DE2407025A1 - 22-dehydro-25-hydroxycholecalciferol und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Description

Die Jirfinc-un^ betrifft 22-DGliydro~25-iIyclr oxy cholecalciferol
und ein verfahren nu dcsaen IIcvjs beilang aus 3ß~AcetDxy-22_>23-lDisnoroüolenpläoliycu 22-ϋβ}ΐ7άι;ο-25-1Κν'5^ΊΐθΧ7θΐ!θΐΘθϋ1ο1£eroi ist gekennzeichnet duroii eine antirachitiacne V'irknaralioit, die
woaentlich größer ic-t als diejenige von Vitamin Iu.

Die Art und die Wirkaaialceit der I)-Vitsmine (Vitamin Dp und D_v) ist bekannt. In letzter Zeit wurden verschiedene Derivate von D-Vitaninon gefunden, die eine größere antiraohitisclie Wirksamkeit besitzen als die D-Vitamine pelbst oder die speziell an
bestimmten Stellen innerhalb den K.o?:pers wirksam sind, um bestimmte spezielle l'unktionen einzuleiten oder zu fördern. Z. E. wurden■ 23-Hydroxycb.olecalciioröl (25-HCC) und 25-Hydroxyergocalciferol (25-HICO) als wesentliche im Körper kreisende Derivate

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der Vitamine D_v bzw« Dp angenommen. Andere Derivate wie 1,25-Dihydroxycholecslciferol (US-PS 3 697 559) und 25,26-Dihydroxycholecalciferol ("25,26-Dihydroxycholecalciferol, A Metabolite of Vitamin D₇ with Intestinal Transport Activity", T. Suda, H. P, DeLuca et al, Biochemistry, 9, 4776 (197O)) führen au einer Calciuraabsorp-tion oder einem Calciuratransport in den Därßien.

IDs wurde eine neue Verbindung synthetisiert, die eine wesentlich größere antirachitische Wirksamkeit besitzt als Vitamin D^* Diese Verbindung wurde identifiziert als 22-Dehydro-25-hydroxycholecalciferöl (& ²²-25-HCG).

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Herstellung von fa -25-HCC

Das folgende Schema üeigt das erfindungsgemäße Verfahren sur Herctellung von 22-Dalr/clro-25"hydro:iycholecalciferol aus leicht zugänglichen Ausgangssubstanaen. Das Schema gibt nur den synthetischen lieg des Verfahrens an, der im folgenden unter Eückbezielumg auf das Schema näher erläutert wird.

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NACHeERElCHTl

P L'-ί 07 Or¹"·¹⁷-1A-44 464

COOCH,

Ciüceti?

OH

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Das leicht zugängliche 3ß-Acetoxy-22,23-bisnorcholenaldehyd (I) (s.T. C. HcHorria, J. Org. Chem., 35, 458 (197O)) wurde umgesetzt mit dem Phosphonium-ylid, das hergestellt worden war aus 2-Oarboxyäthyltriphenyl-phosphoniumbromid (s. D. B. Denney & L. C. Smith, J. Org. Chem., 27, 3404 (1962)) unter

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Bildung von cis-trans & " -Homocholensäure (II).

2?

Der 3ß-Acetoxy- Δ -homocholen-säure-methyl-ester (IV) wurde aus II hergestellt durch Hethylierung der Carbonsäuregruppe nach dem Verfahren von Alvarez (P. S. Alvarez und A. Ii. Watt, J. Org. Chem., 33, 2143 (1968)) für Bisnorcholensaure und anschließende Acylierung von III mit Essigsäureanhydrid in Pyridin. Es erwies sich als vorteilhaft, die 3-Hydroxy-Steilung vor der Bromierung durch Bildung des Acetats zu schützen,

Die JJromierung von IV mit 1,3-Dibrom-5,5-dinethylhydantoin und anschließende Dehydrohalogenierung mit iriaethylphosphit nach dem Verfahren von Eunziker und Mullner (HeIv. Chira. Acta, 41, 70 (1958)) ergab ein Gemisch der _Δ ⁴»⁶»²² und Δ-⁵'⁷'²²

cc γ pp /\ f oo

Isomere. Das Δ Isomer (V) wurde von dem l\ " ⁱ " Isomer durch fraktionierte Kristallisation abgetrennt.

f HOO

Behandlung des ^^' '' ilomoesters (V) mit Kethylmagnesiura-

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bromid ergab das erwartete 7-Dehydro-A -25-hydroxychoiesi;e~ rol (VI), Bei UV-Bestrahlung von VI bei 3OO nm in Äthanol-Äther-Lösung erhielt man die provitamin-D-artige Verbindung Pro-^ -25-hydroxycholec3lciferol (VII), die nach der Iso~

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merisierung Δ "-25-hydroxycholecalciferol (VIII) ergab.

Es folgt eine Beschreibung des oben angegebenen Verfahrens im einzelnen.

£ -Homocholen-säure (II).

Eine Lösung aus 5,2 g (14 mllol) 3ß-Acetoxy~22,23-bisnorcholenaldehyd (I) und 7,5 g (18 mMol) 2-Carboxyäthyltriphenyl-

•z

phosphonium-bromid in 80 cnr eines trockenen Dimethylsulfoxid-

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Toluol~Gaaisdies(1 :1) wurde auf ungefähr 5° C abgekühlt und schnell unter gutem Rühren zu einer gekühlten Suspension (Eicbad) von 1,04 g (43,3 rnMol) ITatriumhydrid in 10 cnr trockenem Toluol gegeben. Die Zugabe und anschließende Umsetzung wurde unter trockenem Stifistoff durchgeführt. Das Realecionsgeinisch wurde 16 h bei Raumtemperatur gerührt. Nach Zersetzung des überschüssigen ITatriumhydrids mit einer kleinen Menge Methanol wurde das Reaktionsgemisch in Wasser gegossen. Das rohe Produkt wurde durch Extraktion mit Benzol entfernt, das nacheinander mit Wasser und gesättigter liatriumchloridlösung gewaschen und dann über v/asser fr eiern Natriumsulfat getrocknet .wurde.

Der Hauptanteil des TriphenylphoDphidoxids vmrde durch Losungsmittelverteilung entfernt. Das rohe Produkt vmrde in 140 era Methanol, enthaltend 20 cur fytlgo FatriuDliyciroxidlösung, gelöst. Die Lösung wurde zunächst mit 200 cm·³ Di-

rt

ätbyl-äther und dann mit 200 cn^J Wasser vermischt, Die Ätherschicht wurde verworfen und die wässrige I-lethanollösung v;eiter mit 2 mal j.e 200 cm'' Äther gewaschen. Die al-

ja.ij> /
kaiische Lösung wurdey300 cm vfasser verdünnt und mit 25 cm 20/Siger Schwefelsäure angesäuert. Das rohe Produkt wurde mit iither extrahiert. Das Produkt wurde durch Umkristallisieren aus Methanol gereinigt. Die Ausbeute betrug ungefähr 80 £, bezogen auf das Aldehyd. Das Infrarot-npektruin (EBr) der Substanz besaß eine Carbonyl-absorption bei 5,08/um und atimmto sonst .mit der angegebenen Struktur überein. Es war keine Acetoxy-absorption vorhanden.

Analyse: berechnet für C₂₅IU₀O₅ : C 77,67; H 9,91 gefunden C 78,08; II 10,14

Das Molekulargewicht von 386 wurde durch Massenspektroakopie bestimmt. Die Gasflüssigkeitschromatografie (GLC-Analyse) zeigt das Vorhandensein der beiden & eis- und trans-Isoniere in einem Verhältnis von ungefähr 1:4 an·

Δ -Homocholensäuremethyles t,er (III). Der Methylester von II wurde nach den von Alvarez (s.o.) angegebenen Verfahren zur Hernteilung von 22,23-Bisnorcholensäuremethylester hergestellt.

Eine Lösung vor. 2,8 g (7,25 niMol) II, 1,5 g Natriumbiearbonat und 2,0 g Methyljodid in 15 cnr trockenem !!,F-Dimethylacetamid wurde in der Dunkelheit mindestens 48 h bei Raumteniperatur gerührt. Das Reaktionsgeraisch wurde langsam zu 300 cnr 10biger ITatriumchloridlösung gegeben. Das rohe Produkt wurde abfiltriert, mit "Wasser gewaschen und getrocknet. Das rohe Produkt wurde mit Hilfe einer Silica-gel-Säule mit Benzol-Gnloroform als Eluiermittel chromatografisch gereinigt. Die Ausbeute betrug über 90 ^cß>. Das Molekulargewicht von 400 wurde durch das liansenspektruin bestimmt.

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3ß-Acetoi-;y-A. "--hor.iocholcnsäuremethylester (IY).

V"

Zu 10 era-' trockenem 'Pvridin wurden 2,26 g (5>65 ml-iol) III

■z ^ssifir<'^:üire>
und 10 cnr fönliyDricr'gegeben. Die Lösung wurde 16 h bei Rauta-

stehengelassen. Das Reaktionsgemisch wurde in 200 cm V<asser gegossen und das Produkt durch Atherextraktion entfernt« Die Ätherlösung wurde mit einigen Anteilen Wasser und schließlich mit gesättigter iiatriuiachloridlösung gewaschen und über liatriumßulfat getrocknet. Der Äther wurde im Vakuum entfernt und der Rückstand durch Säulenchromatografie über Silica-gel mit Benzol als Eluiermittel gereinigt. Die Ausbeute war nahezu quantitativ. Das Infrarot-Spektrum stimmte mit der angegebenen Struktur überein.

3ß-Acetoxy-7-dehydro-Λ -homocholensäuremethylester (V). Zu 25 cnr trockenem Benzol vrnrde:. 1,75 g (3»96 mMol) 17 , 0,63 g (2,2 mMol) 1 ^-Dibrom^S-dimethylhydantoin und 25 cnr trockenes η-Hexan gegeben. Das Gemisch wurde 4 »in.· unter Stickstoffatmosphäre unter Rückfluß erhitzt. Daa Reaktionsgemisch wurde abgekühlt und das 5#5-Dimethylhydanteln abfiltriert. Die entstehende Lösung vmr4e unter Vekuue ftux

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Trockne eingedampft. Eine Lösung des Rückstandes in 10 ein trockenem Xylol wurde zu einer erhitzten Lösung (130° C) von 10 cm trockenem Xylol und 1,8 cm Trimethylphocphit unter Stickstoff augetropft. Die Lösung wurde 90 min auf 130° C erhitzt. Das Reaktionsgenisch wurde im Vakuum eingeengt. Der Rückstand wurde in Benzol gelöst und wieder unter Vakuum eingeengt, um die Entfernung des Trimethylphosphits zu erleichtern. Das Produkt wurde teilweise durch Säulenchromatografie über Silica-'gel mit Benzol als Eluiermittel gereinigt. Die reinen Anteile ("bezogen auf die Dünnschichtchroaatografie-Bewertung) wurden zusammengegeben und das Lösungsmittel unter Vakuum entfernt. Der Rückstand war im wesentlichen ein

AfOO t\ V OO

Gemisch der Δ⁺' ' und Δ Isomere. Die Abtrennung des rc «ν ρ ρ

Δ Isoiners (V) wurde erreicht durch fraktionierte Kristallisation aus einem 1:1 Gemisch aus Äther und η-Hexan. Das Infrarot-Spektrum (KBr) stimate mit der angegebenen Struktur über ein. Das Ultraviolett-Spoktrum besaß das charakteristische Absorptionsmaximum für das konjugierte A" Steroidsystem ^^272,282,294.

on
7-Dehydrο-A -^^-hydrozycholosterol (VI). Zu einer Lösung von 20 rnllol HethylniagnGSJ.U!'ijodiä in 50 era-¹ trockenem Äther wurden unter Rühren langsam 0,45 g (1jO2 inKiol) V in 20 cm trockenen Äther gegeben. Ein weißer !Feststoff fiel bei der Zugabe von VI aus. Kach 30 rain wurden weitere 10 mMol Methylmagnesiumjodiä zugegeben und das Reaktionsgemisch weitere 60 min gerührt.

"7,

Das Reaktionsgemisch wurde in 10 cin^ gesättigte Amraoniumchlorid-lösung gegossen, mit Eisv/asser verdünnt und mit Äther extrahiert. Die Ätherauszüge wurden mit V/asser und gesättigter ITatriumchlorid-lösung gewesenen"und über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Das Produkt wurde durch Säulenchromatografie über Silica-gel mit Chloroform als Bluiermittel gereinigt. Das Infrarot-Spektrum stimmte mit der angegebenen Struktur über ein. Das Ultraviolett-Spektruin ^^272,282,294
roid-dien-systems

^^272,282,294 bestätigte das Vorhandensein desA⁵'⁷ Ste-

A²²-25-Hydroxycholecalciferol (viii). Eine Lösung von 0,07 g VI in 200 cnr⁵ Methanol-Äther (1:5) vmrde 10 min bei ungefähr 15° C mit UV-Licht von 300 nm bestrahlt. Die Bestrahlung wurde in einem photochemischen Reaktor (Rayonet der She Southern Kew England Ultraviolet Co., Heddletovm, Conn.) mit einem Quarzreaktionsgefäß, das mit einooi Stickstoffebuiator und einer V/asserkühlschlange versehen war, durchgeführt.

Die bestrahlte Lösung v/urde im Vakuum auf ungefähr 2 cm und dann unter einem Stickstoffstrom sur Trockene eingedampft. Es vmrde festgestellt, daß eine ungefähr 3O?£ige Umwandlung eingetreten war (bezogen auf die Antiiaontrichloridfarbreaktion von Meld et al, J. Biol. Chem., 136, 73 (1940). Pre- Λ "-25~hydroxycholecalciferol (VII) vmrde durch Säulenchromatografie über eine viellöchrige Kieselsäuresäule isoliert (ji'iüher et al in Anal. Biochem, 9» 303 (1966).

Die Säule v/urde mit einem Ather-n-Hexan Gradientensystem eluiort (lieville & DeLuca, Boichemistry, 5, 2201 (1966). Aufeinander folgende Fraktionen von 5 cm wurden gesammelt. Die Fraktionen, enthaltend VII, die durch ihre UV-Absorption bei 260 nm identifiziert wurden, wurden zur weiteren Reinigung au5£iiaiaei? gegeben.

Ungefähr 3 mg VII, das bei der Säulenchromatografie isoliert worden war, wurde durch 12stündiges Erhitzen in Benzol auf 60 C zu Δ ' -25~Hydrozycholecalciierol (VIII) isomerisiert. Das Benzol vmrde entfernt und das Produkt in Pyridinlösung

mit Essigsäureanhydrid acetyliert. Das isolierte Diacetat wurde durch Säulenchromatografie unter Anwendung von mit Silbernitrat Imprägnierter Kieselsäure und Äther-n-Hexan

22 als Lösungsmittel gereinigt. Das eis- ^ -25-HCC-Diacetat

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und das trans-^. "-25-HCC-Diacetat wurden getrennt und erwiesen sich als mehr als 90 i> rein. Die eis- und trans-Diacetate von VIII wurden mit Aluminiumhydrid in Äther hydrolisiert, um die Acetylgruppe abzusTjalten (Blunt and DeLuca in Biochemistry, 8, 671 (1969).

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Das Ultraviolett-Spektrum dieser Isoraere von VIII stimmte

*\ AIc

mit der angenommenen Struktur überein, /\,, 265. Das Molekulargewicht von 39Q wurde durch das Massenspektrum bestätigt. Die Gas-Flüssigkeits-Chromatografie von jedem Isomer zeigte zwei Peaks (Pyro und Isopyro), die durch die thermische Umlagerung entstanden, v/ie sie von Blunt et al, Biochemistry, 7, 3317 (1968) für Cholecalciferol und seine Metaboliten beschrieben ist.

Bei der obigen Beschreibung ist Kieselsäure Bio-Rad-Kieselsäure, HA, -325 mesh (0,044 nun) der Calif. Corp. for Biochemical Research, los Angeles, Kalifornien und Silicagel Silica Gel 60 (70-230 mesh (0,062 bis 0,21mm) ASSH) E. Herck & Co., Darmstadt.

OO 00

Biologische Aktivität von eis-Δ -25-HCC und trans-A -25-

Die eis-und trans-lGOEiere von Δ -25-HCC wurden auf ihre antirachitische Wirkung mit Hilfe des Ratten-"line"-Tests untersucht (Uc S. Pharmacopeia XV, 889, Mack Publishing Co.₅ 1955) mit der Ausnahme, daß das Tersuchsmaterial (die Isomeren) in vier gleiche Anteile aufgeteilt und an den ersten vier aufeinander folgenden I'agen während der Versuchszeit verabreicht wurde.

Bezogen auf die in dem "line¹¹ Versuch erhaltenen Ergebnisse zeigte es sich, daß die eis- und trans-δ -25-HGC-Isomere jeweils eine antirachitische Aktivität von ungefähr 160 IU pro /Ug besaßen. Diese Aktivität ist wesentlich größer als diejenige von Vitamin D₅, dessen Aktivität zu ungefähr 40 IU pro /Ug berechnet wurde·

- Patentansprüche 409838/1026

Claims (3)

Pa tentansprüche

1. 22~I)öliydro~25-hydroxycholecalciferol.

2» Verfahren zur Herstellung der Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man 3ß-Acetoxy-22,23-norcholen3ldehyd umsetzt mit Phosphoniura-ylid, die entstehende & "^-Ilonocholensäure methylier'^"aen)<2v -Homocholensauromethyleaterrnit Essigsäureanhydrid in Pyridinlöfiung acetylisrt, d^fr/^iB^iJe^oiry-- Δ ""-lioraocholensäurenietliylester mit 1,3-Dibrom-5,5-dimethy!hydantoin bromiert und anschließend mit Srimethylphosphit dehydrohalogeniert,

fi c op 5 7 22 5 ⁿ

aus dem Gem.sch der Δ ^r> * und A ' ' Isomere denZ^'¹'

Honioester durch fraktionierte Kristallisation abtrennt

und mit Magnesiumbromid behandelt, das entstehende 7-JDehydro·

Δ -25-hvdroxⁱ)Tcholesterol einer UV-Bestrahlung bei 300 nm

- 2?

in einem Äthanol-Ätlier-Geraisch unterwirft und das Pro-Δ "~ 25-hydroxycholecalciferol zu dem gevmnschten 22-Dehydro-25-hydroi^cholecalciferol isoiaerisiert,

3. Verv.'endung der VerHndung nach Anspruch 1 zur Herstellung antirachitischer Mittel.

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