Verfahren zur Herstellung von 6,16-Dimethyl-15-dehydro-steroiden Es wurde gefunden, dass 6,16-Dimethyl-15-dehydro- steroide der Formel I
EMI0001.0007
worin X = H oder F Y = freie oder veresterte Hydroxygruppe R = a-H, ss-OH oder =O und worin in 6-Stellung eine weitere Doppelbindung vorhanden sein kann, ausgezeichnete corticoide Eigenschaften besitzen. Die Verbindungen besitzen: z.
B. eine bessere Wirkung als Prednisolon, 6a-Methyl-prednisolon und 16-Methylen- prednisol'on.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von 6,16 - Dimethyl -15 - dehydro-steroiden der Formel I, das darin besteht, dass man ein 6,16-Di- methyl-15-dehydro-steroid der Formel<B>11</B>
EMI0001.0024
worin X, Y und R die angegebene Bedeutung haben und in 6-Stellung eine weitere Doppelbindung vorhan den sein kann, durch Behandlung mit chemischen oder mikrobiologischen 1,2-Dehydrierungsmitteln in die ent sprechenden 1-Dehydro-Derivate überführt.
Für die 1,2-Dehydrierung eines Steroids der Formel II können alle hierfür üblichen Mikroorganismen ver wendet werden, z. B. solche der Gattungen Alternaria, Didymella, Calonectria, Colletotrichum, Cylindrocarpon, Fusarium, Ophiobolus, Septomyxa, Vermicularia;
Acetobacter, Aerobacter, Alcaligenes, Bacillus (besonders Bacillus sphaericus), Corynebacterium (besonders Corynebacterium simplex), Erysipelothrix, Listeria, Micromonospora, Mycobacterium, Nocardia, Protaminobacter, Pseudomonas, Streptomyces.
Die Fermentation benötigt etwa 4 bis 40 Stunden, je nachdem welcher Mikroorganismus verwendet wird. Besonders geeignet sind Kulturen von Bacillus sphaeri- cus var. fusiformis und Corynebacterium simplex. Zur Dehydrierung wird das Ausgangsmaterial zweckmässig einer Submerskultur des betreffenden Mikroorganismus zugesetzt,
die in einer geeigneten Nährlösung bei opti maler Temperatur und starker Belüftung nach den üblichen Methoden der Fermentationstechnik wächst. Statt wachsender Kulturen sind bei sonst gleicher Technik auch Aufschwemmungen der Mikroorganismen in Pufferlösung brauchbar. Die Umsetzung wird chro- matographisch verfolgt und die Fermentationslösung nach restloser Umsetzung des Ausgangsmaterials, z. B. mit Chloroform, extrahiert.
Nach der Erfindung kann die 1,2-Dehydrierung eines Steroids der Formel I ferner auf chemischem Wege durchgeführt werden, z. B. durch Behandlung mit 2,3-Dichlor-5,6-dicyan-p-benzochinon. Dabei ar beitet man zweckmässig in Gegenwart eines Lösungs mittels mit einem Siedepunkt von etwa 30=150 C. Als Lösungsmittel sind z.
B. geeignet: Äthanol, Butanol, tert.-Butanol, tert.-Butylessigsäuremethylester, Essigsäurebutylester, Dioxan, Eisessig, Benzol, Tetrahydrofuran, Aceton uw.
Es ist vorteilhaft, dem Reaktionsgemisch geringe. Mengen Nitrobenzol zuzumischen. Die Reaktionszeiten liegen. zwischen 5 und 48 Stunden, je nachdem welches Lösungsmittel und welches Ausgangssteroid verwendet wird. Zweckmässigerweise, wird die Umsetzung bei der Siedetemperatur des verwendeten Lösungsmittels durch geführt.
Für die mikrobiologischen Reaktionen werden die Verbindungen der Formel II meistens als 21-Alkohole, gelegentlich jedoch auch als 21-Ester, verwendet, während zur Durchführung der Dehydrierung mit 2,3- Dichlor-5,6-dicyan-p-benzochinon zweckmässigerweise die 21-Ester eingesetzt werden.
Verbindungen der Formel I oder II, in denen Y eine veresterte GH-Gruppe bedeutet, sollen physiolo gisch verträgliche Ester sein, die sich z.
B. von den fol genden Säuren ableiten: Carbonsäuren, wie Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Trimethylessigsäure, Cyclopentylpropionsäure, Phenylpropionsäure, Phenylessigsäure, Capronsäure, Caprylsäure, Palmitinsäure, Undecylensäure, Benzoesäure, Hexahydrobenzoesäure, Chloressigsäure-, Phosphorsäure, Schwefelsäure, Bernsteinsäure,
Oxalsäure oder Diäthylaminoessigsäure.
Die als Ausgangsmaterial zu verwendenden 6,16- Dimethyl-15-dehydro-steroide der Formel I lassen: sich in an sich bekannter Weise aus dem im J. Chem. Soc. 1961, S. 2821 beschriebenen 6,16-Dimethyl-16a,17a- oxido-progesteron herstellen, z.
B. durch eine 21-Acylie- rung (vorzugsweise durch aufeinanderfolgende Um setzung mit Jod und Kaliumacetat) sowie durch eine Behandlung mit einer starken Säure in Gegenwart von Wasser und einem mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel. Die Einführung einer Hydroxygruppe in 11-Stellung erfolgt am besten auf mikrobiologischem Wege.
Ausgangsverbindungen, die einen 9a-Fluor- substituenten enthalten, werden aus den 11-hydroxylier- ten Verbindungen nach Standardmethoden gewonnen, z. B. durch Wasserabspaltung, Anlagerung von unter- bromiger Säure an die dabei erhaltene 9,11-Dehydro- verbindung und Behandlung des Bromhydrins mit z. B.
Kahumacetat, wobei sich das entsprechende 9ss,llss- Epoxyd bildet, das mit Fluorwasserstoff zur 9a-Fluor- 1 lss-hydroxy-Verbindung aufgespalten wird. Die Doppel- Bindung in 6-Stellung kann in üblicher Weise durch Behandlung mit Chloranil eingeführt werden.
Die erfindungsgemäss erhältlichen neuen Verbindun gen; können im Gemisch mit üblichen Arzneimittel- trägern in der Human- oder Veterinärmedizin eingesetzt werden. Als Trägersubstanzen kommen solche organi schen oder anorganischen Stoffe in Frage, die für die parenterale, enterale oder topikale Applikation geeignet sind.
<I>Beispiel 1</I> In einem Kleinfermenter werden 12 Liter Nähr lösung aus 1 % Hefeextrakt (pH 6,8) mit 0,5 Liter Schüttelkultur von Bacillus sphaericus beimpft. Die. Kultur wächst bei 28 C unter starker Belüftung und Rühren und erhält nach 9 Stunden einen Zusatz von 6 g 6a,16-Dimethyl-4,15-pregnadien-llss,17a,21-triol- 3,20-dion in 200 ml Methanol.
Die Dehydrierung wird dünnschichtchromatographisch verfolgt und ist nach 25-30 Stunden beendet. Die Fermentationsbrühe wird dreimal mit je 12 Liter Chloroform ausgerührt. Die vereinigten Extrakte werden abgedampft, der Rückstand wird mit Petroläther digeriert und aus Aceton umkristal lisiert. Man erhält das reine 6a,16-Dimethyl-1,4,15- pregnatrien-11 ss,17a,21-triol-3,20-dion.
242,5 mit, Ei 7m 411, Schmp. 246-248 (Zers.); [ab + 10 (Dioxan).
<I>Beispiel 2</I> Analog Beispiel 1 wird 6a,16-Dimethyl-4,15-pre- gnadien-llss,17a,21-triol-3,20-dion-21-acetat zu 6a,16- Dimethyl-1,4,15-pregnatrien-11ss,17a,21-triol-3,20-dion umgesetzt. Fp. 246-248 C.
<I>Beispiel 3</I> In einem Kleinfermenter werden 15 Liter einer Nährlösung aus 0,1 % Hefeextrakt (pH 6,8) mit 1 Liter Submerskultur von Corynebacterium simplex beimpft. Die Kultur wächst bei 28 C unter starker Belüftung und Rühren und erhält nach 6 bis 8 Stunden einen Zu satz von 8 g 6a,16-Dimethyl-4,15-pregnadien-17a,21- diol-3,11,20-trion in 300 ml Methanol.
Die Dehydrie- rung wird dünnschichtchromatographisch verfolgt und ist nach etwa 8 Stunden beendet. Die Fermentations- brühe wird dreimal mit je 15 Liter Chloroform extra hiert.
Die vereinigten Extrakte werden abgedampft, der Rückstand wird mit Petroläther digeriert und aus Aceton umkristallisiert. Man erhält das reine 6a,16-Dimethyl- 1,4,15 - pregnatrien-17a,21-diol-3,11,20-trion. Fp. 210 bis 214 C; [a]D + 82 (Chloroform).
<I>Beispiel 4</I> 3,5 g 6a,16-Dimethyl-4,15-pre.gnadien-11ss,17a,21- triol-3,20-dion-21-acetat werden in 70 ml Dioxan ge löst und mit 3,5 g 2,3-Dichlor-5,6-dicyan-p-benzochinon versetzt. Das Reaktionsgemisch wird 6 Stunden unter Rückfluss gekocht, dann mit Chloroform verdünnt und nacheinander mit 30 ml 1n Natriumhydroxydlösung und mehrfach mit Wasser gewaschen.
Die Lösung wird über Natriumsulfat getrocknet und eingedampft. Der aus 6a,16 - Dimethyl -1,4,15 - pregnatrien- l lss,17a,21-triol- 3,20-dion-21-acetat bestehende Rückstand wird aus Aceton/Äther umkristallisiert. Schmp. 255 bis 257 C (Zers.); [a]D + 32 (Chloroform).
<I>Beispiel 5</I> In einem Kleinfermenter werden 15 Liter einer Nährlösung aus 1 % Hefeextrakt, pH 6,8, mit 0,5 Liter Schüttelkultur von Bacillus sphaericus beimpft.
Die Kultur wächst unter ständigem Rühren und starker Be-. lüftung bei 28 C und erhält nach etwa 10 Stunden einen Zusatz von in 300 ml Methanol gelösten 7,5 g 6,16-Dimethyl 4,6,15-pregnatrien-l lss,17a,21-diol-3,20- dion-21-acetat. Die Dehydrierung wird papierchromato- graphisch verfolgt und ist nach 28 bis 36 Stunden voll ständig.
Die Kulturlösung wird dreimal mit dem glei chen Volumen Chloroform extrahiert, die vereinigten Chloroformlösungen werden eingedampft. Aus Aceton kristallisiert das 6,16-Dimethyl-1,4,6,15-pregnatetraen- 11 ss,17a,21-triol-3,20-dion.
227, 254, 304 mg, E i O/m 402, 260, 332. <I>Beispiel 6</I> 5 g 9 a -Fluor - 6,16 - dimethyl - 4,6,15-pregnatrien- 11ss,17a,21 triol-3,20-dion-21-acetat werden mit 4,8 g 2,3-Dichlor-5,6-dicyan-p-benzochinon in 75 ml Dioxan 20 Stunden unter Rückflüss gekocht. Danach wird das Reaktionsgemisch mit Chloroform verdünnt und nach einander mit Wasser, verdünnter Natriumhydroxyd- lösung und wieder mit Wasser ausgeschüttelt.
Die Chloroformlösung wird getrocknet und eingeengt. Aus dem Rückstand kristallisiert das 9a-Fluor-6,16-dimethyl- 1,4,6,15 - pregnatetraen -11,ss,17a,21-triol-3,20-dion-21- acetat, das sich durch Umkristallisieren aus Methanol reinigen lässt.
<I>Beispiel 7</I> Ein 10-Liter-Fermenter mit einer Nährlösung aus 0,1 % Basamin Bush, die mit Sörensen-Phosphatpuffer auf pH 6,8 gepuffert ist, wird mit 500 ml einer Schüt telkultur von Corynebacterium simpler beimpft. Die Kultur wird bei 28 C wachsen gelassen.
Nach 16 Stun den erhält die Fermentationslösung einen Zusatz von 5 g 9a-Fluor-6,16-dimethyl-4,6,15-pregnatrien-llss,17a, 21-triol-3,20-dion in 200 ml Methanol. Dünnschicht chromatographisch ist nach 14 Stunden neben dem Um setzungsprodukt kein Ausgangsmaterial mehr nachzu weisen. Die Kulturlösung wird dreimal mit je 10 Liter Chloroform ausgeschüttelt. Die vereinigten Extrakte werden eingeengt und der Rückstand aus Essigester umkristallisiert.
Man erhält reines 9a-Fluor-6,16-di- methyl -1,4,6,15 - pregnatetraen -11 ss,17a,21-triol 3,20- dion.
Process for the preparation of 6,16-dimethyl-15-dehydro-steroids It has been found that 6,16-dimethyl-15-dehydro-steroids of the formula I
EMI0001.0007
where X = H or F Y = free or esterified hydroxyl group R = a-H, ss-OH or = O and in which a further double bond can be present in the 6-position, have excellent corticoid properties. The connections have: z.
B. a better effect than prednisolone, 6a-methyl-prednisolone and 16-methylene-prednisol'one.
The invention relates to a process for the preparation of 6,16-dimethyl-15-dehydro-steroids of the formula I, which consists in that a 6,16-dimethyl-15-dehydro-steroid of the formula <B> 11 </B>
EMI0001.0024
wherein X, Y and R have the meaning given and in the 6-position another double bond can be IN ANY, converted into the corresponding 1-dehydro-derivatives by treatment with chemical or microbiological 1,2-dehydrogenating agents.
For the 1,2-dehydrogenation of a steroid of the formula II, all microorganisms customary for this purpose can be used, e.g. B. those of the genera Alternaria, Didymella, Calonectria, Colletotrichum, Cylindrocarpon, Fusarium, Ophiobolus, Septomyxa, Vermicularia;
Acetobacter, Aerobacter, Alcaligenes, Bacillus (especially Bacillus sphaericus), Corynebacterium (especially Corynebacterium simplex), Erysipelothrix, Listeria, Micromonospora, Mycobacterium, Nocardia, Protaminobacter, Pseudomonas, Streptomyces.
The fermentation takes about 4 to 40 hours, depending on which microorganism is used. Cultures of Bacillus sphaericus var. Fusiformis and Corynebacterium simplex are particularly suitable. For dehydration, the starting material is expediently added to a submerged culture of the microorganism in question,
which grows in a suitable nutrient solution at optimal temperature and strong ventilation according to the usual methods of fermentation technology. Instead of growing cultures, with otherwise the same technology, suspensions of the microorganisms in buffer solution can also be used. The conversion is followed chromatographically and the fermentation solution after complete conversion of the starting material, z. B. with chloroform extracted.
According to the invention, the 1,2-dehydrogenation of a steroid of the formula I can also be carried out chemically, e.g. B. by treatment with 2,3-dichloro-5,6-dicyano-p-benzoquinone. This ar processed appropriately in the presence of a solution means with a boiling point of about 30 = 150 C. The solvents are z.
B. suitable: ethanol, butanol, tert-butanol, tert-butyl acetic acid methyl ester, acetic acid butyl ester, dioxane, glacial acetic acid, benzene, tetrahydrofuran, acetone, etc.
It is advantageous to keep the reaction mixture low. Add quantities of nitrobenzene. The response times are. between 5 and 48 hours, depending on the solvent and the starting steroid used. The reaction is expediently carried out at the boiling point of the solvent used.
For the microbiological reactions, the compounds of the formula II are mostly used as 21-alcohols, but occasionally also as 21-esters, while for carrying out the dehydrogenation with 2,3-dichloro-5,6-dicyano-p-benzoquinone, the 21 - Esters are used.
Compounds of formula I or II, in which Y is an esterified GH group, should be physiologically compatible esters that are z.
B. derive from the following acids: carboxylic acids, such as acetic acid, propionic acid, butyric acid, trimethyl acetic acid, cyclopentylpropionic acid, phenylpropionic acid, phenylacetic acid, caproic acid, caprylic acid, palmitic acid, undecylenic acid, benzoic acid, hexahydrobenzoic acid, sulfuric acid, phosphoric acid, phosphoric acid
Oxalic acid or diethylaminoacetic acid.
The 6,16-dimethyl-15-dehydro-steroids of the formula I to be used as starting material can be found in a manner known per se from the in J. Chem. Soc. 1961, p. 2821 described 6,16-dimethyl-16a, 17a-oxido-progesterone, z.
B. by a 21-acylation (preferably by successive reaction with iodine and potassium acetate) and by treatment with a strong acid in the presence of water and a water-miscible organic solvent. The introduction of a hydroxyl group in the 11-position is best carried out by microbiological means.
Starting compounds which contain a 9a-fluoro substituent are obtained from the 11-hydroxylated compounds by standard methods, e.g. B. by elimination of water, addition of hypobromous acid to the 9,11-dehydro compound obtained and treatment of the bromohydrin with z. B.
Potassium acetate, with the corresponding 9ss, 11ss epoxy being formed, which is split with hydrogen fluoride to form the 9a-fluoro-1 lss-hydroxy compound. The double bond in the 6-position can be introduced in the usual way by treatment with chloranil.
The novel compounds obtainable according to the invention; can be used in admixture with common pharmaceutical carriers in human or veterinary medicine. Suitable carrier substances are those organic or inorganic substances that are suitable for parenteral, enteral or topical application.
<I> Example 1 </I> In a small fermenter, 12 liters of nutrient solution made from 1% yeast extract (pH 6.8) are inoculated with 0.5 liters of Bacillus sphaericus shaking culture. The. Culture grows at 28 ° C. with vigorous aeration and stirring and after 9 hours contains an addition of 6 g of 6a, 16-dimethyl-4,15-pregnadiene-llss, 17a, 21-triol-3,20-dione in 200 ml of methanol.
The dehydration is monitored by thin-layer chromatography and is complete after 25-30 hours. The fermentation broth is stirred three times with 12 liters of chloroform each time. The combined extracts are evaporated, the residue is digested with petroleum ether and recrystallized from acetone. The pure 6a, 16-dimethyl-1,4,15-pregnatriene-11ss, 17a, 21-triol-3,20-dione is obtained.
242.5 with, egg 7m 411, m.p. 246-248 (dec.); [from + 10 (dioxane).
<I> Example 2 </I> Analogously to Example 1, 6a, 16-dimethyl-4,15-pregnadiene-llss, 17a, 21-triol-3,20-dione-21-acetate is converted into 6a, 16-dimethyl -1,4,15-pregnatrien-11ss, 17a, 21-triol-3,20-dione implemented. Mp. 246-248 C.
<I> Example 3 </I> In a small fermenter, 15 liters of a nutrient solution of 0.1% yeast extract (pH 6.8) are inoculated with 1 liter of submerged culture of Corynebacterium simplex. The culture grows at 28 C with vigorous aeration and stirring and after 6 to 8 hours receives an addition of 8 g of 6a, 16-dimethyl-4,15-pregnadiene-17a, 21-diol-3,11,20-trione in 300 ml of methanol.
The dehydration is followed by thin-layer chromatography and has ended after about 8 hours. The fermentation broth is extracted three times with 15 liters of chloroform each time.
The combined extracts are evaporated, the residue is digested with petroleum ether and recrystallized from acetone. The pure 6a, 16-dimethyl-1,4,15-pregnatrien-17a, 21-diol-3,11,20-trione is obtained. M.p. 210 to 214 C; [a] D + 82 (chloroform).
<I> Example 4 </I> 3.5 g of 6a, 16-dimethyl-4,15-pre.gnadiene-11ss, 17a, 21-triol-3,20-dione-21-acetate are placed in 70 ml of dioxane dissolves and mixed with 3.5 g of 2,3-dichloro-5,6-dicyano-p-benzoquinone. The reaction mixture is refluxed for 6 hours, then diluted with chloroform and washed successively with 30 ml of 1N sodium hydroxide solution and several times with water.
The solution is dried over sodium sulfate and evaporated. The residue consisting of 6a, 16-dimethyl -1,4,15-pregnatrien- lss, 17a, 21-triol-3,20-dione-21-acetate is recrystallized from acetone / ether. M.p. 255-257 C (dec.); [a] D + 32 (chloroform).
<I> Example 5 </I> In a small fermenter, 15 liters of a nutrient solution composed of 1% yeast extract, pH 6.8, are inoculated with 0.5 liters of Bacillus sphaericus shaking culture.
The culture grows with constant stirring and strong loading. Ventilation at 28 C and after about 10 hours receives an addition of 7.5 g of 6,16-dimethyl 4,6,15-pregnatrien-lss, 17a, 21-diol-3,20-dione-dissolved in 300 ml of methanol 21-acetate. The dehydration is followed by paper chromatography and is complete after 28 to 36 hours.
The culture solution is extracted three times with the same volume of chloroform, and the combined chloroform solutions are evaporated. The 6,16-dimethyl-1,4,6,15-pregnatetraen-11 ss, 17a, 21-triol-3,20-dione crystallizes from acetone.
227, 254, 304 mg, E i O / m 402, 260, 332. <I> Example 6 </I> 5 g of 9 a -fluoro-6,16-dimethyl-4,6,15-pregnatriene-11ss, 17a, 21 triol-3,20-dione-21-acetate are refluxed with 4.8 g of 2,3-dichloro-5,6-dicyano-p-benzoquinone in 75 ml of dioxane for 20 hours. The reaction mixture is then diluted with chloroform and extracted successively with water, dilute sodium hydroxide solution and again with water.
The chloroform solution is dried and concentrated. The 9a-fluoro-6,16-dimethyl-1,4,6,15-pregnatetraen -11, ss, 17a, 21-triol-3,20-dione-21-acetate crystallizes out of the residue and is crystallized from it Methanol can be cleaned.
<I> Example 7 </I> A 10 liter fermenter with a nutrient solution of 0.1% Basamin Bush, which is buffered to pH 6.8 with Sörensen phosphate buffer, is inoculated with 500 ml of a shaking culture of Corynebacterium simpler . The culture is grown at 28 ° C.
After 16 hours the fermentation solution is given an addition of 5 g of 9a-fluoro-6,16-dimethyl-4,6,15-pregnatrien-llss, 17a, 21-triol-3,20-dione in 200 ml of methanol. After 14 hours, thin layer chromatography shows no more starting material besides the reaction product. The culture solution is extracted three times with 10 liters of chloroform each time. The combined extracts are concentrated and the residue is recrystallized from ethyl acetate.
Pure 9a-fluoro-6,16-dimethyl -1,4,6,15-pregnatetraen -11 ss, 17a, 21-triol 3,20-dione is obtained.