DE2400189A1 - Verfahren zur herstellung von 1 alphahydroxy-cholesterinen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von 1 alphahydroxy-cholesterinen

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DE2400189A1
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07JSTEROIDS
    • C07J9/00Normal steroids containing carbon, hydrogen, halogen or oxygen substituted in position 17 beta by a chain of more than two carbon atoms, e.g. cholane, cholestane, coprostane

Description

  • Verfahren zur Herstellung von 1α-Hydroxy-cholesterinen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur technischen Herstellung von 1a-Hydroxy-cholesterin bzw dem in 21- und/oder 25-Stellung hydroxylierten 1α-Hydroxy-cholesterin als Zwischenprodukte für Verbindungen mit verstärkter Vitamin D3-Wirkung. Das aus 1«-Hydroxy-cholesterin herstellbare 1α-Hydroxy-Vitamin-D3 zeigt gegenuber dem natürlichen Vitamin D3 eine Wirkungssteigerung um etwa den Faktor 10. Beim Vitamin D3 treten als Metaboliten zunächst das 25-Hydroxy-Vitamin D) (gebildet in der Leber) und dann das 1α,25-Dihydroxy-Vitamin D3 (gebildet in den Nieren) auf, Nach Untersuchungen von De Luca (Seience 180 (1973) 190) erweist sich speziell das 1α-Hydroxy-Vitamin D3 als geeigneter Ersatz für das Vitamin D3, da seine Wirkungs- Zeit-Kurve ähnlich wie beim Vitamin D3, seine Wirkungs-Dosis-Kurve aber wie beim 1,25-Dihydroxy-Vitamin D3 verläuft.
  • Aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 259 661 ist 1α-Hydroxy-Vitamin D3 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung aus Cholesterin bekannt, Dieses Verfahren ist jedoch sehr aufwendig.
  • Es führt uber 16 Reaktionsstufen0 Eine vereinfachte Synthese über nur 9 Stufen wurde von H D. R. Barton in J. Amer. Chem.
  • SocO 95 (8) 2748 von 1973 beschrieben0 Ein wesentlicher Schritt dieser Synthese ist die Reduktion des Epoxyketons der Formel II in der R1 und R2 für Wasserstoff oder Hydroxyl stehen, mit einem großen Überschuß an Lithium in flüssigem Ammoniak in Gegenwart eines Protonendonators. Barton gibt für diesen Reaktionsschritt Ausbeuten von etwa 60 % an. Trotz intensiver Bemühungen konnten auf diesem Wege von uns bisher nur Ausbeuten von 45 bis 52 ffi der Theorie erreicht werde. Da man mit einem etwa 100fachen Überschuß an Lithium arbeitet und Lithium ein recht teures Metall ist, ist die technische Herstellung des 1-Hydrcxycholesterins auf diesem Wege sehr unvorteilhaft.
  • Es wurde nun gefunden, daß man 1α-Hydroxy-cholesterine der Formel I in der R1 und R2 für Wasserstoff oder Hydroxyl stehen, durch Reduktion der entsprechenden Epoxyketone der Formel II in der R1 und R2 die oben angegebene Bedeutung haben, in flüssigem Ammoniak als Lösungsmittel und in Gegenwart eines Protonendonators auf technisch vorteilhaftere Weise in Ausbeuten von 50 bis 61,5 % der Theorie herstellen kann, wenn man die Reduktion der Epoxyde II mit einem 2- bis 200fachen Überschuß an Natrium durchführt.
  • Es war überraschend, daß die genannte Umsetzung auch mit Natrium mit gleichguten oder sogar besseren Ausbeuten durchgeführt werden kann, obwohl es sich um eine Reaktion handelt, die nach Barton nur mit einem sehr hohen Überschuß an Lithium befriedigend verläuft und obwohl bekannt ist, daß das normale als auch das aktuelle Reduktionspotential des Natriums gerniger ist als das des Lithiums. Es war ferner nicht zu erwarten, daß die Umsetzung mit Natrium mit gleichguter Stereoselektivität verlauft. Be°-spielseiseverläuft die Reduktion von disubstituierten Acetylenderivaten zu stereospezifisch einheitlichen trans-Olefinen mit -Li/NHD weitaus besser als die entsprechende Reduktion mit Na/NH3 (vgl. R. E. A. Dear et al, Amer. Cheme Soc. 85 (1963) 622).
  • Die als Ausgangsverbindungen benötigten Epoxyketone der Formel II erhält man auf relativ einfache Weise durch Dehydrierung von Cholesterin mit 2,3-Dichlor-5,6-dicyanobenzochinon und anschließende Epoxidierung des erhaltenen Cholesta-1,4,6-trien-3-ons mit H202/NaOH/MeOH gemäß Tetrahedron 26 (1970) 3866.
  • Zur Durchführung der Reaktion löst man Natrium in möglichst.
  • frisch destilliertem flüssigen Ammoniak und fügt zu der erhaltenen dunkelblauen Lösung langsam eine Lösung des Epoxyketons II in einem trockenen inerten Lösungsmittel zu und läßt das Reaktionsgemisch noch einige Zeit nachreagieren0 Anschließend gibt man den Protonendonator zu dem Reaktionsgemisch und arbeitet das Ganze auf. Man kann aber auch den Protonendonator schon während der Reduktionsreaktion zufügen.
  • Natrium verwendet man im allgemeinen in einem 2- bis 200fachen Überschuß, vorzugsweise einem 2- bis 80fachen Überschuß, bezogen auf die theoretisch notwendige Menge.
  • Pro Mol des Epoxyketons II verwendet man 10 bis 100 1 Ammoniak, vorzugsweise 60 bis 80 1 Ammoniak.
  • Als inerte organische Lösungsmittel können polare Verbindungen verwendet werden, die unter den Reaktionsbedingungen nicht mit den Reaktionspartnern reagieren, flüssig sind und als Lösungsvermittler wirken. Genannt seien insbesondere alicyclische oder cyclische aliphatische Äther, wie Diäthyläther, Tetrahydrofuran oder Dioxan.
  • Das Volumenverhältnis von organischem Lösungsmittel zu Ammoniak beträgt Im allgemeinen 1 : 2 bis 1 1 1, vorzugsweise etwa 4 {. t. 7.
  • Die Reaktionstemperatur beträgt im allgemeinen -50°C bis 0°C.
  • vorzugsweise -35 0C bis -25 0C, die Reaktionszeit insgesamt etwa 15 Minuten bis 24 Stunden, insbesondere 1 bis 3 Stunden.
  • Die Umsetzung wird im allgemeinen unter einer Schutzgasatmosphäre, wie N2, durchgeführt.
  • Die bei der Reduktion durchlaufenen Zwischenstufen steilen Enolationen dar, die unter den Reaktionsbedingungen vcn NH3 nicht protoniert werden können, Als Protonendonator werden dem Reaktionsgemisch Alkohole wie Methanol, Äthanol, Propanol, iso-Propanol, n-Butanol oder festes NH4Cl zugefügt. Insbesondere geeignet sind NX4C1 oder tert.-Butanol.
  • Die Protonendonatoren verwendet man im allgemeinen in Mengen von 0,1 bis 2 Mol pro Mol Alkalimetall. Vorzugsweise werden etwa äquivalente Mengen verwendet.
  • Zur Aufarbeitung des Reaktionsgemisches treibt man NH3 und das organische Lösungsmittel mit Hilfe eines starken N@-Stromes aus oder destilliert beides ab, versetzt den Rückstand mit: einem niedrigsiedenden inerten wasserscnweriö slichen Lösungsmittel wie ether, und unter Eiskühlung langsam mit Wasser. Der er haltene organische Extrakt wird gewaschen, getrocknet und eingeengt.
  • Das hierbei erhaltene feste Reaktionsprodukt wird in möglichst wenig eines geeigneten lösungsmittels gelöst und uber Kieselgel chromatographiert. Man verwendet einen 10- bis 100fachen Überschuß an Si02, insbesondere einen 60- bis 90fachen Überschuß.
  • Als LauSmittel können alle Lösungsmittel der eluotropen Reihe verwendet werden, wie z. B. Petroläther, Cyclchexan, Benzol, Methylenchlorid, Chloroform, Diäthyläther, Tetrahydrofuran, Essigester, Aceton, Methanol. Sehr gut geeignet sind Gemische von Methylenchlorid und Essigester mit steigendem Anteil Essig ester.
  • Die erhaltenen 1α-Hydroxy-cholesterine der Formel I und wert volle Zwischenprodukte für Verbindungen rtt verstärkter Vitamin-D3-Wirkung.
  • Das folgende Beispiel soll das Verfahren erläutern.
  • Beispiel 1 In 700 ml frisch destilliertes NH3 werden bei einer Temperatur von -40°C bis -50°C 23 g (1 Mol) Na gelöst0 Zu der dunkelblauen Lösung werden unter Stickstoffatmosphäre 4 g (10 mMol) des Epoxyketones I; gelöst in 400 ml trockenem Tetrahydrofuran (THF), in 15 Minuten zugegeben und das Reaktionsgemisch 2 Stunden bei -300C nachgerührt; dabei tritt keine Entfärbung der Lösung ein.
  • Anschließend gibt man 50 g festes NH4C1 zu dem Reaktionsgemisch und treibt die Lösungsmittel durch Einleiten eines N2-Stromes über Nacht ab. Unter N2-Atmosphäre wird 500 ml Äther und danach unter Eiskühlung langsam 500 ml Wasser zugegeben0 Die Wasserphase wird abgetrennt und zweimal mit je 250 ml Ather ausgeschüttelt. Die Atherphase wird mit 2n HGl und zweimal mit je 200 ml Wasser neutral gewaschen, mit Na2SO4 getrocknet und unter vermindertem Druck eingeengt.
  • Man erhält 3,9 g eines festen Rückstandes, der in CH2Cl2/Essigester (80/20) gelöst und über 300 g SiO2 chromatographiert wird.
  • Eluiert wird mit 500 ml CH2Cl2/Essigester 80/20 und 4 1 CH2Cl2/ Essigester 1/1 in 500 ml Fraktionen0 Fraktionen 1 bis 4 ergeben 0,9 g eines nicht näher untersuchten Produktes; Fraktionen 5 bis 9 ergeben 2,5 g 1-Hydroxy-cholesterin, entsprechend einer Ausbeute von 61,5 % der Theorie0 Nach einmaligem Umkristallisieren aus Methanol hatte das Produkt einen Schmelzpunkt F - 158 bis 160°C sowie einen Wert für [α]D25 = -36° (in Chloroform).
  • D - 360 H-NMR-, C13-NMR- und Massenspektren entsprechen der angegebenen Struktur.
  • Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel) In 300 ml frisch destilliertes NH3 werden bei -40°C bis -500C 7 g (1 Mol) Lithium gelöst. Zu der blauen Lösung läßt man 4 g (10 mMol) des Epoxyketons II gelöst In 300 ml THF (absolut) langsam zufließen. Ohne Kühlung wird zwei Stunden nachgerührt, wobei die Temperatur auf -300C ansteigt (nach etwa einer Stunde ist die Blaufärbung verschwunden)¢ Nach erneuter Abkühlung auf -500C wird langsam 50 g festes NH4C1 zu dem Reaktionsgemisch gegeben und durch Einleiten von N2 über Nacht die gesamten Lösungsmittel abgetrieben. Unter N2-Atmosphäre wird 250 ml Ather zugegeben und anschließend bei Eisbadkühlung 100 ml H20. Die Wasserphase wird abgetrennt und zweimal mit Je 150 ml Äther extrahiert.
  • Die vereinigten organischen Phasen werden mit wenig 2 n HCl neutralisiert und zweimal mit Je 200 ml H20 nachgewaschen. Nach Trocknen über Na2 SO4 wird das Lösungsmittel unter vermindertem Druck abgezogen. Man erhält 5 g eines zum Teil kristallinen Rohproduktes und reinigt dieses analog der in Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise chromatographisch, Die Ausbeute an la-Hydroxy-cholesterin beträgt 2,1 g, entsprechend 52 % der Theorie0 Schmelzpunkt 157 bis 159°C.
  • ß%7 D25 = 360 (in Chloroform).

Claims (1)

  1. Patentanspruch
    Verfahren zur technischen Herstellung von 1α-Hydroxy-cholesterinen der Formel I in der R1 und R2 Wasserstoff oder Hydroxyl bedeuten, durch Reduktion der entsprechenden Epoxyketone der Formel Ii in der R1 und R2 die oben angegebene Bedeutung haben, in flüssigem Ammoniak als Lösungsmittel In Gegenwart eines Protonendonators, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reduktion mit einem 2- bis 200fachen Überschuß an Natrium durchführt.
DE2400189A 1974-01-03 1974-01-03 Verfahren zur herstellung von 1 alphahydroxy-cholesterinen Withdrawn DE2400189A1 (de)

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