DE2246203C3 - Verfahren zur Herstellung von Steroid-21-alkoholen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Steroid-21-alkoholen

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Description

— O
— 0
CH,
CH,
darstellen, durch Acidolyse von 21-Salpetersäureestern von Steroid-21-alkoholen der allgemeinen Formel
H2C-O-NO2
(Π)
worin Ri, R2, R3, Ra, R5 und Re wie oben festgelegt sind, außerdem jedoch R3 und Rt zusammen auch eine Epoxygruppe darstellen können, dadurch gekennzeichnet, daß man die 21 -Salpetersäureester der Steroid-21-alkohole oder von Derivaten derselben in einem Halogenkohlenwasserstoff bei Temperaturen unter 20° C mit wasserfreiem Fluorwasserstoff in einem 3- bis 20fachen molaren Überschuß umsetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Steroid-21-salpetersäureester 9j3,l l/J-Epoxysteroid-21 -salpetersäureester verwendet.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Steroid-21-alkoholen durch Acidolyse von SaI-Detersäuieestern von Steroid-21-alkoholen.
Die Salpetersäureester der Steroid-21-alkohole sind wichtige Zwischenprodukte bei der Herstellung von als Arzneimittel verwendbaren Steroiden, beispielsweise der am 9-Kohlenstoffatom ein Fluoratom aufweisenden Steroid-21 -hydroxyderivate oder anders ausgedrückt Fluorcorticoide. Bei der Herstellung dieser Verbindungen sind die Bildung der 21-Hydroxygruppe durch Hydrolyse von Steroid-21-salpetersäureestern und die Einführung des Fluoratomes, beispielsweise durch Acidqlyse der Epoxyde mit wasserfreiem Fluorwasserstoff, wichtige Verfahrensstufen.
Die Hydrolyse von Salpetersäureestern organischer Verbindungen wurde von R. Boschan und Mitarbeitern (Chemical Reviews 55, 458 bis 510 [1955]), eingehend untersucht Ihren Feststellungen gemäß können bei der Hydrolyse der Salpetersäureester 3 Reaktionen, von denen eine zum entsprechenden Alkohol, die zweite zu einer ungesättigten Verbindung und die dritte zu einem Aldehyd führt, ablaufen. Die
zo Richtung, in der die Hydrolyse verläuft, hängt von der Art des Hydrolysiermittels und von der Struktur des Ausgangsesters ab. Der Verlauf der Hydrolyse ist aber nicht eindeutig, da diese Reaktionen auch nebeneinander ablaufen können. Nach den Untersuchungen der Anmelderin werden bei der alkalischen Hydrolyse von Salpetersäureestern der Steroid-21-alkohole hauptsächlich Hydrate der Steroid-21-aldehyde erhalten. Wenn die Hydrolyse mit alkoholischen Lauge durchgeführt wird, bilden sich Steroid-21-äther.
Zur Acidolyse bzw. sauren Hydrolyse der Salpetersäureester werden nach dem Schrifttum Protonen benötigt (Rodds Chemistry of Carbon Compounds, Vol. IB, Seite 59 [1959]). Wenn die Acidolyse der Salpetersäureester mit konzentrierter Schwefelsäure durchgeführt wird, werden Schwefelsäureester erhalten. Die Acidolyse der Salpetersäureester mit einem Gemisch von konzentrierter Schwefelsäure und Essigsäureanhydrid führt durch Umesterung zu Acetaten (M. L Wolfram, J. Am. Chem. Soc. 73,874[195I]).
Für den Abbau der Steroidsalpetersäureester zu den ursprünglichen Alkoholen werden auch verbreitet Reduktionsverfahren angewandt (C. D j e r a s s i, Steroid Reactions, Seite 75 bis 76 [1963]).
Aus dem obigen folgt, daß die Hydrolyse der Salpetersäureester nicht eindeutig verläuft und deshalb der Ausgangsalkohol sich oft nur unter Verlusten zurückgewinnen läßt oder sich Derivate des Alkoholes, beispielsweise Ester und Äther, bilden. Daher wird an Stelle der Hydrolyse der Steroidsalpetersäureester das umständlichere Reduktionsverfahren angewandt. Die Verwendung der Steroidsalpetersäureester hat sich
. trotz ihrer hohen Stabilität bei zahlreichen Reaktionen, auf Grund welcher diese Ester beispielsweise zur Maskierung von Hydroxygruppen bei Oxydationsreaktionen mit Chromsäure, Bleiacetat oder Persäuren und bei Acylietungsreaktionen geeignet sind, nicht weit verbreiten, da die zu den Ausgangsalkoholen führende Hydrolyse mit den oben angegebenen Schwierigkeiten verbunden ist.
Das Einführen des Fluoratomes am 9-Kohlenstoffatom erfolgt durch Acidolyse der entsprechenden 9/?,110-Epoxysteroide mit Fluorwasserstoff (C. Dj erassi, Steroid Reactions, Seite 156 bis 157 [1963]; ungarische Patentschrift 1 48 017). Aus dem Schrifttum geht eindeutig hervor, daß die Ausbeute der Epoxyringspaltungsreaktion von der effektiven Fluoridionenkonzentration des Reaktionsgemisches abhängt (R. F. Hirschamn und Mitarbeiter: J. Am, Chem. Söc. 78,
4956 [1956]). Bei den allgemein angewandten Reaktionen kann die Fluoridionenkonzentration durch Zugabe von organischen Basen, beispielsweise von Piperidin, Dimethylformamid bzw. Tetrahydrofuran, erhöht werden. Diese Basen können auch als Lösungsmittel dienen (deutsche Patentschrift 11 78 060), sie können aber auch mit Fluorwasserstoff Molekülverbindungen bzw. Komplexe bilden, die dann zur Fluorierung zu gebrauchen sind (deutsche Patentschriften 10 35 133 und 11 39 118).
Ohne Verwendung von Basen lassen sich die Epoxysteroide nur in Ausbeuten von weniger als 50% in die bereits erwähnten 9ot-Fluor-llß-hydroxyderivate überführen (S. Bernstein und Mitarbeiter, J. Am. Chem. Soc.81, Seite 1963, Beispiel IIIg,[1959]). Das nicht umgesetzte Ausgangsepoxyd ist nur schwer zurückzugewinnen, weil Nebenprodukte in bedeutenden Mengen entstehen und dessen Rückgewinnung erschweren. Dieses Verfahren wird deshalb technisch bzw. industriell nicht angewandt
In der Praxis wird als Base im allgemeinen Tetrahydrofuran verwendet Nach der einfachsten Verfahrensweise wird die in einem Halogenkohlenwasserstoff gelöste Epoxysteroidverbindung bei Temperaturen von —50 bis -6O0C zu einer Lösung von. wasserfreiem Fluorwasserstoff in Tetrahydrofuran zugegeben. Es ist auch ein Verfahren, bei welchem die Zugabe umgekehrt vorgenommen wird, bekannt, dies ist aber technisch schwerer zu verwirklichen. Nach Beendigung der Reaktion wird der Fluorwasserstoffüberschuß mit wäßriger Lauge neutralisiert und das wäßrig-organische Lösungsmittelgemisch aufgearbeitet Die Reaktion ist im allgemeinen nach 3 bis 5 Stunden beendet und die Ausbeuten schwanken zwischen 60 und 80%.
Vom Gesichtspunkt der Ausbeute aus ist das Molverhältnis des Fluorwasserstoffes zur verwendeten Base wesentlich. Im Falle von Tetrahydrofuran beträgt das Molverhältnis von Fluorwasserstoff zu Tetrahydrofuran 1,6 bis 3. Der Fluorwasserstoff ist in einem 10- bis lOOfachen molaren Überschuß, bezogen auf das Epoxysteroid, zugegen. Wenn die Menge des Fluorwasserstoffes (unter Beibehaltung des oben angegebenen Verhältnisses von Fluorwasserstoff zu Tetrahydrofuran) bis zu einem mit dem Epoxysteroid nahezu äquimolaren Wert vermindert wird, wenn also z. B. 3 Mol Fluorwasserstoff je Mol des Epoxysteroides eingesetzt werden, setzt zwar nach den Erfahrungen der Anmelderin die Reaktion ein, kommt aber kurz darauf zum Stillstand, so daß eine wesentlich geringere Ausbeute erhalten wird. Ebenso hat eine Veränderung des angegebenen Verhältnisses von Fluorwasserstoff zu Tetrahydrofuran eine Verminderung der Ausbeute zur Folge.
Bei den meisten bekannten Verfahren werden die empfindlichen Hydroxygruppen der Steroidmoleküle, wie die 21-Hydroxygruppe, in Form von mit organischen Säuren gebildeten Estern geschützt, beispielsweise indem sie acetyliert werden.
Da bei den pharmazeutisch angewandten Steroiden die 21-Hydroxygruppe in freier Form vorliegt oder mit solchen Säuren verestert ist, die keine Schutzfunktion ausüben, ist nach der Epoxyringspaltung auch die maskierte Hydroxygruppe wieder rückzubilden.
Diese einfach zu sein scheinenden Arbeitsgänge sind mit zahlreichen Schwierigkeiten verbunden. Außer den oben angegebenen Schwierigkeiten ergeben sich auch verfahrenstechnische bzw. technologische Probleme bei der Durchführung dieser Arbeitsgänge im technischen bzw. industriellen Maßstab und weitere mit den Qualitätsanforderungen an die Reaktionsmittel zusammenhängende Probleme. So muß das verwendete Tetrahydrofuran peroxydfrei sein, die Herstellung und Lagerung von peroxydfreiem Tetrahydrofuran ist aber schwierig. Nach den Untersuchungen der Anmelderin beeinflussen die Peroxydbildung hemmende Zusätze die Reaktion. Desgleichen müssen die verschiedenen Lösungsmittel und die Lewis-Basen vollkommen rein sein. Das Neutralisieren des im 30- bis lOOfachen
ίο molaren Oberschuß verwendeten Fluorwasserstoffes ist zeitaufwendig und erfordert ranmaufwendige Vorrichtungen. Die am häufigsten verwendeten Basen bzw. Lewis-Basen, beispielsweise Tetrahydrofuran, kommen in einem 30- bis 70fachen molaren Überschuß zur Anwendung, um das optimale Verhältnis von Fluorwasserstoff zu Tetrahydrofuran einzuhalten, und sind mit Wasser unbegrenzt mischbar und sehr gute Lösungsmittel für die Steroidverbindungen. Deshalb können die Steroide nur unter sehr hoher Verdünnung, und zwar mehrmals hundertfacher Verdünnung, bezogen auf die Steroide, in annehmbaren Ausbeuten aus den neutralisierten wäßrigen Lösungen extrahiert werden.
Bei der Untersuchung der mit wasserfreien Säuren durchgeführten Acidolyse von Salpetersäureestern der Steroid-21-alkohole wurde überraschenderweise festgestellt, da3 in Halogenkohlenwasserstoffen gelöste Salpetersäureester der Steroid-21-alkohole durch Umsetzen mit wasserfreiem Fluorwasserstoff quantitativ in die entsprechenden Steroid-21-alkohole überführt werden.
Wenn der Steroid-21-salpetersäureester auch eine 9,11-Epoxygruppe aufweist, erfolgt gleichzeitig die Acidolyse des Salpetersäureesters und des Epoxyringes und es entsteht das entsprechende 9«-Fluor-l 10,21-diol. Diese Reaktion der 21-Salpetersäureester von Steroid-21-alkoholen ist überraschend, da auf Grund des angegebenen Schrifttumes es nicht zu erwarten war, daß aus den Steroid-21-Salpetersäureestern die entsprechenden Alkohole ohne Nebenreaktion rückzugewinnen sind und die Spaltung des Epoxyringes auch in Abwesenheit von Basen bzw. Lewis-Basen erfolgreich verläuft
Unter den angegebenen Versuchsbedingungen, also in wasserfreiem Medium und in Abwesenheit von Lewis-Basen, können die 2 Reaktionen nur dann erfolgen, wenn der Steroid-21-salpetersäureester gegenüber dem wasserfreien Fluorwasserstoff als Lewis-Base wirkt.
Die Erfindung beruht also auf der überraschenden Feststellung, daß sich die Steroid-21-salpetersäureester gegenüber wasserfreiem Fluorwasserstoff als Lewis-Basen verhalten und somit auch selbst fähig sind, die zur Acidolyse erforderliche Dissoziation des Fluorwasserstoffes sicherzustellen.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von Steroid-21-alkoholen der allgemeinen
Formel H2C
worin Ri und R2 Wasserstoff oder zusammen eine
Doppelbindung bedeuten, R3 für Wasserstoff oder eine κ- oder J3-Hydroxygruppe steht R4 Wasserstoff oder ein a-Halogenatom bedeutet Rs für Wasserstoff oder eine freie oder veresterte α-Hydroxygruppe steht und Re Wasserstoff, eine freie oder veresterte α-Hydroxygruppe oder eine «- oder /f-Methylgruppe bedeutet oder R3 und R4 zusammen eine Doppelbindung darstellen bzw. R5 und R6 zusammen eine Gruppe der Formel
CH,
— O
CH3
15
darstellen, durch Acidolyse von 21-Salpetersäureestern von Steroid-21 -alkoholen der allgemeinen Formel
(H)
worin Ri, R2, R3, R4, R5 und K^ wie oben festgelegt sind, außerdem jedoch R3 und R4 zusammen auch eine Epoxygruppe darstellen können, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die 21-Salpetersäureester der Steroid-21-alkohole oder von Derivaten derselben in einem Halogenkohlenwasserstoff bei Temperaturen unter 20° C mit wasserfreiem Fluorwasserstoff in einem 3- bis 20fachen molaren Überschuß umgesetzt werden.
Als Halogenkohlenwasserstoff wird vorzugsweise Chloroform verwendet.
Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung wird wie folgt verfahren: Es wird beispielsweise der 21-Salpetersäureester eines 9/3,1 ljJ-Epoxysteroid-21-alkoholes in Lösung in einem Halogenkohlenwasserstoff bei -5O0C zu einer Lösung von wasserfreiem Fluorwasserstoff in Chloroform zugegeben. Der Fluorwasserstoff wird je nach der Art des Ausgangssteroides in einer Menge von 3 bis 20 MoI je Mol Steroid verwendet. Das Reaktionsgemisch wird nach Beendigung der Zugabe auf 0 bis 5° C erwärmt und bei dieser Temperatur 3 Stunden lang gerührt. Das am Ende der Reaktion dunkelrot werdende Gemisch wird in eine 5%ige wäßrige Kaliumcarbonatlösung eingegossen, neutralisiert (pH-Wert = 6 bis 7) und mit Chloroform extrahiert Danach wird die Lösungsmittelphase bis zur Erreichung der neutralen Reaktion gewaschen und unter vermindertem Druck nahezu zul· Trockene eingedampft und der Rückstand wird mit wäßrigem Dioxan gereinigt Das rohe 9«-Fluor-110,21-dihydroxysteroid wird in etwa 90%iger Ausbeute und über 90%iger Reinheit erhalten. Nach dem Umkristallisieren aus Aceton liegt das Fluorsteroid in für pharmazeutische Zwecke genügender Reinheit vor.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber den bekannten Verfahren folgende Vorteile:
a) Es sind keine Basen bzw. Lewis-Basen, die bei den bekannten Verfahren in großen Mengen verwendet werden, erforderlich.
b) Die Fluorsteroide können nach Neutralisation des überschüssigen Fluorwasserstoffes ohne Schwierigkeiten aus der erhaltenen wäßrigen Lösung isoliert werden.
c) Die Acidolyse des Epoxyringes und des 21-Salpetersäureesters geht gleichzeitig vor sich, so daß die sonst in einer gesonderten Stufe erfolgende Hydrolyse der zum Schutz der 21-Hydroxygruppe gebildeten Maskierungsgruppe, beispielsweise Acetylgruppe, entfällt
Die genannten Vorteile des erfindungsgernäßen Verfahrens haben große Bedeutung bei der Durchführung desselben im technischen bzw. industriellen Maßstab.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand der folgenden nicht als Beschränkung aufzufassenden Beispiele näher erläutert
Beispiel 1
Es wurden 2 g (0,0043 Mol) 9ß,\ l^-Epoxypregna-1,4-dien-16«,17o£ 1 -triol-S^O-dion-16a, 1 7a-acetonid-21 salpetersäureester in 30 cm3 wasserfreiem Chloroform gelöst Diese Lösung wurde auf —50° C abgekühlt und zu einer Lösung von 1 cm3 Fluorwasserstoff (0,05 Mol) in 10 cm3 wasserfreiem Chloroform zugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde 3 Stunden lang bei 0°C gerührt und danach in 100 cm3 einer gesättigten Kaliumbicarbonatlösung eingegossen. Die Chloroformphase wurde abgetrennt und die wäßrige Phase wurde 2mal mit 10 cm3 Chloroform extrahiert Die vereinigten Chloroformauszüge wurden 2mal mit je 10 cm3 Wasser gewaschen und getrocknet und das Chloroform wurde unter vermindertem Druck abdestilliert Der Rückstand wurde mit 10 cm3 Dioxan verrührt und anschließend wurde das Dioxan abdestilliert. Das in dieser Weise vom Lösungsmittel befreite Produkt wurde mit 20 cm3 Wasser verrieben. Die ausgeschiedenen gelben Kristalle wurden abfiltriert und nach dem Trocknen aus Aceton umkristallisiert. So wurden 1,49 g 9a-Fluorpregna-l,4-dien-11 ß,\ 6a, 1 7α,2 1 -tetraolO^O-dion-16«, 17a-acetonid erhalten. Ausbeute: 80% der Theorie. Schmelzpunkt:
260 bis 265° C.
Beispiel 2
Es wurden 2,7 g (0,005 Mol) 9a-Brompregna-l,4-dien-11 ß, 16«,17α,21 -tetraol-S^O-dion-16«,17«-acetonid-21 salpetersäureester in Lösung in 30 cm3 Chloroform mit einer Lösung von 1 cm3 (0,05 Mol) Fluorwasserstoff in 10 cm3 Chloroform umgesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise aufgearbeitet So wurden 2,05 g 9«-Brompregna-l,4-dien-1 l/J.iea.^Ä^l-tetraol-^O-dion-iea.^a-acetonid erhalten. Ausbeute: 83% der Theorie. Schmelzpunkt: 210 bis 2150C.
Beispiel 3
Es wurden 1,95 g (0,005 Mol) 17*^l-Dihydroxypregn-4-en-3,20-dion-21-salpetersäureester in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise der Acidolyse unterworfen. So wurden 1,46 g 17a£l-Dihydroxypregn-4-en-3,20-dion erhalten. Ausbeute: 85% der Theorie. Schmelzpunkt:
207 bis 2100C.
Beispiel 4
Es wurden 2,03 g (0,005 Mol) 16a-Methylpregn-4-en-17a,21-diol-3,20-dion-21-salpetersäureester in der im beispiel 2 beschriebenen Weise der Acidolyse unterworfen. So wurden 1,62 g 16«-Methylpregn-4-en-3,20-dion-17«,21-diol erhalten. Ausbeute: 90% der Theorie. Schmelzpunkt: 172 bis 1750C.

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Steroid-21-alkoholen der allgemeinen Formel
H7C-OH
worin Ri und R2 Wasserstoff oder zusammen eine Doppelbindung bedeuten, R3 für Wasserstoff oder einea- oder ß-Hydroxygruppe steht, R* Wasserstoff oder ein «-Halogenatom bedeutet, Rs für Wasserstoff oder eine freie oder veresterte Λ-Hydroxygruppe steht und R6 Wasserstoff, eine freie oder veresterte «-Hydroxygruppe oder eine «- oder 0-Methylgruppe bedeutet oder R3 und R4 zusammen eine Doppelbindung darstellen bzw. R5 und R« zusammen eine Gruppe der Formel
DE19722246203 1971-09-23 1972-09-22 Verfahren zur Herstellung von Steroid-21-alkoholen Expired DE2246203C3 (de)

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