DE1168901B - Verfahren zur Herstellung von 11ª‡-Hydroxy-6ª‡-halogensteroiden - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von 11ª‡-Hydroxy-6ª‡-halogensteroiden

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DE1168901B
DE1168901B DEO8315A DEO0008315A DE1168901B DE 1168901 B DE1168901 B DE 1168901B DE O8315 A DEO8315 A DE O8315A DE O0008315 A DEO0008315 A DE O0008315A DE 1168901 B DE1168901 B DE 1168901B
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Patrick A Diassi
Pacifico A Principe
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Olin Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07JSTEROIDS
    • C07J5/00Normal steroids containing carbon, hydrogen, halogen or oxygen, substituted in position 17 beta by a chain of two carbon atoms, e.g. pregnane and substituted in position 21 by only one singly bound oxygen atom, i.e. only one oxygen bound to position 21 by a single bond
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07JSTEROIDS
    • C07J71/00Steroids in which the cyclopenta(a)hydrophenanthrene skeleton is condensed with a heterocyclic ring

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Steroid Compounds (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von 1 la-Hydroxy-6a-halogensteroiden Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 11 a-Hydroxy-6a-halogensteroiden derallgemeinen Formel I in der R, und R2 Wasserstoffatome oder niedrigmolekulare Alkylgruppen, z. B. gerad- oder verzweigtkettige aliphatische Kohlenwasserstoffgruppen, wie Methyl-, Athyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl-, Isobutylgruppen u. dgl. bedeuten und X ein Halogenatom, vorzugsweise ein Chlor- oder Fluoratom ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man eine Verbindung der allgemeinen Formel 11 in der Ri, R2 und X die vorstehende Bedeutung besitzen, mit Hilfe der Mikroorganisinen des Stammes Colletotrichum, z. B. C. phomoides, C. pesi, C. linicolae u. dgl., oder des Stammes Tricothecium, z. B. T. roseum, T. flagrans, T. domesticum u. dgl., vorzugsweise mit Hilfe von Colletotrichum phomoides oder Tricothecium roseum, nach an sich bekannten Methoden in 11 a-Stellung hydroxyliert.
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird entweder das Steroid der Formel 11 mit einer aeroben Kultur des Mikroorganismenstammes in Berührung gebracht, oder es werden das Steroid, Luft und der Mikroorganismenstamm in einem wäßrigen Medium zusammengebracht. Die Bedingungen zum Züchten der Mikroorganismen, die für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden, sind die gleichen (vom Zusatz des umzuwandelnden Steroids abzusehen) wie beim Züchten anderer Pilze, z. B. zur Herstellung von Antibiotica oder Riboflavin, d. h. der Mikroorganismenstamm wird in Berührung mit (in oder auf) einem geeigneten Nährmedium unter aeroben Bedingungen gezüchtet. Ein geeignetes Medium enthält im wesentlichen eine Stickstogquelle und eine Quelle für Kohlenstoff und Energie. Letztere kann ein Kohlenhydrat, wie Rohrzucker, Melasse, Glucose, Maltose, Stärke oder Dextrin, eine Fettsäur-e, ein Fett und/oder das Steroid selbst sein. Vorzugsweise enthält jedoch das Medium neben dem Steroid eine assimilierbare Quelle für Kohlenstoff und Energie. Die Stickstoff liefernden Substanzen können organische Substanzen, z. B. Sojabohnenmehl, Maisquellwasser, Fleischextrakt und/oder Destillationsrückstände, oder synthetische Substanzen sein, z. B. einfache organische oder anorganische Verbindungen, wie Ammoniumsalze, Alkalinitrate, Aminosäuren oder Harnstoff. Während der Gärung soll flir eine angemessene Zufuhr von steriler Luft gesorgt werden, indem z. B. nach üblichen Verfahren eine große Oberfläche des Mediums der Luft ausgesetzt oder eine belüftete Submerskultur verwendet wird. Das Steroid kann dem Kulturinedium während der Inkubationszeit oder auch dem Medium vor dem Sterilisieren oder Animpfen zugesetzt werden. Der vorzugsweise verwendete Konzentrationsbereich des Steroids in dem Kulturmedium liegt zwischen etwa 0,01 und 0,10 Gewichtsprozent. Die Brutzeit kann sehr verschieden sein und z. B. zwischen etwa 6 und 96 Stunden betragen.
  • Die vorstehend beschriebene Ila-Hydroxylierung wird vorzugsweise mit einem Acetonid der Formel II, d. h. mit einer Verbindung der Formel, in der R, und R2 je eine Methylgruppe bedeuten, durchgeführt.
  • Die Ausgangsverbindungen der Formel 11 können aus J5,16-Pregnadien-3ß,21-diol-20-on-21-acetat nach dem in J. Am. Chem. Soc. 81, 1264 (1959) und J. Am. Chem. Soc. 82, 3399 (1960) beschriebenen Verfahren durch aufeinanderfolgende Behandlung mit Kaliumpermanganat und einem Keton oder Aldehyd in Gegenwart von Perchlorsätire hergestellt werden, wobei das -15-Pregnen-3fl,16a,17a,21-tetrol-20-on-16,17-ketal oder -16,17-acetal erhalten wird. Der Acetal-oder Ketalrest entspricht dabei dem bei der Umsetzung verwendeten Keton oder Aldehyd der allgemeinen Formel in der Rl und R2 die oben angegebene Bedeutung haben. Bei der Behandlung des Ketals oder Acetals mit Monoperphthalsäure wird das 5a,6a-Epoxyd erhalten. Durch Spaltung des Epoxyds mit Bortrifluorid oder Bortrichlorid in Äther-Benzol wird die entsprechende 5a-Hydroxy-6fl-fluor- oder 5a-Hydroxy-6ß-chlorverbindung erhalten, die dann durch Oxydation mit Chromtrioxyd und anschließende Behandlung mit wasserfreiem Chlorwasserstoff in Aceton in das 6a-Fluor- oder 6a-Chlor- 1 6a-hydroxycortexolon-16,17-ketal-21-acetat bzw. das entsprechende Acetal umgewandelt wird. Die zuletzt genannte Verbindung kann dann durch Verseifen mit verdünntem Alkali, wie Kaliumcarbonat oder Kaliumhydroxyd, in Abwesenheit von Sauerstoff entacyliert werden, wobei das gewünschte Ausgangsmaterial erhalten wird. Für die Herstellung der Ausgangsstoffe wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung-kein Schutz begehrt.
  • Die Verbindungen der Formel I haben ähnlich wie Cortison und Hydrocortison entzündungshemmende Eigenschaften und können daher in der Human- und Veterinännedizin z. B. zur Behandlung von rheumatischer Arthritis und Nebennierdenrindenhormon-Insuflizienz verwendet werden, wobei sie an Stelle von Cortison und Hydrocortison in der gleichen Weise wie diese verabreicht werden können und die Dosierung von der Wirksamkeit des einzelnen Steroids abhängt.
  • Es ist bekannt, daß die Enzymsysteme von Mikroorganismen und anderen Quellen zu vielfältigen Umsetzungen bei Steroiden befähigt sind. Typisch ist dabei die hohe Spezifität dieser Umsetzung. So wurden -1-1-3-Ketosteroide mit einer Ketolseitenkette, wie 6a-Fluorcortexolon-Derivate, durch Inkubation mit Nebennierenpräparaten in der 11-Stellung hydroxyliert; J. Am. Chem. Soc. 80, 6110 (1958). Mit Aspergillus niger und anderen Mikroorganismen gelang es, Cortexolon in Cortisol umzuwandeln. In einer Veröffentlichung von E. Vischer und A.Wettstein in »Advances in Enzymology«, Vol. 20, 1958, S. 249, wird über die Eignung von Tricotheeium roseum zur 17a-Hydroxylierung von Steroiden berichtet. Auf S. 252 wird erwähnt, daß die Inkubation von Corticosteron mit dem 17a-hydroxylierenden Organismus Tricothecium roseum neben Hydrocortison (Cortisol) noch Cortison ergibt. In diesem Fall kann also der genannte Mikroorganismus die 1 Iß-Hydroxylgruppe dehydrieren. Es ist daher überraschend, daß die verfahrensgemäß verwendeten Mikroorganismen des Stammes Tricothecium und Colletotrichum im erfindungsgemäßen Verfahren A4-3-Ketosteroide mit Ketolseitenkette, einer Halogenfunktion in 6a-Stellung und einer Acetal- bzw. Ketalgruppierung in der ]6a-17a-Stellung selektiv in der 11 a-Stellung hydroxylieren.
  • Die folgenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren. Beispiel 1 6a-Fluor-1 6a-hydroxyepihvdrocortison-16a, 1 7a-acetonid Oberflächenwachstum einer Kultur von Tricothecium roseum, das auf »Gould«-Agar der folgenden Zusammensetzung: Agar ........................ 20 g Glucose ..................... lOg Hefeextrakt .................. 2,5 g Kaliumphosphat .............. 1 g destilliertes Wasser auf ........ 1 1 20 Minuten sterilisiert bei ..... 1,05 kg/CM2 gehalten wurde, wird in 5 ccm einer 0,01 %igen Natriumlaurylsulfatlösung suspendiert. Anteile von 1 ccm dieser Suspensionen werden zum Animpfen von acht Erlenmeyerkolben mit einem Fassungsvermögen von 250 ccm verwendet, die je 50 ccm eines Nährmediums der folgenden Zusammensetzung enthalten: Maisquellwasser .............. 6 gil NH4H2P04 .................. 3 91 CaC03 ...................... 2,5 g/1 Sojabohnenöl ................ 2,2 g/1 Steroid destilliertes Wasser auf ........ 11 Hefeextrakt .................. 2,5 g Glucose ..................... lOg Die Kolben werden dann bei 25'C auf einer Drehschüttelmaschine mit 280 U/min (Radius etwa 5 cm) 72 Stunden bebrütet, worauf 10 Volumprozent des Inhalts der Kolben aufje sieben Erlenmeyerkolben mit einem Fassungsvermögen von 2 1 übertragen werden, die je 500 ccm des vorgenannten Nährmediums enthalten. Gleichzeitig werden jedem Kolben 2,5 ccm einer Lösung von 6a-Fluor-]6a-hydroxycortexolon-16a,17a-acetonid in N,N-Dimethylformamid zugesetzt, die 60 mg des Steroids je ccm enthält. Die Kolben, deren Inhalt eine Steroidkonzentration von 300 7,1ccm aufweist, werden dann auf einer Drehschüttelmaschine mit 280 U/min (Radius etwa 5 cm) geschüttelt.
  • In Abständen von 24 Stunden nach der Zugabe des Steroids werden von der gesamten Gärmaische Proben abgenommen. Je 8 ccm der Probe werden mit 1 ccm Methylisobutylketon extrahiert, worauf die Methylisobutylketonextrakte in Mengen von 0,1 und 0,2 ccm auf »Whatrnan«-Papier Nr. 1 aufgetragen und 3 Stunden mit einem Toluoi-Propylenglykol-Gemisch chromatographiert werden. Die Chromatogramme werden dann im ultravioletten Licht auf die Gegenwart des Steroidsubstrats untersucht.
  • 4Tage nach der Zugabe des Steroids wird die Gärmaische ausiedem der Kolben durch ein Büchner- Seitz-Klärfilter vakuumfiltriert. Die vereinigten Filtrate werden dann dreimal mit je 1300 ccm Chloroform extrahiert. Die Chloroformextrakte werden vereinigt, zweimal mit 1500 ccm Wasser gewaschen und im Vakuum zur Trockne eingedampft. Der Rückstand (etwa 930 mg) wird aus Aceton-Hexan umkristallisiert, wobei etwa 284 mg 6a-Fluor-16a-hydroxyepihydrocortison-16a, 17a-acetonid erhalten werden. Fp. 264 bis 266'C; [aj YO = + 102' (Chloro-),Alk ANujol form), Max 237 mti», e # 13 100, =286 592, Max 6,04 und 6,17 u. C24H3,306F (436,50) Berechnet ..... C 66,04, H 7,62, F 4,35; gefunden ..... C 66,17, H 7,36, F 3,7 1. Beispiel 2 6a-Fluor-16a-hydroxyepihydrocortison-16a, 17a-acetonid Oberflächenwachstum einer Kultur von Colletotrichum phomoides, das auf »Gould«-Agar der folgenden Zusammensetzung: Agar ........................ 20 g Glucose ..................... 10 g Hefeextrakt .................. 2,59 Kaliumphosphat .............. 1 g destilliertes Wasser auf ........ 11 20 Minuten sterilisiert bei ..... 1,05 kg(cm2 gehalten worden war, wird in 5 cem einer 0,01 %igen Natriumlaurylsulfatlösung suspendiert. Anteile von 1 ccm dieser Suspension werden zum Animpfen von acht Erlenmeyerkolben mit einem Fassungsvermögen von 250 ccm verwendet, die je 50 ccm eines Nährmediums der folgenden Zusammensetzung enthalten: Stärke ....................... 20 g gemälzter Getreideextraktsirup lOg Pepton ...................... 20 g Glucose ..................... 44 g NaN03 ...................... 3 g KH2P0,1 ..................... 1 g KCI ......................... 0,59 MgS04 7H20 ................ 0,5 g FeS0,i ..... 0,01 g Leitungswasser auf ........... 11 20 Minuten sterilisiert bei ..... 1,05 kg(cm2 Die Kolben wurden dann bei einer Temperatur von 25'C auf eine Drehschüttelmaschine mit 280 U/min (Radius etwa 5 cm) 72 Stunden bebrütet, worauf je 10 Volumprozent des Inhalts dieser Kolben auf je sechs Erlenmeyerkolben mit einem Fassungsvermögen von 2 1 übertragen werden, die je 500 ccm eines Nährmediums der folgenden Zusammensetzung enthalten: NaN03 ...................... 3 g Glucose ..................... 40 g KH2P04 ..................... 1 g Agar ........................ 1 g Leitungswasser auf ............. 11 20 Minuten sterilisiert bei ..... 1,05 kg/cm2 Gleichzeitig werden jedem Kolben 2,5 ccm einer Lösung von 6a - Fluor - 16a - hydroxycortexolon-16a,17a-acetonid in N,N-Dimethylformamid zugesetzt, die 60 mg des Steroids je ccm enthält. Die Kolben, deren Inhalt eine Steroidkonzentration von 300 -y/ccm aufweist, werden dann auf einer Drehschüttelmaschine mit 280 U/min (Radius etwa 5 cm) geschüttelt. In Abständen von 24 Stunden nach der Zugabe des Steroids werden von der gesamten Gärmaische Proben entnommen. Je 8 ccm der Probe werden mit 1 ccm Methylisobutylketon extrahiert, worauf die Methylisobutylketonextrakte in Mengen von 0, 1 und 0,2 ccm auf »Whatman«-Papier Nr. 1 aufgetragen und 3 Stunden mit einem Toluol-Propylenglykol-Gemisch chromatographiert werden. Die Chromatogramme werden dann entwickelt und im ultravioletten Licht auf die Gegenwart des Steroidsubstrats untersucht.
  • 7Tage nach der Zugabe des Steroids wird die Gärmaische aus jedem der Kolben direkt durch ein Büchner-Seitz-Klärfilter vakuumfiltriert. Die vereinigten Filtrate werden dann dreimal mit Anteilen von 1000 ccm Methylisobutylketon--Chloroform extrahiert. Die Methylisobutylketonextrakte werden dann vereinigt, zweimal mit je 1500ccm Wasser gewaschen und im Vakuum zur Trockene eingedampft. Der Rückstand (etwa 991 mg) wird aus Aceton-Hexan umkristallisiert, wobei etwa 285 mg 6a-Fluor- 16a-hydroxyepihydrocortison- 16a, 17a-acetonid erhalten werden, das mit dem im Beispiel. 1 erhaltenen Produkt identisch ist.

Claims (2)

  1. PatentansprÜche: 1. Verfahren zur Herstellung von 11 a-Hydroxy-6a-halogensteroiden der allgemeinen Formel in der X ein Halogenatom ist und Ri und R2 Wasserstoffatome oder niedrigmolekulare Alkylgruppen bedeuten, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Verbindung der allgemeinen Formel in der Ri, R2 und X die vorstehende Bedeutung haben, in an sich bekannter Weise mit Hilfe der Mikroorganismen des Stammes Colletotrichum oder des Stammes Tricothecium hydroxyliert.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mikroorganismenstamm Colletotrichum phomoides oder Tricothecium roseum verwendet wird.
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