DE2130053B2 - Verfahren zur Herstellung von Cyclopenta-[f][l]-benzopyran-derivaten - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Cyclopenta-[f][l]-benzopyran-derivatenInfo
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Description
8CH,
(D
R3O
worin die Reste Ri, R2 und R3 jeweils eine
Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeuten, dadurch gekennzeichnet, daß man
eine Verbindung der allgemeinen Formel II
2CH2
(II)
R3O
in der Ri, R2, R3 die obige Bedeutung besitzen, in Gegenwart eines sauren Katalysators und eines
aprotischen Lösungsmittels unter Abdestillation des gebildeten Alkohols erhitzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man pro Mol der Verbindung II 0,001
Mol bis 0,1 Mol des sauren Katalysators verwendet.
(H)
in der Ri, R2, R3 die obige Bedeutung besitzen, in
Gegenwart eines sauren Katalysators und eines aprotischen Lösungsmittels unter Abdestillieren des
gebildeten Alkohols erhitzt Geeignete Alkylreste sind zum Beispiel der Methyl-, Äthyl-, Propyl- oder
n-Butylrest
Die Cyclisierung von Verbindungen der allgemeinen Formel II in Gegenwart saurer Katalysatoren zu
Verbindungen der Formel I ist überraschend, da die literaturbekannten Cyclisierungsreaktionen entweder
zu anderen Produkten führen, oder von anderen Ausgangsprodukten ausgehen. So erhält man beispielsweise
nach Charles J. Sih und Mitarbeiter (J. Amer, ehem. Soc. 85 [1963], S. 2135 bis 2137) durch Cyclisierung
der Verbindung B in Gegenwart von Acetanhydrid und wasserfreiem Natriumacet das Enollakton C:
Andererseits ist durch Untersuchungen von G. Saucy und R. Borer (6. Internat. Symp. on the Chem. of Natural
Products, Mexico City, April 21-25 [1969], Vortrag H/a) bekannt, daß bei der Cyclisierung des Triketoalkohols
D das Octahydrobenzopyranderivat E erhalten wird:
50
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Cyclopenta-[fjl]-benzopyran-derivaten der allge
meinen Formel I
R3O 2
55
(I) Μ
worin die Reste Ri, R2 und R3 jeweils eine Alkylgruppe
mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeuten, das dadurch Weiterhin ist in der US-Patentschrifi 34 99 913 eine
Cyclisierung zum tetracyclischen Dienoläther G be-
schrieben, indem man von einem tricyclischen ungesättigten
Diketon F ausgeht:
Y Y
R "I
H3C
CH3
OR'
rung von Verbindungen der Formel la zu den hydrierten
Verbindungen Ib,
OH
(Ib)
OR,
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Cyclopenta-pm-benzopyran-derivate der Formel
I sind wertvolle Verfahrensprodukte, die sich insbesondere dazu eignen, pharmakologisch wirksame
Steroide vorteilhafterweise totalsynthetisch herzustellen.
So erhält man beispielsweise aus den Verfahrensprodukten der Formel I in an sich bekannter Weise durch
Reduktion mit komplexen Metallhydriden bzw. nach der Methode von Meerwein-Ponndorf die 7-Hydroxyverbindung
der Formel Ia
(Ia)
OR3
in denen Ri und OH-Gruppe cis-ständig sind und
gelangt in üblicher Weise durch nachfolgende Hydrie-
in denen das eintretende 9a-Wasserstoffatom transständig zum Rest Ri orientiert ist und wobei in den
Formeln Ia und Ib die Reste Ri, R2 und R3 die oben
angegebene Bedeutung besitzen. Verbindungen der Formel ib lassen sich durch Erhitzen mit Salzsäure in
Dioxan in die entsprechenden Des-A-17/?-hydroxy-13-alkyl-9-gonen-5-one
überführen, welche in bekannter Weise in pharmakologisch wertvolle Steroide wie zum
Beispiel östron, Östradiol, 18-Methylöstradiol, Equilenin.
Testosteron, 18-Methyl-testosteron, 17a-Äthinyl-19-nor-testosteron
oder 17«-Äthinyl-18-methyl-19-nortestosteron
umgewandelt werden können.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verbindungen der Formel I sind deshalb
so besonders günstige Zwischenprodukte zur Herstellung
von Des-A-Steroidderivaten, weil zu dieser Umsetzung
nur 3 Verfahrensschritte (Reduktion, Hydrierung und saure Behandlung) erforderlich sind, wogegen vergleichbare,
in der Literatur beschriebene Verfahren zur Herstellung von Des-A-Steroiden, wie zum Beispiel in
der US-Patentschrift 35 76 006, doppelt so viele Verfahrensschritte benötigen, wie der Vergleich der
folgenden Formelschemata zeigt:
Herstellung von Des-A-Steroidderivaten:
aus den erfindungsgemäß hergestellten nach US-Patent 35 76 006
Verbindungen der Formel I
O OH
R5O
Reduktion
OH
Ri
Hydrierung
OH
R,
R,
Hydrierung
Acetylierung
Hydrierung
OH
Säure-Behandlung
OH
Acelylieiung
OCOCH3
R.I
Enolälherspullung
OCOCH,
R, ο
Oxidation
OCOCIl·.
Cyclisierung
OCOCH,
Verseilung
OH
In diesem Formelschema haben Ri, R2 und Rj die oben
angegebene Bedeutung, R>' bedeutet R >, jedoch um eine
CHi-Gruppe verkürzt, R--, bedeutet niederes Alkyl.
Als saure Katalysatoren für die Cyclisierung eignen sich insbesondere Carbonsäuren und Phenole, zum
Beispiel: Ameisensäure. Essigsäure, Propionsäure. Mo-
nofluoressigsäure, Trichloressigsäure, Methoxyessigsäure,
Trimethylessigsäure, Cyciopentylpropionsäure, Benzoesäure, p-Hydroxybenzosäure, p-Nitrobenzoesäure,
Phenoxyessigsäure, Phenylessigsäure, Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Phenol, o-, m- oder
p-Kresol, o-, m- oder p-Chlorphenol, Resorcin, p-Nitrophenol,
2,4-Dinitrophenol oder 2,4,6-Trinitrophenol.
Andererseits kann man für die Cyclisierung als saure Katalysatoren aber auch Mineralsäuren, Sulfonsäuren
oder Lewis-Säuren, zum Beispiel Chlorwasserstoff, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Perchlorsäure, Methansulfonsäure,
Benzolsulfonsäure, p-Toluolsulfonsäure
oder Bortrifluorid, verwenden.
Die zu verwendenden Säuren oder Phenole werden vorzugsweise in katalytischen Mengen angewendet,
beispielsweise in Mengen von 0,! Mo! bis 0,001 Mol des
sauren Katalysators pro Mol Ausgangsverbindung.
Als aprotonische Lösungsmittel für die Cyclisierung
Cl
sind beispielsweise Äther, wie Diäthyläther, Düsopropyläther, Di-n-butyläther, Tetrahydrofuran, Anisol,
Dimethoxy-äthan oder Kohlenwasserstoffe, wie Hexan, Cyclohexan, Benzol, Toluol oder Xylol oder chlorierte
Kohlenwasserstoffe, wie Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform, Tetrachloräthan, 1,2-Dichloräthan oder Chlorbenzol
geeignet.
Der bei der Cyclisierung freigesetzte Alkohol wird durch Destillation oder Vakuumdestillation aus der
Reaktionsmischung entfernt.
Die Cyclisierung kann sowohl bei niederer Temperatur als auch bei erhöhter Temperatur durchgeführt
werden. Vorzugsweise wird bei einer Reaktionstemperatur von 0° C bis 150° C gearbeitet.
Die zu verwendenden Ausgangsverbindungen der Formel Il können auf folgendem Weg synthetisiert
werden:
+ K1-C = CH-CH2CI
(Hl)
(IV)
(VII
+ R,OH + (R3O)3CH
(VIl) (VIII)
(In diesem Formelschema besitzen Ri, R2. R3 die
gleiche Bedeutung wie in Formel I).
Die Herstellung dieser Verbindung kann beispielsweise wie folgt erfolgen:
\2 Mol Kalium-tertiär-butylet werden in 1 1 absolutem Dhnethoxyäthan suspendiert und die Mischung
unter Argon auf 00C gekühlt Dann versetzt man die
Mischung mit einer Lösung von 1 Mol der Verbindung
III in 1 1 absohitem Dimethoxyäthan, rührt die Mischung 20 Minuten lang bei 0°C und versetzt sie mit 1,25 Mol
b5 der Verbindung IV.
Das Reaktionsgemisch wird 16 Stunden lang bis 00C
gerührt, dann in Eiswasser gegossen, das gebildete Produkt V mit Methylen-chlorid extrahiert und durch
Chromatographie über einer Kieselgelsäule gereinigt.
1 Mol der Verbindung V werden in 1 Liter Methylenchlorid gelöst, die Lösung wird auf — 100C
gekühlt und dann unter Rühren 530 ml auf 00C gekühlte
konzentrierte Schwefelsäure zugetropft. Man rührt anschließend die Reaktionsmischung noch 20 Minuten,
gießt sie in Eiswasser, extrahiert die gebildete Verbindung VI mit Essigester und reinigt sie durch
Chromatographie über eine Kieselgelsäule und/oder durch Umkristallisation aus Diisopropyläther.
Die erhaltene Verbindung der Formel VI wird dann mit einem entsprechenden Alkohol zur entsprechenden
Verbindung der Formel II ketalisiert.
Die Ketalisierung erfolgt wie üblich vorzugsweise, indem man die Verbindung der Formel VI mit dem
betreffenden Alkohol in Gegenwart eines sauren Katalysators umsetzt. Geeignete Katalysatoren sind
zum Beispiel Mineralsäuren, wie Salzsäure, Schwefelsäure oder Perchlorsäure, Sulfonsäuren, wie Methansulfonsäure,
Benzolsulfonsäure oder p-Toluolsäure, Lewissäuren wie Bortrifluorid oder Phenole wie p-Nitrophenol
oder 2,4-Dinitrophenol.
Besonders gut gelingt die Ketalisierung, wenn man dem Reaktionsgemisch zusätzlich noch ein wasserbindendes
Mittel zusetzt, zum Beispiel wasserfreies Natriumsulfat, wasserfreies Magnesiumsulfat oder wasserfreies
Calziumsulfat — Andererseits eigenen sich als wasserbindende Mittel auch sehr gut die Orthoameisensäureester
der Alkohole, welche man für die Ketalisierung verwendet.
Die Ketalisierung wird vorzugsweise bei einer Reaktionstemperatur zwischen -2O0C und -8O0C
durchgeführt Es wird beispielsweise wie folgt gearbeitet: 1 Mol der Verbindung VI wird mit 2.5 Mol eines
Orthoameisensäureesters der Formel VIII und ca. 8 bis 10 Mol eines Alkohols VH versetzt. Dann gibt man zu
der Mischung 3 ml einer 0,5%'igen alkoholischen p-Toluolsulfonsäurelösung und läßt das Reaktionsgemisch
bei Raumtemperatur stehen.
Das Reaktionsgemisch, welches die Verbindung II enthält, kann als solches ohne weitere Reinigung für das
erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden. Zweckmäßigerweise wird der als Lösungsmittel verwendete
Alkohol durch Vakuumdestillation entfernt und durch ein aprotonisches Lösungsmittel, wie Benzol
oder Toluol ersetzt, eine Arbeitsweise, die in Beispiel 5 erläutert wird.
Die Verbindungen der Formel II werden als Reinprodukt isoliert, indem man die Reaktionsmischung
nach beendeter Ketalisierung in eiskalte Bikarbonatlösung gießt, die Mischung mit Äther extrahiert, die
Ätherphase unter Vakuum einengt und den Rückstand durch Chromatographie und/oder Kristallisation reinigt
Die systematische Bezeichnung der in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Verbindungen wurde im
Hinblick auf die IUPAC-Nomenklatur überprüft und gegebenenfalls geändert, wodurch sich bei einigen
Verbindungen Abweichungen gegenüber der Deutschen Off enlegungsschrift ergeben.
1Z85 g rac.-7a-Methyl-4-(3f3'-dimetllio3cy-butyI)-5j6.7Ja-tetrahydro-indan-13-dk>
n (Schmelzpunkt
97 - 1000Q weiden in 100 ml absolutem Benzol gelöst,
mit 50 mg Malonsäure versetzt und unter langsamen Abdestülieren des gebildeten Methanols erhitzt Nach
90 Minuten IaBt man das Reaktionsgemisch erkalten.
wäscht es nacheinander mit Natriumhydrogencarbonatlösung und Wasser, trocknet die organische Phase mit
Natriumsulfat und engt sie ein. Man erhält 11 05 g Rückstand von racSia^-Dimethyl-S-methoxyl^.S.S.ö.öaJ.S-octahydro-cyclopenta-ffllJ-benzopyran-7-[l
H]-on als farbloses öl.
e249 = 18.300. IR-Banden bei 5.78 μ und 6.1 μ.
e249 = 18.300. IR-Banden bei 5.78 μ und 6.1 μ.
19.8 g (+ )-7a/3-Methyl-4-(3'.3'-dimethoxy-butyl)-5.6.7.7a-tetrahydroindan-1.5-dion
(Schmelzpunkt
114-123°C unter Zersetzung: [x] %' = 212° in Chloroform)
werden wie in Beispiel 1 beschrieben, aber unter Verwendung von 50 mg p-Nitrophenol als sauren
Katalysator, umgesetzt und aufbereitet.
Man erhält 17.1 g (-)-3.6a|S-Dimethyl-3-methoxy-
tfmb
7(1 H)-on als farbloses öl. [α] S'= -203° (in Chloroforms
= 0,5%).
ε25ο = 17.950. IR-Banden bei 5.78 μ und 6.09 μ.
ε25ο = 17.950. IR-Banden bei 5.78 μ und 6.09 μ.
rac.-7aß-Methyl-4(3'.3'-diäthoxy-butyl)-5.6.7.7a-tetrahydroindan-1.5-dion
(farbloses Öl; 6249 = 11.100) werden wie in Beispiel 1 beschrieben ungesetzt und
aufgearbeitet. Man erhält das racS.öajS-Dimethyl-S-äthoxy-1.2.3.5.6.6a.7.8-octahydro-cyclopenta-[f[l]-benzopyran-7(
lH)-on als farbloses öl.
6250 = 18.100.
( + )-7aj3-Äthyl-4-(3'3'-dimethoxybutyl)-5.6.7.7a-tetrahydroindan-1.5-dion
(Schmelzpunkt 88-910C; [«] o' = +161° in Chloroform) werden wie in Beispiel 2
beschrieben unter Verwendung von p-Nitrophenol als saurem Katalysator umgesetzt und aufgearbeitet Man
erhält das (-)-3-Methyl-6a0-äthyl-3-methoxyl^.S^.ö.e^.e-octahydro-cyclopenta-tfllJ-benzopyran-7-(I
H)-on als farbloses öl.
ε25ΐ = 17.500. [α]? 155° (in Chloroform). IR-Banden
bei 5.77 μ und 6.12 μ.
Eine Reaktionsmischung, welche rac.-7a-Meth.yl-4-(3'3'-dimethoxybutyl)-5.6.7.7a-tetrahydroindan-1.5-dion
enthält und die dadurch erhalten worden ist daß man 20 g rac-7a-Methyl-4-(3'-oxobutyl)-5.6.7.7a-tetrahydroindan-lA-dion
(Schmelzpunkt 92-94° C) in 200 ml Methanol und 10 ml Orthoameisensäuretrimethylester
löst die Lösung mit 2.8 ml einer 0,5%igen methanolischen p-Toluolsulfonsäurelösung versetzt und die dann
45 Minuten lang bei Raumtemperatur stehen läßt, wird mit 400 ml Benzol versetzt und so erhitzt daß das
Methanol abdestilliert Nach 30 Minuten läßt man das Reaktionsgemisch erkalten und arbeitet wie in Beispiel
1 beschrieben auf. Man erhält das rac3.6a/?-DimethyI-3-methoxy-li3Ä.6j6a.7Ä-octahydrocyclopenta-[fp]-benzopyran-7(l
H)-on als farbloses ÖL
£249 = 18300.
Die Oberführung von nach dem erfindungsgemaßen
Verfahren hergestellten Verbindungen in die entsprechenden Des-A-Steroidderivate erfolgt beispielsweise
in der nachstend beschriebenen Weise:
Darstellung von
raceni-Des-A-lZ/i-hydroxy^-östren-S-on
raceni-Des-A-lZ/i-hydroxy^-östren-S-on
a) 11.75 g gemäß Beispiel 1 erhaltenes rac.-3.6a/M0imethyl-3-methoxy-1.233.6i&7£H)ttahydrocvc]openta-
[f£l]-benzopyran-7(l H)-on werden in 90 ml absolutem
Tetrahydroduran gelöst und unter Rühren innerhalb von 10 Minuten in eine eisgekühlte Suspension von 1,2 g
Lithiumaluminiumhydrid in 80 ml absolutem Tetrahydrofuran eingetropft Man läßt die Reaktionsmischung
30 Minuten lang bei 0°C stehen, versetzt dann mit 1.2 ml
Wasser, 1.2 ml 15%iger wäßriger Natronlauge und nochmals mit 3.6 ml Wasser. Anschließend filtriert man
die abgeschiedenen Feststoffe ab, engt die Lösung im Vakuum ein und erhält 11,35 g rac.3.6aj3-Dimethyl-3-methoxy-l^JJ.e.eaJ.e-octahydrocyclopenta-tfJlj-benzopyran-7(l
H)/?-ol als farbloses öl.
6250 = 17.850. !R-Bande bei 6.11 μ.
6250 = 17.850. !R-Bande bei 6.11 μ.
b) 133 g des obigen radoa^-Dimethyl-S-methoxy-1.2.3.5.6.6a.7.8-octahydrocyclopenta-[fll]-benzopyran-
7(1 H)/f-ol werden in 200 ml Essigsäureäthylester gelöst,
mit 1 g 10%iger Palladium-Tierkohle versetzt und mit Wasserstoff bis zur Aufnahme der theoretisch benötigten
Menge bei Atmosphärendruck hydriert. Dann filtriert man den Katalysator ab, engt das Lösungsmittel
im Vakuum ein und erhält 13.8 g rac-S^aji-Dimethyl-S-methoxy-1235.6£aJ£.9.9a-dtcahydTOcyc\openta-[fl\]-benzopyran-7(l
H)/?-ol als farbloses öl.
c) 12.8 g nach b) erhaltenes rac-3.6a^-Dimethyl-3-hddITjr]
benzopyran-7(l H)-ol werden mit 100 ml Dioxan und 10 ml 4n Salzsäure 3 Stunden lang unter Rückfluß
erhitzt Anschließend wird das Reaktionsgemisch im Vakuum eingeengt, der Rückstand mit Wasser verdünnt
und mit Methylenchlorid extrahiert. Die Methylenchloridphase wird im Vakuum eingeengt und das erhaltene
Rohprodukt durch Chromatographie an 250 g Kieselgel mit einem Hexan-Aceton-Gradienten (von 0 bis 35
Vol-% Aceton) und anschließender Kristallisation aus Hexan/Essigester (4:1) gereinigt. Man erhält 9.3 g
rac.-Des-A-17/?-hydroxy-9-östren-5-on vom Schmelzpunkt 114 -115,5° C.
Nach derselben obigen Reaktionsfolge erhält man auch aus rac.-S.ea/J-Dimethyl-S-äthoxy-l^.lS.e.eaJ.S-octahydrocyclopenta-[f[l]-benzopyran-7(l
H)-on des Beispiels 3 das rac-Des-A-^/Miydroxy-g-östren-S-on
vom Schmelzpunkt 114-115,5° C.
In analoger Weise erhält man aus (+)-3.6a/J-Dimethyl-3-methoxy-1.2.3.5.6.63.7.8-OC-tahydrocyclopenta-[fll]-benzopyran-7(l
H)-on des Beispiels 2 das
( — )-Des-A-17/}-hydroxy-9-östren-5-on vom
Schmelzpunkt 113-114°G|>] V 46°C (Chloroform;
c = 1 %) sowie aus
(- )-3-Methyl-6a0-äthyl-3-methoxy-1.23.5.6.6a.7.8-octahydrocyclopenta-TJirj-benzopy ran-7( 1 H)-on des Beispiels 4 das
(- )-3-Methyl-6a0-äthyl-3-methoxy-1.23.5.6.6a.7.8-octahydrocyclopenta-TJirj-benzopy ran-7( 1 H)-on des Beispiels 4 das
( - )-Des- A-13/3-äthyl-17/3-hydroxy-9-gonen-5-on
vom Schmelzpunkt 151 - 153°C; [λ] S 69° C (in Chloroform).
Claims (1)
1. Verfahren zur Herstellung von Cyclopenta-[f] [l]-benzopyran-derivaten der allgemeinen
Formel I
gekennzeichnet ist, daß man eine Verbindung der
allgemeinen Formel Il
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