DE1287075B - Verfahren zur Herstellung von delta 1, 4-3-Ketosteroiden - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von delta 1, 4-3-Ketosteroiden

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DE1287075B
DE1287075B DEF17756A DEF0017756A DE1287075B DE 1287075 B DE1287075 B DE 1287075B DE F17756 A DEF17756 A DE F17756A DE F0017756 A DEF0017756 A DE F0017756A DE 1287075 B DE1287075 B DE 1287075B
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P33/00Preparation of steroids

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Description

  • d'-4-3-Ketosteroide haben in der letzten Zeit wegen ihrer therapeutischen Wirkung besonderes Interesse gefunden. So zeigen das 1-Dehydrocortison (d'-4-Pregnadien-17a,21-diol-3,11,20-trion)unddas 1-Dehydrohydrocortison (d'''- Pregnadien - 11(3,17a,21- triol-3,20-dion) gegenüber den bisher bekannten Nebennierenrindenhormonen erhöhte Wirksamkeit und bessere Verträglichkeit (Science, 121, 176 [1955]).
  • Die Herstellung der genannten Verbindungen auf chemischem Wege ist wegen der Empfindlichkeit der Dioxyacetonseitenkette schwierig. Bessere Möglichkeiten bietet die biochemische Dehydrierung von geeigneten Steroiden mit Mikroorganismen. So berichteten V i s c h e r und W e t t s t e i n (Experientia, IX, 371 [1953]j, daß Schimmelpilze der Gattung Fusarien j4-3-Ketone der Pregnadienreihe im Ring A zu 1,4-Dienen dehydrieren, wobei gleichzeitig die Seitenkette abgespalten wird, wenn am C -Atom 17 neben der Seitenkette ein H -Atom steht. In einer späterenArbeit(Vischer,Meystre,Wettstein, Helv. Chim. Acta, 38, 835 [1955] konnten die Autoren zeigen, daß Fusarien bei 17a-hydroxylierten A'-3-Ketonen der Pregnanreihe im Ring A dehydrierend wirken, ohne die Seitenkette abzuspalten. Auch andere Pilze, die zur Gattung Calonectria, Ophiobolus und Alternaria gehören, konnten diese Dehydrierung vollziehen, wobei kein Abbau der Seitenkette stattfindet. Die Autoren beschreiben eine Reihe von so hergestellten d'4-3-Ketosteroiden, geben aber für ihre Versuche keine Ausbeuten an.
  • Auch von anderen Autoren wurde beschrieben, daß durch Schimmelpilze L14-3-Ketone zu A'4-3-Ketonen -dehydriert werden, wobei aber gleichzeitig die Seitenkette abgespalten oder der Ringt) in einen Lactonring übergeführt wird (P e t e r s o n, E p p -stein, Meister, Murray, Leigh, Weint r a u b; R e i n e c k e, Journal Am. Chem. Soc., 75, 5768 [1953]; Fried, Thoma, Klingsberg, J. Am. Chem. Soc., 75, 5764 [1953]). über die Ausbeuten finden sich in den genannten Arbeiten keine Angaben.
  • Es wurde nun gefunden, daß man in guter Ausbeute zu d'& 3-Ketosteroiden durch mikrobiologische Dehydrierung von . 14-3-Ketosteroiden unter aeroben und submersen Bedingungen gelangen kann, indem man das z1''-3-Ketosteroid der Einwirkung eines Bazillus aus der Gruppe der grampositiven aeroben Sporenbildner (vgl. Bergey's Manual of Determinative Bacteriology, 6. Auflage, 1948, S. 706, Abschnitt IA), insbesondere der Einwirkung eines Stammes von Bacillus subtilis unterwirft.
  • Wenn man derartige Bazillen unter submersen Bedingungen, unter Schütteln oder Einleiten von Luft züchtet und nach einer Vorwachszeit von 24 Stunden bis einigen Tagen eine Lösung eines < 14-3-Ketosteroids in einem mit Wasser mischbaren Lösungsmittel zusetzt und weiter einige Stunden bis einige Tage bebrütet, so findet eine Dehydrierung des Ringes A statt, und man erhält ,f4-3-Ketosteroide, ohne daß ein Seitenkettenabbau oder eine andere Veränderung des Moleküls stattfindet.
  • So läßt sich z. B. Reichstein's Substanz S (: I4-Pregnen-17a,21-diol-3,20-dion) zu etwa 60% in .l'-4- Pregnadien-17a,21-diol-3,20-dion und ebenso Cortison (I) in A'4-Pregnadien-17a,21-diol-3,11,20-trion (1I) überführen- Andere Steroide, die ebenfalls mit Bazillen aus der Gruppe der grampositiven aeroben Sporenbildner zu .-1'4-3-Ketonen dehydriert werden können, sind z. B. Hydrocortison, I 1-epi-Hydrocortison, Cortison, Cortexon, 17a-Oxy-cortexon, Corticosteron, 11-Dehydro-corticosteron; -Aldosteron, Progesteron oder 4-Androsten-3,17-dion. An Stelle der. genannten Steroide können auch Derivate, z..8. Ester, der De-.. hydrierung unterworfen werden.
  • Zur Aufarbeitung wird die Fermentationslösung mit einem mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel extrahiert, z. B. mit Methylenehlorid, Athylenchlorid, Chloroform, Xther, Essigester, Butyiacetat oder Butanol. Aus der Lösung kann das Dienketon direkt kristallisiert oder durch chromatographische Adsorption isoliert werden.
  • Zur Prüfung des Verlaufs der Fermentierung, der Aufarbeitung und der Reinheit der Endprodukte eignet sich besonders die Papierchromatographie. Zur Charakterisierung kann die Ultraviolett-Absorption und besonders das Infrarotspektrum dienen. 1'4-3-Ketosteroide zeigen besonders im Bereich von 6,15 und 6,22 E.. charakteristische IR-Absorptionsbanden.
  • Beispiel 1 Ein Fermentierungskolben von 51 Inhalt, der mit Rührer, Lufteinleitungsrohr und einem Zugabestutzen mit Kapsenberg-Verschluß versehen ist, wird mit 31 einer Nährlösung gefüllt, die im Liter 50 g Dextrose, 20 g Pepfon und 5 g Cornsteep liquor enthält. Außerdem werden 60 ccm einer Lösung zugesetzt, die 10 g Ca(N03)2, 10 g KCI, 5 g KH2P04, 10 g MgS04 71120, 1 g FeS04 und 3 g MnS04 im Liter enthält. Nach dem Sterilisieren wird der Kolben mit einer Abschwemmung eines aus der Luft isolierten grampositiven sporenbildenden Stäbchens aus der B. subtilis-Gruppe »Stamm 547« beimpft. Das Anwachen wird innerhalb 48 Stunden bei 28°C unter Rühren (200 Umdr./Min.) und Einleiten von Luft (2501 /Stunde) durchgeführt. Nach dieser Zeit gibt man 1 g Reichsteins Substanz S, in 100 ccm Acet@_i gelöst, unter sterilen Bedingungen zur Kulturlösung zu und inkubiert bei 37°C und 1001 Luft/Min. 48 Stunden.
  • Zur Aufarbeitung wird der gesamte Kolbeninhalt durch Einengen im Vakuum aufein Volumen zwischen 200 bis 500 ccm gebracht, dann 6mal mit 200 ccm Methylenchlorid extrabiert, über Natriumsulfat getrocknet und auf ein kleines Volumen. eingeengt. Ein aliquoter Anteil wird papierchromatographisch nach der Methode von Z a f f a r o n i und Mitarbeiter (Scienoe, 111, 6 [1950]) unter Verwendung von Schleicher & Schüll-Papier Nr. 2043 b M getrennt. Nach dem Festlegen der Zonen durch UV-Kontakt-Photographie bei 240 ml. werden die Zonen mit salzsaurem Methanol extrahiert und die Lösungen im Beckmann-Spektrophotometer bei 240 ml quantitativ ausgemessen. Dabei ergeben sich folgende Ausbeuten: 1,4-Dien 40%,r Substanz S 50°/a (zurückgewonnen).
  • Da die Rohlösung schlecht kristallisiert, wird sie zur Trockene eingeengt, der Rückstand in wenig Methylenchlorid-Athanol (97: 3 v/v) gelöst und die Lösung an einer Säule aus 50 g Silicagel chromatographiert. Die Säule wird aus 50 g Silicagel, das mit 50 ccm W%igemAthanol imprägniert, dann in Methylenchlorid-Athanol (97:3 y7"v) suspendiert und in das Chromatographierrohr gebracht wurde, hergestellt. Nach dem Einbringen. des Extraktes in die Säule wird mit Methylenchlorid- Athanol (97: 3 v/v) eluiert, und es werden Fraktionen von je 50 ccm aufgefangen. Die Fraktionen 2 his 5 ergeben 250 mg nicht umgesetzte Substanz S. Aus den Fraktionen 6 bis 10 erhält man 350 mg Kristalle von .-fl-Pregnadien-17a,21-diol-3,20-dion, die nach dem Umkristallisieren aus Aceton bei 228 bis 230C (Zersetzung) schmelzen. Die optische Drehung beträgt: [a]ö _ + 80 ± 3° (c = 0,521 in Athanol).
  • Das IR-Spektrum zeigt die für _h"`-3-Ketosteroide typischen Banden, speziell die fier die beiden Doppelbindungen bei 6,15 und 6.23,u. Beispiel 2 Es wird gemäß Beispiel l verfahren,, aber unter Verwendung einer Nährlösung von 2,81 Leitungswasser und 200 ccm Nährlösung wie im Beispiel 1 und Zusatz von 0,8 g Substanz S in 80 ccm Aceton. Die Inkubationszeit beträgt 3 Tage. Gemessene Ausbeute: 1,4-Dien 60°/Q, Substanz S 4eä (zurückgewonnen).
  • Ausdem Methylenchloridextrakt kristallisieren nach dem Einengen auf ein kleines Volumen 300 g Dienketon aus, das wie oben aus Aceton umkristallisiert werden kann. Beispiel 3 Es wird gemäß Beispiel l verfahren, aber unter Verwendung einer Abschwemmung eines aus der Luft isolierten grampositiven schleimig wachsenden Sporenbildners »Stamm 582«. Gemessene Ausbeute: 1,4-Dien 60%, Substanz S 40°a (zurückgewonnen). In Kristallform isoliert: 300 mg Dien. Beispiel 4 Es wird gemäß Beispiell verfahren, aber unter Verwendung von 0,80g Cortison, das in 80 ccm Aceton gelöst ist. Die Inkubationszeit beträgt 5 Tage. Erhalten werden 500 mg 1-Dehydra-cortison (_ 114-Pregnadien-17t421-diol-3,11,20-trion) vom Schmelzpunkt 232 bis 233°C (Zersetzung). Däs IR-Spektrum zeigt unter anderem die für 1,4-Dien-ketone typischen Banden bei 6,15 und 6,23 I.
  • Nach längerem Stehenlassen kristallisiert aus der Mutterlauge eine weitere Substanz aus. Nach dem Umkristallisieren aus Aceton und Essigester erhält man 150 g eines Kristallisats vom Fp. = 188 bis 190°C; [a] ä5 = + 140° (Aceton). Beispiel s Ein Fermentierungskolben wie im Beispiel 1 wird mit 31 einer Nährlösung gefüllt, die 2,81 Leitungswasser, 4,5 g Cornsteepliquor, 5,8 g KH2P04 und 9,2 g Na2HP04 enthält. Nach dem Sterilisieren wird der Kolben mit einer Abschwemmung der Kultur eines aus der Luft isolierten grampositiven sporenbildenden Stäbchens aus der B. subtilis-Gruppe »Stamm 547« beimpft. Unter Rühren (20nUmdr./Min.) und Einleiten von Luft (1001/Stunde) läßt man bei 28°C etwa 24 Stunden vorwaschen. Dann gibt man 1 g Cortison, in 100 ccm Aceton gelöst, unter sterilen Bedingungen zur Kulturlösung zu und inkubiert etwa 48 Stunden bei 31°C unter Einleiten von Luft (1001/Stunde).
  • Die Aufarbeitung erfolgt wie im Beispiel 1 durch Extraktion mit Methylenchlorid. Aus der Methylenchloridlösung erhält man durch Einengen das 1-Dehydrocortison. Beispiel 6 Eine wie im Beispie15 hergestellte Nährlösung wird mit einer Abschwemmung einer B.subtilis-(»Stamm 547«)-Kultur beimpft. Dann setzt man eine Lösung von 1 g Cortison in 100 ccm Aceton zu und bebrütet den Ansatz bei 31°C etwa 3 Tage lang (Luft 100 I/Stunde).
  • Nach Aufarbeitung wie im Beispiel 5 erhält man 1-Dehydrocortison. Beispiel ? Es wird gemäß Beispie15 verfahren unter Anwendung von 0,8 g Hydrocortison in 100 ccm. Aceton und einer Bebrütungszeit von etwa 48 Stunden.
  • Nach Extraktion der Kulturlösung wie im Beispie15 und Einengen der Methylenchloridlösung kristallisiert das 1-Dehydro-hydrocortison aus.
  • . Es schmilzt bei 240 bis 241'C; [a]" = 102° (Dioxan). Das IR-Spektrum zeigt unter anderem die für 1,4-Dienketone typischen Banden bei 6,15 und 6,23 #t. Beispiel 8 Es wird gemäß Beispie16 verfahren unter Anwendung von 1,0 g Hydrocortison in 100 ccm Aceton und einer Bebrütungszeit von etwa 31/z Tagen. Nach der Aufarbeitung wie im Beispiel 7 erhält man 1-Dehydro-hydrocortison. .

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von @1i-4-3-Ketosteroiden durch mikrobiologische Dehydrierung von ;14-3-Ketosteroiden unter aeroben und submersen Bedingungen, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß man das :14-3-Ketosteroid der Einwirkung eines Bazillus aus der Gruppe der grampositiven aeroben Sporenbildnor unterwirft.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Stamm von Bacillus subtilis verwendet.
DEF17756A 1955-06-18 1955-06-18 Verfahren zur Herstellung von delta 1, 4-3-Ketosteroiden Pending DE1287075B (de)

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DK212156A DK104673C (da) 1955-06-18 1956-06-15 Fremgangsmåde til fremstilling af 1,4-dien-3-ketoner af steroidrækken.

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