DE69934692T2

DE69934692T2 - Ultraviolett-bestrahlungsvorrichtung für photochemische reaktionen und verfahren zur zubereitung von vitamin-d-präparaten unter verwendung der vorrichtung

Info

Publication number: DE69934692T2
Application number: DE69934692T
Authority: DE
Inventors: Tadao Kita-ku MICHISHITA; Satoshi Kita-ku WATANABE; Masahiro Kita-ku KATOH; Tetsuhiro Kita-ku MIKAMI; Kaname Kita-ku TSUZAKI; U. Denki K. K. Koji Minato-ku OIKAWA; Makoto Shinjuku-ku UEHARA
Original assignee: Chugai Pharmaceutical Co Ltd
Current assignee: Chugai Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 1998-07-03
Filing date: 1999-06-29
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2019-06-30
Also published as: ATE350150T1; CA2335206A1; CN1307502A; US20040108198A1; US6902654B2; KR20010053367A; EP1103300A4; AU4291299A; TWI235683B; DE69934692D1; CN1150973C; IL140560A0; EP1103300A1; EP1103300B1; WO2000001477A8; KR100560910B1; WO2000001477A1

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung für photochemische Reaktionen, welche zur Verwendung beim Bestrahlen einer photoreaktiven Lösung geeignet ist, die zum Beispiel aus einer Lösung einer organischen Verbindung zusammengesetzt ist, mit ultravioletten Strahlen mit einer spezifischen Wellenlänge, so dass eine gewünschte photochemische Reaktion der photoreaktiven Lösung hervorgerufen wird.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenso auf ein Verfahren zur Herstellung eines Vitamin D Derivats durch Bestrahlen einer Lösung eines Provitamin D Derivats mit ultravioletten Strahlen mit einer spezifischen Wellenlänge mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung, wodurch das Provitamin D Derivat in ein Prävitamin D Derivat umgewandelt wird, oder ferner Unterziehen des Prävitamin D Derivat unter eine thermische Isomerisierungsreaktion, um ein Vitamin D Derivat herzustellen.
Verwandter Stand der Technik
In den zurückliegenden Jahren wurden photochemische Reaktionen, in welchen eine Lösung einer organischen Verbindung mit ultravioletter Strahlung zum Hervorrufen einer chemischen Reaktion der organischen Verbindungslösung bestrahlt werden, wodurch eine andere Verbindung aus der organischen Verbindung gebildet wird, in dem Bereich der chemischen Synthese durchgeführt. Die Synthesen von zum Beispiel 6-Nylon, Benzenhexachlorid und anderen Verbindungen wurden durch Anwendung von photochemischen Reaktionen durchgeführt (Bezug "Yuki Gosei Kagaku (Synthetische organische Chemie)", herausgegeben von Hirotada Iida, veröffentlich von Baifukan, Seiten 278 und 198).
6 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine exemplarische Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung für solche photochemischen Reaktionen darstellt. In dieser Vorrichtung ist ein Reaktionsgefäß 4 aus Pyrexglas hergestellt. Ein Innenrohr 3 ist eingesetzt und in diesem Reaktionsgefäß so angeordnet, dass es eine Doppelrohrstruktur zusammen mit dem Reaktionsgefäß 4 konstruiert. Eine lange Hochdruck-Quecksilber-Lichtbogenlampe 1 wird als Lichtquelle in das Innenrohr 3 eingesetzt und ein zylindrischer Vycorfilter 5 in dem Innenrohr 3 so angeordnet, dass er den Umfang der Hochdruck-Quecksilber-Lampe 1 umgibt.
In dieser Vorrichtung wird eine photoreaktive Lösung in den zylindrischen Zwischenraum zwischen dem Reaktionsgefäß 4 und dem Innenrohr 3 geführt und mit ultravioletter Strahlung bestrahlt, die von der Hochdruck-Quecksilber-Lampe 1 durch den Vycorfilter 5 in einem Zustand emittiert wird, dass Kühlwasser zum Kühlen der Hochdruck-Quecksilber-Lampe 1 durch das Innenrohr 3 über einen Kühlwassereinlass 8 und eine Kühlwasserauslass 9 läuft, die am oberen Teil des Innenrohres 3 gebildet sind, oder in einem Zustand, dass die photoreaktive Lösung in den zylindrischen Zwischenraum zwischen dem Reaktionsgefäß 4 und dem Innenrohr 3 gefüllt und durch zum Beispiel eine magnetischen Rührer 7 oder einen Rührstab gerührt wird, oder mit einem Inertgas wie Argongas durchblubbert wird, welches durch eine Gaseinlassrohr eingeführt wird.
Die Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung einer solchen Konstruktion bezieht jedoch Probleme darin ein, dass, da die ultravioletten Strahlen, die von der Hochdruck-Quecksilber-Lampe 1 emittiert werden, auf der photoreaktiven Lösung durch das Innenrohr 3 auftreffen, welches zum Bilden des Flusspfades für das Kühlwasser notwendig ist, wobei die Intensität der ultravioletten Strahlung, die aktuell an die photoreaktive Lösung angelegt wird, abgeschwächt und niedrig wird, und dass die ultraviolette Strahlung, die von der Hochdruck-Quecksilber-Lampe 1 emittiert wird, ein Linienspektrum über einen breiten Wellenlängenbereich aufweist, und so die photoreaktive Lösung nicht immer mit ultravioletten Strahlen mit einem Wellenlängenoptimum für die gewünschte photochemische Reaktion mit einer hohen Effizienz bestrahlt werden kann, selbst wenn der Vycorfilter 5 mit Wellenlängen selektivität verwendet wird.
Hier schließen typische Beispiele der photochemischen Reaktion photochemische Reaktionen zum Synthetisieren von zum Beispiel Vitamin D Derivaten ein. Die Vitamin D Derivate sind für ihre Nützlichkeit als Medizin gegen Osteoporose, Hyperparathyroidismus, Psoriasis, etc. bekannt.
Als Verfahren zum Synthetisieren eines Vitamin D Derivats war bislang ein Verfahren bekannt, welches das Bestrahlen seines entsprechenden Provitamin D Derivats mit einer ultravioletten Strahlung umfasst, die von einer Hochdruck-Quecksilber-Lampe und einer solchen Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung emittiert wurde, die zum Beispiel vorstehend beschrieben wurde, durch einen Vycorfilter oder dergleichen und weiteres Unterziehen des Prävitamin D Derivats, das durch diese Reaktion erhalten wurde, unter eine thermische Isomerisierungsreaktion. Gemäß dieses Verfahrens jedoch ist die Ausbeute des gewünschten Vitamin D Derivats mit wenigen Prozent bis zu wenigen zehn Prozent niedrig, weil die Ausbeute der photochemischen Reaktion niedrig ist. Diese Tatsache ist zum Beispiel in den offengelegten japanischen Patentanmeldungen Nr. 188061/1991, 72994/1994 oder 80626/1994 beschrieben.
Um andererseits ein Prävitamin D Derivat zu synthetisieren, ist es ebenso bekannt, ein Zweistufenverfahren der Reaktion auszunutzen, in welchem eine photoreaktive Lösung mit einem monochromatischen Laserstrahl anstatt des Lichts von einer Hochdruck-Quecksilber-Lampe ohne Spezifität bestrahlt wurde, um ein Tachysterol Derivat als Zwischenprodukt zu erhalten. Das Tachysterol Derivat wird ferner mit einem Laserstrahl mit einer abweichenden Wellenlänge bestrahlt (Journal of the American Chemical Society, Band 103, Seite 6781 (1981) und offengelegte japanische Patentanmeldungen Nr. 89473 bis 89476/1992).
Dieses Verfahren ist jedoch in seiner Produktivität schlecht, weil die Effizienz aufgrund der Verwendung des Laserstrahls niedrig ist, und daher kann dies praktisch nicht in einem industriellen Maßstab verwendet werden.
Zusätzlich wurde als Zweistufenverfahren zur Reaktion berichtet, Strahlen eines Wellenlängenbereichs von 300 nm bis 315 nm unter den aus einer Hochdruck-Quecksilber-Lampe emittierten Strahlen durch eine organische Verbindung auszuschneiden, die durch ein Dimethylaminobenzoat typisiert wird, wodurch die Bildung eines Lumisterol Derivats gehemmt wird. Es ist jedoch notwendig, einen Photosensibilisator zum Zweck des Umwandelns eines Tachysterol Derivats, das als Zwischenprodukt erhalten wurde, in ein Prävitamin D Derivat zu verwenden (Journal of Organic Chemistry, Band 60, Seite 767 (1995)). Demzufolge wird ein Verfahren zu dessen Entfernen ein großes Problem bei einem Herstellungsverfahren eines Medikaments.
Daneben war ebenso bekannt, einen Lösungsfilter während der Bestrahlung mit Licht so zu verwenden, dass die Bestrahlung des Lichts mit der Wellenlänge des begrenzten Lichts durchgeführt wird. Die Ausbeute davon ist etwa 40 %, und daher kann eine große Verbesserung nicht erwartet werden. Dieses Verfahren bezieht ebenso ein Problem vom Standpunkt der Abfallbeseitigung der verwendeten Verbindung als Lösungsfilter ein (Journal of Nutritional Science and Vitaminology, Band 26, Seite 545 (1980)).
Andererseits ist in der zuvor beschriebenen Reaktion des Einstufenverfahrens der Lichtbestrahlung das effektivste Licht als ultraviolette Strahlen mit einer Wellenlänge von 295 nm bekannt (Journal of the American Chemical Society, Band 104, Seite 5780 (1982) und Journal of the American Chemical Society, Band 110, Seite 2548 (1988)).
Beispiele einer elektrischen Entladelampe, welche ultraviolette Strahlen in einem Wellenlängenbereich emittiert, die Wellenlängen um 295 nm in einer hohen Intensität einschließen, schließen Superhochdruck-Quecksilber-Lampen und Xenon-Quecksilber-Lampen ein. Da diese Lampen jedoch Kurzbogenlampen mit punktueller Lichtquelle sind, ist deren Emissionslänge kurz, und so versagt eine solche Lampe darin, die photoreaktive Lösung ausreichend über den gesamten Bereich in dem Reaktionsgefäß 4 mit ultravioletter Strahlung zu bestrahlen, wenn die Lampe im Inneren des Innenrohrs angeordnet ist, welches die Doppelrohrstruktur aufbaut, wie in der Vorrichtung mit der in 6 dargestellten Konstruktion gezeigt wird.
Wenn ein Wellenlängen selektiver Filter verwendet wird, können ultraviolette Strahlen mit einer benötigten Wellenlänge bereitgestellt werden. Ein Interferenzfilter zum selektiven Auswählen der ultravioletten Strahlen mit der benötigten Wellenlänge aus einem kontinuierlichen Lichtspektrum ist jedoch in der Größe auf etwa 100 mm im Bezug auf seinen Durchmesser aus Gründen der Herstellung begrenzt. Folglich kann ein solcher großformatiger Filter zum Abdecken der Gesamtheit einer elektrischen Entladelampe wie eine Superhochdruck-Quecksilber-Lampe oder einer Xenon-Quecksilber-Lampe nicht bereitgestellt werden.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung für photochemische Reaktionen zur Verfügung zu stellen, welche zur Verwendung beim Bestrahlen einer photoreaktiven Lösung mit ultravioletten Strahlen geeignet ist, so dass eine photochemische Reaktion der photoreaktiven Lösung hervorgerufen wird, und welche die photoreaktive Lösung mit ultravioletten Strahlen mit einer spezifischen Wellenlänge bestrahlen kann, die für die gewünschte photochemische Reaktion mit einer hohen Effizienz geeignet sind.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, durch welches ein Provitamin D Derivat in ein Prävitamin D Derivat mit einer hohen Effizient mit Hilfe einer photochemischen Reaktion eines einstufigen Verfahrens der Lichtbestrahlung umgewandelt werden kann, sowie einen Verfahren zur Verfügung zu stellen, durch welches ein Vitamin D Derivat industriell mit einer hohen Effizienz hergestellt werden kann, wobei dieses Verfahren ausgenützt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird folglich ein Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung gemäß Anspruch 1 für photochemische Reaktionen bereitgestellt, welches so eingestellt ist, dass es eine photoreaktive Lösung, welche eine photochemische Reaktion durch Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung durchläuft, mit der ultravioletten Strahlung bestrahlen kann, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die photoreaktive Lösung mit ultravioletten Strahlen mit einer spezifischen Wellenlänge durch einen Quarzstab gestrahlt wird.
Diese Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung kann bevorzugt einen Kollektiv- und Reflexionsspiegel zum Konzentrieren und Reflektieren der ultravioletten Strahlung, einen optischen Filter, welcher das Licht von dem Kollektiv- und Reflexionsspiegel empfängt und nur ultraviolette Strahlen mit einer spezifischen Wellenlänge überträgt, und den Quarzstab, auf welchem die ultravioletten Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge von dem optischen Filter auftreffen, umfassen.
In der Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung werden die ultravioletten Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge von dem optischen Filter auf den Quarzstab durch ein optisches Kollektivsystem auftreffen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ebenso eine Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung nach Anspruch 4 für photochemische Reaktionen bereitgestellt, welche so eingerichtet ist, dass sie eine photoreaktive Lösung, welche eine photochemische Reaktion durch Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung durchläuft, mit ultravioletten Strahlung bestrahlt, wobei die Vorrichtung eine elektrische Entladelampe, welche Licht in einem Wellenlängenbereich von einem ultravioletten Bereich bis zu einem Infrarotbereich emittiert, ein Kollektiv- und Reflexionsspiegel zum Konzentrieren und Reflektieren des Lichts von der elektrischen Entladelampe, einen ebenen Spiegel zum Reflektieren des Lichts von dem Kollektiv- und Reflexionsspiegel, einen optischen Filter, auf welchen das Licht von dem ebenen Spiegel durch eine Einfallslinse auftrifft und welcher nur ultraviolette Strahlen mit einer spezifischen Wellenlänge überträgt, und mindestens eine Kollektivlinse, auf welche die ultravioletten Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge von dem optischen Filter auftreffen, umfasst, wobei die ultravioletten Strahlen von der Kollektivlinse auf dem Quarzstab und der Projektionslinse auftreffen, und wobei die photoreaktive Lösung mit den ultravioletten Strahlen von dem Quarzstab bestrahlt wird.
In der vorstehenden ultravioletten Bestrahlungsvorrichtung kann die elektrische Entladelampe bevorzugt eine Superhochdruck-Quecksilber-Lampe oder eine Xenon-Quecksilber-Lampe sein.
In der Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung kann bevorzugt mindestens ein Element von dem Kollektiv- und Reflexionsspiegel und dem ebenen Spiegel eine Wellenlängen selektive Eigenschaft aufweisen, so dass Licht mit einem Wellenlängenbereich einschließlich ultravioletter Strahlen mit einer spezifischen Wellenlänge reflektiert wird.
In beiden Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtungen kann der Quarzstab bevorzugt in die photoreaktive Lösung in dem Reaktionsgefäß eingetaucht sein.
Die ultravioletten Strahlen von dem Quarzstab können auf das Reaktionsgefäß aus einem transparenten Material auftreffen, in welchem die photoreaktive Lösung vorhanden ist.
Ferner können die ultravioletten Strahlen von dem Quarzstab durch eine Projektionslinse auf das Reaktionsgefäß auftreffen, in welchem die photoreaktive Lösung vorhanden ist.
In der Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung kann die photoreaktive Lösung eine Lösung eines Provitamin D Derivats sein, aus welchem ein Prävitamin D Derivat durch eine photochemische Reaktion gebildet wird, und die ultravioletten Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge können ultraviolette Strahlen mit einer Wellenlänge von 280 nm bis 320 nm sein.
Das Verfahren zur Herstellung eines Vitamin D Derivats gemäß der vorliegenden Erfindung wurde darin abgeschlossen, dass herausgefunden wurde, dass ein Prävitamin D Derivat mit einer hohen Effizienz durch Bestrahlen einer Lösung eines Provitamin D Derivats mit ultravioletten Strahlen mit einer spezifischen Wellenlänge mit Hilfe einer Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung für photochemische Reaktionen gemäß der zuvor beschriebenen Konstruktion gebildet werden kann, wodurch eine photochemische Reaktion der Lösung des Provitamin D Derivats hervorgerufen wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird daher ein Verfahren zur Herstellung eines Vitamin D Derivats nach Anspruch 9 zur Verfügung gestellt, welches unter Verwendung einer Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung für photochemische Reaktionen nach Anspruch 1, die eine ultraviolette Strahlung emittierende Lampe, ein optisches System, auf welchem Licht aus der ultraviolette Strahlung emittierenden Lampe auftrifft, und welche ultraviolette Strahlen mit einer spezifischen Wellenlänge emittiert, und einen Quarzstab, auf welchen die ultravioletten Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge auftreffen, umfasst, eine Lösung eines Provitamin D Derivats mit den ultravioletten Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge, die von dem Quarzstab der Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung emittiert werden, bestrahlt, so dass eine photochemische Reaktion in der Lösung des Provitamin D Derivats hervorgerufen wird, wodurch ein Prävitamin D Derivat gebildet wird und das Prävitamin D Derivat unter eine Isomerisierungsreaktion unterzogen wird, um das Vitamin D Derivat herzustellen.
In dem vorstehenden Verfahren kann es bevorzugt sein, dass das Provitamin D Derivat eine Verbindung ist, die durch die folgende allgemeine Formel 1 dargestellt wird, dass das Prävitamin D Derivat eine Verbindung ist, die durch die folgende allgemeine Formel 2 dargestellt wird, und dass das Vitamin D Derivat eine Verbindung ist, die durch die folgende allgemeine Formel 3 dargestellt wird.
wobei R¹ und R³ individuell ein Wasserstoffatom oder eine Hydroxylgruppe bedeuten können, welche eine Schutzgruppe aufweisen können, R² ein Wasserstoffatom, eine Hydroxylgruppe, welche eine Schutzgruppe haben kann, eine niedere Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, welche substituiert sein kann, oder eine niedere Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, welche substituiert sein kann, bezeichnet, R ein Wasserstoffatom oder eine niedere Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, welche substituiert sein können, ist, und X -O-CH₂-, -S-CH₂-, -CH₂-CH₂-, -CH=CH- oder -N-(R⁴)-CH₂- darstellt, in welchen R⁴ ein Wasserstoffatom oder eine niedere Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, welche substituiert sein kann, bedeutet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ebenso ein Verfahren zur Herstellung eines Prävitamin D Derivats zur Verfügung gestellt, welches Bestrahlen einer Lösung eines Provitamin D Derivats umfasst, welche durch die allgemeine Formel 1 dargestellt wird, mit ultravioletten Strahlen mit einer spezifischen Wellenlänge, die aus der zuvor beschriebenen Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung für photochemische Reaktionen emittiert werden, um eine photochemische Reaktion der Lösung des Provitamin D Derivats hervorzurufen, wodurch ein Prävitamin D Derivat gebildet wird, das durch die allgemeine Formel 2 dargestellt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine erklärende Ansicht, welche eine Übersicht über die gesamte Konstruktion einer Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung für photochemische Reaktionen darstellt.
2 ist eine perspektivische Ansicht, welche ein Beispiel der spezifischen Konstruktion eines Reaktionsgefäßabschnitts in der in 1 gezeigten Vorrichtung darstellt.
3(A) bis 3(C) sind erklärende perspektivische Ansichten, welche Beispiele eines Quarzstabs darstellen, der beim Aufbau der Ultraviolett- Bestrahlungs-Vorrichtung für photochemische Reaktionen verwendet wird.
4 ist eine erklärende Ansicht, die eine Übersicht über die Konstruktion einer Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung für photochemische Reaktionen gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
5 ist eine erklärende Ansicht, welche eine Übersicht der Konstruktion eines modifizierten Beispiels der Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung für photochemische Reaktionen darstellt, die in 4 gezeigt wird.
6 ist eine erklärende perspektivische Ansicht, welche ein Beispiel einer herkömmlichen Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung für photochemische Reaktionen darstellt.

1: Hochdruck-Quecksilber-Lampe
3: Innenrohr
4: Reaktionsgefäß
5: Vycorfilter
6: Gaseinlassrohr
7: magnetischer Rührer
8: Einlass für Kühlwasser
9: Auslass für Kühlwasser
11: elektrische Entladelampe
12: elliptischer Reflexionsspiegel
13: erster ebener Spiegel
14: Einfallslinse
16: Interferenzfilter
17: zweiter ebener Spiegel
18: Kollektivlinse
20: Quarzstab
21: Kappe
22: Reaktionsgefäß
L: photoreaktive Lösung
24: Kühlwassermantel
25: Rührer
27: Gaseinlass
28: Gasauslass
29: magnetischer Rührer
30: Spitzenoberfläche
32: aufgerauter Oberflächenbereich
34: Neigungsabschnitt
40: Projektionslinse
44: Zellenbehälter
45: kleinformatiger Zellenbehälter
46: Lösungsflussfahrt
48: Lösungstank
50: Kühlwasser-Zirkulationsmechanismus
51: Rotor des Magnetrührers

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden hiernach beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf oder durch diese Ausführungsformen begrenzt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung für photochemische Reaktionen zur Verfügung gestellt, welche zur Verwendung bei der Durchführungn einer photochemischen Reaktion durch ultraviolette Strahlen einer einzelnen Wellenlänge oder in einem engen Wellenlängenbereich geeignet ist.
1 ist eine erklärende Ansicht, welche eine Übersicht über die gesamte Konstruktion einer Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung für photochemische Reaktionen darstellt, und 2 ist eine perspektivische Ansicht, welche ein Beispiel der perspektivischen Konstruktion eines Reaktionsgefäßabschnitts in der in 1 gezeigten Vorrichtung darstellt.
In 1 bezeichnet Bezugszeichen 11 eine elektrische Endladelampe, die ultraviolette Strahlung emittiert. Bezugszeichen 12 bezeichnet einen elliptischen Reflexionsspiegel, Bezugszeichen 13 bezeichnet einen ersten ebenen Spiegel, Bezugszeichen 14 bezeichnet eine Einfallslinse, Bezugszeichen 16 bezeichnet einen Interferenzfilter, Bezugszeichen 17 bezeichnet einen zweiten ebenen Spiegel, Bezugszeichen 18 bezeichnet eine Kollektivlinse, und Bezugszeichen 20 bezeichnet einen Quarzstab. In dieser Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung baut der elliptische Reflexionsspiegel 12 einen Kollektiv- und Reflexionsspiegel auf, und es wird keine Begrenzung für den Kollektiv- und Reflexionsspiegel auferlegt, solange er eine Funktion aufweist, dass Licht von der elektrischen Endladelampe 11 gesammelt und reflektiert wird. Der elliptische Reflexionsspiegel ist jedoch insbesondere bevorzugt.
Die elektrische Endladelampe ist eine Superhochdruck-Quecksilber-Lampe oder eine Xenon-Quecksilber-Lampe und in einer solchen Art und Weise angeordnet, dass die Richtung eines Lichtbogens die vertikale Richtung wird. Das aus dieser elektrischen Endladelampe 11 emittierte Licht wird durch den elliptischen Reflexionsspiegel 12 so gesammelt, dass es zum unteren Teil hin läuft, durch den ersten ebenen Spiegel reflektiert wird, so dass es in einer horizontalen Richtung verläuft, und auf die Einfallslinse 14 auftrifft, die an einer hinteren Position eines Brennpunktes angeordnet und zum Beispiel aus einer Vielzahl von Linsenelementen zusammengesetzt ist, von denen jedes eine positive Linse ist, nämlich mit einem Dioptrienwert, der positiv ist. Das Licht von dieser Einfallslinse 14 trifft auf dem Interferenzfilter 16 auf, durch welchen nur ultraviolette Strahlen mit der gewünschten spezifischen Wellenlänge selektiv übertragen werden (hiernach einfach als „die ultravioletten Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge" bezeichnet). Die ultravioletten Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge werden durch den zweiten ebenen Spiegel 17 so reflektiert, dass sie zum unteren Teil hin laufen und auf der oberen Endfläche des Quarzstabes 20 auftreffen, welcher so gehalten wird, dass er sich in der vertikalen Richtung erstreckt, durch die Kollektivlinse 18, die zum Beispiel aus einer Vielzahl von Linsenelementen zusammengesetzt ist, von welchen jedes eine positive Linse ist. In dieser Erfindung kann als optisches Kollektivsystem zum Auftreffen der ultravioletten Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge von dem Interferenzfilter 16 auf den Quarzstab 20 ebenso ein Kollektiv- und Reflexionsspiegel anstatt der Kollektivlinse 18 verwendet werden.
Im Vorstehenden sind der elliptische Reflexionsspiegel 12 und der erste ebene Spiegel 13 jeweils aus dichromatischen Spiegeln zusammengesetzt und weisen dadurch Wellenlängen selektive Eigenschaften auf, so dass ultraviolette Strahlen in einem spezifischen Wellenlängenbereich von 254 nm bis 405 nm reflektiert werden, aber Strahlen von anderen fernen ultraviolett, sichtbaren und Infrarotbereichen übertragen werden. Wenn benötigt, kann mindestens ein Linsenelement in der Einfallslinse 14 das mit der wellelängenselektiven Eigenschaft sein, so dass die ultravioletten Strahlen in dem vorstehenden spezifischen Wellenlängenbereich übertragen aber Strahlen in den anderen Wellenlängenbereichen abgeschnitten oder abgeschwächt werden.
Der Interferenzfilter 16 ist aus einem allgemeinen dielektrischen Filmfilter aufgebaut, der Wellenlängenselektion durch Welleninterferenz durchführt, und seine Filmstruktur wird ausgewählt, wodurch der Filter eine Eigenschaft aufweist, dass ultraviolette Strahlen in einem engen Wellenlängenbereich, zum Beispiel ultraviolette Strahlen mit einer Wellenlänge von 280 nm bis 320 nm oder nur ultraviolette Strahlen mit einer spezifischen Wellenlänge von 295 nm, mit einer hohen Effektivität übertragen werden.
Der Quarzstab 20 aus einem geeigneten Material wird in das Innere das Reaktionsgefäßes 22 von einer oberen Öffnung davon eingesetzt und darin gehalten, wodurch mindestens der Spitzenabschnitt des Quarzstabes 20 in einem eingetauchten Zustand in einer photoreaktiven Lösung L ist, die in das Reaktionsgefäß 22 gefüllt wurde. Bezugszeichen 24 bezeichnet einen Kühlwassermantel, der auf einer Außenfläche des Reaktionsgefäßes 22 gebildet ist, und Bezugszeichen 25 bezeichnet einen Rührer.
2 stellt ein Beispiel einer anderen spezifischen Konstruktion des Reaktionsgefäßes 22 dar. In diesem Beispiel ist das Reaktionsgefäß 22 zum Beispiel aus Pyrexglas gemacht und der Quarzstab 20 wird in das Innere des Reaktionsgefäßes 22 von einer oberen Öffnung davon eingesetzt und darin durch Befestigen einer Kappe 21 gehalten, die auf des mittleren Abschnitts des Quarzstabes 20 bereitgestellt ist, so dass sie die Öffnung des Reaktionsgefäßes 22 verschließt, wodurch der Quarzstab 20 in einem Zustand gehalten wird, dass der Spitzenabschnitt des Quarzstabes 20 nahe am Boden des Reaktionsgefäßes 22 positioniert ist, nämlich in einem Zustand, dass mindestens der Spitzenabschnitt des Quarzstabes 20 in eine photoreaktive Lösung eingetaucht wird, die in das Reaktionsgefäß 22 gefüllt wurde. Bezugszeichen 27 und 28 bezeichnen einen Gaseinlass und einen Gasauslass, die jeweils in dem Reaktionsgefäß 22 gebildet sind, und Bezugszeichen 29 bezeichnet einen magnetischen Rührer.
In der zuvor beschriebenen Konstruktion werden nicht nur Strahlen des ultravioletten Bereiches sondern auch Strahlen des fernen ultravioletten, des sichtbaren und des infraroten Bereichs von der elektrischen Entladelampe 11 emittiert. Ultraviolette Strahlen in dem spezifischen Wellenlängenbereich von zum Beispiel 254 nm bis 405 nm werden jedoch durch die Wellenlängen selektive Eigenschaft des elliptischen Reflexionsspiegels 12 und des ersten ebenen Spiegels 13, und zusätzlich durch die Wellenlängen selektive Eigenschaft der Einfallslinse 14, bereitgestellt, wenn diese die Wellenlängen selektive Eigenschaft aufweist. Die ultravioletten Strahlen in dem spezifischen Wellenlängenbereich werden durch den Interferenzfilter 16 übertragen, wodurch ultraviolette Strahlen mit einem engeren Wellenlängenbereich von 280 nm bis 320 nm bereitgestellt werden. Diese ultravioletten Strahlen treffen auf die oberen Endfläche des Quarzstabes 20 durch den zweiten Ebenenspiegel 17 und die Kollektivlinse 18 auf.
Die ultravioletten Strahlen in diesem spezifischen Wellenlängenbereich werden in den Quarzstab 20 in einer Längenrichtung davon übertragen, während die gesamte Reflexion wiederholt wird, nach außen von dem unteren Endabschnitt des Quarzstabes 20 emittiert und treffen auf die photoreaktive Lösung L auf.
Folglich ist in der zuvor beschriebenen Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung der Übertragungsverlust der ultravioletten Strahlung mit der spezifischen Wellenlänge niedrig, weil die Durchlässigkeit des Quarzstabes 20 für ultraviolette Strahlung hoch ist, und darüber hinaus die ultravioletten Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge, die von dem Quarzstab 20 emittiert wurden, auf die photoreaktive Lösung L wie sie sind auftreffen, da der Spitzenabschnitt des Quarzstabes 20 direkt in die photoreaktive Lösung L eingetaucht ist. Als Ergebnis kann die gewünschte photochemische Reaktion der photoreaktiven Lösung mit einer extrem hohen Effizienz hervorgerufen werden. Demzufolge kann zum Beispiel eine photochemische Reaktion, in welcher ein Prävitamin D Derivat aus einem Provitamin D Derivat gebildet wird, in einer extrem hohen Effizienz hervorgerufen und nach alle dem ein Vitamin D Derivat mit einer hohen Effizienz hergestellt werden.
Die ultravioletten Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge, die in dem Quarzstab 20 eingeführt werden, werden allgemein von der Spitzenoberfläche 30 des Quarzstabes 20 emittiert, wenn der Quarzstab 20 die Form eines Stabes mit einer gleichmäßigen Querschnittsfläche aufweist (in dem dargestellten Beispiel eine quadratische Säulenform wie in 3(A) dargestellt wird).
Wie in 3(B) dargestellt wird, kann die äußere Umfangsfläche des Spitzenabschnitts des Quarzstabes 20 einem Überziehen unterzogen sein, um eine aufgerauten Oberflächenabschnitt 32 zu bilden, wodurch der aufgeraute Oberflächenabschnitt 32 als eine ultraviolette Strahlen emittierende Oberfläche bereitgestellt wird.
Wie in 3(C) dargestellt wird, können Neigungsabschnitte 34, die nahe an die Mittelachse des Quarzstabes herankommen, wenn sie näher zur Spitze davon herankommen, am Spitzenabschnitt des Quarzstabes 20 gebildet werden, wodurch die ultravioletten Strahlen der spezifischen Wellenlänge von den Neigungsabschnitt 34 emittiert werden können. Der Winkel des Neigungsabschnitts 34 mit der axialen Richtung ist bevorzugt mindestens 30 Grad. Es ist ebenso effektiv, die Neigungsabschnitte 34 dem Überziehen zu unterziehen.
Wenn der Quarzstab 20 mit einer solchen Konstruktion, wie sie in den 3(b) oder 3(c) dargestellt wird, verwendet wird, kann die Fläche des emittierenden Abschnitts für die ultravioletten Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge erhöht und so die gewünschte photochemische Reaktion mit einer noch höheren Effizienz hervorgerufen werden. Zusätzlich werden die Positionen oder Bedingungen des aufgerauten Oberflächenabschnitts 32 und des Neigungsabschnitts 34 gesteuert, wodurch der Bestrahlungsbereich der ultravioletten Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge und die Dichte des Lichtes eingestellt werden können.
4 ist eine erklärende Ansicht, welche eine Übersicht über die Konstruktion einer Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung für photochemische Reaktionen gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
Verglichen mit dem in 1 dargestellten Gerät wurde der zweite ebene Spiegel 17 entfernt und der Quarzstab 20 so lokalisiert, dass er sich in der horizontalen Richtung erstreckt. Die ultravioletten Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge von der Kollektivlinse 18 treffen auf eine Endfläche des Quarzstabes 20 auf. Eine Projektionslinse 40 ist am anderen Ende des Quarzstabes 20 angeordnet und die ultravioletten Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge, die von dieser Linse imitiert werden, treffen auf einen Zellenbehälter 44 aus einem transparenten Material auf. Der Zellenbehälter 44 bildet einen Lösungszirkulationspfad zusammen mit einem Lösungstank 48, in welchem die photoreaktive Lösung 11 eingefüllt wurde, durch einen Lösungsflusspfad 46. Die photoreaktive Lösung 11 wird durch den Zellenbehälter 44 mit Hilfe einer geeigneten Pumpe (nicht dargestellt) durchgeleitet. Bezugszeichen 50 bezeichnet einen Kühlwasser-Zirkulationsmechanismus, welcher auf dem Zellenbehälter 44 bereitgestellt ist, und Bezugszeichen 51 bezeichnet einen magnetischen Rührer.
In der Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform werden die ultravioletten Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge mit einer hohen Effizienz durch den Quarzstab 20 geleitet und der Verlust davon ist niedrig, obwohl es etwas Verlust der ultravioletten Strahlen darin gibt, dass die Bestrahlung der ultravioletten Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge durch die Wand des Zellenbehälters 44 geführt werden. Der Durchmesser eines Strahlpunktes der ultravioletten Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge jedoch, der auf dem Zellenbehälter 44 auftrifft, kann in einer geeigneten Größe durch die Projektionslinse 40 gesteuert werden. Demzufolge können die ultravioletten Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge mit einem Strahlpunktdurchmesser gemäß der Größe der Licht empfangenden Oberfläche des Reaktionsgefäßes 74 auftreffen, was daher einen Vorteil hat, dass die Ausnutzung der ultravioletten Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge hoch wird. Zusätzlich kann die Dichte des Lichts ebenso gesteuert werden.
5 ist eine erklärende Ansicht, welche ein modifiziertes Beispiel der Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung für photochemische Reaktionen darstellt, die in 4 gezeigt wird. In diesem Beispiel treffen ultraviolette Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge von der Projektionslinse 40 in der in 4 dargestellten Vorrichtung auf einen kleinformatigen Zellenbehälter 45 aus einem transparenten Material auf, in welchen die photoreaktive Lösung L gefüllt wurde. Ein solcher kleinformatiger Zellenbehälter 45 wird vorteilhafter Weise verwendet, wenn die Bestrahlung der ultravioletten Strahlen für eine relativ kleine Menge der photoreaktiven Lösung durchgeführt wird.
In der vorliegenden Erfindung wird die zuvor beschriebene Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung dazu verwendet, eine Lösung eines Provitamin D Derivats mit ultravioletten Strahlen mit einer spezifischen Wellenlänge von 280 nm bis 320 nm zu bestrahlen, die für diese Vorrichtung bereitgestellt wurde, wodurch das Provitamin D Derivat in ein Prävitamin D Derivat umgewandelt wird. Das Prävitamin D Derivat wird ferner durch eine thermische Isomerisierungsreaktion in ein Vitamin D Derivat umgewandelt, welches das abschließend gewünschte Produkt ist.
Das Provitamin D Derivat ist eine Verbindung mit einem Skelett, das durch die folgende Formel A dargestellt wird. Das Prävitamin D Derivat ist eine Verbindung mit einem Skelett, das durch die folgende Formel B dargestellt wird, und das Vitamin D Derivat ist eine Verbindung mit einem Skelett, das durch die folgende Formel C dargestellt wird.
In der vorliegenden Erfindung werden als spezifische Beispiele des Provitamin D Derivats, des Prävitamin D Derivats und des Vitamin D Derivats jene aktuell bevorzugt, die durch die allgemeinen Formeln 1, 2 und 3 jeweils dargestellt werden.
In der allgemeinen Formel 1 bis 3 kann die Schutzgruppe der Hydroxylgruppe, welche durch R¹ oder R³ dargestellt wird und die Schutzgruppe aufweisen kann, jede Gruppe sein, solange sie als eine Schutzgruppe für die Hydroxylgruppe wirkt, und Beispiele davon schließen Alkylgruppen, Acylgruppen, Alkoxycarbonylgruppen und Silylgruppen ein.
Beispiel der Alkylgruppen schließen lineare und verzweigte Alkylgruppen wie Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl und Butyl, Cycloalkylgruppen wie Cyclopropyl und Cyclobutyl, Alkoxymethylgruppen wie Methoxymethyl, Methoxyethoxymethyl und Benzyloxymethyl und daneben eine Triphenylmethylgruppe, eine Ethoxyethylgruppe und eine 2-Tetrahydroxypyranylgruppe ein.
Beispiele der Acylgruppen schließen Acetyl, Propionyl, Butyryl, Isobutyryl, Benzoyl, Methoxyacetyl, Triphenylmethoxyacetyl, Phenoxyacetyl, Chlordiphenylacetyl, Chloracetyl, Trifluoracetyl und Trichloracetyl ein.
Beispiele der Alkoxycarbonylgruppen schließen Methoxycarbonyl, Ethoxycarbonyl, Propoxycarbonyl, Isopropoxycarbonyl, Butoxycarbonyl, Phenoxycarbonyl, p-Bromphenoxycarbonyl, Benzyloxycarbonyl, p-Brombenzyloxycarbonyl, Allyloxycarbonyl und Dimethylallyloxycarbonyl ein.
Beispiele der Silylgruppen schließen Trimethylsilyl, Triethylsilyl, Isopropyldimethylsilyl, t-Butyldimethylsilyl, t-Butyldiphenylsilyl, Methyldiisopropylsilyl, Tribenzylsilyl und Triphenylsilyl ein.
R² in den allgemeinen Formeln 1 bis 3 bedeutet ein Wasserstoffatom, eine Hydroxylgruppe, welche eine Schutzgruppe aufweisen kann, eine niedere Alkoxygruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, welche substituiert sein kann oder eine niedere Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen ein, welche substituiert sein kann.
Beispiele der Schutzgruppen der Hydroxylgruppen, welche die Schutzgruppe aufweisen kann, schließen die Schutzgruppe ein, die in der Beschreibung von R¹ und R³ gegeben wurden. Beispiele der niederen Alkoxygruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, welche substituiert sein kann, schließen lineare oder verzweigte Alkoxygruppen wie Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Isopropoxy, Butoxy, Isobutoxy, Pentyloxy, Hexyloxy, Heptyloxy, Octyloxy, Nonyloxy und Decanyloxy, Cycloalkyloxygruppen wie Cyclopropyloxy und Cyclobutyloxy, und ungesättigte Alkyloxygruppen wie 2-Propenyloxy, 2-Propynyloxy, 3-Butenyloxy und 3-Butynyloxy ein. Zusätzlich können als Hydroxyalkyloxygruppen lineare und verzweigte Hydroxyalkyloxygruppen genannt werden wie Hydroxymethoxy, Hydroxyethoxy, Hydroxypropoxy, Hydroxyisopropoxy und Hydroxybutoxy, und zyklische Hydroxyalkoxygruppen wie Hydroxycyclopropyloxy und Hydrocyclobutyloxy. Beispiele der niederen Alkylgruppen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, welche substituiert sein kann, schließen lineare oder verzweigte Alkylgruppen wie Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl, Octyl, Nonyl und Decanyl, Cycloalkylgruppen wie Cyclopropyl und Cyclobutyl, und ungesättigte Alkylgruppen wie 2-Propenyl, 3-Propynyl, und 3-Butenyl und 3-Butynyl ein. Geometrische Strukturen der Gruppe mit einer Doppelbindung können entweder cis oder trans sein.
X in den allgemeinen Formeln 1 bis 3 stellt -O-CH₂-, -S-CH₂-, -CH₂-CH₂-, -CH=CH- oder -N-(R⁴)-CH₂- dar.
R in den allgemeinen Formeln 1 bis 3 bedeutet ein Wasserstoffatom oder eine niedere Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, welche substituiert sein kann.
Hier schließen die Beispiele der Alkylgruppe zusätzlich zu den vorstehend genannten Alkylgruppen ungesättigte Alkylgruppen ein wie 2-Methylpropyl, 1-Cyclopropyl-1-hydroxymethyl, 1-Hydroxy-1-methylethyl, 2- Hydroxy-1-methylethyl, 1,2-Dihydroxy-1-methylethyl, 1-Ethyl-1-hydroxypropyl, 1-Ethyl-2-hydroxypropyl, 1-Ethyl-1,2-dihydroxypropyl, 1-Hydroxy-1-(n-propyl)butyl, 2-Hydroxy-1-(n-propyl)butyl, 1,2-Dihydroxy-1-(n-propyl)-butyl, 1-Hydroxy-2-methylpropyl, 2-Hydroxy-2-methylpropyl, 3-Hydroxy-2-methylpropyl, 1,2-Dihydroxy-2-methylpropyl, 1,3-Dihydroxy-2-methylpropyl, 2,3-Dihydroxy-2-methylpropyl, 2-Ethyl-1-hydroxybutyl, 2-Ethyl-2-hydroxybutyl, 2-Ethyl-3-hydroxybutyl, 2-Ethyl-1,2-dihydroxybutyl, 2-Ethyl-1,3-dihydroxybutyl, 2-Ethyl-2,3-dihydroxybutyl, 1-Hydroxy-2-(n-propyl)pentyl, 2-Hydroxy-2-(n-propyl)pentyl, 3-Hydroxy-2-(n-propyl)pentyl, 1,2-Dihydroxy-2-(n-propyl)pentyl, 1,3-Dihydroxy-2-(npropyl)pentyl, 2,3-Dihydroxy-2-(n-propyl)-pentyl, 2-hydroxy-3-methylbutyl, 3-Hydroxy-3-methylbutyl, 4-Hydroxy-3-methylbutyl, 2,3-Dihydroxy-3-methylbutyl, 2,4-Dihydroxy-3-methylbutyl, 3,4-Dihydroxy-3-methylbutyl, 3-Ethyl-2-hydroxypentyl, 3-Ethyl-3-hydroxypentyl, 3-Ethyl-4-hydroxypentyl, 3-Ethyl-2,3-dihydroxypentyl, 3-Ethyl-2,4-dihydroxypentyl, 3-Ethyl-3,4-dihydroxypentyl, 2-Hydroxy-3-(n-propyl)hexyl, 3-Hydroxy-3-(n-propyl)hexyl, 4-Hydroxy-3-(n-propyl)hexyl, 2,3-Dihydroxy-3-(n-propyl)hexyl, 2,4-Dihydroxy-3-(n-propyl)hexyl, 3,4-Dihydroxy-3-(n-propyl)hexyl, 3-Hydroxy-4-methylpentyl, 4-Hydroxy-4-methylpentyl, 5-Hydroxy-4-methylpentyl, 3,4-Dihydroxy-4-methylpentyl, 3,5-Dihydroxy-4-methylpentyl, 4,5-Dihydroxy-4-methylpentyl, 4-Ethyl-3-hydroxyhexyl, 4-Ethyl-4-hydroxyhexyl, 4-Ethyl-5-hydroxyhexyl, 4-Ethyl-3,4-dihydroxyhexyl, 4-Ethyl-3,5-dihydroxyhexyl, 4-Ethyl-4,5-dihydroxyhexyl, 3-Hydroxy-4-(n-propyl)heptyl, 4-Hydroxy-4-(n-propyl)heptyl, 5-Hydroxy-4-(n-propyl)heptyl, 3,4-Dihydroxy-4-(n-propyl)heptyl, 3,5-Dihydroxy-4-(n-propyl)heptyl, 4,5-Dihydroxy-4-(n-propyl)heptyl, 4-Hydroxy-5-methylhexyl, 5-Hydroxy-5-methylhexyl, 6-Hydroxy-5-methylhexyl, 4,5-Dihydroxy-5-methylhexyl, 4,6- Dihydroxy-5-methylhexyl, 5,6-Dihydroxy-5-methylhexyl, 5-Ethyl-4-hydroxyheptyl, 5-Ethyl-5-hydroxyheptyl, 5-Ethyl-6-hydroxyheptyl, 5-Ethyl-4,5-dihydroxyheptyl, 5-Ethyl-4,6-dihydroxyheptyl, 5-Ethyl-5,6-dihydroxyheptyl, 4-Hydroxy-5-(n-propyl)octyl, 5-Hydroxy-5-(n-propyl)octyl, 6-Hydroxy-5-(n-propyl)octyl, 4,5-Dihydroxy-5-(n-propyl)octyl, 4,6-Dihydroxy-5-(n-propyl)octyl und 5,6-Dihydroxy-5-(n-propyl)octyl; und 3-Hydroxy-3-methyl-1-butenyl, 4-Hydroxy-3-methyl-1-butenyl, 3,4-Dihydroxy-3-methyl-1-butenyl, 3-Ethyl-3-hydroxy-1-pentenyl, 3-Ethyl-4-hydroxy-1-pentenyl, 3-Ethyl-3,4-dihydroxy-1-pentenyl, 3-Hydroxy-3-(n-propyl)-1-hexenyl, 4-Hydroxy-3-(n-propyl)-1-hexenyl, 3,4-Dihydroxy-3-(n-propyl)-1-hexenyl, 4-Hydroxy-4-methyl-2-pentenyl, 5-Hydroxy-4-methyl-2-pentenyl, 4,5-Dihydroxy-4-methyl-2-pentenyl, 4-Ethyl-4-hydroxy-2-hexenyl, 4-Ethyl-5-hydroxy-2-hexenyl, 4-Ethyl-4,5-dihydroxy-2-hexenyl, 4-Hydroxy-4-(n-propyl)-2-heptenyl, 5-Hydroxy-4-(n-propyl)-2-heptenyl, 4,5-Dihydroxy-4-(n-propyl)-2-heptenyl, 3-Hydroxy-4-methyl-1-pentenyl, 4-Hydroxy-4-methyl-1-pentenyl, 5-Hydroxy-4-methyl-1-pentenyl, 3,4-Dihydroxy-4-methyl-1-pentenyl, 3,5-Dihydroxy-4-methyl-1-pentenyl, 4,5-Dihydroxy-4-methyl-1-pentenyl, 4-Ethyl-3-hydroxy-1-hexenyl, 4-Ethyl-4-hydroxy-1-hexenyl, 4-Ethyl-5-hydroxy-1-hexenyl, 4-Ethyl-3,4-dihydroxy-1-hexenyl, 4-Ethyl-3,5-dihydroxy-1-hexenyl, 4-Ethyl-4,5-dihydroxy-1-hexenyl, 3-Hydroxy-4-(n-propyl)-1-heptenyl, 4-Hydroxy-4-(n-propyl)-1-heptenyl, 5-Hydroxy-4-(n-propyl)-1-heptenyl, 3,4-Dihydroxy-4-(n-propyl)-1-heptenyl, 3,5-Dihydroxy-4-(n-propyl)-1-heptenyl, 4,5-Dihydroxy-4-(n-propyl)-1-heptenyl, 5-Hydroxy-5-methyl-3-hexenyl, 6-Hydroxy-5-methyl-3-hexenyl, 5,6-Dihydroxy-5-methyl-3-hexenyl, 5-Ethyl-5-hydroxy-3-heptenyl, 5-Ethyl-6-hydroxy-3-heptenyl, 5-Ethyl-5,6-dihydroxy-3-heptenyl, 5-Hydroxy-5-(n-propyl)-3-octenyl, 6-Hydroxy-5-(n-propyl)-3-octenyl, 5,6-Dihydroxy-5-(n- propyl)-3-octenyl, 4-Hydroxyl-5-methyl-2-hexenyl, 5-Hydroxyl-5-methyl-2-hexenyl, 6-Hydroxyl-5-methyl-2-hexenyl, 4,5-Dihydroxy-5-methyl-2-hexenyl, 4,6-Dihydroxy-5-methyl-2-hexenyl, 5,6-Dihydroxy-5-methyl-2-hexenyl, 5-Ethyl-4-hydroxy-4-heptenyl, 5-Ethyl-5-hydroxy-2-heptenyl, 5-Ethyl-6-hydroxy-2-heptenyl, 5-Ethyl-4,5-dihydroxy-2-heptenyl, 5-Ethyl-4,6-dihydroxy-2-heptenyl, 5-Ethyl-5,6-dihydroxy-2-heptenyl, 4-Hydroxy-5-(n-propyl)-2-octenyl, 5-Hydroxy-5-(n-propyl)-2-octenyl, 6-Hydroxy-5-(n-propyl)-2-octenyl, 4,5-Dihydroxy-5-(n-propyl)-2-octenyl, 4,6-Dihydroxy-5-(n-propyl)-2-octenyl, 5,6-Dihydroxy-5-(n-propyl)-2-octenyl, 4-Hydroxy-5-methyl-1-hexenyl, 5-Hydroxy-5-methyl-1-hexenyl, 6-Hydroxy-5-methyl-1-hexenyl, 4,5-Dihydroxy-5-methyl-1-hexenyl, 4,6-Dihydroxy-5-methyl-1-hexenyl, 5,6-Dihydroxy-5-methyl-1-hexenyl, 5-Ethyl-4-hydroxy-1-heptenyl, 5-Ethyl-5-hydroxy-1-heptenyl, 5-Ethyl-6-hydroxy-1-heptenyl, 5-Ethyl-4,5-dihydroxy-1-heptenyl, 5-Ethyl-4,6-dihydroxy-1-heptenyl, 5-Ethyl-5,6-dihydroxy-1-heptenyl, 4-Hydroxy-5-(n-propyl)-1-octenyl, 5-Hydroxy-5-(n-propyl)-1-octenyl, 6-Hydroxy-5-(n-propyl)-1-octenyl, 4,5-Dihydroxy-5-(n-propyl)-1-octenyl, 4,6-Dihydroxy-5-(n-propyl)-1-octenyl, 5,6-Dihydroxy-5-(n-propyl)-1-octenyl, 3-Hydroxy-3-methyl-1-butynyl, 4-Hydroxy-3-methyl-1-butynyl, 3,4-Dihydroxy-3-methyl-1-butynyl, 3-Ethyl-3-hydroxy-2-pentynyl, 3-Ethyl-4-hydroxy-1-pentynyl, 3-Ethyl-3,4-dthydroxy-1-pentynyl, 3-Hydroxy-3-(n-propyl)-1-hexynyl, 4-Hydroxy-3-(n-propyl)-1-hexynyl, 3,4-Dihydroxy-3-(n-propyl)-1-hexynyl, 4-Hydroxy-4-methyl-2-pentynyl, 5-Hydroxy-4-methyl-2-pentynyl, 4,5-Dihydroxy-4-methyl-2-pentynyl, 4-Ethyl-4-hydroxy-2-hexynyl, 4-Ethyl-5-hydroxy-2-hexynyl, 4-Ethyl-4,5-dihydroxy-2-hexynyl, 4-Hydroxy-4-(n-propyl)-2-heptynyl, 5-Hydroxy-4-(n-propyl)-2-heptynyl, 4,5-Dihydroxy-4-(n-propyl)-2-heptynyl, 3-Hydroxy-4-methyl-1-pentynyl, 4-Hydroxy-4-methyl-1-pentynyl, 5-Hydroxy-4-methyl-1-pentynyl, 3,4- Dihydroxy-4-methyl-1-pentynyl, 3,5-Dihydroxy-4-methyl-1-pentynyl, 4,5-Dihydroxy-4-methyl-1-pentynyl, 4-Ethyl-3-hydroxy-1-hexynyl, 4-Ethyl-4-hydroxy-1-hexynyl, 4-Ethyl-5-hydroxy-1-hexynyl, 4-Ethyl-3,4-dihydroxy-1-hexynyl, 4-Ethyl-3,5-dihydroxy-1-hexynyl, 4-Ethyl-4,5-dihydroxy-1-hexynyl, 3-Hydroxy-4-(n-propyl)-1-heptynyl, 4-Hydroxy-4-(n-propyl)-1-heptynyl, 5-Hydroxy-4-(n-propyl)-1-heptynyl, 3,4-Dihydroxy-4-(n-propyl)-1-heptynyl, 3,5-Dihydroxy-4-(n-propyl)-1-heptynyl, 4,5-Dihydroxy-4-(n-propyl)-1-heptynyl, 5-Hydroxy-5-methyl-3-hexenyl, 6-Hydroxy-5-methyl-3-hexenyl, 5,6-Dihydroxy-5-methyl-3-hexenyl, 5-Ethyl-5-hydroxy-3-heptynyl, 5-Ethyl-6-hydroxy-3-heptynyl, 5-Ethyl-5,6-dihydroxy-3-heptynyl, 5-Hydroxy-5-(n-propyl)-3-octynyl, 6-Hydroxy-5-(n-propyl)-3-octynyl, 5,6-Dihydroxy-5-(n-propyl)-3-octynyl, 4-Hydroxy-5-methyl-2-hexynyl, 5-Hydroxy-5-methyl-2-hexynyl, 6-Hydroxy-5-methyl-2-hexynyl, 4,5-Dihydroxy-5-methyl-2-hexynyl, 4,6-Dihydroxy-5-methyl-2-hexynyl, 5,6-Dihydroxy-5-methyl-2-hexynyl, 5-Ethyl-4-hydroxy-2-heptynyl, 5-Ethyl-5-hydroxy-2-heptynyl, 5-Ethyl-6-hydroxy-2-heptynyl, 5-Ethyl-4,5-dihydroxy-2-heptynyl, 5-Ethyl-4,6-dihydroxy-2-heptynyl, 5-Ethyl-5,6-dihydroxy-2-heptynyl, 4-Hydroxy-5-(n-propyl)-2-octynyl, 5-Hydroxy-5-(n-propyl)-2-octynyl, 6-Hydroxy-5-(n-propyl)-2-octynyl, 4,5-Dihydroxy-5-(n-propyl)-2-octynyl, 4,6-Dihydroxy-5-(n-propyl)-2-octynyl, 5,6-Dihydroxy-5-(n-propyl)-2-octynyl, 4-Hydroxy-5-methyl-1-hexynyl, 5-Hydroxy-5-methyl-1-hexynyl, 6-Hydroxy-5-methyl-1-hexynyl, 4,5-Dihydroxy-5-methyl-1-hexynyl, 4,6-Dihydroxy-5-methyl-1-hexynyl, 5,6-Dihydroxy-5-methyl-1-hexynyl, 5-Ethyl-4-hydroxy-1-heptynyl, 5-Ethyl-5-hydroxy-1-heptynyl, 5-Ethyl-6-hydroxy-1-heptynyl, 5-Ethyl-4,5-dihydroxy-1-heptynyl, 5-Ethyl-4,6-dihydroxy-1-heptynyl, 5-Ethyl-5,6-dihydroxy-1-heptynyl, 4-Hydroxy-5-(n-propyl)-1-octynyl, 5-Hydroxy-5-(n-propyl)-1-octynyl, 6-Hydroxy-5-(n-propyl)-1-octynyl, 4,5-Dihydroxy-5-(n-propyl)-1- octynyl, 4,6-Dihydroxy-5-(n-propyl)-1-octynyl und 5,6-Dihydroxy-5-(n-propyl)-1-octynyl.
Bevorzugte Beispiele davon schließen ein 2-Methylpropyl, 1-Cyclopropyl-1-hydroxymethyl, 1-Hydroxy-2-methylpropyl, 2-Hydroxy-2-methylpropyl, 3-Hydroxy-2-methylpropyl, 2,3-Dihydroxy-2-methylpropyl, 2-Ethyl-2-hydroxybutyl, 2-Ethyl-3-hydroxybutyl, 2-Ethyl-2,3-dihydroxybutyl, 3-Hydroxy-3-methylbutyl, 4-Hydroxy-3-methylbutyl, 3,4-Dihydroxy-3-methylbutyl, 3-Ethyl-3-hydroxypentyl, 3-Ethyl-4-hydroxypentyl, 3-Ethyl-3,4-dihydroxypentyl, 3-Hydroxy-3-methyl-1-butenyl, 4-Hydroxy-3-methyl-1-butenyl, 3,4-Dihydroxy-3-methyl-1-butenyl, 3-Ethyl-3-hydroxy-1-pentenyl, 3-Ethyl-4-hydroxy-1-pentenyl, 3-Ethyl-3,4-dihydroxy-1-pentenyl, 3-Hydroxy-3-methyl-1-butynyl, 4-Hydroxy-3-methyl-1-butynyl, 3,4-Dihydroxy-3-methyl-1-butynyl, 3-Ethyl-3-hydroxy-1-pentynyl, 3-Ethyl-4-hydroxy-1-pentynyl und 3-Ethyl-3,4-dihydroxy-1-pentynyl.
In jeder der allgemeinen Formeln 1 bis 3 ist R³ bevorzugt eine Hydroxylgruppe, und sowohl R¹ als auch R³ sind bevorzugt Hydroxylgruppen. In diesem Fall ist R² bevorzug ein Wasserstoffatom oder eine Hydroxypropoxylgruppe. Wenn R³ eine Hydroxylgruppe ist, ist X bevorzugt -O-CH₂-, -CH₂-CH₂- oder -CH=CH-. Wenn sowohl R¹ als auch R³ Hydroxylgruppen sind, ist R² ein Wasserstoffatom und X ist die zuvor beschriebene bevorzugte Gruppe, R ist bevorzugt -CH₂-C(CH₃)₂OH oder -CH₂-CH(CH₃)₂.
Das Provitamin D Derivat, das durch die allgemeine Formel 1 dargestellt wird, wird in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst, um eine Lösung bereitzustellen, und die Lösung des Provitamin D Derivats wird mit den ultravioletten Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge von der Ultraviolettbestrahlungseinrichtung, wie vorstehend erwähnt, bestrahlt, um eine photochemische Reaktion auszuführen, wodurch das Prävitamin D Derivat gebildet wird, das durch die allgemeine Formel 2 dargestellt wird.
Beispiele des Reaktionslösungsmittels schließen Etherlösungsmittel wie Tetrahydrofuran, Diethylether, Diisopropylether und Dioxan, Alkohollösungsmittel wie Methanol, Ethanol, Propanol und Isopropanol, Kohlenwasserstofflösungsmittel wie Pentan, Hexan, Heptan, Cyclohexan, Benzen, Toluen und Xylen und halogenierte Kohlenwasserstofflösungsmittel wie Dichlormethan, 1,2-Dichlorethan, Chlorbenzen, Brombenzen, Chloroform und Tetrachlorkohlenstoff ein.
Die Menge des verwendeten Reaktionslösungsmittels ist im Allgemeinen 10 bis 100.000 mal, bevorzugt 20 bis 1.000 mal die Menge des verwendeten Provitamin D Derivats, das durch die allgemeine Formel 1 dargestellt wird. Die Reaktionstemperatur liegt in einem Bereich von allgemein etwa –50 °C bis etwa 50 °C, bevorzugt von etwa –10 °C bis etwa 15 °C. Die Reaktionszeit liegt im Allgemeinen bei etwa 1 Minute bis 1.000 Minuten, bevorzugt bei etwa 10 Minuten bis 100 Minuten pro Gramm des Provitamin D Derivats, das durch die allgemeine Formel 1 dargestellt wird.
Die Isolierung und Reinigung des Provitamin D Derivats, das durch die allgemeine Formel 2 dargestellt wird, aus der erhaltenen Reaktionsmischung in dieser Art und Weise wird in Übereinstimmung mit dem gleichen Verfahren ausgeführt, das bei der herkömmlichen Isolierung und Reinigung von organischen Verbindungen verwendet wird. Zum Beispiel wird die Reaktionsmischung unter verringertem Druck konzentriert und der sich ergebende Rückstand dann durch Rekristallisation, Chromatographie oder dergleichen gereinigt.
Als Chromatographie kann entweder Normalphasensystem oder ein Umkehrphasensystem verwendet werden. Beispiele des Isolierungslösungsmittels in dem Normalphasensystem schließen Ethylacetat/Hexan und Methylenchlorid/Ethanol Systeme ein. Das Lösungsmittel ist jedoch nicht auf diese Systeme begrenzt. Beispiele des Isolierungslösungsmittels in dem Umkehrphasensystem schließen Acetonitril/Wasser und Methanol/Acetonitril/Wasser Systeme ein. Das Lösungsmittel ist jedoch nicht auf diese Systeme begrenzt. Um die gewünschte Substanz effizient zu isolieren, müssen die Arten des Isolierungslösungsmittels und eines verwendeten Packungsmaterials sowie eine Last gegen eine Kolonne geeignet ausgewählt werden.
In dem Fall, dass das Vitamin D Derivat, das durch die allgemeine Formel 3 dargestellt wird, abschließend aus dem Prävitamin D Derivat, das durch die allgemeine Formel 2 dargestellt wird, abzuleiten ist, werden die Isolation und die Reinigung des Prävitamin D Derivats nicht in jedem Fall benötigt, aber die Reaktionslösung, welche das Prävitamin D Derivat, das durch die allgemeine Formel 2 dargestellt wird, enthält, kann ebenso der nächsten Reaktion wie sie ist unterzogen werden.
Die Umwandlung des Prävitamin D Derivats, das durch die allgemeine Formel 2 dargestellt wird, in das Vitamin D Derivat, das durch die allgemeine Formel 3 dargestellt wird, wird durch Unterziehen unter eine thermische Isomerisierungsreaktion durchgeführt.
Beispiele des Reaktionslösungsmittels in dieser thermischen Isomerisierungsreaktion schließen Etherlösungsmittel wie Tetrahydrofuran, Diethylether, Diisopropylether und Dioxan, Alkohollösungsmittel wie Methanol, Ethanol, Propanol und Isopropanol, Esterlösungsmittel wie Methylacetat, Ethylacetat und Methylpropionat, Ketonlösunsmittel wie Aceton und Methylethylketon, Kohlenwasserstofflösungsmittel wie Pentan, Hexan, Heptan, Cyclohexan, Benzen, Toluen und Xylen und halogenierte Kohlenwasserstofflösungsmittel wie Dichlormethan, 1,2-Dichlorethan, Chlorbenzen, Brombenzen, Chloroform und Tetrachlorkohlenstoff ein.
Die Menge des verwendeten Rektionslösungsmittels ist im Allgemeinen 1 bis 1.000 mal, bevorzugt 5 bis 20 mal, insbesondere bevorzugt 10 mal so groß wie ein Gramm des Prävitamin D Derivats, das durch die allgemeine Formel 2 dargestellt wird.
Die Reaktionstemperatur liegt in einem Bereich von allgemein etwa –20 °C bis 120 °C, bevorzugt von etwa 0 °C bis 100 °C, insbesondere bevorzugt von etwa 20° C bis 30 °C. Die Reaktionszeit ist im Allgemeinen etwa 10 Minuten bis 6 Tage oder etwa 3 Tage bis 6 Tage, wenn die Reaktionstemperatur etwa 20 °C bis 30 °C beträgt. Wie in der Literatur beschrieben wird, können die Reaktionstemperaturen der Reaktionszeit geeignet ausgewählt werden (Journal of Pharmaceutical Sciences, Band 57, Seite 1326 (1968)).
Die Isolierung und Reinigung des Vitamin D Derivates, das durch die allgemeine Formel 3 dargestellt wird, aus der Reaktionsmischung, die einer solchen Art und Weise erhalten wurde, wird in Übereinstimmung mit dem gleichen Verfahren durchgeführt, wie das, das in der gewöhnlichen Isolierung und Reinigung von organischen Verbindungen verwendet wird. Zum Beispiel wird die Reaktionsmischung unter verringertem Druck konzentriert und der sich ergebende Rückstand dann durch Rekristallisation, Chromatographie oder dergleichen gereinigt.
Als Chromatographie kann entweder Normalphasensystem oder ein Umkehrphasensystem verwendet werden. Beispiel Isolierungslösungsmittels in dem Normalphasensystem schließen Ethylacetat/Hexan und Methylenchlorid/Ethanol Systeme ein. Die Lösungsmittel sind jedoch nicht auf diese Systeme begrenzt. Beispiele des Isolierungslösungsmittels in dem Umkehrphasensystem schließen Acetonitril/Wasser und Methanol/Acetonitril/Wasser Systeme ein. Die Lösungsmittel sind jedoch nicht auf dieses System begrenzt. Um die gewünschte Substanz effektiv zu isolieren, müssen die Arten des Isolierungslösungsmittels und eines verwendeten Packungsmaterials sowie einer Last gegen eine Kolonne geeignet ausgewählt werden.
In Bezug auf eine ölige Verbindung, die durch die Reinigung durch die Chromatographie erhalten wird, kann die gewünschte Substanz als Kristalle durch ihre Kristallisation bereitgestellt werden. Beispiele eines Lösungsmittels, das in der Kristallisation verwendet wird, schließen einzelne Lösungsmittel wie Aceton, Diethylether, Diisopropylether, Acetonitril, Methylformat, Ethylacetet, Methylacetat, Pentan, Hexan und Heptan und gemischte Lösungsmittel wie Ethylacetat/Hexan, Methylacetat/Heptan und Ethanol/Wasser ein.
BEISPIELE
Die vorliegende Erfindung wird hiernach durch die folgenden Beispiele beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele begrenzt.
Beispiel 1
Als Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung für photochemische Reaktionen wurde jene verwendet, welche eine elektrische Entladungslampe 11, die aus einer Xenon-Quecksilber-Lampe mit einer Energie von 5 kW bestand, einem Interferenzfilter 16, der die Übertragungswellenlänge auswählte, die 280 nm bis 320 nm ist, und einem Quarzstab 20 in der Form eines rechteckigen Pols, wie er in 3(A) dargestellt wird, gemäß der in 4 dargestellten Konstruktion aufweist.
In 1 l Tetrahydrofuran wurden 42 g (Gehalt: 89,1 %) (1S,3R,20S)-20-(3-Hydroxy-3-methylbutoxy)pregna-5,7-dien-1,3-diol gelöst und die sich ergebende Lösung bei einer Temperatur von –3 °C bis 1 °C durch einen magnetischen Rührer unter Einleiten von Argongas gerührt. Ein Zellenbehälter wurde kontinuierlich für 1512 Minuten mit ultravioletten Strahlen von der Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung bestrahlt, während die Lösung in einem Anteil zirkuliert wurde, dass die Flussrate der photoreaktiven Lösung in dem Zellenbehälter 0,2 l/min betrug. In dieser Vorrichtung war die Kapazität des Zellenbehälters 3 ml und seine innere Dicke 0,5 mm.
In Bezug auf eine Lösung, die durch die vorstehende photochemische Reaktion erhalten wurde, wurde der Gehalt an (6Z)-(1S,3R,20S)-20-(3-Hydroxy-3-methylbutoxy)-9,10-secopregna-5(10),6,8-trien-1,3-diol, welches ein Prävitamin D Derivat des gewünschten Produktes ist, durch Hochleistungs-Flüssigchromatographie (HPLC) bestimmt und mit 22,5 g (Ausbeute: 60,1 %) herausgefunden.
Die auf diese Weise erhaltene Reaktionsmischung wurde mit Hilfe einer industriellen präparativen HPLC (Hochleistungs-Flüssigchromatographie) gereinigt, welche Verwendung eines gemischten Lösungsmittels von Ethylacetat/n-Hexan (Gewichtsverhältnis: 85/15) als Entwicklungslösungsmittel macht, wodurch 26,8 g (6Z)-(1S,3R,20S)-(3-Hydroxy-3-methylbutoxy)-9,10-secopregna-5(10),6,8-trien-1,3-diol erhalten wurden.
Dieses Produkt wurde in 0,286 1 Tetrahydrofuran gelöst, um eine Isomerisierungsreaktion bei 24 °C bis 28 °C für 4 Tage bis 5 Tage durchzuführen. Die auf diese Weise erhaltene Reaktionsmischung wurde mit Hilfe der industriellen präparativen HPLC gereinigt, die Verwendung eines gemischten Lösungsmittels wie den vorstehend Verwendeten macht, um 12,7 g einer öligen Substanz (+)(5Z,7E)-(1S,3R,20S)-20-(3-Hydroxy-3-methylbutoxy)- 9,10-secopregna-5,7,10(19)-trien-1,3-diol zu erhalten. Dieses Produkt wurde unter Verwendung eines gemischten Lösungsmittels von Ethylacetat und n-Hexan kristallisiert, um 9,83 g von (+)(5Z,7E)-(1S,3R,20S)-20-(3-Hydroxy-3-methylbutoxy)-9,10-secopregna-5,7,10(19)-trien-1,3-diol zu erhalten. Die Ausbeute war 26,3 %.
Die Ergebnisse der Identifizierung dieser Substanz waren wie folgt:
Infrarot-Absorptionssprektrum (Wellenzahl cm^–1): 3400, 1637, 1056, 895; Ultraviolett-Absorptionsspektrum (λ_max): 265 nm, Reinheit (RP-HPLC): 99,9 %, Schmelzpunkt: 102,6 °C bis 105,5 °C.
Beispiel 2
Die Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung für photochemische Reaktionen, die in 1 dargestellt wird, wurde verwendet, um eine Lösung, die durch Lösen von 5 g (Gehalt: 94,3 %) von (1S,3R,20S)-20-(3-Hydroxy-3-methylbutoxy)pregna-5,7-dien-1,3-diol in 5 l Tetrahydrofuran erhalten wurde, kontinuierlich für 150 Minuten mit ultravioletten Strahlen mit einer spezifischen Wellenlänge aus der Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung zu bestrahlen, während die Lösung bei einer Temperatur von –9 °C bis –7 °C durch einen Rührer unter Einleiten von Argongas gerührt wurde.
In Bezug auf eine Lösung, die als Ergebnis der vorstehenden photochemischen Reaktion erhalten wurde, wurde der Gehalt an (6Z)-(1S,3R,20S)-20-(3-Hydroxy-3-methylbutoxy)-9,10-secopregna-5(10),6,8-trien-1,3-diol, welches das gewünschte Produkt ist, durch eine Hochleistungs-Flüssigchromatographie (HPLC) bestimmt und mit 2,84 g (Ausbeute: 60,3 %) herausgefunden.
Beispiel 3
Die Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung für photochemische Reaktionen, die in 1 dargestellt wird, wurde verwendet, um eine Lösung, die durch Lösen von 20 g (1S,3R,20S)-Cholesta-5,7-dien-1,3-diol in 5 l Tetrahydrofuran erhalten wurde, kontinuierlich für 480 Minuten mit ultravioletten Strahlen mit einer spezifischen Wellenlänge aus der Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung zu bestrahlen, während die Lösung bei einer Temperatur von –4 °C bis –2 °C durch einen Rührer unter Einleiten von Argongas gerührt wurde.
In Bezug auf eine Lösung, die als Ergebnis der vorstehenden photochemischen Reaktion erhalten wurde, wurde die Ausbeute von (6Z)-(1S,3R,20S)-9,10-Secocholesta-5(10),6,8-trien-1,3-diol, welches das gewünschte Produkt ist, durch Hochleistungs-Flüssigchromatographie (HPLC) bestimmt und mit 66,4 herausgefunden.
Beispiel 4
Die Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung für photochemische Reaktionen, die in 5 dargestellt wird, wurde verwendet. Eine Lösung, die durch Lösen von 3 mg (1S,2R,3R,20S)-2-(3-Hydroxypropoxy)cholesta-5,7-dien-1,3,25-triol in 3 ml Tetrahydrofuran erhalten wurde, wurde in dem kleinformatigen Zellenbehälter platziert, um den kleinformatigen Zellenbehälter für 120 Sekunden mit ultravioletten Strahlen mit einer spezifischen Wellenlänge aus der Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung bei Raumtemperatur unter Rühren der Lösung mit einem magnetischen Rührer kontinuierlich zu bestrahlen.
Im Bezug auf eine Lösung, die als Ergebnis der vorstehenden photochemischen Reaktion erhalten wurde, wurde die Ausbeute von (6Z)-(1S,2R,3R,20S)-2-(3-Hydroxypropoxy)-9,10-secocholesta-5(10),6,8-trien-1,3,25- triol, welches das gewünschte Produkt ist, durch Hochleistungs-Flüssigchromatographie (HPLC) bestimmt und mit 50,3 % herausgefunden.
Beispiel 5
Die Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung für photochemische Reaktionen, die in 5 dargestellt wird, wurde verwendet. Eine Lösung, die durch Lösen von 3 mg von Provitamin D₂ (Ergosterol) in 3 ml Tetrahydrofuran erhalten wurde, wurde in dem kleinformatigen Zellenbehälter platziert, um den kleinformatigen Zellenbehälter für 140 Sekunden mit ultravioletten Strahlen mit einer spezifischen Wellenlänge aus der Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung bei Raumtemperatur unter Rühren der Lösung mit einem magnetischen Rührer zu bestrahlen.
In Bezug auf eine Lösung, die als Ergebnis der vorstehenden photochemischen Reaktion erhalten wurde, wurde die Ausbeute des Prävitamins D₂, welches das gewünschte Produkt ist, mit Hochleistungs-Flüssigchromatographie (HPLC) bestimmt und mit 53,7 herausgefunden.
Beispiel 6
Die Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung für photochemische Reaktionen, die in 5 dargestellt wird, wurde verwendet. Eine Lösung, die durch Lösen von 3 mg Provitamin D₃ (7-Dehydrocholesterol) in 3 ml Tetrahydrofuran erhalten wurde, wurde in dem kleinformatigen Zellenbehälter platziert, um den kleinformatigen Zellenbehälter für 160 Sekunden mit ultravioletten Strahlen mit einer spezifischen Wellenlänge aus der Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung bei Raumtemperatur unter Rühren der Lösung mit einem magnetischen Rührer kontinuierlich zu bestrahlen.
In Bezug auf eine Lösung, die als Ergebnis der vorstehenden photochemischen Reaktion erhalten wurde, wurde die Ausbeute des Prävitamins D₃, welches das gewünschte Produkt ist, durch Hochleistungs-Flüssigchromatographie (HPLC) bestimmt und mit 61,1 herausgefunden.
In dem vorstehend beschriebenen Beispiel 1 wurde die photoreaktive Lösung mit einer hohen Konzentration in der in 4 dargestellten Vorrichtung verwendet, während in Beispiel 2 die photoreaktive Lösung mit einer niedrigen Konzentration in der in 1 dargestellten Vorrichtung verwendet wurde. Es wurde bestätigt, dass in beiden Beispielen eine Effizienz mit mindestens 60 % in Bezug auf die Ausbeute sehr hoch erreicht wurde. Es ist offensichtlich, dass der numerische Wert der Ausbeute in Bezug auf die Tatsache überlegen ist, dass die Ausbeute des gewünschten Vitamin D Derivats wenige Prozent bis wenige zehn Prozent in dem Fall der herkömmlichen Verfahren ist.
Der Grund, warum eine überragend exzellente Effizienz der photochemischen Reaktion erreicht wird, wird darin gesehen, dass sie der Tatsache zuzuschreiben ist, dass gemäß der Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung für photochemische Reaktionen der vorliegenden Erfindung die ultravioletten Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge von 280 nm bis 320 nm, welche mit Hilfe des Interferenzfilters erhalten werden, durch den Quarzstab in einen Zustand übertragen werden, dass kaum Verlust hervorgerufen wird, so dass sie auf der photoreaktiven Lösung auftreffen.
Obwohl die vorstehende Beschreibung für Fälle gegeben wurde, in denen die Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung für photochemische Reaktionen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wurde, um die Synthese des Prävitamin D Derivates durchzuführen, sind die angedachten photochemischen Reaktionen, auf welche die Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann, nicht auf diese Synthesereaktion eines Prävimatin D Derivats begrenzt. Die Vorrichtung kann auf verschiedene photochemische Reaktionen von photoreativen Lösungen angewendet werden, welche durch ultraviolette Bestrahlung angeregt werden können. Folglich kann sie breit gefächert als Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung für zum Beispiel die Synthese von 6-Nylon und Benzenhexachlorid durch chemische Reaktionen angewendet werden, die für organische Verbindungslösungen gedacht sind.
EFFEKTE DER ERFINDUNG
Gemäß der Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung können ultraviolette Strahlen mit spezifischen Wellenlängen, die durch den optischen Filter ausgewählt wurden, auf eine photoreaktive Lösung mit einer hohen Effizienz unter Ausnutzung des Glasstabes auftreten, so dass die gewünschte photochemische Reaktion der photoreaktiven Lösung, wie eine synthetische Reaktion einer Verbindung durch photochemische Reaktion, mit sehr hoher Effizienz hervorgerufen werden kann.
Die Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann besonders bevorzugt insbesondere in synthetischen Reaktionen von Prävitamin D Derivaten verwendet werden, die Zwischenprodukte zur Synthese von Vitamin D Derivaten sind.
Gemäß des Herstellungsverfahrens für ein Vitamin D Derivat der vorliegenden Erfindung kann ein Provitamin D Derivat in ein Prävitamin D Derivat mit einer hohen Effizienz durch eine photochemische Reaktion in einem einstufigen Verfahren der Lichtbestrahlung unter Verwendung der spezifischen Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung für photochemische Reaktionen verwendet werden, durch welche ultraviolette Strahlen mit einer spezifische Wellenlänge, die durch das optische System mit einer Wellenlänge selektiven Eigenschaft erhalten wurden, durch den Quarzstab emittiert werden. Folglich kann das Vitamin D Derivat mit einer hohen Effizienz durch Unterziehen des Prävitamin D Derivats unter einer thermischen Isomerisierungsreaktion hergestellt werden.

Claims

Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung für photochemische Reaktionen, die dazu eingerichtet ist, eine photoreaktive Lösung, welche durch Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung eine photochemische Reaktion durchläuft, mit der ultravioletten Strahlung zu bestrahlen, wobei die Vorrichtung umfasst: eine ultraviolette Strahlung emittierende Lampe (11), ein optisches System (12; 13; 14; 16; 18), auf welches Licht aus der ultraviolette Strahlung emittierenden Lampe auftrifft und welches ultraviolette Strahlen mit einer spezifischen Wellenlänge emittiert, einen Quarzstab (20), auf welchen die ultravioletten Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge von dem optischen System auftreffen, und eine Projektionslinse (40), die so angeordnet ist, dass die ultravioletten Strahlen, die von den Quarzstab emittiert werden, so auftreffen, dass der Durchmesser eines Strahlpunktes der ultravioletten Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge gesteuert wird, der auf die photoreaktive Lösung übertragen wird, die mit den ultravioletten Strahlen mit einer spezifischen Wellenlänge durch den Quarzstab und die Projektionslinse bestrahlt wird.
Die Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung nach Anspruch 1, welche einen Kollektiv- und Reflexionsspiegel zum Konzentrieren und Reflektieren der ultravioletten Strahlung, einen optischen Filter, welcher das Licht vom dem Kollektiv- und Reflexionsspiegel empfängt und nur ultraviolette Strahlen mit einer spezifischen Wellenlänge überträgt, und den Quarzstab, auf welchem die ultravioletten Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge von dem optischen Filter auftreffen, umfasst.
Die Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die ultravioletten Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge von dem optischen Filter auf dem Quarzstab durch ein optisches Kollektivsystem auftreffen.
Die Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Vorrichtung eine elektrische Entladelampe, welche Licht in einem Wellenlängenbereich von einem ultravioletten Bereich zu einem infraroten Bereich emittiert, einen Kollektiv- und Reflexionsspiegel zum Konzentrieren und Reflektieren des Lichts von der elektrischen Entladelampe, einen ebenen Spiegel zum Reflektieren des Lichts von dem Kollektiv- und Reflexionsspiegel, einen optischen Filter, auf welchen das Licht von dem ebenen Spiegel durch eine Einfallslinse auftrifft und welcher nur ultraviolette Strahlen mit einer spezifischen Wellenlänge überträgt, und mindestens eine Kollektivlinse umfasst, auf welche die ultravioletten Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge von dem optischen Filter auftreffen, wobei die ultravioletten Strahlen von der Kollektivlinse auf dem Quarzstab und der Projektionslinse auftreffen.
Die Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung für photochemische Reaktionen nach Anspruch 4, wobei die elektrische Entladelampe eine Superhochdruck-Quecksilber-Lampe oder Xenon-Quecksilber-Lampe ist.
Die Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung für photochemische Reaktionen nach Anspruch 4 oder 5, wobei mindestens ein Element von dem Kollektiv- und Reflexionsspiegel und dem ebenen Spiegel eine Wellenlängen selektive Eigenschaft aufweist, so dass ultraviolette Strahlen in einem Wellenlängenbereich einschließlich der spezifischen Wellenlänge reflektiert werden.
Die Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung für photochemische Reaktionen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die ultravioletten Strahlen von dem Quarzstab auf das Reaktionsgefäß aus einem transparenten Material auftreffen, in welchem die reaktive Lösung vorhanden ist.
Die Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung für photochemische Reaktionen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die photoreaktive Lösung eine Lösung eines Provitamin D Derivats ist, von welchem ein Prävitamin D Derivat durch eine photochemische Reaktion gebildet wird, und die ultravioletten Strahlen mit einer spezifischen Wellenlänge ultraviolette Strahlen mit einer Wellenlänge von 280 nm bis 320 nm haben.
Verfahren zur Herstellung eines Vitamin D Derivats, welches umfasst: Verwenden einer Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung für photochemische Reaktionen, welche eine ultraviolette Strahlung emittierende Lampe (11), ein optisches System (12; 13; 14; 16; 18), auf welches Licht aus der ultravioletten Strahlung emittierenden Lampe auftrifft und welche ultraviolette Strahlen mit einer spezifischen Wellenlänge emittiert, einen Quarzstab (20), auf welchen die ultravioletten Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge von dem optischen System auftreffen, und eine Projektionslinse (40), die so angeordnet ist, dass die ultravioletten Strahlen, die von dem Quarzstab emittiert werden, so auftreffen, dass der Durchmesser eines Strahlpunktes der ultravioletten Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge gesteuert wird, Bestrahlen einer Lösung eines Provitamin D Derivats mit den ultravioletten Strahlen mit der spezifischen Wellenlänge, welche von dem Quarzstab emittiert werden, durch die Projektionslinse der Ultraviolett-Bestrahlungs-Vorrichtung, um eine photochemische Reaktion in der Lösung des Provitamin D Derivats hervorzurufen, wodurch ein Prävitamin D Derivat gebildet wird; und Unterziehen des Prävitamin D Derivats unter eine thermische Isomerisierungsreaktion, um das Vitamin D Derivat herzustellen.
Das Verfahren nach Anspruch 9 zur Herstellung des Vitamin D Derivats, wobei das Provitamin D Derivat eine Verbindung ist, die durch die folgende allgemeine Formel 1 dargestellt wird, das Prävitamin D Derivat eine Verbindung ist, die durch folgende allgemeine Formel 2 dargestellt wird, und das Vitamin D Derivat eine Verbindung ist, die durch die folgende allgemeine Formel 3 dargestellt wird:

wobei R¹ und R³ individuell ein Wasserstoffatom oder eine Hydroxylgruppe bedeuten können, welche eine Schutzgruppe aufweisen können, R² ein Wasserstoffatom, eine Hydroxylgruppe, welche eine Schutzgruppe haben kann, eine niedere Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, welche substituiert sein kann, oder eine niedere Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, welche substituiert sein kann, bezeichnet, R ein Wasserstoffatom oder eine niedere Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, welche substituiert sein können, ist, und X -O-CH₂-, -S-CH₂-, -CH₂-CH2-, -CH=CH- oder -N-(R⁴)-CH₂- darstellt, in welchen R⁴ ein Wasserstoffatom oder eine niedere Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, welche substituiert sein kann, bedeutet.
Das Verfahren zur Herstellung eines Vitamin D Derivats, welches das Bestrahlen einer Lösung eines Provitamin D Derivats umfasst, das durch die allgemeine Formel 1 nach Anspruch 10 dargestellt wird, mit ultravioletten Strahlen mit einer spezifischen Wellenlänge, die von der Ultraviolett-Bestrahlungs- Vorrichtung für photochemische Reaktionen nach Anspruch 9 emittiert werden, um eine photochemische Reaktion der Lösung des Provitamin D Derivats hervorzurufen, wodurch ein Prävitamin D Derivat gebildet wird, das durch die allgemeine Formel 2 nach Anspruch 10 dargestellt wird.
Das Herstellungsverfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei in den allgemeinen Formeln 1, 2 und 3 R³ eine Hydroxylgruppe und X eine Gruppe -O-CH₂- ist.
Das Herstellungsverfahren nach Anspruch 12, wobei in den allgemeinen Formeln 1, 2 und 3 R¹ eine Hydroxylgruppe ist.
Das Herstellungsverfahren nach Anspruch 13, wobei in den allgemeinen Formeln 1, 2 und 3 R² ein Wasserstoffatom ist.
Das Herstellungsverfahren nach Anspruch 14, wobei in den allgemeinen Formeln 1, 2 und 3 R eine Gruppe -CH₂-C(CH₃)₂OH ist.
Das Herstellungsverfahren nach Anspruch 14, wobei in den allgemeinen Formeln 1, 2 und 3 R eine Gruppe -CH₂-CH(CH₃)₂ ist.
Das Herstellungsverfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei in den allgemeinen Formeln 1, 2 und 3 R³ eine – Hydroxylgruppe und X eine Gruppe -CH₂-CH₂- ist.
Das Herstellungsverfahren nach Anspruch 17, wobei in den allgemeinen Formeln 1, 2 und 3 R¹ Hydroxylgruppe ist.
Das Herstellungsverfahren nach Anspruch 18, wobei in den allgemeinen Formeln 1, 2 und 3 R² ein Wasserstoffatom ist.
Das Herstellungsverfahren nach Anspruch 18, wobei in den allgemeinen Formeln 1, 2 und 3 R² eine Hydroxypropoxygruppe ist.
Das Herstellungsverfahren nach Anspruch 19, wobei in den allgemeinen Formeln 1, 2 und 3 R eine Gruppe -CH₂-C(CH₃)₂OH ist.
Das Herstellungsverfahren nach Anspruch 19, wobei in den allgemeinen Formeln 1, 2 und 3 R eine Gruppe -CH₂-CH(CH₃)₂ ist.
Das Herstellungsverfahren nach Anspruch 21, wobei in den allgemeinen Formeln 1, 2 und 3 R eine Gruppe -CH₂-C(CH₃)₂OH ist.
Das Herstellungsverfahren nach Anspruch 21, wobei in den allgemeinen Formeln 1, 2 und 3 R eine Gruppe -CH₂-CH(CH₃)₂ ist.
Das Herstellungsverfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei in den allgemeinen Formeln 1, 2 und 3 R³ eine Hydroxylgruppe und X eine Gruppe -CH=CH- ist.
Das Herstellungsverfahren nach Anspruch 25, wobei in den allgemeinen Formeln 1, 2 und 3 R¹ eine Hydroxylgruppe ist.
Das Herstellungsverfahren nach Anspruch 26, wobei in den allgemeinen Formeln 1, 2 und 3 R² ein Wasserstoffatom ist.
Das Herstellungsverfahren nach Anspruch 27, wobei in den allgemeinen Formeln 1, 2 und 3 R eine Gruppe -CH₂-C(CH₃)₂OH ist.
Das Herstellungsverfahren nach Anspruch 27, wobei in den allgemeinen Formeln 1, 2 und 3 R eine Gruppe -CH₂-CH(CH₃)₂ ist.