DE3348322C2

DE3348322C2 -

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Publication number: DE3348322C2
Application number: DE3348322A
Authority: DE
Inventors: Hector F. Deluca; Heinrich K. Madison Wis. Us Schnoes; Jacek W. Gif Sur Yvette Fr Morzycki
Original assignee: Wisconsin Alumni Research Foundation
Current assignee: Wisconsin Alumni Research Foundation
Priority date: 1982-09-20
Filing date: 1983-09-12
Publication date: 1991-07-25
Anticipated expiration: 2003-09-13
Also published as: GB8417477D0; IE832203L; JPH02209863A; FR2555173B1; IE56174B1; FR2555172B1; JPH02209862A; JPH0435458B2; FR2555173A1; GB2142922A; JPH0434540B2; DE3390212C2; JPH02209864A; JPH0518839B2; CH671222A5; GB2127023B; JPH0443916B2; JPH0518840B2; GB8325131D0; US4448721A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung neuer 5,7-Diensteroidverbindungen, die zur Herstellung von biologisch aktiven Vitamin-D-Verbindungen verwendet können. Desweiteren betrifft die Erfindung neue Steoridverbindungen, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als Zwischenprodukte entstehen.

Die D-Vitamine sind wichtige Mittel zur Kontrolle des Calcium- und Phosphat-Metabolismus bei Tieren und Menschen und werden seit langer Zeit als Diät-Ergänzungsmittel und in der klinischen Praxis verwendet, um ein richtiges Knochenwachstum und eine korrekte Knochenentwicklung zu gewährleisten. Es ist bekannt, daß die in vivo Aktivität dieser Vitamine, insbesondere von Vitamin D₂ und D₃, vom Metabolismus zu hydroxylierten Formen abhängt. So unterliegt Vitamin D₃ in vivo zwei aufeinanderfolgenden Hydroxylierungsreaktionen, die zuerst zum 25-Hydroxyvitamin D₃ und sodann zum 1,25-Dihydroxyvitamin D₃ führen, wobei von der letzteren Verbindung angenommen wird, daß sie für die bekannten vorteilhaften Wirkungen von Vitamin D₃ verantwortlich ist. In ähnlicher Weise unterliegt Vitamin D₂, welches allgemein als ein Diät-Ergänzungsmittel verwendet wird, einer analogen Hydroxylierungsfolge zu seinen aktiven Formen, wobei es zuerst zum 25-Hydroxyvitamin D₂ (25-OH-D₂) und anschließend zum 1,25-Dihydroxyvitamin D₂ (1,25-(OH)₂D₂) umgewandelt wird. Diese Tatsachen sind gefestigt und dem Fachmann bekannt (vgl. beispielsweise Suda et al., Biochemistry 8, 3515 (1969) und Jones et al., Biochemistry 14, 1250 (1975)).

Wie die Metaboliten der Vitamin-D₃-Serie sind die hydroxylierten Formen von Vitamin D₂, die zuvor genannt wurden, aufgrund ihres Wirkungspotentials und anderer vorteilhafter Eigenschaften hocherwünschte Diät-Zusatzmittel oder pharmazeutische Mittel zur Heilung oder Verhinderung von Knochenerkrankungen oder hiermit verwandten Erkrankungen (siehe US-PS 35 85 221 und US-PS 38 80 894).

Während alle Metaboliten von Vitamin D₃ durch chemische Synthese hergestellt worden sind, wurde nur wenig Mühe auf die Herstellung von Vitamin-D₂-Metaboliten verwendet. Die bekannten Syntheseverfahren für die Metaboliten der D₃-Serie (insbesondere insoweit, als sie die Herstellung von Verbindungen betreffen, die in der Seitenkette hydroxyliert sind) sind selbstverständlich im allgemeinen für die Herstellung der entsprechenden Vitamin-D₂-Metaboliten nicht geeignet, da letztere durch eine Seitenkettenstruktur (d. h. Gegenwart einer Doppelbindung und einer zusätzlichen Methylgruppe) charakterisiert sind, welche ein unterschiedliches synthetisches Vorgehen verlangt als dasjenige, welches bei den in der Seitenkette hydroxylierten D₃-Verbindungen anwendbar ist.

Zwei Verbindungen, die strukturell dem 25-OH-D₂ verwandt sind, wurden hergestellt, nämlich 22-Dehydro-25-hydroxycholecalciferol, welches als eine 24-Desmethyl-Analogverbindung von 25-OH-D₂ betrachtet werden kann (vgl. US-PS 37 86 062), und 24,25-Dihydroxyvitamin D₂, die 24-Hydroxy-Analogverbindung von 25-OH-D₂ (Jones et al., Biochemistry 18, 1094 (1979)). Jedoch sind die in diesen Mitteilungen vorgeschlagenen synthetischen Verfahren auf die Herstellung von 25-OH-D₂ selbst nicht anwendbar. In der Literatur ist keine Synthese der letzteren Verbindung beschrieben und trotz der Erwähnung in der Veröffentlichung von Salmond et al. (Tetrahedron Letters, 1695- 1698 (1977), vgl. Seite 1697 und Fußnote 11) über die erfolgreiche Herstellung von 25-OH-D₂ wurde keine Information über das Gesamtverfahren bis heute veröffentlicht.

Die Erfindung ermöglicht eine neue und bequeme Synthese von in 25-Stellung hydroxylierten Vitamin-D₂-Verbindungen. Das erfindungsgemäße, im Patentanspruch 1 angegebene Verfahren führt zu neuen 5,7-Diensteroidverbindungen, aus denen das gewünschte 25-Hydroxyvitamin D₂ (25-OH-D₂) und dessen 24- Epimer, 25-Hydroxy-24-epi-vitamin D₂ (25-OH-24-epi D₂), welche durch die nachfolgend angegebenen Strukturen charakterisiert sind (worin X₁ und X₂ Wasserstoffatome darstellen und Y eine Methylgruppe bedeutet) hergestellt werden können,

wie auch die entsprechenden Alkyl- oder Aryl-Analogverbindungen, welche durch die obigen Strukturen charakterisiert sind, worin Y einen Alkyl- oder Arylrest darstellt, sowie die hydroxylgeschützten Derivate dieser Verbindungen, die durch die obigen Strukturen angegeben sind, worin entweder X₁ oder X₂ oder X₁ und X₂ Acylreste sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt über die im Patentanspruch 2 angegebenen neuen Steroidderivate, die auch als Zwischenprodukte für die Herstellung der in der 25-Stellung hydroxylierten Vitamin-D₂-Verbindungen betrachtet werden können. Die Weiterverarbeitung dieser Zwischenprodukte bis zu den Endprodukten wird nachfolgend im einzelnen beschrieben.

Der nachstehend verwendete Begriff "Acyl" bezeichnet einen aliphatischen Acylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in allen möglichen isomeren Formen (z. B. Formyl, Acetyl, Propionyl, Butyryl, Isobutyryl, Valeryl, etc.) oder einen aromatischen Acylrest (Aroylrest) wie Benzoyl, die isomeren Methylbenzoyle, die isomeren Nitro- oder Halogenbenzoyle, etc., oder einem dicarboxylischen Acrylrest mit einer 2 bis 6 C-Atomen entsprechenden Kettenlänge, d. h. Acylreste der Art ROOC (CH₂)_n CO- oder ROOOCH₂-O-CH₂CO-, worin n Werte zwischen 0 und 4 annehmen kann und R Wasserstoff oder einen Alkylrest bedeutet, wie Oxalyl, Malonyl, Succinoyl, Glutaryl, Adipyl und Diglykolyl. Der nachstehend verwendete Begriff "Alkyl" steht für einen Niederalkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in allen möglichen isomeren Formen, z. B. Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl, sek.-Butyl, Pentyl, etc. Die Bezeichnung "Aryl" bedeutet einen Phenyl- oder einen substituierten Phenylrest, z. B. Alkylphenyl, Methoxyphenyl, etc.

Die von den Ausgangsverbindungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bis zu den Endprodukten führende Synthese kann in zwei Abschnitte unterteilt werden, nämlich (a) die Anfügung eines Seitenkettenfragments an einen geeigneten Steroid-Vorläufer, um ein 5,7-Diensteroid zu erhalten und (b) Überführung dieses 5,7- Diens in die Vitamin-D-Struktur unter, sofern dies erforderlich ist, weiterer Modifikation der Seitenkette, um die gewünschten 25-hydroxylierten Verbindungen herzustellen. Dieses allgemeine Schema erlaubt einige Flexibilität in der Auswahl spezieller Ausgangsmaterialien und in der genauen Reihenfolge einzelner Verfahrensstufen, zwei Merkmale, die von bemerkenswertem praktischen Vorteil und Bequemlichkeit sind.

Die Reaktionsfolge, die durch das nachfolgende Verfahrensschema I veranschaulicht ist, zeigt eine Ausführungsform der Gesamtsynthese, während das weiter unten wiedergegebene Verfahrensschema II einige Alternativen für die Durchführung der letzten vier Stufen der Synthese aufzeigt.

Ausgangsmaterialien für das erfindungsgemäße Verfahren sind 22-Aldehyd-Steroide, in denen im Ring B vorhandene Doppelbindungen in geeigneter Weise geschützt sind. Wie im Verfahrensschema I gezeigt wird, sind geeignete Verbindungen beispielsweise PTAD-Dien-geschützter 22-Aldehyd (1), (worin PTAD die dargestellte Phenyltriazolin-3,5-dion-Schutzgruppe bedeutet) oder 3,5-Cyclo-22-aldehyd (4), worin die Δ⁵-Doppelbindung über die i-Ether-Bildung geschützt ist. Diese beiden Verbindungen sind bekannte Produkte (vgl. beispielsweise Barton et al., J. Chem. Soc. (C) 1968 (1971); und Heyl et al., US-PS 26 23 052). Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf beide dieser Verbindungen in einer im wesentlichen analogen Art hergestellt werden.

Der erste Schritt dieses Verfahrens umfaßt die Addition eines geeigneten Seitenkettenfragments.

Verfahrensschema I

So liefert die Kondensation des Aldehyds (1) mit einem Sulfonyl-Seitenkettenfragment, wie es in dem Schema als Sulfon A (s. u.) in Form von dessen Anion angegeben ist, in einem Ether oder einem Kohlenwasserstoff- Lösungsmittel die Hydroxysulfon-Zwischenverbindung (2). Das Anion des Sulfon A-Seitenkettenfragments wird durch Behandlung des Sulfons mit einer starken Base, wie Lithiumdiethylamid, N-Butyllithium oder Ethylmagnesiumbromid (oder einem ähnlichen Grignard-Reagens) in einem Ether oder Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel hergestellt. Zu dieser Lösung des Sulfonanions wird der Steroidaldehyd (Verbindung 1) als eine Ether- oder Kohlenwasserstoff-Lösung zugesetzt. Die Reaktion wird vorteilhafterweise bei Raumtemperatur durchgeführt unter einer inerten Atmosphäre.

Die analoge Addition des Sulfons A an den Aldehyd (4) ergibt die Hydroxysulfon-Zwischenverbindung, die durch die Struktur (5) im Verfahrensschema I wiedergegeben ist.

Der nächste Schritt umfaßt die Abtrennung der Hydroxy- und Phenylsulfonylreste in der Seitenkette unter Bildung der 22(23)-trans-Doppelbindung. So ergibt die Behandlung der Verbindung (2) in Methanollösung, die mit Na₂HPO₄ gesättigt ist, mit Natriumamalgam unter einer inerten Atmosphäre die Verbindung (3), welche die gewünschte trans-22-Doppelbindung in der Seitenkette aufweist. Die analoge Behandlung der Verbindung (5) ergibt die 22-olefinische Verbindung (6). Die 22-Hydroxylgruppe in den Verbindungen (2) oder (5) kann auch acyliert oder sulfonyliert werden (z. B. mesyliert) vor der Na/Hg-Reduktionsstufe.

Es sei bemerkt, daß, wie im Verfahrensschema I dargestellt ist, die Addition des Seitenkettenfragments Sulfon A an die Aldehyde (1) oder (4) nicht die Epimerisierung an dem asymmetrischen C₂₀ Zentrum be wirkt, d. h. die Stereochemie an diesem Zentrum wird beibehalten, so wie es erforderlich ist. Gegebenenfalls kann die Beibehaltung der Stereochemie am C₂₀ in dieser Stufe der Synthese überprüft werden, indem die Zwischenverbindungen des Typs (3) oder (6) wieder in die ursprünglichen Aldehyd-Ausgangsmaterialien umgewandelt werden. Wird die Verbindung (6) beispielsweise einer Ozonolyse unter reduktiver Aufbereitung bei Anwendung von völlig herkömmlichen und Standard-Bedingungen unterworfen, dann führt dies zu dem entsprechenden C-22-Aldehyd, d. h. zum Aldehyd der Struktur (4). Spektroskopischer und chromatographischer Vergleich des durch die Ozonolyse erhaltenen Aldehyds mit dem ursprünglichen Ausgangsmaterial bestätigt die Beibehaltung der C-20-Stereochemie.

Die dritte Stufe des Verfahrens umfaßt die Umwandlung dieser Steroide mit geschütztem Ring B zu den gewünschten 5,7-Dien-Zwischenverbindungen (7). Im Falle derr PTAD-Dien-geschützten Verbindungen (3) wird diese Umwandlung in einem einzigen Schritt vollzogen, nämlich durch Behandlung von (3) mit einem starken Hydrid-Reduktionsmittel (z. B. LiAlH₄) in einem Ether-Lösungsmittel bei Rückflußtemperatur, wodurch das Dien (7) erhalten wird. Die Verbindung (7) kann auch aus dem i-Etherderivat (6) über mehrere, dem Fachmann geläufige Stufen erzeugt werden. Der i-Ether (6) wird dabei zuerst in Eisessig bei Rückflußtemperatur für etwa 2 Stunden solvolysiert, um das entsprechende 5-En-3-acetatderivat (6a) zu erhalten. Diese Verbindung wird dann in einer Kohlenwasserstofflösung (z. B. Hexan) bei Rückflußtemperatur, vorzugsweise in einer Inertatmosphäre, mit einem Bromierungsmittel (z. B. 1,3-Di-Brom- 5,5-dimethyldantoin) über einen Zeitraum von etwa 20 Minuten behandelt. Die erhaltene C-7-Brom-Zwischenverbindung wird direkt durch Auflösung in Xylol und Behandlung mit einer Base (z. B. S-Collidin) bei Rückflußtemperaturen unter einer Inertatmosphäre für etwa 90 Minuten dehydrobromiert. Das erhaltene 5,7-Dien-3-acetat wird sodann auf dem üblichen Wege isoliert und durch Hochleistungs- Flüssigkeitschromatographie oder Dünnschichtchromatographie auf Silikagelplatten gereinigt. Einfache Hydrolyse des Acetats (5% KOH in MeOH) liefert dann das 5,7-Dien (7). Dieser Hydrolyseschritt kann jedoch auch ausgelassen werden, da das 5,7-Dien-3-ol (7) oder die entsprechenden 3-O-Acylate für die anschließenden Verfahrensschritte verwendet werden können. Alle diese 3-O-Acylate sind selbstverständlich auch leicht durch Acylierung von (7) nach herkömmlichen Verfahren zugänglich.

Die Überführung des 5,7-Diens (7) zu den abschließenden Vitamin-D-Produkten umfaßt eine Reihenfolge von vier Schritten, wobei die Reihenfolge im Einzelfall, je nach Zweckmäßigkeit, geändert werden kann. Die im Verfahrensschema I dargestellte Reihenfolge umfaßt zuerst die Bestrahlung einer Ether- oder Kohlenwasserstofflösung des 5,7-Diens (7) mit ultravioletter Strahlung, um die Provitamin-Analogverbindung (8) zu ergeben, die durch Erwärmen (50-90°C) in einem geeigneten Lösungsmittel (z. B. Ethanol, Hexan) einer Isomerisierung zu der Analogverbindung von Vitamin D₂ (9) unterliegt. Der nächste Schritt, nämlich die Abspaltung der Ketal- Schutzgruppe, ist ein kritischer, erfinderischer Teilschritt, da die Ketal- Entfernung durch Hydrolyse zum entsprechenden Keto-Derivat (10) ohne Isomerisierung der 22(23)-Doppelbindung zur konjugierten 23(24)-Stellung verlaufen muß. Die Isomerisierung eines β,δ-ungesättigten Ketons zu dem konjugierten α,β-ungesättigten Keton kann unter Bedingungen der Ketal-Hydrolyse leicht auftreten, muß jedoch in diesem Falle vermieden werden, da sie zum Zweck der gesamten synthetischen Abfolge entgegenstehen würde. Im vorliegenden Verfahren wird die Ketal-Abtrennung durch Erhitzen des Ketals (9) in einem hydroxylgruppenhaltigen Lösungsmittel für 1 bis 2 Stunden unter Säurekatalyse bewirkt. (Es ist wünschenswert, den Fortschritt der Reaktion durch periodische chromatographische Analyse der rohen Reaktionsgemisches zu beobachten, hierfür eignet sich die Hochleistungsdünnschichtchromatographie). Das erhaltene Keton (10) wird sodann in dem letzten Schritt durch ein Grignard-Reagens (ein Alkyl- oder Aryl-Magnesiumhalogenid, z. B. Methylmagnesiumbromid) alkyliert, um die 25-Hydroxyvitamin D₂-Verbindung (11) zu ergeben. Die Alkylierung über ein Alkyllithium-Reagens, z. B. Methyllithium, ist ebenfalls wirksam und bequem. Wenn das Seitenkettenfragment Sulfon A, wie es in der ersten Stufe verwendet wird, racemisch ist, d. h. in einem Gemisch von seinen (R)- und (S)-Enantiomeren vorliegt, wird die Verbindung (11) als ein Gemisch von zwei C-24-Epimeren erhalten, d. h. (24S)- Epimer (11a), welches dem natürlichen Produkt entspricht, und dem (24R)-Epimer (11b), welches das 25-OH-24-epi-D₂ ist. Diese C-24-Epimeren werden zweckmäßigerweise durch Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie (HPLC) an einer wirksamen Säule mit mikrozerkleinertem Silikagel getrennt, um 25-OH-D₂ (11a) und 25-OH-24-epi-D₂ (11b) in reiner Form zu erhalten.

Es sei erwähnt, daß bei Verwendung von racemischen Sulfon A als Seitenketten-Ausgangsmaterial die frühen synthetischen Zwischenverbindungen, z. B. (3) [oder (6) und (6a)], wie auch das 5,7-Dien (7) und die nachfolgenden Zwischenverbindungen (8), (9) und (10) ebenfalls als die zwei C-24-Epimeren auftreten. Gegebenenfalls kann die Trennung der Epimeren an einer beliebigen, dieser Zwischenverbindungs-Stufen durchgeführt werden. Die (24R)- und (24S)-Epimeren können dann getrennt in den verbleibenden Stufen verarbeitet werden, um 25-OH-D₂ (11a) oder 25-OH-24-epi-D₂ (11b) zu ergeben, so wie es gewünscht wird. Es ist allgemein zweckmäßig, die Trennung in der Stufe der Endprodukte durchzuführen.

Da die Gemische von (24R)- und (24S)-Epimeren dann auftreten, wenn das Seitenkettenfragment Sulfon A, selbst eine racemische Verbindung ist, d. h. als ein enantiomeres Gemisch von (R)- und (S)-Formen vorliegt, ist es auch möglich, falls es gewünscht wird, die Notwendigkeit der Epimertrennung durch Verwendung eines optisch aktiven Sulfons A zu umgehen. So führt die Verwendung des (R)-Epimers von Sulfon A in dem vorliegenden Verfahren spezifisch zu 25-OH-D₂ (11a), während die Verwendung des entsprechenden (S)-Epimers von Sulfon A das 25-OH-24-epi-D₂ (11b) liefert, wie natürlich auch die entsprechenden Zwischenverbindungen in den reinen (24R)- oder (24S)-Formen; die Verwendung eines derart optisch reinen Sulfon-Ausgangsmaterials erfordert keine andere Modifizierung der beschriebenen Verfahrensschritte.

Die genaue Reihenfolge der Schritte vom 5,7-Dien (7) und den Endprodukten kann geändert werden. Tatsächlich gibt es drei zweckmäßige Synthesefolgen, die alle dieselben Schritte, jedoch in unterschiedlicher Abfolge, umfassen. Diese Alternativen sind im Verfahrensschema II angegeben, worin X₁ und X₂ in den Strukturdarstellungen Wasserstoff oder eine Acylgruppe angeben, wie beispielsweise Acetyl, Propionyl, Butyryl, Benzoyl oder substituiertes Benzoyl.

Die erste Alternative (durch den Buchstaben A im Verfahrensschema II angegeben), welche vom Dien (7A) (welches, sofern X₁=H ist, dem Dien (7) des Verfahrensschemas I entspricht) zu den Zwischenverbindungen (8A), (9A) und dem Endprodukt (11) führt, entspricht der Reaktionsfolge, die zuvor beschrieben wurde.

Alternativ dazu kann das Ketal im Dien (7A) zuerst hydrolysiert werden (vgl. Folge B im Verfahrensschema II), um das Dien-Keton zu ergeben, welches in dem Schema als (7B) angegeben wird, das nach der Bestrahlung das Provitamin- Keton (8B) ergibt. Die thermische Isomerisierung führt sodann zum Vitamin-D₂-Keton (10), welches über eine abschließende Grignard-Reaktion das 25-OH-D₂-Epimere (11) ergibt.

Bei der dritten Alternativen (C) wird das 5,7-Dien-keton (7B) zuerst mit einem Grignard-Reagens umgesetzt, um die 25-Hydroxy-Zwischenverbindung (7C) zu ergeben, die nach der Bestrahlung das entsprechende 25-OH-Provitamin D₂ (8C) ergibt. Die abschließende thermische Isomerisierung führt zu den 25-OH-D₂-Produkten (11).

So unterscheiden sich diese drei Alternativen lediglich in der genauen Reihenfolge, in welcher die spezifischen Schritte durchgeführt werden. Die experimentellen Bedingungen für die einzelnen Schritte sind jedoch den zuvor beschriebenen Verfahren analog. Unter den drei alternativen Abfolgen ist die Folge A allgemein bevorzugt aufgrund der Eignung der Zwischenverbindungen wie (9A) und (10) zur Herstellung von anderen Vitamin-D₂-Analogverbindungen und/oder markierten Derivaten.

Für jede dieser Abfolgen kann das 5,7-Dien (7) als die freie Hydroxylverbindung oder als ihr C-3-Acylat verwendet werden. In Abhängigkeit von der anschließenden Reaktionsfolge werden die abschließenden 25-OH-D₂-Produkte als die freien Hydroxylverbindungen erhalten oder, wenn es gewünscht wird, als die C-3- oder C-25-Acylate oder 3,25- Diacylate. So liefert die Synthese nach der Abfolge A oder B normalerweise die 25-OH-D₂-Produkte als die freien Hydroxylverbindungen, da die abschließende Grignard-Reaktion, die beiden Abfolgen gemeinsam ist, alle Acylgruppen entfernt. Die Reihenfolge C kann angewandt werden, um die 25-OH-D₂-Epimeren (11) als die freien Hydroxylverbindungen oder als die 3- oder 25-Monoacylat oder 3,25-Diacylat in Abhängigkeit von der eingesetzten Zwischenverbindung herzustellen. Beispielsweise kann die 5,7-Dien-Zwischenverbindung (7C), die im Verfahrensschema II gezeigt ist, als das 3-Acyl- oder das 25-Acyl- oder das 3,25-Diacylderivat verwendet werden, die aus dem 3,25-Diol durch Umsetzung

Verfahrensschema II

Verfahrensschema III

mit Acylchlorid- oder Säureanhydrid-Reagentien nach herkömmlichen Verfahren erhältlich sind. So ergibt die Reaktion der 3,25-Diol-Zwischenverbindung (7C) mit Essigsäureanhydrid in Pyridin bei Raumtemperatur das 3-Acetat. Das entsprechende 3,25-Diacetat wird durch weitere Acylierung bei erhöhter Temperatur erhalten. Dieses kann mit verdünnter KOH/MeOH bei Raumtemperatur selektiv hydrolysiert werden, um das 25-Monoacetat zu ergeben. Weitere Umwandlung aller derartiger Acyl-Zwischenverbindungen durch die verbleibenden Schritte [zu (8C) und (11)] im Verfahrensschema II führt zu den 25-OH-D₂-Epimeren (11) in jeglicher gewünschter acylierter Form.

Die einzelnen 25-OH-D₂-Epimeren, 25-OH-D₂ (11a) oder 25-OH-24-epi-D₂ (11b) werden, wenn sie in den freien Hydroxylformen erhalten werden, auch zweckmäßigerweise in der C-3- oder C-25-Stellung oder in beiden Stellungen acyliert durch Umsetzung mit Säurehydriden oder Acylchloriden, wobei herkömmliche Bedingungen verwendet werden. So kann 25-OH-D₂ (11a) acyliert werden, um beispielsweise das 25-OH-D₂-3-acetat oder das entsprechende 3,25-Diacetat zu ergeben. Das 3-Monoacetat kann in üblicher Weise weiter in C-25-Stellung durch Behandlung mit einem unterschiedlichen Acylierungsmittel weiter acyliert werden oder alternativ dazu kann das 3,25-Diacetat durch eine schwache Base (KOH/MeOH) selektiv hydrolysiert werden, um das 25-Monoacetat zu ergeben, welches nach Wunsch mit einer unterschiedlichen Acylgruppe in der C-3-Stellung erneut acyliert werden kann. Zusätzlich zu Essigsäureanhyrid sind geeignete Acylierungsmittel Propionsäure-, Buttersäure-, Pentansäure- oder Hexansäure-Anhydride oder die entsprechenden Säurechloride oder aromatische Acylierungsmittel, wie die Säurechloride von Benzoesäure oder substituierten Benzoesäuren oder die Anhydride von Dicarbonsäuren, wie Succinsäure-, Glutarsäure-, Adipinsäure-, Diglykolsäure-Anhydride, oder die Acylchloride dieser Dicarbonsäure-monoester.

Zusätzlich zu den Acylaten sind die 5,6-trans-Isomeren von 25-OH-D₂ und 25-OH-24-epi-D₂ Verbindungen, die aufgrund ihrer bemerkenswerten, dem Vitamin D ähnlichen Wirksamkeit medizinisch anwendbar sind. Diese 5,6-trans-Verbindungen werden aus den 5,6-cis-Isomeren [d. h. (11a) oder (11b)] durch mit Jod katalysierter Isomerisierung nach den Verfahren von Verloop et al., Rec. Trav. Chim. Pays Bs 78, 1004 (1969) hergestellt. Die entsprechenden 3- und/oder 25-Acylate werden in entsprechender Weise durch analoge Isomerisierung der entsprechenden 5,6-cis-Acylate oder durch Acylierung der 5,6-trans-25-OH-D-Verbindungen erhalten.

Die 25-Keto-Zwischenverbindung (d. h. Verbindung (10) in dem Verfahrensschema I kann sich als Substrat für die Herstellung von 25-OH-D₂ oder dessen 24-Epimer in durch Isotopen markierter Form dienen, nämlich durch Umsetzung des Ketons mit im Handel erhältlichen, durch Isotopen markierten Grignard- oder Methyllithium-Reagentien, wobei 25-OH-D₂-Verbindungen entstehen, die am Kohlenstoff-26 mit ¹³C, ¹⁴C, ²H oder ³H markiert sind.

Ferner dient die Keto-Vitamin-D-Verbindung (10) auch als eine geeignete Zwischenverbindung für die Synthese von 25-OH-D₂-Analogverbindungen der nachstehend dargestellten Formel (12)

worin X₁ und X₂ unter Wasserstoff und Acyl ausgewählt sind, und worin Y einen Alkylrest, jedoch nicht die Methylgruppe, oder einen Arylrest darstellt. Diese Verbindungen werden durch Umsetzung des Ketons (10) mit dem entspre chenden Alkyl- oder Aryl-Grignard- oder Alkyl- oder Aryllithium- Reagens hergestellt. Beispielsweise führt die Behandlung des Ketons (10) mit Ethylmagnesiumjodid zu dem obigen Produkt (12), worin X₁=X₂=H ist und Y=Ethyl ist; eine ähnliche Behandlung des Ketons (10) mit Isopropylmagnesiumbromid oder Phenylmagnesiumbromid ergibt die entsprechenden 25-OH-D₂-Verwandten der obigen Struktur (12), worin Y=Isopropyl bzw. Phenyl ist. Andere Alkyl- Analogverbindungen der Struktur (12), z. B. worin Y für Propyl, Butyl, sek.-Butyl, Isobutyl, Pentyl steht, werden durch analoge Reaktionen hergestellt. Die Acylierung dieser Produkte durch die oben erörterten Verfahren liefert die C-3- oder C-25-O-Acylate oder 3,25-Di-O-acylate. Die Isomerisierung der 5,6-Doppelbindung nach dem Verfahren von Verloop et al., welches zuvor zitiert wurde, ergibt die 5,6-trans-Isomeren der Verbindungen der Struktur (12) und/oder deren Acylate.

Da die Verbindungen, in denen Y ein höheres Homologes von Methyl ist, im allgemeinen einen ausgeprägten lipophilen Charakter besitzen können die Alkyl- oder Aryl-Analogverbindungen, die durch die obige Struktur (12) angegeben sind oder deren 5,6- trans-Isomere, in den Fällen angewandt werden, wo ein größeres Maß an lipophilem Charakter gewünscht ist.

Das benötigte Seitenkettenfragment Sulfon A wird nach dem Verfahren, welches im Verfahrensschema III dargestellt ist, hergestellt. Diese direkte Synthese umfaßt als ersten Schritt die Umsetzung des im Handel erhältlichen 4-Hydroxy-3-methylbutan- 2-ons mit p-Toluolsulfonylchlorid, um den entsprechenden Toluolsulfonylester zu bilden. Dieses Produkt wird sodann mit Thiophenol in Gegenwart einer Base (z. B. Kalium-tert.- butylat) behandelt, wodurch die Toluolsulfonylgruppe verdrängt wird und der entsprechende Phenylthioether gebildet wird. Im nächsten Schritt wird die Ketongruppe durch Reaktion mit Ethylenglykol unter Säurekatalyse als Ethylenketal geschützt, wobei herkömmliche Bedingungen eingesetzt werden, die dem Fachmann bekannt sind. Die Oxidation dieses Produkts mit einer Persäure (z. B. Perbenzoesäure oder m-Chlorperbenzoesäure) in einer Halogenkohlenwasserstofflösung (z. B. CH₂Cl₂) liefert dann das gewünschte Sulfon, das markierte Sulfon A, wie es im Verfahrensschema III dargestellt ist.

Wenn das Sulfon A in der optisch aktiven Form gewünscht wird, d. h. als das reine (R)- oder (S)-Epimer, ist es sachdienlich, optisch aktive Ausgangsmaterialien zu verwenden, wie beispielsweise das Ethylenketal von (3R)-4-Hydroxy-3- methylbutan-2-on oder das Ethylenketal von (3S)-4-Hydroxy- 3-methylbutan-2-on. Jedes dieser Ethylenketale wird sodann über die geeigneten Stufen des Verfahrensschemas III weiter verarbeitet, nämlich a) Tosylierung, b) Phenylsulfid- Bildung und c) Persäure-Oxiden, um aus dem (R)-Ketal- Ausgangsmaterial das (S)-Enantiomer von Sulfon A und aus dem (S)-Ketal das (R)-Enantiomer von Sulfon A zu ergeben. Die (R)- und (S)-Ketal-Ausgangsmaterialien werden selbst zweckmäßigerweise aus handelsüblich zugänglichem racemischen α-Methylacetoacetatethylester (Ethyl-2-methyl-3-oxobutonat) wie folgt erhalten: Der Ketoester wird in den Ethylen-Ketalester durch Umsetzung mit Ethylenglykol unter Säurekatalyse nach herkömmlichen Verfahren überführt und die Esterfunktion wird sodann reduziert (LiAlH₄ in Ether), um den racemischen Ketalalkohol (2,2-Ethylendioxy-3-methylbutan-4-ol) zu ergeben. Die Aufspaltung des racemischen Gemisches wird durch Überführung in ein Gemisch von Diastereomeren (durch Umsetzung der Alkoholfunktion mit einem optisch aktiven Acylierungsmittel), die sodann getrennt werden, durchgeführt. Beispielsweise kann der Alkohol in das entsprechende α-Methoxy-α- trifluormethylphenylacetylderivat (oder ein ähnliches optisch aktives Acylat) durch Umsetzung in Pyridin-Lösung mit einem Chlorid der optisch aktiven (+)α-Methoxy-α-trifluormethyl- phenylessigsäure überführt werden (nach den Verfahren von beispielsweise Dale et al., J. Org. Chem. 34, 2543 (1961); Eguchi et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78, 6579 (1981)); dieses Gemisches von diastereomeren Acylderivaten ist nun durch HPLC oder ähnliche chromatographische Verfahren in seine beiden Komponenten aufspaltbar, nämlich das Acylat des (R)-Enantiomers und das Acylat des (S)-Enantiomers. Die Abtrennung der Acylgruppe in jeder Verbindung durch Basenhydrolyse unter Standardbedingungen liefert dann das Ethylenketal von (3R)-4-Hydroxy-3-methylbutan-2-on und das Ethylenketal von (3S)-4-Hydroxy-3-methylbutan-2-on, die dann getrennt zu dem entsprechenden Sulfon-A-Enantiomer gemäß der obigen Beschreibung weiter verarbeitet werden. Wenn es gewünscht wird, können optisch aktive Hydroxybutanon- Zwischenverbindungen, d. h. (3R)-4-Hydroxy-3-methylbutan- 2-on und (3S)-4-Hydroxy-3-methylbutan-2-on ebenfalls aus natürlich auftretenden optisch aktiven Substraten hergestellt werden. So wird durch Umsetzung der bekannten (S)-3-Hydroxy-2-methylpropanonsäure (β-Hydroxyisobuttersäure) mit Methyllithium das (3S)-4-Hydroxy-3-methylbutan- 2-on erhalten. Das entsprechende (3R)-Hydroxybutanon kann aus derselben (S)-Hydroxy-isobuttersäure durch Transposition der Funktionen, d. h. Umwandlung der Hydroxymethylgruppe zu einer Methylketonfunktion und Reduktion der Säure zum Alkohol nach an sich bekannten Methoden hergestellt werden.

In den nachfolgenden Beispielen beziehen sich die Zahlenangaben, die spezifische Produkte kennzeichnen auf die in den Verfahrensschemata I oder II verwendeten Zahlenangaben.

Beispiel 1

Der C-22-Aldehyd (1) wird durch Abbau von Ergosterolacetat (in welchem das Diensystem des Rings B durch Diels-Alder- Addition von 4-Phenyl-1,2,4-triazolin-3,5-dion geschützt wurde) nach dem Verfahren von Barton et al. (supra) erhalten. Der i-Etheraldehyd (4) wird aus Stigmasterol nach dem Verfahren gemäß US-PS 26 23 052 erhalten.

Beispiel 2 Synthese des Seitenkettenfragments (Sulfon A)

Eine Lösung von 4-Hydroxy-3-methylbutan-2-on (12,75 g; 0,125 Mol) in Pyridin (100 ml) wird unter Rühren mit p-Toluolsulfonylchlorid (p-TsCl) (33,25 g, 0,175 Mol) in Portionen versetzt und nach 14stündigem Stehen bei Raumtemperatur wird das Reaktionsgemisch in Wasser geschüttet und mit CH₂Cl₂ extrahiert. Der Extrakt wird einige Male mit wäßriger CuSO₄-Lösung und Wasser gewaschen und anschließend über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Die Entfernung des Lösungsmittels unter vermindertem Druck ergibt das rohe Tosylat, welches direkt für die nächste Reaktion verwendet wird.

Thiophenol (14 g), welches in DMF (100 ml) gelöst ist, wird mit tert.-BuOK (14 g) behandelt. Diesem Reagens wird das Tosylat zugesetzt und nach 12 Stunden bei Raumtemperatur wird das Gemisch in Wasser geschüttet und mit CH₂Cl₂ extrahiert. Der Extrakt wird mit wäßriger Na₂CO₃-Lösung und Wasser gewaschen und anschließend getrocknet. Die Abdampfung des Lösungsmittels ergibt einen öligen Rückstand, der durch Säulenchromatographie mit Silikagel gereinigt wird. Reines Phenylsulfid wird mit Benzol eluiert (Ausbeute 15 g).

Diesem Phenylsulfid-Derivat (15 g) in Benzol (100 ml) werden Ethylenglykol (6 g) und p-TsOH (20 mg) zugesetzt und das Reaktionsgemisch wird unter einer Dean-Stark-Falle für 3 Stunden erhitzt. Nach dem Kühlen wird es mit Na₂CO₃- Lösung mit Wasser extrahiert, anschließend getrocknet und das Lösungsmittel wird verdampft. Das Produkt, das gewünschte Ketal, ist chromatographisch homogen und kann in dem nächsten Schritt ohne weitere Reinigung verwenden wer den.

Das rohe Ketal in Dichlormethan (250 ml)-Lösung wird mit m-Chlorperbenzoesäure (m-CPBA) (80-85%, 27 g, in Portionen zugesetzt) behandelt, während die Temperatur des Reaktionsgemisches unterhalb von 30°C gehalten wird. Nach der Zugabe des Reagens wird das Reaktionsgemisch bei Raumtemperatur unter gelegentlichem Schütteln stehengelassen. Wenn die Reaktion vollständig abgelaufen ist (etwa 1,5 Stunden) werden die aromatischen Säuren durch Extraktion mit wäßrigem NH₃ entfernt und die organische Schicht wird mit Wasser gewaschen und getrocknet. Die Verdampfung des Lösungsmittels ergibt das ölige Sulfon (Sulfon A) in im wesentlichen quantitativer Ausbeute (19 g). Das Produkt ist im wesentlichen rein (homogen nach TLC) und kann ohne jegliche weitere Reinigung verwendet werden; ¹H-NMRδ 1,18 (d, J=7 Hz, 3H, CH₃-CH-), 1,19 (s, 3H, CH₃-C-), 3,84 (m, 4H, Ketal-H), 7,3-7,6 und 7,6-7,9 (m, 3H+2H, aromatische Protonen); IRν: 1305, 1147, 1082 cm^-1; Massenspektrum m/z (relative Intensität): 255 (M⁺-Me, 21), 184 (66), 87 (92), 43 (100).

Beispiel 3 Kupplung von Sulfon A an Aldehyd (1): Hydroxysulfon (2) und Olefin (3)

Ein Grignard-Reagens wird aus Mg (535 mg; 22,22 mMol) und Ethylbromid in Ether (10 ml) hergestellt und die heftig gerührte Lösung wird mit Sulfon A (6 g; 2,22 mMol) in Benzol (6 ml) behandelt. Der gebildete Niederschlag wird mit einem Spatel zermahlen, das Rühren wird fortgesetzt und nach 15 Minuten wird der Aldehyd (1) (2,0 g) in Benzol (10 ml) zugegeben. Das Reaktionsgemisch wird bei Raumtemperatur für 24 Stunden gerührt, anschließend in wäßrige (NH₄)₂SO₄-Lösung geschüttet und mit Benzol extrahiert. Die organische Schicht ergibt nach dem Waschen mit Wasser, Trocknen und Abdampfen einen öligen Rückstand, der über Silikagel chromatographiert wird. In den Benzol-Ether- Fraktionen (8 : 2) wird überschüssiges Sulfon rückgewonnen (4,5 g); Eluierung mit Benzol-Ether (3 : 1) ergibt nicht umgesetzten Aldehyd (1) (1,0 g); die Reaktionsprodukte (2) werden mit Ethylacetat eluiert.

Das rohe Gemisch der steroiden α-Hydroxysulfone (2) wird in Methanol (200 ml), welches mit Na₂HPO₄ gesättigt ist, gelöst. Natriumamalgam (5,65%, 15 g) wird zugesetzt und das Reaktionsgemisch wird für 15 Stunden bei 4°C gerührt.

Nach Beendigung der Na/Hg-Reduktion wird Quecksilber durch Filtrieren entfernt und Methanol wird durch Verdampfen unter vermindertem Druck entfernt, Wasser wird zugesetzt und das organische Material wird mit Benzol extrahiert. Nach dem Trocknen und Verdampfen des Lösungsmittels wird der ölige Rückstand über eine Silikagel-Säule chromatographiert. Die Eluierung mit Benzol-Ether (1 : 4) ergibt Verbindung (3) als einen farblosen Schaum; ¹H-NMRδ: 0,80 (s, 17-H), 0,97 (s, 19-H), 1,22 (s, 26-H), 3,93 (m, 4H, Ketal-H), 4,44 (m, 1H, 3-H), 5,25-5,45 (m, 2H, 22-H und 23-H), 6,23 und 6,39 (Dubletts, J=8 Hz, 2×1H, 7-H und 6-H), 7,25-7,45 (m, 5H, -C₆H₅); IRν: 3603 (0-H), 1749, 1692 (C=O), 1406, 1038 cm^-1; Massenspektrum, m/z: 440 (M⁺-Triazolin, 24), 87 (100).

(Um die Ausbeute zu erhöhen, kann nicht umgesetzter Aldehyd (1), der oben zurückgewonnen wurde, durch die Sulfon- Addition rückgeführt werden und die erhaltenen α-Hydroxysulfone (2) werden dann, wie oben angegeben wurde, mit Natriumamalgam in gepuffertem Methanol behandelt, um zu sätzliches Olefin (3) zur Verfügung zu stellen. Die obigen Reaktionen werden vorzugsweise unter einer inerten Atmosphäre, wie Argon, durchgeführt.)

Beispiel 4 Kupplung von Sulfon A an Aldehyd (4): Hydroxysulfon (5) und Olefin (6)

Ein Grignard-Reagens wird aus Mg (75 mg, 3,1 mMol) und Ethylbromid in Ether (10 ml) hergestellt. Der Lösung von Ethylmagnesiumbromid wird unter Rühren Sulfon A (891 mg; 3,3 mMol) in Benzol (5 ml) zugesetzt. Nach 15minütigem Rühren der erhaltenen Suspension bei Raumtemperatur wird eine Lösung des Aldehyds (4) (290 mg) in Benzol (5 ml) zugesetzt. Die Reaktion wird 2,5 Stunden fortgesetzt, anschließend mit gesättigter (NH₄)₂SO₄-Lösung (5 ml) abgeschreckt und mit Ether verdünnt. Die abgetrennte organische Schicht wird mit Wasser gewaschen, getrocknet und eingedampft. Der ölige Rückstand, der (5) enthält, wird mit Essigsäureanhydrid (2 ml) und Pyridin (2 ml) behandelt. Das Reaktionsgemisch wird 24 Stunden stehengelassen, in Wasser eingegossen und mit Benzol extrahiert. Der Benzolextrakt wird mit einer wäßrigen Lösung von CuSO₄ und Wasser gewaschen, getrocknet und eingedampft. Das rohe Produkt [das Acetat von (5)] wird in Methanol, welches mit Na₂HPO₄ gesättigt ist, gelöst und Natriumamalgam (5,65%, 8 g) wird zugegeben. Das Reaktionsgemisch wird 16 Stunden bei 4°C gerührt. Nach der Umsetzung wird Quecksilber durch Filtrieren entfernt, Methanol wird eingedampft und Wasser und Benzol werden zugesetzt, um den Rückstand zu lösen. Die Benzolschicht wird getrocknet und eingedampft. Der ölige Rückstand wird über Silikagel chromatographiert. Die Eluierung mit Benzol-Ether-Gemisch (93 : 7) liefert die Verbindung (6) (206 mg; 54%), ¹H-NMRδ: 0,74 (s, 18-H), 1,04 (s, 19-H), 1,25 (s, 26-H), 2,78 (m, 1H, 6-H), 3,34 (s, 3H, -OCH₃), 3,97 (m, 4H, Ketal-H), 5,25-5,45 (m, 2H, 22-H und 23-H), IRν: 3470 (O-H), 1095 cm^-1; Massenspektrum, m/z (rel. Intensität): 456 (M⁺, 1), 441 (M⁺-Me, 45), 87 (100). Es soll angemerkt werden, daß der oben beschriebene Acylierungsschritt nicht wesentlich ist und gegebenenfalls ausgelassen werden kann; d. h. das Hydroxysulfon (5) kann direkt der Na/Hg-Reduktion zugeführt werden, wie in Beispiel 3. Die obigen Reaktionen werden vorzugsweise unter einer Inertatmosphäre, z. B. Argon, durchgeführt.

Beispiel 3 Entfernung der PTAD-Schutzgruppe: 5,7-Dien (7)

Ein Gemisch der Verbindung (3) (1 g) und Lithiumaluminiumhydrid (1,8 g) in THF (120 ml) wird unter Rückfluß 10 Stunden erhitzt. Nach dem Abkühlen wird überschüssiges Reagens mit einigen Wassertropfen zerstört und das Gemisch wird über wasserfreiem MgSO₄ getrocknet, filtriert und das Lösungsmittel wird abgedampft, um farbloses kristallines Material zu ergeben. Das rohe Dien (7) wird wiederholt aus Ethanol umkristallisiert; die ersten und zweiten Ausbeuten ergeben zusammen 415 mg von (7). Die Mutterlauge wird über eine Silikagelsäule chromatographiert, um mit Benzol-Ether (7 : 3) zusätzliche 120 mg (7) zu ergeben; Gesamtausbeute 535 mg (79%); Schmelzpunkt 132-134°C (aus Ethanol), ¹H-NMRδ: 0,63 (s, 18-H), 0,95 (s, 19-H), 1,23 (s, 26-H), 3,63 (m, 1H, 3-H), 3,95 (m, 4H, Ketal-H), 5,20-5,50 (m, 3H, 22-H, 23-H und 7-H), 5,57 (m, 1H, 6-H); IRν: 3430 (0-H), 1063, 1038 cm^-1; Massenspektrum, m/z (rel. Intensität): 440 (M⁺, 50), 407 (M⁺-H₂O-Me, 11), 87 (100); UVλ: 282 nm (ε=11 000).

Beispiel 6 Bestrahlung der Verbindung (7): Provitamin-Analogverbin dung (8)

Eine Lösung des Diens (7) (50 mg) in 150 ml Benzol-Ether (1 : 4) wird auf Eis gekühlt und mit Argon für 20 Minuten von Sauerstoff befreit. Das Reaktionsgemisch wird unter Argonatmosphäre für 18 Minuten mit einer Quecksilber-Bogenlampe (Hanovia SA-1), die mit einem Vycor-Filter ausgerüstet ist, bestrahlt. Das Lösungsmittel wird verdampft und der Rückstand wird durch HPLC chromatographiert (6,2 mm×25 cm mikrozerkleinertes Silikagel, 4 ml/min, 1400 psi) und mit 2% 2-Propanol in Hexan eluiert, um 22 mg (44%) Provitamin (8) zu ergeben; ¹H-NMRδ: 0,73 (s, 18-H), 1,24 (s, 26-H), 1,64 (s, 19-H), 3,96 (m, 5H, Ketal-H und 3-H), 5,35 (m, 2H, 22-H und 23-H), 5,50 (m, 1H, 9-H), 5,69 und 5,94 (Dubletts, J= 11,5 Hz, 2×1H, 6-H und 7-H); UVλ: 263 nm (ε=8900).

Beispiel 7 Isomerisierung von (8) zu der Vitamin-Analogverbindung (9)

Das Provitamin (8) (22 mg) wird in Ethanol (40 ml) gelöst und 150 Minuten unter Rückfluß erhitzt (Argonatmosphäre). Das Produkt wird durch HPLC gereinigt, um 18 mg (82%) des reinen Vitamins (9) zu ergeben; ¹H-NMRδ: 0,75 (s, 18-H), 1,24 (s, 26-H), 3,94 (m, 5H, Ketal-H und 3-H), 4,81 und 5,04 (2 schmal m, 2×1H, 19(Z)- und 19(E)-H), 5,33 (m, 2H, 22-H und 23-H), 6,03 (d, J= 11 Hz, 1H, 7-H), 6,22 (d, J=11 Hz, 1H, 6-H); Massenspektrum, m/z (rel. Intensität): 440 (M⁺, 17), 87 (100); UVλ: 265 nm (ε=17 000).

Beispiel 8 Hydrolyse des Ketals: Keto-Vitamin-D₂-Analogverbindung (10)

Der Lösung der Verbindung (9) (18 mg) in Ethanol (35 ml) wird p-Toluolsulfonsäure (7,5 mg) in Wasser (1 ml) zugesetzt und das Reaktionsgemisch wird unter Rückfluß 90 Minuten erhitzt (der Reaktionsverlauf wird durch HPLC beobachtet). Das Lösungsmittel wird verdampft, der Rückstand wird in Benzol gelöst und mit Wasser extrahiert. Die Benzol-Lösung wird getrocknet (wasserfreies MgSO₄) und eingedampft, um das Produkt (10) (16 mg); 99%) zu ergeben. ¹H-NMRδ: 0,57 (s, 18-H), 1,04 (d, J=7 Hz, 21-H), 1,13 (d, J=7 Hz, 28-H), 2,12 (s, 3H, 26-H), 3,10 (m, 1H, 24-H), 3,96 (m, 1H, 3-H), 4,82 und 5,05 (2 schmal m, 2×1H, 19(Z)- und 19(E)-H), 5,2-5,5 (m, 2H, 22-H und 23-H), 6,03 (d, J=11,5 Hz, 1H, 7-H), 6,22 (d, J=11,5 Hz, 1H, 6-H); IRν: 3596 (0-H), 1709 cm^-1 (C=O); Massenspektrum, m/z (rel. Intensität): 396 (M⁺, 41), 363 (M⁺-H₂O-Me, 13), 271 (M⁺-Seitenkette, 16), 253 (M⁺-Seitenkette- H₂O, 23), 136 (100), 118 (95); UVλ: 265 nm (ε=17 900).

Beispiel 9 Reaktion des Ketons (10) mit Methylmagnesiumjodid: 25-OH-D₂ (11a) und dessen Epimer (11b)

Ein Grignard-Reagens wird aus Magnesium (240 mg) und Methyljodid in wasserfreiem Ether (20 ml) hergestellt. Zu einem Zehntel dieser Lösung (2 ml; 0,5 M Lösung von CH₃MgJ) wird Keton (10) (16 mg; 0,04 mMol) in Ether (2 ml) zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wird bei Raumtemperatur 2 Stunden unter einer Inertatmosphäre gerührt, sodann mit wäßriger Lösung von NH₄Cl abgeschreckt, mit Benzol verdünnt und mit Wasser gewaschen. Die organische Schicht wird abgetrennt, getrocknet und eingedampft. Das rohe Produkt wird zuerst durch Säulenchromatographie mit Silikagel (Eluierung mit 20% Ether in Benzol) gereinigt und das Gemisch von (11a) und (11b) (16 mg; 96%), welches dadurch erhalten wird, wird sodann wiederholt über eine HPLC-Säule unter Verwendung von 2% 2-Propanol in Hexan als Eluationsmittel, chromatographiert, um die 24-Stereoisomeren, 24-epi-25-OH-D₂ (11b) und 25-OH-D₂ (11a) zu trennen. Chromatographie und erneute Chromatographie jedes Stereoisomers ergibt 4 mg an (11b) (gesammelt bei 68 ml), 4 mg (11a) (gesammelt bei 74 ml) und 7 mg des Gemisches von beiden Epimeren. Die Behandlung von 2 mg des Epimergemisches mit überschüssigem Essigsäureanhydrid in Pyridin-Lösung bei Raumtemperatur über Nacht und anschließender Standard-Aufarbeitung ergibt die entsprechenden 3-O-Acetate.

25-OH-D₂ (11a): [α]+56,8° (C=0,2 in EtOH); ¹H-NMRδ: 0,57 (s, 18-H), 1,00 (d, J=7 Hz, 28-H), 1,04 (d, J=7 Hz, 21-H), 1,15 und 1,17 (2 Singletts, 26-H und 27-H), 3,95 (m, 1H, 3-H), 4,82 und 5,05 (2 schmal m, 2× 1H, 19(Z)- und 19(E)-H), 5,23-5,43 (m, 2H, 22-H und 23-H), 6,05 und 6,22 (2 Dubletts, J=11 Hz, 2×1H, 7-H und 6-H); IRν: 3401 (O-H), 1645, 1631 (C=C), 971 cm^-1 (trans C=C); Massenspektrum, m/z (rel. Intensität): 412 (M⁺, 63), 394 (M⁺-H₂O, 10), 379 (M⁺-H₂O-Me, 23), 271 (M⁺-Seitenkette, 37), 253 (M⁺-Seitenkette-H₂O, 43), 136 (100), 118 (86), 59 (99); UVλ: 265 nm (ε=17 950).

24-epi-25-OH-D₂ (11b): [α]+50,7° (C=0,2 in EtOH); ¹H-NMRδ: 0,57 (s, 18-H), 0,99 (d, J=7 Hz, 28-H), 1,03 (d, J=7 Hz, 21-H), 1,14 und 1,16 (2 Singletts, 26-H und 27-H), 3,94 (m, 1H, 3-H), 4,82 und 5,03 (2 schmal m, 2×1H, 19(Z)- und 19(E)-H), 5,20-5,40 (m, 2H, 22-H und 23-H), 6,04 und 6,22 (2 Dubletts, J=11 Hz, 2×1H, 7-H und 6-H); IRν: 3401 (OH), 1643, 1630 (C=C), 971 cm^-1 (trans-C=C); Massenspektrum, m/z (rel. Intensität): 412 (M⁺, 62), 394 (M⁺-H₂O; 12), 379 (M⁺-H₂O-Me, 31), 271 (M⁺-Seitenkette, 44), 253 (M⁺-Seitenkette-H₂O, 55), 136 (110), 118 (67), 59 (38); UVλ: 265 nm (ε=17 300).

Es soll angemerkt werden, daß vom reinen Provitamin (7) die weitere Synthese (d. h. die Bestrahlungs-, Isomerisierungs-, Deketalisierungs- und Grignard-Reaktons-Schritte) ohne chromatographische Reinigung irgendeiner Zwischenverbindung durchgeführt werden kann. Die sorgfältige Säulenchromatographie über Silikagel vor der endgültigen Trennung durch HPLC entfernt alle Nebenprodukte.

Durch Umsetzung von 25-OH-D₂ (11a) mit jedem der folgenden Acylierungsreagentien, Essigsäureanhyrid, Propionsäureanhydrid,. Benzoylchlorid und Succinsäureanhydrid unter herkömmlichen Bedingungen, werden die folgenden Verbindungen erhalten:

25-OH-D₂-3-Acetat
25-OH-D₂-3,25-Diacetat
25-OH-D₂-3-Propionat
25-OH-D₂-3,25-Dipropionat
25-OH-D₂-3-Benzoat
25-OH-D₂-3,25-Dibenzoat
25-OH-D₂-3-Hemisuccinat.

Durch Umsetzung von 25-OH-24-epi-D₂ (11b) mit Essigsäureanhydrid oder Benzoylchlorid oder Diglykolsäureanhydrid unter milden herkömmlichen Bedingungen werden die folgenden Verbindungen erhalten:

25-OH-24-epi-D₂-3,25-Diacetat
25-OH-24-epi-D₂-3-Benzoat
25-OH-24-epi-D₂-3-Hemidiglykolat.

Beispiel 10

Durch Kupplung des Aldehyds (1) mit optisch aktivem (R)- Sulfon A der Struktur

und anschließender Na/Hg-Reduktion des Produkts gemäß den Bedingungen des Experiments, die in Beispiel 3 beschrieben sind, wird Verbindung (3) erhalten, welche die (24S)- Konfiguration in der Seitenkette aufweist, wie durch die Struktur

gezeigt wird und die Behandlung dieses Produkts mit LiAlH₄ gemäß den Bedingungen in Beispiel 5 liefert das 5,7-Dien (7), welches die (24S)-Seitenkettenkonfiguration aufweist; durch Bestrahlung dieses Produkts und anschließende thermische Isomerisierung nach den in den Beispielen 6 und 7 angegebenen Bedingungen werden nacheinander die Provitamin- D-Verbindung (8) und die Vitamin-D-Verbindung (9), welche die (24S)-Konfiguration aufweist, erhalten. Die Hydrolyse der so erhaltenen Verbindung (9) nach den Bedingungen gemäß Beispiel 8 schafft die (24S)-Ketovitamin-D-Verbindung (10) und aus diesem Produkt wird durch eine Grignard- Reaktion gemäß Beispiel 9 25-OH-D₂ (Struktur (11a) im Verfahrensschema I) erhalten.

Beispiel 11

Unter Verwendung des optisch aktiven (S)-Sulfons A mit der Struktur

in den in Beispiel 3 beschriebenen Reaktionen wird die Verbindung (3) erhalten, welche die (24R)-Seitenkettenstruktur gemäß nachfolgender Darstellung aufweist

und die Reduktion dieses Produkts nach den Bedingungen des Beispiels 5 liefert das 5,7-Dien (7), welches die (24R)-Konfiguration aufweist. Die Bestrahlung von (24R)- (7) nach Beispiel 6 ergibt die Provitamin-D-Analogverbindung (8) mit der (24R)-Konfiguration, und durch die nachfolgende thermische Isomerisierung nach den Bedingungen gemäß Beispiel 7 wird die Vitamin-D-Verbindung (9) erhalten, welche die (24R)-Seitenkettenstruktur aufweist. Die Ketalhydrolyse nach den Bedingungen des Beispiels 8 ergibt dann das (24R)-Ketovitamin D (10), und durch eine Reaktion dieses Produkts mit einem Methyl-Grignard-Reagens nach den Bedingungen des Beispiels 9 wird das 25-Hydroxy- 24-epi-vitamin D₂ (Struktur 11b), im Verfahrensschema I) erhalten.

Beispiel 12 Herstellungen von 5,6-trans-Verbindungen

25-OH-D₂ (Verbindung 11a) wird in Ether, der einen Tropfen Pyridin enthält, gelöst und mit einer Lösung von Jod in Hexan (ca. 0,5 mg/ml) für 15 Minuten behandelt. Die Zugabe einer wäßrigen Lösung von Natriumthiosulfat, Abtrennung der organischen Phase und Eindampfung der Lösungsmittel ergibt einen Rückstand, aus dem das gewünschte 25-Hydroxy- 5,6-trans-vitamin D₂ durch HPLC isoliert wird, wobei eine Silikagel-Säule mit mikrozerkleinertem Silikagel und 2% 2-Propanol in Hexan als Eluationsmittel verwendet werden.

Nach dem gleichen Verfahren wird aus 25-Hydroxy-24-epi-D₂ das entsprechende trans-Isomer erhalten, nämlich 25-Hydroxy- 5,6-trans-24-epi-D₂.

Aus 25-OH-D₂-3-Acetat wird 25-OH-5,6-trans-D₂-3-Acetat erhalten, und aus 25-OH-24-epi-D₂-3-Acetat wird 25-OH-5,6- trans-24-epi-D₂-3-Acetat durch Anwendung des oben beschriebenen Isomerisierungsvorganges erhalten.

Die Acylierung von 25-OH-5,6-trans-D₂ oder 25-OH-5,6- trans-24-epi-D₂ unter herkömmlichen Bedingungen liefert die entsprechenden Acylate, wie beispielsweise:

25-OH-5,6-trans-D₂-3-Acetat
25-OH-5,6-trans-D₂-3,25-Diacetat
25-OH-5,6-trans-D₂-3-Benzoat
25-OH-5,6-trans-D₂-3-Acetat-25-benzoat
25-OH-5,6-trans-24-epi-D₂-3-Acetat
25-OH-5,6-trans-24-epi-D₂-3,25-Dibenzoat.

Beispiel 13

Die Hydrolyse von 5,7-Dien-25-ketal (Verbindung (7A), worin X₁=H) unter Einsatz der in Beispiel 8 beschriebenen Bedingungen ergibt 3β-Hydroxy-24-methyl-27-norcholesta- 5,7,22-trien-25-on (Verbindung 7B, worin X₁=H). Die Bestrahlung dieses Produkts unter Bedingungen, die denjenigen von Beispiel 6 analog sind, ergibt die 25-Keto-Provitamin-D₂-Analogverbindung, die durch Struktur (8B) charakterisiert ist, worin X₁=H). Erhitzen von (8B) in einer Ethanol-Lösung gemäß den Bedingungen von Beispiel 7 liefert das 25-Keto-Vitamin-D₂-Produkt (Verbindung 10, worin X₁=H).

Beispiel 14

Die Umsetzung von 3β-Hydroxy-24-methyl-27-norcholesta- 5,7,22-trien-25-on (Verbindung (7B), worin X₁=H), wie es in Beispiel 13 erhalten wurde, mit Methylmagnesiumbromid gemäß den Bedingungen in Beispiel 9 ergibt 24-Methylcholesta- 5,7,22-trien-3β,25-diol (Verbindung (7C), worin X₁=X₂=H). Die Bestrahlung dieses Produkts unter den Be dingungen nach Beispiel 6 ergibt 25-Hydroxy-Provitamin-D₂- Produkt, welches durch die Struktur (8C), worin X₁=X₂=H charakterisiert ist. Die thermische Isomerisierung dieses Provitamins unter Verwendung der Bedingungen aus Beispiel 7 liefert die 25-Hydroxyvitamin-D₂-Verbindung (11), worin X₁=X₂=H.

Die Verarbeitung von 24-Methylcholesta-5,7,22-trien-3β,25- diol-3,25-diacetat (Verbindung (7C); X₁=X₂=Acetyl) über diese Reaktionsstufen unter Einschluß von Bestrahlung und thermischer Isomerisierung nach den Bedingungen der Beispiele 6 bzw. 7 ergibt die 25-OH-D₂-3,25-Diacetatepimeren (Verbindung (11), worin X₁=X₂=Acetyl).

Beispiel 15

Unter Einsatz von Bedingungen, die denjenigen nach Beispiel 9 analog sind, wird Mg mit den folgenden Halogeniden umgesetzt:

Ethyljodid, Propyljodid, Isopropylbromid, Butylbromid, sek.-Butyljodid, Isobutyljodid, Pentyljodid und Phenyl bromid,

und die entsprechenden Grignard-Verbindungen zu erhalten.

Durch Umsetzung jeder dieser Reagentien mit Keton (10) durch Verfahren, welche denjenigen von Beispiel 9 analog sind, können die folgenden Produkte erhalten werden:

Verbindung (12), worin X₁=X₂=H, Y=Ethyl,
Verbindung (12), worin X₁=X₂=H, Y=Propyl,
Verbindung (12), worin X₁=X₂=H, Y=Isopropyl,
Verbindung (12), worin X₁=X₂=H, Y=Butyl,
Verbindung (12), worin X₁=X₂=H, Y=sek.-Butyl,
Verbindung (12), worin X₁=X₂=H, Y=Isobutyl,
Verbindung (12), worin X₁=X₂=H, Y=Pentyl,
Verbindung (12), worin X₁=X₂=H, Y=Phenyl.

Durch Umsetzung des Ketons (10) mit durch Isotope markierte Methyl-Grignard-Reagentien, nämlich ¹³CH₃MgJ, ¹⁴CH₃MgJ, C²H₃MgJ, C³H₃MgJ unter Bedingungen, die denjenigen von Beispiel 9 analog sind, werden die folgenden Produkte erhal ten:

Verbindung (12), worin Y=¹³CH₃, X₁=X₂=H
Verbindung (12), worin Y=¹⁴CH₃, X₁=X₂=H
Verbindung (12), worin Y=C²H₃, X₁=X₃=H
Verbindung (12), worin Y=C³H₃, X₁=X₂=H,

gekennzeichnet durch Isotopen-Substitution in der Methylgruppe von Kohlenstoff-26 des Moleküls.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von 5,7-Dien-Steorid-Derivaten der allgemeinen Formel 7a worin X₁ ein Wasserstoffatom oder einen aliphatischen C₁-C₆ Acyl-, aromatischen Acyl- oder einen C₂-C₆ dicarboxylischen Acylrest bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Steorid-22-Aldehyd gemäß einer der nachstehenden Formeln 1 oder 4 worin Ac für einen der oben genannten Acylreste steht, mit einem Sulfon gemäß nachstehender Formel A kondensiert, die erhaltenen Kondensationsprodukte der Formeln 2 bzw. 5 mit einer mit Na₂HPO₄ gesättigten Methanollösung und Natriumamalgam in einer inerten Atmosphäre zu den Verbindungen der Formeln 3 bzw. 6 umsetzt und diese in an sich bekannter Weise in das 5,7 Dien-Steroid der Formel 7a überführt.

2. Steroidderivate der allgemeinen Formeln 3, 6a und 6 worin X₁ für ein Wasserstoffatom oder einen aliphatischen C₁-C₆ Acyl-, aromatischen Acyl- oder einen C₁-C₆ dicarboxylischen Rest steht.

3. Steroidderivate nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das asymmetrische Zentrum am Kohlenstoff-24 entweder die (R)-Konfiguration oder (S)-Konfiguration aufweist.