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Verfahren zur Herstellung von 16-Methylen-steroiden Nach dem Verfahren
des Hauptpatents 1 130 805 wird 16 - Methylen - 17x - hydroxy - 9(11) - dehydroprogesteron
über das entsprechende 9ß,llß-Oxidosteroid in 9x-Fluor-16-methylen-llß,l7x-dihydroxyprogesteron
bzw. dessen 1-Dehydro-derivat umgewandelt. Das genannte 9ß,llß-Oxido-steroid wird
hergestellt durch alkalische Behandlung des durch Anlagerung von unterbromiger oder
unterchloriger Säure an 16-Methylen-17a-hydroxy-9(11)-dehydroprogesteron erhaltenen
9x-Brom- bzw. -Chlor-16-methylen-1 lß,17x-dihydroxy-progesterons.
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Es wurde nun gefunden, daß diese Synthese mit besserer Ausbeute erfolgt,
wenn unterbromige bzw. unterchlorige Säure nicht an die 9(11)-Doppelbindung von
16 - Methylen - 17x - hydroxy - 9(11) - dehydroprogesteron, sondern an das entsprechende
Derivat mit veresterter 17-OH-Gruppe angelagert wird. Durch diese Abänderung des
Verfahrens des Hauptpatents werden Nebenreaktionen vermieden. Diese Nebenreaktionen
bestehen insbesondere darin, daß unterbromige bzw. unterchlorige Säure nicht nur
an die 9(I1)-Doppelbindung, sondern auch an die Doppelbindung der exocyclischen
16-Methylengruppe des 16 - Methylen - 17x - hydroxy - 9(11) - dehydro-progesterons
angelagert werden können.
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Gegenstand der Erfindung ist dementsprechend ein Verfahren zur Herstellung
von 16-Methylensteroiden nach dem deutschen Patent 1 130 805, das darin besteht,
daß man hier nach an sich bekannten Methoden das erhaltene 16-Methylen-17x-hydroxy-9(11)-dehydro-progesteron
(I) (vgl. das folgende Reaktionsschema) zunächst acetyliert, das gebildete 16 -
Methylen - 17x - acetoxy - 9(1l) - dehydro - Progesteron (II) durch aufeinanderfolgende
Behandlung mit einem unterbromige oder unterchlorige Säure liefernden Mittel und
einem Alkaliacetat in 9ß,llß - Oxido - 16 - methylen - 17x - acetoxy - Progesteron
(IV) überführt und dieses Oxido-steroid (IV) in beliebiger Reihenfolge mit Fluorwasserstoff
und einem verseifend wirkenden Mittel behandelt, sowie gegebenenfalls das so hergestellte
9x-Fluor-16-methylen-llß,17x-dihydroxy-progesteron (VII) durch Behandlung mit in
1(2)-Stellung dehydrierend wirkenden Mikroorganismen in 9x-Fluor-16-methylen-1 lß,17x-dihydroxy-l-dehydro-progesteron
(VIII) umwandelt.
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Das Verfahren nach der Erfindung verläuft nach dem Reaktionsschema.
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Die Acetylierung des Steroids der Formel I erfolgt unter üblichen
Bedingungen mit Essigsäure oder deren zur Veresterung geeigneten Derivaten. Zur
Herstellung der Verbindung der Formel II, die in 17a-Stellung eine Acetoxygruppe
enthält, ist es z. B. vorteilhaft, Verbindung I mit Essigsäureanhydrid und Essigsäure
in Gegenwart von geringen Mengen p-Toluolsulfonsäure zu behandeln.
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Die Anlagerung von unterbromiger oder unterchloriger Säure an die
9(11)-Doppelbindung des Dions II kann durchgeführt werden durch Behandlung letzterer
Verbindung mit einem N-Brom- oder N-Chlorcarbonsäureamid oder -imid. Zur Addition
von unterbromiger Säure an die genannte Verbindung verwendet man vorteilhaft eine
Mischung von N-Bromsuccinimid und Perchlorsäure.
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Durch Behandlung des Halogenhydrins der Formel III mit alkalischen
Mitteln, vorzugsweise mit einem Alkaliacylat, wie Kaliumacetat, erhält man das 9ß,llß-Oxido-steroid
der Formel IV.
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Verbindung IV wird durch Behandlung mit Fluorwasserstoff, vorzugsweise
bei tiefen Temperaturen sowie in Gegenwart eines geeigneten Lösungsmittels, z. B.
Tetrahydrofuran oder Chloroform oder einem anderen chlorierten Kohlenwasserstoff,
in die entsprechende 9x-Fluor-llß-hydroxy-Verbindung (V1) umgewandelt.
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Die Verseifung der 17a-Acetoxygruppe kann vor oder nach der Epoxydaufspaltung
durchgeführt werden. Als Verseifungsmittel eignen sich die üblichen für derartige
Verseifungen verwendeten alkalischen Substanzen, z. B. Natriumhydroxyd oder Natriumcarbonat.
9x
- Fluor - 16 - methylen - I 1ß,17 x - dihydroxyprogesteron (VII) wird gegebenenfalls
durch Behandlung mit in 1(2)-Stellung dehydrierend wirkenden Mikroorganismen in
das entsprechende, in 1(2)-Stellung ungesättigte Derivat (VIII) umgewandelt.
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Zur Einführung der 1(2)-Doppelbindung in das Steroid der Formel VII
auf mikrobiologischem Wege können Mikroorganismen verwendet werden, die folgenden
Gattungen angehören Alternaria, Calonectria, Colletotrichum, Cylindrocarpon, Didymella,
Fusarium, Ophiobolus, Septomyxa, Vermicularia, Streptomyces, Micromonospora, Nocardia,
Bacillus, Pseudomonas, Protaminobacter, Alcaligenes, Mycobacterium, Corynebacterium.
Besonders geeignet sind Bacillus sphaericus var. fuciformis und Corynebacterium
simplex.
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Derartige Umsetzungen erfolgen je nach dem angewendeten Mikroorganismus
in etwa 4 bis 24 Stunden. Zweckmäßigerweise arbeitet man dabei bei Temperaturen
von etwa 24 bis 40°C. Das l(2)-Dehydrierungsprodukt läßt sich aus dem Gärmedium
durch Chloroformextraktion gewinnen. Nach üblicher Aufarbeitung gelingt es, die
Substanz aus dem Chloroformextrakt in kristalliner Form zu isolieren.
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Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Verbindungen können
als Arzneimittel in der Humanmedizin verwendet werden. Sie eignen sich insbesondere
zur lokalen äußeren Anwendung und können als Puder, Salben, Lösungen, Emulsionen
öder Lotionen verarbeitet werden, wobei die üblichen Hilfsstoffe zugesetzt werden
können. Beispiel a) 20 g 16-Methylen-17a-hydroxy-4,9(11)-pregnadien-3,20-dion (I)
werden in 200 ml Eisessig gelöst und zu der Lösung 40 ml Essigsäureanhydrid und
2 g p-Toluolsulfonsäure zugefügt. Das Gemisch bleibt 18 Stunden bei Zimmertemperatur
stehen und wird dann unter kräftigem Rühren langsam in Wasser einlaufen gelassen.
Das rohe 16-Methylen-17a-acetoxy-4,9(11)-pregnadien-3,20-dion (II) fällt dabei kristallin
aus, wird abgesaugt und durch Umkristallisieren aus einem Äther-Aceton-Gemisch rein
erhalten. Fp. 232 bis 235'C, MD = -64,0' (Dioxan), Am", = 238,5 m#L, Ei m
= 465. Ausbeute: 18 g.
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b) 5 g 16-Methylen-17a-acetoxy-4,9(11)-pregnadien-3,20-dion (1I) werden
in 155 ml Dioxan und 30 ml Wasser gelöst. Die Mischung wird mit 2,9 g N-Bromsuccinimid
und 1,1 ml 70°/oiger Perchlorsäure versetzt und bleibt 30 Minuten bei Zimmertemperatur
stehen. Sie wird unter Rühren in Wasser eingegossen und der ausgefallene Niederschlag
abgesaugt. Das so erhaltene rohe 9a-Brom-llß-hydroxy-16-methylen-17x-acetoxyprogesteron
(III) wird ohne Reinigungweiterverarbeitet, c) Das gesamte nach Stufe b) erhaltene
rohe 9a-Broml lß-hydroxy-16-methylen-17a-acetoxy-progesteron (III) wird in 250 ml
Alkohol gelöst. Zur Lösung werden 12 g trockenes Kaliumacetat gegeben, und das Gemisch
wird 2 Stunden unter Rückfluß gekocht. Unter Rühren gießt man die Mischung in Wasser
ein und schüttelt die entstehende Emulsion mehrfach mit Chloroform aus. Die Chloroformlösung
wird getrocknet und zum Rückstand eingedampft. Das rohe 9ß,llß-Oxido-16-methylen-17a-acetoxy-progesteron
(IV) wird durch Umkriställisieren aus Äther rein erhalten. Fp. 190 bis 192°C, [aID
= -146,6° (Dioxan), Amax 242 m#t, EI.'. = 397. Ausbeute: 2,88 g. d) 1 g 9ß,llß-Oxido-16-methylen-l7a-acetoxy-progesteron
(IV) wird in 25 m1 Methanol gelöst und diese Lösung durch Kochen unter gleichzeitiger
Einleitung von Stickstoff' sauerstofffrei gemacht. Eine in gleicher Weise sauerstofffrei
gemachte Lösung von 0,101 g Natriumhydroxyd in 2,4 ml Wasser wird zugesetzt und
das Gemisch 5 Minuten unter Rückfluß gekocht. Die Lösung wird in mit etwas Schwefelsäure
angesäuertes Wasser eingerührt und der ausgefallene Niederschlag abgesaugt. Das
rohe 9ß,1 lß-Oxido-16 - methylen -17x - hydroxy - progesteron (V) wird durch Umkristallisation
aus Äther rein erhalten. Fp. 172 bis 175°C, [xID = -122,6° (Chloroform), Am",
= 243 m#t, Ei m = 398. Ausbeute: 0,81 g.
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e) 6,8g 9ß,1lß-Oxido-16-methylen-17a-hydroxyprogesteron (V) werden
in 68 ml absolutem Chloroform gelöst und diese Lösung auf -60°C abgekühlt. 41,4
ml einer Mischung aus 40 ml Tetrahydrofuran, 15 ml Chloroform und 36 g Fluorwasserstoff
werden zugefügt, und die Reaktionsmischung wird 4 Stunden bei -30°C stehengelassen.
Sie wird dann in Natriumhydrogencarbonatlösung eingegossen und das Gemisch mehrfach
mit Chloroform extrahiert. Die vereinigten Chloroformextrakte werden getrocknet
und eingedampft. Der aus rohem 9.x-Fluor-16-methylen-4-pregnen-1 Iß,17a-diol-3,20-dion
(VII) bestehende Rückstand wird durch Umkristallisation aus Äther gereinigt. Fp.
247 bis 250°C, [aID = -I-52,6° (Äthanol), ).maz =
238,5 m#t
EI' = 480. Ausbeute: 4,1 g.
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f) 3,5g 9ß,1lß-Oxido-16-methylen-17a-acetoxyprogesteron (IV) werden
in 35 ml absolutem Chloroform gelöst und bei -60°C 20 ml eines Gemisches aus 40
ml Tetrahydrofuran, 15 ml Chloroform und 25 g Fluorwasserstoff dazugegeben. Das
Gemisch wird 4 Stunden bei -30°C stehengelassen, anschließend in Natriumhydrogencarbonatlösung
gegossen und mit Chloroform extrahiert. Die Chloroformlösung wird getrocknet, eingedampft
und der aus 9a-Fluor-llßhydroxy-16-methylen-17a-acetoxy-progesteron (VI) bestehende
Rückstand aus einem Aceton-Äther-Gemisch umkristallisiert. Die Ausbeute beträgt
2,4 g.
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g) 2 g 9a-Fluor- I lß-hydroxy-16-methylen-17a-acetoxy-progesteron
(V1) werden in 75 ml Methanol heiß gelöst, dazu wird eine Lösung von 0,195
g Natriumhydroxyd (1,03 Mol) und 2,8 ml Wasser zugegeben. Das Gemisch wird 1 Stunde
unter Rückfluß gekocht, in etwa 400 ml Wasser eingerührt und mehrfach mit Chloroform
extrahiert. Die vereinigten Chloroformauszüge werden getrocknet und im Vakuum bis
zur Trockne eingedampft. Der Rückstand wird aus Äther umkristallisiert. Es resultieren
1,54 g reines 9x-Fluor-16-methylen-4-pregnen-llß, 17-x-diol-3,20-dion (VII).
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h) Mikrobiologische Dehydrierung. In einem Fermenter werden 151 Nährlösung
aus 10/, Hefeextrakt (pA 6,8) mit 0,5 1 Schüttelkultur von Bacillus sphaericus (Sammlung
E. Merck Nr. 1001) beimpft. Die Kultur erhält unter ständigem Rühren und Belüften
bei 28°C nach etwa 11 Stunden einen Zusatz von 7,8 g 9a-Fluor-16-methylen-4-pregnen-llß,17x-diol-3,20-dion
(VII), die in 250m1 Methanol gelöst sind. Nach etwa 32 Stunden ist die Dehydrierung,
die papierchromatographisch verfolgt wird, beendet. Die Fermentationsbrühe wird
dreimal mit Chloroform ausgeschüttelt. Die vereinigten Extrakte werden eingedampft,
wobei das 9a-Fluor-I6-methylen-1,4-pregnadien-llß, 17adiol-3,20-dion (VIII) auskristallisiert.
Fp. 271 bis 275°C, [aID =-I-30,0° (Äthanol), 2,na@ = 238,5 mA, E i m = 423.
Ausbeute: 6,3 g.