Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Östra-1,3,5(10),7,-tetraenen der Formel
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worin R Wasserstoff, ein Niederalkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen, ein Cycloalkylrest mit 5 oder 6 C-Atomen oder der 2-Tetrahydropyranylrest ist, y-z die C-Atome 17 und 16 des Steroidrings einschliessenden folgenden Gruppen dargestellt werden:
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oder worin R1 ein Alkylrest mit 1-2 C-Atomen ist, R2 Wasserstoff oder den 2-Tetrahydropyranylrest bedeutet, R3 ein Methyloder Phenylrest ist, R6 einen 2-Tetrahydropyranylrest bedeutet und n eine ganze Zahl von 2-3 ist.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltenen Östra-1,3,5(10),7-tetraene sind starke Östrogene und erweisen sich in der Östrogentherapie als sehr nützlich. Für orale Verabreichung oder für Injektionen können sie mit geeigneten Zusatzmitteln vermischt sein, und sich in Form von Tabletten oder Kapseln oder als sterile Lösungen in pharmazeutisch annehmbaren Trägern befinden, mit Dosierungen von 0,1 bis 5,0 mg.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel list dadurch gekennzeichnet, dass man Östra-1,3,5(10),6,8-pentaene der Formel
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worin R4 Wasserstoff, ein Niederalkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen, ein Acylrest mit 2-4 C-Atomen, ein Cycloalkylrest mit 5-6 C-Atomen oder ein 2-Tetrahydropyranylrest ist und Y'-Z' die C-Atome in 17- und 16-Stellung des Steroidrings einschliessenden folgenden Gruppen darstellen:
:
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oder worin R5 Wasserstoff, ein Acylrest mit 2-4 C-Atomen oder ein 2-Tetrahydropyranylrest ist, in Gegenwart einer Lösung von Alkalimetallen oder Metallen alkalischer Erden in flüssigem Ammoniak reduziert und, falls R4 und/oder R5 ein Acylrest ist, dieser Rest gleichzeitig hydrolytisch abgespalten wird und dass man anschliessend eine Protonenquelle hinzufügt, den Ammoniak verdampft und das Endprodukt isoliert.
Bei der Ausführung der erfindungsgemässen selektiven Reduktion, die in einem alkalischen Medium verläuft, werden, wie gesagt, gleichzeitig, falls vorhanden, die Acylreste der Ausgangsverbindung hydrolysiert.
In erhaltenen Verbindungen, in welchen Y-Z eine der Gruppen
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bedeutet, kann der 2-Tetrahydropyranylrest R6 durch milde saure Hydrolyse entfernt werden, wodurch Verbindungen der Formel I entstehen, in welchen Y-Z eine der Gruppen
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ist.
Bis jetzt war noch kein einfaches, einstufiges Verfahren zur Umwandlung von biologisch fast wertlosen Steroiden der Equilenin-Klasse in Steroide der Equilin-Klasse, welche starke Östrogene sind, zugänglich.
Die selektive, partielle Reduktion des Ringes B von Östra1,3,5(10),6,8-pentaenen durch das erfindungsgemässe Verfahren ist vollständig unerwartet. Im allgemeinen ist gut bekannt, dass z. B. durch katalytische Reduktion von Equilenin der Ring A angegriffen wird, sich aber keine Östra-1,3,5(10),7tetraene bilden. Es ist ebenfalls bekannt, dass die Reaktion von 3-Alkoxyöstra-1,3,5(10),6,8-pentaenen mit Alkalimetallen und Alkoholen in flüssigem Ammoniak zur teilweisen Reduktion der Ringe A und B führt, und Östra-1,3,5(10),7- tetraene nicht direkt erhalten werden können.
Die hohe Selektivität des erfindungsgemässen Verfahrens, welche auf der partiellen Reduktion des Ringes B beruht, und welches zur leichten Darstellung der Östrapentaene führt, ist in bezug auf das vorher Gesagte sehr überraschend, und iiefert einen sehr interessanten Weg zu dem biologisch wertvollen Östrogen-Equilin sowie zu den Derivaten dieser Verbindung.
In den Verbindungen der Formel II ist R4 vorzugsweise Wasserstoff oder ein Niederacylrest, und in dem Ausgangsstoff sollten keine anderen freien Hydroxyl- oder Carbonylreste vorhanden sein. Die sich in 16- oder 17-Stellung befindlichen Hydroxyl- oder Carbonylgruppen können während der Reduktion durch Bildung von Ketalverbindungen geschützt werden; z. B. Äthylenketale der 17-Ketone und 2 Tetrahydropyranyläther von 17-Alkoholen oder 16,17-Diolen.
Durch milde saure Hydrolyse können nach beendigter Reduktion diese Schutzgruppen entfernt werden.
Die Verbindungen Equileninäthylenketal, 17ss-(2-Tetra hydropyranyloxy) -östra-1,3,5 O),6,8 -pentaen-3 -ol-acetat, 17a -(2 -Tetrahydropyranyloxy) -östra-1,3,5 0),6,8 -pentaen- 3 -ol-acetat, 1 6a, 17ss -Bis-(2 -tetrahydropyranyloxy) -östra1,3,5(10),6,8-pentaen-3 -ol-acetat, 16ss 17ss -Bis-(2-Tetra- hydropyranyloxy) -östra-1,3,5(10) ,6,8 -pentaen-3 -ol-acetat, i Östra-1,3,5 (10),6,8 -pentaen-3,16ss,17ss -triol-acetonid und Östra-1,3,5 (10) ,6,8 -pentaen-3,16ss,17ss -triol-acetophenonid werden als bevorzugte Ausgangsmaterialien verwendet.
Man kann die Ausgangsstoffe auf bekannte Weise aus Equilen- oder aus Equileninderivaten herstellen. So z. B.
kann Equileninacetat mit Natriumborhydrid zu dem entsprechenden 17ss-Ol reduziert werden, welches man dann anschliessend mit Dihydropyran in Gegenwart eines Säurekatalysators unter Bildung von 17ss-(2-Tetrahydropyranyloxy) östra-1,3,5(10),6,8 -pentaen-3 -ol-acetat behandelt. Die ent- sprechenden 17a-substituierten Verbindungen kann man aus Equilenin herstellen, unter Verwendung des Verfahrens von R. Gardi, C. Pedrali und A. Ercoli, Gazz. Chim. Ital. 93, 1028 (1963). Dieses Verfahren umfasst die Reduktion von 16a Bromequileninacetat, hauptsächlich zu 17a-Ol, Entfernung von Brom mit Raney-Nickel und Bildung des Tetrahydropyranyläthers. Östra-1,3,5(10),6,8 -pentaen-3,16,17-triol kann vorzugsweise beim 3 -C-Atom unter Verwendung des Verfahrens von 0. V. Dominguez, J. R. Seely und J. Gorski, Anal.
Chem. 35, 1243 (1963) acyliert werden, und anschliessend kann man es in den 16,17-Bis-tetrahydropyranyläther überführen. Östra-1,3,5(10),6,8-pentaen-3, 16ss, 17ss-triol kann man durch säurekatalysierte Reaktion mit Aceton oder Acetophenon zu dem entsprechenden Acetonid oder Acetophenonid umsetzen.
Die partielle Reduktion des Ringes B der Ausgangsmaterialien führt zu den gewünschten Östra-1,3,5(10),7-tetraenen.
Man führt die Reaktion in Gegenwart einer Lösung von Alkalimetallen oder Metallen alkalischer Erden in flüssigem Ammoniak aus. Das Metall kann Lithium, Natrium, Kalium oder Calcium sein. Die Reaktion wird vor allem in Gegenwart eines Lösungsmittels für das Steroid, insbesondere ein Äther, ausgeführt. Geeignete Lösungsmittel sind z. B. Di äthyläther, Tetrahydrofuran, Dioxan oder 1,2-Dimethoxy äthan; gute Resultate können auch ohne Anwendung eines organischen Lösungsmittels erhalten werden. Die Temperatur kann in einem Bereich von -70 bis -33 C C (Siedepunkt des flüssigen Ammoniaks) liegen, aber eine Temperatur von -65 bis -70" C wird bevorzugt. Nach beendigter Reaktion wird überschüssiges Metall gewöhnlich durch Zugabe einer Protonquelle, wie z. B.
Alkohol, Wasser oder Ammoniumchlorid, zersetzt, und man lässt im allgemeinen den flüssigen Ammoniak verdampfen und isoliert das Produkt in der Regel durch Extraktionen mit mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmitteln, wie z. B. Äther. Anschliessend kann das Lösungsmittel verdampft werden und, wenn gewünscht, kann das Produkt durch chromatographische Methoden und/oder Kristallisation gereinigt werden.
Am besten werden die Ketalschutzgruppen durch Behandlung mit verdünnter Mineralsäure oder Sulfonsäure, wie z. B.
p-Toluolsulfonsäure, entfernt.
Die folgenden Beispiele stellen besondere Ausführungsformen der Erfindung dar.
Beispiel 1
Equilenin-äthylenketal
Eine Mischung von 8,0 g Equilenin, 0,8 g p-Toluolsulfonsäure und 80 ml Äthylenglykol in 670 ml Benzol wird gerührt und 51/2 Stunden lang am Rückfluss gekocht. Das Reaktionsgefäss befindet sich in einem Eisbad und ist mit einer modifizierten Vorrichtung zur Wasserabtrennung versehen. Man kühlt die Lösung und wäscht mit gesättigter Natriumbicarbonatlösung und mit Wasser. Anschliessend wird getrocknet und verdampft. Durch Kristallisation aus Chloroform-Hexan erhält man Equilenin-äthylenketal mit einem Schmelzpunkt von 163 bis 165 C.
Auf die gleiche Weise kann man bei Verwendung von Propan-1,3-diol anstelle von Äthylenglykol das Trimethylenketal von Equilenin erhalten.
Beispiel 2
Equilenin
Zu 300 ml flüssigem Ammoniak, welcher sich in einem Dreihalskolben in einem Kühlbad aus festem Kohlendioxyd und Aceton bei 700 C befindet, gibt man 3,6 g Lithium in kleinen Stückchen. Nach 10 Minuten Rühren fügt man eine Lösung von 5,00 g Equilenin-äthylenketal in 100 ml trockenem Tetrahydrofuran tropfenweise 15 Minuten lang zu dieser Lösung und rührt noch 4 Stunden lang bei 700 C. Anschliessend wird festes Ammoniumchlorid zur Reaktionsmischung in kleinen Portionen gegeben, bis die tiefblaue Farbe verschwindet. Man rührt über Nacht und lässt den Ammoniak verdampfen. Dann fügt man Äther und Wasser hinzu, trennt die organische Schicht ab, wäscht gut mit Wasser, trocknet über Magnesiumsulfat und verdampft.
Man löst den Rückstand in 70 ml Aceton, fügt 20 ml 10%ige Salzsäure hinzu und hält die Lösung eine Stunde lang bei 40 bis 50 C. Dann wird die Lösung konzentriert und mit Äthylenacetat extrahiert. Nach dem Waschen mit Wasser, Trocknen und Abdampfen des Lösungsmittels bleibt ein rohes Produkt zurück, welches nach der Gas-Chromatographie 81% Equilin enthält. Nach Durchgang durch eine Kolonne von Silicagel unter Verwendung von Benzol und Äther-Benzol 5:95 als Eluiermittel und nach Kristallisation aus Methanol Wasser erhält man Equilin als kristallinen Feststoff mit einem Schmelzpunkt von 234 bis 237 C. Bei Bestimmung des Mischschmelzpunktes findet keine Temperaturerniedrigung statt.
Man kann auch Equilin erhalten, wenn die Reduktion des Äthylenketals von Equilenin bei 700 C mit Kalium anstelle mit Lithium, oder bei -33" C mit Natrium, Lithium oder Calcium ausgeführt wird. Anstelle von Tetrahydrofuran kann man Äther, Dioxan oder 1,2-Dimethoxyäthan verwenden.
Die Ausbeuten an Equilin sind ebenfalls hoch, wenn man das Ketal direkt hinzufügt, ohne organisches Lösungsmittel.
Auf ähnliche Weise wird nach der Reduktion von Equilenin-trimethylenketal eine saure Hydrolyse durchgeführt, wobei man Equilin erhält.
Beispiel 3
Equilenin-dimethylketal
Eine Mischung von 1,00 g Equilenin, 1 ml Trimethylorthoformat und einem Tropfen konzentrierter Schwefelsäure in 15 ml Methanol wird 10 Minuten lang unter Rückfluss erhitzt. Man neutralisiert die Säure mit einigen Tropfen Pyridin, konzentriert die Lösung im Vakuum und extrahiert den Rückstand mit Äther. Nach dem Waschen mit Wasser, Trocknen und nach Verdampfung des Lösungsmittels erhält man Equilenindimethylketal in Form eines gelben Schaums mit v max. 3580, 3300, 1110, 1125 und 1155 cml.
Auf die gleiche Weise erhält man bei Verwendung von Triäthyl- anstelle von Trimethyl-orthoformat und Äthanol anstelle von Methanol Equilenin-diäthylketal.
Beispiel 4
Equilin
Die Reduktion von Equilenin-dimethyl- oder -diäthylketal mit Lithium in flüssigem Ammoniak wird wie in Beispiel 2 ausgeführt. Man löst das rohe Produkt in Methanol, welches
10 Vol. % einer 10%gen wässrigen Salzsäure enthält. Man lässt 30 Minuten lang bei Zimmertemperatur stehen, verdünnt die Lösung mit Wasser und das ausgeschiedene Produkt wird aus wässrigem Methanol zu Equilin kristallisiert.
Beispiel 5 17ss -(2 -Tetrahydropyranyloxy) -östra-1,3,5 (10) ,6,8 - pentaen-3 -ol-acetat
Zu einer gerührten und auf 100 C gekühlten Suspension von 5,6 g Equilenin-acetat in 200 ml Methanol gibt man 1,0 g Natriumborhydrid. Nach 15 Minuten wird das überschüssige Hydrid durch Zugabe von Essigsäure zersetzt, und man konzentriert die Lösung in Vakuum, fügt Wasser hinzu, und nach dem Filtrieren erhält man Östra-1,3,5(10),6,8-pentaen- 3, 17ss -diol-3 -acetat mit einem Schmelzpunkt von 147 bis 152" C. Eine Mischung von 300 mg der letzten Verbindung, 8 mg p-Toluolsulfonsäure und 0,5 ml Dihydropyran in 15 ml Benzol wird 2 Stunden lang bei Zimmertemperatur gerührt.
Nach der Zugabe eines Tropfens Pyridin verdünnt man die Lösung mit Äther, wäscht mit Wasser, trocknet und verdampft zu 17ss-(2-Tetrahydropyranyloxy)-östra-1,3,5( 10),6,8- pentaen-3 -ol-acetat. Die Verbindung ist ein schwach gelbes ö1.
Auf ähnliche Weise werden Equilenin-propionat und -butyrat in das Propionat und Butyrat von 17ss-(2-Tetra hydropyranyloxy) -östra-1,3,5 (10),6,8 -pentaen-3 -ol umgewandelt.
Beispiel 6 17ss -Dihydroequilin
A. Die Reduktion von 380 ml 17ss-(2-Tetrahydropyranyloxy) -östra-1,3,5(10),6,8-pentaen-3 -ol-acetat, erhalten nach dem Verfahren von Beispiel 5, mit 800 mg Lithium in 60 ml flüssigem Ammoniak und 9 ml Tetrahydrofuran wird wie in Beispiel 2 ausgeführt. Nach 4 Stunden bei -70" C verändert sich die blaue Farbe durch Zugabe von Äthanol, man lässt den Ammoniak verdampfen und isoliert das Produkt durch Ätherextraktion. Man löst die rohe Verbindung in 5 ml Methanol und fügt 0,5 ml 10%aber Salzsäure dieser Lösung hinzu. Es wird bei Zimmertemperatur stehengelassen. Man isoliert die Verbindung durch Extraktion mit Äthylacetat.
Durch UV-Spektroskopie und Gas-Flüssigkeit-Chromatographie wurde festgestellt, dass diese Verbindung mit einer Standardprobe identisch ist.
Auf ähnliche Weise wird die Reduktion des Propionats und Butyrats von 17ss -(2-Tetrahydropyranyloxy) -östra1,3,5(10),6,8-pentaen-3-ol mit Lithium in flüssigem Ammoniak, gefolgt durch Säurebehandlung, zu 17ss-Dihydroequilin ausgeführt.
B. Zu einer gerührten Lösung von 0,31 g Lithium in 60 ml flüssigem Ammoniak bei -70" C gibt man eine Lösung von 0,50 g Equilenin in 7 ml Tetrahydrofuran. Nach 4 Stunden wird Ammoniumchlorid zu dieser Mischung gefügt, und man lässt den Ammoniak verdampfen. Das Reaktionsprodukt wird durch Ätherextraktion isoliert. Man erhält 17ss-Dihydroequilenin und 17ss-Dihydroequilin in ungefähr gleichen Mengen.
Diese Produkte wurden durch UV-Spektroskopie und Gas Flüssig-Chromatographie identifiziert.
C. Zu einer gerührten Lösung von 900 ml Lithium in 75 ml flüssigem Ammoniak gibt man bei Rückflusstemperatur eine Lösung von 500 mg 17ss-Dihydroequilenin in 10 ml Tetrahydrofuran. Man rührt 4 Stunden lang und gibt schnell 15 ml Äthanol zu der Mischung. Man lässt den Ammoniak verdampfen und extrahiert das Reaktionsprodukt mit Äther.
Das 17ss-Dihydroequilin wird durch Gas-Flüssig-Chromatographie identifiziert.
Auf die gleiche Weise wird die Reduktion von 17ss-Di- hydroequilenin-diacetat, -dipropionat oder -dibutyrat zu 17ss Dihydroequilin ausgeführt.
Beispiel 7
17ss-Dihydroequilin-3 -methyläther
Equilenin-methyläther wird mit Natriumborhydrid zu 17ss -Dihydroequilenin3 -methyläther reduziert. Man wandelt die Verbindung nach der in Beispiel 5 beschriebenen Methode in den entsprechenden 17ss-(2-Tetrahydropyranyl)-äther um.
Reduktion dieser Verbindung mit Lithium in flüssigem Ammoniak und gefolgt durch Säurebehandlung führt zu dem 17ss-Dihydroequilin-methyläther. Dieser Äther ist mit einer Standardverbindung identisch, was durch Gas-Flüssig-Chromatographie bewiesen wurde. Auf ähnliche Weise können die Äthyl-, Propyl-, Butyl-, Pental-, Hexyl-, Cyclohexyl- und 2-Tetrahydropyranyläther von Equilenin in die entsprechenden 17ss-Dihydroequilinäther übergeführt werden.
Beispiel 8 1 7a -Dihydroequilin
Nach dem weiter oben erwähnten Verfahren von R. Gardi, et al. wird Equileninacetat über das Enol-diacetat in das 16a Bromequileninacetat übergeführt. Die zuletzt erwähnte Verbindung wird mit Lithium-Aluminium-tritert. -butoxyhydrid zu hauptsächlich 16a-Bromöstra-1,3,5(10),6,8-pentaen- 3,17a-diol-3-acetat reduziert. Aus diesem Acetat entfernt man mit Raney-Nickel im siedenden Äthanol Brom und erhält das 17a-Dihydroequilenin-3-acetat. Die letztere Verbindung wird in 17a -(2-Tetrahydropyranyloxy) -östra-1,3,5 (10)6,8 -pentaen-3 -ol-acetat umgewandelt, indem man mit Dihydropyran und p-Toluolsulfonsäure in Benzol umsetzt.
Anschliessend wird mit Lithium in flüssigem Ammoniak nach der in Beispiel 2 beschriebenen Weise reduziert. Nach der Abspaltung der Tetrahydropyranyl-äthergruppe mit verdünnter Salzsäure konnte das Produkt als 17a-Dihydroequilin durch UV-Spektroskopie und Gas-Flüssig-Chromatographie identifiziert werden.
Beispiel 9 Östra-1,3,5 (10),7-tetraen-3,16a,17ss -triol
Nach der Methode von N.S. Leeds, D.K. Fukushima und T.F. Gallagher in J. Am. Chem. Soc., 76, 2943 (1954) wird Equileninacetat in das Enoldiacetat durch Umsetzung mit Essigsäureanhydrid in Gegenwart von p-Toluolsulfonsäure übergeführt. Anschliessend stellt man mit m-Chlorperbenzoesäure das 16a,17a-Epoxid her. Die Reduktion des Epoxids mit Lithium-aluminiumhydrid ergibt Östra-1,3,5(10),6,8 pentaen-3,16a,17ss-triol.
Man lässt eine Lösung von 500 mg der zuletzt erwähnten Verbindung in 13 ml 1:31 Essigsäureanhydrid-Pyridin 24 Stunden lang bei Zimmertemperatur stehen und gibt dann in Eiswasser. Das entsprechende 3-Acetat wird durch Äther extraktion isoliert. Man löst die Verbindung in 10 ml Benzol,
0,5 ml Dihydropyran und gibt 20 mg p-Toluolsulfonsäure zu der Mischung. Die Mischung wird bei Zimmertemperatur 4 Stunden lang gerührt. Anschliessend findet Neutralisation, Extraktion und Waschen mit Wasser statt und man erhält 16n, 17ss -Bis-(2-tetrahydropyranyloxy)-östra-1,3,5(10),6,8- pentaen -3 -ol -acetat.
Man reduziert die Verbindung mit Lithium in flüssigem
Ammoniak nach dem Verfahren von Beispiel 2. Nach Ab spaltung der 2-Tetrahydropyranyl-Schutzgruppen erhält man Östra-1,3,5(10),7-tetraen-3, 16a,17ss-triol mit A max. 280 mu;
E = 2100 (Äthanol).
Beispiel 10 Östra-1,3,5(10),7-Tetraen-3,16ss,17ss-triol
Das bekannte (Huffman, US-Patent Nr. 3 002 983) Östra 1,3,5(10),6,8-pentaen-3, 16ss,17ss-triol wird zuerst in das
3-Acetat und anschliessend in den 16,17-Bis-tetrahydropyra nyläther nach dem Verfahren für 3,16a,17ss-Triol (Beispiel 9) übergeführt. Die Reduktion wird mit Lithium in flüssigem
Ammoniak wie in Beispiel 2 ausgeführt, gefolgt durch Säure abspaltung der Tetrahydropyranylgruppen. Man erhält Östra 1,3,5(10),7-tetraen-3,16ss,17ss-triol. Die aus wässrigem Me thanol umkristallisierte Verbindung hat einen Schmelzpunkt von 248 bis 249 C, [a]D + 239 (Methanol).
Beispiel 11 Östra-1,3,5(10),7-tetraen-3,16ss,17ss-triol-
16,17-acetonid
Eine Suspension von 2,00 g Östra-1,3,5(10),6,8-pentaen
3,16ss,17ss-triol in 50 ml Aceton, die 0,3 mol 70%der Perchlorsäure enthält, wird eine Stunde lang bei Zimmertemperatur gerührt. Das Steroid löst sich gut auf. Man neutralisiert die
Säure mit Pyridin, konzentriert und verdünnt mit Wasser. Als
Endprodukt erhält man das 16,17-Acetonid. Die Verbindung wird in Äther gelöst, mit Lithium in flüssigem Ammoniak bei 700 C wie in Beispiel 2 reduziert. Nach Isolierung des rohen Produktes und Umkristallisation aus wässrigem Metha nol erhält man Östra-1,3,5(10),7-tetraen-3,16ss, 17ss-triol-
16,17-acetonid mit einem Schmelzpunkt von 212 bis 213 C, [a]D + 238".
Auf ähnliche Weise ergibt die Umsetzung von Östra 1,3,5(10),6,8 -pentaen-3, 16ss, 17ss -triol mit Acetophenon an stelle von Aceton, gefolgt durch Reduktion mit Lithium und flüssigem Ammoniak, Östra- 1,3,5 (10),8 -tetraen-3,16ss,17ss - triol-16,17-acetophenonid, v max. 3600, 3450, 1600, 1500, 1065 cm-9.
Durch Behandlung des Acetonids oder Acetophenonids mit verdünnter Salzsäure erhält man Östra-1,3,5(10),7 tetraen-3,16ss,17ss-triol, F. 248 bis 249 C.