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Verfahren zur Herstellung von therapeutisch wirksamen Steroidverbindungen
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von neuen, therapeutisch
wirksamen Steroidverbindungen der allgemeinen Formel
in der X die Hydroxylgruppe oder Fluor, X, den Rest _# CH2, '- CHOH oder
- - C # 0 und Y Wasserstoff oder die Methylgruppe darstellt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß man nach an sich
bekannten Methoden eine Verbindung der allgemeinen Formel
in der X, und Y die oben angegebene Bedeutung haben und R einen Alkylenrest darstellt,
(1) in Gegenwart eines sauren Katalysators mit einem niederen Alkylenglykol
behandelt, (2) das erhaltene 3,20-Bis-alkylenketal mit wäßrigem Alkalihydroxyd hydrolysiert,
(3) gegebenenfalls die erhaltene 16x-ständige Carboxygruppe mit Diazomethan
in Äther verestert, (4) Carboxy- bzw. Carbomethoxygruppe reduziert, (5) gegebenenfalls
in erhaltenen 1 lfl-Hydroxy- 16a-hydroxymethylverbindungen die Hydroxymethylgruppe
verestert, anschließend die 1 Iß-ständige Hydroxygruppe oxydiert und dann
die Acyloxymethylgruppe wieder hydrolysiert, (6) gegebenenfalls die 161c-ständige
Hydroxymethylgruppe mit einem organischen Sulfonylhalogenid und anschließend mit
einem Alkalifluorid behandelt, (7) gegebenenfalls die Ilß-ständige Hydroxylgruppedererhaltenenllß-Hydroxy-16oc-fluormethylverbindungen
oxydiert und (8) in den erhaltenen 16a-Hydroxymethyl- und 16cc-Fluormethylverbindungen
die 3- und 20-ständige Ketalgruppe hydrolysiert.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein in 3-Stellung
ketalisiertes 16cc-Cyan-4-pregnen-3,20-dion, das in 2-, 6- und 11-Stellung
in der angegebenen Weise substituiert sein kann, in 20-Stellung in Gegenwart eines
sauren Katalysators, z. B. von p-Toluolsulfonsäure, Schwefelsäure u. dgl., mit einem
niederen a- oder ß-Alkylenglykol, z. B. Äthylenglykol, ketalisiert. Geeignete Lösungsmittel
für diese Reaktion sind Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel, halogenierte Kohlenwasserstoffe,
Äther u. dgl., z. B. Benzol, Xylol, Hexan, Chloroform, Diäthyläther, Tetrahydrofuran,
Dioxan usw. Für diese Umsetzung kann ein Überschuß an Alkylenglykol verwendet werden.
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Die in 3- und 20-Stellung diketalisierten 16o#-Cyan-4-pregnen-3,20-dione
werden dann in einem organischen Lösungsmittel, z.B. in Äthylenglykol, Propylenglykol,
Dimethylsulfoxyd, Äthanol, tert.Aminen, wie Pyridin u. dgl., gelöst und mit einer
wäßrigen Base, z. B. einer wäßrigen Alkalihydroxydlösung, wie Kalium- oder Natriumhydroxyd,
zu 3,20-diketalisierten 16x-Carboxy-4-pregnen-3,20-dionen hydrolysiert, die
anschließend
mit Diazomethan zu 16c#-Carbomethoxyverbindungen verestert werden können.
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Die 3,20-diketalisierten 16,x-Carboxy- und 16,-#-Carbomethoxy-4-pregnen-3,20-dione
werden dann in einem organischen Lösungsmittel oder einem Gemisch organischer Lösungsmittel,
wie Äther, Dioxan, Tetrahydrofuran, Benzol, Toluol u. dgl., mit Lithiumaluminiumhydrid
oder einem anderen, die Carboxylgruppe reduzierenden Mittel zu 3,20-diketalisierten
16.Y.-Hydroxymethyl-4-pregnen-3,20-dionen reduziert, wobei gleichzeitig eine gegebenenfalls
in 1 1-Stellung vorhandeneKetogr-uppezurHydroxygruppereduziertwird.
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Die 16oc-ständige Hydroxymethylgruppe der erhaltenen 3,20-diketalisierten
16,x-Hydroxymethyl-4-pre-,-nen-3,20-dione kann anschließend mit einem organischen
Sulfonylhalogenid, z. B. p-Toluolsulfonylchlorid, in eine Sulfonatgruppe übergeführt
werden, deren Behandlung mit einem Alkalinietallfluorid, z. B. wasserfreiem Kaliumfluorid,
in Gegenwart eines Lösungsmittels, z. B. Äthylenglykol, Diäthylenglykol, Triäthylenglykol,
Propylenglykol u. dgl., bei Temperaturen zwischen 100 und 300'C unter
Stickstoff eine 16,x-Fluormethylgr-uppe ergibt.
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Aus den erfindungsgemäß erhältlichen 3,20-diketalisierten 16-x-Hydroxymethyl-
und 16A-Fluormethyl-4-pregnen-3,20-dionen können die Ketalgruppeii in üblicher Weise,
z. B. mit verdünnter Schwefelsäure, nach demVerfahren der USA.-Patentschriften2707184
und 2758993 entfernt werden.
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Erhaltene Verbindungen mit einer Hydroxygruppe in 1 Iß-Stellung
können nach bekannten Methoden, z. B. mit Chromtrioxyd in Pyridin, Chromsäure oder
Natriumdichromat, Chromsäureanhydrid und verdünnter Schwefelsäure, einem N-Halogenimid
oder N-Halogenamid in Pyridin u. dgl., zu 1 I-Ketoverbindungen oxydiert werden,
wobei die Hydroxymethylgruppe in 16,-%-Hydroxymethyl-4-pregnen-3,20-dionen vorher
verestert. Sie kann nach der Oxydation gegebenenfalls wieder in eine freie Hydroxymethylgruppe
übergeführt werden.
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Die Ausgangsstoffe für das erfindungsgemäße Verfahren, d. h.
die in 3-Stellung ketalisierten 16--,v-Cyaii-4-pregnen-3,20-dione erhält man durch
Ketalisierung der 3-Stellung von entsprechenden 4,16-Pregnadien-3,20-dionen nach
dem Verfahren der USA.-Patent-Schriften 2 707 184 und 2 758 993 oder
durch Umsetzung dieser Verbindungen mit dem Acetal eines niedrigen Alkylenglykols,
z.B. Dioxolan oder2-Methyl-2-äthyl-dioxolan, in Gegenwart eines sauren Katalysators,
wie p-Toluolsulfonsäure, konzentrierter Schwefelsäure, Bortrifluorid usw.
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Die in 3-Stellung ketalisierten 4,16-Pregnadien-3,20-dione werden
sodann mit einem Alkalicyanid, z. B. Kalium- oder Natriumcyanid, in Gegenwart eines
geeigneten Lösungsmittels, wie Dioxan, Methanol, Äthanol, Propanol, Gemischen dieser
Lösungsmittel usw., zu in 3-Stellung ketalisierten 16,x-Cyan-4-pre-neii-3,20-dionen
umgesetzt. Für die Herstellung der Ausgangsprodukte wird im Rahmen der vorliegenden
Erfindung Schutz nicht begehrt.
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Das folgende Beispiel erläutert das erfindungsgemäße Verfahren.
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B e i s p i e 1
a) 16-x-Cyaii-4-pregnen-3,11,20-trion-3,20-bisäthylenketal
Ein Gemisch aus 1,1 g 16-x-Cyaii-4-pregnen-Z, 3,11,20-trio-ii-3-äthylenketal
(F. = 237 bis 242'C), 150 mi Benzol, 3,0 ml Äthylenglykol und
25 mg p-Toluolsulfonsäure-moriohydrat wurde unter Entfernung des Reaktionswassers
etwa 6 Stunden unter Rückfluß zum Sieden erhitzt. Dann wurde gekühlt, Natriumbicarbonatlösung
zugegeben und die organische Phase abgetrennt. Sie wurde mit Wasser gewaschen, über
Natriumsulfat getrocknet und im Vakuum vom Lösungsmittel befreit. Der erhaltene
Rückstand ergab nach dem Umkristallisieren aus Aceton-Hexan-Kohlenwasserstoffen
(letztere sind unter der Handelsbezeichnung »Skellysolve B« bekannt) 640 mg 16--,c-Cyan-4-pregiien-3,11,20-trion-3,20-bisäthylenketal;
F. # 251 bis 253--C.
b) 4-Pregnen-3,11,20-trion-3,20-bis-äthylenketal-16
x-carbonsäure Ein Gemisch aus 13,7 g 16-%,-Cyan-4-pregnen-3,11,20-trion-3,20-bis-äthyleiiketal,
400 nil Äthylenglykol und 25 g Kaliumhydroxyd in 100 ml Wasser wurde
unter Stickstoff etwa 20 bis 24 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Nach dein Abkühlen
wurde Wasser zugegeben und die alkalische Lösung mit Methylenchlorid extrahiert.
Die wäßri-e Phase wurde auf O'C gekühlt, vorsichtig auf pH = 4 angesäuert
und schnell mit einem Gemisch aus Äthylacetat und Methylenchlorid extrahiert. Die
vereinigten Äthylacetat-Methylenehlorid-Extrakte wurden mit Wasser neutral gewaschen
und über Natriumsulfat getrocknet. Nach dem Abdampfen des Lösungsmittels erhielt
man einen Rückstand aus 4-Pregiien-3,11,20-trioii-3,20-bisäthylenketal-16,-;-carbonsäure
(F. = 225 bis 245'C), der durch Chromatographieren oder Umkristallisieren
oder beides weiter gereinigt werden kann. c) 16 -x-Carbopiethox#,-4-pre,-lieii-3,1
1,210-trion-3,20-bis-äthylenketal Der obengenannte Rück-stand wurde in 200 ml Methylejichlorid
und 500 mi Methanol _gelöst und 3 Stunden mit überschüssigem Diazomethan
in Äther verestert. Dann wurde das Lösungsmittel abgedampft und der Rückstand aus
Acetoii-»Skellysolve B« umkristallisiert. Man erhielt 9,8 g 16-x-Carbomethoxy-4-pregnen-3,11,20-trion-3,20-bis-äthylenketal
vom Schmelzpunkt etwa 200-'C. Nach zweimaliger Umkristallisation aus dem gleichen
Lösungsmittelgemisch betrug der Schmelzpunkt 224 bis 225'C. Das IR-Spektrum
stimmte mit der angenommenen Struktur überein. Analyse für C17H1107: Berechnet
.................... C 68,33, H 8,07.
gefunden ....................
C 68,29# H 7,94. d) Ilfl-Hydroxy-16%-hydroxymethyl-4-pregnen-3,20-dioil-bis-äthylenketal
Eine Lösung von 9,7o, 16-x-Carbomethoxy-4-pregnen-3,11,20-trion-3,20-bis-äthyleiiketal
in Benzol wurde unter Rühren zu einer Suspension von 12,Og Lithiumaluminiumlivdrid
in 150 ml Äther und 150 ml Benzol gegeben. Das Gemisch wurde etwa
4 Stunden unter Rückfluß erhitzt und dann in einem Eis-Wasser-Bad gekühlt. Überschüssiges
Lithiumaluminiumhydrid wurde durch Zugabe von Äthylacetat und Wasser zersetzt. Dann
wurde filtriert, die organische Schicht abgetrennt und mit Wasser gewaschen. Der
nach dem Abdampfen des Lösungsmittels erhaltene rohe Rück-
#stand
wurde aus Äthylacetat-»Skellysolve B« umkristallisiert und ergab 2,4g Ilß-Hydroxy-16cc-hydroxymethyl
- 4 - pregnen - 3,20 - dion -bis - äthylenketal; F
= 195 bis 205'C. Aus den Mutterlaugen wurden weitere 0,3 g
erhalten. Die Umkristallisation aus Aceton-»Skellysolve B« ergab Ilfl-Hydroxy-16,x-hydroxymethyl
- 4 - pregnen - 3,20 - dion - bis - äthylenketal
vom Schmelzpunkt 209 bis 211 'C. Durch Chromatographieren der Mutterlaugen
über synthetisches Magnesiumsilikat, das unter der Handelsbezeichnung »Florisil«
bekannt ist, und Eluieren mit 200/, Aceton in Skellysolve B wurden weitere
0,79 g 1 Iß-Hydroxy-16oc-hydroxymethyl-4-pregnen-3,20-dion-bis-äthylenketal
vom Schmelzpunkt 195 bis 205'C erhalten. Das IR-Spektrum stimmte mit
der angenommenen Struktur überein.
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Analyse für C"H"0,: Berechnet .................... C 69,61,
H 8 ' 99.9
gefunden .................... C 69,61, H 8,61.
Die
gleiche Verbindung erhält man auch, wenn man ,ein Gemisch aus 5,08 g 4-Pregnen-3,11,20-trion-3,20-bis-Üthylenketal
der nach b) erhaltenen 16x-carbonsäure und 3,5 g Lithiumaluminiumhydrid
in 350 ml Tetrahydrofuran etwa 3 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Das
bis-Ketal wurde nach der Soxhlet-Technik zugegeben. Nach dem Abkühlen wurde das
überschüssige Lithiumaluminiumhydrid mit Äthylacetat und Wasser zerstört. Die anorganischen
Salze wurden abfiltriert; dann wurde die organische Phase abgetrennt, mit Wasser
gewaschen und im Vakuum vom Lösungsmittel befreit. Der Rückstand wurde aus Aceton-Methanol
umkristallisiert und ergab 3,9 g
1 Iß-Hydroxy-16,x-hydroxymethyl-4-pregnen-3,20-dionbis-äthylenketal.
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e) Ilß-Hydroxy-16#x-acetoxymethyl-4-pregnen-3,20-dion-bis-äthylenketal
Eine Lösung von 1,0 g Ilfl-Hydroxy-16a-hydroxymethyl-4-pregnen-3,20-dion-bis-äthylenketal
in 5 ml Acetanhydrid und 5 ml Pyridin wurde bei Zimmertemperatur stehengelassen,
bis die Acylierung beendet war. Dann wurde in 100 ml Eiswasser gegossen und
das wäßrige Gemisch mit drei Portionen Methylen-#chlorid extrahiert. Die Extrakte
wurden vereinigt, mit Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und durch
Eindampfen im Vakuum vom Lösungsmittel befreit. Der Rückstand wurde aus Aceton-»Skellysolve
Be umkristallisiert. Er ergab Ilfl-Hydroxy-16oc-Acetoxymethyl-4-pregnen-3,20-dion-bis-äthylenketal.
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f) 16 x-Acetoxymethyl-4-pregnen-3,11,20-trion-3,20-bis-äthylenketal
Ein Gemisch aus 300 mg Ilß-Hydroxy-16x-acetoxymethyl-4-pregnen-3,20-dion-bis-äthylenketal
in 5ml Pyridin wurde einer Suspension eines Chromtrioxyd-Pyridin-Komplexes (hergestellt
aus 300 mg Chromtrioxyd und 5 ml Pyridin) zugesetzt. Das Gemisch ließ
man etwa 18 bis 24 Stunden bei Zimmertemperatur stehen. Dann wurde Wasser
sowie Benzol und Äther im Verhältnis (1: 1) zugegeben, gründlich gerührt
und über Supercel-Diatomeenerde filtriert. Die organische Schicht wurde abgetrennt,
mit Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel abgedampft.
Man erhielt ein Rohprodukt, das nach der Umkristallisation aus Aceton-»Skellysolve
B# 16oc-Acetoxymethyl-#l-pregnen-3,11,20-trion-3,20-bisäthylenketal als kristallinen
Feststoff ergab. Der Rückstand kann auch chromatographisch gereinigt werden.
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g) 16x-Hydroxymethyl-4-pregnen-3,11120-trion-3"20-bis-äthylenketal
5 ml einer 2,5l)/,igen Natriumhydroxydlösung in verdünntem Methanol wurden
zu 1,0 g 16o#-Acetoxymethyl-4-pregnen-3,11,20-trion-3,20-bis-äthylenketal
in 15 ml Methanol gegeben. Dann wurde unter Stickstoff gerührt, und anschließend
über Nacht stehengelassen. DaRach wurde mit 100 ml Wasser verdünnt, mit verdünnter
Essigsäure neutralisiert und dreimal mit Methylenchlorid extrahiert. Die Methylenchloridextrakte
wurden vereinigt, mit Natriumbicarbonatlösung und Wasser gewaschen, über Natriumsulfat
getrocknet und unter verringertem Druck eingedampft. Der Rückstand wurde aus Aceton-»Skellysolve
B« umkristallisiert und ergab 16a-Hydroxymethyl-4-pregnen-3,11,20-trion-3,20-bis-äthylenketal
als kristallinen Feststoff. Der Rückstand kann auch chromatographisch gereinigt
--werden.
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h) Ilß-Hydroxy-16a-hydroxymethyl-4-pregnen-3,20-dion Zu einer Lösung
von 300 mg 1 Iß-Hydroxy- 16 x-hydroiymethyl-4-pregnen-3,20-dion-bis-äthylenketal
in 10 0/, Wasser enthaltendem Aceton wurde 1 rul 250/,ige Schwefelsäure
gegeben. Das Gemisch wurde 10 Minuten zum Sieden erhitzt und zurVervollständigung
der Hydrolyse bei Zimmertemperatur stehengelassen. Danach wurde ein Überschuß an
Natriumbicarbonatlösung zugegeben und das Aceton im Vakuum bei Zimmertemperatur
bis zur beginnenden Kristallisation abgedampft. Nach Zugabe von 50 ml Wasser
wurde die Kristallisation bei O'C fortgesetzt. Das kristalline Produkt wurde abfiltriert
und im Vakuum getrocknet. Man erhielt 150 mg Rohprodukt; F. = 234 bis 238'C.
Die Umkristallisation aus Aceton-»Skellysolve B« ergab Ilß-Hydroxy-16,x-hydroxymethyl-4-pregnen-3,20-dion
vom Schmelzpunkt 244 bis 246'C; AC.H#OH max 242 m#t; am = 15 800.
Das IR-Spektrum bestätigte die angenommene Struktur. Die optische Rotationsdispersionsanalyse
zeigte die 17ß-Konfiguration an. Analyse für C"H"0,: Berechnet ....................
C 73,30, H 8,95;
gefunden .................... C 73,24, H
9,35.
i) 16x-Fluormethyl-llß-hydroxy-4-pregnen-3,20-dion-bis-äthylenketal
Eine Lösung von 1,0 g 1 Iß-Hydroxy-16oc-hydroxymethyl-4-pregnen-3,20-dion-bis-äthylenketal
und 1,0 g
p-Toluolsulfonylchlorid in Pyridin wurde etwa 18 bis 24 Stunden
bei Raumtemperatur stehengelassen. Dann wurde in Eiswasser gegossen und mit Methylenchlorid
extrahiert. Die vereinigten Extrakte wurden nacheinander mit Natriumbicarbonatlösung
und Wasser gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet. Dann wurde das Methylenchlorid
abgedampft. Man erhielt rohes llß-Hydroxy-16a-p-toluolsulfonylmethyl-4-pregnen-3,20-dion-bis-äthylenketal.
Dieses wurde in etwa 25 ml destilliertem Diäthylenglykol gelöst und unter
Stickstoff etwa 1 Stunde mit 2,4 g wasserfreiern Kaliumfluorid auf
200 bis 2lO'C erhitzt. Das abgekühlte Reaktionsgemisch wurde in Wasser gegossen
und mit Äthylacetat extrahiert. Die vereinigten Extrakte
wurden
mit Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und eingedampft und ergaben
ein 1 Iß-Hydroxy- 16,x-fluormethyl-4-pregnen-3,20-dionbis-äthylenketal enthaltendes
Rohprodukt. Dieses wurde in Methylenchlorid gelöst, über synthetisches Magnesiumsilikat
chromatographiert und mit Akellysolve B«, das zunehmende Mengen Aceton enthielt,
eluiert. Aus jeder Fraktion wurde das Lösungsmittel abgedampft. Die Rückstände der
kristallines Material ergebenden Fraktionen wurden gemeinsam aus Aceton-»Skellysolve
Be umkristallisiert und ergaben 1 Iß-Hydroxy-I6A-fluormethyl-4-pregnen-3,20-dionbis-äthylenketal;
F. = 183 bis -1 85'C. Das IR-Spektrum stimmte mit der angenommenen
Struktur überein. Analyse für C"H39F0": Berechnet ............. C 69,34,
H 8,67, F 4,22; gefunden ............. C 69161, H 9,031 F 3,74.
k) Ilp-Hydroxy-16,-x-fluormethy1-4-pregnen-3,20-dion ZueinerLösungvon30Omgllß-Hydroxy-16,9#-fluormethyl
- 4 - pregnen - 3,20 - dion - bis - äthylenketal
in 10 Volumprozent Wasser enthaltendem Aceton wurde 1,0 ml 250/,ige
Schwefelsäure gegeben. Die Lösung wurde etwa 10 Minuten zum Sieden erhitzt
und dann bis zur vollständigen Hydrolyse stehengelassen. Danach wurde Natriumbicarbonatlösung-im
Überschuß zugegeben und das Aceton im Vakuum bis zur beginnenden Kristallisation
entfernt. Nach Zugabe von 50 mt Wasser wurde die Kristallisation bei O'C
fortgesetzt. Der Farbstoff wurde abfiltriert, mit Wasser gewaschen und im Vakuum
getrocknet. Man erhielt 1 lß-Hydroxy- 16,x -fluormethyl-4-pregnen-
3,20-dion als kristallinen Feststoff. Es kann durch Umkristallisieren aus Aceton--»Skellysolve
B« weiter gereinigt werden. 1) 16 -x-Fluormethyl-4-pregnen-3,11,20-trion
Ein Gemisch aus 280 mg Ilß-Hydroxy-16rx-Huormethyl-4-pregnen-3,20-dion-bis-äthylenketal
und 5 ml Pyridin wurde zu einer Suspension eines Chromtrioxyd-Pyridin-Komplexes
(hergestellt aus 300 mg Chromtrioxyd und 5 ml Pyridin) gegeben. Das
Gemisch wurde bis zur völligen Oxydation bei Zimmertemperatur stehengelassen. Dann
wurden Wasser und ein Benzol-Äther-Gemisch (1 : 1) zugegeben. Man rÜhrte
gründlich und filtrierte anschließend über Supercel-Diatomeenerde.
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Die organische Phase wurde abgetrennt, mit Wasser gewaschen, über
Natriumsulfat getrocknet und zur Entfernung des Lösungsmittels im Vakuum eingedampft.
Der 16 A-Fluormethyl-4-pregilen-3,11,20-trion-bis-äthylenketal enthaltende
Rückstand wurde in 50 ml Aceton und 5 ml Wasser gelöst und durch etwa
30-ständige Einwirkung von 0,5 ml 250/,iger Schwefelsäure bei Zimmertemperatur
hydrolysiert. Dann wurde Natriumbicarbonatlösung zugegeben und das Aceton im Vakuum
bis zur beginnenden Kristallisation entfernt. Nach Zugabe von 100 ml Wasser
wurde die Kristallisation bei O'C fortgesetzt. Der kristalline Feststoff wurde abfiltriert,
mit Wasser gewaschen und getrocknet. Das erhaltene Rohprodukt wurde zweimal aus
Aceton-»Skellysolve B« umkristallisiert und ergab dann 16#x-Fluormethyl-4-pregnen-3,11,20-trion;
Schmelzpunkt 223 bis 226'C. In gleicher Weise können im obigen Verfahren
als Ausgangsstoffe 16 -x - Cyan - 4 - pregnen - 3,20 -
dion-3-alkylenketale sowie die 2 x-Methyl-, 6"#-Methyl-und 2a,6,-t-Dimethylderivate
von 16-#,-Cyan-4-pregnen-3,20-dion-3-alkylenketalen und von deren llfl-Hydroxy-undll-Ketoanalogenverwendetwerden.