Verfahren zur Herstellung von Wasser- und lipoidlöslichen Salzen von Steroidhormonen Bei den in Wasser nicht oder nur in geringem Umfange löslichen Steroidhormonen, die freie alko holische Hydroxylgruppen enthalten und die wert volle Arzneimittel darstellen, ist ein völlig befrie digendes Verfahren zu ihrer sehr allmählichen Re sorption in den Organismus bisher nicht gefunden worden. Man hat versucht, durch Injektion von Lö sungen der in Betracht kommenden Hormone in Öl Depots im Körper zu erzeugen, aus denen das Hormon zur Resorption gelangen sollte. Es hat sich gezeigt, dass bei der Resorption dieser öligen Zu bereitungen der freien Hormone, z. B.
Testosteron, Östron, Östradiol und deren Ester, die Resorption zu schnell erfolgt, so dass nervöse Störungen auftreten können, die häufig lange anhalten. Im allgemeinen kann man sagen, dass die Aufnahme der Hormone oder ihrer öllöslichen Ester in den Körper aus der artigen Depots in einem Zeitraum von etwa 2-4 Wochen erfolgt.
Man hat weiterhin versucht, die Nachteile dieser Applikation von Hormonen dadurch zu umgehen, dass man Implantationstabletten eingenäht oder Kri stallsuspensionen zur Depotbildung eingespritzt hat. Bei dieser. Art der Anwendung der Hormone hat sich jedoch ergeben, dass die festen Präparate schon nach 14 Tagen so mit 'Wundsekret überzogen sind, dass die Resorption nach Aufnahme eines kleinen Bruchteils zum Stillstand kommt. Auch bei lingualer oder peroraler Einverleibung konnte eine bindende Resorption derartiger Verbindungen nicht erreicht werden.
Es wurde nun gefunden, dass die Herstellung von Wasser- und lipoidlöslichen Salzen von mindestens eine alkoholische Hydroxylgruppe enthaltenden, in Wasser selbst weitgehend unlöslichen Steroidhormo- nen dadurch gelingt,
dass man solche Steroidhormone mit einem Halbchlorid der Malonsäure oder einer Monoalkyl- oder Dialkylmalonsäure mit Alkylseiten- ketten bis zu 3 Kohlenstoffatomen umsetzt und die erhaltenen Estersäuren mit Basen in ihre Salze über führt. Als salzbildende Basen kommen physiologisch unschädliche Basen in Betracht. Insbesondere haben sich bei den Malonsäureestern Alkanolamine als vor teilhaft erwiesen.
Besonders gute Ergebnisse werden mit solchen Alkanolaminen erhalten, die sekundäre oder tertiäre Alkoholgruppen aufweisen. Anstelle der freien Alkanolamine können auch deren Äther oder Ester eingesetzt werden. Bei den Homologen der Malonsäure werden gute Ergebnisse auch bei Ver wendung von Ammoniak oder Alkalien als- salz bildende Komponente erzielt.
Als in Wasser schwer lösliche Steroidhormone, die gemäss dem Verfahren der vorliegenden Erfin dung in gut resorbierbare, wasserlösliche Verbin dungen übergeführt werden können, seien beispiels weise genannt: Testosteron, 17a-Methyltestosteron, 19-Nortestosteron, Östradiol, Stilböstrol, 17a-Hydroxyprogesteron und ferner 44-Pregnen-17a-hydroxy-6a-methyl-3,20-dion, 44-Pregnen-(17a,21)-diol-3,20-dion, d 4-Pregnen-(17a,11 f,21)-triol-3,20-dion, d4-Pregnen-(17a,21)-diol-3,11-20-trion,
d 1 @4-Pregnadien-(17 a,21)-diol-3,11-20-trion, d 1,4_pregnadien-(1 7a,11f,21)-triol-3,20-dion, 41.4_pregnadien-(17a,11,r3,21)-triol-6a-methyl- 3,20-dion, 41 >4-Pregnadien-(17a,11 ss,21)-triol-16 a-methyl- 9a-fluor-3,20-dion, d 1.4-Pregnadien-(1 7a,16a-11 ss,21)-tetraol- 9a-fluor-3,20-dion, 17a-Alkyl-19-norhydro-allotestosteron,
17a-Methyl-1 1ss hydroxy-9a-fluor-testosteron. Die Umsetzung mit dem Malonsäurehalbchlorid wird zweckmässigerweise in etwa molaren Verhältnis sen durchgeführt.
Es ist jedoch vorteilhaft, einen gewissen überschuss an Malonsäurehalbchlorid, etwa 10-20%, einzusetzen. Sofern die in Wasser schwer löslichen Steroidhormone mehr als eine Hydroxyl- gruppe im Molekül enthalten, können wahlweise eine oder mehrere Hydroxylgruppen in das estersaure Salz übergeführt werden.
Die Umsetzung mit dem Malonsäurehalbehlorid bzw. dem Halbchlorid der Monoalkyl- oder Dialkylmalonsäure wird vorzugs weise in Gegenwart indifferenter Lösungsmittel vor genommen. Als solche eignen sich offene und cy- clische Äther, wie Diäthyläther, Diisobutyläther, Dioxan oder Tetrahydrofuran, sowie aromatische Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Benzol oder Toluol.
Schon beim Zusammenbringen der Komponenten beginnt sofort die Reaktion, die bei Zimmertempe ratur durchgeführt werden kann. Meist ist es jedoch zweckmässig, um die Umsetzung in technisch trag baren Zeiten zu vollenden, bei erhöhter Temperatur, beispielsweise zwischen 30 und 150 C, zu arbeiten. Im allgemeinen wird man bei Siedetemperatur der verwendeten Lösungsmittel oder nur einer wenig, das heisst etwa 10-20C, darunter liegenden Tempe ratur arbeiten.
Bei Verwendung des Malonsäurehalbchlorids ent steht Chlorwasserstoff, und zur Beschleunigung der Umsetzung ist es zweckmässig, denselben aus dem Reaktionsgemisch zu entfernen. Dies kann durch Anlegen eines Vakuums, durch Durchleiten eines inerten Gases oder in anderer geeigneter Weise er folgen. Zweckmässig ist es, durch Anlegen eines Vakuums den Chlorwasserstoff zu entfernen, da da bei gleichzeitig die Lösung allmählich eingedampft werden kann. Es treten keine Nebenreaktionen auf, so dass man nach dem völligen Eindampfen die Malonestersäure in reiner Form erhalten kann.
Der Grad der Umsetzung kann leicht daran erkannt wer den, dass eine Spur des Rückstandes auf seine klare Löslichkeit in wässriger Kaliumbicarbonatlösung ge prüft wird.
Der beim Eindampfen der Umsetzungslösung des Malonsäurehalbchlorids mit der Hydroxyl'gruppen enthaltenden Verbindung erhaltene Rückstand wird zweckmässigerweise mit Äther ausgewaschen oder zu nächst mit sehr wenig Wasser verrieben, um das im Überschuss angewandte Halbchlorid zu verseifen, das dann als Malonsäure in Lösung geht.
Das Malonsäurehalbchlorid besitzt gegenüber sein= Homologen den Vorzug der weitaus grössten Reaktionsgeschwindigkeit beim Umsatz mit den alko- holischen Hydroxylgruppen der Steroide. Die Mono- und auch die Dialkylmalonsäurehalbchloride reagie ren unter gleichen Versuchsbedingungen mit sekun dären Alkoholen wesentlich langsamer.
Die so erhaltenen Estersäuren, die gegebenenfalls durch Umkristallisieren noch weiter gereinigt werden können, werden dann mit geeigneten Basen zu Salzen umgesetzt. Bei Anwendung der Homologen der Ma- Tonsäure erhält man mit Alkalihydroxyden oder -carbonaten, wie beispielsweise Natriumhydroxyd, Kaliumhydroxyd, Natriumbicarbonat, Natriumcarbo- nat, Kaliumcarbonat, sowie auch mit Ammoniak gut lösliche Säure, die einwandfreie Injektionslösungen ergeben.
Besonders vorteilhafte Ergebnisse werden bei der Verwendung von Alkanolaminen als basische Komponente erhalten, die nur sekundäre oder tertiäre alkoholische Gruppen besitzen. Vorzugsweise ver wendet man zur Salzbildung Trialkanolamine, wie beispielsweise Tripropanol-(2)-amin-(1), Di- und Tributanol-(2)-amin-(1), Di- und Triisobutanolamin, 2-Methyl-(2)-propanol-amin-(1), Butanol-(2)-amin-(3), Pentol-(3)-amin-(2) und ähnliche.
Um neutrale Lösungen zu erhalten, wird selbst verständlich die äquivalente Menge des Malonsäure- halbesters mit der entsprechenden Menge Base um gesetzt. Vorteilhaft nimmt man die Salzbildung unter Verwendung von Aceton als Lösungsmittel vor. Die Lösung des Salzes wird dann zweckmässigerweise mit Wasser verdünnt und auf dem Wasserbad bzw. im Vakuum zwecks Entfernung des Acetons bis zu der gewünschten Konzentration eingedampft. Es ist so ohne Schwierigkeiten möglich, konzentrierte wässrige Hormonlösungen zu erhalten, die bis zu 35-4011/0 an Hormon aufweisen.
Derartige wässrige Lösungen sind zwar viskos, lassen sich aber auch durch rela tiv dünne Kanülen gut injizieren. Depots, die mit 30-401/eigen Hormonlösungen der erfindungsge mässen Art hergestellt sind, benötigen zu ihrer voll ständigen Resorption mehr als 3 Monate. Diese Depots imitieren die natürliche Hormonbildung so gut, dass keine nervösen Störungen vorkommen, auch nicht, wenn in einem Depot Mengen von 700-300 mg an Hormon angewendet werden.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäss ge wonnenen Salze liegt darin, dass sie auch durch die Schleimhäute des Mundes, des Darmes und der Sexualorgane resorbiert werden, so dass durch reine Schleimhautresorption jede Hormoninsuffizienz in kurzer Zeit vollständig behoben werden kann. Bei peroraler Einverleibung müssen die Salze durch An wendung dünndarmlöslicher Gelatinekapseln durch die saure Magenzone durchgeschleust werden.
<I>Beispiel I</I> Ein Gewichtsteil Testosteron wird in etwa 20 Gewichtsteilen wasserfreiem Dioxan gelöst und die Lösung mit einem halben Gewichtsteil frisch her gestelltem und aus einer Mischung von Chloroform und Petroläther umkristallisiertem Malonsäurehalb- chlorid versetzt. Das Malonsäurehalbchlorid löst sich sofort klar auf und tritt in Reaktion. Durch Anlegen eines Vakuums (Wasserstrahlpumpe) wird der ent stehende Chlorwasserstoff bei 20 C laufend abge saugt, wodurch die Umsetzung beschleunigt und die Lösung allmählich eingedampft wird.
Nach dem völligen Eindampfen im Vakuum und Prüfung einer Spur des Rückstandes auf klare Löslichkeit in wässriger Kaliumbicarbonatlösung wird der Rück stand mit sehr wenig Wasser verrieben, wobei das in überschüssiger Menge angewandte Malonsäure- halbchlorid sofort verseift wird und als freie Säure in Lösung geht.
Der zurückbleibende Testosteron- malonsäurehalbester erweist sich durch seine klare Löslichkeit in Kaliumbicarbonatlösung als frei von neutralen Estern und von unverändert gebliebenem Testosteron. Er erstarrt beim Digerieren mit wenig Äther oder Wasser. Die Verbindung kann aus Äther umkristallisiert werden. Sie zersetzt sich bei 165 C.
Zur Herstellung der Salze werden genau gewo gene äquivalente Mengen von Testosteronmalon- säurehalbester und einer geeigneten Alkanolamin- base, z. B.
Tripropanol-(2)-amin-(1), Di- und Tributanol-(2)-amin-(1), Di- und Triisobutanolamin, 2-Methyl-2-propanolamin-(1), in einer kleinen Menge Aceton gelöst, wobei Salz bildung eintritt.
Injektionslösungen können hergestellt werden, indem die Lösung mit Wasser verdünnt und zur Ent fernung des Acetons auf dem Wasserbad bis zu der gewünschten Konzentration eingedampft wird. Es gelingt ohne Schwierigkeiten, 30-40 % ige wässrige Lösungen herzustellen. Die Viskosität derartiger Lö sungen entspricht etwa der von Glycerin.
<I>Beispiel 2</I> 0,5 g 17a-Hydroxy-progesteron und 0,6 g rein stes Malonsäurehalbchlorid werden in 20 cm3 Dioxan gelöst; das Gemisch wird 30 Minuten auf 100 er hitzt. Anschliessend wird das Lösungsmittel im Va kuum abdestilliert, der Rückstand mit Wasser zer setzt und das abgeschiedene Öl in Äther aufgenom men. Aus dem öligen Ätherrückstand kristallisiert der Malonsäurehalbester beim Anreiben mit wenig Methanol. Er ist klar löslich in verdünnter Natron lauge und zersetzt sich bei 160 .
Die Darstellung der Salze der Halbester mit einer Alkanolaminbase wird wie in Beispiel 1 beschrieben vorgenommen. <I>Beispiel 3</I> 1,5 g östradiol und 1,3 g reinstes Malonsäure- halbchlorid werden in 30 cm3 Dioxan gelöst;
nach zwölfstündigem Aufbewahren bei Zimmertempera- tur wird das Lösungsmittel im Vakuum abdestilhert. Der Rückstand wird mit Wasser zersetzt und das abgeschiedene amorphe Produkt in Äther aufge nommen. Nach dem Verdampfen des Äthers ver bleibt der Monomalonsäurehalbester des östradiols als amorphes Pulver, das aus Essigester in kristalli- ner Form erhalten werden kann. Er zersetzt sich bei 185 .
Die Darstellung der Salze der Halbester mit einer Alkanolaminbase wird wie in Beispiel 1 beschrieben vorgenommen.
<I>Beispiel 4</I> 1 g d-I-Pregnen-17a-hydroxy-6o#7methyl-3,20- dion und 1 g Malonsäurehalbchlorid werden in 20 cms Dioxan gelöst und das Lösungsmittel sofort bei 40 Badtemperatur im Vakuum abdestilliert. Der Rückstand wird mit 30 cm3 Wasser versetzt und das sich abscheidende Öl in Äther aufgenommen.
Das nach Verdampfen des Äthers erhaltene Harz wird mit einem Gemisch Dimethylformamid[Wasser (1 : 1) zur Kristallisation gebracht. Der Halbester ist klar löslich in verdünnter Natronlauge und hat seinen Zersetzungspunkt bei 140 .
Die Darstellung der Salze der Halbester mit einer Alkanolaminbase wird wie in Beispiel 1 beschrieben vorgenommen.
Process for the preparation of water- and lipoid-soluble salts of steroid hormones In the case of steroid hormones which are insoluble or only slightly soluble in water, which contain free alcoholic hydroxyl groups and which are valuable pharmaceuticals, a completely satisfactory process for their very gradual absorption is the organism has not yet been found. Attempts have been made by injecting solutions of the hormones in question into oil to create depots in the body from which the hormone should be absorbed. It has been shown that the absorption of these oily preparations of the free hormones, eg. B.
Testosterone, estrone, estradiol and their esters, the absorption occurs too quickly, so that nervous disorders can occur, which often last for a long time. In general, one can say that the absorption of the hormones or their oil-soluble esters into the body from such depots takes place in a period of about 2-4 weeks.
Attempts have also been made to circumvent the disadvantages of this application of hormones by sewing in implantation tablets or by injecting crystal suspensions for depot formation. At this. The way in which the hormones are used, however, has shown that the solid preparations are so covered with wound secretion after just 14 days that the absorption stops after a small fraction has been absorbed. Even with lingual or peroral incorporation, binding resorption of such compounds could not be achieved.
It has now been found that the preparation of water- and lipoid-soluble salts of at least one alcoholic hydroxyl group-containing steroid hormones which are largely insoluble in water succeeds in
that such steroid hormones are reacted with a half chloride of malonic acid or a monoalkyl or dialkyl malonic acid with alkyl side chains of up to 3 carbon atoms and the ester acids obtained are converted into their salts with bases. Physiologically harmless bases are suitable as salt-forming bases. In particular, in the case of the malonic acid esters, alkanolamines have proven to be advantageous.
Particularly good results are obtained with those alkanolamines which have secondary or tertiary alcohol groups. Instead of the free alkanolamines, their ethers or esters can also be used. With the homologues of malonic acid, good results are also achieved when using ammonia or alkalis as the salt-forming component.
As steroid hormones which are sparingly soluble in water and which can be converted into readily absorbable, water-soluble compounds according to the method of the present invention, examples include: testosterone, 17a-methyltestosterone, 19-nortestosterone, estradiol, stilboestrol, 17a-hydroxyprogesterone and more 44-pregnen-17a-hydroxy-6a-methyl-3,20-dione, 44-pregnen- (17a, 21) -diol-3,20-dione, d 4-pregnen- (17a, 11 f, 21) - triol-3,20-dione, d4-pregnen- (17a, 21) -diol-3,11-20-trione,
d 1 @ 4-pregnadiene- (17 a, 21) -diol-3,11-20-trione, d 1,4_pregnadiene- (1 7a, 11f, 21) -triol-3,20-dione, 41.4_pregnadiene- ( 17a, 11, r3,21) -triol-6a-methyl-3,20-dione, 41> 4-pregnadiene- (17a, 11ss, 21) -triol-16a-methyl-9a-fluoro-3,20 -dione, d 1.4-pregnadiene- (1 7a, 16a-11 ss, 21) -tetraol- 9a-fluoro-3,20-dione, 17a-alkyl-19-norhydro-allotestosterone,
17a-methyl-1 1ss hydroxy-9a-fluoro-testosterone. The reaction with the malonic acid half chloride is expediently carried out in approximately molar ratios.
However, it is advantageous to use a certain excess of malonic acid half-chloride, about 10-20%. If the steroid hormones, which are sparingly soluble in water, contain more than one hydroxyl group in the molecule, one or more hydroxyl groups can optionally be converted into the ester acid salt.
The reaction with the malonic acid half chloride or the half chloride of monoalkyl or dialkyl malonic acid is preferably taken in the presence of inert solvents. Open and cyclic ethers, such as diethyl ether, diisobutyl ether, dioxane or tetrahydrofuran, and aromatic hydrocarbons such as. B. benzene or toluene.
As soon as the components are brought together, the reaction begins immediately, and can be carried out at room temperature. In most cases, however, it is expedient to complete the reaction in technically acceptable times, to work at an elevated temperature, for example between 30 and 150.degree. In general, you will work at the boiling point of the solvent used or only a little, that is about 10-20C, lower temperature.
If the malonic acid half-chloride is used, hydrogen chloride is produced, and in order to accelerate the reaction it is expedient to remove it from the reaction mixture. This can be done by applying a vacuum, by passing an inert gas through or in another suitable manner. It is advisable to remove the hydrogen chloride by applying a vacuum, since at the same time the solution can be gradually evaporated. No side reactions occur, so that the malonic ester acid can be obtained in pure form after complete evaporation.
The degree of conversion can easily be recognized by the fact that a trace of the residue is checked for its clear solubility in aqueous potassium bicarbonate solution.
The residue obtained on evaporation of the reaction solution of the malonic acid half-chloride with the compound containing hydroxyl groups is expediently washed out with ether or first triturated with very little water in order to saponify the semi-chloride used in excess, which then dissolves as malonic acid.
Compared to its homologues, malonic acid half-chloride has the advantage of by far the greatest reaction rate in the conversion with the alcoholic hydroxyl groups of the steroids. The mono- and dialkylmalonic acid half-chlorides react much more slowly under the same test conditions with secondary alcohols.
The ester acids obtained in this way, which can optionally be further purified by recrystallization, are then reacted with suitable bases to form salts. When using the homologues of manonic acid, alkali hydroxides or carbonates, such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium bicarbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, and also acid which is readily soluble with ammonia and which result in perfect injection solutions, are obtained.
Particularly advantageous results are obtained when using alkanolamines as the basic component which only have secondary or tertiary alcoholic groups. It is preferred to use trialkanolamines for salt formation, such as tripropanol (2) amine (1), di- and tributanol (2) amine (1), di- and triisobutanolamine, 2-methyl- (2) - propanol-amine- (1), butanol- (2) -amine- (3), pentol- (3) -amine- (2) and the like.
In order to obtain neutral solutions, it goes without saying that the equivalent amount of the malonic acid half ester is reacted with the corresponding amount of base. The salt formation is advantageously carried out using acetone as the solvent. The solution of the salt is then expediently diluted with water and evaporated to the desired concentration on a water bath or in vacuo to remove the acetone. It is thus possible without difficulty to obtain concentrated aqueous hormone solutions which contain up to 35-4011 / 0 of hormone.
Such aqueous solutions are viscous, but can also be injected easily through relatively thin cannulas. Depots that are produced with 30-401 / own hormone solutions of the type according to the invention require more than 3 months to be fully resorbed. These depots imitate the natural hormone production so well that no nervous disorders occur, not even if quantities of 700-300 mg of hormone are used in a depot.
A further advantage of the salts obtained according to the invention is that they are also absorbed through the mucous membranes of the mouth, the intestines and the sexual organs, so that any hormonal insufficiency can be completely eliminated in a short time by pure mucosal absorption. In the case of peroral ingestion, the salts must be channeled through the acidic stomach zone by using gelatin capsules that are soluble in the small intestine.
<I> Example I </I> One part by weight of testosterone is dissolved in about 20 parts by weight of anhydrous dioxane, and half a part by weight of freshly prepared malonic acid monochloride recrystallized from a mixture of chloroform and petroleum ether is added to the solution. The malonic acid monochloride immediately dissolves clearly and reacts. By applying a vacuum (water jet pump), the resulting hydrogen chloride is continuously sucked abge at 20 C, which accelerates the reaction and the solution is gradually evaporated.
After complete evaporation in vacuo and checking a trace of the residue for clear solubility in aqueous potassium bicarbonate solution, the residue is triturated with very little water, the malonic acid half-chloride used in excess is immediately saponified and goes into solution as the free acid.
The remaining testosterone malonic acid half-ester proves to be free of neutral esters and unchanged testosterone due to its clear solubility in potassium bicarbonate solution. It solidifies when digested with a little ether or water. The compound can be recrystallized from ether. It decomposes at 165 C.
To prepare the salts, exactly weighed equivalent amounts of testosterone malonic acid half-ester and a suitable alkanolamine base, e.g. B.
Tripropanol- (2) -amine- (1), di- and tributanol- (2) -amine- (1), di- and triisobutanolamine, 2-methyl-2-propanolamine- (1), dissolved in a small amount of acetone , whereby salt formation occurs.
Injection solutions can be prepared by diluting the solution with water and evaporating it to the desired concentration on a water bath to remove the acetone. It is possible to prepare 30-40% strength aqueous solutions without difficulty. The viscosity of such solutions corresponds roughly to that of glycerine.
<I> Example 2 </I> 0.5 g of 17a-hydroxy-progesterone and 0.6 g of the purest malonic acid half chloride are dissolved in 20 cm3 of dioxane; the mixture is heated to 100 for 30 minutes. The solvent is then distilled off in vacuo, the residue is decomposed with water and the separated oil is taken up in ether. The malonic acid half-ester crystallizes from the oily ether residue when rubbed with a little methanol. It is clearly soluble in dilute caustic soda and decomposes at 160.
The preparation of the salts of the half esters with an alkanolamine base is carried out as described in Example 1. <I> Example 3 </I> 1.5 g of estradiol and 1.3 g of the purest malonic acid half chloride are dissolved in 30 cm3 of dioxane;
after storage for twelve hours at room temperature, the solvent is distilled off in vacuo. The residue is decomposed with water and the deposited amorphous product is taken up in ether. After the ether has evaporated, the monomalonic acid half-ester of estradiol remains as an amorphous powder, which can be obtained in crystalline form from ethyl acetate. It decomposes at 185.
The preparation of the salts of the half esters with an alkanolamine base is carried out as described in Example 1.
<I> Example 4 </I> 1 g of d-I-pregnen-17a-hydroxy-6o # 7methyl-3,20-dione and 1 g of malonic acid half chloride are dissolved in 20 cms of dioxane and the solvent is immediately distilled off at a bath temperature of 40 in vacuo. 30 cm3 of water are added to the residue and the oil which separates out is taken up in ether.
The resin obtained after evaporation of the ether is made to crystallize with a mixture of dimethylformamide [water (1: 1). The half-ester is clearly soluble in dilute sodium hydroxide solution and has its decomposition point at 140.
The preparation of the salts of the half esters with an alkanolamine base is carried out as described in Example 1.