DE1211194B

DE1211194B - Verfahren zur Herstellung von 6alpha, 9alpha-Difluor-16alpha-methyl-delta 1,4-pregnadien-11beta, 21-diol-3, 20-dionen

Info

Publication number: DE1211194B
Application number: DESCH33627A
Authority: DE
Inventors: Dr Klaus Kieslich; Dr Ulrich Kerb; Dr Gerhard Raspe
Original assignee: Schering AG
Current assignee: Bayer Pharma AG
Priority date: 1963-07-27
Filing date: 1963-07-27
Publication date: 1966-02-24
Also published as: BE639708A; DK111615B; FR3494M

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

C07c

Deutsche Kl.: 12 ο-25/05

Nummer: 1211194

Aktenzeichen: Sch33627IVb/12o

Anmeldetag: 27. Juli 1963

Auslegetag: 24. Februar 1966

In der Hauptpatentanmeldung Sch 29274 IVb/12o (deutsche Auslegeschrift 1169 444) ist ein Verfahren zur Herstellung neuer zl^-loa-Methylsteroide beschrieben, welches unter anderem ausgehend von Verbindungen (I) der Formel

CH₂OR

r- CH₃

(I)

Verfahren zur Herstellung von 6a,9a-Difluor-

loa-methyl-zfW-pregnadien-ll/S^l-diol-

3,20-dionen

zur Anmeldung
Zusatz MMIBHi Sch 29271- IV b/12 ο —

Auslegeschrift 1169 444

Anmelder:

Schering Aktiengesellschaft,

Berlin N 65, Müllerstr. 170/172

Als Erfinder benannt:
Dr. Klaus Kieslich,
Dr. Ulrich Kerb,
Dr. Gerhard Raspe, Berlin

worin R Wasserstoff oder einen niederen Acylrest bedeutet, durch Hydroxylierung am Kohlenstoff-

atom 11 auf biochemischem Wege, Dehydrierung in 2

1-Stellung mit dehydrierend wirkenden Mikroorga- 25 auf Verbindungen (III) der allgemeinen Formel

nismen oder mit chemischen Dehydrierungsmitteln und gewünschtenfalls selektiver Acylierung der 21-ständigen Hydroxylgruppe in beliebiger Reihenfolge zu Verbindungen (II) der allgemeinen Formel

HO

CH₂OR

- CH₃

(Π)

CH2OR

- CH₃

(ΠΙ)

führt. Die genannten Verfahrensprodukte besitzen große therapeutische Bedeutung für die Behandlung entzündlicher Erkrankungen.

Es wurde nun gefunden, daß man auf vorteilhaftere Weise zu den gleichen Verbindungen (II) gelangt, wenn man das Verfahren der Hauptpatentanmeldung statt auf Verbindungen der Formel I letzten Endes anwendet. Die vorliegende Erfindung betrifft also eine Abänderung des Verfahrens zur Herstellung von 6α,9α - Difluor - 16a - methyl - A¹'⁴ - pregnadienlljS,21-diol-3,20-dionen gemäß Hauptpatentanmeldung, dadurch gekennzeichnet, daß man 6a-Fluor-16a-methyl-,d⁴-pregnen-21-ol-3,20-dion oder seine 21-Acylate oder 1-Dehydroanaloga als Ausgangsverbindungen verwendet und die Stufen der 11-Hydroxylierung, Einführung des 9a-ständigen Fluorsubstituenten, 1-Dehydrierung und gegebenenfalls Veresterung der 21-Hydroxygruppe so durchführt, daß die Fluorierung der 9a-Stellung erst nach der

609 509/417

11-Hydroxylierung in an sich bekannter Weise vorgenommen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren sei durch die nachfolgenden Formelreihen beispielsweise erläutert, in welchen die nach dem Verfahren der Hauptpatentanmeldung erfolgenden Verfahrensschritte vom Ausgangsstoff III bis zum jeweiligen 11-hydroxylierten Zwischenprodukt der besseren Übersicht wegen weggelassen sind.

Das neue Verfahren hat gegenüber dem Verfahren der Hauptpatentanmeldung noch den Vorteil, daß es nicht darauf ankommt, ob die primäre 11-Hydroxylierung zu einem Ha- oder llß-ständigen Hydroxylierungsprodukt führt.

Wegl:

CH₂OAc C =

HO

- CH₃

Weg 2:

- CH₃

Γ" CH₃

Die erfindungsgemäß herstellbaren Verfahrensprodukte besitzen große therapeutische Bedeutung für die Behandlung entzündlicher Erkrankungen.

Überraschend hoch ist insbesondere die entzündungshemmende Wirkung der erfindungsgemäßen. Verbindungen nach oraler Applikation, wie die nachfolgende Tabelle am Beispiel des 16a-Methyl-6a,9a-difluor-l-dehydrocorticosteron (I) im Vergleich zu 6α,9α - Difluor -1 - dehydrocorticosteron (II) und 16a-Methyl-9a-fluorprednisolon (III) ausweist. Die entzündungshemmende Wirkung wurde an etwa 150 g schweren Rattenböcken nach oraler Applikation des Wirkstoffes in Form einer Gummiarabikumsuspension im bekannten Granuloma-pouch-Test bestimmt, wobei die erhaltenen Testwerte in Relation zu Hydrocortisonacetat (IV) als Standardsubstanz (Entzündungshemmung = 1) gesetzt wurde.

Wirksubstanz

Entzündungshemmung

Vergleich zu IV

Glycogenwirkung

Wirkungs-Quotient Vergleich zu IV

Katabole Wirkung

Wirkungs-Quotient

Vergleich zu IV

Nebennierenhemmung

Wirkungs-Quotient

II
III

1300 · IV
3,8-IV
380 · IV

30-IV

6-IV

30-IV

0,023

1,6

0,079

Die Bedeutung einer Wirksubstanz ergibt sich jedoch nicht allein aus dem ermittelten, überlegenen Absolutwert der gewünschten, z. B. entzündungshemmenden Wirkung, sondern sie wird auch im wesentlichen bestimmt vom Ausmaß der unerwünschten Nebenwirkungen einer Substanz, wobei bekannt ist, daß bei einer erzielten Wirkungssteigerung in der Regel auch eine entsprechende Erhöhung der Nebenwirkungen in Kauf genommen werden muß.

Im vorliegenden Fall war es daher überraschend, daß bei der significanten Steigerung der entzündungshemmenden Wirkung von I für die unerwünschte glycogene, katabole und nebennierenhemmende Nebenwirkung eine nur schwache Erhöhung zu beobachten ist (vgl. obenstehende Tabelle, Spalten B, C, D). Die glyconeogenetische Wirkung wurde im üblichen Leberglycogentest an Mäusen bestimmt. Die katabole und nebennierenhemmende Wirkung wurde an wachsenden, etwa 40 bis 50 g schweren weiblichen Ratten nach subcutaner Verabfolgung der Testsubstanz über 14 Tage geprüft. Die applizierten Dosen zur Ermittlung der Höhe der Nebenwirkungen war so gewählt, daß mit I, II und III die gleiche entzündungshemmende Wirkung erzielt wurde. Als Standardverbindung diente auch hierbei wieder Hydrocortisonacetat. Die Ergebnisse, insbesondere die überraschend niedrigen entsprechenden Wirkungsquotienten, lehren, daß die erfindungsgemäßen Substanzen gegenüber den Vergleichssubstanzen II und III hinsichtlich der unerwünschten Nebenwirkungen deutlich günstigere Eigenschaften aufweisen.

Beispiel 1 (Weg 1)

a) Herstellung von 6ct-Fluor-16a-methyl-4,9(ll)-pregnadien-21-ol-3,20-dion-21-acetat

10 g 6a-Fluor-16a-methyl-4-pregnen-ll/S,21-diol-3,20-dion-21-acetat werden in 8,8 ml Pyridin und 50 ml Dimethylformamid gelöst und unter Stickstoff auf +70⁰C erwärmt. Hierzu werden 4,42 ml Mesylchlorid zugegeben, und das Gemisch wird 30 Minuten bei 80 bis 85⁰C gehalten. Nach Abkühlen auf 2O⁰C wird die Lösung in 900 ml Eiswasser eingerührt. Der Niederschlag wird abgesaugt und getrocknet. Rohprodukt 9,25 g (Ausbeute 97,5% der Theorie); Fp. 160/161 bis 167⁰C; [a]₀ +112,3° (CHCl₃); £234 = 15 100.

110-IV

5-IV

80-IV

0,083

1,3

0,21

200 · IV

40-IV

100-IV

0,154 10,5 0,416

55

b) Herstellung von 6a-Fluor-9a-brom-16a-methyl-4-pregnen-ll|9,21-diol-3,20-dion-21-acetat

Zu einer Lösung von 10 g 6a-Fluor-16a-methyl-4,9(1 l)-pregnadien-21-ol-3,20-dion-21-acetat in 125 ml Dioxan werden bei +20⁰C eine Lösung von 6,02 g Dibromdimethylhydantoin in 10 ml destilliertem Wasser und 25,4 ml Dioxan zugegeben, und es wird 10 Minuten nachgerührt. Dann wird eine Lösung von 0,845 ml Perchlorsäure in 13,4 ml destilliertem Wasser zugegeben und in Zeitabständen von 15 Minuten jeweils 2 ml des Reaktionsgemisches mit ¹IiO n-Na₂S2O3-Lösung gegen Stärke titriert. Die Reaktionsdauer (60 bis 75 Minuten) ist beendet, wenn kein HOBr mehr verbraucht wird. Zur Neutralisation werden 3,77 g Natriumacetat 3 H₂O und 2,42 g Natriumsulfit in 25 ml destilliertem Wasser gelöst zugegeben, wobei die Temperatur maximal 23 ⁰C nicht übersteigen darf. Nach der Neutralisation soll die Prüfung mit Kaliumjodidstärkepapier negativ ausfallen und der pH-Wert zwischen 5,6 und 7 liegen. Danach werden 150 ml Methanol zugegeben. Die anorganische Ausfällung wird abgesaugt und der Filterrückstand mit einem Gemisch von 26,8 Methanol—Dioxan (1 : 1) nachgewaschen. Zum Filtrat werden unter Rühren bei +15⁰C 442 ml destilliertes Wasser zugegeben. Die Fällung wird 2 Stunden bei +5⁰C gerührt und die ausgefallene Substanz abgesaugt und bei 2O⁰C im Vakuum über KOH getrocknet.

Ausbeute 10,8 g (86,5% der Theorie) Rohprodukt; Fp. 162 bis 164° C (Zersetzung).

c) Herstellung von 6a-Fluor-16a-methyl-9jS,ll/?-oxido-z!⁴-pregnen-21-ol-3,20-dion-21-acetat

Zu einer Lösung von 8,7 g Kaliumacetat in 104 ml Äthylalkohol werden bei 50°C 10 g 6a-Fluor-9α-brom-16α-methyl-4-pregnen-ll/3,21-diol-3,20-dion-21-acetat zugegeben, und das Gemisch wird 75 Minuten am Rückfluß gekocht. Nach Abkühlen auf 10°C werden 247 ml Wasser so zugetropft, daß die Temperatur der Reaktionslösung nicht über +15⁰C ansteigt. Anschließend wird 2 Stunden unter Eiskühlung nachgerührt und abgesaugt. Das Rohprodukt wird aus Methanol unter Zusatz von Kohle umkristallisiert.

Ausbeute 7,32 g (88% der Theorie); ε₂₃₇ == 13 000; Fp. 153/154,5 bis 156°C; [_a]„ +72,1° (CHCl₃).

d) Herstellung von 6a,9a-Difluor-16a-methyl-4-pregnen-ll/9,21-diol-3,20-dion-21-acetat

Zu einer Mischung von 90 ml Chloroform und 10 ml Äthanol werden bei 0⁰C 8 ml Fluorwasserstoff zugegeben, und es wird anschließend innerhalb 15 Minuten eine Lösung von 10 g 6a-Fluor-16a-methyl - 9/3,11/5 - oxidio - 4 - pregnen - 21 - öl - 3,20 - dion-21-acetat in 90 ml Chloroform zugegeben. Dann wird 2 Stunden bei 0 bis 5°C nachgerührt. Zur Neutralisation werden bei maximal +5⁰C 30,75 g Kaliumcarbonat, gelöst in 30 ml Wasser, zugegeben. Durch Zugabe einer 5%igen Natriumhydrogencarbonatlösung wird die Neutralisation bis zum pH 6,5 vervollständigt. Die Chloroformlösung wird nochmals mit Wasser gewaschen, getrocknet und im Vakuum zur Trockne eingeengt. Der Rückstand wird zunächst aus Methanol—Chloroform unter Kohlezusatz und anschließend aus Chloroform—Benzol umkristalli164 bis 165⁰C

beschrieben, dehydratisiert. Fp.
(aus Methanol); £238 = 16 750.

■ b) Herstellung von 6a-Fluor-9a-brom-16a-methyl-

di

siert.

20

Ausbeute 5,0 g (47% der Theorie); Fp. 229/232 bis 234⁰C; [a]o +133,8° (CHCl₃); mz = 16 000.

e) Herstellung von 6a,9a-Difluor-16a-methyl-

l,4-pregnadien-lljS,21-diol-3,20-dion

16a-Methyl-6a,9a-difluor-4-pregnen-llj8,21-diol-3,20-dion-21-acetat (Fp. 229/232 bis 234° C [Zersetzung]) wird mit Bacillus lentus, Mutante MB 284, in 1(2)-Stellung dehydriert, wobei gleichzeitig die 21-Acetatgruppe verseift wird. (Es kann jedoch unter gleichen Bedingungen auch die. freie 21-OH-Verbindung eingesetzt werden.)

Hierzu wird ein Fermenter aus rostfreiem Stahl mit 50 1 Fassungsvermögen mit 30 1 Nährlösung aus 0,1% Hefeextrakt, 0,5% Maisquellwasser und 0,2% Glucose beschickt, durch halbstündiges Erhitzen auf 120⁰C sterilisiert und nach dem Abkühlen mit einer Bakteriensuspension von Bacillus lentus MB 284 beimpft.

Nach 24stündiger Vermehrung bei 28° C unter Rühren (220 U/min) und Belüftung (1,65 m³/Std.) werden 1,8 1 der erzeugten Kultur unter sterilen Bedingungen entnommen und: in einen gleich großen Fermenter mit 28 1 der gleichen sterilisierten Nährlösung übergeführt.

Gleichzeitig werden 6 g 16a-Methyl-6a,9a-difluor-4-pregnen-ll,S,21-diol-3,20-dion-21-acetat in 200 ml Dimethylformamid zugesetzt und unter gleichen Bedingungen 50 Stunden fermentiert.

Der Verlauf der Fermentation wird durch Entnähme von Proben überprüft, die mit Methylisobutylketon extrahiert werden. Die Extrakte wurden dünnschichtchromatographisch (System: Benzol— Essigester 4 : 1) analysiert.

Durch Aufarbeitung analog Beispiel 11 der Haupt-Patentanmeldung erhält man einen öligkristallinen Rückstand, der an Silicagel chromatographiert wird. Mit Essigester—Chloroform 1 : 2 wird das 16a-Methyl - 6α,9α - difluor -1,4 - pregnadien -11/3,21 - diol-3,20-dion eluiert, das aus Essigester—Äther umkristallisiert wird und dann bei 240/242 bis 244° C schmilzt (Ausbeute 60%); E₂₃₇ = 16 600.

Beispiel 2 (Weg2)

a) Herstellung von 6a-Fluor-16a-methyl-

l,4,9(ll)-pregnatrien-21-ol-3,20-dion-21-acetat
10g 6a-Fluor-16a-methyl-l,4-pregnadien-ll/?, 21-diol-3,20-dionacetat werden, wie im Beispiel 1, a) 10g 6a-Fluor-16a-methyl-l,4,9(ll)-pregnadien-21-ol-3,20-dion-21-acetat werden, wie im Beispiel 1, b) beschrieben, in das Bromhydrin verwandelt,

Rohprodukt Fp. 120 bis 126⁰C (Zersetzung).

c) Herstellung von 6a-Fluor-16a-methyl-9/9,
ll/S-oxidio-l,4-pregnadien-21-ol-3,20-dion-21-acetat

10 g 6a-Fluor-9a-brom-16a-methyl-l,4-pregnadienllß,21-diol-3,20-dion-21-acetat werden, wie im Beispiel 1, c) beschrieben, in das 9,11^-Epoxyd verwandelt.

Rohprodukt Fp. 145 bis 149°C; S₂₃₉ = 14 300.

d) Herstellung von 6a,9a-Difluor-16a-methyl-1,4-pregnadien-l l/S-diol-3,20-dion-21-acetat

10 g 6a-Fluor-16a-methyl-9iS,ll/S-oxido-l,4-pregnadien-21-ol-3,20-dion-21-acetat werden, wie im Beispiel 1, d) beschrieben, mit Fluorwasserstoff behandelt. Das Rohprodukt wurde aus Essigester umkristallisiert.

Fp. 259/260 bis 261,5°C; £237 = 16 400.

• Beispiel 3 (Weg 1)

a) Herstellung von 6a-Fluor-16<z-methyl-4-pregnen-l la,21-diol-3,20-dion

Ein Fermenter aus rostfreiem Stahl mit 501 Fassungsvermögen wird mit 301 einer Nährlösung

4,4% Stärkezucker
1% Maisquellwasser
0,3% NaNO₃
0,1% KH2PO4

beschickt, durch halbstündiges Erhitzen auf 120⁰C sterilisiert und nach dem Abkühlen mit einer Sporensuspension von Aspergillus ochraceus beimpft, die durch Abschwemmen einer 7tägigen Maiskolbenkultur (15 g Mais) mit etwa 100 ml physiologischer Kochsalzlösung erhalten wurde.

Nach ltägiger Vermehrung bei 30⁰C unter Rühren (220 U/min) und Belüftung (1,65 m³/Std.) werden 1,8 1 der erzeugten Kultur unter sterilen Bedingungen entnommen und in einen gleich großen Fermenter mit 28,2 1 einer Nährlösung aus 1% Stärkezucker und 1% Sojamehl übergeführt. Zu gleicher Zeit werden 7,5 g 6a - Fluor - 16a - methyl - 4 - pregnen-21-ol-3,20-dion in 100 ml Äthanol gelöst und unter gleichen Bedingungen etwa 48 Stunden fermentiert.

Der Verlauf der Fermentation wird durch Entnahme von Proben überprüft, die mit Methylisobutylketon extrahiert werden. Die Extrakte werden dünnschichtchromatographisch analysiert.

Nach beendeter Fermentation wird, wie im Beispiel 11, a) der Hauptpatentanmeldung beschrieben, aufgearbeitet. Das Rohprodukt kann ohne Chromatographie aus Essigester umkristallisiert werden. Fp. 178,5 bis 179,5°C; e._w = 14 800.

b) Herstellung von 6a-Fluor-16a-methyl-4-pregnen-lla,21-diol-3,20-dion-21-acetat

10 g 6a-Fluor-16a-methyl-4-pregnen-lla,21-diol-3,20-dion werden in 20 ml Dimethylformamid gelöst

IO

und unter Rühren mit 600 mg Pb(CH₃COO)₂ · 3 · H₂O und 8 ml Acetanhydrid versetzt. Nach anschließendem 2stündigem Rühren bei Raumtemperatur wird die Reaktionslösung in Wasser eingegossen. Der ausgefallene Niederschlag wird abgesaugt, getrocknet und aus Essigester—Isopropyläther umkristallisiert. Fp. 169,5 bis 17O⁰C; ε₂₃₇ = 14 900. ·

c) Herstellung von 6a-Fluor-16a-methyl-4,9(ll)-pregnadien-21-ol-3,20-dion-21-acetat

Zu einer Lösung von 10 g 6a-Fluor-16a-methyl-4-pregnen-lla,21-diol-3,20-dion-21-acetat in 100 ml Pyridin werden bei 2O⁰C 4,22 g Fromacetamid zugegeben und anschließend 10 Minuten gerührt. Nach Abkühlen auf +5⁰C wird bei dieser Temperatur so lange SOä-Gas in die Lösung eingeleitet, bis die Prüfung des Reaktionsgemisches mit Kaliumjodidstärkepapier negativ bleibt. Während der Gaseinleitung fällt im Reaktionsgemisch Substanz aus. Es bildet sich ein dicker Kristallbrei. Zur Vervollständigung der Fällung werden nach Beendigung des Gaseinleitens 200 ml Wasser bei —1O⁰C zugegeben. Die Fällung wird nach mehrstündigem Stehen abgesaugt, mit verdünnter Salzsäure pyridinfrei gewaschen und mit Wasser neutral gewaschen. Das Rohprodukt wird aus Methylenchlorid—Essigester umkristallisiert.

Fp. 160/165 bis 168°C; ε₂₃₄ = 15 200.

Seine Weiterverarbeitung ist im Beispiel 1, b) bis e) beschrieben.

Beispiel 4 (Weg2)

a) Herstellung von 6a-Fluor-16a-methyll,4-pregnadien-lla,21-diol-3,20-dion

7,5 g 6a-Fluor-16a-methyl-4-pregnen-lla,21-diol-3,20-dion werden mit Bacillus lentus, wie bei Beispiel 1, c) beschrieben, fermentiert. Das Rohprodukt kann ohne Chromatographie aus Essigester—Isopropyläther umkristallisiert werden.

Fp. 255/257 bis 260°C; ε₂₃₇ = 16 200.

b) Herstellung von 6a-Fluor-16a-methyl-

35

40

10g 6a-Fluor-16a-methyl-1,4-pregnadien-11a, 21-diol-3,20-dion werden, wie im Beispiel 3, b) beschrieben, selektiv in 21-Stellung acetyliert.

Fp. 230/233 bis 235⁰C; ε₂₃₇ = 15 800.

c) Herstellung von 6a~FIuor-16a-methyll,4,9(ll)-pregnatrien-21-ol-3,20-dion-21-acetat

10 g 6a-Fluor-16a-methyl-1,4-pregnadien-11a, 21-diol-3,20-dion werden, wie im Beispiel 3, c) beschrieben, dehydratisiert.

Fp. 164 bis 165⁰C (aus Methanol); ε₂₃₈ = 16 750.

Die Weiterverarbeitung erfolgt wie im Beispiel 2, c) bis d) beschrieben.

Beispiel 5

oa^a-Difluor-loa-methyl-M-pregnadienll/3,21-diol-3,20-dion-21-trimethylacetat

200 mg oa^a-Difluor-loa-methyl-M-pregnadienll/?,21-diol-3,20-dion werden in 2 ml Pyridin gelöst und mit 0,25 ml Trimethylessigsäurechlorid versetzt. Die Lösung wird 16 Stunden bei 0 bis 5°C stehengelassen, abschließend 2 Stunden bei Raumtemperatur (etwa 22°C) gerührt und danach in Eiswasser eingegossen. Nach 30 Minuten Rühren werden die ausgefallenen Kristalle abgesaugt und wieder in Essigester gelöst. Die Essigesterlösung wird mit 5%iger Essigsäure, mit Wasser, mit NaHCO₃-Lösung und nochmals mit Wasser gewaschen, getrocknet über Na₂SO₄ und im Vakuum konzentriert. Das ausgefallene Kristallisat wird aus Isopropyläther— Methylenchlorid umkristallisiert.

Ausbeute 185 mg; Fp. 218 bis 219°C; UV ε₂₃₉ = 17 200.

Claims

Patentanspruch:

Abänderung des Verfahrens zur Herstellung von 6α,9α - Difluor -16a - methyl - Δ^x ·⁴ - pregnadienll/?,21-diol-3,20-dionen gemäß Patentanmeldung Sch 29274IVb/12o (deutsche Auslegeschrift 1 169 444), dadurch gekennzeichnet, daß man 6a - Fluor - 16a - methyl - zl⁴ - pregnen-21-ol-3,20-dion oder seine 21-Acylate oder 1-Dehydroanaloga als Ausgangsverbindungen verwendet und die Stufen der 11-Hydroxylierung, Einführung des 9a-ständigen Fluorsubstituenten, 1-Dehydrierung und gegebenenfalls Veresterung der 21-Hydroxygruppe so durchführt, daß die Fluorierung der 9a-Stellung erst nach der H-Hydroxylierung in an sich bekannter Weise vorgenommen wird.