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Verfahren zur Herstellung von Steroidthioäthern Es sind bereits Steroidabkömmlinge
mit hydrophilen Gruppen bekannt, die jedoch für die therapeutische Applikation verschiedene
Nachteile aufweisen. So sind Glykoside von Steroidhormonen (vgl. Helv. chim. Acta,
24, S. 997 [1941j) relativ schwer löslich in Wasser. Um die für die Medikation erforderliche
hohe Konzentration an Wirkstoff zu erhalten, müssen den Lösungen entweder Lösungsvermittler
zugesetzt werden, oder man muß große Flüssigkeitsmengen verwenden. Es sind zwar
Präparate bekannt, beispielsweise Salze von Steroidhemisuccinaten, die in größeren
Konzentrationen löslich sind. Derartige Verbindungen sind jedoch nur mäßig haltbar,
so daß sie nicht in wäßriger Lösung, sondern nur in Trockenampullen in den Handel
gebracht werden können.
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Es wurde nun gefunden, daß bestimmte Steroidthioäther, und zwar Steroid-21-yl-mercaptocarbonsäuren
bzw. deren Alkalisalze, wertvolle Hormoneigenschaften besitzen, daß deren Alkalisalze
leicht wasserlöslich sind und sich weiterhin durch große Beständigkeit auszeichnen.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung derartiger
Steroidthioäther, indem man nach bekannten Methoden Steroid-21-halogenide oder Steroid-21-sulfosäureester
a) mit Mono Alkalisalzen von Mercaptocarbonsäureestern umsetzt, die erhaltenen Steroid-21-yl-mercaptocarbonsäureester
in üblicher Weise verseift und gegebenenfalls die erhaltenen Verbindungen in die
entsprechenden Alkalisalze überführt, b) mit Mono- oder Di-Alkalisalzen von Mercaptocarbonsäuren
umsetzt und gegebenenfalls die erhaltenen steroid-21-y1-mercaptocarbonsauren Salze
durch Ansäuern in die freien Säuren überführt.
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Als Ausgangsstoffe können beispielsweise die Halogenide oder Sulfosäureester
nachstehender Steroide verwendet werden 44-Pregnen-21-ol-3,20-dion, d4-Pregnen-17a,21-diol-3,11,20-trion,
d4-Pregnen-1lß,21-diol-3,20-dion, d 1,4-Pregnadien-17a,21-diol-3,11,20-trion, 44-Pregnen-1
1ß,17a,21-triol-3,20-dion, 41,4-Pregnadien-11ß,17a,21-triol-3,20-dion, 41,4-Pregnadien-6a-methy
1-11ß,17a,21-triol-3,20-dion, 41,4-Pregnadien-16a-methyl-1lß,17a,21-triol-3,20-dion
sowie deren 9 Halogenderivate und Testosteron.
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Als Mercaptocarbonsäuren, die in Form der Mono-oder Di-Alkalisalze
oder in Form der Ester und Mono-Alkalisalze nach dem Verfahren gemäß der Erfindung
mit den vorstehend erwähnten Steroidderivaten umgesetzt werden können, seien beispielsweise
erwähnt: Mercaptoessigsäure, ß-Mercaptopropionsäure, y-Mercaptobuttersäure sowie
entsprechende Mercaptoaminocarbon-Säuren, wie Cystein. Die Di-Alkahsalze der Mercaptocarbonsäuren
werden aus der zugrunde liegenden Säure und der berechneten Menge Alkalialkoholat
hergestellt. Sie erstarren nach Verdampfen des Lösungsmittels kristallin und können
pulverisiert und im Vakuumtrockenschrank getrocknet werden. Die Mono-Alkalisalze
der Mercaptocarbonsäureester werden vorteilhaft durch Umsetzung der freien Mercaptocarbonsäureester
mit einer Suspension von 11M1 Alkalialkoholat in Benzol gewonnen. Diese Mono-Alkalisalze
sind relativ labil und feuchtigkeitsempfindlich, so daß sie nur kurze Zeit - beispielsweise
im Exsikkator über Schwefelsäure - aufbewahrt werden können.
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Die Umsetzung der Steroid-21-halogenide oder Steroid-21-sulfosäureester
mit den Mono-Alkalisalzen von Mercaptocarbonsäureestern wird vorteilhaft in Form
von Lösungen oder Suspensionen durch Erwärmen des Reaktionsgemisches unter Rückfluß
durchgeführt. Als Lösungs- bzw. Suspensionsmittel kommen beispielsweise in Frage:
Aceton, Methanol, Tetrahydrofuran, Dioxan, Dimethylformamid sowie deren Gemische
mit oder ohne Wasserzusatz. Man arbeitet zweckmäßig bei mäßig erhöhter Temperatur,
vorteilhaft bei dem Siedepunkt des verwendeten Lösungs- oder Suspensionsmittels;
die Umsetzung ist beispielsweise auch bei Zimmertemperatur durchführbar. Die Reaktionszeit
kann je nach den Reaktionsbedingungen zwischen SMinuten und 48 Stunden liegen. Die
Verseifung der erhaltenen Steroid-21-ylmercaptocarbonsäureester wird in üblicher
Weise zweckmäßig durch Erhitzen in Gegenwart von Alkalien unter Rückfluß vorgenommen.
Nach
einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung lassen sich auch
direkt die Steroid-21-halogenide oder Steroid-21-sulfosäureester mit Mono-oder Di-Alkalisalzen
von Mercaptocarbonsäuren umsetzen, wobei die vorstehendbeschriebenen Reaktionsbedingungen
angewendet werden können. In diesem Falle erhält man direkt die steroid-21-yl-mercaptocarbonsauren
Alkalisalze, die gewünschtenfalls in üblicher Weise durch Ansäuern in die zugrunde
liegenden freien Säuren übergeführt werden können.
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Die nach der zuerst beschriebenen Ausführungsform des Verfahrens gemäß
der Erfindung erhaltenen freien Steroid-21-"l-mercaptocarbonsäuren können in üblicher
Weise, z. B. durch Neutralisieren mit verdünnter Natronlauge in alkoholischer Lösung,
in die entsprechenden Alkalisalze übergeführt werden.
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Die Verfahrenserzeugnisse stellen wertvolle Steroidhormone dar, deren
Alkalisalze leicht wasserlöslich sind und sich durch große Beständigkeit auszeichnen.
Es lassen sich beispielsweise 30°/jge wäßrige Lösungen herstellen, die hitzesterilisierbar
sind. Beispielsweise eignet sich die 41,4-Pragnadien-llß,17a-diol-3,20-dion-21-yl-ß-mercaptopropionsäure
infolge ihrer hohen glucocorticoiden Wirksamkeit und ihrer sehr guten Wasserlöslichkeit
zur parenteralen Applikation bei lebensbedrohenden Kollaps- und Schockerscheinungen.
Die d4-Pregnen-3,20-dion-21-yl-mercaptoessigsäure kann z. B. zur Behandlung von
Addisonscher Krankheit und Nebennierenrinden-Insuffizienz Verwendung finden. Die
Vertreter der Pregnanreihe, wie Pregnan-3,20-dion-21-ylß-mercaptopropionsäure, sind
wie das bereits bekannte Pregnan-3,20-dion-21-ol-hemisuccinat hochwirksame Narkotika,
die gegenüber den entsprechenden Hemisuccinaten den Vorteil einer wesentlich besseren
Haltbarkeit in wäßriger Lösung aufweisen. Beispiel 1 44-Pregnen-3,20-dion-21-yl-mercaptoessigsäure
a) 13 g Kalium-mercaptoessigsäuremethylester werden in 150 ccm Aceton suspendiert
und nach Zugabe von 10 g 44-Pregnen-3,20-dion-21-yl-chlorid (hergestellt durch Umsetzung
von 44-Pregnen-3,20-dion-21-ol mit Methansulfochlorid), 1 g Mercaptoessigsäuremethylester
sowie 0,5 g Natriumjodid 7 Stunden unter einem Stickstoffstrom am Rückfluß gekocht.
Dann werden 120 ccm Aceton abdestilliert und das Reaktionsgemisch nach Zugabe von
200 ccm Wasser mit Essigsäure auf pH 6,5 eingestellt. Nach Stehen über Nacht im
Kühlschrank wird die Flüssigkeit von dem Kristallkuchen abgegossen und dieser mit
einem Gemisch von 100 ccm Tetrahydrofuran, 100 ccm Wasser und 5 g Kaliumcarbonat
4 Stunden unter Rückfluß verseift. Das Tetrahydrofuran wird abdestilliert und die
wäßrige Lösung bei Zimmertemperatur durch eine Kohleschicht (etwa 2 g Aktivkohle)
klar filtriert. Beim langsamen Zutropfen von 2n-Salzsäure unter kräftigem Rühren
wird bis auf PH 4 angesäuert. Dabei kristallisieren 9,6 g 44-Pregnen-3,20-dion-21-ylmercaptoessigsäure
vom Schmelzpunkt 185°C aus.
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b) 10 g 44-Pregnen-3,20-dion-21-yl-chlorid werden mit 15 g Di-Kaliummercaptoessigsäure
in 50 ccm Dimethylformamid suspendiert und 20 Minuten bei 40°C gerührt. Das Reaktionsgemisch
wird abgekühlt und mit 600 ccm kaltem Wasser versetzt. Die Lösung wird mit Kohle
geklärt und langsam unter Rühren mit 2n-Salzsäure auf PH 4 eingestellt. Dabei kristallisiert
die 44-Pregnen-3,20-dion-21-yl-mercaptoessigsäure aus. Nach Absaugen, Waschen und
Trocknen bei 50°C im Vakuum erhält man eine Ausbeute von 10,5 g. Schmelzpunkt 185
bis 187°C. Beispiel 2 d4-Pregnen-3,20-dion-21-yl-ß-mercaptopropionsäure 8 g d4-Pregnen-3,20-dion-21-yl-chlorid
werden mit 12 g Di-Kaliumsalz der ß-Mercaptopropionsäure in 36 ccm Dimethylformamid
suspendiert und die Suspension 20 Minuten bei 50°C gerührt. Man läßt auf rt5° abkühlen
und versetzt mit 400 ccm kaltem Wasser. Die Lösung wird mit Kohle geklärt und mit
2n-Salzsäure langsam unter Rühren auf pH 4 eingestellt. Dabei kristallisiert die
44-Pregnen-3,20-dion-21-yl-mercaptopropionsäure aus. Ausbeute 8,5 g; Schmelzpunkt
157°C. Beispiel 3 Pregnan-3,20-dion-21-yl-mercaptoessigsäure Zu einer Suspension
von 21 g frisch hergestelltem Kaliummercaptoessigsäuremethylester in 63 ccm Dimethylformamid
und 1,7 ccm Mercaptoessigsäuremethylester werden 11,7 g Pregnan-3,20-dion-21-yl-chlorid
in feingepulvertem Zustand unter Vibromischen eingerührt. Nach 20minutigem Rühren
wird das Reaktionsgemisch auf 10°C abgekühlt und in 300 ccm eiskaltes Wasser eingetragen.
Das Reaktionsgemisch wird mit Essigsäure auf p$ 5 eingestellt. Der zunächst ölig
ausgefallene Pregnan-3,20-dion-21-yl-mercaptoessigsäuremethylester erstarrt nach
einiger Zeit kristallin. Nach Abfiltrieren und Waschen mit Wasser werden 12,5 g
Pregnan-3,20-dion-21-yl-mercaptoessigsäuremethylester erhalten, der ohne weitere
Reinigung umgesetzt wird.
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12,5 g roher Pregnan-3,20-dion-21-yl-mercaptoessigsäuremethylester
werden in 350 ccm Methanol gelöst und heiß mit einer Lösung von 10 g N atriumcarbonat
in 160 ccm Wasser versetzt. Nach 1stündigem Sieden unter Rückfluß wird das Methanol
unter normalem Druck abgedampft. Die zurückbleibende wäßrige Lösung wird zur Entfernung
einer schwachen Trübung mit Äther extrahiert. Die wäßrige Phase wird dann mit Essigsäure
auf pH 4 bis 5 eingestellt. Die nach einigem Stehen durchkristallisierte ausgefallene
Säure wird abgenutscht und mit Wasser gewaschen und getrocknet. Es werden 9,5 g
Pregnan-3,20-dion-21-yl-mercaptoessigsäure vom Schmelzpunkt 115 bis 117°C erhalten.
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5,37 g der Pregnan-3,20-dion-21-yl-mercaptoessigsäure werden in 100
ccm Methanol gelöst und mit 133 ccm 0,1n-Natronlauge versetzt; das Reaktionsgemisch
hat pH 7,3. Nach dem Abdampfen des Methanols im Vakuum wird die wäßrige Lösung der
Gefriertrocknung unterworfen. Die Ausbeute an Pregnan-3,20-dion-21-yl-mercaptoessigsäure-Natriumsalz
ist quantitativ. 1 g des erhaltenen Natriumsalzes löst sich in 1,1 ccm Wasser bei
Zimmertemperatur. Beispiel 4 44-Pregnen-17a-ol-3,11,20-trion-21-ylmercaptoessigsäure
Zu einer Suspension von 4,2g Di-Natriumsalz der Mercaptoessigsäure in 12 ccm Dimethylformamid
werden unter gutem Rühren 2,34 g 44-Pregnen-17a-ol-3,11,20-trion-21-yl-chlorid (erhalten
durch Umsetzung von 44-Pregnen-17a,21-diol-3,11,20-trion mit Methansulfochlorid)
zugegeben. Nach 8minutigem Rühren wird das Reaktionsgemisch auf 10°C abgekühlt und
mit 40 ccm Wasser versetzt. Die resultierende klare Lösung wird mit 2n-Salzsäure
auf pH 4 eingestellt. Die hierbei ausfallende 44-Pregnen-17a-ol-3,11,20-trion-21-yl-mercaptoessigsäure
kristallisiert nach einigem Stehen durch. Nach Abnutschen, Waschen mit Wasser und
Trocknen wird die Säure aus Methy lenchlorid-Äther umkristallisiert
(Schmelzpunkt
179 bis 180°C). Die Ausbeute beträgt 2,1 g. Die freie Säure kann entsprechend der
im Beispiel 3 angegebenen Vorschrift in das Natriumsalz übergeführt werden.
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Beispiel 5 41,4-Pregnadien-11f,17a-diol-3,20-dion-21-ylmercaptoessigsäure
4,2g Di-Natriumsalz der Mercaptoessigsäure «erden, wie im Beispiel 4 beschrieben,
mit 2,34 g d 1,4-Pregnadien-11ß,17a-diol-3,20-dion-21-yl-chlorid (erhalten durch
Umsetzung von d1,4-Pregnadien-11ß,17a-diol-3,20-dion mit Methansulfochlorid) umgesetzt.
Die Ausbeute nach dem Umkristallisieren aus Methanol beträgt 2,53 g; Schmelzpunkt
136°C. Das Natriumsalz kann entsprechend der im Beispiel 3 angegebenen Vorschrift
hergestellt werden. Beispiel 6 44-Pregnen-3,20-dion-21-yl-ß-mercaptoa-aminopropionsäure
2,42 g Cystein werden in 10 ccm Methanol gelöst und mit 16,95 ccm einer Natriummethylatlösung,
die 54,3 mg Natrium pro ccm enthält, versetzt. Nach dem Abkühlen auf 20°C wird die
entstandene Suspension des Di-Natriumsalzes des Cysteins mit 1,75 g 21-Chlor-progesteron
versetzt. Nach 12minutigem Rühren werden 100 ccm Wasser hinzugefügt, wobei eine
klare Lösung entsteht. Die Lösung wird mit 2n-Essigsäure auf p$ 6 eingestellt. Der
resultierende kristalline Niederschlag wird abgesaugt, mit wenig Wasser gewaschen,
mit 15 ccm Aceton gut verrieben und abermals abgesaugt. Es werden 1,8 g 44-Pregnen-3,20-dion-21-yl-ß-mercapto-a-aminopropionsäure
vom Schmelzpunkt 159°C (Zersetzung; Kofler-Schmelzbank) erhalten. Die Verbindung
ist in heißem Wasser, verdünnter Salzsäure oder Natriumbicarbonatlösung gut löslich.
Beispiel 7 Pregnan-3,20-dion-21-yl-ß-mercaptopropionsäure 4,91 g 21-Chlor-pregnan-3,20-dion
werden entsprechend der im Beispie16 angegebenen Vorschrift mit einer Lösung von
4,5 g Di-Natriumsalz der ß-Mercaptopropionsäure in 23 ccm Methanol umgesetzt. Das
Rohprodukt wird aus Aceton-Petroläther umkristallisiert. Man erhält 5,2 g Pregnan-3,20-dion-21-yl-ß-mercaptopropionsäure
vom Schmelzpunkt 105 bis 107°C (Kofler-Schmelzbank). Die Verbindung ist in Natriumbicarbonatlösung
gut löslich.
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Beispiel 8 41,4-Pregnadien-3,20-dion-11ß,17a-diol-21-yl-ß-mercaptopropionsäure
3,54 g 21-Chlor-41,4-pregnan-3,20-dion-liß,17a-diol werden entsprechend der im Beispie16
angegebenen Vorschrift mit einer Lösung von 3,03 g Di-Natriumsalz der ß-Mercaptopropionsäure
in 20 ccm Methanol behandelt. Nach dem Umkristallisieren des Rohproduktes aus Methanol
werden 3,8 g d1,4-Pregnadien-3,20-dionl lß,17a-diol-21-yl-ß-mercaptopropionsäure
vom Schmelzpunkt 204°C (Kofler-Schmelzbank) erhalten.
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Beispiel 9 d1,4-Pregnadien-3,20-dion-llß,17a-diol-21-yl-ß-mercapto-a-aminopropionsäure
7,7 g 21-Chlor-d1,4-pregnadien-11ß,17a-diol-3,20-dion werden zu einer Lösung von
5,35 g Cysteinhydrochlorid in 26 ccm Methanol, das bei Zimmertemperatur mit 50,6
ccm Natriummethylatlösung (54 mg Natrium pro ccm) versetzt wird, gegeben. Nach 6minutigem
Rühren wird mit 60 ccm Wasser versetzt. Nach einigem Stehen in Eiswasser wird das
auskristallisierte Natriumsalz der 41,4-Pregnadien-3,20-dion-11ß,17a-diol-21-yl-ß-mercaptoa-aminopropionsäure
abgesaugt und mit wenig eiskaltem Wasser gewaschen. Die Ausbeute an Natriumsalz
beträgt nach dem Trocknen im Vakuum bei 35°C 8,3 g. Zur weiteren Reinigung wird
das Natriumsalz in 250 ccm heißem `'Wasser gelöst. Die Lösung wird nach dem Abkühlen
auf 45°C mit 1 ccm Eisessig versetzt. Nach einigem Stehen bei 0°C kristallisiert
der ausgefallene Niederschlag. Er wird abfiltriert und mit wenig kaltem Wasser gewaschen.
Nach dem Trocknen im Vakuum bei 35°C werden 6,4g 41,4-Pregnadien-3,20-dion-11ß,17adiol-21-yl-ß-mercapto-a-aminopropionsäure
vom Schmelzpunkt 180°C (Zersetzung) in einer Ausbeute von 6,4g
erhalten. Beim
Einengen der wäßrigen Mutterlauge im Vakuum können weitere 0,7 g der freien Säure
erhalten werden. Beispiel 10 Pregnan-3,20-dion-21-yl-ß-mercaptoa-aminopropionsäure
2,42g Cysteinhydrochlorid werden heiß in 10 ccm Methanol gelöst, abgekühlt und mit
6,64 ccm Natriummethylatlösung (69,5 g Natrium pro ccm) versetzt. Dann werden unter
Rühren 1,75 g 21-Chlor-pregnan-3,20-dion eingetragen. Nach 14minutigem Rühren werden
noch weitere 1,66 ccm obiger Natriummethylatlösung mit 10 ccm Methanol verdünnt,
hinzugefügt. Nach weiteren 2 Minuten werden 150 ccm Wasser eingerührt. Zu der klaren
Lösung werden anschließend 10 ccm einer 0,7°/jgen verdünnten Essigsäure eingegossen.
Die hierbei ausgefallene Pregnan-3,20-dion-21-yl-ß-mercapto-a-aminopropionsäure
wird nach einigem Stehen unter Eiskühlung abgesaugt und mit wenig eiskaltem Wasser
gewaschen. Nach dem Trocknen im Vakuum bei 35°C betrug die Ausbeute an freier Säure
1,81 g Pregnan-3,20-dion-21-yl-ß-mercapto-a-aminopropionsäure. Schmelzpunkt 190°C
(Zersetzung).
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Beispiel 11 d1,4-Pregnadien-3,20-dion-11ß,17a-diol-21-yl-ß-mercapto-a-aminopropionsäure
7,47 g 21-Mesyl-41,4-pregnadien-llß,17a-diol-3,20-dion werden in eine bei Zimmertemperatur
mit 19,4 ml Natriummethylatlösung, die 88,7 mg Natrium pro ml enthält, versetzten
Lösung von 4,48 g Cysteinhydrochlorid in 15 ml Methanol eingetragen. Nach 10 Minuten
langem mechanischem Rühren bei Zimmertemperatur werden dem Reaktionsgemisch weitere
3,08 ml Natriummethylatlösung zugesetzt. Nach weiteren 10 Minuten wird das Reaktionsgemisch
mit verdünnter Essigsäure auf einen p.-Wert von 5 bis 6 eingestellt. Der ausgefallene
Niederschlag wird abgesaugt und mit Wasser gewaschen. Man erhält 6,9 g 41,4-Pregnadien-3,20-dion-11ß,17a-diol-21-yl-ß-mercapto-a-aminopropionsäure,
die entsprechend der im Beispiel 9 angegebenen Vorschrift aufgearbeitet werden.