DE1251758B

DE1251758B - Verfahien zur Herstellung von 6a, 9a-Difluor- 16 methylen 1 4 pregnadien 11/?, 17a d'ol 3 20 dion

Info

Publication number: DE1251758B
Application number: DENDAT1251758D
Authority: DE
Inventors: Dipl -Chem Dr Karl Heinz Bork Darmstadt Arheilgen Dr Hans Günther Kraft Darmstadt Dipl Chem Dr Klaus Irmscher Darmstadt
Original assignee: E Merck AG
Current assignee: Merck KGaA
Priority date: 1965-03-23
Publication date: 1967-10-12
Also published as: CH461480A; ES324499A1; IL25294A; GB1062420A; US3396161A; BR6678034D0; SE328282B; NL6602266A; BE678137A

Description

* fr i^L

tUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

I 251758 Int. α.:

C07C C 07 J 3/fc)

Deutsche Kl.: Uo-25/05

Nummer: 1251758

Aktenzeichen: M 64612IV b/12 ο Anmeldetag: 23. März 1965 Auslegetag: 12. Oktober 1967

6«,9a-Djfluor-steroide sind sehr gut antiphlogistisch wirksame Verbindungen, die insbesondere für die dermatologische Praxis geeignet sind. Von besonderer Bedeutung sind in diesem Zusammenhang 6a,9«-Difluor -16 - methylen -1,4 - pregnadien - 3,20 - dion -11/?, 17«-diol, 6«,9Ä-Difluor-16-methylen-l,4-pregnadien-3,11,20 - trion -17« - öl, 6<x,9« - Difluor -16 - methylen -prednisolon und 6<x,9«-Difluor-16-methylen-prednison sowie die Ester der beiden letztgenannten Verbindungen.

Es sind bereits mehrere Verfahren zur Herstellung dieser Substanzen beschrieben worden. Alle diese Verfahren, die eine große Anzahl von Stufen erfordern, befriedigen jedoch in den Ausbeuten nicht.

So besitzt z. B. das in der deutschen Patentschrift 1140 574 beschriebene Verfahren zur Herstellung von

ll/S,17«-diol und der entsprechenden 11-K.etoverbindung den erheblichen Nachteil, daß die partielle Epoxydation der Doppelbindung in 16-Stellung des 6«-Fluor-16-methyl-4,16-pregnadien-3,20-dionsmit ao sehr unbefriedigenden Ausbeuten verläuft. Mit keinem der üblichen Epoxydationsmittel, wie Persäuren, alkalische Wasserstoffperoxyde oder tert.Butylhydroperoxyd, lassen sich wirtschaftliche Ausbeuten erzielen. Die genannte Epoxydation läßt sich zwar sehr viel as besser am 1-Dehydroderivat, dem 6«-Fluor-16-raethyl-l,4,16-pregnatrien-3,20-dion, durchführen, jedoch verläuft dann die später erforderliche Hydroxylierung in 11-SteUung mit unbefriedigenden Ausbeuten.

Es wurde nun gefunden, daß man überraschenderweise das wertvolle 6«,9«-Difluor-16-methylen-l,4-pregnadien-ll/?,17a-diol-3,20-dionin wirtschaftlichen Ausbeuten herstellen kann, wenn man eine ganz bestimmte Reaktionsfolge einhält. Die einzelnen, für sich bekannten Verfahrensmaßnahmen und die Reaktionsbedingungen bleiben dabei unverändert.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von 6«,9<x-Difluor-16-methylenl,4-pregnadien-ll/S,17a-diol-3,20-dion aus 6a-Fluor-16-methyl-4,16-pregnadien-3,20-dion in an sich bekannter Weise durch Epoxydation der Doppelbindung in 16-Stellung und anschließende 16«,17«-Epoxydspaltung unter Bildung einer 16-Methylengruppe, durch mikrobiologische Einführung einer Hydroxygruppe in die 11-Stellung und durch Einführung eines Fluoratoms in die 9<%-Stellung und einer Doppelbindung in die 1(2)-Stellung, das darin besteht, daß bei behebiger Reihenfolge der übrigen Stufen die mikrobiologische Einführung der Hydroxygruppe in die 11-Stellung als erste Stufe und die Epoxydation der Doppelbindung in 16-Stellung nach der l(2>Dehydrierung erfolgt.

Verfahren zur Herstellung

von6a,9«-Difluor-16-methylen-l,4-pregnadien-

ll/J,17«-diol-3,20-dion

Anmelder:

E. Merck Aktiengesellschaft, Darmstadt, Frankfurter Str. 250 Als Erfinder benannt: Dipl.-Chem. Dr. Klaus Irmscher, Darmstadt; Dipl.-Chem. Dr. Karl-Heinz Bork, Darmstadt-Arheilgen; Dr. Hans-Günther Kraft, Darmstadt

Die Einführung der 11-Hydroxygruppe in 6«-Fluor-16-methyl-4,16-pregnadien-3,20-dion, d. h. noch vor der Epoxydation der 16-Doppelbindung und der anschließenden Aufspaltung des 16«,17«-Oxidosteroids unter Bildung der 16-Methylengruppe, gelingt überraschenderweise mit einer Ausbeute von über 80% der Theorie.

Es hat sich ferner gezeigt, daß die Ausbeute für die partielle Epoxydation der 16(17)-Doppelbindung ganz erheblich gesteigert werden kann, wenn man diese Oxydation nicht wie üblich an einem J*-3-Keto-steroid durchführt, sondern an der entsprechenden, in 1-Stellung dehydrierten Verbindung. Besonders vorteilhaft ist es, die Epoxydation im Verlauf des Verfahrens am öa-Fluor-lo-methyl-lAlo-pregnatrien-ll-ol-S^O-dion oder am 6«-Fluor-16-methyl-l,4,9(ll),16-pregnatetraen-3,20-dion vorzunehmen.

Die Reaktionsbedingungen für die einzelnen Verfahrensmaßnahmen sind aus der Literatur hinreichend bekannt, so daß sich einzelne Angaben hierzu erübrigen.

Beispiel 1 a) Il «-Hydroxylierung

In einem Fermenter werden 501 einer Nährlösung aus 0,1 °/o Maisquellwasserextrakt, 0,1 °/o Sojamehl, 1% Glukose, 0,1% Hefe, 0,1% Kaliumdihydrogenphosphat, 0,025% Magnesiumsulfat und 0,15% Natriumnitrat mit 51 einer Schüttelkultur von Metarhizium anisopliae beimpft und unter Belüftung bei 28°C bebrütet. Nach 20stündigem Wachstum werden 15 g 6a-Fluor-16-methyl-4,16-pregnadien-3,20-dion, gelöst in 600 ml Methanol, zugesetzt. 4 Stunden später

709 677/437

erfolgt eine zweite Zugabe von 15 g Substanz in Methanol. Die Umsetzung ist etwa 20 Stunden nach der ersten Substanzgabe beendet. Nach dem Abkühlen wird die Fermentationsbrühe mehrmals mit Methylenchlorid extrahiert. Aus den vereinigten Extrakten fallen beim Einengen auf etwa 11 21,2 g 6a-Fluor-16-methyr-4,16-pregnadien-ll«-ol-3,20-dion vom F. 259 bis 26V. C an; bei weiterem Einengen erhält man noch 6,4 g vom F. 254 bis 260°C. Eine Probe des ersten Kristallisats schmilzt nach dem Umkristallisieren aus Chloroform bei 260 bis 262°C; λ_ηαχ = 239 ηιμ, Ell = 583; [<x]_D = +68,3° (Chloroform).

b) 1-Dehydrierung

bj) Das Gemisch aus 10 g 6«-Fluor-16-methylen-4,16-ρregnadien-llcool-3,20-dion, 9,4 g 2,3-Dichlor-5,6-dicyan-chinon und 300 ml Dioxan wird 15 Stunden am Rückfluß erhitzt. Nach dem Abkühlen wird das ausgeschiedene Dichlordicyanhydrochinon abgesaugt und das Filtrat mit verdünnter Natronlauge, Wasser, verdünnter Salzsäure und Wasser gewaschen, getrocknet und eingeengt. Der erhaltene Rückstand wird aus Methanol umkristallisiert. Ausbeute 8,22 g

y^pg^
on vom F. 301 bis 303 ° C (Zersetzung); l_max = 247 ηαμ, Ε}?. - 780.

bfc) In einem Fermenter werden 5 1 Nährlösung aus 0,1% Hefeextrakt und 0,1% Pepton mit 500 ml Schüttelkultur aus Corynebacterium simplex beimpft und unter guter Belüftung 12 Stunden bei 28° C belüftet. Dann werden 2 g 6«-Fluor-16-methyl-4,16-pregnadien-ll0c,ol-3,2O-dipn in 200 ml Methanol ^ge^ geben. Nach 48 Stunden wird die Fermentationsbrühe mehrmals mit Methylenchlorid extrahiert. Man erhält durch Einengen der Extrakte 1,62 g 6«-Fluor-16-methyl-lAlo-pregnatrien-lla-ol-S^O-dion vom F. 301 bis 303⁰C.

c) Epoxydation

2 g oa-Fluor-lo-rnethyl-lAlö-pregnatrien-lloc-ol-3,20-dion werden in 200 ml Chloroform gelöst. Nach Zugabe von 1,5 g Phthalmonopersäure bleibt das Gemisch 48 Stunden bei Raumtemperatur stehen. Dann wird die ausgeschiedene Phthalsäure angesaugt, das Filtrat mit Eisen(II)-sulfatlösung und Wasser gewaschen, getrocknet und eingeengt. Nach Zugabe von Methanol kristallisieren 1,8 g 6<x-Fluor-16/?-methyl-16(x,17a-oxido-l_>4-pregnadien-ll«-ol-3,20-dion; F. 269 bis 27O⁰C; λ_ηιαχ = 244 ΐημ; El« = 538; [<x]_D = +47° (Chloroform).

d) Epoxydspaltung

Die Lösung von 2,2 g 6cv-Fluor-16/?-methyl-16fX, 17a-oxido-l,4-pregnadien-llix-ol-3,20-dion in 25 ml Chloroform und 220 ml Essigester wird nach Zugabe von 107 mg HCl in Form einer mit Chlorwasserstoff gesättigten Essigesterlösung 5 Stunden am Rückfluß gekocht. Dann wird eingeengt und die anfallenden Kristallisate von 6a-FIüör^:1.6-methylen-l,4-pregnadienlla,17«-diol-3,20-dion .abgesaugt. Ausbeute 1,93 g; F. 263 bis 267"C aus. Chloroform—Methanol; [&]_D = -54° (Dioxan); A^d* = 244,5 ηιμ; ElS_n = 525.

bei Raumtemperatur wird in 400 ml Eiswasser, das 42 ml 37%ige Salzsäure enthält, eingegossen und die entstandene Suspension mit Chloroform extrahiert. Die Extrakte werden bis zum Rückstand eingedampft. Das erhaltene gelbe Harz wird in 63 ml Eisessig gelöst und die Lösung nach Zugabe von 7,5 g Natriumacetat 30 Minuten am Rückfluß erhitzt. Das Reaktionsgemisch wird in 600 ml Wasser eingegossen und das ausgeschiedene 6<x-Fluor-16-rnethylen-l,4,9(ll)-pregnatrien-17<x-ol-3,20-dion abgesaugt. Ausbeute 4,35 g.

f) Herstellung des 9/3,11/3-Epoxyds

Eine Lösung aus 4,35 g 6a-Fluor-16-methylen-l,4, 9(ll)-pregnatrien-17«-ol-3,20-dion, 0,44 g p-Toluolsiilfonsäure, 87 ml Eisessig und 8,7 ml Essigsäureanhydrid wird nach lSstündigem Stehen bei Raumtemperatur mit 11 Wasser verdünnt. Der Niederschlag wird angesaugt, gut mit Wasser gewaschen und getrocknet (Ausbeute 4,55 g). Das Rohprodukt wird in 145 ml Aceton gelöst und mit 3,18 g N-Bromsuccinimid, 28 ml Wasser und 1 ml 70%iger Perchlorsäure versetzt. Nach 6stündigem Stehen wird mit Wasser verdünnt und der Niederschlag abgesaugt. Das getrocknete Rohprodukt (5,4 g) wird mit 12 g Kaliumacetat in 250 ml Äthanol 2 Stunden am Rückfluß erhitzt. Das Reaktionsgemisch wird mit Wasser verdünnt und die Suspension mit Chloroform extrahiert. Der Rückstand der Extrakte (4,4 g) wird in 110 ml Methanol heiß gelöst. Die Lösung wird nach Zugabe von 16 ml in Natronlauge 15 Minuten in Stickstoffatmosphäre gekocht. Die Lösung wird unter vermindertem Druck auf etwa 20 ral eingeengt und mit 50 ml Wasser verdünnt. Man erhält 3,5 g 6x-Flaor-9ß,

e). Dehydratisierung

Die Lösung von 5 g 6«-Fluor-16-methylen-l,4-pregnadien-lla,17uc-djol-3,20-dion in 18 ml Pyridin wird mit einer Lösung von- 5 g p-Toluolsulfonsäurechlorid in 18 ml Pyridin versetzt.. Nach 18stündigem Stehen

g) Aufspaltung mit Fluorwasserstoff

Eine auf -6O⁰C gekühlte Lösung von 3,05 g 6<x-Fluor-9$,ll/?-oxido-16-methylen-l,4-pregnadien-17<x-ol-3,20-dion in 18 ml Chloroform wird zu einem ebenfalls auf -6O⁰C gekühlten Gemisch aus 4,95 g Fluorwasserstoff, 7 g Tetrahydrofuran und 3,75 g Chloroform gegeben. Man läßt das Reaktionsgemisch auf 0°C erwärmen, hält es 4 Stunden bei dieser Temperatur und gießt dann in eine wäßrige Natriumhydrogencarbonatlösung ein. Die organische Phase wird abgetrennt, gut mit Wasser gewaschen, getrocknet und eingedampft. Beim Anreiben des Rückstandes mit Aceton kristallisieren 1,95 g 6«,9«-Difluor-16-methylen-l,4-pregnadien-ll/?,17a-diol-3,20-dion. F. 284 bis 286°C (Zersetzung); [<x]d = 11° (Dioxan); l_max = 237,5 ηιμ; EU = 418.

Beispiel 2
a) 11,0-Hydroxylierung

In einem Kleinfermenter werden 51 einer Nährlösung aus l°/o Saccharose, 0,25 % Malzextrakt, 0,2% Cornsteep, 0,2% Natriumnitrat, 0,1% Kaliurndihydrogenphosphat, 0,1 % Diammoniumhydrogcnphosphat, 0,05% Magnesiumsulfat und 0,01 % Eisen(II)-sulfat mit 700 ml Schüttelkultur von Curvularia lunata beimpft und bei zuerst mäßiger, dann starker Belüftung bei 28⁰C bebrütet. Nach 24stündigem Wachstum werden 5 g 6«-Fluor-16-methyl-4,16-pregnadien-3,20-dion in 200 ml Methanol zugegeben. Die Umsetzung, die dünnschichtchromatographisch verfolgt wird, ist nach 26 Stunden beendet. Die Fermentationsbrühe wird abgekühlt und mehrmals

mit Methylenchlorid extrahiert. Aus den vereinigten, auf etwa 200 ml eingeengten Extrakten scheiden sich beim Abkühlen 3,7 g 6<x-Fluor-16-methyl-4,16-pregnadien-ll/9-ol-3,20-dion aus; F. 219 bis 224⁰C. Durch Fällen der Mutterlauge mit Petroläther werden nochmals 0,55 g vom F. 215 bis 220⁰C erhalten. Eine Probe des ersten Kristallisats schmilzt nach dem Umkristallisieren aus Chloroform—Methanol bei 222 bis 224° C.

b) Dehydratisierung

Die Suspension von 5,3 g des nach Beispiel 2, a) hergestellten 6<% - Fluor -16 - methyl - 4,16- pregnadienll/5-ol-3,20-dions in 25 ml Dimethylformamid und 4 ml Pyridin wird unter Rühren tropfenweise mit 2,5 ml Methansulfonsäurechlorid versetzt. Das Reaktionsgeraisch wird dann 1 Stunde auf 9O⁰C erhitzt, nach dem Abkühlen mit 120 ml Methanol versetzt, in Eis gekühlt und die Kristalle von 6oc-Fluor-16-methyl-4,9(ll),16-pregnatrien-3,20-dion abgesaugt. Ausbeute 4,62 g.

c) 1-Dehydrierung

Cj) 1 g des nach Beispiel 2, b) erhaltenen 6<x-Fluor-16-methyl-4,9(ll),16-pregnatrien-3,20-dions wird im Gemisch mit 0,91 g Dichlordicyanchinon und 30 ml Dioxan 10 Stunden am Rückfluß erhitzt und dann wie im Beispiel 1, b_t) aufgearbeitet. Ausbeute an 6&-Fluor-16-methyl-l,4,9(ll),16-pregnatetraen-3,20-dion: 0,73g.

C₂) 1,5g 6«-Fluor-16-methyl-4,9(ll),16-pregnatrien-3,20-dion werden mit 400 mg Selendioxyd in 80 ml tert.Butanol und 0,5 ml Eisessig 24 Stunden am Rückfluß erhitzt. Dann werden nochmals 400 mg Sclendioxyd zugegeben und das Reaktionsgeraisch weitere 24 Stunden erhitzt. Nach, dem Abkühlen wird das ausgeschiedene Selen abfiltriert und das Filtrat im Vakuum eingeengt. Die Lösung des Rückstandes in Chloroform wird nacheinander gewaschen mit Natriumhydrogencarbonatlösung, Wasser, Ammonsulfidlösung, verdünntem Ammoniakwasser, Wasser, verdünnter Salzsäure und Wasser. Durch Eindampfen der getrockneten Chloroformlösung erhält man 0,81 g 6(x - Fluor -16 - methyl -1,4,9(11),16 - pregnatetraen-3,20-dion.

C₃) In einem Kleinfcrmcntcr werden 5 1 Nährlösung in der im Beispiel 1, b₂) beschriebenen Zusammensetzung mit Coryncbacterium simplex beimpft und belüftet. Analog Beispiel 1, b.) werden 2 g 6*-Fluor-4,9(ll),16-pregnatrien-3,20-dion fermentiert und aufgearbeitet. Ausbeute an ox-Fluo
16-pregnatetraen-3,20-dion: 1,67 g.

d) partielle Epoxydation

Essigester wird nach Einleiten von 100 mg Chlorwasserstoff 2 Stunden am Rückfluß gekocht. Dann wird die Lösung unter vermindertem Druck eingeengt, wobei 1,51 g reines oac-Fluor-lo-methylen-lA 9(ll)-pregnatrien-17.vol-3,20-dion ausfallen. Die Substanz wird ohne weitere Reinigung zur Herstellung von 6«,9iX-Difluor-16-methylen-l,4-pregnadien-ri/J, 17(x-diol-3,20-dion entsprechend den Beispielen 1, f) und 1, g) eingesetzt.

IO

Beispiel 3

3,7 g des nach Beispiel 1, bj oder 1, b₂) hergestellten o.x-Fluor-lo-methyl-lAlo-pregnatrien-llx-ol-S^O-dions werden in 35 ml Pyridin mit 3,5 g p-Toluolsulfonsäurechlorid versetzt. Nach 20stündigem Stehen bei Raumtemperatur wird das Reaktionsgemisch in 400 ml Wasser, das 40 ml 37°/oige Salzsäure enthält, eingegossen. Das ausgeschiedene 6«-Fluor-16-methyl-l,4, lo-pregnatrien-lloool-S^O-dion-ll-tosylat wird in Chloroform aufgenommen. Der durch Eindampfen der neutral gewaschenen Extrakte erhaltene Rückstand wird in 50 ml Eisessig mit 5 g Natriumacetat 45 Minuten am Rückfluß erhitzt. Durch Eingießen in Wasser werden 3,0 g 6a-Fluor-16-methyl-l,4,9(ll), 16-pregnatetraen-3,20-dion isoliert.

Die Substanz wird entsprechend den Beispielen 2, d), 2, e) und 1, f), 1, g) zu 6«,9Ä-Difluor-16-methylenl,4-pregnadieu-ll/U7Ä-dioI-3,20-dion umgesetzt.

30

Beispiel 4

a) !-Dehydrierung

2,95 g des nach Beispiel 2, a) erhaltenen 6x-Fluor-16-Tnethyl-4,16-pregnadien-ll/3-ol-3,20-dions werden analog Beispiel 2, c) zum 6<x-F]uor-16-methyl-l,4, 16-pregnatrien-ll/?-ol-3,20-dion dehydriert; F. 251 bis 254⁰C. Ausbeute 1,63 g [analog Beispiel 2, C₁)] bzw. 1,7 g [analog Beispiel 2, C₃)].
40

b) Dehydratisierung

1 g des nach Beispiel 4, a) erhaltenen Produkts wird analog Beispiel 2, b) zum 6.\-Fluor-16-methyl-l,4, 9(11), 16 -pregnatetraen■ 3,20 - dion umgesetzt. Ausbeute 0,86 g.

Die weitere Umsetzung zu 6ft,9<x-Difluor-16-:inethylen-l,4-pregnadien-llß,17£x-diol-3,20-dion erfolgt aualog einem der vorhergehenden Beispiele.
50

Claims

Patentanspruch:

0,88 g 6a-Fluor-1.6-methyl-l,4,9(ll),16-pregnatetraen-3,20-dion werden in 150 ml Methanol gelöst, dann werden 9 ml 30%ises Wasserstoffperoxyd und eine Lösung von 200 mg Kaliumcarbonat in 8 ml Wasser zugegeben. Nach 48stündigem Stehen wird mit Essigsäure angesäuert, mit Wasser verdünnt und mit Methylenchlorid extrahiert. Die mit Wasser gut gewaschenen Extrakte werden eingeengt, wobei 0,62 g 6ft-Fluor-16/?-methyl-l«,17flc-oxido-l,4,9(ll)-pregnatrien-3,20-diou kristallisieren.

e) Epoxydspaltung

Die Lösung von 1,8 g 6a-FIuor-16/?-nietbyl-16.x, 17«-oxido-l,4,9(ll)-pregnatrien-3,20-dion in 180 ml Verfahren zur Herstellung von 6.\,9x-Difluor-16-methylen-l,4-pregnadien-ll/?,17*-diol-3,20-dion aus 6a-Fluor-16-methyl-4,16-pregnadien-3,20-dion in an sich bekannter Weise durch Epoxydation der Doppelbindung in 16-Stellung und anschließende 16Ä,17<x-Epoxydspaltung unter Bildung einer 16-Methylengruppe, durch mikrobiologische Einführung einer Hydroxygruppe in die 11-Stellung und durch Einführung eines Fluoratoms in die 9*-Stellung und einer Doppelbindung in die 1(2)-Stellung, dadurch gekennzeichnet, daß bei beliebiger Reihenfolge der übrigen Stufen die mikrobiologische Einführung der Hydroxygruppe in die 11-Stellung als erste Stufe und die Epoxydation der Doppelbindung in 16-Stellung nach der 1(2)-Dehydrierung erfolgt.

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