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Verfahren zur Herstellung von 19-nor-Cholesterol und 19-nor-7(8)-Dehydrocholesterol
und deren Estern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 19-nor-Cholesterol
(Formel VI) und 19-nor-7(8)-Dehydrocholesterol (Formel X). Die mit römischen Ziffern
bezeichneten Formeln sind in der Zeichnung wiedergegeben. Die Verbindungen VI und
X sind von großer Bedeutung für die Herstellung verschiedener 19-nor-Steroidverbindungen,
die den Verbindungen mit einer 10ständigen angulären Methylgruppe analog sind. Zu
letzteren gelangt man ausgehend vom 19-nor-Cholesterol oder 19-nor-7(8)-Dehydrocholesterol
nach in der Steroidreihe an sich bekannten Reaktionen oder durch Einwirkung bestimmterMikroorganismen,wodurch
Hydroxylgruppen in die Ringe B, C und D eingeführt werden. Derartige Reaktionen
können entweder vor oder nach dem teilweisen oder vollständigen Abbau der Seitenkette
durchgeführt werden. Man kann so z. B. ausgehend vom 19-nor-Cholesterol zum 19-nor-Testosteron
oder 19-nor-Progesteron gelangen, wobei die letztgenannte Verbindung durch gemeinsame
Anwendung von Mikroorganismen und der auf Progesteron angewandten Reaktionen in
19-nor-Cortison, 19-nor-1(2)-Dehydrocortison, 19-nor-Hydrocortison, 19-nor-1(2)-Dehydrocortisol
u. dgl. übergeführt werden kann.
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Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Verbindungen
19-nor-Cholesterol und 19-nor-7(8)-Dehydrocholesterol sowie die Ester dieser Verbindungen
sind neu. Zum Teil können sie direkt als Pharmazeutika verwendet werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das 19-nor-1,3,5(10)-Cholestatrien-3-ol
(I) als Ausgangsstoff verwendet. Die Herstellung dieser Verbindung wird von Romo,
Rosenkranz und Dj erassi (Journ. Org. Chem., Bd. 15, 1950, S. 1291) ausgehend vom
1,4,6-Cholestatrien-3-on beschrieben. Die phenolische Verbindung I wird mit Dimethylsulfat
oder Diazomethan in den Methyläther der Formel II übergeführt, dessen Reduktion
nach Birch mit Lithium und flüssigem Ammoniak bei tiefer Temperatur zu der Verbindung
III, dem 19-nor-3-Methoxy-2,5(10)-cholestadien, führt, das bei der Einwirkung von
Mineralsäure das 19-nor-Cholestenon (IV) liefert. Bei der Umsetzung von 19-nor-Cholestenon
(IV) mit einem Gemisch aus Acetylchlorid und Essigsäureanhydrid in Gegenwart von
Pyridin erhält man das 19-nor-3,5-Cholestadien-3-ol-acetat (V), dessen Reduktion
mit Alkaliborhydriden, z. B. Kalium- oder Natriumborhydrid, bei gleichzeitiger Verseifung
der Acetoxygruppe des Enols, das 19-nor-Cholesterol (VI) ergibt, das in Form seines
3,5-Dinitrobenzoats leicht charakterisiert werden kann.
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Andererseits liefert die Bromierung der Verbindung V in Essigsäure-Collidin
das 6-Brom-19-nor-cholestenon (VII), das man direkt der Bromwasserstoffabspaltung
unterwirft, indem man das Verbindungspaar Lithiumbromid-Lithiumcarbonat in Gegenwart
von Dimethylformamid auf die Bromverbindung einwirken läßt. Man gelangt so zum 19-nor-1,6-Cholestadien-3-on
(VIII), da das Keton im Verlauf der Bromierung aus seiner Enolform zurückgebildet
wird. Durch Umsetzung mit dem GemischAcetylchlorid-Essigsäureanhydrid in Gegenwart
von Pyridin führt man die Verbindung VIII in das 19-nor-3,5,7-Cholestatrien-3-ol-acetat
(IX) über, dessen Reduktion mit Alkaliborhydriden, z. B. Natrium- oder Kaliumborhydrid,
bei gleichzeitiger Verseifung - der 3ständigen Acetoxygruppe das 19-nor-7(8)-Dehydrocholesterol
(X) ergibt, das man aus dem Reaktionsgemisch vorteilhafterweise als 3,5-Dinitrobenzoat
isoliert, dessen Verseifung das reine 19-nor-7(8)-Dehydrocholesterol (X) liefert.
Man kann auch direkt das 19-nor-Cholesterolnach Sondheimer,AmendollaundRosenkranz
(Journ. Amer. Chem. Soc., Bd. 75, 1953, S. 5932) mittels Mangandioxyd zum 19-nor-4,6-Cholestadien-3-on
oxydieren, doch werden dabei weniger gute Ausbeuten erhalten.
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Die folgenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren.
Man kann. insbesondere die Art der Lösungsmittel variieren, andereEnolester als
die Acetate herstellen, die Temperaturen verändern oder aus der Verbindung VII nach
klassischen Methoden Bromwasserstoff abspalten,
ohne deshalb aus
dem Bereich der Erfindung zu gelangen. Die angegebenen Schmelzpunkte sind die auf
dem Block Maquenne bestimmten augenblicklichen Schmelzpunkte. Beispiel 1 a) Herstellung
des 19-nor-4-Cholestenons (IV) aus 1,3,5(10)-Cholestatrien-3-ol (I) 10 g des nach
den Angaben der Literaturstelle J. Ro m o, G. Rosenkranz und C. Djerassi, Journ.
Org. Chem., Bd. 15, 1950, S. 1289, hergestellten 19-nor-1,3,5(10)-Cholestatrien-3-ols
der Formel I vom F. = 113 bis 115-C werden unter Stickstoff in 200 ccm siedendem
Äthanol gelöst. Unter Aufrechterhalten des Siedens unter Rückfluß und der Stickstoffatmosphäre
führt man fünfmal nacheinander jeweils 15 ccm 2n-Natronlauge und 2,8 ccm Dimethylsulfat
ein, wobei man jeweils nach Zugabe ohne Unterbrechung des Rückflußsiedens einige
Minuten wartet, ehe man die neue Zugabe vornimmt. Nach dem Einengen im Vakuum zur
Entfernung des Äthanols gibt man zu dem Rückstand 50 ccm Wasser, extrahiert mit
Isopropyläther, wäscht die ätherischen Extrakte mit Wasser bis zur Neutralität,
trocknet über wasserfreiem Magnesiumsulfat und dampft im Vakuum zur Trockne ein.
Der 10,3 g wiegende, aus dem rohen 19-nor-3-Methoxy-1,3,5(10)-Cholestatrien (II)
bestehende kristallisierteRückstand wird in ein 1 1 flüssiges Ammoniak enthaltendes,
auf -65 bis 70'C abgekühltes Gefäß übergeführt und unter Rühren zur Erzielung einer
homogenen Lösung mit 800 ccm wasserfreiem Äther versetzt. Dann gibt man unter Vermeidung
eines Temperaturanstiegs langsam 10 g Lithium in kleinen Anteilen zu. Danach hält
man noch einmal die gleiche Zeit, was einer Dauer von insgesamt 11/2 Stunden entspricht,
bei -65'C und gibt dann 150 ccm Äthanol zu. Die farblose Lösung wird dann der freiwilligen
Verdampfung des Ammoniaks überlassen, bis die Temperatur +10'C erreicht hat. Anschließend
gibt man unter Kühlung 11 Wasser zu und extrahiert mit Äther. Die vereinigten ätherischen
Extrakte werden mit Wasser bis zur Neutralität gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet
und im Vakuum unter Stickstoff zur Trockne eingedampft. Der erhaltene farblose Rückstand
III wird unter Rückfluß und Stickstoff 30 Minuten mit einer Lösung von 10 ccm konzentrierter
Salzsäure in 150 ccm Methanol behandelt. Man kühlt ab, gibt 50 ccm Wasser zu und
neutralisiert mit Natriumcarbonat, verjagt das Methanol durch Vakuumdestillation
und extrahiert mit Äther. Die ätherischen Lösungen werden mit Wasser gewaschen,
über Magnesiumsulfat getrocknet und im Vakuum zur Trockne eingedampft. Der in Cyclohexan
gelöste Rückstand wird an Aluminiumoxyd chromatographiert. Man eluiert mit Benzol
und Chloroform und dampft die vereinigten Eluate zur Trockne ein. Man erhält so
6 g (entsprechend einer Ausbeute von 62()/,) 19-nor-Cholestenon, das zur Überführung
in das Enolacetat ausreichend rein ist. Das Produkt liegt in Kristallen vor; [a]
rl _ -J-49' (c = 1 °/o in Chloroform). Das in Äthanol bestimmte UV-Spektrum zeigt
ein Maximum bei 240 mu, a = 14 000.
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b) Herstellung des 19-nor-3,5-Cholestadien-3-ol-acetats (V) aus 19-nor-Cholestenon
(IV) Eine Lösung von 1 g des gemäß Beispiel 1, a) erhaltenen rohen 19-nor-Cholestenons
in einem Gemisch aus 20 ccm Essigsäureanhydrid, 8 ccm Acetylchlorid und 0,8 ccm
Pyridin wird unter Stickstoff 21/2 Stunden zum Sieden unter Rückfluß erhitzt. Die
gebildete gelborangefarbene Lösung wird im Vakuum zur Trockne eingedampft, wobei
die Kapillare mit einer Stickstoffquelle verbunden wird. Der Rückstand wird in 5
ccm absolutem Alkohol aufgenommen, worin er beim Sieden in Lösung geht. Man läßt
abkühlen, kühlt auf Eis und bringt die Kristallisation durch Reiben in Gang. Man
saugt ab, wäscht mit eisgekühltem Methanol und kristallisiert in Gegenwart eines
oxydationsverhindernden Mittels aus Äthanol um. Nach Kühlen auf Eis saugt man ab
und erhält 0,83 g des Enolacetats der Formel V vom F. = 97 bis 98'C, was einer Ausbeute
von 74°/0, bezogen auf das eingesetzte rohe 19-nor-Cholestenon, entspricht. ZurAnalyse
wird aus Äthanol umkristallisiert. F. = 98 bis 99'C, M -T = -102 =# 2' (c = 10/,
in Chloroform), dmax = 236 m#t; s = 18 900 (Äthanol). Das Produkt liegt in Form
von Blättchen vor, die in Wasser unlöslich und in Alkohol, Äther, Aceton, Benzol
und Chloroform löslich sind.
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Analyse: C"H"02 = 412,63 Berechnet ..... C 81,5, H 10,750/0; gefunden
..... C 81,3, H 10,70/0.
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Diese Verbindung ist in der Literatur noch nicht beschrieben.
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c) Herstellung von 19-nor-Cholesterol (VI) aus 19-nor-3,5-Cholestadien-3-ol-acetat
(V) Unter mechanischem Rühren und Stickstoff gibt man zu 0,5 g des Enolacetats (V)
10 ccm Tetrahydrofuran, 10 ccm Methanol und 10 ccm Wasser und erhitzt zum Sieden
unter Rückfluß. Dann versetzt man vorsichtig mit 1,5 g Kaliumborhydrid und setzt
das Rückflußsieden unter Rühren noch 2 Stunden fort. Nach dem Abkühlen bilden sich
zwei farblose klare Schichten aus. Man kühlt auf Eis und säuert langsam unter Rühren
mit 1,5 ccm Essigsäure an, engt im Vakuum auf etwa das halbe Volumen ein und extrahiert
mit Chloroform. Die vereinigten Chloroformextrakte werden mit Wasser gewaschen und
dann über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet. Nach dem Abfiltrieren wird der
Chloroformextrakt im Vakuum zur Trockne eingedampft. Der erhaltene ölige Rückstand
kristallisiert beim Verreiben mit eisgekühltem Methanol. Man saugt ab, wäscht mit
Methanol und kristallisiert zur Analyse noch zweimal aus Methanol um. Man erhält
so infolge einer gewissen Löslichkeit des Produkts in Methanol 0,174 g (entsprechend
einer Ausbeute von 391)/,) 19-nor-Cholesterol (VI) vom F. = 109 bis 110'C (Zers.);
[a] ö = ; 15 ± 2' (c = 10/, in Chloroform).
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Das Produkt liegt in Form von zu Büscheln zusammengeballten Nadeln
vor, die in Wasser unlöslich und in Äthanol, Äther, Aceton, Benzol und Chloroform
löslich sind.
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Analyse: C2 6H440 = 372,61 Berechnet ..... C 83,8, H 11,9,
O 4,290/0; gefunden ..... C 83,7, H 11,9,O 4,0°/o.
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Diese Verbindung ist in der Literatur noch nicht beschrieben.
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Um die durch das Umkristallisieren bedingten Verluste zu vermeiden,
kann man auch direkt den durch Verdampfen des Chloroforms erhaltenen öligen Rückstand
mittels Dinitrobenzoylchlorid in Gegenwart von Pyridin oder Methyläthylpyridin in
das 3,5-Dinitrobenzoat überführen und dieses Dinitrobenzoat zum 19-nor-Cholesterol
verseifen.
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d) Herstellung des 3,5-Dinitrobenzoats des 19-nor-Cholesterols Die
nach Beispiel 1,c) erhaltenen methanolischen Mutterlaugen des 19-nor-Cholesterols,
die etwa 0,25 g dieses Produkts enthalten, werden mit Wasser versetzt und mit Chloroform
extrahiert. Der Chloroformextrakt wird mit Wasser gewaschen, über wasserfreiem Magnesiumsulfat
getrocknet und zur Trockne eingedampft.
Das noch anhaftende Chloroform
wird mit Hilfe von Benzol abgeschleppt und der Rückstand in 10 ccm Benzol gelöst.
Zu der etwa 0,24 g 18-nor-Cholesterol enthaltenden Benzollösung gibt man 2 ccm Pyridin
und dann eine Lösung von 1 g 3,5-Dinitrobenzoylchlorid in 5 ccm Benzol, erwärmt
30 Minuten auf 40°C, gibt Eis zu, filtriert vom Unlöslichen ab und wäscht die Benzollösung
mit Wasser, einer gesättigten wäßrigen Natriumbicarbonatlösung, n-Salzsäure, Wasser,
erneut mit Bica.rbonat und schließlich mit Wasser. Nach dem Trocknen über Magnesiumsulfat
dampft man zur Trockne ein und kristallisiert aus einem Gemisch gleicher Teile Benzol
und Methanol um. Man erhält 0,24 g (entsprechend einer Ausbeute von 600 !0)
blaßgelbe Blättchen, die in Wasser und Alkohol unlöslich, in Äther sehr wenig löslich
und in Aceton, Benzol und Chloroform löslich sind. Das so erhaltene 19-nor-Cholesterol-dinitrobenzoat
ist solvatisiert und enthält 1/3 Molekül Benzol. F. = 188 bis 199°C; [a]211 = +25
±2° (c = 10/0 in Chloroform).
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Analyse: C"H"O,Nz 1/3 C,Hs = 592,75 Berechnet ..... C 70,92,
H 8,16, O 16,2, N 4,73°/0; gefunden ..... C 71,0, H 8,3, O 16,5, N 5,0 0/0.
Dies,. Verbindung ist in der Literatur noch nicht beschrieben.
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Durch Verseifen mit methanolischer Natron- oder Kalilauge nach der
im Beispiel 2, c) beschriebenen Arbeitsweise erhält man 19-nor-Cholesterol, das
mit der im Beispiel 1, c) beschriebenen Verbindung identisch ist.
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Beispiel 2 a) Herstellung des 19-nor-4,6-Cholestadien-3-ons (VIII)
aus 19-nor-3,5-Cholestadien-3-ol-acetat (V) 2 g der nach Beispiel 1, b) hergestellten
Verbindung V werden unter Rühren und Stickstoff in einem Gemisch aus 30 ccm Essigsäure
und 10 ccm Collidin suspendiert. Dann fügt man langsam ohne Unterbrechung des Stickstoffstroms
und des Rührens 7,8 ccm einer Lösung von Brom in Essigsäure zu, die man durch Auflösen
von 0,34 ccm Brom in 10 ccm Essigsäure erhalten hat. Es erfolgt zunächst eine teilweise
Lösung und dann die Fällung des gebildeten Bromderivats. Nach dem Einführen des
Broms rührt man noch 15 Minuten weiter und gießt dann das Reaktionsgemisch in ein
Gemisch aus 50 g Natriumbicarbonat, 200 ccm Wasser und 100 ccm Äther. Man wartet
bis zur Trennung der Schichten und trennt dann die ätherische Schicht ab, die man
mit Wasser wäscht und über wasserfreiem Magnesiumsulfat trocknet. Dann löst man
2 g Lithiumbromid in 30 ccm Dimethylformamid und versetzt diese Lösung mit 2 g Lithiumcarbonat.
Nach Zugabe des nach der Bromierung erhaltenen Ätherextrakts zu dieser Lösung destilliert
man den Äther ab und erhitzt 40 Minuten unter Stickstoff zum Sieden unter 'Rückfluß.
Nach dem Abkühlen gießt man die braunorangefarbene Lösung in ein Gemisch aus 100
ccm Wasser und 10 ccm Essigsäure. Die erhaltene schmierige Substanz wird mit Äther
extrahiert. Die vereinigten Ätherextrakte werden bis zur Neutralität mit Wasser
gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert, mit Aktivkohle behandelt
und unter Stickstoff zur Trockne eingedampft. Man erhält so 1,7 g der rohen
Verbindung VIII in Form eines orangefarbenen Öls, das in Methanol unlöslich ist
und direkt zur Überführung in das Enolacetat (IX) verwendet werden kann. Das UV-Spektrum
zeigt ein Maximum bei 285 mu.; a = 16 600, was einer Ausbeute von 57 0/0, bezogen
auf die Verbindung VIII, entspricht. b) Herstellung des 19-nor-3,5,7-Cholestatrien-3-olacetats
(IX) aus 19-nor-4,6-Cholestadien-3-on (VIII) 0,85 g der nach Beispiel 2, a) erhaltenen
Verbindung VIII werden 2 Stunden unter Stickstoff in einem Gemisch aus 18 ccm Essigsäureanhydrid,
7 ccm Acetylchlorid und 0,7 ccm Pyridin zum Sieden unter Rückfluß erhitzt. Nach
dem Eindampfen im Vakuum zur Trockne nimmt man in 5 ccm Äthanol auf, läßt kristallisieren,
kühlt auf Eis, filtriert und wäscht mit eisgekühltem Methanol. Das so erhaltene
rohe Produkt IX wird durch Umkristallisieren aus Alkohol gereinigt. Nach dem Absaugen
und Trocknen erhält man 0,3 g (entsprechend einer Ausbeute von 53 0/0) der Verbindung
IX vom F. = 73 bis 75°C (Zers.) und [a] ö = =14 _'-, 2° (c = 10/0 in Chloroform).
UV-Spektrum 302, 314, 329 mV, (Äthanol) ; s = 15 620, 19 700, 13980.
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Das Produkt ist unlöslich in Wasser, löslich in Äther, Aceton, Benzol
und Chloroform und kann aus 10 Volumina Äthanol umkristallisiert werden. Es verändert
sich sehr rasch an der Luft und im Licht.
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Analyse: C"H_"02 = 410,62 Berechnet ..... C 81,9, H 10,31,
O 7,790/0; gefunden ..... C 82, 1, H 10,2, O 7,8(1/0.
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Diese Verbindung ist in der Literatur noch nicht beschrieben.
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c) Herstellung des 19-nor-7(8)-Dehydrocholesterols (X) aus 19-nor-3,5,7-Cholestatrien-3-ol-acetat
(IX) 0,75 g der nach Beispiel 2, b) erhaltenen Verbindung IX werden in 10 ccm Tetrahydrofuran,
10 ccm Methanol und 10 ccm Wasser unter mechanischem Rühren und Stickstoff suspendiert.
Man erhitzt, ohne das Rühren oder den Stickstoffstrom zu unterbrechen, zum Sieden
unter Rückfluß, gibt langsam 1,5 g Kaliumborhydrid zu und setzt das Sieden unter
Rückfluß noch 2 Stunden fort. Nach dem Abkühlen auf Eis säuert man durch Zugabe
von Essigsäure auf p$ 4,5 an, gibt 50 ccm Wasser zu und extrahiert mit Chloroform.
Die vereinigten Chloroformextrakte werden mit Wasser gewaschen und über Magnesiumsulfat
getrocknet. Nach dem Abfiltrieren, Behandeln mit Aktivkohle und Eindampfen zur Trockne
wird das vom Rückstand zurückgehaltene Chloroform mit Hilfe von Benzol abgeschleppt.
Der aus dem rohen 19-nor-7(8)-Dehydrocholesterol (X) bestehende Rückstand wird über
das Dinitrobenzoat dieser Verbindung gereinigt. Zu diesem Zweck nimmt man mit 20
ccm Benzol und 2 ccm Pyridin auf und gibt dann eine Lösung von 2 g 3,5-Dinitrobenzoylchlorid
in 10 ccm Benzol zu. Man erwärmt 30 Minuten auf 40°C, und nach Zugabe von 10 ccm
Wasser wird auf Eis gekühlt und abfiltriert. Die Benzollösung wird mit Wasser, einer
gesättigten wäßrigen Natriumbicarbonatlösung, Wasser, n-Salzsäure, Wasser, Natriumcarbonat
und schließlich mit Wasser gewaschen. Nach dem Trocknen über Magnesiumsulfat wird
abfiltriert und zur Trockne eingedampft. Der Rückstand wird in Äther aufgenommen
und nach Einleiten der Kristallisation durch Reiben an der Glaswand auf Eis gekühlt.
Durch Abfiltrieren erhält man 0,53 g (entsprechend einer Ausbeute von 520;0) 19-nor-7(8)-Dehydrocholesterol-3,5-dinitrobenzoat
vom F. = 170 bis 175°C. Nach dem Umkristallisieren aus einem Benzol-Alkohol-Gemisch
liegt das Produkt in großen gelborangefarbenen Blättchen vom F. = 185°C vor. Es
ist in Wasser und Alkohol unlöslich, in Äther sehr wenig löslich, in Acetan ziemlich
löslich und in Chloroform und Benzol löslich.
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Diese Verbindung ist noch nicht beschrieben.
0,3 g
dieses 19-nor-7(8)-Dehydrocholesterol-3,5-dinitrobenzoats werden in einem Gemisch
aus 1 ccm Benzol, 5 ccm Äther und 2 ccm Methanol gelöst. Nach Zugabe von 1 ccm 20°/aiger
methanolischer Kalilauge wird 21/2 Stunden unter Stickstoff gerührt. Dann gießt
man in Wasser, trennt die Phasen und wäscht die organische Schicht mit Wasser bis
zur Neutralität, trocknet über wasserfreiem Magnesiumsulfat und dampft im Vakuum
unter Stickstoff zur Trockne ein. Der erhaltene, aus dem 19-nor-7(8)-Dehydrocholesterol
bestehende Rückstand wird in Methanol aufgenommen und bis zur beginnenden Trübung
mit Wasser versetzt. Das Produkt kristallisiert in farblosen, in Büscheln auftretenden
Nadeln. Man erhält 0,16 g (entsprechend einer Ausbeute von 82"/,) 19-nor-7(8)-Dehydrocholesterol
vom F. = 112°C (Zers.). Das Produkt ist in Wasser unlöslich, wenig löslich in Alkohol
und löslich in Äther, Aceton und Benzol. L'V-Spektrum (Äther) .m"263, 272, 283,
297 mp,; a = 6500, 9550, 10 000, 5750.
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Diese Verbindung ist noch nicht beschrieben.