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Verfahren zur Herstellung von 6-Fluor-17ß-hydroxy-17 a-alkyl-1,4-androstadien-3-onen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von neuen, in 17x-Stellung
durch einen niedrigen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest substituierten 6-Fluor-17ß-hydroxy-1,4-androstadien-3-onen
und von deren 17-Acylaten durch chemische oder mikrobiologische Dehydrierung der
entsprechenden, in 1(2)-Stellung gesättigten Verbindungen und gegebenenfalls Acylierung
der 17ß-ständigen Hydroxylgruppe.
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Die erfindungsgemäß herstellbaren Steroidverbindungen weisen wertvolle
therapeutische Eigenschaften auf. Sie beeinflussen die Absonderung von Gonadotropinen
und steuern das Zentralnervensystem. Außerdem besitzen sie androgene und aufbauende
Wirkung und sind in dieser Hinsicht den entsprechenden, in 6-Stellung nicht fluorierten
Verbindungen überlegen. So beträgt bei oraler Verabreichung die anabolische Wirkungdes
6x-Fluor-17ß-hydroxy-17a-methyl-1,4-androstadien-3-ons 111 °/o und die androgene
Wirkung dieser Verbindung 63 °/o der mit Methyltestosteron erhaltenen, was sie insbesondere
zur Behandlung seniler Patienten geeignet macht. Für das 17ß-Hydroxy-17-x-methyl-1,4-androstadien-3-on
wurden bei gleicher Applikation nur 60 °/o der anabolischen und 38 °/o der androgenen
Wirkung des Methyltesterons beobachtet. Dadurch, daß sie die Ausscheidung der Gonadotropine
beeinflussen, steuern sie die Ovulation sowie die endometrische und placentare Entwicklung
und setzen, insbesondere in Verbindung mit androgenen Stoffen, z. B. 9x-Fluor-llß-hydroxy-17-methyltestosteron,
die Fruchtbarkeit herab. Sie eignen sich daher zur Behandlung von Dysmenorrhöe,
Endometriose, drohendem Abort und damit verbundenen gynäkologischen Störungen.
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Die erfindungsgemäß erhältlichen Steroidverbindungen können in die
üblichen Dosierungsformen übergeführt werden; für die orale Anwendung z. B. in die
Form von Pillen, Tabletten, Kapseln, Sirupen oder Elixieren; für die parenterale
Verabreichung in die Form flüssiger Präparate, wie sie für natürliche und synthetische
Steroidhormone üblich sind.
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Ihre Herstellung erfolgt nach folgendem Reaktionsschema:
in dem R, Wasserstoff oder den Acylrest einer organischen Carbonsäure mit vorzugsweise
1 bis 12 C-Atomen und RZ einen Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen oder einen Alkinylrest
der Formel - C - CR3 bedeutet, in dem R3 Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1
bis 4 C-Atomen darstellt.
Die Wellenlinie in 6-Stellung besagt,
daß das dort befindliche F-Atom sowohl a- als auch ß-Konfiguration besitzen kann.
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Die als Ausgangsstoffe eingesetzten 6-Fluor-17ß-hydroxy-17oc-alkyl-4-androsten-3-one
und ihre 17-Acylate werden aus den entsprechenden 3,17ß-Dihydroxy-17x-alkyl-5-androstenen
durch Behandlung mit einer organischen Persäure, Umsetzung der erhaltenen 5a,6a-Oxidoverbindung
mit Fluorwasserstoff, Oxydation der 3-ständigen Hydroxylgruppe, Dehydratisierung
der 4(5)-Stellung und gegebenenfalls Acylierung der 17ß-ständigen Hydroxylgruppe-
erhalten. Sie können auch aus den entsprechenden 17ß-Hydroxy-17a-alkyl-5-androsten-3-on-3-ketalen
durchUmsetzung mit einer organischen Persäure, Aufspaltung der erhaltenen 5a,6rx-Oxidoverbindung
mit Fluorwasserstoff, Dehydratisierung und gegebenenfalls Acylierung der 17-ständigen
Hydroxylgruppe erhalten werden. Für die Herstellung der Ausgangsstoffe wird im Rahmen
der vorliegenden Erfindung Schutz nicht begehrt.
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Für die fermentative Dehydrierung werden Mikroorganismen der Gattung
Septomyxa, Corynebacterium, Fusarium u. dgl. verwendet. Die Fermentationsbedingungen
sind z. B. aus der USA.-Patentschrift 2602769 bekannt.
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Da während der mikrobiologischen Dehydrierung die 17-ständige Estergruppe
gewöhnlich hydrolysiert wird, bevorzugt man für die fermentative Dehydrierung als
Ausgangsmaterial die freien Alkohole. Die bei Verwendung von 17-Acylaten, z. B.
17-Acetaten, 17-Propionaten u. dgl. erhaltenen 6-Fluor-17ß-hydroxy-17a-alkyl-1,4-androstadien-3-one
können nachfolgend gegebenenfalls in die entsprechenden 17-Acylate übergeführt werden.
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Die Acylierung erfolgt in bekannter Weise, z. B. durch Behandlung
mit dem Anhydrid einer organischen Carbonsäure, z. B. einer gesättigten, geradkettigen
oder verzweigten aliphatischen Säure; einer cycloaliphatischen, gesättigten Säure;
einer Alkarylsäure; einer gesättigten zweibasischen Säure (die in wasserlösliche,
z. B. Natriumsalze übergeführt werden kann); einer einbasischen, ungesättigten Säure
oder einer zweibasischen ungesättigten Säure (die in wasserlösliche, z. B. Natriumsalze
übergeführt werden kann.). Ist das angewandte Acylierungsmittel fest, so kann ein
inertes Lösungsmittel, wie Toluol, Xylol oder Dioxan, zugefügt werden, um ein flüssiges
Veresterungsmedium zu erhalten.
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Die chemische Dehydrierung kann in bekannter Weise mit Selendioxyd
durchgeführt werden.
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In den erhaltenen Produkten kann das Fluoratom in. 6-Stellung sowohl
a- als auch ß-Konfiguration besitzen. Verwendet man als Ausgangsstoff das entsprechende
6ß-Fluorsteroid und hält in den einzelnen Verfahrensstufen die Reaktionsbedingungen
etwa neutral, so entsteht ein 6ß-Fluorsteroid. Die Epimerisierung zur 6a-Verbindung
kann dadurch erreicht werden, daß man das 6ß-Epimere oder ein Gemisch aus 6a- und
6ß-Epimeren bei 0°C oder etwas darüber-oder darunterliegenden Temperaturen in einem
organischen Lösungsmittel, wie Chloroform, Methylenchlorid, Äther u. dgl., in Gegenwart
von protonenliefernden Mitteln, wie von Alkoholen, organischen Säuren u. dgl., mit
einer Mineralsäure, z. B. Chlorwasserstoff, behandelt. Während der Zugabe der Säure
sollte das Gemisch vorteilhaft eine Temperatur von O' C haben, obwohl auch
etwas höhere oder niedrigere Temperaturen angewendet werden können. Das Reaktionsgemisch
kann dann nacheinander mit verdünntem Alkali und Wasser gewaschen und anschließend
unter vermindertem Druck getrocknet und eingedampft werden. Die 6a-Fluorprodukte
können aus dem rohen Reaktionsprodukt durch Umkristallisation gereinigt werden.
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Die Epimerisierung kann auch mit Alkali erreicht werden. Hierzu wird
das 6ß-Epimere in einem organischen Lösungsmittel, wie Methanol, gelöst und unter
Bildung des 6a-Epimeren mit Basen, z. B. Lösungen von Natriumhydroxyd oder Kaliumhydroxyd,
behandelt.
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Die folgenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren.
Beispiel 1 6a-Fluor-17ß-hydroxy-17cx-methyl-1,4-androstadien-3-on (fermentative
Dehydrierung) Fünf 250 ccm fassende und je 100 ccm Nährmedium aus 1 % Glukose,
ä 2 °/o Maisquellwasser (60 °/o Feststoffe) und Leitungswasser enthaltende Erlenmeyerkolben
werden auf einen pH-Wert von 4,9 eingestellt, dann 45 Minuten bei einem Druck von
etwa lkg/cm2 sterilisiert und anschließend mit einer 1 bis 2 Tage alten vegetativen
Kultur von Septomyxa affinis A.T.C.C. 6737 geimpft. Die Erlenmeyerkolben werden
3 Tage bei Raumtemperatur (etwa 26 bis 28'C) geschüttelt. Nach Ablauf dieser Zeit
werden die gesamten 500 ccm als Impfstoff für 10l des gleichen Glukose-Maisquellwasser-Mediums
verwendet, das zusätzlich 5 ccm eines Antischaummittels (ein Gemisch aus Specköl
und Oktadekanol) enthält. Der Gärbehälter wird in ein Wasserbad von 28'C gestellt
und sein Inhalt kräftig gerührt (300 UpM) und belüftet (0,21 Luft je Minute je 101
Gärmedium). Nach 20stündiger Inkubation, wenn sich ein gutes Wachstum entwickelt
hat, wird 1 g 6a-Fluor-17ß-hydroxy-17a-methyl-4-androsten-3-on in 16 ccm Dimethylformamid
zugefügt. Die fermentative Dehydrierung wird bei der gleichen Temperatur (28'C)
und Belüftung 36 Stunden durchgeführt (endgültiger pH-Wert 8,3). Das Mycel wird
abfiltriert und dreimal mit je 200 ccm Aceton extrahiert. Die Gärlösung wird dreimal
mit je 11 Methylenchlorid extrahiert. Darauf werden die Aceton- und Methylenchloridextrakte
vereinigt, über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und eingedampft. Der erhaltene
Rückstand wird über eine Säule aus synthetischem, wasserfreiem Magnesiumsilikat
chromatographiert. Bei der Elution mit Hexankohlenwasserstoffen + 7 °/o Aceton und
der nachfolgenden Verdampfung des Lösungsmittels werden feste Rückstände erhalten.
Sie werden vereinigt und aus Hexankohlenwasserstoffen enthaltendemMethylenchlorid
umkristallisiert, wobei kristallines 6x-Fluor-17ß-hydroxy-17a-methyl-1,4-androstadien-3-on
vom Schmelzpunkt 161 bis 163'C erhalten wird. Es kann nachfolgend mit Essigsäureanhydrid
in das entsprechende 17-Acetat übergeführt werden.
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An Stelle von Mikroorganismen der Gattung Septomyxa können zur Einführung
der Doppelbindung in die 1(2)Stellung auch Arten anderer Gattungen, wie Cornynebacterium,
Didymella, Calonectria,Alternaria, Colletotrichum, Cylindrocarpon, Ophiobolus, Fusarium,
Listeria, Erysipelothrix, Mycobacterium, Tricothecium, Leptosphaeria, Cucurbitaria,
Nocardia und Enzyme von Pilzen der Famile Tuberculariaceae verwendet werden.
Beispiel
2 6a-Fluor-17ß-hydroxy-17a-methyl-1,4-androstadien-3-on (chemische Dehydrierung)
Eine Lösung von 704 mg 6x-Fluor-17ß-hydroxy-17a-methyl-4-androsten-3-on in 13,5
ccm tert. Butylalkohol und 0,135 ccm Essigsäure wurde unter Rühren mit 293 mg Selendioxyd
51/2 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Anschließend wurden 90 mg Selendioxyd zugefügt,
und das Gemisch wurde weitere 12 Stunden unter Rühren und unter Rückfluß erhitzt.
Dann wurde gekühlt, zur Entfernung des Selendioxyds filtriert und eingedampft. Der
Rückstand wurde in 50 ccm Methylenchlorid gelöst, mit Wasser gewaschen, dann viermal
mit einer gesättigten Natriumbicarbonatlösung und dann wieder mit Wasser gewaschen,
über Natriumsulfat getrocknet und zur Trockne eingedampft. Der erhaltene Rückstand
wurde in 50 ccm Benzol gelöst und über 75 g synthetisches Magnesiumsilikat chromatographiert.
Die chromatographische Säule wurde mit 45 ccm Fraktionen der folgenden Zusammensetzungen
eluiert: Fraktion 1 bis 22 Hexankohlenwasserstoffe + 5 °/o Aceton Fraktion 23 bis
45 Hexankohlenwasserstoffe -a- 6"/, Aceton Fraktion 46 bis 68 Hexankohlenwasserstoffe
-f- 7 °/o Aceton Fraktion 69 bis 91 Hexankohlenwasserstoffe -E- 8 °/o Aceton Die
Rückstände der Fraktionen 63 bis 81 wurden vereinigt (195 mg Produkt) und aus Methylenchlorid
- Hexankohlenwasserstoffen umkristallisiert, wobei man 141 mg 6x-Fluor-17ß-hydroxy-17x-methyl-1,4-androstadien-3-on
vom Schmelzpunkt 161 bis
163' C erhielt.
| Analyse für C2o H27 F O2: |
| Berechnet ... C 74,43, H 8,55; |
| gefunden ... C 75,47, H 8,74. |
Das Infrarotabsorptionsspektrum in Mineralöl wies Absorptionsbanden bei 348 cm-'
(Hydroxygruppe), 1669 cm-' (a,ß-ungesättigtes Keton) und 1626, 1614 cm-' (Doppelbindung)
auf. Beispiel 3 Isomerisierung der 6ß-Fluorsteroide zu den entsprechenden 6oc-Fluorsteroiden
Sie wird z. B. in folgender Weise durchgeführt: EineLösungvon 1 g 6ß-Fluor-17ß-hydroxy-17a-methyl-1,4-androstadien-3-on
in 100 ccm Chloroform und 0,1 ccm Alkohol wird in einem Eis-Salz-Bad auf etwa -10°
C gekühlt. Darauf wird langsam wasserfreier Chlorwasserstoff etwa 21/2 Stunden durch
die Lösung geleitet, wobei man die Temperatur zwischen etwa -5 und -15° C hält.
Die Lösung wird dann mit verdünnter Natriumbikarbonatlösung und Wasser gewaschen,
über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck eingedampft.
Die Umkristallisation des Rückstandes aus Aceton-Hexankol-lenwasserstoffen ergibt
6:_x-Fluor-17ß-hydroxy-17a-methyl-1,4-androstadien-3-on, welches mit dem nach Beispiel
1 erhaltenen Produkt identisch ist.