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Verfahren zur Herstellung von 2-niedrig-Alkyl-4-pregneri- und 2-niedrig
-Alkyl-1,4-pregnadien-11ß,1 7a,21 -triol-3,20-dionen und deren 21-Acylaten Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von 2-niedrig-Alkyl-4-pregnen- und
2-niedrig-Alkyl-1,4-pregnadien-11ß,17a,21-triol-3,20-dionen und deren 21-Acylaten,
das durch folgendes Formelschema dargestellt werden kann, in dem die in 1(2)- oder
in 1(2)-und 4(5)-Stellung befindlichen Doppelbindungen jedoch nicht eingezeichnet
sind:
In dem angegebenen Formelschema bedeutet R eine niedrige Alkylgruppe und Ac den
Acylrest einer Carbonsäure mit 1 bis 12 hohlenstofiatomen.
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Gemäß der Erfindung wird die 17(20)-ständige Doppelbindung eines 2-niedrig-Allzyl-4,17(20)-pregnadien-
oder 2-niedrig-Alkyl-1,4,17(20)-pregnatrien-11 ß,21-diol-3-on-21-acylats mit Osmiumtetroxyd
und einem Oxydationsmittel in bekannter Weise oxydativ hydroxyliert und gegebenenfalls
die 21ständige Estergruppe des erhaltenen 2-niedrig Alkyl-4-pregnen-oder2-niedrig-Alkyl-1,4-pregnadienllß,17a,21-triol
3,20-dion-21-acylats mit wäßrigem atriunibicarbonat in Methanol in ebenfalls bekannter
Weise hydrolysiert.
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Die erfindungsgemäß als Ausgangsstoffe verwendeten 2 - niedrig-Alkyl
- 4,17(20) -pregnadien-11 ß,21-diol-3-on-21-acylate werden aus 4,17(20)-Pregnadien-llß,21-diol-3-onen
oder der 21-Estern durch Glyoxalierung, Carboxylierung, Trifluoracetylierung oder
Formylierung zur Herstellung eines 2-Carbonylderivats, Alkylierung unter Bildung
der entsprechenden 2-niedrig-Alkyl-2-carbonylverbindung, Entfernung der 2ständigen
Carbonylgruppe unter Bildung der entsprechenden 2-niedrig-Allzylv erbindung und
Veresterung der 21ständigen Hydroxylgruppe erhalten.
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Durch Wasserstoffabspaltung mit einem Fusarium (Experientia, Bd.9,
1.953, S.371, 372) erhält man aus den 2-niedrig-Allzyl-4,17(20) -pregnadien-1l_
ß,21-diol-3-onen die entsprechenden, in 1,4,17(20)-Stellung ungesättigten Verbindungen.
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Die neuen 2-niedrig Alkyl-4-pregnen- und 2-niedrig-Alkyl-1,4-pregnadien-11ß,17
a,21-tiiol-3,20-dion-21-acylate können durch Dehydratisierung z. B. von 2-@lethyl-4-pregnen-llß,17a,21-triol-3,20-dion-21-acetat
zum 2-Methyl-4,9(11)-pregnadien-17 a,21-diol-3,20-dion-21-acetat, Überführung in
das 2-112ethy1-9a-brom-4-pregnen-1lß,17a,21-triol-3,20-dion-21-acetat, Halogenwasserstoffabspaltung
zum 2-ylethyl-9(11)-ß-oxido-4-pregnen-17a,21-diol-3,20-dion-21-acetat und Anlagerung
von Fluorwasserstoff oder Chlorwasserstoff in die entsprechenden
9a-Halogenverbindungen
übergeführt werden, von denen insbesondere die 9a-Fluorverbindung bemerkenswerte
Hormonwirksamkeit besitzt. Ihre Wirkungsbreite, z. B. die mineralocorticoide, glucocorticoide
und entzündungswidrige Wirkung ist in Art und Wirkung von allen natürlichen und
bekannten synthetischen Nebennierenrindenhormonen verschieden. Ihre entzündungshemmende
Wirkung ist besonders groß.
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Die neuen 2-niedrig All,#yl-4-pregnen- und 2-riedrig-Alkyl-1,4-pregnadien-11ß,17a,21-triol-3,20-dione
und ihre 21-Ester besitzen selbst eine starke physiologische Wirksamkeit und eine
völlig andere Wirkungsbreite als das Nebennierenrindenhormon Hydrocortison. Sie
haben insbesondere eine starke entzündungshemmende, glucocorticoide und mineralocortocoide
Wirkung. Überraschend ist vor allem, daß das 2-Methyl-4-pregnen-11/3,17a,21-triol-3,20-dion-21-acetat
in hohem Maße sowohl eine entzündungshemmende als auch eine mineralocorticoide Wirkung
aufweist, während Desoxycortisoesteron und sein Acetat wenig oder gar nicht entzündungshemmend
wirken, jedoch eine ausgesprochene mineralocorticoide Wirkung besitzen. Hydrocortison
und sein Acetat hingegen weisen eine ausgeprägte entzündungshemmende Wirkung, aber
eine sehr geringe mineralocorticoide Wirkung auf. So hat z. B. das synthetisch hergestellte
2-3lethylderivat nach dem sogenannten Wattebauschtest (-Effect of Pregnancv and
Lactation of Granuloma Tissue Formation and Joint Permeability in Rats", R. K. lUyer,
J. Stucki and X. A. Aulsebrook, Proceedings of the Society for Experimental
Biology and Medicine, 1953, Volume 84, page 624) eine etwa siebenmal stärkere entzündungshemmende
Wirkung als Hydrocortison und eine mineralocorticoide Wirksamkeit, die merklich
größer ist als diejenige des Hydrocortisonacetats. Diese 2-Methylverbindung erweist
sich nach oraler Verabreichung bei der adrenalen Rückbildung der Milz und der Thymusdrüse
in Versuchstieren als etwa viermal so aktiv wie Hydrocortison, verursacht jedoch
im Gegensatz zu Desoxycorticosteron keine Hypertrophie der Nieren. Bei der Prüfung
auf glucocorticoide Wirksamkeit erweist sie siel: etwa siebenmal so wirksam wie
Hydrocortison, und auch beim Glycogenablagerungstest zeigt sie ausgesprochene glucocorticoide
Wirkung.
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Die erfindungsgemäß erhältlichen neuen Verbindungen, insbesondere
die 2-Methylverbindungen und deren 21-Acetate, eignen sich zur Behandlung von beim
Menschen und bei wertvollen Haustieren auftretenden Krankheiten, z. B. von durch
Bakterien- oder Pilzinfektionen hervorgerufenen Entzündungen der Haut, der Nase,
des Mittelohrs und der Augen, von Kontaktdermatitis oder Störungen des physiologischen
Gleichgewicht; ferner zur Behandlung der rheumatischen Arthritis und der Acldisonschen
Krankheit.
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Die neuen 2-niedrig-Alkyl-4-pregnen- und 2-niedrig-Alkyl-1,4-Fregnadien-11ß,17a,21-triol-3,20-dione
und ihre 21-Acylate sind besonders brauchbar für die Verarbeitung in pharmazeutische
Präparate und Mischungen für die örtliche Anwendung, z. B. in Salben, Lotionen,
Fetten, Cremes, wäßrigen Suspensionen usw.
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Die erfindungsgemäß zur Herstellung der neuen 2-Alkylsteroide angewandte
oxydative Hydroxylierung eines ungesättigten Steroids stellt eine an sich bekannte
Reaktion dar (vgl. Ruzicka und Mueller, Helv. Chim. Acta, Bd. 22, 1939, S.57, und
L S A-Patentschrift 2492194). Bei dieser Reaktion wird Osmiumtetroxyd an die Doppelbindung
angelagert, so daß nach der Hydrolyse ein Glykol entsteht.
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Die oxydative Hydroxylierung eines Steroids wurde erstmalig von Prins
und Reichstein in Helv. Chim. Acta, 8d.25, 1942, S. 300, beschrieben. Dort wird
die Verwendung von Osmiumtetroxyd und Chlorsäure zur oxydativen Hydroxylierung eines
in 20(21)-Stellung ungesättigten Steroids zur Herstellung eines 20-Keto-21-oxysteroids
erwähnt. Die oxydative Hydroxylierung außerhalb der Steroidchemie wurde zuerst von
Criegee, Annalen der Chemie, 8d. 522, 1936, S. 75, beschrieben, der katalytische
Mengen Osmiumtetroxyd mit Wasserstoffsuperoxyd verwendete.
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Für die erfindungsgemäß durchgeführte oxydative Hydroxylierung eigner.
sich Sauerstoff abgebende Oxydationsmittel, wie Wasserstoffperoxyd, Alkylperoxyde,
Persäuren, Chlorsäure, Perjodsäure, Acetylperoxyde, Benzovlperoxyd, tertiäre Aininoxydperoxyde,
Aryljodoxyde,@ 81eitetracetat, Mangandioxyd, Ouecksilberdiacetat usw.
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Die Verwendung von Osmiumtetroxyd und Wasserstoffperoxyd zur oxydativen
Hydroxylierung bestimmter, in 17 (20)-Stellung ungesättigter, in 21 -Stellung substituierter
Steroide ist in den USA.-Patentschriften 2 662 854 und 2 668 816 bereits beschrieben
worden. Zur Durchführung der vorliegenden Erfindung bevorzugt man Wasserstoffperoxyd,
Aminoxydperoxyd oder Arvljodoxyd als Oxvdationsmittel.
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Die Aminoxy dperoxyde sind vorzugsweise nicht aromatischer Natur.
Nichtaromatische tertiäre Aminoxydperoxyde sind die N Alkylcycloalkylaminoxydperoxvde,
z. B. N-Alkylmorpholinoxydperoxyd, N Alkylpyrrolidinoxydperoxyd und N-Alkylpiperidinoxydperoxyd;
die Trialkylaminoxydperolyde, wie Trimethylaminoxyd-, Triäthylaminoxyd-, Methyldiätliylaminoxyd-,
ÄthyIdimethylaminoxydperoxy d ; die Alkanolaminoxydperoxy de, wie Dimethyläthanolaminoxydperoxyd,
Pyrrolidyläthanoloxydperoxyd, Piperidyläthanoloxydperoxyd, usw. Von diesen Aminoxydperoxyden
eignen sich besonders Triätliylaininoxydperoxyd und N-`Iethylmorpholinoxydperoxyd.
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Bei den für die oxvdativen Hydroxylierung geeigneten organischen mehrwertigen
Jodoxyden handelt es sich um organische Jodverbindungen, die mindestens ein an das
Jodatom gebundenes titrierbares Sauerstoffatom enthalten.
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Zahlreiche Jodoxyde sind in Willgerodt, -Die organischen Verbindungen
mit mehrwertigem Jod", F. Enke, Stuttgart (1914), beschrieben. Hinweise auf Jodoxyde
finden sich ferner in R. Sandin, -Organic Compounds of Polyvalent Iodine." Chem.
Rev., Bd. 32, 1943, S. 249; Sidgwick, -Chemical Elemente and their Compounds", Bd.
II, S. 1243 bis 1260, Oxford L niv. Press (1950), und Mason und Mitarbeiter, J.
Chem. Soc., 1935, S. 1669. Die zuletzt genannte Literaturstelle beschreibt Jodylverbindungen.
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Für das vorliegende Verfahren bevorzugt man die carbocyclischen Atyljodoxyde
und von diesen wiederum die Aryljodosoverbindungen, wie jodosobenzol und Phenyljodosoacetat,
die zu besonders guten Ergebnissen führen. Die jodoxyverbindungen sind in organischen
Lösungsmitteln größtenteils sehr schwer löslich und verursachen daher gewöhnlich
eine geringere Reaktionsgeschwindigkeit und oder Ausbeute an 17-Oxy-20-ketoprodukt
als die entsprechenden jodosoverbindungen.
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Bei der Durchführung der oxydativen Hydroxylierung wird das Ausgangssteroid
zweckmäßig in einem inerten organischen Lösungsmittel, z. B. tert.-Butylalkohol,
Diäthyläther, Tetrahydrofuran od. dgl., gelöst und das Osmiumtetroxyd sowie das
Oxydationsmittel zugemischt. Es ist vorteilhaft, das Osmiumtetroxyd nach der Zugabe
des Oxvdationsinittels zuzusetzen. Ferner ist es zweckmäßig, -das Osmiumtetroxyd
und das oxydierende Peroxyd als Lösungen im gleichen Lösungsmittel, das als Reaktionsmedium
verwendet wird, zuzugeben.
Die angewandte Menge des Osmiumtetroxyds
kann in weiten Grenzen variieren, z. B. zwischen etwa 0,2 und 0,001 Moläquivalenten.
Vorzugsweise verwendet man jedoch nicht mehr als 0,05 Moläquivalente.
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Die zur Herstellung eines 17-Oxy-20-keto-21-acyloxysteroids theoretisch
erforderliche Menge Oxydationsmittel beträgt 2 Oxydationsäquivalente je Mol des
während der Reaktion entstehenden Osmiumsäureesters. Es wurde jedoch festgestellt,
daß für das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzielung einer vollständigen Umsetzung
in der Regel mehr als die theoretische eienge erforderlich ist. Sehr gute Ergebnisse
erhält man z. B. bei Verwendun; von 2,2 bis 2,75 Äquivalenten Ami?ioxydperoxyd oder
Aryljodoxyd, bezogen auf das Ausgangssteroid. Der Reaktionsverlauf kann leicht durch
Titration von Proben auf ihren Gehalt an unverbrauchtem Oxydationsmittel verfolgt
werden. Gewöhnlich beeinflußt die Anwesenheit einer kleinen Menge Wasser im Reaktionsgemisch
die Ausbeute nicht nachteilig. Wünscht man aber bei Verwendung von Wasserstoffperoxyd
oder Aminoxydperoxyd optimale Ausbeuten, so wird man die Reaktion vorteilhaft unter
praktisch wasserfreien Bedingungen durchführen, z. B. in trockenem tert.-Butylalkohol
oder einem ähnlichen Lösungsmittel.
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Die Reaktionstemperatur bei der oxydativen Hydroxylier ung liegt gewöhnlich
zwischen 15 und 30"C. Es sind aber auch höhere oder niedrigere Temperaturen, d.
h. zwischen etwa -10 und etwa 70" C, anwendbar. An Stelle der obenerwähnten Lösungsmittel
kann man ein beliebiges inertes Lösungsmittel in dem die Reagenzien löslich sind,
verwenden. Geeignete Lösungsmittel sind Diäthyläther, Dioxan, Isopropylalkohol,
Tetrahydrofuran, tert.-rutyIalkohol, tert.-Amylalkohol, Äthanol und Methanol.
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Im Anschluß an die oxydative Hydroxylierung kann die in 21 -Stellung
befindliche Acylgruppe des erhaltenen 2- niedrig- Alkyl-4-pregnen-11 ß,17a,21-triol-21-acylats
hydrolysiert werden.
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Die folgenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren.
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Beispiel 1 2-:@letliyl-4-pregnen-11 ß,17a,21-triol-3,20-dion-21-acetat
Zu einer Lösung von 1,40g (3,63 Millimol) 2-Methyl--1,17(20)-pregnadien-1lß,21-diol-3-on-21-acetat
in 70 cm3 trockenem tert.-Butylalkohol gibt man bei Raumtemperatur in der angegebenen
Reihenfolge 9 cm' trockenes Pvridin, 5,8 cm3 einer Lösung von 1,37 g (9,1 Millimol)
N-Methylmorpholinoxydperoxyd in trockenem tert.-Butylalkohol und 10 mg Osmiumtetroxyd.
Die Lösung wird 18 Stunden bei 25 bis 30' C gerührt. Dann gibt man 150 cm 3 Wasser
zu und extrahiert gründlich mit Methylenchlorid, wäscht die Methylenchloridlösung
mit Wasser, kalter verdünnter Salzsäure, kaltem wäßrigem N atriumbicarbonat, Wasser
und trocknet. Das Lösungsmittel wird aus der getrockneten Lösung unter vermindertem
Druck abdestilliert. Der rohe Rückstand wird in Methylenchlorid gelöst und auf eine
Säule von
110 g synthetischere Magnesiumsilikat (bekannt unter der Handelsbezeichnung
"Florisil") gegossen. Die Säule wird in der angegebenen Reihenfolge mit jeweils
175 cm,' der folgenden Lösungsmittelzusammensetzungen eluiert: achtmal mit. Hexankohlenwasserstoffen
(bekannt unter der Handelsbezeichnung -Skellvsolve B.,) plus 10°,.', Aceton, siebenmal
mit "Shellysolve B., plus 1211, Aceton, zweimal mit ,Skellysolve B., plus 15 °;,
Aceton und einmal mit Aceion. Das "Skelly solve B, plus 150.:, Aceton löste 331
mg Ausgangssteroid. Das -Skellysolve B,. plus 120" Aceton löste 784 mg 2-Methyl-4-pregnen-11ß,17a,21-triol-3,20-dion-21-acetat
(Ausbeute 69°,,, bezogen auf das in Reaktion getretene Steroid), das nach dem Umkristallisieren
aus Äther bei 133 bis 135°C schmilzt: [a]D = -f- 158` in Chloroform; Analyse:
| C24 H34 06: |
| Berechnet ........ C 68,86, H 8,19; |
| gefunden . . . . . . . . . C 68,34, H 8,52. |
Nach dem gleichen Verfahren hergestelltes 2-Metli5-1-4-pregnen-11ß,17a,21-triol-3,20-dion-21-acetat,
das jedoch aus einer Mischung von Äthylacetat und »Skellysolve B" umkristallisiert
worden war, hatte einen Schmelzpunkt von 171 bis 171,5°C, eine optische Drehung
von [a]D =
+ 164', eine Extinktion von E242 = 15 125 sowie das gleiche Papierchromatogramm
und Infrarotspektrum wie das vorstehend beschriebene Produkt. Die Analysenergebnisse
waren mit den oben angegebenen nahezu identisch.
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In gleicher Weise können 2-Methyl-4,17 (20)-pregnadien-11 ß,21-diol-3-on-21-acylate,
deren Acylrest sich z. B. von einer anderen niederen aliphatischen Carbonsäure,
einer cyclischen, cycloaliphatischen, aromatischen, mehrbasischen oder einer anderen
substituierten oder unsubstituierten Säure ableitet, in die entsprechenden 2-Methyl-4-pregnen-11/3,17a,21-triol-3,20-dion-21-acylate
umgewandelt werden.
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Beispiel 2 2-Äthyl-4-pregnen-11ß,17 a, 21-triol-3,20-dion-21-acetat
Man arbeitet wie im Beispiel 1, verwendet jedoch als Ausgangssteroid 2-Äthyl-4,17
(20)-l lß,21-diol-pregnadien-3-on-21-acetat und erhält 2-Äthyl-4-pregnen-11ß,17a,21-triol-3,20-dion-21-acetat.
Das rohe Reaktionsprodukt aus der oxydativen Hydroxylierung wird in Methy lenchlorid
gelöst und die Lösung auf eine Säule aus synthetischem Magnesiumsilikat gegossen.
Die Säule wird in genau der gleichen Weise wie im Beispiel 1 entwickelt und das2-Äthyl-4-pregnen-1
lß,17a,21-triol-3,20-dion-21-acetat mit Hexankohlenwasserstoffen plus 100j, Aceton
eluiert. Nach dem Umkristallisieren aus verdünntem Methanol schmilzt es bei 166
bis 169"C.
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In gleicher Weise werden andere 2-niedrig Alkyl-4,17 (20)-pregnadien-llß,21-diol-3-one-21-acylate
oxydativ hydroxyliert, wobei man Verbindungen erhält, in denen die 2-Methylgruppe
durch eine niedrige Alkylgruppe, z. B. die Äthyl-, Propyl-, Butyl-, Amyl-, Hexyl-,
Heptyl-, Octylgruppe usw" ersetzt ist.
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Beispiel 3 2-Methyl-1-dehydrohydrocortisonacetat Eine Lösung aus 4,96
g (12,8 Millimol) 2-Methyl-1,4,17(20)-pregnatrien-llß,21-diol-3-on-21-acetat, das
durch biologische Dehydrierung von 2-Metliyl-4,17 (20)-pregnadien-11ß,21-diol-3-on
und anschließende Acetylierung erhalten worden war, in 250 Cm3 tert.-Butylalkohol
wurde hergestellt, indem das Gemisch zuerst erhitzt und dann auf Zimmertemperatur
abgekühlt wurde. Dieser Lösung setzte man unter dauerndem Rühren 3,2 cm' Pyridin,
17,2 cm3 N-Methylmorpholinoxydperoxyd in tert.-Butylalkohol (2,06. 10 3 Mol je cm3)
sowie 25 mg Osmiumtetroxvd zu. Nach 18 Stunden wurden 50 cm3 Wasser zugegeben und
der größte Teil des tert.-Butylalkohols bei vermindertem Druck abgedampft. Darauf
wurden weitere 100 cm3 Wasser zugegeben und das entstandene Gemisch mit Methylenchlorid
extrahiert. Der Extrakt wurde mit kalter, verdünnter Salzsäure so lange gewaschen,
bis die Waschlösung sauer blieb, dann mit kalter Natriumbicarbonatlösung und schließlich
mit
Wasser. Der gewaschene Extrakt wurde über Natriumsulfat getrocknet.
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Durch Eindampfen bei vermindertem Druck wurde ein glasiger Rückstand
erhalten, der in 200 cm3 Methylenchlorid gelöst und über eine z,Florisil"-Säule
chromatographiert wurde. Die Säule wurde mit den folgenden Gemischen eluiert
| Fraktionen Lösungsmittel |
| 1 bis 4 . . . . . . . . . . 7,5 l/', Aceton-#,Skellysolve B.. |
| 5 bis 8 . . . . . . . . . . 10 °/o Aceton-@,Skellysolve B" |
| 9 bis 18 . . . . . . . . . . 15 @(o Aceton-»Shellysolve B" |
| 19 bis 23 . . . . . . . . . . 20 °/a Aceton-^Skellysolve B..: |
| 24 . . . . . . . . . . . . . . . 100 °/o Aceton |
Die mit 15 °j, Aceton-Skellysolve B" eluierten Fraktionen 11 bis 15 enthielten 2,95
g oder 55,5 °/o teilweise kristallines Produkt. Die Umkristallisation aus Äthylacetat
ergab 1,79 g Prismen mit einem Schmelzpunkt von 202 bis 204°C und nochmals 0,62
g Prismen mit einem Schmelzpunkt von 197 bis 200`C, insgesamt eine Ausbeute von
45,3 °/o. Ein Teil der ersten Fraktion wurde nochmals aus Äthylacetat umkristallisiert,
worauf Kristalle mit einem Schmelzpunkt von 203 bis 204'=C und den folgenden Eigenschaften
erhalten wurden i MD = 95° (Chloroform) ,lth@oi - 249 mp, n:ax cail
= 16
175. Die Analyse ergab folgende Werte: C24 H32 0,:
| Berechnet . . . . . . . . . C 69,21, H 7,75 |
| gefunden . . . . . . . . . . C 68,88, H 7,75. |
In ähnlicher Weise lassen sich weitere 2--#,letlivl-l-deh
d d
y rohy rocortison-21-ester
herstellen, wenn man an Stelle des 2-llethyl-1,4,17(20)-pregnatrie.n-11f3,21-diol-3-on-21-acetats
entsprechende andere 21-Acyloxy-Verbindungen verwendet.