DE69200980T2

DE69200980T2 - Synthese von 1-Alpha-hydroxy-secosterinverbindungen.

Info

Publication number: DE69200980T2
Application number: DE69200980T
Authority: DE
Inventors: Hector F Deluca; Kato L Perlman; Heinrich K Schnoes
Original assignee: Wisconsin Alumni Research Foundation
Current assignee: Wisconsin Alumni Research Foundation
Priority date: 1991-03-11
Filing date: 1992-03-11
Publication date: 1995-05-11
Anticipated expiration: 2012-03-12
Also published as: CA2062520A1; ES2065745T3; ATE116292T1; JP2793428B2; EP0503923B1; JPH0597796A; CA2062520C; DE69200980D1; EP0503923A1

Description

Diese Erfindung betrifft Secosterin-Verbindungen, und insbesondere 1α-Hydroxy-homopregnacalciferol, das eine Secosterin-Verbindung ist, die wirksam bei der Induktion der Differenzierung maligner Zellen ist und Anwendung findet bei der Behandlung von Malignitäten wie Leukämie. Genauer gesagt, betrifft diese Erfindung eine neue Herstellung von Secosterin-Verbindung, und insbesondere die Herstellung von 1α-Hydroxy-homopregnacalciferol.

Hintergrund der Erfindung

Eine nützliche therapeutische Methode für die Behandlung von Malignitäten ist die Gabe von Verbindungen, die die Differenzierung maligner Zellen zu normalen Zellen stimulieren, wodurch die maligne Transformation inhibiert und/oder umgekehrt wird. So wurde von Suda et al. (US- Patent Nr. 4,391,802) gezeigt, daß 1α-Hydroxyvitamin D-Verbindungen (z.B. besonders 1α,25-Dihydroxyvitamin D&sub3; und 1-Hydroxyvitamin D&sub3;) beispielsweise aufgrund der Induktion der Differentiation maligner Zellen (genauer gesagt Leukämiezellen) zu nicht-malignen Makrophagen (Monocyten) potente Antileukämie-Aktivität besitzen. Daher sind diese Verbindungen nützlich für die Behandlung bestimmter Malignitäten und besonders für die Behandlung von Leukämie (Suda et al., US-Patent Nr. 4,391,802). Bei der Verwendung für solche Behandlung haben diese bekannten 1α-Hydroxyvitamin D-Verbindungen jedoch den Nachteil, daß sie auch sehr potente calcämische Mittel sind, d.h. sie verursachen erhöhte Blutcalciumspiegel, indem die intestinale Calciumabsorption und die Knochencalciumresorption stimuliert wird. Diese calcämische Aktivität stellt die wohlbekannte klassische Funktion dieser Verbindungen dar. Darüber hinaus korreliert die Zelldifferenzierungs-Aktivität (und daher die anti-Leukämie- Aktivität) dieser Verbindungen mit ihrer calcämischen Aktivität. Beispielsweise ist 1,25-Dihydroxyvitamin D&sub3;, die potenteste Verbindung bei der Induktion der Differenzierung maligner Zellen zu Makrophagen, auch der potenteste Vitamin D-Metabolit bei der Stimulation des Calciumtransports oder beim Anheben von Serumcalciumspiegeln. Für die praktische Verwendung als zelldifferenzierende Mittel ist diese potente calcämische Aktivität selbstverständlich ein unerwünschter Nebeneffekt, da die für die Wirksamkeit bei der Differenzierung maligner Zellen benötigten Dosen zu exzessiv hohen und nicht physiologischen Serum-Calciumspiegeln bei den behandelten Personen führen kann.
Es wurde auch eine neue Klasse von Secosterin-Verbindungen hergestellt (US-Patent Nr. 4,940,800), die hohe Differenzierungsaktivität gegenüber malignen Zellen wie Leukämiezellen zeigen, aber nicht die unerwünschten Nebeneffekte (potente calcämische Wirkung) einiger der bekannten obenerwähnten Verbindungen besitzen. Diese Selektivität und Spezifität der Wirkung macht die Secosterine zu nützlichen und bevorzugten Mitteln für die Behandlung von Malignitäten wie Leukämie.
Diese Klasse von Secosterinen wird durch die unten dargestellten allgemeinen Strukturen I und II charakterisiert:
worin R Methyl, Ethyl oder Propyl ist und worin X¹ und X² jeweils unabhängig Wasserstoff oder eine Hydroxy-Schutzgruppe darstellen. Rein strukturell hat diese Klasse von Secosterinen Ähnlichkeit mit einigen der bekannten Vitamin D-Verbindungen. Anders als die bekannten Vitamin D-Verbindungen üben die Secosterine jedoch die klassischen Vitamin D-Aktivitäten in vivo, d.h. Stimulierung des intestinalen Calciumtransports oder Mobilisierung von Knochencalcium, nicht aus, und sie können daher unter funktionellen Gesichtspunkten nicht als Vitamin D-Derivate eingeordnet werden. Diese Secosterine sind bemerkenswert wirksam bei der Induktion der Differenzierung von Leukämiezllen zu normalen (nicht-malignen) Makrophagen, da, wie oben erwähnt, potente Zelldifferenzierungs- Aktivität bei den bekannten Vitamin D-verwandten Verbindungen stets eng mit potenter calcämischer Aktivität verbunden war. Daher überwinden die Secosterine die Nachteile der bekannten oben erwähnten Vitamin D-verwandten anti-Leukämiemittel, und können als bevorzugte Mittel für die Kontrolle und Behandlung maligner Erkrankungen wie Leukämie angesehen werden. Dieser Befund stellt eine effektive Methode für die Behandlung von Malignitäten zur Verfügung, da die oben beschriebenen Secosterine, und bevorzugt ein α-Hydroxy-homopregnacalciferol, d.h. das Secosterin der allgemeinen Struktur I, worin R Methyl ist und X&sub1; und X&sub2; beide Wasserstoff sind, Personen in Dosen gegeben werden kann, die ausreichen zur Differenzierung maligner Zellen zu normalen Zellen, ohne daß gleichzeitig unphysiologisch hohe und schädliche Blutcalciumspiegel erreicht werden.
Eine verwandte Substanz, 1α-Hydroxypregnacalciferol, wurde vom Lam et al. hergestellt [Steroids 26, 422 (2975)]. Es sollte festgehalten werden, daß zusätzlich zu der hier offenbarten neuen Synthese die Secosterine der Strukturen I und II, worin R Methyl, Ethyl oder Propyl ist, auch entsprechend dem allgemeinen in US-Patent Nr. 4,940,700 dargestellten Verfahren hergestellt werden können. Geeignete Ausgangsmaterialien für den in 4,940,700 offenbarten Prozeß sind i-Ether-Steroide worin in Abhängigkeit vom angestrebten Endprodukt R Methyl, Ethyl oder Propyl sein kann.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung stellt eine verbesserte und neue Synthese der oben durch Strukturen I und II definierten Secosterin-Verbindungen zur Verfügung. Obwohl das hier offenbarte spezielle Beispiel die Synthese von 1α- Hydroxy-homopregnacalciferol zeigt, auch bekannt als 1α-Hydroxy-20-methylpregnacalciferol, muß die hier offenbarte Methode als von allgemeiner Natur und geeignet für die Synthese jedes der hier definierten Secosterine angesehen werden. Im allgemeinen verwendet die erfindungsgemäße Methode die in Schema I gezeigten Reagenzien und Bedingungen und umfaßt Tosylierung des geeigneten Alkohols und anschließende Reduktion des Tosylderivats zur angestrebten 20-Alkyl-Verbindung. Die 20-Alkyl-Verbindung kann dann entschützt werden, um das angestrebte Secosterin zur Verfügung zu stellen, nämlich 1α-Hydroxy-20-methyl-pregnacalciferol (üblicherweise als 1α-Hydroxy-homopregnacalciferol bezeichnet), worin R Methyl ist und X&sub1; und X&sub2; jeweils Wasserstoff sind, 1α-Hydroxy-20-ethylpregnacalciferol, worin R Ethyl ist und X&sub1; und X&sub2; jeweils Wasserstoff sind, und 1α-Hydroxy-20-propyl-pregnacalciferol, wo R Propyl ist und X¹ und X² jeweils Wasserstoff sind.
Die Herstellungsmethode für diese Secosterine kann breit dargestellt werden wie folgt, wobei die Methode die Stufen umfaßt:
Herstellung eines Tosylats der Formel
worin n eine ganze Zahl eines Wertes von 1 bis 3 darstellt, und X¹ und X² unabhängig eine Hydroxy-Schutzgruppe darstellen, Reduktion des Tosylats zu einem 20-Alkyl-Derivat der Formel
worin n, X¹ und X² wie oben definiert sind, und anschließende Umwandlung des 20-Alkyl-Derivats zum erwünschten 1α-Hydroxy-pregnacalciferol (abhängig vom Wert von n), worin X¹ und X² jeweils Wasserstoff sind.
Genauer gesagt stellt die Erfindung eine verbesserte und neue Synthese von 1α-Hydroxy-homopregnacalciferol zur Verfügung (früher synthetisiert in US-Patent Nr. 4,940, 700), und beinhaltet eine Methodologie, die ähnlich ist der für die Synthese Seitenketten-modifizierter Analoga von 1,25-Dihydroxycholecalciferol wie in Kutner et al., J. Org. Chem., 1988, 534, 3450 dargestellt. So wurde die in Verfahrensschema I dargestellte Verbindung (6), nämlich (5Z,7E)-(1S, 3R, 20S)-1,3-Bis(tert- butyldimethylsilyl)-oxy-9,10-seco-22,23-dinor-5,7,10(19)-chloatrienol- 22-p-toluolsulfonat, früher entsprechend diesem publizierten Verfahren synthetisiert. Die Schlüsselstufe hier ist jedoch die Reaktion des 22- Tosyl-Derivats (6) zur 22-Methylverbindung (18), d.h. die hier offenbarte Stufe XII im Verfahrensschema I. Dieser wird bevorzugt durchgeführt durch nucleophile Substitution des Tosylats (6) mit LiAlH&sub4;, wobei sich das geschützte Homopregnacalciferol (18) ergibt. Die Verbindung (18) wird dann ihrerseits mit Tetrabutylammonioumfluorid in THF entschützt und ergibt Verbindung (19), nämlich 1α-Hydroxy-homopregnacalciferol.
Zusätzlich zu LiAlH&sub4; können andere Reduktionsmittel für die Umwandlung der 22-, 23-, oder 24-Tosyloxy-Zwischenprodukte zu den entsprechenden Alkyl-Derivaten eingesetzt werden. Geeignete Reagenzien sind beispielsweise Metallhydride und Organometallhydride wie die bekannten Lithium- oder Natriumalkylaluminiumhydride, oder die Lithium- oder Natriumalkoxyaluminiumhydride, Dialkylaluminiumhydride, Lithiumtrialkylborhydride, oder Trialkylzinnhydride in Gegenwart von Natriumiodid.
Wie hier verwendet ist eine Acylgruppe eine Alkanoylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in allen ihren isomeren Formen oder eine Aroylgruppe, wie Benzoyl, oder halo-, nitro- oder alkylsubstituierte Benzoylgruppen, oder eine Dicarboxyl-acylgruppe wie oxalyl, Malonyl, Succinoyl, Glutaroyl oder Adipoyl. "Alkyl" stellt ein geradkettiges oder verzweigtes gesättigtes Kohlenwasserstoffradikal mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen in allen seinen isomeren Formen dar, wie Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl oder Pentyl. Der Begriff "Hydroxy-Schutzgruppe" meint jede für das Schützen einer Hydroxy-Funktion während nachfolgender Reaktionen verwendete Gruppe, beispielsweise Acyl- oder Alkylsilylgruppen wie Trimethylsilyl, Triethylsilyl, t-Butyldimethylsilyl und analoge alkylierte Silylradikale, oder Alkoxyalkylgruppen wie Methoxymethyl, Ethoxymethyl, Methoxyethoxymethyl, Tetrahydrofuranyl oder Tetrahydropyranyl. Ein "geschütztes Hydroxy" ist eine Hydroxy-Funktion, die durch eine der obigen Hydroxy-Schutzgruppen derivatisiert ist.
Die Entfernung der Hydroxy-Schutzgruppen kann durchgeführt werden unter Verwendung geeigneter im Stand der Technik bekannter hydrolytischer oder reduktiver Verfahren.

Herstellung von 1α-Hydroxy-homopregnacalciferol

1. 3β-Hydroxy-22,23-dinor-5,7-choladiensäuremethylester (10)

Alkalische Hydrolyse der 3α-Acetoxygruppe von 8, gefolgt von Veresterung der Carboxylgruppe und Schützen des 3β-Hydroxyls mit tert.- Butyldimethylsilylchlorid ergab Ester 9 in 72 % Ausbeute. Eine Mischung von 1.0 g (2.1 mMol) 9, 0.42 g (1.5 mMol) Dibromantin und 0.91 g (10 mMol) wasserfreies Natriumbicarbonat in 20 ml Hexan wurde unter Rückfluß in einer Stickstoffatmosphäre während 30 Minuten erhitzt, bis kein 9 nachgewiesen wurde (TLC, Hexan/Ethylacetat, 3:1). Der Niederschlag wurde abfiltriert und die Lösung unter reduziertem Druck eingedampft. Zu der Lösung des Rückstands in 5 ml wasserfreiem THF wurden 0.06 g (0.19 mMol) Tetrabutylammoniumbromid gegeben, und die Mischung wurde bei Raumtemperatur während 30 Minuten unter Stickstoff gerührt. Eine Lösung von Tetrabutylammoniumfluorid (10 ml, 1M in THF) wurde dann zugegeben, gefolgt von 0.7 ml s-Collidin, und die Mischung wurde unter Stickstoff bei Raumtemperatur während 1 Stunde gerührt. Weitere 5 ml Tetrabutylammoniumfluorid-Lösung wurden zugegeben und das Rühren für 3 Stunden fortgesetzt. Zu der Reaktionsmischung wurden 50 ml Ether gegeben, und die organische Phase wurde mit Wasser, kalter 1 N Salzsäure und 10 % Natriumbicarbonat gewaschen und getrocknet (MgSO&sub4;). Chromatographie auf 70-230 mesh Kieselgel (30 g) mit 10 % Ethylacetat in Hexan ergab Ester 10 (0.44 g 58 %) als farbloses Öl. Eine analytische Probe wurde durch HPLC erhalten (System A, Rv 77 ml): IR (Film)
1737, 1604, 1495, 1082, 1030 cm&supmin;¹; UV (3% 2-Propanol in Hexan ) λmax 262nm (&epsi;7000), 272nm (9800), 282 (10500), 293 (6000; 1H NMR (CDCl&sub3;)δ 0.54 (3H, s, 18-CH&sub3;), 0.94 (3H, s, 19-CH&sub3;), 1.22 (3 H, d, J=6Hz, 21-CH&sub3;), 3.6 (1 H, m, 3-H), 3.68 (3H, s, CO&sub2;CH&sub3;), 5.42 (1 H, m, 6-H), 5.58 (1 H, m, 7-H); MS, m/z (relative Intensität) 358 (61), 340 (12), 325 (100), 299 (68), 271 (7), 253 (17), 237 (26) , 211 (27) , 143 (72) , 119 (35).

2. 5Z,7E)-(3S,20S)-3-Hydroxy-9.10-seco-5,7.10(19)-pregnatrien- 20-carbonsäuremethvlester (11).

Eine Lösung von 830 mg (2.3 mMol) des Diens 10 in 350 ml 1:4 (v/v) Benzol-Ethylether wurde unter Rühren unter Stickstoff während 40 Minuten (4 x 10 Minuten) in einem mit einem Vycor- Filter ausgerüsteten wassergekühlten Quarztauchbad bestrahlt unter Verwendung einer Hanovia 608A36 Mitteldruck-UV-Lampe. Die Reaktion wurde mit HPLC unter Verwendung von 2 % 2-Propanol in Hexan bei 25 nm verfolgt. Die Lösung wurde unter reduziertem Druck eingedampft, in 100 ml absolutem Ethanol erneut gelöst und in einer Stickstoffatmosphäre unter Rückfluß während 3 Stunden erhitzt. Dann wurde die Lösung konzentriert, in 1 ml 10 % Ethylacetat in Hexan gelöst und auf 70-230-mesh Kieselgel (30 g) chromatographiert. Ester 11 (298 mg, 36 %) wurde unter Verwendung einer Mischung aus 15 % Ethylacetat in Hexan eluiert. Eine analytische Probe wurde durch HPLC erhalten (Zorbax-Kieselgel, Phenomenex-Lösungsmittelsystem, 2 % 2-Propanol in Hexan): IR (Film) 1738 cm&supmin;¹;
UV (EtoH) λmax 264 nm, λmin, 228 nm; 1H NMR (CDCl&sub3;) δ 0.56 (3 H, s, 18-CH&sub3;), 1.20 (3 H, d, J = 7 Hz, 21-CH&sub3;), 3.66 (3 H, s, CO&sub2;CH&sub3;), 3.95 (1 H, m, 3-H), 4.80 (1 H, d, J = 1.2 Hz, 19Z-H), 5.05 (1 H, d, J = 1.2 Hz, 19 E-H), 6.03 (1 H, d, J = 11 Hz, 7-H), 6.23 (1 H, d, J = 11 Hz, 6-H); MS, m/z (relative Intensität),358 (M&spplus;, 45), 340 (9), 325 (45), 299 (22), 253 (19), 237 (18), 136 (60), 118 (100).

3. (7E)-(3R,5R,6R,20S)-6-Methoxy-3,5-cyclo-9,10-seco-7,10-(19)- pregnadien-20-carbonsäuremethylester (13).

Ester 11 wurde in Tosylat 12 umgewandelt durch die bekannte Methode unter Verwendung von p-Toluolsulfonylchlorid in Pyridin bei 4ºC während 20 Stunden. Eine Lösung von 102 mg (0.2 mMol) 12 in 2 ml wasserfreiem Dichlormethan wurde unter Rühren bei 55ºC zu einer Lösung von 250 mg wasserfreiem Kaliumcarbonat in 15 ml Methanol gegeben. Die Mischung wurde unter Stickstoff während 24 Stunden bei 55ºC gerührt. Die Lösungsmittel wurden dann unter reduziertem Druck entfernt und der Rückstand mit Ether extrahiert. Die organische Phase wurde mit Wasser gewaschen und getrocknet (MgSO&sub4;). Kieselgelchromatographie, unter Verwendung von 20 % Ethylacetat in Hexan, ergab 13 (50 mg, 68 %) als farbloses Öl;
1H NMR (CDCl&sub3;) δ 0.54
(3H, s, 18-CH&sub3;) , 0.74 (1 H, m, 3-H), 0.91 (1 H, m, 4-H), 1.20 (3 H, d, J = 7 Hz, 21-CH&sub3;), 3.25 (3H, s, 6R-OCH&sub3;), 3.65 (3H, S, 22-CO&sub2;CH&sub3;), 4.15 (1 H, d, J = 9 Hz, 6-H), 4.88 (1 H, br s, 19Z-H), 5.00 (1 H, d, J = 9 Hz, 7-H), 5.02 (1 H, br s, 19E-H); MS, m/z (relative Intensität) 372 (M&spplus;, 17), 340 (100), 253 (48), 221 (40), 135 (72).

4. (5Z,7E)-und (5E,7E)-(1S,3R,20S)-1-Hydroxy-3-acetoxy-9,10- seco-5,7,10(19)-pregnatrien-20-carbonsäuremethylester (15 und 16).

tert-Butylhydroperoxid (112 ul, 3.0 M in Toluol) wurde zu einer Suspension von 9 mg (0.8 mMol) Selendioxid in 2 ul trockenem Dichlormethan gegeben. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur unter Stickstoff gerührt, bis eine klare Lösung gebildet war. Wasserfreies Pyridin (12 ml, 0.15 mMol) wurde dann zugegeben, gefolgt von einer Lösung von 20 mg des Esters 13 in 2 ml Dichlormethan. Die Mischung wurde unter Stickstoff während 30 Minuten gerührt. Kaltes 10%iges Natriumbicarbonat (2 ml) wurde zugegeben, und die Mischung mit Ether extrahiert. Die organische Phase wurde mit kaltem 10%igem Natriumbicarbonat und Eiswasser gewaschen und über wasserfreiem MgSO&sub4; getrocknet. Kieselgelchromatographie (10-20 % Ethylacetat/Hexan) ergab 12.5 mg Alkohol 14. Das Produkt wurde dann sofort in 0.5 ml Eisessig gelöst und die Lösung unter Rühren unter Stickstoff während 15 Minuten auf 55ºC erhitzt. Die Reaktionsmischung wurde auf Eis gegossen, mit Ether extrahiert und mit eiskaltem gesättigtem Natriumbicarbonat gewaschen. Die vereinigten Etherextrakte wurden mit Wasser gewaschen und getrocknet (MgSO&sub4;). Analytische Proben der 5Z,7E und 5E,7E-Isomere 15 und 16 wurden jeweils durch präparative HPLC in einem Verhältnis von 2.5:1 erhalten. Isomere 15 und 16 wurden durch das Maleinsäureanhydrid-Verfahren getrennt und ergaben 6 mg 15 (20 % Gesamtausbeute ausgehend von 12).
15: HPLC, Rv 68 mL; UV (EtOH) λmax 264 nm, λmin 227, A264/A227 = 2.07; ¹H NMR (CDCl&sub3;) β 0.56 (3 H, S, 18-CH&sub3;), 1.20 (3 H, d, J = 6.5 Hz, 21-CH&sub3;), 2.04 (3 H, s, 3β- acetyl), 3.66 (3 H, s, 22-CO&sub2;OH&sub3;), 4.4 (1 H, m, 1-H), 5.2 (1 H, m, 3-H), 5.01 (1 H, br s, 19E-H) , 5.34 (1 H, br 5, 19Z-H), 6.01 (1 H, d, J = 10 Hz, 7-H), 6.33 (1 H, d, J = 10 Hz, 6-H); MS, m/z (relative Intensität), 416 (M&spplus;, 4), 356 (100), 338 (21), 251 (13), 134 (95).
16: HPLC, Rv 78 mL; UV (EtOH) λmax 267 nm, λmin 227, A267/A227 = 3.51; ¹H NMR (CDCl&sub3;) δ 0.56 (3 H, s, 18-CH&sub3;) 1.20 (3 H, d, J = 6.5 Hz, 21-CH&sub3;), 2.04 (3 H, s, 3β- OAC), 3.66 (3 H, s, 22-CO&sub2;CH&sub3;), 4.5 (1 H, m, 1-H), 5.3 (1 H, m, 3-H), 4.99 (1 H, br s, 19E-H), 5.13 (1 H, br s, 19Z-H), 5.81 (1 H, d, J = 10 Hz, 7-H), 6.56 (1 H, d, J = 10 Hz, 6-H).

5. (5Z,7E)-(1S,3R,20S)-1,3-Bis[(tert-butyldimethylsilyl)-oxy]- 9,10-seco-5,7,10(19)-pregnatrien-20-carbonsäuremethylester (4).

Zu einer gerührten Lösung von 100 mg (0.24 mMol) des Esters 15 in 10 ml Ethylether wurden 10 ml einer 0.1 N Lösung von KOH in Methanol gegeben. Die Lösung wurde bei Raumtemperatur während 90 Minuten gerührt, bis kein Ausgangsmaterial durch DSC (Hexan/Ethylacetat, 1:1) nachgewiesen wurde. Dihydroxyester 17 wurde durch Standard-Extraktionsverfahren (Ethylacetat, gesättigte NaCl, wasserfreies MgSO&sub4;) als ein farbloses Öl isoliert (86.2 mg, 96 %). Eine Mischung von 250 mg (3.6 mMol) Imidazol und 250 mg (1.6 mMol) tert-Butyldimethylsilylchlorid in 2 ml DMF wurden dann zu einer gerührten Lösung von 86.2 mg (0.23 mMol) 17 in 4 ml DMF gegeben. Die Mischung wurde während 15 Minuten bei 55ºC gerührt, bis kein Ausgangsmaterial durch DSC nachgewiesen wurde (Hexan/Ethylacetat, 1:1). Das Produkt wurde mit Hexan isoliert. Der organische Extrakt wurde mit Kochsalzlösung gewaschen und getrocknet (MgSO&sub4;). Eine Hexanlösung des Rohprodukts wurde durch eine Kieselgel SepPak-Patrone filtriert und ergab 4 (136 mg, 98 %) als farbloses Öl:
IR (Film) 2974, 2930, 1736, 1447, 1286, 1258, 1150, 1085 cm&supmin;¹; UV (Hexan ) λmax 264 nm, λmin 227, A264/A227 =1.91; ¹H NMR (CDCl&sub3;) δ 0.07 [12 H, s, Si(CH&sub3;)&sub2;]&sub2;, 0.55 (3H, s, 18-CH&sub3;), 0.86 [18 H, s, C(CH&sub3;)], 1.20 (3 H, d, J = 6.8 Hz, 21-CH&sub3;), 3.65 (3 H, s, OCH&sub3;), 4.18 (1 H, m, 3-H), 4.36 (1 H, m, 1-H), 4.84 (1 H, d, J = 1.2 Hz, 19Z-H), 5.16 (1 H, d, J = 1.2 Hz, 19E-H), 5.96 (1 H, d, J = 11.2 Hz, 7-H), 6.19 (1 H, d, J = 11.2 Hz, 6-H); MS, m/z (Intensitäten auf m/z 248 normalisiert) 602 (M&spplus;, 10), 470 (59), 413 (7), 338 (10), 248 (100).

6. (5Z,7E)-(1S,3R,20S)-1,3-Bis[(tert-butyldimethylsilyl)-oxy]- 9,10-seco-22,23-dinor-5,7,10(19)-cholatrien-24-ol (5).

Zu einer gerührten Lösung von 136.2 mg (0.23 mMol) des Esters 4 in 5 ml wasserfreiem THF wurden unter Argon bei 0ºC 25 mg (0.65 mMol) Lithiumaluminiumhydrid gegeben. Die Suspension wurde während 15 Minuten bei 0ºC gerührt, und das überschüssige Reagenz wurde durch tropfenweise Zugabe von 10 % H&sub2;O in THF zersetzt. Die Suspension wurde mit 10 ml THF verdünnt, und das Rühren wurde während zusätzlicher 15 Minuten bei Raumtemperatur fortgesetzt. Das Produkt wurde durch die Standard-Extraktionsprozedur mit Ethylacetat isoliert. Kieselgel Sep-Pak-Filtration in 10 % Ethylacetat in Hexan ergab 5 (118.4 mg, 91 %) als farbloses Öl: IR (Film) 3450, 2952, 2886, 1447, 1258, 1105, 1085, 834 cm&supmin;¹; UV (EtOH) λmax 264 nm, λmin 227, A264/A227 = 1.57; ¹H NMR (CDCl&sub3;) δ 0.00 (12 H, s, SiCH&sub3;) , 0.53 (3 H, s, 18-CH&sub3;), 0.85[18H, s, SiC(CH&sub3;)&sub3;], 1.04 (3H, d, J=6.4 Hz, 21-CH&sub3;), 3.37 and 3.63 (1 H and 1 H, each m, 22-CH&sub2;), 4.17 (1 H, m, 3-H), 4.35 (1 H, m, 1-H), 4.84 (1 H, br s, 19Z-H), 5.16 (1 H, br s, 19E-H), 6.00 (1 H, d, J = 12.2 Hz, 7-H), 6.21 (1 H, d, J = 12.2 Hz, 6-H); MS, m/z (Intensitäten auf m/z 248 normalisiert), 574 (M&spplus;, 17), 442 (67), 383 (11), 308 (17), 248 (100).

7. (5Z,7E)-(1S,3R,20S)-1,3-Bis[(tertbutyldimethylsilyl)-oxy]- 9.10-seco-22,23-dinor-5,7,10(19)-cholatrienol-22-p-toluolsulfonat (6).

Eine eisgekühlte Lösung von 42.7 mg (0.22 mMol) p-Toluolsulfonylchlorid in 50 ul trockenem Pyridin wurde unter Stickstoff bei 0ºC zu einer gerührten Lösung des Alkohols 5 gegeben. Die Mischung wurde bei 5ºC während 22 Stunden gerührt und mit DSC verfolgt. Die Reaktionsmischung wurde auf eiskalte gesättigte wäßrige NaHCO&sub3; gegossen, und das Rühren wurde während zusätzlicher 30 Minuten fortgesetzt. Das Produkt wurde mit 1:1 (v/v) Ethylether-Hexan extrahiert. Die organische Phase wurde mit gesättigter NaCl gewaschen und über MgSO&sub4; getrocknet. Lösungsmittel wurden unter reduziertem Druck entfernt, und Pyridin wurde in einem Stickstoffstrom entfernt. Das Rohprodukt wurde mit Kieselgel-Sep-Pak-Filtration (5 % Ethylacetat in Hexan) gereinigt und ergab reines Tosylat 6 (54 mg, 98 %): IR (Film) 2950, 1580, 1367,
1267, 1189, 1178, 1099, 1085, 835 cm&supmin;¹; UV (Hexan) λmax 263 nm, λmin 236; ¹H NMR (CDCl&sub3;) δ 0.00 (12 H, s, SiCH&sub3;), 0.43 (3 H, s, 18-CH&sub3;), 0.81 [18 H, s, SiC(CH&sub3;)&sub3;], 0.93 (3 H, d, J = 6.8 Hz, 2-CH&sub3;), 2.40 (3 H, s, ArCH&sub3;), 3.64 and 3.91 (1 H and 1 H, each m, 22-CH&sub2;), 4.13 (1 H, m, 3-H), 4.31 (1 H, m, 1-H), 4.79 (1 H, br s, 19Z-H), 5.13 (1 H, br s, 19E-H), 5.94 (1 H, d, J = 12.8 Hz, 7-H), 6.17 (1 H, d, J = 12.8 Hz, 6-H), 7.43 and 7.84 (2 H and 2 H, each m, ArH) ; MS, m/z (Intensität relativ zu m/z 248), 728 (6), 596 (30), 556 (7), 464 (7), 424 (44), 367 (19), 292 (23), 248 (100); genaue Masse ber. für O&sub4;&sub1;H&sub6;&sub8;O&sub5;Si&sub2;S 728.4338, gef. l 728.4326.

i. 1α-Hydroxy-homopregnacalciferol (19).

Das Tosylat 6 (7 mg, 0.1 mMol) wurde in 3 ml wasserfreiem Ether gelöst und ein großer Überschuß LiAlH&sub4; unter Kühlen zugegeben. Die Mischung wurde unter Stickstoff während 16 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Die Mischung wurde auf DOC gekühlt und das überschüssige LiAlH&sub4; vorsichtig durch Zugabe von nassem Ether zersetzt. Zusätzlicher Ether wurde dann zugegeben, und die organische Phase wurde mit Eiswasser und Kochsalzlösung gewaschen, getrocknet und der Ether entfernt. Der Rückstand wurde in Ethylacetat- Hexan-Mischung 1:1 gelöst und durch Silika-Sep-Pak filtriert, und die Lösungsmittel entfernt. Das geschützte Diol 18 wurde in wasserfreiem THF gelöst, und zu dieser Lösung wurde Tetrabutylammoniumfluorid in THF (0.5 ml, 1 M Lösung) gegeben. Die Mischung wurde unter Argon während 50 Minuten bei 50ºC gerührt. Ether wurde dann zugegeben, und die organische Phase wurde mit gesättigter NaCl und 10 % NaHCO&sub3;-Lösung gewaschen. Lösungsmittel wurden entfernt, und der Rückstand wurde in 20 % 2-Propanol in Hexan gelöst und durch ein Kieselgel-Sep-Pak filtriert. Präparative HPLC (Säule 9.4 mm x 25 cm, 20 % 2-Propanol in Hexan) ergab 1-Hydroxyhomopregnacalciferol (0.5 mg), das in jeder Hinsicht identisch (UV, NMR, Massenspektroskopie) mit der früher hergestellten Verbindung ist.
UV(EtOH) λmax 264nm, λmin 227nm ¹H NMR (CDCl&sub3;) δ 0.54 (3H,s, 18-CH&sub3;), 0.85 (1H, d, J = 7Hz, 22-H) 0.93 (1H, d, J = 7.0 Hz, 21-H), 4.23 (1H, m, 3-H), 4.42 (1H, m, 1-H) , 5.0 (1H, s, 19(Z)-H) 5.34 (1H, s, 19 (E) -H) 6.02 (1H, d, J = 12 Hz, 7-H), 6.39 (1H, d, J = 12 Hz, 6- H); MS, m/z (relative Intensität) 330(M&spplus;, 55), 312(71), 287(7), 269(7), 251(5), 189(21), 152(73), 134 (100). Schema 1
Was die 5,6-trans-Verbindungen der Struktur II betrifft, könnten diese Verbindungen aus den Verbindungen der Struktur I durch bekannte cis T trans-Isomerisierungsmethoden hergestellt werden, oder die 5,6- trans-Verbindungen der Struktur II könnten durch die beanspruchte auf die geeigneten 5,6-trans-Zwischenprodukte angewandte Reduktionsmethode hergestellt werden --, d.h. die weitere Umwandlung der trans-Verbindung 16 (Schema I), wobei exakt dieselben Sequenzstufen und Bedingungen wie für 15 gezeigt verwendet werden, würde das 19 entsprechende trans-Analogon liefern.
Während Schema I lediglich die Herstellung des 22-Tosylats zeigt, das für die Synthese der Homopregna-Verbindung 19 benötigt wird, kann das entsprechende 23-Tosylat und 24-Tosylat, das jeweils für die Synthese der 20-Ethyl- und 20-Propyl-pregnacalciferol-Verbindungen benötigt würde, ziemlich einfach aus den entsprechenden Estern hergestellt werden. Diese Ester sind erhältlich durch in US-Patenten 4,195,027, 4,260,804 und 4,267,117 offenbarten Verfahren. Ihre weitere Umwandlung durch Verfahrensstufen analog zu den in Schema I für die Umwandlung von Verbindung 17 zu Verbindung 6 gezeigten Stufen liefert dann die entsprechenden 23- und 24-Tosylate; diese 1α-Hydroxyvitamin-23-tosylat- und 1α- Hydroxyvitamin-24-tosylat-Derivate sind neue Verbindungen

Alternative Synthese der Verbindungen I und II wo R = Ethyl oder Propyl

Die obigen Verbindungen der Struktur I oder II, worin R Ethyl oder Propyl ist, können auch durch ein alternatives Verfahren hergestellt werden, das Substitution der 22-Tosyloxy-Gruppe in einem Zwischenprodukt der Struktur 6 (oder des entsprechenden 5,6-trans-Derivats) durch eine Alkylgruppe beinhaltet. So liefert Behandlung von Verbindung 6 mit Methylmagnesiumbromid (oder analogem Methyl-Grignard-Reagenz) Verbindung I, worin R = Ethyl. Genauso liefert Reaktion der Verbindung 6 mit Ethylmagnesiumbromid Verbindung I, worin R = Propyl. In ähnlicher Weise ergeben die 5,6-trans-Derivate von 6 bei Umsetzung mit Methyl- oder Ethylmagnesiumbromid Verbindung II, worin R jeweils Ethyl und Propyl darstellt. Diese Tosyl-Substitutions-Reaktionen werden vorteilhaft in Gegenwart von Kupfer(I)iodid in einem organischen Lösungsmittel durchgeführt, bevorzugt in einem Etherlösungsmittel wie Diethylether oder Tetrahydrofuran, bei einer Temperatur von etwa 0ºC bis zum Siedepunkt des Lösungsmittels, bevorzugt bei ungefähr Raumtemperatur.

Claims

1. eine Methode zur Herstellung eines α-Hydroxy-secosterins, die umfaßt Reduktion eines Tosylats der Formel:

worin n eine ganze Zahl eines Werts von 1 bis 3 darstellt, und X&sub1; und X&sub2; unabhängig eine Hydroxyschutzgruppe darstellen, mit einem Metallhydrid oder Organometallhydrid-Reduktionsmittel zu einem 20-Alkyl-Derivat der Formel:

worin n definiert ist wie oben und X&sub1; und X&sub2; jeweils unabhängig Wasserstoff oder eine Hydroxyschutzgruppe darstellen, und wenn X&sub1; und/oder X&sub2; in dem 20-Alkyl-Derivat Hydroxyschutzgruppen sind/ist, Umwandlung des 20-Alkyl-Derivats zum angestrebten 1α-Hydroxy-secosterin, worin X¹ und X² jeweils Wasserstoff sind.

2. Ein Verfahren entsprechend Anspruch 1, worin vor dem Umwandlungsschritt X¹ und X² beide t-BuMe2Si sind.

3. Ein Verfahren entsprechend Anspruch 1 oder 2, worin die Hydroxy-Schutzgruppe eine Acylgruppe ist.

4. Ein Verfahren entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 3, worin das angestrebte Secosterin 1α-Hydroxy-20-methylpregnacalciferol, 1α-Hydroxy-20-ethyl-pregnacalciferol oder 1α-Hydroxy-20-propylpregnacalciferol ist.

5. Ein Verfahren entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das Reduktionsmittel Lithiumaluminiumhydrid, ein Lithiumalkylaluminiumhydrid, Natriumalkylaluminiumhydrid, Lithiumalkoxyaluminiumhydrid, Natriumalkoxyaluminiumhydrid, Dialkylaluminiumhydrid, Lithiumtrialkylborhydrid oder Trialkylzinnhydrid ist.

6. Ein Verfahren entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5 zur Herstellung von 1α-Hydroxy-homopregnacalciferol, worin n 1 ist.

7. Ein Verfahren zur Herstellung einer 1α-Hydroxysecosterin-Verbindung der Formel:

worin n eine ganze Zahl eines Werts von 2 bis 3 darstellt, das umfaßt Reaktion eines Vitamin D 22-Tosylat-Derivats der Formel

worin X&sub1; und X&sub2; unabhängig Hydroxy-Schutzgruppen darstellen, mit einem Methyl- oder Ethylmagnesiumhalogenid-Reagenz in einem organischen Lösungsmittel zur Herstellung des Hydroxysecosterin-Reaktionsprodukts und, wenn X&sub1; und/oder X&sub2; in dem Reaktionsprodukt Hydroxyschutzgruppen sind/ist, Umwandlung des Reaktionsprodukts in das angestrebte Hydroxysecosterin.

8. Ein Verfahren entsprechend Anspruch 7, worin die Secosterin- Verbindung 1α-Hydroxy-20-ethyl-pregnacalciferol oder 1α-Hydroxy-20-propyl-pregnacalciferol ist.

9. Ein Verfahren entsprechend Anspruch 7 oder 8, worin die Hydroxy-Schutzgruppe eine Acyl- oder Trialkylsilylgruppe ist.