Verfahren zur Herstellung von Steroiden In Experientia 9, 333 (1953) ist über die Isolie rung und Reindarstellung einer biologisch hochwirk samen Verbindung aus Nebennieren berichtet wor den. In den Schweiz. Patentschriften Nrn. 324896 und 334136 ist die Herstellung von funktionellen Deri vaten dieses Wirkstoffes beschrieben. Dabei hat es sich gezeigt, dass er zwei Hydroxylgruppen aufweist, von denen sich die eine leichter als die andere ver- estern lässt.
Auf Grund von Abbaureaktionen an diesem Wirkstoff konnte nun dessen Konstitution aufgeklärt werden, wobei sich herausstellte, dass es sich um ein Steroid mit einer Aldehydgruppe in 13-Stellung han delt, weswegen die Verbindung auch Aldosteron ge tauft wurde.
Die Konstitution des Aldosterons wird durch die beiden folgenden, miteinander offenbar im Gleichgewicht stehenden Formeln wiedergegeben, wo bei bei den meisten Umsetzungen die Halbacetalform reagiert:
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Wie daraus ersichtlich ist, stellen Aldosteron und seine funktionellen Derivate 3,18-dioxigenierte Pre- gnanverbindungen bzw. funktionelle Derivate davon dar.
Es wurde nun gefunden, dass man gemäss dem nachstehenden Verfahren Abbau- und Umwandlungs- produkte des Aldosterons und ähnliche Verbindungen auf synthetischem Wege herstellen kann, welche sich in therapeutisch verwendbare Verbindungen, wie zum Beispiel Aldosteron selber, umwandeln lassen. Damit ist die Konstitution dieses Hormons eindeutig bewie sen worden.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch ge kennzeichnet, dass man gesättigte oder ungesättigte Verbindungen der Formel
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worin R1 und R2 freie oder funktionell abgewandelte Oxy- oder Oxogruppen, R3 eine freie oder geschützte Carbinol-, Formyl- oder Carboxylgruppe darstellen, intramolekular unter Reaktion der Formylgruppe, welche mit der einständigen Methylgruppe verbunden ist,
mit der Methylengruppe am Kohlenstoffatom 2 kondensiert und in den erhaltenen Steroiden die Dop pelbindung in 16,17-Stellung mit Wasserstoff absät- tigt. Wenn erwünscht, können funktionell abgewan delte Oxygruppen in Freiheit gesetzt werden.
Unter Verbindungen mit funktionell abgewandel ten Oxy- oder Oxogruppen versteht man zum Beispiel Ester, Lactone, Äther, Thioester, Thioäther, Thiol- und Thionester, Acetale, Mercaptale, Ketale, Enol- derivate, wie Enolester, Enoläther oder Enamine, Hydrazone, Semicarbazone und dergleichen.
Die als Ausgangsstoffe verwendeten Polyhydro- phenanthrene sind von beliebiger sterischer Konfigu ration. Sie können eine Doppelbindung zum Beispiel in 8-, 8a- oder 8a,9-Stellung aufweisen.
Die Substi- tuenten R, und R3 können auch miteinander direkt verbunden sein, indem zum Beispiel eine Carboxyl- oder Formylgruppe in 2-Stellung mit einer Hydroxyl- gruppe in 4-Stellung laktonisiert bzw. acetalisiert sein kann.
Die verfahrensgemässe Kondensation wird vor zugsweise mit Hilfe von Kondensationsmitteln unter milden Bedingungen durchgeführt. Sie gelingt auch schon beim blossen Erhitzen, z. B. in wässriger Lö sung. Sonst kommen starke Alkalien, wie Alkali metall-Alkoholate oder -Amide, ferner Triäthylamin oder Piperidin oder quaternäre Ammoniumbasen, wie Triton B, gegebenenfalls auch in Gegenwart von or ganischen Säuren, z. B. als Acetate oder Benzoate, in Frage.
In den bei der Kondensation erhaltenen Produk ten können funktionell abgewandelte Oxygruppen nach bekannten Methoden in freie Gruppen über geführt werden. So lassen sich zum Beispiel Enol- äther oder Tetrahydropyranyläther durch Behand lung mit Mineralsäuren oder Sulfonsäuren bei Zim mertemperatur spalten. Benzyläther können ausser dem leicht in Gegenwart eines Katalysators, z. B. Palladium, auf Trägersubstanzen, wie Tierkohle oder Erdalkalicarbonaten, mit Wasserstoff gespalten wer den.
Verwendet man als Ausgangsstoffe Verbindungen, in denen R3 eine Formylgruppe bedeutet, so wird diese vorteilhaft vor der verfahrensgemässen Konden sation geschützt. Dies gelingt überraschenderweise sehr einfach, da der Aldehyd äusserst leicht mit einer Hydroxylgruppe in 4-Stellung Lactole (Hemiacetale) bildet. Diese können mit aktiven Halogeniden, z. B. Benzylhalogeniden, oder mit Dihydropyran zu Aceta- len umgesetzt werden.
Es gelingt auch, das gebildete Lactol zu acylieren; so können zum Beispiel unter milden Bedingungen mit Acetanhydrid und Pyridin Lactolacetate erhalten werden. Die Acetate können mit wässriger Säure wieder gespalten werden. Beim Benzyläther des Lactols gelingt die Spaltung auch durch Behandlung mit Wasserstoff in Gegenwart eines Katalysators, wie Palladium auf Tierkohle.
Die .bei der Kondensation entstehenden Produkte sind 16,17-ungesättigte Steroide, welche in 17-Stel- lung eine Formylgruppe aufweisen. Die Absättigung der mit einer Carbonylgruppe konjugierten 16,17- Doppelbindung mit Wasserstoff lässt sich zum Bei spiel mit Hilfe eines Palladium-Katalysators in alko holischer Lösung durchführen.
In den Verfahrensprodukten, welche gesättigte oder ungesättigte Steroide der nachstehenden Formel darstellen
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können freie Hydroxylgruppen in Oxogruppen über geführt werden, z. B. durch oxydierende Mittel, wie Erhitzen mit Kupferpulver, Einwirkung von Metall- alkoholaten oder -phenolaten in Gegenwart von Kz- tonen, wie Aceton oder Cyclohexanon.
Oxy- oder Oxogruppen kann man auch funktio nell abwandeln, wie dies zum Beispiel in den oben genannten Patentschriften Nrn. 324896 und 334136 beschrieben ist.
In im Ring A gesättigten 3-Ketoverbindungen kann eine Doppelbindung in 4,5-Stellung in üblicher Weise eingeführt werden, z. B. durch Halogenierung und nachträgliche Halogenwasserstoffabspaltung.
Erhaltene Racemate lassen sich auf beliebiger Stufe nach an sich bekannten Methoden in ihre Anti poden spalten.
Aus den durch Oxydation der Verfahrensprodukte erhältlichen 17-Carbonsäuren kann zum Beispiel Aldosteron gemäss dem Verfahren der Schweiz. Pa tentschrift Nr. 343392 hergestellt werden.
Die Ausgangsstoffe des erfindungsgemässen Ver fahrens sind neu. Ihre Herstellung erfolgt nach an sich bekannten Methoden.
Im nachfolgenden Beispiel besteht zwischen Ge wichtsteil und Volumteil die gleiche Beziehung wie zwischen Gramm und Kubikzentimeter. Die Tem peraturen sind in Celsiusgraden angegeben.
<I>Beispiel</I> 0.250 Gewichtsteile des nachstehend unter a) be schriebenen Laktons des 1ss,2a-Di-(formylmethyl)-2ss- carboxy-4bss-methyl-7-äthylendioxy-1,2,3,4,4aa,4b,5, 6,7,8,10,10ass-dodecahydrophenanthren-4ss-ols wird in 30 Volumteilen Benzol gelöst, mit 0,06 Volum- teilen Eisessig und 0,04 Volumteilen Piperidin ver setzt und unter Verwendung eines Wasserabschei- ders eine Stunde in einer Stickstoffatmosphäre ge kocht.
Nach dem Abkühlen wird die Lösung mit Äther verdünnt und mit Wasser, Natriumbikarbonat- lösung und Wasser gewaschen, getrocknet und im Vakuum eingedampft. Das Rohprodukt wird an 10 Gewichtsteilen Aluminiumoxyd chromatographiert. Aus den mit Benzol-Äther-Gemischen eluierten Frak tionen gewinnt man das (18@ 1 lss)-Lakton der d,l -,1'"ic-3-Äthylendioxy-11ss-oxy-17-formyl-androstadien- 18-säure.
Diese Verbindung lässt sich wie folgt weiter um wandeln: Durch Hydrierung mit einem Palladium-Cal- ciumcarbonatkatalysator in Äthanol wird bei Raumtemperatur in Wasserstoffatmosphäre gerührt. Nach einer Gasaufnahme von 1,05 Äquivalenten kommt die Hydrierung praktisch zum Stillstand. Man putscht alsdann vom Katalysator ab und destilliert das Lösungsmittel im Vakuum ab. Zur Reinigung wird eine Lösung des Rückstandes in Benzol durch eine Schicht Aktivkohle filtriert und das. Filtrat im Vakuum eingedampft.
Aus dem Rückstand gewinnt man durch Umkristallisieren aus Äther unter Ver wendung von Methylenchlorid als Lösungsvermittler in guter Ausbeute die entsprechende, in 16,17-Stel- lung gesättigte Verbindung.
Kocht man dieses Lakton zunächst etwa 30 Mi nuten mit wenig konzentrierter Salzsäure in Ace ton, so erhält man nach üblicher Aufarbeitung das (18-@ 11f)-Lakton der d,1-J4-3 -Oxo-llss-oxy-17-for- myl-androsten-18-säure.
Wenn man diese Substanz mit Natriumdichromat behandelt und mit Diazomethan verestert, erhält man das (18 -@ 11,B)-Lacton der d,l-J4-3-Oxo-1 lss-oxy- ätiensäure-methylester-18-säure, dessen Infrarotspek- trum mit demjenigen des aus Aldosteron bereiteten Esters identisch ist.
Die Ausgangsstoffe für die verfahrensgemässen Cyclisierungen lassen sich wie folgt herstellen: a) 0,306 Gewichtsteile Äthylbromid in 10 Volum- teilen abs. Äther (über Phosphorpentoxyd destilliert) werden unter Feuchtigkeitsausschluss langsam zu 0,068 Gewichtsteilen aktivierten Magnesiumspänen gegeben. Nach Beendigung der Reaktion wird 1 Ge wichtsteil Athoxyacetylen in 20 Volumteilen Benzol innerhalb 10 Minuten unter Schütteln zugetropft und anschliessend 1 Stunde weitergeschüttelt.
Dann wird mit der Lösung von 0,5 Gewichtsteilen (2<B>_></B> 4ss)-Lak- ton des 2a-Allyl-2ss-carboxy-4bss-methyl-7-äthylen- dioxy-1,2,3,4,4aa,4b,5,6,7,8,10, l0ass-dodeca-hydro- phenanthren-l-on-4ss-ols vom F. 185-189 in 20 Volumteilen Benzol versetzt und 4 Stunden bei etwa 20" stehengelassen. Anschliessend giesst man auf Eis und schüttelt mit Äther aus. Die Emulsionen werden mit einer gesättigten Lösung vom Ammoniumchlorid zerstört. Die Ätherlösung wird mit Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und eingedampft.
Das erhaltene Rohprodukt (0,65 Gewichtsteile) wird an 16 Gewichtsteilen Aluminiumoxyd chromatographiert. Die mit Benzol eluierten Fraktionen geben 0-,14 Ge wichtsteile Ausgangsmaterial. Aus den mit Benzol- Äther-Gemischen bis zu 50 % Äthergehalt abge lösten Anteilen gewinnt man durch Kristallisation aus Äther-Petroläther 0,265 Gewichtsteile (2.--> 4ss) Lakton des 1-Äthoxyäthinyl-2a-allyl-2ss-carboxy-4bss- methyl - 7 - äthylendioxy- 1,2,3,4,4aa,4b,5,6,7,8,10,
l0ass-dodecahydrophenanthren-1,4j3-diols in dicken Plättchen vom F. 149-l52 .
Die weitern mit Benzol-Äther-Gemischen und reinem Äther eluierten Fraktionen (0,057 Gewichts teile) liefern aus Äther die am Kohlenstoff 1 epimere Verbindung in farblosen Prismen vom F. 180 bis 182 .
0,099 Gewichtsteile der oben beschriebenen Äth- oxy-äthinylverbindung vom F. 149-152 werden in 2 Volumteilen abs. Alkohol und 0,5 Volumteilen reinstem Pyridin mit 0,060 Gewichtsteilen 2proz. Palladium-Calciumcarbonat-Katalysator in einer Wasserstoffatmosphäre geschüttelt. Nach 5 Minuten setzt die Reaktion ein und ist nach 12 Minuten be endet. Es werden 8 Volumteile Wasserstoff aufge nommen. Man filtriert das Reaktionsgemisch, ver dünnt mit Äther und wäscht mit Wasser.
Die über Natriumsulfat getrocknete und eingedampfte Lösung liefert 0,099 Gewichtsteile- Rückstand, aus welchem durch Kristallisation aus Äther-Petroläther 0,075 Gewichtsteile des (2-> 4ss)-Laktons des 1-(2'-Äth- oxy-vinyl)-2a-allyl-2ss carboxy-4bss-methyl-7-äthylen- dioxy-1,2,3,4,4aa,4b,5,6,7,8,10,10ass - dodecahydro- phenanthren-1,4ss-diols in farblosen Prismen vom F. 120-122 isoliert werden.
0,094 Gewichtsteile dieser Verbindung werden in 6.Volumteilen Dioxan gelöst, mit 1 Volumteil Was ser und 0,8 Volumteilen 0,2n. Schwefelsäure versetzt und 16 Stunden bei etwa 20 stehengelassen. Dann wird mit Äther verdünnt, mit Wasser, Kaliumbikarbo- nat-Lösung und Wasser gewaschen. Die Ätherlösung wird getrocknet und eingedampft.
Der Rückstand (0,092 Gewichtsteile) liefert aus Äther-Petroläther kristallisiert 0,073 Gewichtsteile Ausgangsmaterial, welches nochmals 3 Tage mit verdünnter Schwefel säure in wässrigem Dioxan bei 20 stehengelassen wird. Die Aufarbeitung liefert 0,069 Gewichtsteile Rohprodukt, aus welchem wiederum 0,021 Gewichts teile Ausgangssubstanz zurückgewonnen werden.
Die Mutterlaugen von beiden Ansätzen werden an 3 Gewichtsteilen alkalifreiem Aluminiumoxyd chromatographiert. Aus den mit Benzol-Petroläther- Gemischen eluierten Fraktionen gewinnt man noch mals 0,03 Gewichtsteile Ausgangsmaterial und aus den mit Benzol und Äther-Benzol-Gemischen bis zu 50 % Äthergehalt eluierten Fraktionen durch Kristal lisation aus Aceton-Petroläther 0,014 Gewichtsteile des (2-@ 4ss)
-Laktons des 1,1-Formyl-methylen-2a- allyl-2ss-carboxy-4bss-methyl-7-äthylen-dioxy-1,2,3,4, 4aa,4b,5,6,7,8,10,1 Oass- d'odecahydrophenanthren-4ss- ols in flachen Nadeln vom F.162-164 .
Das IR-Spek- trum dieser Verbindung in KBr gepresst, zeigt die Banden des y-Laktons (5,66 y), des a,ss-ungesättigten Aldehyds (6,0 ,cc) und der Ketalgruppe (9,1 ,u).
Aus den mit Chloroform eluierten Anteilen kann eine kleine Menge einer aus Petrol4ther in farblosen Nadeln vom F. 188-192 kristallisierenden Verbin dung isoliert werden.
Eine Lösung von 0,40 Gewichtsteilen der oben beschriebenen Formylmethylen-Verbindung vom F. l62-164 in 10 Volumteilen Feinsprit wird in Ge genwart von 1 Gewichtsteil l0proz. Palladium-Cal- ciumcarbonat-Katalysator unter Wasserstoff geschüt telt. Nach einer Aufnahme von 1,1 Moläquivalenten wird die Hydrierung unterbrochen.
Die vom Katalysa tor durch Filtration getrennte Lösung wird im Va kuum zur Trockne eingedampft und das Rohprodukt an Aluminiumoxyd chromatographiert. Aus den alka lische Silberdiamminlösung stark reduzierenden Frak tionen wird durch Kristallisation aus Äther-Petrol- äther das (2<B>--></B> 4P)-Lakton des lss-Formylmethyl-2a- allyl-2,B-carboxy-4bss-methyl-7-äthylendioxy-1,2,3,4, 4aa,4b,5,6,7,8,10,10ass-dodecahyd'rophenanthren-4ss- ols gewonnen.
0,502 Gewichtsteile dieser Verbindung werden in 20 Volumteilen essigsäurefreiem Essigester gelöst und unter starkem Rühren bei -60 mit einem etwa 3 % Ozon enthaltenden Sauerstoffstrom behandelt. Nach dem etwa 1,5 Mol Ozon verbraucht sind, wird die Ozonzufuhr unterbrochen und Stickstoff eingeleitet.
Man lässt langsam auf -10 erwärmen, setzt 5 Vo- lumteile Eisessig zu und anschliessend portionenweise 5,0 Gewichtsteile Zinkstaub und rührt weitere 15 Mi nuten bei -10 bis 0 . Dann saugt man das Gemisch vom unverbrauchten Zink ab und giesst das Filtrat auf 100 Volumteile eiskalte Bikarbonat-Lösung. Man schüttelt gut durch und wäscht die Essigesterlösung anschliessend noch mit Bikarbonatlösung und Wasser, trocknet und dampft sorgfältig bei 25 Badtemperatur im Vakuum ein.
Man erhält einen amorphen Rück stand, welcher durch Chromatographie an neutralem Aluminiumoxyd gereinigt wird. Aus den alkalische Silberdiamminlösung stark reduzierenden, kristallisier- ten Fraktionen gewinnt man das (2 --* 4ss)-Lakton des lss,2a-Di-(formylmethyl)-2,B-carboxy-4bss-methyl- 7 - äthylendioxy -1,2,3,4,4aa,4b,5,6,7, 8,10, lOaf - do- decahydrophenanthren-4ss-ols.