DE1005512B - Verfahren zur Trennung von 4-Pregnen- 11ª‰, 17ª‡, 21-triol-3, 20-dion (Hydrocortison) und 4-Pregnen-11ª‡, 17ª‡, 21-triol-3, 20-dion (11-epi-Hydrocortison) - Google Patents

Description

• Verfahren zur Trennung von 4-Pregnen-

  11ß, 1'7a, 21-triol-3, 20-dion (Hydrocortison)

  und 4-Pregnen-11a, 17a, 21-triol-3,20-dion

  (11-epi-Hydrocortison)

  Bei der biochemischen Oxydation von Reichsteins

  Substanz S (4-Pregnen-17a, 21-diol-3, 20-dion) mit

  Schimmelpilzen kann sowohl Hydrocortison (Kendalls

  Verbindung F = 4-Pregnen-11ß-17a, 21-triol-3, 20-dion)

  als auch 11-epi-Hydrocortison (epi-Verbindung F =

  4-Pregnen-11 a, 17a-21-triol-3, 20-dion) entstehen (vgl.

  Experientia, Bd. 10, 1954, S.397, Journ. Amer. Chem.

  Soc., Bd. 76, 1954, S. 4050). Es können aber auch beide

  Verbindungen gleichzeitig gebildet werden.

  Hydrocortison ist ein Nebennierenrindenhormon, das

  große therapeutische Bedeutung besitzt. 11-epi-Hydro-

  cortison besitzt keine physiologische Wirkung; es läßt

  sich aber z. B. über sein 21-Monoacetat, durch Oxydation

  der 11 a-ständigen Oxygruppe in bekannter Weise z. B.

  in Cortisonacetat überführen, das seinerseits ebenfalls

  als Nebennierenrindenhormon therapeutisch verwendet

  wird. Die Trennung eines Gemisches aus Hydrocortison

  und 11-epi-Hydrocortison besitzt daher eine große

  Bedeutung und sollte so verlaufen, daß man sowohl das

  Hydrocortison gewinnt als auch aus dem übrigbleibenden

  11-epi-Hydrocortison Cortison herstellen kann.

  Die direkte Trennung eines Gemisches von Hydro-

  cortison und 11-epi-Hydrocortison ist schwierig. Sowohl

  bei fraktionierter Kristallisation als auch bei der Chroma-

  tographie sind die Ausbeuten an reinen Komponenten

  gering. Günstiger liegen die Verhältnisse bei Acylaten der

  beiden Verbindungen.

  Es wurde nun gefunden, daß man ein Gemisch von

  Hydrocortison und 11-epi-Hydrocortison dadurch trennen

  kann, daß man diese Verbindungen durch Acylierung in

  an sich bekannter Weise in ein Gemisch aus Hydro-

  cortison-21-acylat und 11-epi-Hydrocortison-11, 21-di-

  acylat überführt und dieses Gemisch der Acylate durch

  fraktionierte Kristallisation trennt.

  Hydrocortison und 11-epi-Hydrocortison verhalten

  sich gegenüber Acylierungsmitteln verschieden. Dies

  beruht auf der unterschiedlichen Reaktionsfähigkeit der

  llständigen Hydroxylgruppen. Unter den üblichen

  Bedingungen wird die 11 a-ständige Oxygruppe leicht

  acyliert, die 11 a-ständige Oxygruppe nicht (vgl. z. B.

  Fieser und Fieser, Natural Products Related to

  Phenanthrene, 3. Auflage, New York, 1949, S.408). So

  entsteht z. B. mit einem hberschuß von Essigsäure-

  anhydrid unter den üblichen Bedingungen aus 11-epi-

  Hydrocortison das 11a, 21-Diacetat, aus Hydrocortison

  dagegen nur das 21-Monoacetat, die beide bekannt sind

  (vgl. z. B. USA.-Patentschrift 2 602 769; Experientia,

  Bd.8, 1952, S.424; Journ. biol. Chem., Bd.203, 1953,

  S. 807). Setzt man 11-epi-Hydrocortison mit nur 1 Mol

  eines Acylierungsmittels, z. B. Essigsäureanhydrid um,

  so reagiert bevorzugt die 21 ständige Oxygruppe, und man

  erhält z. B. das 11-epi-Hy drocortison-21-monoacetat (vgl.

  die vorstehend genannte Literatur). Es wurde nun

  gefunden, daß diese partielle Acylierung besonders gut

  verläuft, wenn man bei tiefer Temperatur, vorzugsweise

  zwischen 0 und - 20° arbeitet. Man erhält so aus 11-epi-

  Hydrocortison das 21-Monoacetat in praktisch quanti-

  tativer Ausbeute.

  Zur Trennung von Hydrocortison und 11-epi-Hydro-

  cortison kann man erfindungsgemäß so vorgehen, daß

  man auf das Gemisch ein Acylierungsmittel im Über-

  schuß einwirken läßt. Wie das Trennungsschema zeigt,

  erhält man dann ein Gemisch aus Hydrocortison-21-acylat

  (Verbindung 1) und 11-epi-Hydrocortison-11, 21-diacylat

  (Verbindung II). Da letzteres leichter löslich ist als

  ersteres, lassen sich beide durch fraktionierte Kristalli-

  sation voneinander trennen.

  Die Unterschiede in der Kristallisationsfähigkeit und

  Löslichkeit der Verbindungen (I) und (II) sind nicht

  immer so groß, daß eine vollständige Trennung durch

  eine einzige Kristallisation erreicht wird, sondern es muß

  gegebenenfalls mehrmals kristallisiert werden. Günstiger

  liegen die Verhältnisse, wenn man die Acylierung so

  durchführt, daß im 11-epi-Hydrocortisondiacylat zwei

  verschiedene Acylreste vorliegen.

  Hierzu muß das Gemisch von Hydrocortison und

  11-epi-Hydrocortisonzunächst irrein solches der 21-Mono-

  acylate (Verbindungen I, IV) übergeführt werden. Es

  war nicht vorauszusehen, wie die Reaktion mit 1 Mol

  eines Acylierungsmittels verlaufen würde, zumal aus der

  USA.-Patentschrift 2 602 769 hervorgeht, daß bei Um-

  setzung von 11-epi-Hydrocortison und 1 Mol Essigsäure-

  anhydrid bei Zimmertemperatur eine Mischung aus

  11-epi-Hydrocortison-11, 21-diacetat und -21-monoacetat

  entsteht. Es war daher zu erwarten, daß bei Einwirkung

  von z. B. 1 Mol Essigsäureanhydrid auf ein Gemisch aus

  Hydrocortison und 11-epi-Hydrocortison ein Gemisch aus

  Hydrocortison, Hydrocortison-21-acetat, 11-epi-Hydro-

  cortison, 11-epi-Hydrocortison-21-acetat und 11-epi-

  Hydrocortison-11, 21-diacetat entstehen könnte. Es wurde

  jedoch gefunden, daß die Monoacylierung bei tiefer Tem-

  peratur, vorzugsweise bei 0 bis - 20', praktisch quanti-

  tativ so verläuft, daß nur Hydrocortison-21-acylat und

  11-epi-Hydrocortison-21-acylat entstehen. Dieses Ge-

  misch läßt sich nun, auch ohne Abtrennung der Mono-

  acylate, mit einem anderen Acylierungsmittel zu dem

  gewünschten Gemisch aus Hydrocortison-21-acylat (Ver-

  bindung I) und einem gemischten 11-epi-Hydrocortison-

  11, 21-diacylat (Verbindung III) direkt iveiteracylieren.

  Die Trennung solcher Gemische (Verbindungen I, III)

  mit verschiedenen Acylresten durch Kristallisation ver-

  läuft noch besser als die von solchen mit gleichen Acyl-

  resten (Verbindungen I, II), da die Kristallisationstendenz

  der gemischten Diacylate (Verbindung III) geringer ist.

  Man erhält so in der Regel durch eine einzige Umkristal-

  lisation des Gemisches (Verbindungen I, III) in praktisch

  quantitativer Ausbeute ein fast analysenreines Hydro-

  cortison-21-acylat (Verbindung I).

  Nach den beiden vorstehend beschriebenen Arbeits-

  weisen gewinnt man kristallisiertes Hydrocortison-21-

  monoacylat (Verbindung I), während sich aus der Mutter-

  lauge 11-epi-Hydrocortison-11, 21-diacylat (Verbindung

  II bzw. III) abtrennen läßt. Um das letztere nutzbringend

  zu verwerten, beispielsweise es in ein Cortisonacylat über-

  zuführen, müßte man die 11 a-ständige Acyloxygruppe

  zur freien 11a-ständigen Oxygruppe hydrolysieren. Dies

  ist aber bei empfindlichen Verbindungen von der Art des

  Hydrocortisons, die eine Dioxyacetonseitenkette tragen,

  sehr schwierig. Es wäre daher erwünscht, wenn man aus

  dem Gemisch von Hydrocortison und 11-epi-Hydro-

  cortison wenigstens den Hauptteil des 11-epi-Hydro-

  cortisons vor seiner Überführung in das 11, 21-Diacylat

  abtrennen könnte.

  Eine Anreicherung an Hydrocortison läßt sich in der

  Tat erreichen, wenn man das bei der vorstehend beschrie-

  benen stufenweisen Acylierung zunächst anfallende Ge-

  misch der 21-Monoacylate des Hydrocortisons und 11-epi-

  Hydrocortisons vor der weiteren Acylierung fraktioniert

  kristallisiert. Man erzielt allerdings hierdurch keine voll-

  ständige Trennung. Zwar kristallisiert z. B. Hydro-

  cortison-21-acetat sehr gut und ist schwer löslich, während

  11-epi-Hydrocortison-21-acetat amorph anfällt (vgl.

  USA.-Patentschrift 2 602 769, Experientia, Bd. 8, 1952,

  S.424) und leicht löslich ist. Beim Umkristallisieren

  eines Gemisches beider Monoacetate erhält man aber

  Mischkristalle, deren Gehalt an Hydrocortison-21-acetat

  je nach den Bedingungen der Kristallisation zwischen

  z. B. 60 und 99 °/o liegen kann. Eine vollständige Tren-

  nung ist nicht immer reproduzierbar möglich. Es zeigte

  sich, daß für diesen Zweck als Lösungsmittel Methanol,

  Äthanol und Aceton besonders geeignet sind. Geht man

  z. B. von einem Gemisch aus Hydrocortison und 11-epi-

  Hydrocortison im Verhältnis 1 : 1 aus und führt es in ein

  Gemisch der 21-Monoacetate über, so kann man aus

  letzterem durch Umkristallisieren aus Aceton in der

  Regel zu Produkten gelangen, die zu 80 bis 90 °/o aus

  Hydrocortison-21-acetat bestehen, während der Haupt-

  teil des 11-epi-Hydrocortisonacetats in der Mutterlauge

  verbleibt und für andere Zwecke, z. B. zur Gewinnung

  von Cortisonacetat, nutzbar gemacht werden kann. Das

  durch die Fraktionierung angereicherte Hydrocortison-

  21-acetat kann nun, wie vorstehend beschrieben, rein

  erhalten werden, indem man den noch verbliebenen Rest

  an 11-epi-Hydrocortison-21-acetat nach weiterer Acy-

  lierung als Diacylat abtrennt.

  Die Acylierungen werden in an sich bekannter «'eise

  vorgenommen, am besten mit einem Säureanhydrid oder

  einem Säurechlorid in Lösung einer organischen tertiären

  Base wie Pyridin, Chinolin oder Dimethylanilin. Als

  Acylierungsmittel kommen Anhydride und Chloride ali-

  phatischer oder aromatischer Säuren in Frage, z. B.

  Essigsäureanhydrid, Propionsäureanhydrid, Buttersäure-

  anhydrid oder Benzoesäureanhydrid, ebenso die ent-

  sprechenden Säurechloride.

  Die erhaltenen Hydrocortison-21-acylate finden direkt

  als Heilmittel Anwendung oder können durch vorsichtige

  Hydrolyse in freies Hydrocortison übergeführt werden,

  das seinerseits ein Nebennierenrindenhormon ist. Die

  11-epi-Hydrocortison-21-acylate können als Zwischen-

  produkte zur Herstellung von Cortison und anderen

  Nebennierenrindenhormonen dienen.

  Beispiel 1

  500 mg eines Gemisches mit einem Gehalt von 70°;o

  Hydrocortison (= 350 mg) und 300/, 11-epi-Hydro-

  cortison (= 150 mg) werden in 3 ccm trockenem Pyridin

  gelöst, und es werden 2 ccm Essigsäureanhydrid zugefügt.

  Man läßt die Lösung über Nacht bei - 20' stehen, dampft

  dann im Vakuum zur Trockne ein, nimmt den Rückstand

  in Aceton auf, engt bis zur beginnenden Kristallisation

  ein, saugt die Kristalle nach einigen Stunden ab und

  wäscht mit Äther aus.

  Ausbeute: 260 mg Hydrocortison-21-acetat mit einem

  Gehalt von 94"/, Hydrocortison-21-acetat und 611j,

  11-epi-Hydrocortison-11, 21-diacetat.

  Aus der Mutterlauge kristallisiert nach weiterem Ein-

  engen eine zweite Fraktion von 140 mg aus, die zu 82 °/o

  aus Hydrocortison-91-acetat und zu 180/, aus 11-epi-

  Hydrocortison-11, 21-diacetat besteht. Durch erneutes

  Umkristallisieren aus Aceton-Äther erhält man 70 mg

  Hydrocortison-21-acetat mit einem Reinheitsgrad von

  960/,. Sie werden mit den obengenannten 260 mg ver-

  einigt; durch nochmaliges Umkristallisieren aus Aceton

  erhält man dann völlig reines Hydrocortison-21-acetat.

  Aus den vereinigten Mutterlaugen kristallisiert 11-epi-

  Hydrocortison-11-21-diacetat aus.

  Beispiel 2

  500 mg eines Gemisches mit 24"/, Hydrocortison

  (= 120 mg) und 68 °/0 11-epi-Hydrocortison (= 340 mg)

  werden in 2 ccm wasserfreiem Pyridin gelöst. Man kühlt

  die Lösung auf -20' ab und gibt 0,14 ccm (1 Mol)

  Essigsäureanhydrid hinzu, läßt dann die Lösung 18 bis

  24 Stunden bei - 20' stehen. Dann fügt man 0,5 ccm

  Propionsäure zu und erwärmt die Mischung 6 Stunden auf

  etwa 40'. Das entstandene Gemisch aus Hydrocortison-

  21-acetat und 11-epi-Hydrocortison-11-propionat-21-ace-

  tat wird analog Beispiel 1 aufgearbeitet. Durch Um-

  kristallisieren aus Aceton erhält man 95 mg Hydrocorti-

  sonacetat.

  Aus der Mutterlauge kristallisieren 135 mg eines Sub-

  stanz in großen Platten aus, die zu 881)/, aus 11-epi-

  Hydrocortison-11-propionat-21-acetat besteht und noch

  121)/, Hydrocortison-21-acetat enthält.

  Durch Umkristallisieren läßt sich hieraus reines 11-epi-

  Hydrocortison-ll-propionat-21-acetat erhalten, das bei

  168' schmilzt.

  Beispiel 3

  Ein Gemisch aus 100 mg Hydrocortison-21-acetat und

  100 mg 11-epi-Hydrocortison-21-acetat wird in 2 ccm

  trockenem Pyridin gelöst, und man fügt 0,5 ccm Buttersäureanhydrid hinzu. Nach dem Stehen bei Zimmertemperatur über Nacht gießt man das Gemisch in 25 ccm Wasser, schüttelt kräftig um und läßt 1 Stunde bei Zimmertemperatur stehen, bis das Buttersäureanhydrid zersetzt ist. Man extrahiert viermal mit 50 ccm Methylenchlorid, wäscht mit 2 n-H Cl, Natriumbicarbonat und Wasser, trocknet über Natriumsulfat und destilliert das Lösungsmittel ab. Der Rückstand wird in Methanol aufgenommen und eingeengt, bis Kristallisation eintritt. Nach 1 bis 2 Stunden werden die Kristalle abgesaugt. Ausbeute: 100 mg Hydrocortison-21-acetat.
• Aus der verbleibenden Mutterlauge kristallisieren auf Anspritzen mit etwas Wasser 100 mg 11-epi-Hydrocortison-11-butyrat-21-acetat aus, das nach Umkristallisieren aus Aceton bei 170° schmilzt.
• Sinngemäß kann man auch wie im Beispiel 2 von einem Gemisch aus Hydrocortison und 11-epi-Hydrocortison ausgehen und die Acetylierung und Umsetzung mit Buttersäureanhydrid hintereinander in der gleichen Lösung durchführen. Beispiel 4 Eine Mischung aus 100 mg Hydrocortison-21-acetat und 100 mg 11-epi-Hydrocortison-21-acetat wird in 5 ccm trockenem Pyridin gelöst. Man fügt 0,3 g Benzoesäureanhydrid hinzu und erwärmt die Mischung 1 Stunde auf 70 bis 80°. Dann gießt man die Lösung in 20 ccm Wasser, läßt 1 Stunde bei Zimmertemperatur stehen und extrahiert viermal mit 50 ccm Methylenchlorid. Nach dem Waschen mit 2 n-H Cl, Natriumbicarbonatlösung und Wasser und nach dem Trocknen mit Natriumsulfat destilliert man das Methylenchlorid im Vakuum ab. Der Rückstand wird in Aceton aufgenommen und liefert nach Einengen bis zur Kristallisation, Absaugen der Kristalle und Waschen mit Äther 80 mg Hydrocortison-21-acetat mit einem Reinheitsgrad von 96 %. In der Mutterlauge befindet sich das 11-epi-Hydrocortison-11-benzoat-21-acetat. Beispiel 5 a) 900 mg eines Gemisches aus Hydrocortison und I 1-epi-Hydrocortison mit einem Gehalt von 20 °/o (= 180 mg) des ersteren und 72 °/o (= 650 mg) des letzteren löst man in 4 ccm wasserfreiem Pyridin. Man kühlt die Lösung auf - 20° ab und gibt 0,255 ccm Essigsäureanhydrid (1,1 Mol) hinzu, läßt dann die Lösung 18 bis 24 Stunden bei - 20° stehen. Nun fügt man 20 bis 30 ccm Wasser hinzu und läßt 30 Minuten bei Zimmertemperatur stehen. Man extrahiert die wäßrige Lösung dreimal mit 100 ccm Methylenchlorid, wäscht den Extrakt mit 2 n-H Cl, 10°/oiger Natriumbicarbonatlösung, Wasser und trocknet über Natriumsulfat. Nach dem Einengen auf ein kleines Volumen erfolgt Kristallisation. Die Kristalle werden abgesaugt, mit Äther gewaschen und getrocknet. Man erhält 405 mg eines Produktes mit einem Gehalt von 50 °/o Hydrocortison-21-acetat und 50 °/a 11-epi-Hydrocortison-21-acetat. Die verbleibende Mutterlauge enthält nur 11-epi-Hydrocortison-21-acetat. Durch Umkristallisieren aus Aceton erreicht man eine weitere Anreicherung an Hydrocortison-acetat auf einen Reinheitsgrad von 840/,. Ausbeute: 217 mg.

  Die verbleibende Mutterlauge, die noch 11-epi-Hydro-

  cortison-21-acetat enthält, wird mit der ersten vereinigt.

  Man kann hieraus durch Oxydation mit Chromsäure-

  anhydrid in bekannter Weise Cortisonacetat gewinnen.

  b) Die nach a) erhaltenen 216 mg Hydrocortison-21-

  acetat, die noch 160/, 11-epi-Hydrocortison-21-acetat

  enthalten, werden in 1,5 ccm trockenem Pyridin gelöst,

  und man setzt 0,15 ccm Propionsäureanhydrid zur Lösung

  hinzu. Man erwärmt die Mischung 4 bis 6 Stunden auf

  etwa 40°. Die Aufarbeitung erfolgt wie unter a) beschrie-

  ben. Man erhält nach Umkristallisieren aus Aceton 175 mg

  Hydrocortison-21-acetat mit einem papierchromatogra-

  phisch gemessenen Reinheitsgrad von 991)/,.

  Schmelzpunkt 223°; [a] = + 160 (c = 0,3 in Äthanol).

  Beispiel 6

  Ausführung wie im Beispiel 5 mit einem Gemisch aus

  1,7 g, das zu 35 °/o aus Hydrocortison (--- 0,595 g) und zu

  65 °/o aus 11-epi-Hydrocortison (= 1,105 g) besteht.

  Ausbeute: 0,520 g Hydrocortison-21-acetat.

  Beispiel 7

  Ausführung wie im Beispiel 5 mit einem Gemisch aus

  3,3 g, das zu 47 °/o aus Hydrocortison (- 1,55 g) und zu

  50 °/o aus 11-epi-Hydrocortison (= 1,65 g) besteht.

  Ausbeute: 1,39 g Hydrocortison-acetat.

  Trennungsschema siehe Seite 4

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Trennung von 4-Pregnen-llß-17a, 21-triol-3, 20-dion (Hydrocortison) und 4-Pregnen-11a, 17a, 21-triol-3, 20-dion (11-epi-Hydrocortison), dadurch gekennzeichnet, daß man die in dem Gemisch enthaltenen beiden Verbindungen in an sich bekannter Weise zu einem Gemisch aus einem Hydrocortison-21-acylat und einem 11-epi-Hydrocortison-11, 21-diacylat acyliert und dieses durch fraktionierte Kristallisation trennt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Acylierung fraktioniert vornimmt, indem man zunächst mit 1 Mol eines Acylierungsmittels ein Gemisch aus Hydrocortison-21-acylat und 11-epi-Hydrocortison-21-acylat herstellt und anschließend mit einem anderen Acylierungsmittel weiteracyliert.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man zur fraktionierten Acylierung 1 Mol eines Acylierungsmittels bei tiefer Temperatur, vorzugsweise bei 0 bis - 20°, einwirken läßt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das nach Umsetzung mit 1 Mol eines Acylierungsmittels erhaltene Gemisch aus einem Hydrocortison-21-acylat und einem 11-epi-Hydrocortison-21-acylat durch fraktionierte Kristallisation weitgehend trennt, die erhaltene, an dem entsprechenden Hydrocortison-21-acylat angereicherte Fraktion mit dem gleichen oder einem anderen Acylierungsmittel weiteracyliert und fraktioniert kristallisiert.