DE2210563A1

DE2210563A1 - Verfahren zur Trennung eines Diastereo Isomerengemisches von Zearalanol

Info

Publication number: DE2210563A1
Application number: DE19722210563
Authority: DE
Inventors: V V Yong
Original assignee: Commercial Solvents Corp
Current assignee: Commercial Solvents Corp
Priority date: 1971-03-09
Filing date: 1972-03-04
Publication date: 1972-09-14
Also published as: FR2128316A1; BE780347A; JPS5123514B1; SE373582B; DE2210563B2; DE2210563C3; AU455694B2; AU3816172A; FR2128316B1; ES400525A1; GB1324674A; US3687982A; CH567012A5; CA954871A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung eines Gemisches von Zearalanol in seine Komponenten. Der Ausdruck Zearalanol steht in Übereinstimmung mit der Nomenklatur in einem Artikel von Johnston et al. in "Synthesis of Dideoxyzearalanone and Hydroxyl Derivatives", Journal of Medicinal Chemistry, Band 13, Nr. 5 (1970), Seite 941.

Verbindungen, deren Moleküle die gleiche Zahl und Art von Atomen enthalten, welche in dem Molekül in identischer Weise mit Ausnahme ihrer relativen Lage angeordnet sind, werden als

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I'oittdu'it Franlchin/Mthi 6763 Bank: Dresdner Bank AG. Wleibaden. Konto-Nr. Ϊ76 807

Stereoisomere bezeichnet. Zwei Stereoisomere werden als Enantiomorphe oder Enantiomere bezeichnet, wenn sie spiegelbildlich sind. Sie besitzen keine Symmetriebene und unterscheiden sich im wesentlichen nur bezüglich der Richtung, in der sie die Ebene von polarisiertem Licht drehen, bezüglich der Winkel der Krist.allflächen und einiger darauf bezogener Eigenschaften. Enahtiomorphe haben identische physikalische Eigenschaften, und nahezu alle ihrer chemischen Eigenschaften sind ebenfalls- identisch (mit der Hauptausnahme der Reaktionen in biologischen Systemen, die von Enzymen katalysiert sind). Enantiomorphe werden auch als optische Isomere bezeichnet. Die Trennung von Enantiomorphen wird allgemein als Auflösung oder Auftrennung bezeichneVund kann manchmal biochemisch oder durch Handauslese von Kristallen erfolgen*.

Stereoieomere, die keine Enantiomorphen sind (d. h.nicht spiegelbildlich) , sind sogenannte Diastereoisomerer did oft als Diamere abgekürzt werden. Diastereoisomere unterscheiden sich gewöhnlich in der optischen Drehung und in ihren chemischen und physikalischen Eigenschaften. Ein Gemisch zweier Diastereoisomere hat einen Schmelzpunkt, der sich von dem eines jeden der Diameren unterscheidet. Gemische von Diastereoieomeren wurden gelegentlich durch fraktionierte Kristallisation und fraktionierte Destillation getrennt. Wenn Zearalenon dar Formel

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In Zearalanol der Formel

sr *»■ ^ _}~ Γ- -. '■. fet ? -«J 'J O V/.-

?H 0 CH₃
J-O-CH-

(CH2)3

CHOH

(CH₂)5

durch katalytlsche Reduktion der olefinischen Bindung und der Ketogruppe in Gegenwart von Wasserstoff umgewandelt wird ,^ bildet sich ein Gemisch von Diastereoisomeren von Zearalanol, von denen eines einen höheren Schmelzpunkt als das andere besitzt· Diese Reduktion ist in der USA-Patentschrift 3 239 345 beschrieben.

Beide Diamere von Zearalanol sind brauchbar als anabolische und östrogene Substanzen für orale und parenterale Verabreichungen an«Tiere, wie in der USA-Patentschrift 3 239 345 beschrieben fet. Je nach der beabsichtigten Verwendung der Verbindung'kann es aber bevorzugt sein, das eine oder das andere Diamere in einer größeren Menge oder sogar ausschließlich zu verwenden. Obwohl ein Teil des höherschmelzenden Diastereoisomeren aus dem Gemisch nach dem in Beispiel VI der USA-Patentschrift 3 239 beschriebenen Verfahren abgetrennt werden kann, ist die Trennung nach diesem Verfahren "auch nicht annähernd vollständig, und

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das restliche Zearalanol enthält noch eine wesentliche Menge eines jeden der Diastereoisomeren.

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Die vorliegende Erfindung ist nun auf ein Verfahren zur Trennung eines Diastereoisomerengemisches von Zearalanol gerthtet, das darin besteht, daß man

i) das Diastereoisomerengemisch in Essigsäure auflöst, ii) die resultierende Lösung auf einer Temperatur hält, die ausreicht, um eine Veresterung der aliphatischen Hydroxylgruppe des Zearalanols zu bewirken,und so ein Gemisch der 6'-Acetatester der Diastereoisomeren von Zearalanol erhält,

iii) die 6'-Acetatester der Zearalanoldiameren durch fraktionierte Kristallisation trennt und

iv) die Acetatgruppen der getrennten Ester wieder durch Entesterung abspaltet und so die getrennten Diastereoisomeren von Zearalanol erhält.

Ein Gemisch von Zearalanoldiastereoisomeren kann man in der Weise herstellen, daß man zunächst Zearalenon herstellt und reinigt, wie in den Beispielen II und III der USA-Patentschrift 3 239 345 beschrieben ist, und dann das Zearalenon folgendermaßen zu Zearalanol reduziert:

1 g Zearalenon wird in 150 Cm Äthanol bei Raumtemperatur und 3,4 Atmosphären (50 psi) Wasserstoff während 4 Stunden in Gegenwart einer kleinen Menge Raneynickel (etwa 1 cm eindr dicken Suspension in Wasser) reduziert. Das Produkt wird konzentriert, mit 5 ml Isopropylalkohol behandelt, geküHt und filtriert. Das Filtrat wird mit 5 ml Wasser gemischt, über Nacht·stehengelassen, gekühlt und filtriert und ergibt 0,65 g Produkt

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(1) mit einem Schmelzpunkt von 147 bis 157°C. Dieses Produkt wird aus Isopropylalkohol-Wasser-Gemischen zweimal umkristallisiert und ergibt 0,18 g eines Produktes (2) mit einem Schmelzpunkt von 178 bis ]80°C. Ein Produkt (3) mit einem Schmelzpunkt von 146 bis 148°C und mit einem Gewicht von 0,22 g gewinnt man aus dem Filtrat nach der ersten Umkristallisation des Produktes mit einem Gewicht von 0,65 g. Die Reduktion der Ketogruppe führt ein asymmetrisches Kohlenstoffatom ein und macht so die Bildung von Diastereoisomeren möglich. Die optischen Aktivitäten der beiden Produkte sind für das Produkt (2) mit einem Schmelzpunkt von 178 bis 18O°C /φ ~/ = etwa + 46° und

D für das Produkt (3) mit einem Schmelzpunkt von 146 bis 148 C

&*7²⁵ = etwa + 39°, wobei £& / = = 1% in Methanol D C * 1

und 1=2 dem ist.

Das Produkt (2) ist das reine, hochschmelzende Diastereoisomere von Zearalanol. Das Produkt (3), das einen Schmelzpunkt von 146 bis 148°C besitzt, ist ein Gemisch der beiden Diastereoisomeren von Zearalanol, worin die Diastereoisomeren nicht in äqlmolaren Mengen enthalten sind. Die Produkte (1) und (3) sind geeignet für die Behandlung - nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung. Das Diamerengemisch, das dem vorliegenden Verfahren unterzogen wird, enthält vorzugsweise wenigstens etwa 10 Gew.-%, wie beispielsweise etwa 40 bis 60 Gew.-%, eines jeden der Diameren.

Die Essigsäure, in der das Diamerengemisch in dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung geBst wird, besitzt eine CHg-COOH-Kon-

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zentration, bezogen auf das Gewicht der Säure, von wenigstens etwa 90%, vorzugsweise von wenigstens etwa 95%. Am meisten bevorzugt ist die Säure Eisessig. Die verwendete Essigsäuremenge reicht vorzugsweise aus, um im wesentlichen das ganze Zearalanol zu lösen, und am meisten bevorzugt liegt das Verhältnis von Essigsäure zu Zearalanol in der Lösung bei wenigstens etwa 2 ml je g, wie beispielsweise bei etwa 2 bis 10, am vorteilhaftesten bei etwa 3 bis 7 ml Säure je g Zearalanol.

Konzentrierte Schwefelsäure kann verwendet werden, um die Ver? esterung zu katalysieren, wenn dies erwünscht ist. Geeignete Mengen· hiervon sind gewöhnlich etwa 0,1 bis 5 Gew.-Teile konzentrierte Schwefelsäure je 100 Gew.-Teile CH-COOH. Die am meisten bevorzugte Temperatur für die unkatalysierte Veresterungsreaktion liegt bei etwa 75 bis 120⁰C. Die Verwendung kataly-tischer Mengen konzentrierter Schwefelsäure gestattet die Anwendung allgemein niedrigerer Reaktionstemperaturen bis herab zu etwa 15°C, wie beispielsweise etwa 15 bis 40°C, vorzugsweise etwa 25 bis 30 C. Die Veresterung wird allgemein wenigstens etwa 18 Stunden, wie beispielsweise etwa 18 bis 36 Stunden, vorzugsweise etwa 18 bis 24 Stunden, fortgesetzt.

Die Gewinnung des Zearalanol-6'-acetats kann in irgendeiner geeigneten Weise erfolgen, wie beispielsweise durch Kühlen der Reaktionslösung auf etwa 25 bis 30°C und Halten dieser Temperatur unter Rühren, so daß eine Ausfällung des Acetats bewirkt wird. Das Acetat kann durch Filtration abgetrennt,mit Wasser oder Essigsäure gewaschen und dann getrocknet werden, und zwar

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vorzugsweise bei einer Maximaltemperatur von etwa 8O⁰C. Das Filtrat kann, wenn erwünscht, wiederverwendet werden, um weiteres Acetat zu produzieren.

Die Abtrennung des resultierenden 6'-Acetates der Diameren von Zearalanol erfolgt durch fraktionierte Kristallisation aus einer Lösung der gemischten Ester in einem einwertigen Alkanol mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen. Das bevorzugte Lösungsmittel ist Methanol, aus dem das 6'-Acetat des hochschmelzenden Diamers selektiv durch Herabkühlen der Lösung auf eine Temperatur von etwa 30 C oder weniger, wie beispielsweise etwa O bis 25°C, oder am meisten bevorzugt etwa 5 bis 20⁰C, kristallisiert werden kann. Wenn Methanol als Kristallisationslösungsmittel verwendet wird, enthält die Lösung vorzugsweise etwa 1ObLs 20, wie beispielsweise etwa 12 bis 15 ml Methanol je g Zearalanol - 6'-acetat vor der Kristallisation des 6'-Acetats des hochschmelzenden Zearalanoldiamers daraus. Wenn Äthanol als Kristallisationslösungsmittel verwendet wird, ist etwa 1/3 weniger hiervon erforderlich als bsi Verwendung von Methanol.

Das Auflösen des 6'-Acetates in dem Kristallisationslösungsmittel erfolgt am besten durch Erhitzen des Lösungsmittels zum Sieden unter Atmosphärendruck. Das Kühlen und die Kristallisation sind vorteilhafterweise mit kontinuierlichem Rühren der Lösung verbunden. Gewinnung des kristallisierten Esters des hochschmelzenden Diamers kann dann durch Filtration, Dekantieren oder Zentrifugieren erfolgen.

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Die Gewinnung des 6'-Acetas des niedrigschmelzenden Diamers von Zearalanol kann nach irgend einer geeigneten Methode erfolgen. Wenn beispielsweise die Trennung der Ester durch fraktionierte Kristallisation und Filtration des Ersters des hochschmekenden Diamers aus Methanol erfolgt, dann kann das methanolische Filtrat konzentriert werden, um den Ester des niedrigschmelzenden Diamers auszukristallisieren.

Die Reinigung der Ester der beiden Diameren des Zearalan-ols kann durch ümkristallisation aus einem geeigneten Lösungsmittel, wie Methanol, Äthanol oder Äthylacetat erfolgen.

Das 6'-Acetat des hochschmelzenden Diamers von Zearalanol ist ein normalerweise festes Material mit einem Schmelzpunkt (nach Vorschmelzen und Wiederverfestigen) von etwa 133 bis 134 C. Das 6'-Acetat des niedrigschmelzenden Diamers ist auch ein Feststoff, hat aber paradoxerweise einen höheren Schmelzpunkt (etwa 163 bis 164°C) als der entsprechende Ester des hochschmelzenden Diamers.

Die Esterspaltmg unter Abtrennung der Acetatgruppen der abgetrennten 6'-Acetatester der Diameren von Zearalanol kann nach irgendeiner geeigneten Methode erfolgen, wie beispielsweise durch Umesterung oder durch Säurehydrolyse oder durch Verseifung mit einer Base. Am bevorzugtesten erfolgt dies jedoch durch Umesterung mit einem verdrängenden Alkohol, der, wie das Kristallisationslösungsmittel, ein einwertiges Alkanol mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen ist.

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Säurekatalysierte Umesterung, wie beispielsweise unter Verwendung von Salzsäure oder Schwefelsäure als Katalysator, ist am meisten bevorzugt. Geeignete Temperaturen für diese Reaktion liegen allgemein im Bereich von etwa 5O°C bis zum Siedepunkt des verdrängenden Alkohols bei Atmosphärendruck, wie beispielsweise etwa 65°C im Falle von Methanol. Die Menge des verwendeten verdrängenden Alkohols ist vorzugsweise ausreichend, um im wesentlichen den gesamten 6'-Acetatester aufzulösen. Beispielsweise bei Verwendung von Methanol ist es bevorzugt, etwa 2 1/2 bis 10 ml des Alkohols je g des Esters zu verwenden.. Das verwendete Molverhältnis von Säurekatalysator zu dem Zearalanol-6'-acetat liegt vorzugsweise bei etwa 0,01 bis 0,1. Je mehr Katalyator verwendet wird, desto kürzer ist die Reaktionszeit, und letztere liegt gewöhnlich im Bereich von etwa 2 bis etwa 6 Stunden.

Die Gewinnung der Zearalanoldiameren kann In irgendeiner geeigneten Weise erfolgen. Wenn beispielsweise das Zearalanol durch Umesterung in methanolischer Lösung produziert wird, kann die Lösung zunächst mit Aktivkohle behandelt und filtriert werden, auf etwa 55 bis 60°C gekühlt, mit Wasser verdünnt und dann langsam weitergekühlt werden, wie beispielsweise auf etwa 2O°C, um das Zearalanol aus der Lösung auszukristallisieren. Das kristallisierte Zearalanol kann dann von seiner Mutterlauge abgetrennt, mit einem geeigneten Lösungsmittel (wie beispielsweise Wasser für das niedrigschmelzende Diamer oder einem Gemisch von Methanol und Wasser im Verhältnis von 50 : 50 Gew.-% für das hochschmelzende Diamer) gewaschen und dann getrocknet

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werden.

Das folgende Beispiel dient der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel Herstellung von Zearalanol-6'-acetat

Eine Lösung von 100 g Diamerengemisch von Zearalanol (55% hochschmelzend und 45% niedrigschmelzend) in 500 ml Eisessig wurde unter Rückflußbedingungen 24 Stunden erhitzt. Das resultierende Gemisch wurde dann in einen anderen Kessel überführt und darin bei 25 bis 30°C gerührt und gealtert, bis die Ausfällung vollständig war,(18 bis 24 Stunden). Das ausgefällte Gemisch der 6'-Acetatester der Diameren von Zearalanol wurde isoliert, mit 50 ml gekühltem Eisessig gespült und getrocknet. Die Ausbeute betrug 81 bis 84% der Theorie.

Fraktionierte Kristallisation

Das getrocknete Gemisch der 6'-Acetatester der Zearalanoldiameren wurden in Methanol im Verhältnis von 1 g Gemisch je 15 ml Methanol bei RückfluBtemperatur aufgelöst. Die Lösung wurde filtriert und das Filtrat unter Rühren bei 25 bis 30°C etwa 2 Stunden gealtert. Die Temperatur wurde dann auf 15 bis ?O C gesenkt und die Lösung auf dieser Höhe gehalten, bis die Ausfällung vollständig war (weitere 18 bis 24 Stunden). Der ausgefällte 6'-Acetatester des hochschmelzenden Diamers von Zearalanol wurde

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isoliert, mit gekühltem Methanol gespült und getrocknet. Ein Teil des Niederschlages wurde aus Methanol umkristallisiert und analysiert, wobei man die folgenden Ergebnisse erhielt:

Schmelzpunkt* 133 bis 134 C( nach Vorschmelzen und erneutem Verfestigen)

Elementaranalyse: (%)

berechnet (für C_5nH_0QO * CH..OH) :

AU Zo g J

63,61% C und 8,14% H gefunden: 63,56% C und 7,83% H

Das methanolische Filtrat wurde unter vermindertem Druck konzentriert und der resultierende 6'-Acetatester des niedrigschmelzenden Diamers von Zearalanol durch Filtration gewonnen. Der Niederschlag wurde aus Äthylacetat in einem Mengenverhältnis von Ig Niederschlag je 5 ml Äthylacetat umkristallisiert, wobei man ein Produkt mit einem Schmelzpunkt von 163 bis 164 C erhielt.

Esterspaltung

Ein Gemisch von 19,8 g (0,05 Mol) des 6'-Acetats des hochschmel zenden Diamers von Zearalanol, 100 ml Methanol und 5,0 ml 37%iger Salzsäure wurde unter Rückfluß 3 bis 4 Stunden erhitzt. Das Reaktionsgemiech wurde filtriert und das Filtrat noch warm gerührt und mit 25 ml warmem Wasser (55 bis 60 C) verdünnt. Nachdem die anfängliche Kristallisation nahezu vollständig war,

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wurden weitere 25 ml Wasser langsam zugesetzt. Das Rühren wurde fortgesetzt, und man ließ das Gemisch bei Raumtemperatur etwa 2 Stunden stehen, wonach weitere 4 Stunden auf 15 bis 2O°C (Leitungswasser) gehalten wurde. Das ausgefällte hochschmelznde Diamer von Zearalanol wurde durch Filtration isoliert und getrocknet. Gewicht 14,7 g, Ausbeute 91,3%, F. 182,3°C.

Ein Gemisch von 18,2 g (0,05 Mol) des umkdstallisierten 6'-Acetats des niedrigechmelzenden Dfemers von Zearalanol, 100 ml Methanol und 5,0 ml 37%iger Salzsäure wurde unter Rückfluß 3 bis 4 Stunden erhitzt. Das Reaktionsgemisch wurde filtriert und das Filtrat noch warm mit 100 ml warmem Wasser (55 bis 60 C) verdünnt. Nachdem die anfängliche Kristallisation nahezu beendet war ,wurden weLtere 100 ml Wasser langsam zugesetzt. Das Rühren wurde fortgesetzt, und man ließ das Gemisch bei Raumtemperatur etwa 2 Stunden stehen, wonach 4 Stunden auf 15 bis 20°C (Leitungswasser) gehalten wurde. Das ausgefällte niedrigschmelzende Diamer von Zearalanol wurde durch FiItHtion isoliert und getrocknet. Gewicht 15,2 g, Ausbeute 95%, F. 155 bis 156°C.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Trennung eines Diastereoisomerengemisches von Zearalanol, dadurch gekennzeichnet, daß man das Diastereoisomerengemisch in wenigstens 90%iger Essigsäure auflöst, die resultierende Lösung auf einer Temperatur hält, bei der die aliphatische Hydroxylgruppe des Zearalanols verestert wird, und so das 6'-Acetatestergemisch der Diastereoisomeren von Zearalanol gewinnt, die 6'-Acetatester der Diastereoisomeren von Zearalanol durch fraktionierte Kristallisation aus einer Lösung der gemischten Ester in einem einwertigen Alkanol mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen trennt und die Acetatgruppen der getrennten 6·-Acetatester der Diastereöisomeren von Zearalanol abspaltet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als wenigstens 90%ige Essigsäure Eisessig verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Verhältnis von Essigsäure zu Zearalanol beim Auflösen von 2 bis 10 ml je g Zearalanol verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die beim Auflösen aes Zearalanols erhaltene Lösung wenigstens 18 Stunden auf 15 tab 12O°C hält.

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5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die gemischten Ester aus Methanol fraktioniert kristallisiert, indem man die methanolische Lösung auf eine Temperatur von 3O°C oder weniger herabkühlt und so aus der Lösung selektiv das 6'-Acetat des hochschmelzenden Diastereoisomers von Zearalanol auskristallisiert.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man eine methanolische Lösung verwendet, die 10 bis 20 ml Methanol je g Zearalanol-6'-acetat vor der Kristallisation des 6'-Acetats des hochschmelzenden Zearalanoldiastereoisomers enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die methanolische Lösung während der Kristallisation des 6'-Acetats des hochschmelzenden Diastereoisomers von Zearalanol aus dieser Lösung im wesentlichen kontinuierlich rührt.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet/ daß man die Abspaltung der Acetatgruppen der getrennten 6'-Acetatester der Diastereoisomeren von Zearalanol durch Umesterung mit einem einwertigen Alkohol mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen durchführt.
9. Verfehren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet; daß man die Umesterung säurekatalysiert.

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10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkohol Methanol verwendet.
11. Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß man als Säurekatalysator Schwefelsäure oder Salzsäure verwendet.
12. Verfahren nach Anspruch 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umesterung bei 50 bis 65°C durchführt.
13. Verfahren nach Anspruch 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Umesterung ein Verhältnis von 0,5 bis 10 ml Methanol je g Zearalanol-6'-acetat verwendet.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Umesterung ein Molverhältnis von Katalysator zu Zearalanol-6'-acetat von 0,001 bis 0,1 verwendet.

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