prog- esteron, d,1-llss-Oxy-18-oxo-progesteron, d,1-9-Chlor- oder 9-Fluor-1 lss-oxy-18-oxo-progesteron, d,1-11, 18- Dioxo-progesteron, d,1-19-Nor-progesteron, d,1-19 Nor-llss-oxy-18-oxo-progesteron, d,l-Cortexon, d,l 18-Oxy- und 18-Oxo-cortexon, d,l-Cortison, d,l- Hydrocortison, d,1-17a-Oxy-cortexon, d,l-Aldosteron, d,l-Pregnenolon, die entsprechenden 1-Dehydrover- bindungen, z. B. d,1-1-Dehydroprogesteron, d,l-1-De- hydro-17a-oxy-progesteron, d,1-1-Dehydro-ll-oxo-, -lla-oxy- oder llss-oxy-progesteron, Dehydroisoan- drosteron, Androstendion, Östron, oder ihre funk tionellen Derivate. Besonders wichtige Ausgangs stoffe für die Aldosteronsynthese sind z. B. das d,l- d 4-3,20 -Dioxo-1 lss-oxy-pregnen-18-säure-lakton-(18 _#,- 11), das d,1-44-3,18,20-Trioxo-1 lss-oxy-pregnen bzw. sein 18,11-Cyclo-halbacetal und das d,l-d4-3,20-Dioxo- llss,18-dioxy-pregnen. Zu nennen sind auch die ent sprechenden in 17a-Stellung hydroxylierten Verbin dungen, ferner das Lakton des d,1-44-3,16-Dioxo- llss-oxy-18-carboxy-androstens, das d,1-44,18-3,16-Di- oxo-l lss,18a-oxido-18a-methyl-18-homo-androstadien und entsprechende in 14,15-Stellung ungesättigte Ver bindungen. Das Verfahren wird vorteilhaft in der Weise durch geführt, dass man auf den Ausgangsstoff die Kultur eines einzigen Mikroorganismus einwirken lässt. Es kann aber auch so vorgegangen werden, dass man in einem Arbeitsgang mehrere Kulturen auf den Ausgangsstoff einwirken lässt, wobei es sich als vor teilhaft erwiesen hat, die Einwirkung der einzelnen Kulturen zeitlich nacheinander vorzunehmen. Alle diejenigen Kulturen von Mikroorganismen sind für das Verfahren geeignet, die in den Aus gangsstoffen enthaltene Oxogruppen zu reduzieren vermögen. Nachstehend sind z. B. einige Arten ge nannt, die für das Verfahren in Frage kommen: Saccharomyces cerevisiae, Bacterium putrificus, Streptomyces coelicolor und Streptomyces lavendulae. Wie aus obiger Zusammenstellung hervorgeht, können die verwendeten Mikroorganismen Pilze oder Bakterien sein. Zur Durchführung des Verfahrens kann man die Ausgangsstoffe mit Kulturen der genannten Mikro organismen unter an sich bekannten anaeroben, ferner auch aeroben Bedingungen inkubieren. Das Wachstum erfolgt in Oberflächenkultur oder, tech nisch vorteilhaft, submers, wobei man am besten schüttelt oder rührt. Die Kulturen sollten assimilier- baren Kohlenstoff, insbesondere Kohlenhydrate, so wie gegebenenfalls Wuchsstoffe, beispielsweise Mais quellwasser oder Bierwürze, und anorganische Salze enthalten. Es sind natürliche, synthetische oder halb synthetische Nährlösungen brauchbar. Das prak tisch einfachste Verfahren ist im folgenden geschil dert: Man züchtet die Organismen in Apparaturen und unter ähnlichen Bedingungen, wie sie bei der Antibiotika-Fabrikation als sogenannte Tieftankver- fahren bekannt sind. Nach Entwicklung der Kulturen gibt man die genannten Ausgangsstoffe in feiner Dispersion oder Lösung, beispielsweise in Methanol, Aceton oder Äthylenglykol, zu und inkubiert weiter. Schliesslich trennt man vom Mycel ab, extrahiert das Filtrat und/oder die Mycelmasse und isoliert aus dem Extrakt die d-Formen und/oder die 1-Formen in an sich bekannter Weise, z. B. durch Entmischungs- verfahren, Adsorption, Chromatographie, Kristal lisation, Überführung in funktionelle Derivate, wie Girard-Verbindungen und dergleichen. Dieselben Um setzungen lassen sich auch durchführen, indem man die wirksamen Enzyme aus entsprechenden Kulturen der genannten Organismen zuerst abtrennt und unter Ausschluss der wachsenden Kulturen verwendet. So kann man z. B. das von entsprechenden Kulturen der genannten Organismen gebildete Mycel abtrennen, in Wasser oder Pufferlösungen suspendieren, die genannten Ausgangsstoffe diesen Aufschlämmungen zugeben und inkubieren. Sollen in einem Arbeitsgang mehrere Mikro organismen zur Einwirkung gelangen, so kann man beispielsweise wie folgt vorgehen: Nach Entwicklung der Kulturen des ersten Organismus gibt man die genannten Ausgangsstoffe in feiner Dispersion oder Lösung, beispielsweise in Methanol, Aceton oder Äthylenglykol zu und inkubiert weiter, bis die maxi male Reaktion erreicht ist. Dann gibt man, ohne vorher zu filtrieren oder das Umsetzungsprodukt zu isolieren, zum Reaktionsgemisch eine ausgewach sene Kultur des zweiten Organismus und nötigenfalls entsprechende Nährsubstanzen und Wuchsstoffe zu und fährt mit der Inkubation fort. Der Verlauf der einzelnen Reduktionen kann papierchromatographisch verfolgt werden. Allgemein ist die Racematspaltung nach dem neuen Verfahren besonders einfach, weil die redu zierten Derivate des einen Antipoden sich vom un veränderten andern Antipoden infolge ihrer ver schiedenen Polarität leicht abtrennen lassen. Bereits seit den klassischen Untersuchungen von Pasteur hat man zwar gelegentlich eine mikrobio logische Methode zur Gewinnung des einen Anti poden aus Racematen angewandt. Dabei wurden gewöhnlich Pilze oder Bakterien verwendet, die die Ausgangsstoffe assimilierten, und zwar den natür lichen (d) Antipoden rascher als den unnatürlichen (1). Nach diesem Verfahren musste also, um ein optisch reines Präparat zu erhalten, so lange mikrobiologisch behandelt werden, bis mindestens die eine Form, und zwar meist die biologisch interessantere, völlig zerstört war. Demgegenüber liefert das neue Ver fahren auch bei nur teilweiser Umsetzung den um gewandelten Antipoden, der meist den biologisch interessanteren darstellt, in optisch reiner Form. Wird beim neuen Verfahren der eine Antipode völlig umgesetzt, so fällt auch der andere in optisch reiner Form an. <I>Beispiel I</I> 2 g Rohglucose, 1g Pepton, 0,6 g Fleischextrakt ( Oxo Lab. Lemco ), 1 g Natriumchlorid und 2 g Calciumcarbonat werden in 200 cm3 Wasser gelöst resp. suspendiert, auf px 7,5 gebracht und sterilisiert. Dann wird mit einer Kultur von Streptomyces coeli- color beimpft und 3 Tage bei 27 geschüttelt. Man gibt nun unter sterilen Bedingungen eine Lösung von 50 mg d,1-17a-Oxy-cortexon in 4 cm3 Methanol zu und schüttelt weiter bei der gleichen Temperatur. Nach 2 Tagen wird das Mycel abgetrennt und das Kulturfiltrat dreimal mit Essigester ausgeschüttelt. Die Extrakte werden mit Wasser gewaschen, ge trocknet und eingedampft. Man chromatographiert den Rückstand an 2 g Silicagel nach der Durchlauf methode, wobei mit Äther, Äther-Essigester-Ge- mischen und mit Essigester eluiert wird. Die einzelnen Fraktionen (je 10 cm3) werden papierchromatogra- phisch untersucht. Die Äther-Fraktionen enthalten 17a-Oxy-cortexon, während mit den Äther-Essig- ester-Gemischen (90:10, 80:20 und 50:50) 44-3- Keto-17a,20,8,21-trioxy-pregnen eluiert wird. Man vereinigt die Äther-Fraktionen resp. die Äther-Essig- ester-Fraktionen und dampft sie getrennt ein. Durch Kristallisation aus Aceton erhält man 1-17a-Oxy- cortexon, F. = 209-212 , [a]D = -140 (Äthanol) und d-44-3-Keto-17a,20ss,21-trioxy-pregnen, F. = 193 bis 194 , EMI0003.0002 (Äthanol). <I>Beispiel 2</I> Beimpft man die in Beispiel 1 beschriebene Nähr lösung mit Streptomyces lavendulae, so erhält man nach analoger Zugabe von d,1-17a-Oxy-cortexon und nach analoger Inkubation und Aufarbeitung ebenfalls 1-17a-Oxy-cortexon und d-d4-3-Keto-17a,20ss,21-tri- oxy-pregnen. <I>Beispiel 3</I> Eine Lösung von 20 g Glucose in 100 cm3 Lei tungswasser wird in einem Erlenmeyerkolben steri lisiert und dann mit 10 g frischer Presshefe (Saccharo- myces cerevisiae) versetzt. Man lässt den Kolben 4 Stunden bei 28 schütteln, gibt dann eine Lösung von 100 mg d,l-Östron in 5 em3 Dioxan zu und schüt telt weiter bei der gleichen Temperatur. Nach 1, 2, 3, 4 und 5 Tagen gibt man jeweils 10 g Hefe, 20 g Glucose in 30 cm3 Wasser zu, worauf nach 7 Tagen das Reaktionsgemisch erschöpfend ausgeäthert wird. Man wäscht die Ätherextrakte mit gesättigter Na- triumhydrogencarbonat-Lösung und Wasser, trock net sie und dampft sie ein. Der Rückstand, der aus 1-Österon und d-Östradiol-(17ss) besteht, wird papier- chromatographisch aufgetrennt. Durch Umkristal lisation aus wässrigem Methanol erhält man 1-Östron, F. = 257-259 , [a]D = -163 , und d-Östradiol-(17ss), F. = 177-178 , [a)D= -f-82 (Äthanol).
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH Verfahren zur Racematspaltung von d,1-Steroiden, dadurch gekennzeichnet, dass man auf mindestens eine Oxogruppe aufweisende d,1-Steroide Kulturen von Mikroorganismen, welche eine Oxogruppe zu einer Oxygruppe zu reduzieren vermögen, oder ent sprechende Enzyme einwirken lässt, wobei lediglich in der d-Verbindung die Oxo- zur Oxygruppe redu ziert wird, und dass man mindestens eine der optisch aktiven Verbindungen isoliert. UNTERANSPRÜCHE 1.Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man als Ausgangsstoffe d,1-Ver- bindungen der Pregnan-, Androstan- oder Östran- Reihe verwendet. 2. Verfahren nach Patentanspruch und Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Ausgangsstoff d,l-Östron verwendet. 3. Verfahren nach Patentanspruch und Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Ausgangsstoff d,1-44-3,20-Dioxo-llss-oxy-pregnen-18- säure-lakton-(18 --> 11) verwendet. 4.Verfahren nach Patentanspruch und den Unter ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Kultur von Saccharomyces cerevisiae verwendet. 5. Verfahren nach Patentanspruch und den Unter ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Kultur von Bacterium putrificus verwendet. 6. Verfahren nach Patentanspruch und den Unter ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass man Kulturen von Streptomyces lavendulae oder Strepto- myces coelicolor verwendet.
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Publication number | Publication date |
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US2841531A (en) | 1958-07-01 |
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