Verfahren zur Herstellung von in 22-Stellung subsütuierten 6-Ketosteroiden aus 20-Formyl-6-keto-steroiden der Pregnanreihe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Steroiden der Formelgruppierung
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oder von entsprechenden A7-Steroiden sowie von im Steroidgerü st weitere Substituenten tragenden Derivaten davon, in welcher Formel R2 Wasserstoff oder eine Hydroxylgruppe, Z Wasserstoff oder die Methylgruppe, Y einen wenigstens 3 Kohlenstoffatome enthaltenden gerad- oder verzweigtkettigen Alkyl- oder Alkinylrest, welcher auch substituiert sein kann, oder den Äthinylrest bedeuten und worin das Sständige Wasserstoffatom,
die 21 ständige Methylgruppe und die 22ständige Hydroxygruppe a- oder frkonfiguriert sein können, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass man eine entsprechende 20-Formyl-Verbindung mittels einer Verbindung der Formel Y-MgX, worin X Chlor, Brom oder Jod bedeutet, in 22-Stellung selektiv grignardiert.
Als zusätzliche Substituenten, die geben die erfin dungsgemäss anzuwendenden Reaktionspartner inert sind, kommen insbesondere infrage: niedere Alkylreste, vorzugsweise der Methylrest in z. B. 1-, 7- oder 16-Stellung, Hydroxyl- oder Acyloxygruppen in z. B. 1-, 2-, 3-, 11-, 16- oder 17-Stellung oder auch funktionell - zum Beispiel als Ketal - abgewandelte Ketogruppen in zum Beispiel 3-Stellung oder zusätzliche Doppelbindungen z. B. in 1(2)- und/oder 3(4)-Stellung.
Die selektive Grignardierung der 20-Formylgruppe wird zweckmässig in einem gegen Grignardreagentien inerten Lösungsmittel, wie Tetrahydrofuran, Äther, Dioxan, Benzol u.ä. durchgeführt, indem man die Grignardreagenzlösung und die Lösung der 20-Formylverbindung vorzugsweise unter Rühren langsam vereinigt.
Wenn es grundsätzlich auch möglich ist, die Grignardierung bei erhöhter Temperatur durchzuführen, so empfiehlt es sich jedoch - um einen möglichst quantitativen, selektiven Reaktionsverlauf zu garantieren - die Reaktionstemperatur niedrig zu wählen. Zweckmässigerweise wird die Grignardierung bei -5 bis +150 C, vorzugsweise bei 0 bis 50 C, durchgeführt. Überraschenderweise werden insbesondere in dem angegebenen Temperaturbereich weder die 6-Ketogruppe noch gegebenenfalls anwesende Acyloxygruppen durch das Grignardreagenz angegriffen. In der Regel ist die selektive Ori- gnardierung der 20-Formylgruppe bereits nach etwa 5-10 Minuten beendet. Unerwünschte Nebenreaktionen treten aber praktisch auch dann nicht auf, wenn das Grignardierungsreagenz über längere Zeit, z.
B. etwa 30 bis 60 Minuten, auf das Ausgangssteroid einwirkt. Als bevorzugtes Grignardreagenz der oben angegebenen Formel X-MgX kommen erfindungsgemäss solche infrage, in denen Y den Propyl-, Isopropyl-, Butyl-, Isobutyl-, Butinyl-, Pentyl-, Pentinyl-, Isopentinyl- und andere ähnliche Alkyl- bzw. Alkinylreste darstellt. Insbesondere geeignet sind solche, in denen der Alkyl- bzw. Alkinylrest verzweigt ist. Enthält der Rest Y noch zusätzlich eine Hydroxylgruppe, wie z. B. im 2-Methyl-3-butin-4 -yl-2-ol, so wird diese Hydroxylgruppe zweckmässigerweise geschützt, z. B. als Tetrahydropyranyläther. Nach erfolgter Umsetzung kann diese Schutzgruppe gewünsch tenfalls wieder abgespalten werden.
Die 22-Hydroxygruppe kann verestert oder veräthert werden. Dabei werden die geeigneten Reaktionsbedingungen von der Art des Substituenten Rz bestimmt. Ist R2 eine 14x-Hydroxylgruppe, sind Reaktionsbedingungen, bei denen bekannterweise tertiäre Hydroxylgruppen unter Wasserabspaltung leicht eliminiert werden, zu vermeiden. Die gewünschtenfalls nachträgliche z.B. Veresterung der 22-Hydroxylgruppe erfolgt dann beispielsweise mittels Carbonsäure-halogeniden in Gegenwart von Pyridin.
Wie bereits oben ausgeführt, war der selektive Reaktionsablauf der erfindungsgemässen Grignardierung aufgrund der dem Fachmann bekannten Arbeitsmethoden nicht zu erwarten. Dieser Verfahrensschritt ist somit neu und erfinderisch.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren herstellbaren Verfahrensprodukte besitzen zum Teil selbst wertvolle pharmakologische Eigenschaften oder dienen als Zwischenprodukte zur Herstellung von Wirkstoffen verschiedenartigster Hormonaktivität. Besonders gut geeignet sind die Verfahrensprodukte als Zwischenprodukte zur Herstellung von Insektenmetamorphosehormonen, wie z. B. Ecdyson.
Ein bevorzugtes Ausgangsprodukt des erfindungsgemässen Verfahrens ist das bisher nicht vorbeschriebene 20-Formyl-A-5p-pregnen-2,8"8-diol-on-diacetat. Die Herstellung erfolgt z. B. in folgender Weise:
Zu einer Lösung von 331 g 3,3-thylendioxyA5-pre- gnen- 20 - carbonsäuremethylester [K. Morita C. A. 54, 4679 (60)] in 3300 ml Methylenchlorid werden, nach Zusatz von 80 g Kaliumacetat und 166 g Natriumsulfat, unter Eiskühlung 275 mm 40%ige Peressigsäure zugetropft. Das Reaktionsgemisch wird 2 Stunden bei 220 C gerührt, mit Wasser versetzt und mit Methylenchlorid verdünnt. Die abgetrennte Methylenchloridphase wird mit Natriumcarbonatlösung und Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und im Vakuum eingedampft.
Das so erhaltene Epoxyd-Gemisch wird in 2500 ml Tetrahydrofuran gelöst, mit 690 ml 3n Perchlorsäure versetzt und 3,5 Stunden unter Rückfluss erhitzt. Die Lösung wird in 30 Liter Eiswasser eingerührt, neutralisiert und das ausgefallene Dion abgesaugt, gewaschen und getrocknet. Der Ssc-Pregnan-3,6-dion-20-carbonsäureme- thylester wird aus Essigester umkristallisiert und schmilzt bei 212-2140 C.
Zu 37,45 g Sx-Pregnan-3,6-dion-20-carbonsäureme- thylester in 800 ml Tetrahydrofuran wird unter Eiskühlung eine Lösung von 5,33 ml Brom und 4,9 g Kaliumacetat in 50 ml Eisessig zugetropft. Die Reaktionslösung wird in Natriumacetat-haltiges Eiswasser eingegossen, der ausgefallene 2a-Brom-SOc-pregnan-3,6-dion-20-car- bonsäuremethylester abgesaugt und aus Methanol umkristallisiert. Schmelzpunkt 161 bis 1620 C (Z).
28 g 2-Brom-Sa-pregnan-3,6-dion-20-carbonsäure- methylester werden in 240 ml Tetrahydrofuran bei 0 bis 5 C mit einer Lösung von 33,8 g Lithium-tri-tert.-butoxy-aluminiumhydrid in 160ml Tetrahydrofuran reduziert. Es wird in schwefelsaures Eiswasser eingerührt, der Niederschlag abgesaugt und aus Essigester umkri stallisiert. Der so erhaltene ia-Brom-5a-pregnan-39-ol- -6-on-20-carbonsäuremethylester schmilzt bei 211 bis 2120 C.
19,4 g 2a-Brom-5a-pregnar-3-ol -6 - on -20- carbon- säuremethylester werden in 80 ml Pyridin mit 40 mm Acetanhydrid 20 Stunden bei Raumtemperatur stehengelassen und in Eiswasser eingerührt. Der ausgefallene Niederschlag wird abgesaugt und aus Aceton-Hexan umkristallisiert. Das so erhaltene 2x-Brom-Sa-pregnan-38- -ol-6-on-20-carbonsäuremethylester-3-acetat schmilzt bei 196 bis 1970 C.
81,2 g 2±-Brom-5a-pregnan-3-ol-6'on-20-carbonsäu- remethylester-3-acetat werden in 800 ml Eisessig und 16,2 ml Wasser mit 50 g Silberacetat 20 Stunden unter Rückfluss erhitzt. Der Niederschlag wird abgesaugt und das Filtrat in Eiswasser eingerührt. Das ausgefallene Reaktionsprodukt wird abgesaugt, neutral gewaschen und getrocknet. Nach Umkristallisation aus Methanol werden 58,6 g 2p,3p-Diacetoxy-pregnan-6-on-20-carbonsäureme.
thylester als 5 Isomerengemisch erhalten.
29,3 g des obigen Isomerengemisches werden in 500 ml Eisessig gelöst. mit 3,3 g Brom in 50 ml Eisessig tropfenweise versetzt und 2 Stunden bei 500 C gerührt.
Es wird in Eis-Kaliumacetatlösung eingerührt, der ausgefallene Niederschlag abgesaugt, neutral gewaschen und getrocknet. Nach Umkristallisation aus Aceton-Hexan werden 28,5 g 7-Brom2p,3p-diacetoxy-5a-pregnan-6-on- -20-carbonsäuremethylester erhalten. Schmelzpunkt 152 bis 1530C.
38 g 7-Brom-2j3,3-diacetoxy-5pregnan-6-on-20- -carbonsäuremethylester werden in 380 ml Dimethylformamid mit 10,5 g Lithiumcarbonat und - 6,2 g Lithiumbromid 4,5 Stunden unter Stickstoff auf 120 bis 1250 C erhitzt. Die ungelösten Lithiumsalze werden abfiltriert und das Filtrat in Eiswasser eingerührt. Das ausgefallene Reaktionsprodukt wird abgesaugt, getrocknet und an Silicagel chromatographiert. Nach Umkristallisation aus Isopropyläther-Methylenchlorid werden 15,7 g 2p,3p- -Diacetoxy-AT-5a-pregnen -6 - on - 20-carbonsäuremethylestererhalten. Schmelzpunkt 195-1960C; UV:E143 = 12800.
10 g 2,ss,3sS-Diacetoxy-A7-5-pregnen-6-on-20-carbon- säuremethylester werden in 100 ml Lutidin mit 12 g wasserfreiem Lithiumjodid 2 Stunden unter Rückfluss erhitzt. Es wird in Eiswasser ausgefällt, mit Salzsäure angesäuert und mit Natriumchlorid gesättigt. Das ausgefallene Reaktionsprodukt wird abgesaugt, in Methylenchlorid gelöst und zweimal an Silicagel chromatographiert. Nach Umkristallisation aus Aceton-Hexan erhält man 2,B,3,8-Diacetoxy-A7-50-pregnen-6-on-20-carbonsäure.
Schmelzpunkt 245 bis 2470C; UV: EE4G = 14800.
1,9 g 2p,3N,8-Diacetoxy-A7-5ss-pregnen-20-carbonsäure werden in 38 ml abs. Tetrahydrofuran mit 10 g Carbonyldiimidazol 20 Minuten unter Rückfluss erhitzt. Die Reaktionslösung wird in Eiswasser eingegossen, mit Salzsäure angesäuert und mit Natriumchlorid gesättigt.
Das ausgerallene Imidazolid wird abgesaugt und getrocknet. Ausbeute 2,012 g.
2g des so erhaltenen Imidazolids werden in 40ml Tetrahydrofuran mit 2g Lithiumaluminium-tri-tert.butoxyhydrid 1 Stunde bei Raumtemperatur gerührt. Es wird in Eiswasser eingerührt, mit Salzsäure angesäuert und nach abpuffern mit Natriumacetat mit Methylenchlorid extrahiert. Nach Abdestillieren des Lösungsmittels, Chromatographie an Silicagel und Umkristallisation aus Aceton-Hexan werden 1,02 g 20-Formyl-'-5p- -pregnen-2p,38-diol-6-on-diacetat erhalten. Schmelzpunkt 200 bis 2020 C.
Das bisher nicht vorbeschriebene Ausgangsprodukt (20S)-2p,3p-diacetoxy-20-formyl-A7-5-pregnen-6-on kann wie folgt hergestellt werden:
11,7 g 3B-Acetoxy-A7222-Sss-ergostadien-6-on werden in 2 Liter Methanol gelöst und mit 11,7 g Kaliumcarbo nat 30 Minuten zum Sieden erhitzt. Nach dem Abküh len wird in Wasser eingegossen, der Niederschlag abgetrennt, in Chloroform aufgenommen, die organische Phase gewaschen, getrocknet und eingeengt.
Das rohe Verseifungsprodukt wird in 200 ml Pyridin mit 13,5 g p-Toluolsulfonsäurechlorid 24 Stunden bei Raumtemperatur aufbewahrt. Die Reaktionsmischung wird mit Wasser verdünnt, der ausgefallene Niederschlag abgetrennt und in Methylenchlorid gelöst. Diese Lösung wird gewaschen. getrocknet und eingeengt. Das zurückbleibende 3ss-Tosyloxy-#7,22-5α-ergostadien-6-on kristallisiert aus Diisopropyläther und schmilzt bei 148-149 C.
2,2 g 3ss-Tosyloxy-#7,22-5α-ergostadien-6-on werden in 10 ml Dimethylanilin 20 Minuten auf 2000 C erhitzt.
Nach dem Abkühlen wird die Reaktionslösung in verdünnte Schwefelsäure eingegossen, der ausgefallene Niederschlag abgesaugt und in Methylenchlorid aufgenommen. Die organische Phase wird neutral gewaschen, getrocknet und eingeengt. Man erhält das #2,7,22-5α-Ergo- statrien-6-on, das als Rohprodukt weiterverarbeitet wird.
Das vorstehend beschriebene A2 22-54X-Ergostatrien- -6-on wird in 130ml Essigsäure bei 450 C gelöst. Man fügt nun nacheinander 2,1 ml Wasser, 1,8 g Silberacetat und 1,09 g feingemörsertes Jod hinzu und hält das Reaktionsgemisch unter kräftigem Rühren 50 Minuten bei 450 C. Nach Zugabe eines Überschusses an Kochsalz wird für weitere 5 Minuten gerührt, filtriert und das Filtrat im Vakuum zur Trockne eingeengt. Der Rückstand wird durch präparative Dünnschichtchromatographie gereinigt und ergibt nach Kristallisation aus Diiso- propyläther 2ss-Acetoxy-3ss-hydroxy-#7,22-5α-ergostadien- -6-on vom Schmelzpunkt 208 bis 2100 C.
5,8 g 2ss-Acetoxy-3ss-hydroxy-#7,22-5α-ergostadien-6- -on werden in 80ml abs. Pyridin und 80ml Acetanhydrid gelöst über Nacht bei Raumtemperatur stehen gelassen. Man zersetzt mit Eiswasser, extrahiert mit Chloroform und wäscht die Extrakte neutral. Nach dem Verdampfen des Lösungsmittels wird das 2ss,3ss-Diacetoxy- -7,22-5ergostadien-6-on aus Methanol kristallisiert.
Schmelzpunkt 195 bis 1960 C.
Eine Lösung von 4,0 g 2,ss,3ss-Diacetoxy-ATy22-S;oc-er- gostadien-6-on in 750 ml Methylenchlorid und 500 mol Methanol wird bei -70 C mit einem Sauerstoffstrom, der 10 mMol Ozon enthält, 75 Minuten behandelt. Man gibt 15 ml Trimethoxyphosphin zu und rührt 30 Minuten. Nach Zersetzen mit Wasser wird mit Äther extrahiert. Aufarbeiten der Extrakte liefert ein Rohprodukt, das durch rasche Chromatographie an Aluminiumoxyd und nachfolgendem Umlösen aus Methylenchlorid-Äther gereinigt wird. Man erhält (20S)-2p,38-Diacetoxy-20-for- myl-A7-5-pregnen-6-on vom Schmelzpunkt 211 bis 2120 C. UV: C.43 = 13700; IR: 2730 cm-l (CHO).
Beispiel I
Zu einer Äthylmagnesiumbromid-Lösung (hergestellt aus 488 mg Magnesium, 1,68 ml Äthylbromid in 25 ml Äther) werden 3,86 ml 2-Methyl-3-butin-2-ol-tetrahydro- pyranyläther in 20ml Tetrahydrofuran zugetropft und 30 Minuten nachgerührt. Diese Grignardlösung wird in eine eisgekühlte Lösung von 820mg 20-Formyl-A7-5a8- -pregnen-2ss,3ss-diol-6-on-diacetat in 20 ml Tetrahydrofuran eingetropft und 5 Minuten nachgerührt. Das Re aktionsgemisch wird mit gesättigter Ammoniumchloridlösung zerlegt, in Äther aufgenommen und mit gesättigt ter Kochsalzlösung gewaschen, getrocknet und eingedampft.
Nach Chromatographie an Silicagel wird das 20- (1'- Hydroxy -4'- tetrahydropyranyloxy -4'- methyl-2' -pentin-1'-yl)-#7-5ss-pregnen-2ss,3ss-diol-6-on-2ss,3ss - diacetat erhalten und aus Hexan-Äther umkristallisiert. F. =
175 bis 1780 C; UV: ±24, = 14300.
Beispiel 2
Zu einer Äthylmagnesiumbromid-Lösung (hergestellt aus 244 mg Magnesium, 0,84ml Äthylbromid in 15 ml Äther) werden 1,93 ml 2-Methyl-3-butin-2-ol-tetrahydro- pyranyläther in 10 ml Tetrahydrofuran zugetropft und
1 Stunde bei Raumtemperatur nachgerührt. In diese auf 0 bis 50 C gekühlte Grignardlösung werden 386,5 mg 20-Formyl-#7-5α-pregnen-3ss-ol-6-on-acetat F. 177 bis 1780 C [hergestellt aus 3P-Acetoxy-?22-531-ergostadien- -6-on (D.H.R. Barton J. Chem. Soc. 1954, 3045) durch Ozonisierung] in 10 mol Tetrahydrofuran zugetropft und 45 Minuten nachgerührt. Es wird aufgearbeitet wie im Beispiel 1 beschrieben.
Man erhält 50 ml 20-(1'-Hydroxy- -4'-tetrahydropyranyloxy-4' -methyl-2'-pentin - l' - yl) - A7- -5a-pregnen-3a-ol-6-on-3-acetat als 22-Diastereomerengemisch. UV: ." = 12800.
Beispiel 3 (2OS)-20-Formyl-T-5p-pregnen- 2ss,3jB,14a-triol-6-on- -2,3-acetonid (dieses bisher nicht beschriebene Ausgangsmaterial wird wie folgt hergestellt: 3,3-Äthylendioxy -20-hydroxymethyl- XS-pregnen [K. Morita C.A. 54, 467 g (60)3 wird durch Epoxydierung und anschliessende Perchlorsäurebehandlung in das 20-Hydroxymethyl-Sc:-pre- gnan-3,6-dion (F. 180 bis 1810C) übergeführt. Das Dion wird durch Bromierung, Reduktion und Acetylierung zum 2α-Brom-20-hydroxymethyl-5α-pregnan-3ss-ol-6- -3,22-diacetat (F. 207 bis 2080 C) umgesetzt.
Nach Umsetzung mit Silberacetat und anschliessender Bromierung wird das 7α-Brom-20-hydroxymethyl-5α-pregnan-2ss,3ss- -diol-6-on-2,3,22-triacetat (F. 147 bis 1480 C) erhalten und nach Bromwasserstoffabspaltung in das A7-6-Keton (F. 208,5 bis 209,50 C) übergeführt. Durch Allyloxydation mit Selendioxyd wird das 20-Hydroxymethyl-#7-5α- -pregnen-2ss,3ss,14α-triol-6-on-2,3,22-triacetat (F. 253 bis 2540 C) erhalten und dieses durch alkalische Hydrolyse unter Isomerisierung zum 20-Hydroxymethyl-A7-5,8-pre- gnen-2ss,3ss,14α-triol-6-on (F. 254 bis 2570 C) umgesetzt.
Mit BFs-Ätherat in Aceton wird das 2,3-Acetonid (F. 240 bis 2410 C) dargestellt und dieses zum 20-Formyl-A7-58- -pregnen-28,38,145(-triol-o-on-2,3-aceto (F. 178 bis 1800 C; UV: #212 = 11400 mit CreO3 in Pyridin oxydiert.) wird mit der Grignardverbindung des 2-Methyl-3 -butin-2-ol-tetrahydropyranyläthers wie im Beispiel 1 beschrieben umgesetzt und aufgearbeitet. Man erhält ein Diastereomerengemisch des 24ss,3lB-Isopropylidendioxy- - 14α- 22-dihydroxy-25-(tetrahydropyranyloxy)-5ss-cholest- -7-en-23-in-6-on.
Beispiel 4
Zu einer aus 2 g Magnesium und 6,4 ml Äthylbromid in 100 ml abs. Äther hergestellten Lösung von Äthylmagnesiumbromid werden 16ml 2-Methyl-3-butin-2-ol -tetrahydropyranyläther in 100ml abs. Tetrahydrofuran getropft. Die Lösung wird 30 Minuten bei Raumtemperatur gerührt und unter Rühren in eine auf -100 C gekühlte Lösung von 4,7 g (20S)-2p,38-Diacetoxy-20- -formyl-AI-50c-pregnen-6-on in 200ml abs. Tetrahydrofuran getropft. Anschliessend lässt man auf 0 C erwärmen und zersetzt mit Ammonchloridlösung. Durch Extraktion mit Äther erhält man ein Rohprodukt, das an 200 g Aluminiumoxyd chromatographiert wird. Die durch Elution mit 2 Liter Benzol-Petroläther (1:1) erhaltene.
Fraktion wird verworfen. Das gewünschte Produkt wird mit Chloroform, das 10% Methanol enthält, eluiert und nochmals an 140g Aluminiumoxyd chromatographiert, wobei die Fraktionen im Dünnschichtchromatogramm verfolgt werden. Nach Entfernung von Nebenprodukten mit Petroläther-Benzol (1:1) eluiert man mit Benzol und Benzol, das 1% Äther enthält, das (22R)-2iC,3B-Diacet- oxy-22-hydroxy-25-(tetrahydropyran - 2 - yloxy)-7- chole- sten-23-in-6-on, das nach Umlösen aus Isopropyläther bei 1880 C schmilzt. UV: E243 = 14600.