DE2311755C2 - Verfahren zur Herstellung von gegebenenfalls an C-19durch Deuterium oder Tritium substituierten 19-Deoxy-cardenoliden aus 19-Oxo-cardenoliden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 19-Deoxycardenoliden, in denen gegebenenfalls die Wasserstoffatome an C-19 teilweise durch Deuterium oder Tritium substituiert sind, durch Desulfurierung der entsprechenden C-19-Thioacetale.

Die Umwandlung von 19-Oxo-cardenoliden in 19-Deoxy-cardenolide durch Überführung in die entsprechenden C-19-Thioacetale und nachfolgende Desulfurierung mittels Raney-Nickel ist an sich bekannt. Diese Reaktionsfolge ist erstmals von Speiser (HeIv. Chim. Acta, 32, 1368 [1949]) für die Herstellung von Peri^logeninacetat aus Strophanthidinacetat angewandt und in der Folgezeit von mehreren Autoren für die Darstellung verschiedener ig-Deoxy-cardenolide. einschließlich der Glykoside, beschrieben worden. Das beschriebene Verfahren weist jedoch erhebliche Nachteile auf. Trotz verhältnismäßig langer Reaktionszeiten konnten nämlich nur niedrige Ausbeuten (20—40%) erzielt werden. Dies liegt vor allem an unerwünschten Nebenreaktionen, die außer zu zurückgebildeten 19-Oxo-cardenoliden vor allem zu unbrauchbaren Dihydroverbindungen führen. Es wurde zwar versucht, durch Modifikation des Raney-Nickels diese Nebenreaktionen zu unterdrücken und somit die Ausbeuten zu erhöhen, jedoch zeigte es sich, daß unbekannte Faktoren die Aktivität des Raney-Nickels beeinflussen, so daß es notwendig war, jedes Raney-Nickel in Vorversuchen auf seine Eignung zu prüfen (Chem. Ber., 86, S. 577 [1953]). In jedem Falle mußte der Katalysator frisch hergestellt und mittels umständlicher und langwieriger Verfahren desaktiviert werden, ohne daß jedoch dessen Brauchbarkeit vorausgesagt werden konnte. Es liegt auf der Hand, daß ein derart empirisches Vorgehen eine praktische Nutzung im technischen Bereich ausschließt.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß die Desulfurierung unter Verwendung von Raney-Nickel in glatter und schneller Reaktion ohne spezielle Vorbereitung des Katalysators gelingt, wenn die Entschwefelung in Dioxan als Lösungsmittel bei Temperaturen von 75-IOO°C durchgeführt wird. Dieses Ergebnis ist außerordentlich überraschend. Aufgrund der in der Literatur berichteten Befunde war nämlich zu erwarten, daß durch die Temperaturerhöhung nicht nur die Geschwindigkeit der Desulfurierung, sondern gleichzeitig und vor allem die der Hydrierung der Butenoliddoppelbindung erhöht werden würde. So beobachteten Fechtig et al. (HeIv. Chim. Acta, 42, 1455 [1959]) bei einem Vorversuch zur Herstellung von Tetraacetylbipindosid aus dem entsprechenden Thioacetal, daß die Desulfurierung mittels Raney-Nickel in Alkohol bereits bei 60°C zur Hydrierung des Butenolidringes führt. Nach eigenen Befunden erhält man nach dieser Methode aus Strophanthidin-äthylendithioacetal sogar ausschließlich Dihydroperiplogenin. Im Gegensatz zu

ίο den Erwartungen erhält man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die gewünschten Verbindungen in bisher unbekannt hohen Ausbeuten. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist weiterhin darin zu erblicken, daß man standardisierte käufliche Raney-Nickel-Suspension für die Entschwefelung verwenden und somit sich die langwierige Herstellungsprozedur von Raney-Nickel aus Nickel-Aluminiumlegierung ersparen kann. Vor der Reaktion brauti-c lediglich das Wasser, in dem käufliches Raney-Nickel suspendiert ist, durch Dioxan ersetzt zu werden. Für das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere ein gebrauchsfertiger handelsüblicher Nickelkatalysator geeignet Jedoch läßt sich mit demselben Erfolg auch im Labor frisch bereitetes Raney-Nickel einsetzen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit das durch den obigen Anspruch definierte Verfahren.

Zur Durchführung des Verfahrens wird der in Wasser suspendierte Katalysator durch Waschen mit Dioxan von Wasser befreit und anschließend mehrere Stunden mit Deuteriumoxid oder Tritiumoxid, dem zur Erhöhung der Austauschrate eine Spur Säure, insbesondere Chlorwasserstoff, zugesetzt werden kann, bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise bei 75—100⁰C behandelt. Zweckmäßigerweise wird diese Austauschreaktion unter einer Schutzgasatmosphäre, z. B. in Stickstoff oder Argon, durchgeführt. Die Dauer der Behandlung richtet sich nach der gewünschten Einbaurate. Der so behandelte Katalysator wird anschließend mit Dioxan gewaschen und kann dann unmittelbar in die Desulfurierungsreaktion eingesetzt werden. Es ist als überraschend anzusehen, daß der Katalysator nach dieser Behandlung noch seine volle Desulfurierungsaktivität erhalten hat.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nunmehr leicht zugänglichen gegebenenfalls ²H oder ³H markierten 19-Deoxy-cardenolide, wie vor allem Periplogenin und seine Glykoside, besitzen wertvolle pharmakologische Eigenschaften. Insbesondere zeichnen sie sich durch cardiotone und diuretische Wirksamkeit aus. Die an C-19 durch Deuterium oder Tritium spezifisch markierten 19-Deoxy-cardenolide enthalten die Markierung in einer sehr stabilen Bindung und sind daher besonders für Stoffwechseluntersuchungen mit Hilfe der Tracertechnik geeignet Dies ist insbesondere für Cardenolide von Vorteil, bei welchen die bisher üblichen Methoden (vgl. Wartburg et al., Biochem. Pharm., 14 [1965], 1883) mangels geeigneter funktioneller Gruppen versagen. Gegenüber dem in der DE-OS 19 59 064 beschriebenen Verfahren bietet das erfindungsgemäße Verfahren den Vorzug, daß die spezifisch'Markieung nicht im Bütenölidfing liegt, der für die Wechselwirkung Cardenolid-Bioreceptor entscheidend ist. Eine Beeinflussung der pharmakokinetischen Daten, /.. B. als Folge von Isotopieeffekten, braucht infolgedes-

f» sen bei den erfindiingsgemäß markierten Verbindungen nicht befürchtet zu werden.

Die folgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beispiel 1
Periplogenin

a) Herstellung von
Strophanthidin-äthylendithioaeatal

5 kg k-Strophanthidin in 120 ml Methanol werden mit 10 ml Äthandithiol und 50 ml 0,5%igem methanolischem Chlorwasserstoff versetzt. Man läßt das Gemisch 6 Tage bei Raumtemperatur unter Stickstoff rühren. Die ι ο dünnscbicht-chromatographische Verfolgung der Reaktion Kieselgel-Fertigplatte; Chloroform/Methanol 9 :1 v/v) zeigt, daß nach dieser Zeit praktisch kein Strophanthidin mehr vorhanden ist Nach Einengen im Vakuum bei maximal 35°C gibt man 50 ml 50%ige is wäßrige Natriumbicarbonat-Lösung hinzu und extrahiert erschöpfend mit Chloroform/Äthanol 9 :1 (v/v). Übliche Aufarbeitung des Extrakts liefert 8 g weißen Schaum. Durch Kristallisation aus Methanol erhält man 4,6 g (78% d. Th.) reines Produkt vom Fp. 250-256⁰C, das für die Analyst nochmals aus Methanol umkristallisiert wird.

Chromatographie des Mutterlaugenrückstandes an Silicagel liefert noch weiteres Produkt als im Dünnschichtchromatogramm homogenes, amorphes Material.

H 7^4, O 16,64, S 13,36%;

H 7^7, O 16,92, S 13^6%. JO

Ben:
Gef.:

C 62,45,
C 62,22,

IR-Spektrum (KB-.;.- charakteristische Banden bei

1775/1735,1620,1025 cm¹.
NMR-Spektrum (DMSOd₆, ö ir ppm, 60 MHz) u. a. 0,85 (3 H, s), 3,0 (4 H, m), 4,05 (1 K, m), \13 (1 H, s), 4,96 (2 H, m), 5,14 (1 H, s), 5,20 (1 H, s), b,42 (1 H, d), 5,93 (I H,m).

Nach DjO-Behandlung verschwinden die Signale bei 4,13.5,20 und 5,42.

Dieselbe Verbindung wird erhalten, wenn in dem oben beschriebenen Verfahren statt k-Strophanthidin k-Strophanthidin-3-acetat verwendet wird. Unter den Bedingungen der Reaktion tritt eine Entacetylierung ein. Die Verbindung ist offensichtlich identisch mit einem früher beschriebenen Produkt vom Fp. 251-252°C, dem fälschlich die Struktur eines Strophanthidin-3-acetat-äthylenmercaptal zugeschrieben wurde (Sei. Res. Dacca, Pak., 6, 75-76 [1969]; C. A_M 72 [1970] 32 125).

b) Vorbereitung des Desulfurierungskatalysators

Handelsüblicher, in Wasser suspendierter Raney-Nikkel-Katalysator wird nach Zentrifugieren abdekantiert, in absolutem Alkohol aufgeschlämmt, nach Absetzenlassen erneut zentrifugiert und dekantiert. Der Vorgang wird danach mit absolutem Dioxan wiederholt. Der so behandelte Katalysator wird unter Dioxan und Stickstoff aufbewahrt. Es ist zweckmäßig, diesen Waschprozeß stets unmittelbar vor der Verwendung des Kontakts durchzuführen, da sonst mit einem Aktivitätsabfall «i rechnen ist.

c) 2 g Strophanthidin-äthylendithioacetal werden in 50 ml absolutem Dioxan aufgenommen und mit ca. 5-6 ml frisch bereitetem Raney-Nickel-Katalysator unter kräftigem Rühren versetzt. Das Reaktionsgefäß wird sogleich in ein auf 80°C vorgeheiztes ölbad gebracht. Man läßt die Mischung unter einer Schutzgas-

J5

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60 atmosphäre bei dieser Temperatur rühren und kontrolliert den Verlauf der Reaktion mittels Dünnschichtchromatographie. Die Desulfurierung ist in der Regel nach 30 bis 45 Minuten beendet. Nach Abkühlen dekantiert man ab, wäscht den Rückstand mehrmals mit heißem Methanol oder Dioxan und filtriert die überstehenden Lösungen. Der nach Eindampfen im Vakuum erhaltene Rückstand wird mit dem aus 1,6 g Strophanthidin-äthylendithioacetal nach der gleichen Weise gewonnenen Rohprodukt vereinigt und aus Methanol/Äther zur Kristallisation gebracht. Man erhält 750 mg kristallines Periplogenin vom Fp. 223 - 234" C.

Durch Chromatographie des Mutterlaugenrückstandes an Silicagel (0,05-03 mm) mit Chloroform/Methanol 95 :5 (v/v) als Elutionsmittel und Kristallisation aus Methanol/Äther erhält man weitere 1,48 g Periplogenin vom Fp. 215 - 234° C.

Gesamtausbeute 2,23 g (75% dTh., bezogen auf Thioacetal).

[α] = + 33,7 (c= 1,02 in Äthanol).

IR-Spektrum (KBr): charakteristische Banden bei

1780/1735,1620,1045cm-·.
NMR-Spektrum (CDCI₃, ό in ppm, 60MHz) u.a. 0,87 (3H,s),031(3H,s),4,17(l H, m),430(2 H, m), 5,87 (1 H,m).

Wird die Desulfurierung in Alkohol bei Raumtemperatur durchgeführt, so ist die Umsetzung gemäß Dünnschichtchromatogramm nach 20 bis 24 Stunden beendet, wobei mehrcr,als frischer Katalysator zuzusetzen ist. Behandelt man das Thioacetal 45-60 Minuten mit Raney-Nickel in Alkohol bei 8O⁰C, so erfolgt gleichzeitig mit der Desulfurierung eine Hydrierung des Butenolidringes. Man erhält in nahezu quantitativer Umsetzung Dihydroperiplogenin vom Fp. 210-2LVC (Methanol/Äther), [λ] +31,4°, (c= 0,4, CHCI j); MS: M +392.

Im NMR-Spektrum (CHCI₃) fehlen die für H-21 und H-22 charakteristischen Signale Jes Buienolidringes.

Beispiel 2
Periplorhamnosid

a) Herstellung von
Convallatoxin-äthylendithioacetal

1,57 g Convallatoxin in 48 ml Methanol werden mit 6 ml Äthandithiol und 20 ml 0,5%igem methanolischem Chlorwasserstoff versetzt. Man läßt 65 Stunden bei Raumtemperatur unter Stickstoff stehen und arbeitet dann nach der in Beispiel la beschriebenen Weise auf. Chromatographie des Rohprodukts an Silicagel und Eluieren mit Chloroform/Methanol 95 :5 liefern 1,64 g dünnschicht-homogenes, amorphes Thioacetal (92% d.Th.). In entsprechender Weise läßt sich aus Convallatoxin durch Umsetzung mit 1,3-Propandithiol das entsprechende Propylendithioacetal in hoher Ausbeute gewinnen.

b) Desulfurierung von Convailatoxin-dithioacetal

2,3 g Convallaloxin-propylendithioacetal werden in 50 ml absolutem Dioxan aufgenommen und mit ca. 6 ml des nach Beispiel Ib frisch bereiteten dioxanfeuchten Raney-Nickel-Katalysators versetzt. Unter kräftigem Rühren wird das Gemisch in einer Schutzgasatmosphäre in einem vorgeheizten Bad auf 8O⁰C erhitzt. Nach 30 Minuten wird, je nach dem Ergebnis der dünnschicht-

:hromatographischen Analyse des Reaktionsgemisches, gegebenenfalls noch eine Portion Katalysator zugesetzt. Nach weiteren 15 Minuten ist die Desulfurierung praktisch beendet. Man arbeitet wie in Beispiel Ic beschrieben auf und erhält nach Chromatographie a Silicagel 1,56 g (76%) Periplorhamnosid als amorphes, dünnschicht-homogenes Pulver, das sich aus Methanol kristallisieren läßt. Fp. 177 -178° /221 -224⁰C. Das so erhaltene Periplorhamnosid erweist sich in allen chemischen und physikalischen Daten als mil authentischem, aus Convallaria majalis isoliertem Material identisch. Wird die Desulfurierung bei Raumtemperatur durchgeführt, so benötigt man durchschnittlich 24 bis 40 Stunden, wobei wiederholt frischer Katalysator zugegeben werden muß.

Beispiel 3

19-Deuteroperiplogenin

a) Herstellung von Deutero-Raney-Nickel

3 mi wäßrige Raney-Nickel-Suspenston werden zentrifugiert und nach Abheben des Überstardes in 5 ml Äthanol aufgeschlämmL Nach Zentrifugieren und Dekantieren wird der Katalysator mehrmals mit Dioxan gewaschen. Der Katalysator wird sodann mit 2 ml Deuteriumoxid (99,75%) und einer Spur Chlorwasserstoff versetzt und unter Stickstoff und Rühren 10 Stunden auf 100°C erhitzt. Nach Abkühlen und Zentrifugieren wird die überstehende Lösung abdekantiert. Der Katalysator wird nochmals mit Deuteriumoxid gewaschen und danach in absolutem Dioxan aufgeschlämmt.

Nach derselben Arbeitsweise wird bei Ersatz von Deuteriumoxid durch Tritiumwasser tritierter Raney-Nickel-Katalysator erhalten.

b) Desulfurierung von Strophanthidin-äthylendithioacetal mit Deutero-Raney-Nickel

200 mg Strophanthidin-äthylendithioacetal werden in 5 ml absi iutem Dioxan mit ca. 1,5 ml des oben beschriebenen Deutero-Raney-Nickels versetzt und unter Rühren in einer Stickstoffatmosphän; 60 Minuten auf 80⁰C erhitzt. Die Aufarbeitung erfolg! in Analogie zu Beispiel 1 c. Man erhält 160 mg farblosen Schaum, der aus Methanol kristallisiert, identisch in Dünnschichtchromatugramm und Schmelzpunkt mit Periplogenin.

IR-Spektrum (KBr). charakteristische Banden bei

1780/1730,1615,1085,1035,1020 cm-'.
NMR-Sfjektrum (CDCI₃, ό in ppm, 60MHz) u.a. 0,87 (3 h, s), 0,92 (Schulter), 4,17 (1 H, m), 4,92 (2 H, m), 5,89(1 H, m).

Integration der Methylsignale nach Zusatz von Eu(fod)₃-Verschiebungsreagenz ergibt Für 18-Methyl zu 19-Methyl ein Verhältnis von etwa 100 -.42. Bei Verwendung

ίο eines Raney-Nickel-Katalysators, der nur 5 Stunden bei 100° mit Deuteriumoxid behandelt wird, findet man ein Verhältnis von etwa 100 :73.

Für die massenspektrometrische Bestimmung des Deuterierungsgrades wird 19-Deuteroperiplogenin mit Pyridin/Acetanhydrid in das 3-O-Acetylderivat übergeführt. Fp. 204 - 208° C.

Nach der Methode des relativen Peakhöhenvergleichs anhand der Massenspektren des deuterierten und des nichtdeuterierten Periplogeninacetats ermittelt man den folgenden Deuteriumgehalt: do: 15%, di: 42%, d₂:39%,d₃<4%,d,<l%.

Beispiel 4

19-Deuteroperiplorhamnosid

100 mg Convallatoxin-äthylendithioaceta! werden in Analogie zur Arbeitsweise gemäß Beispiel 3b mit Deutero-Raney-Nickel desulfuriert Man erhält nach Chromatographie und Kristallisation aus Methanol 48 mg 19-Deuteroperiplorhamnosid vom Fp. 177-178°/221 -224⁰C. Das IR-Spektrum ist mit dem von Periplorhamnosid (Beispiel 2b) praktisch identisch.

NMR-Spektrum (DMSO-de, <5 in ppm, 220 MHz) u.a. 0,77 (3 H, s), 0,82 (Schulterspitze), 1,13 (3 H, d), 4,0 (1 H, m), 4,70(1 H, s), 4,88 (2 H, m), 5,88(1 H.m).

Das NMR-Spektrum unterscheidet sich von dem des nichtdeuterierten Periplorhamnosids erwartungsgemäß nur in dem 19-Methylsignal. Eine Abschätzung der Intensitäten von 18- und 19-Methyl läßt auf einen gleich großen Deuterierungsgrad wie im Falle des Beispiels 3

schließen.

Nach derselben Verfahrensweise erhält man bei

Verwendungeines tritierten Raney-Nickel-Katalysators [19-³H]-Periplorhamnosid, dessen spezifische Aktivität von der Aktivität des eingesetzter. Tritiumwassers abhängt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von 19-Deoxy-cardenoliden oder von an C-19 teilweise durch Deuterium oder Tritium substituierten C-19-Deoxycardenoliden aus 19-Oxo-cardenoliden durch Desulfurierung der entsprechenden C-19-Thioacetale in einem Lösungsmittel mittels neutralem Raney-Nickel, bzw. mittels Raney-Nickel, dessen Wasserstoff teilweise durch Deuterium oder Tritium ersetzt wurde, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel Dioxan einsetzt und die Desulfurierung bei einer Temperatur von 75 bis 100⁰C durchführt.