-
ritium-markierte Steroide
-
Die Erfindung betrifft Tritium-markierte Steroidderivate der allgemeinen
Formel I
worin R1 eine niedere Alkylgruppe, X die Gruppierungen
wobei R2 ein Wasserstoffatom oder eine Acylgruppe darstellt, x x je ein H3-Atom
in 15-und 16-Stellung, Y ein Sauerstoffatom, eine durch saure Hydrolyse in ein Sauerstoffatom
überführbare Gruppe oder die Gruppierung H,oR3, in der R3 ein Wasserstoffatom oder
eine Acylgruppe darstellt, bedeuten, die Ringe A und B eine 4,5- oder 5,10-Doppelbindung
aufweisen, wenn Y ein Sauerstoffatom oder die Gruppierung H,oR3 darstellt, oder
die Ringe A und B eine in 5-Stellung endende sowie gegebenenfalls
eine
in 3-Stellung endende Doppelbindung aufweisen, wenn Y eine durch saure Hydrolyse
in ein Sauerstoffatom überführbare Gruppe darstellt.
-
Als niedere Alkylreste R1 kommen Alkylreste mit 1-5 Kohlenstoffatomen
infrage. Bevorzugte Alkylreste sind die Nethyl- und die Äthyl gruppe Als Acylgruppen
R2 und R3 kommen Reste physiologisch verträglicher Säuren infrage, die üblicherweise
zur Veresterung von Steroidalkoholen verwendet werden. Hierzu zählen insbesondere
die organischen Carbonsäuren mit 1 bis 18, vorzugsweise 1 bis 11, Kohlenstoffatomen,
die der aliphatischen, cycloaliphatischen, aromatischen, arotatisch-aliphatischen
oder heterocyclischen Reihe angehören. Diese Säuren können gesättigt oder ungesättigt,
ein- oder mehrbasisch und/oder in üblicher Weise substituiert sein. Als Beispiel
für die Substituenten seien Alkyl-, Hydroxy-, Alkoxy-, Oxo- oder Aminogruppen oder
Halogenatome genaimt.
-
Beispielsweise seien folgende Carbonsciuren genannt: Ameisensäure,
Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Isobuttersäure, Valeriansäure, Isoval~eriansäure,
Capronsäure, Önanthsäure, Caprylsäure, Pelargonsäure, Caprinsâure, Undecylsäure,
Laurinsäure, Tridecylsäure, Myristinsäure, Pentadecylsäure, Trimethylessigsäure,
Diäthylessigsäure, tert.-Butylessigsäure, ß-Cyclopentylpropionsäure, Cyclohexylessigsäure,
Cyclohexancarbonsäure, Phenylessigsäure, Phenoxyessigsäure, Mono-, Di- und Trichloressigsäure,
Aminoessigsäure, Diäthylaminoessigsäure, Piperidinoessigsäure,
Morpholinoessigsäure,
Milchsäure, $Bernsteinsäure, Adipinsäure, Benzoesäure, Nikotinsäure, Isonikotinsäure,
Furan-2-carbonsäure.
-
Y ist unter anderem eine durch saure Hydrolyse in ein Sauerstoffatom
überführbare Gruppe, zum Beispiel eine Alkoxw-, Acyloxy-, Alkylthio-, Acylthiogruppe,
eine Alkyl-, Dialkyl-, Äcyl-, Diacyl-oder Alkylacylaminogruppe oder zum Beispiel
eine 3,3-Ketal-(Methylendioxy-, 2',2'-Dimethyl-1',3'-propylendioxy-), Hemithioketal-
oder Thioketalgruppe.
-
Die Ringe A und B enthalten bei einer einwertigen Gruppe Y Doppelbindungen
in 3- und 5-Stellung, beispielsweise in 2,3- und 5,10-, in 3,4- und 5,6-, in 2,3-
und 5,G- oder 3,4- und 5(10)-Stellung und bei einer zweiwertigen Gruppe Y eine einzige
olefinische Doppelbindung in 5-Stellung, zum Beispiel in 4,5-, 5,6- oder 5,10-Stellung.
-
In jedem Falle sind Doppelbindungen und Y so angeordnet, daß durch
saure Hydrolyse ein #4- oder #5(10)-3-Keton entsteht.
-
Die Verbindungen der allgemeinen Formel I sind Tritium-markierte Steroide,
die in nicht-markierter Form als Kontrazeptiva Verwendung finden oder Metabolite
solcher Kontrazeptiva sind.
-
Sie werden in der Radioimmunoassay-Technik als Reagens zur Bestimmung
des Blutspiegels der entsprechenden nicht-markierten Steroide benutzt.
-
Radioaktive Steroide sind fiir die Bestimmung von kleinen Steroidmengen
in Körperlüssigkeiten wie Blutserum, Blutplasma, Harn usw.
-
bereits hergestellt worden. Nach Entwicklung eines geeigneten Antikörpers
können die radioaktiven Moleküle als Tracer für den Radioimmunoassay verwendet werden.
-
Zur Herstellung radioaktiv markierter Steroidc wurden verschiedene
liege eingeschlagen.
-
Man kann zum Beispiel an das zu bestimmende Steroidmolekül über eine
geeignete funktionelle Gruppe eine Aminosaure ankoppeln, die dann mit 131 Jod oder
125 Jod markiert wird. Die Radiojodmarkierten Verbindungen haben den Nachteil, daß
bei der kurzen Halbwertszeit von 131 J uiA den schlecht reproduzierbaren Meßwerten
bei 125 J Messungen wiederholt durchgeführt und daher weitere Chargen an Radiojodverbindungen
hergestellt werden müssen.
-
Man hat auch das zu bestimmende Steroid direkt mit Tritium markiert
Im allgemeinen werden hierbei 2 Tritiumatome in das Molekül eingebaut, so daß eine
spezifische Aktivität von mindestens 50 Ci/mMol entsteht. Es hat sich jedoch gezeigt,
daß die so bergestellten Verbindungen nicht stabil sind, sie verlieren Tritium und
erreichen nicht die gewünschte spezifische Aktivität. Als Alternative hat man die
Moleküle durch ein Austauschverfahren mit Tritium markiert. Diese Methode führt
zu einer statistischen Verteilung des Tritiums im Molekül. Auch diese markierten
Moleküle sind instabil und zudem fiir chemische und biochemische Reaktionen wenig
geeignet.
-
Demgegenüber wurde nun gefunden, daß durch Anlagerung von Tritium
an die 15,16-Doppelbindung von Steroid-17-Ketonen Tritium markierte Steroide entstehen,
die gegenüber chemischen Reaktionen stabil sind, eine spezifische Aktivität von
ca.
-
57 Ci/ilol erreichen und ohne Aktivitätsverlust gelagert werden können
Die in 15,16-Stellung Tritium markierten Steroid-17-Ketone können ohne Aktivitätsverlust
in 17-Stellung äthinyliert werden, eine in 3-Stellung vorhandene Keto-schutzgruppe
kann abgespalten, die freigesetzte 3-Ketogruppe gewünschtenfalls zur 3-Hydroxygruppe
reduziert und die Hydroxygruppen in 3- und 17-Stellung gewünschtenfalls verestert
werden.
-
Die Erfindung betrifft demnach auch ein Verfahren zur Herstellung
Tritium-markierter Steroidderivate der allgemeinen Formel I
worin
R1 eine niedere Alkylgruppe.
-
X die Gruppierungen
oder
wobei R2 ein Wasserstoffatom oder eine Acylgruppe darstellt, x x Tritiumatome in
15- und 16-Stellung (je ein Tritiumatom), Y ein Sauerstoffatom, eine durch saure
Hydrolyse in ein Sauerstoffatom überführbare Gruppe oder die Gruppierung H,0R3,
in der R3 ein Wasserstoffatom oder eine Acylgruppe darstellt, bedeuten, die Ringe
A und B eine 4,5- oder 5,10-Doppelbindung aufweisen, wenn Y ein Sauerstoffatom oder
die Gruppierung H,OR3 darstellt, oder die Ringe A und B eine in 3-Stellung endende
Doppelbindung aufweisen, we-an Y eine durch saure Hydrolyse in ein Sauerstoffatom
überführbare Gruppe darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß man ein #15-17-Keton
der allgemeinen Formel II
worin R1 die in Formel I angegebene Bedeutung hat, Y' eine durch
saure Hydrolyse in ein Sauerstoffatom überführbare Gruppe bedeutet und die Ringe
A' und B' eine in 5-Stellung endende sowie gegebenenfalls eine in 3-Stellung endende
Doppelbindung aufweisen, mit trägerfreiem Tritium hydriert und gegebenenfalls eine
oder mehrere der folgenden Reaktionen anschließt, mit Hilfe eines den Äthinylrest
abgebenden Mittels in 17-Stellung äthinyliert, die 17-Hydroxyverbindung Asz verestert,
vor oder nach der Äthinylierung durch saure Hydrolyse die 3-Ketogruppe freisetzt,
gegebenenfalls die 3-Ketoverbindung reduziert und gegebenenfalls die Hydroxygruppen
in 3- oder 3,17-Stellung verestert.
-
Die Anlagerung von Tritium an die 15,16-Doppelbindung erfolgt in an
sich bekannter Weise mit trägerfreien Tritium in Gegenwart eines üblichen Katalysators.
Als Katalysator ist zum Beispiel ein Edelmetallkatalysator auf einem inerten Trägermaterial
geeignet. Ein solcher Katalysator ist zum Beispiel 10 % Palladium auf Kohle. Als
Träger kommen auch andere Materialien, wie zum Beispiel Calziumcarbonat infrage.
Als Katalysatoren können auch verwendet werden: Raney-Nickel, Palladiumoxid, Tris-triphenylphosphin-rhodium-(I)-chlorid
usw.
-
Die Äthinylierung in 17-Stellung erfolgt in üblicher Weise mit Hilfe
eines den Äthinylrest abgebenden Mittels. Das Äthinylierungsmittel kann zum Beispiel
ein Äthinylmagnesiumhalogenid oder ein Alkalimetallacetylid sein. Das zur Äthinylierung
des 17-Ketons verwandete Alkalimetallacetylid kann auch in situ gebildet werden.
-
Man läßt in einem geeigneten Lösungsmittel Acetylen und ein Alkalimtall
(insbesondere Kalium, Natrium oder Lithium), vorzugsweise in Gegenwart eines C4-
oder C5-Alkohols oder von flüssigem Ammoniak, aufeinander einwirken, bis das Alkalimetall
in Lösung gegangen ist, und gibt denn das zu äthinylierende Steroidketon hinzu.
-
Die Äthinylierung wird bei Reaktionstemperatur in einem inerten Lösungsmittel
durchgeführt.
-
Als Lösungsmittel sind Dialkyläther, Tetrahydrofuran, Dioxan, Benzol,
Toluol usw. geeignet.
-
Für die gegebenenfalls anschließende Veresterung des durch Äthinyleerung
erhaltenen tertiären 17-Carbinols kommen die üblicherweise zur Veresterung t ertiärer
St ero idalkohole angewendeten Verfahren infrage. Beispielsweise seien die Umsetzung
mit einem Säureanhydrid in Gegenwart starker Säuren, wie zum Beispiel p-Toluolsulfonsäure,
bei Raumtemperatur oder die Umsetzung mit einem Säureanhydrid in Gegenwart eines
tertiären Amins, wie zum Beispiel Pyridin, Dimethylaminopyridin, Triäthylamin usw.,
in der Wärme bei etwa 20-150°C genannt.
-
Die Freisetzung der 3-Ketogruppe (Y=0) kann vor oder nach der Äthinylierung
und gegebenenfalls Veresterung der 17-Hydroxygruppe nach dem Fachmann bekannten
Nethoden durchgeführt werden.
-
Zur Abspaltung der Schutzgruppe Y kommen beispielsweise Mineralsäuren,
wie zum Beispiel Perchlorsäure, Schwefelsäure oder Salzsäure, oder organische S".uren,
wie zum Beispiel Oxalsäure in Betracht. Die Spaltung wird vorzugsweise in alkoholischer
Lösung
bei Temperaturen zwischen etwa 20 und 1000C durchgeführt.
-
Die Reduktion der 3-Ketogruppe kann nach an sich bekannten Methoden
durch Hydrieren mit einem Metallhydrid erfolgen. Als Wasserstoffdonatoren heben
sich insbesondere komplette Hydride, wie zum Beispiel Natriumorhydrid und Lithium-tri-(tert.-butoxy)-aluminiumhydrid
bewährt. Die Reduktion mit Natriumborhydrid wird vorzugsweise in wäßrig-alkoholischer
Lösung und die mit Lithium-tri-(tert.-butoxy)-aluminiumhydrid in ähterischer Lösung
vorgenommen.
-
Um eine gleichzeitige Reduktion der #4-Doppelbindung zu vermeiden,
werden milde Reaktionsbedingungen angewandt, d.h. die Reduktion wird bei Temperaturen
zwischen etwa 0 und 500C durchgeführt.
-
Für die gegebenenfalls anschließende Veresterung der Hydroxygruppe
in 3-Stellung stehen ebenfalls die aus der Steroidchemie bekannten Veresterungsverfahren
zur Verfügung. Beispielsweise sei die Umsetzung mit einem Säureanhydrid in Gegenwart
eines tertiären Amins bei Raumtemperatur genannt. Bei der Umsetzung bei höherer
Temperatur (20-150°C) oder in Gegenwart einer starken Säure anstelle eines Amins,
können die Hydroxygruppen in 3-und 17-Stellung gleichzeitig verestert werden.
-
Geeignete Ausgangsstoffe für das erfindungsgemäße Verfahren sind entweder
bekannt oder können nach bekaiten Verfahren hergestellt werden.
-
Es ist zum Beispiel 3-Methoxy-östra-2,5(10),15-trien-17-on als brauchbares
Ausgangsmaterial beschrieben in J.Med.Chem. 11 (1968) 924.
-
18-Methyl-3,3-(2,2-dimethyl-propylendioxy-5(6)und 5(10),15-östradien-17-on
können durch mikrobiologische Hydroxylierung von 18-Methyl-4-östren-3,17-dion mit
Penicillium raistrickii (ATCC 10490) zu 15α-Hydroxy-18-methyl-4-östren-3,17-dion
(Schrnel zrunkt l75l77O), Ketalisierung mit 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol und p-Toluolsulfonsäure
in 3-Stellung, Mesylierung mit Nethansulfochlorid in Pyridin zur 15α-Mesyloxyverbindung
und Abspaltung von Methansulfonsäure mit wasserfreiem Natriumacetat in Dimethylformamid
bei Raumtemperatur hergestellt werden.
-
Durch Anlagerung entsprechender Gruppen in 3-Stellung können 18-Methyl-3,3-Methylendioxy-,
3 ,3-Nethylendithio-, 5(6) und 5(10),15-östradien-3,17-dion hergestellt werden.
-
B e i s p i e l 20 mg 3,3-(2,2-Dimethyl-propylendioxy)-18-methyl-5,15-östradien-17-on
werden in 0,5 ml Essigester (destilliert über Pd/C 10%ig) über 5 mg Pd/C (10%ig)
mit 7,5 Ci Tritiumgas innerhalb von 20 Minuten hydriert. Man filtriert vom Katalysator
ab, entfernt das labile Tritium durch 3-maliges Abdestillieren von je 50 ml Methanol.
Nach Trocknen und Trennen auf analytischen Dünnschichtplatten erhält man des gewünschte
3,3-(2,2-Dimethylpropylendioxy)-18-methyl-[15,16-3H2]-5-östren-17-on, Ausbeute:
10 mg mit einer Aktivität von i ,64 Ci.
-
2 ml Tetrahydrofuran (destilliert über NaH) werden unter Einskühlung
mit Acetylen gesättigt und eine Grignadlösung aus 80 mg Magnesium und 350 mg Äthylbromid
in 2,5 ml Tetrahydrofuran unter Eiskühlung zugetropft und unter diesen Bedingungen
noch 30 Minuten Acetylen durchgeleitet. Danach werden 10,9 mg obiger Verbindung,
enthaltend 1,64 Ci gelöst in 0,5 ml Tetrahydrofuran, zugegeben. Man läßt auf Raumtemperatur
kommen und arbeitet nach 2 1/2 Stunden auf.
-
Hierzu wird die Lösung in eisgekühlte Ammoniumchloridlösung eingetropft,
mit Äther extrahiert, die Ätherphase neutral gewaschen, getrocknet und eingeengt.
Man erhält 10 mg 17α-Äthinyl-17ß-hydroxy-3,3-(2,2-dimethyl-propylendioxy)-18-methyl-[15,16-3H2]-5-östren
mit einer Aktivität von 1, Ci 8,5 mg obiger #5-Verbindung, enthaltend 1,2 Ci, werden
in 0,3 ml einer Lösung aus 1 ml Methanol, 0,1 ml Wasser und 49 mg Oxalsäure 30 Minuten
unter Rückfluß gehalten. Das Reaktionsgemisch wird in
Eiswasser
eingegossen, die kristalline Fällung abgesaugt, mit Wasser gewaschen und nach Lösen
in Methanol dünnschichtchrom tographisch getrennt. Man erhält 4,37 g 17α-Äthinyl-17ß-hydroxy-18-methyl-[15,16-3H2]-4-östren-3-on
mit 785 mCi.
-
Spez. Aktivität: 56 Ci/mMol W: #240 = 17 200 B e i s p i e l 2 20
mg 3-Methoxy-2,5(10) ,15-östratrien-17-on werden, wie in Beispiel 1 beschrieben,
mit Tritiumgas hydriert Man erhält 12 mg des gewünschten 3-Methoxy-[15,16-3H2]-2,5(10)-östradien-17-on
mit ca. 1,9 Ci. Durch eine Lösung von Lithium in Äthylendiamin wird bei Raumtemperatur
15 Minuten lang trockenes Acetylen geleitet und dann 12 12 mg obigen Enoläthers,
gelöst in Tetrahydrofuran, destilliert über NaH, zugetropft. Nach weiteren 15 Minuten
Durchleiten von Acetylen wird die Reaktionslösung unter schnellem Rühren in eine
überschüssige, gesättigte, wäßrige Oxalsäurelösung gegessen. Man rührt 20 Minuten
nach. Die ausgefallene Verbindung wird abgesaugt, gewaschen und getrocknet. Nach
Trennung auf analytischen Dünnschichtplatten erhält man 8 mg 17α-Äthinyl17ßhydroxy-[15,16-3H2]-5-östren-3-on
mit einer Aktivität von 1,5 Ci.
-
Spez. Aktivität: 57 Ci/mMol.
-
B e i s p i e l 3 4 mg der in Beispiel 2 beschriebenen Verbindung,
enthaltend 750 mCi, werden unter Stickstoff in 5 ml Methanol/Methylenchlorid gelöst
und 0,5 ml 1 n-Salzsäure zugegeben. Nach 3 Stunden wird mit Dicarbonat neutralisiert
und aufgearbeitet. Nach dünnschichtchromatischer Trennung erhält man 3,8 mg 17α-Äthinyl-17ß-hydroxy-[15,16-3H2]-4-östren-3-on
mit einer Aktivität von 650 mCi.
-
Spez. Mtivität: 57 Ci/mMol.
-
UV : #240 = 17 400.
-
B e i s p i e l 4 1 mg der nach Beispiel 3 erhaltenen Verbindung mit
einer Aktivität von 160 mit wird unter Stickstoff in 1 ml methanol gelöst und mit
Lithium-tri-tertiär-butoxy-aluminium-hydrid behandelt. Nach einer Stunde wird mit
Wasser verdünnt, das Methanol abgezogen und mit Äther extrahiert. Der getrocknete
Äther wird eingeengt der Rückstand mit 0,1 ml Pyridin und 0,05 ml Essigsäureanhydrid
aufgenommen, und die Lösung unter Stickstoff 2 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Man
erhält nach dünnschichtchromatographischer Trennung 0,6 mg 17α-Äthinyl-3ß,17ß-diacetoxy-[15,16-3H2]-4-östren
mit einer Aktivität von ca 90 mCi Spez. Aktivität: 57 Ci/mMol.
-
B e i s p i e l 5 1 mg der in Beispiel 1 erhaltenen Verbindung wird
in 2 ml Methylenchlorid (trocken) gelöst und 2 Äquivalente Essigsäureanhydrid zugefügt.
Nun wird bei +5°C eine katalytische Menge (wenigen als 0,1 µl) Perchlorsäure zugegeben,
nach 15 Minuten 0,5 ml Methanol zugefügt und nach Einengen über Dünnschichtchromatographie
gereinigt.
-
Man erhält 17α-Äthinyl-17ß-acetoxy-18-methyl-[15,16-³H2]-4-östren-3-on.
-
Spez. Aktivität: 54 Ci/mMol.
-
UV:#240 = 17 000.
-
Beispiel 6 Analog Beispiel 5 wird die Veresterung mit Undecylsäureanhydrid
ausgeführt. Man erhält 17α-Äthinyl-17ß-undecanoyloxy-18-methyl-[15,16-³H2]-4-östren-3-on.
-
Spez. Aktivität: 57 Ci/mMol.
-
UV:#240 = 17 200.