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Verfahren zur Herstellung von in 1- und 4-Stellung ungesättigten Steroid-3-ketonen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von
in 1- und 4-Stellung ungesättigten Steroid-3-ketonen und insbesondere, jedoch nicht
ausschließlich, zur Herstellung von 1,(2)-Dehydrocortisonestern, 1,2-Dehydrocortisolestern
und verwandten Verbindungen.
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Es hat sich gezeigt, daß durch die Einführung einer Doppelbindung
in die 1,(2)-Stellung von Cortison, Cortisol und ihrer Ester die therapeutische
Wirksamkeit dieser Verbindungen gesteigert wird. Dieser Entdeckung schlossen sich
intensive Forschungen auf dem Gebiet der Herstellung von Analogen des Cortisons
und anderer Steroide mit ähnlicher therapeutischer Wirkung und einer Doppelbindung
in 1,(2)-Stellung an. Außer Cortison und seinen Analogen sind auch andere in 1-
und 4-Stellung ungesättigte Steroid-3-ketone von Interesse.
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Die üblicherweise für die Synthese von in 1- und 4-Stellung ungesättigten
Steroid-3-ketonen angewandten Verfahren der Bromwasserstoffabspaltung aus 2,4-Dibromsteroid-3-ketonen
führen zu Produktgemischen, die das gewünschte, in 1- und 4-Stellung ungesättigte
Steroid-3-keton je nach Verlauf der Bromwasserstoffabspaltung in größeren oder kleineren
Mengen neben den in 1-Stellung, in 4-Stellung und/oder in 4- und 6-Stellung ungesättigten
Steroid-3-ketonen als Verunreinigungen enthalten. Bei dem Versuch, derartige Gemische
unter Anwendung üblicher Arbeitsweisen, wie Chromatographie und fraktionierte Kristallisation,
zu trennen, wurde kein nennenswerter Erfolg erzielt. Andere Methoden zur Herstellung
von in 1- und 4-Stellung ungesättigten Steroid-3-ketonen schließlich führen höchstwahrscheinlich
ebenfalls zu Mischungen, die diese Steroide neben den in 1-Stellung, in 4-Stellung
und/oder in 4- und 6-Stellung ungesättigten Steroid-3-ketonen enthalten.
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Es wurde nun gefunden, daß im Gegensatz zu den gesättigten Steroid-3-ketonen
und den in 1- oder in 4-Stellung sowie den in 4- und 6-Stellung ungesättigten Steroid-3-ketonen,
die mit Girardreagenz T oder P Derivate bilden, die in 1- und 4-Stellung ungesättigten
Steroid-3-ketone keine derartigen Derivate bilden, wenn sie außer der 3ständigen
Ketogruppe keine weitere reaktionsfähige Carbonylgruppe enthalten. Als »reaktionsfähige
Carbonylgruppea werden Carbonylgruppen bezeichnet, die unter günstigen Bedingungen
mit Girardreagenz T oder P reagieren und Derivate damit bilden. So ist z. B. bekannt,
daß eine llständige Ketogruppe von Steroiden gegenüber Girardreagenzien nicht reaktionsfähig
ist; das gleiche gilt für eine 20ständige Ketogruppe, wenn sie einer sterischen
Hinderung unterliegt; die 20ständige Ketogruppe ist im Cortison reaktionsfähig,
während sie in Cortison-21-acylaten nicht reaktionsfähig ist. Auf Grund dieser Tatsache
lassen sich Mischungen aus in 1- und 4-Stellung ungesättigten Steroid-3-ketonen
einerseits und gesättigten Steroid-3-ketonen und/oder a,ß-ungesättigten Steroid-3-ketonen
andererseits leicht trennen. Diese Tatsache ist außerordentlich überraschend, da
von keinem anderen Steroid-3-keton bekannt ist, das es kein Girardderivat liefert,
und es kann nur angenommen werden, daß dies auf den Einfluß der zwei benachbarten
Doppelbindungen zurückzuführen ist. Die genannte Tatsache ist um so mehr überraschend,
als die in 4- und 6-Stellung ungesättigten Steroid-3-ketone, wie oben ausgeführt,
Girardderivate bilden.
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Die Erfindung betrifft deshalb ein Verfahren zur Herstellung von in
1- und 4-Stellung ungesättigten Steroid-3-ketonen, die außer der 3ständigen Ketogruppe
keine wie vorstehend definierte reaktionsfähige Carbonylgruppe enthalten, wobei
ein diese Steroide zusammen mit anderen Steroid-3-ketonen, in 1-Stellung, in 4-Stellung
und/oder in 4- und 6-Stellung ungesättigten Steroid-3-ketone enthaltendes Gemisch
mit Girardreagenz T oder P in einem Lösungsmittel unter Bildung der Girardderivate
des anderen Steroids bzw. der anderen Steroide umgesetzt und das gewünschte, in
1- und 4-Stellung ungesättigte Steroid-3-keton aus dem Reaktionsgemisch abgetrennt
wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist bei Einhaltung der beschriebenen
Bedingungen ganz allgemein anwendbar. Es eignet sich jedoch besonders für die Herstellung
von
in 1- und 4-Stellung ungesättigten Steroid-3-ketonen der allgemeinen Formel
In dieser Formel bedeutet R1 ein Sauerstoffatom oder eine Hydroxylgruppe, R2 Wasserstoff
oder Halogen, insbesondere Fluor, R3 eine Acylgruppe und R4 Wasserstoff oder eine
Acylgruppe. Bevorzugte Acylgruppen sind solche, die sich von Carbonsäuren ableiten,
beispielsweise die Acetyl-, Propionyl-, Benzoyl- oder Phenylacetylgruppe. Beispiele
für bevorzugte Verbindungen der Formel I sind 1,2-Dehydrocortison- und 1,2-Dehydrocortisolester,
insbesondere die 21-Acetate und 17,21-Diacetate dieser Verbindungen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird zweckmäßig durch Erwärmen des
Ausgangssteroidgemisches mit Girardreagenz T oder P in einem geeigneten Lösungsmittel,
beispielsweise einer Mischung aus Äthanol und Essigsäure, und anschließende Abtrennung
des in 1- und 4-Stellung ungesättigten Steroid-3-ketons in beliebiger zweckmäßiger
Weise durchgeführt. Die gebildeten Girardderivate sind wasserlöslich und können
deshalb dem Reaktionsgemisch leicht entzogen werden, da die in 1- und 4-Stellung
ungesättigten Steroid-3-ketone in Wasser unlöslich sind. Wenn das bei der Herstellung
der Derivate verwendete Lösungsmittel mit Wasser nicht mischbar ist, dann bleibt
das in 1- und 4-Stellung ungesättigte Steroid-3-keton bei Zugabe von Wasser in der
organischen Phase und kann aus dieser leicht isoliert werden. Bei Verwendung eines
mit Wasser mischbaren Lösungsmittels bei der Herstellung der Girardderivate ist
es nötig, das in 1- und 4-Stellung ungesättigte Steroid-3-keton nach Zugabe von
Wasser mit einem mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel zu extrahieren. Bei der
praktischen Durchführung ist es im Anschluß an die Bildung der Girardderivate zweckmäßig,
das Reaktionsgemisch mit einem verdünnten wäßrigen, schwachen Alkali, z. B. wäßrigem
Natriumbicarbonat, zu versetzen und dann die Extraktion des gewünschten in 1- und
4-Stellung ungesättigten Steroid-3-ketons vorzunehmen.
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Für die Extraktion geeignete, mit Wasser nicht mischbare Lösungsmittel
sind beispielsweise Ester, wie Essigsäureäthylester und Methylendichlorid.
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Das in 1- und 4-Stellung ungesättigte Steroid-3-keton kann in beliebiger
geeigneter Weise, beispielsweise durch Destillation, aus dem Lösungsmittel gewonnen
und danach durch Kristallisation gereinigt werden, der nötigenfalls eine Behandlung
mit Aktivkohle vorausgeht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für die Trennung
von Steroidgemischen, die bei der Abspaltung von Bromwasserstoff aus 2,4-Dibromsteroid-3-ketonen,
insbesondere solchen mit a-ständigem Wasserstoffatom in 5-Stellung, gebildet werden.
Eine derartige Bromwasserstoffabspaltung kann beispielsweise durch Erwärmen eines
2,4-Dibrom-5a-steroid-3-ketons mit Semicarbazidbase oder einem Semicarbazidsalz
in einem substituierten Amid der Formel R' - C 0 - N R" R"' als Reaktionsmedium
und Zersetzung des gebildeten Semicarbazons unter Freisetzung des Ketons erzielt
werden. In der Formel für das substituierte Amid bedeutet R' ein Wasserstoffatom
oder eine aliphatische Gruppe mit bis zu
| 6 Kohlenstoffatomen, und R" und R` sind Alky "l '` |
| mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, die auch zrz11eines cycloaliphatischen
oder hetero,cycLtschen |
| bilden können. |
| Die folgenden Beispiele erläutern die'Erfindurgsie zu beschränken. |
| Beispiel 1 |
| 5,25g eines Steroid-3-ketongeniisches* :1`' Gier '' |
| Benz P, 50 ml Äthanol und 5 nu Ure va' |
| 15 Minuten unter Rückfluß erhitzt, abgekeLlt uad fn |
| wäßrige Natriumbicarbonatlösung g!epssen. Durrä@ |
| traktion mit Essigsäureäthylester'" änschlieB# |
| Entfernung des Lösungsmittels unier vermin |
| Druck werden 3,66 g Substanz erhalten; |
| R,<<@,>> = 238 miL; E,% ,578a |
| Nach zweimaligem Umkristall'isiere@ 'aus me |
| erhält man 1,2-Dehydrocortisonacetat Tiem F. |
| bis 232°. []0 p = + 191° (c = 0,9ea, # Chlorof |
| 187' (c = 0,9 °/o in Dioxa) ; ..', gis .. . ,s
. |
| El lt = 354; y`$: 1740 und 12W (w21m,Acetat); |
| (20-Keton), 1705 (Keton), 1656, °16W' 'Und 16x -; |
| (1,4-Dien-3-keton). |
| Das bei der vorstehend beschriebenen Arbeztsw' ._: |
| Ausgangsmaterial verwendete Steroidgemisch |
| der oben beschriebenen Arbeitsweisse aas 2,4- |
| 4,5a-dihydrocortisonacetat mittels Semicarbazzid-by; |
| chlorid in Dimethylformamid erhalten |
| Beispiel 2 |
| x |
| Ein Rohgemisch, das bei der Bromwämersto$ |
| tung aus 2,4-Dibrom-4,5a-dihydro,'or',isonacetai .' |
| stellt aus 25 g 4,5a-Dihydrocortisooamtai) erhalten |
| R@ ,ß.x: |
| und neben 1,2-Dehydrocortisonscetat |
| 4,5a-Dihydrocortisonacetat und andere Veran |
| enthält, wird 30 Minuten mit 11,,irarcreagtt=' |
| 375 ml Alkohol und 37,5 m1 Eisessig: zum Sieden . |
| ° _ ''f |
| Rückfluß erhitzt. Die abgekühlte Lösnug wfrd |
| Mischung aus 21 4°/oiger wäßriger Natriamb' |
| lösung und 750 ml Essigsäureäthi'ester gego-en `wäßrige Schicht
wird dreimal mit je 250 rnl E |
| äthylester weiterextrahiert. Die 'ersten drei E |
| werden vereinigt und mit 500 ml 4a/Qi@ |
| Natriumbicarbonat und 500 ml Wasser gewaschen, |
| der vierte Extrakt wird zur erneuten Extraktion lf, |
| Lösungen verwendet. Die vereir@ 'FFxtrakte .#.' |
| über Magnesiumsulfat getrocknet "td, |
| 1 Stunde lang mit 7,5 g Aktivkohle handelt, r °@ |
| trierte Lösung wird zur Trockne eingedampft. Der |
| stand wird mit 25 ml siedendem Methanol |
| über Nacht auf 00 abgekühlt, abfiltriert und rnit |
| gewaschen. Man erhält 9,4g @;3@t °%, ' |
| 4,5a-Dihydrocortisonacetat) 1,2 drocorti |
| vom F. = 235 bis 2380, [a]n = -f-192''
#,Chlorofo |
| Beispiel 3 |
| Ein Rohgemisch, das durch Absltung von fyl |
| wasserstoffaus2,4.Dibrom-4,5a-dibydroco rison-17 |
| acetat (hergestellt aus 25 g 4;5a-1, |
| erhalten wurde und die analogen; @1.Stalar;;...T |
| t |
| in 4-Stellung ungesättigten Steroad#3-ketone. |
| 5 a-Steroid-3-ketonen enthält, wird l@ Stunde reit ,°@ c |
| Girardreagenz P in 375 ml Alkohol,.ehd 37,5 erb |
| unter Rückfluß erhitzt. Die abgtiihlte I:5sung , |
| eine Mischung aus 214°/oigem wäßrigem Natrium _ |
| undl 750 ml Essigsäureäthylester egossen. IXe |
| Schicht wird weiterhin dreimal satt 3e 250 ml |
| äthylester extrahiert. Die ersten drei -exhakte |
| vereinigt und n* 500 ml 4a j,igem wäßrige_#n N |
bicarbonat und 500 ml Wasser gewaschen; der vierte Extrakt wird
wiederum zur Extraktion dieser Lösungen verwendet. Die vereinigten Extralote werden
zur Trockne eingedampft und liefern 20,1 g rohes 1,2-Dehydrocortison-17,21-diacetat,
das in 400 ml siedendem Essigsäureäthylester erneut gelöst, mit 4 g Aktivkohle behandelt,
abfiltriert und zur Trockne eingedampft wird. Der Rückstand wird mit 20 ml siedendem
Methanol ausgelaugt, über Nacht bei 0' gehalten, abfiltriert und mit Äther gewaschen.
Durch Eindampfen der Mutterlauge wird noch eine zweite Ausbeute gewonnen, wodurch
insgesamt 14,7 g einer aus hellgelbbraunen Kristallen bestehenden Substanz erhalten
werden, die erneut in siedendem Methanol gelöst und mit 3 g Aktivkohle behandelt
wird. Die abfiltrierte Lösung wird auf ein kleines Volumen, etwa 50 ml, eingeengt
und auf 0' abgekühlt. Nach dem Abfiltrieren, Waschen mit Äther und Trocknen erhält
man 13,7 g reines 1,2-Dehydrocortison-17,21-diacetat in Form weißer Kristalle vom
F. = 218 bis 219°; ;a]D
= ; 113,5' (c = 10/0 in Chloroform); = 238 mu,; Ei',.;"
= 345; Ausbeute 48,3
01 0, bezogen auf 1,5a-Dihv drocortisonacetat. Beispiel
4 3,1 g eines Rohgemisches, das 1,2-Dehydrocortisonacetat neben den entsprechenden
in 1-Stellung und den in 4-Stellung ungesättigten Steroid-3-ketonen und den gesättigten
5a-Steroid-3-ketonen enthält, werden 25 Minuten in 50 ml Äthanol und 5 ml Essigsäure
mit Girardreagenz P unter Rückfluß erhitzt. Die abgekühlte Reaktionslösung wird
in 500 ml einer 40/0igen wäßrigen Natriumbicarbonatlösung gegossen und das nicht
umgesetzte Keton mit Essigsäureäthylester extrahiert. Der Extrakt wird zweimal mit
Wasser gewaschen, und die vereinigten wäßrigen Schichten werden erneut mit Essigsäureäthylester
extrahiert. Durch Entfernung des Lösungsmittels unter vermindertem Druck nach Trocknen
des Extrakts werden 1,8 g einer gelben festen Substanz vom F. = 200 bis 215' erhalten;
2;,'''':°' = 243,5 m#t; Ei ;" = 281. Nach weiterer Reinigung dieses Produkts durch
Chromatographie an Magnesiumtrisilikat erhält man 790 mg 1,2-Dehydrocortisonacetat
vom F. = 239 bis 243'; [a]D
= -I- 114° (c = 0,50f0 in Dioxan); 2m"
= 243,5 mta,; E,'°°,;, = 360.
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Beispiel 5 Ein durch Bromwasserstoffabspaltung aus 4,24g 2,4-Dibromcholestan-3-on
erhaltenes Rohgemisch wird 20 Minuten mit 45 ml wasserfreiem Äthanol, das 1,5 g
Girardreagenz P und 4,5 ml Essigsäure enthält, unter Rückfluß erhitzt. Nach dem
Abkühlen wird das Produkt zu 250 ml gesättigter wäßriger Natriumbicarbonatlösung
gegeben und gründlich mit Essigsäureäthylester extrahiert. Der Extrakt wird gewaschen,
getrocknet und zur Trockne eingedampft. Man erhält 3,0 g Substanz, die durch Behandlung
mit Aktivkohle und Umkristallisieren aus Methanol 2,35 g (78 0/0) 1,4-Cholestadien-3-on
vom F. = 112 bis 113' liefern; [ajD = -f-27,5° (c = 1,05°/0 in Chloroform)
; = 245,5 mu; Ei,`'" = 406.
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Analyse für C"H,2O Berechnet ......... C 84,74, H 11,06; gefunden..
. ....... C 84,67, H 11,20. Beispiel 6 1,92g einer teilweise kristallinen
Substanz, die durch Bromwasserstoffabspaltung aus 2,4-Dibrom-5a-pregnan-17a,21-diol-3,11,20-trion-21-acetat
mittels Semicarbazidbase erhalten wurde, werden mit 20 ml Äthanol, 2 ml Essigsäure
und 1 g Girardreagenz P 10 Minuten unter Rückfluß erhitzt. Die Lösung wird abgekühlt,
in wäßrige Natriumbicarbonatlösung gegossen und mit Methylenchlorid extrahiert.
Der Extrakt wird nacheinander mit wäßriger Natriumbicarbonatlösung und Wasser gewaschen,
über Magnesiumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck zur Trockne eingedampft.
Zur Erzielung eines analysenreinen Materials wird der erhaltene, 1,08 g betragende
Rückstand in Benzol gelöst und auf eine 40 g Aluminiumoxyd enthaltende Säule gebracht.
Durch Elution mit Äther-Chloroform werden 0,31 g 1,2-Dehydrocortisonacetat erhalten,
das durch sein Infrarotspektrum identifiziert wird. Beispiel 7 Das durch Bromwasserstoffabspaltung
aus 2,4-Dibrom-4,5a-dihydrocortison-21-acetat mittels Semicarbazidhydrochlorid erhaltene
Rohprodukt (2,93 g) wird mit 1,5 g Girardreagenz P in 2 ml trocknem Äthanol und
2 ml Eisessig 10 Minuten unter Rückfluß erhitzt. Die Lösung wird abgekühlt, in wäßrige
Natriumbicarbonatlösung gegossen und mit Methylenchlorid extrahiert. Der Extrakt
wird mit wäßriger Natriumbicarbonatlösung und Wasser gewaschen, über Magnesiumsulfat
getrocknet und das Lösungsmittel unter vermindertem Druck entfernt. Zur Erzielung
eines analysenreinen Materials wird der 1,89 g betragende Rückstand (A,nax = 238
m#t" Eis;" = 312) in Benzol gelöst und auf eine 60 g Aluminiumoxyd enthaltende Säule
gebracht. Durch Eluieren mit 500 ml Chloroform, Entfernen des Lösungsmittels unter
vermindertem Druck und Kristallisation des Rückstandes aus Essigsäureäthylester
erhält man 0,5 g 1,2-Dehydrocortisonacetat vom F. = 230 bis 234"; lLnt7F 'I Ällitnn@
= 238,5 mp., E";" = 349. Beispiel 8 5,86g eines durch Bromwasserstoffabspaltung
aus 2,4-Dibrom-4,5a-dihydrocortison-17,21-diacetat mittels Semicarbazidhydrochlorid
erhaltenen Rohprodukts (Am" = 263 %t, Ei = 333) werden nach erneuter Acetylierung
mit Essigsäureanhydrid und Pyridin mit 40 ml Äthanol, 4 ml Essigsäure und 2 g Girardreagenz
P 15 Minuten unter Rückfluß erhitzt. Nach dem Abkühlen wird die Lösung in 350 ml
40/0ige wäßrige Natriumbicarbonatlösung gegossen und mit Essigsäureäthylester extrahiert.
Der Extrakt wird mit Wasser gewaschen und über Magnesiumsulfat getrocknet. Durch
Verdampfen des Lösungsmittels unter vermindertem Druck erhält man 3,11 g eines Rohprodukts
(Am"" = 237 m#t, Ei°;" = 311), das zur Erzielung eines analysenreinen Materials
in Benzol gelöst und auf eine Aluminiumoxydsäule aufgebracht wird. Durch Eluieren
mit Benzol und Umkristallisieren des Produkts mit Methanol erhält man 1,23 g 1,2-Dehydrocortison-17,21-diacetat
vom F. = 212 bis 213°; X D = + 110° (c = 1,20 ;'0 in
Chloroform) ; @max = 238 mu., Ei @3., = 329. Weiteres Umkristallisieren ergibt eine
analysenreine Probe vom F. = 213 bis 214'; [ a] D = ,'- 111 °, (c
= 10/0 in Chloroform) ; Arrac%. = 238 mEt, Ei,;:, = 336.
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Analyse für C"H"0; Berechnet ......... C 67 85, H 6,83;
gefunden.......... C 67,66, H 6,73.