-
Verfahren zur Herstellung von Hormonen der Nebennierenrinde Gegenstand
der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Substanzen mit der Aktivität
des Nebennierenrindenhormons, ausgehend von Sarmentogenin und verwandter Substanzen.
Aus der Nebennierenrinde kann eine große Anzahl von Steroiden mit wertvollen therapeutischen
Eigenschaften isoliert werden, besonders die Steroide mit am Kohlenstoffatom ii
angelagertem Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gruppen, wie das Corticosteron und
das Dehydro-ii-corticosteron und deren Ester, zeigen sehr wertvolle Eigenschaften.
-
Bis heute wurde in der Natur kein Ausgangsmaterial zur synthetischen
Darstellung der genannten Rindenhormone gefunden, welches bereits ein an das Kohlenstoffatom
ii angelagertes Sauerstoffatom aufwies. Demzufolge mußte auf chemischem Wege. dieses
Sauerstoffatom in ii-Stellung eingeführt werden. Zu diesem Zwecke wurden in jüngster
Zeit verschiedene Methoden ausgearbeitet (vgl. T. F. Gallagher in nRecent Progress
in Hormone Research«, Bd. i, S. 83. Acad. Press. Inc. New York i947), aber sie sind
alle schwer durchführbar und zu umständlich für die Herstellung von Corticosteron
und Dehydrocorticosteron im technischen Maßstab.
-
Es wurde nun gefunden, daß Dehydro-ii-corticosteron oder Corticosteron,
ausgehend von Sarmentogenin oder von Sarmentocymarin, die beide verhältnismäßig
einfach aus Strophantussamen gewonnen werden, leicht erhalten werden.
-
In den Zeichnungen sind verschiedene Strukturformeln zur näheren Erläuterung
des Verfahrens angegeben.
Seinerzeit haben Tschesche und Bohle (Berichte
der Deutschen Chemischen Gesellschaft, Bd. 69, S. 2499, 1936) für Sarmentogenin
die Formel I vorgeschlagen, die einfacher in der Form I a dargestellt werden kann,
wobei die stereochemische Konfiguration bei den Kohlenstoffatomen 3, 9 und ii ebenfalls
berücksichtigt ist. In diesen Formeln wurde, wie ersichtlich, die Gegenwart einer
Hydroxylgruppe am Kohlenstoffatorn ii angenommen. Die genannten Forscher waren der
Ansicht, bewiesen zu haben, daß Sarmentogenin sich von Digoxigenin, welchem die
Formel II zugeschrieben wurde (Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, Bd.
69, S. 739, 1936) lediglich durch eine andere sterische Konfiguration am Kohlenstoffatom
9 unterscheidet. Nachdem es sich aber später herausstellte (vgl. M a s o n und H
o e h n , Journal American Chemical Society, Bd. 6o, S. 2824, 1938 und Bd. 61, S.
1614, 1939) daß dem Digoxigenin nicht die Formel II, sondern Formel III zukommt,
so daß die Hydroxylgruppe nicht am Kohlenstoffatom ii, sondern am Kohlenstoffatom
12 steht, wurde die dem Sarmentogenin von Tschesche zugeteilte Formel ebenfalls
unwahrscheinlich. Aber auch wenn die Formel l a die richtige wäre, so würde eine
derartige Substanz zur Darstellung von Corticosteron geringe Möglichkeiten eröffnet
haben, weil in dieser Formel beim Kohlenstoffatom 9 nicht eine normale, sondern
eine Iso-Konfiguration vorliegt und ferner die Struktur des Ringes E nicht derart
beschaffen ist, daß er in die für die Rindenhormone charakteristische Ketolgruppe
am Kohlenstoffatom 17 leicht übergeführt werden kann.
-
Es war daher eine sehr überraschende Tatsache, daß nach dem vorliegenden
Verfahren Sarmentogenin auf verhältnismäßig einfachem Wege in Dehydrocorticosteron
und Corticosteron oder deren Ester übergeführt werden kann. Wahrscheinlich kann
der Schluß gezogen werden, daß die wirkliche Formel des Sarmentogenins weder der
Formel Ia noch einem Stereoisomeren der Formel III entspricht, sondern richtig dargestellt
wird durch Formel IV.
-
Demzufolge besteht das Verfahren nach der Erfindung darin, daß die
Doppelbindung im Ring E des Sarmentogenins oder einer verwandten Substanz durch
Oxydation geöffnet, die Ketolgruppe am Kohlenstoffatom 17 durch Verseifung freigelegt,
die Hydroxylgruppe am Kohlenstoffatom 14 unter Bildung einer Doppelbindung beseitigt,
die Ketolgruppe verestert wird. Die beispielsweise erhaltene Verbindung Pregnen-14-triol-3,
11, 21-on-2o-acylat-21 wird auf bekannte Weise in Corticosteron oder Dehydrocorticosteron
durch Hydrierung und Oxydation in wahlweiser Aufeinanderfolge, nachfolgender partieller
Dehydrierung einer möglicherweise vorhandenen Hydroxylgruppe am Kohlenstoffatom
3 und die Einführung einer Doppelbindung zwischen den Kohlenstoffatomen 4 und 5,
ebenfalls auf bekannte Weise, übergeführt.
-
Das Öffnen der Doppelbindung im Ring E kann vorteilhaft durch Einwirkung
von Ozon erfolgen, es können aber auch andere Oxydationsmittel, wie Kaliumpermanganat
oder Chromsäure, verwendet werden, wobei auch die Hydroxylgruppen an den Kohlenstoffatomen
3 und ii zu Ketogruppen oxydiert werden können. Das auf diese Weise erhaltene Produkt
wird in Pregnen-14-o1-2i-trion-3, 11, 20-acylat-2i durch Verseifung und Veresterung
der Ketolgruppe am Kohlenstoffatom 17 mit nachfolgender Beseitigung der Hydroxylgruppe
am Kohlenstoffatom 14 übergeführt, worauf die erhaltene Substanz durch Anwendung
derselben Methoden, wie für Pregnen-14-triol-3, 11, 21-on-2o-acylat-2i beschrieben,
in Corticosteron oder Dehydrocorticosteron übergeführt werden kann.
-
Die Reaktionsfolge der genannten Umwandlungen wird durch die Formeln
IV bis XV erläutert. Gemäß dem schematisch gezeigten Verfahren wird beispielsweise
Sarmentogenin (Formel IV, R = X = H) oder Sarmentocymarin (Formel IV, R = Cymarosidrest
X = H)
oder deren Ester, zum Beispiel das Acetat, gelöst in einem Lösungsmittel, vorzugsweise
bei einer Temperatur zwischen - 8o und - 20° mit wenigstens einem Mol Ozon behandelt,
und das Ozonid auf die übliche Weise, vorzugsweise durch Reduktion, zersetzt. Dabei
werden Produkte erhalten, welchen wahrscheinlich die Formel V zugesprochen werden
kann (Glyoxylsäureester), wobei keine Isolierung der reinen Substanz notwendig ist.
Durch milde Verseifung, z. B. mit Kaliumbicarbonat, in wässerigem Methanol oder
mit Säuren können diese Ester in freie Ketone übergeführt werden (Formel VI), die
zum Teil kristallisieren. Wird von acetyliertem Sarmentocyrnarin ausgegangen, so
wird bei dieser Stufe die Acetylgruppe des Cymaroserestes auch weitgehend verseift.
Durch Erwärmen der Ketole (Formel VI) oder einfacher direkt der Glyoxylsäureester
(Formel V) mit verdünnter Mineralsäure, wobei man zweckmäßigerweise Alkohol zusetzt,
wird ein ungesättigtes Ketol gemäß der Formel VII erhalten. Dieses kann ebenfalls
in rohem Zustande weiterverarbeitet werden. Durch eine vorsichtige Acylierung wird
in guter Ausbeute ein Monoacylderivat (Formel VIII) erhalten, welches auch in diesem
Fall
keiner Isolierung bedarf. Es wird in Eisessig mit Platin als
Katalysator hydriert, wobei die Hydrierung ohne Schaden so lange fortgesetzt werden
kann, bis die Ketogruppe am Kohlenstoffatom 2o teilweise zu einer sekundären Alkoholgruppe
reduziert ist. Je nach den Umständen werden Produkte gemäß Formel IX oder X oder
eine Mischung von beiden erhalten, die sofort mit einem Überschuß von Chromsäure
zu der Triketoverbindung dehydriert werden können. Es wird in guter Ausbeute das
Monoacylat der Formel XI erhalten, welches auf bekannte Weise in Dehydro-ii-corticosteronester
(Formel XII, R = Ac) oder in freies Dehydrocorticosteron übergeführt werden kann.
-
Dieselben Ergebnisse werden erhalten, wenn man von Sarmentogenon statt
von Sarmentogenin ausgeht. Unter Sarmentogenon versteht man ein Keton, entstanden
durch vorsichtige Oxydation von Sarmentogenin, in dem die Ketogruppe sich wahrscheinlich
an der ii-Stelle befindet (s. Tschesche und Bohle, Berichte der Deutschen chemischen
Gesellschaft, Bd. 69 D, S. 2498/99) Wird Acylsarmentocymarin als Ausgangsmaterial
verwendet, so werden Substanzen gemäß den Formeln VI, VII und VIII erhalten, die
meistens eine Acyloxygruppe am Kohlenstoffatom ii aufweisen. Bei Verwendung der
Carbobenzoxyester wird während der Hydrierung gemäß Formel VIII die Estergruppe
abgespalten.
-
Ausgehend von der Triketoverbindung XI wird durch energische Hydrierung
und Reoxydation der am Kohlenstoffatom 3 erhaltenen Hydroxylgruppe nach der Methode
von O p p e n a u e r (vgl. Recueil des Traveaux chimiques des Pays-Bas, Bd. 56,
S. 137, 1937) die bekannte Verbindung XIV und aus dieser Corticosteron gemäß Formel
XV und deren Ester erhalten. Auffallenderweise scheint dies nicht möglich zu sein,
wenn statt der Verbindung XI die Verbindung IX direkt nach der Oppenauer-Methode
oxydiert wird. Vermutlich ist in der letztgenannten Verbindung die Hydroxylgruppe
am Kohlenstoffatom ii a-ständig, also umgekehrt wie im Corticosteron, bei dem diese
Hydroxylgruppe ß-ständig ist. Andererseits ist es ebenfalls möglich, die Verbindung
gemäß Formel VIII mit Chromsäure zu dehydrieren und zunächst die Verbindung XVI
zu erhalten, die durch energische Hydrierung unter Sättigung der Doppelbindung,
Überführung der Ketogruppen in Hydroxylgruppen unter Bildung der Verbindung XIII
und nachfolgender Dehydrierupg nach O p p e n a u e r wieder in XIV übergeführt
werden kann.
-
Beispiel i i g Sarmentogenin (Schmelzpunkt 265°) wird in der eben
erforderlichen Menge heißem Äthylacetat gelöst, die Lösung schnell auf -8o' abgekühlt
und innerhalb 2o Minuten etwa 400 cm3 trockener ozonisierter Sauerstoff, mit 4,5%
Ozon, durchgeleitet. Die blauviolette Lösung bleibt weitere 2o Minuten bei einer
Temperatur von - 8o° stehen, wobei die Farbe nicht verschwinden soll, und wird dann
im Vakuum auf ein kleines Volumen eingeengt. Man achte hier und bei den folgenden
Stufen darauf, daß das Material vor Verunreinigungen, insbesondere durch Gummiteilchen,
geschützt wird. Die eingeengte Lösung wird mit io cm3 Eisessig und unter Umschütteln
allmählich mit Zinkstaub in kleinen Portionen versetzt. Hierbei wird Wärme entwickelt,
so daß durch äußerliches Abkühlen die Temperatur auf 3o bis 35° gehalten wird. Sobald
ein Tropfen der Lösung feuchtes Jodkaliumstärkepapier nicht mehr bläut, wird sie
abfiltriert, dann mit Chloroform nachgewaschen und im Vakuum eingeengt. Der Rückstand
wird in Chloroform aufgenommen und einige Male mit eiskaltem Wasser ausgewaschen,
sodann mit einer kalten Natriumcarbonatlösung behandelt und nochmals mit einer sehr
geringen Menge von eiskaltem Wasser nachgewaschen, dann über entwässertem Natriumsulfat
getrocknet und eingedampft. Es wird ein farbloses Harz in einer Ausbeute, zwischen
o,9i und i,o g, das auf eine alkalische Silberdiamminlösung stark reduzierend wirkt,
als Rückstand erhalten. Dieses Produkt ist der Glyoxylsäureester V. Der Ester wird
in 20 cm3 Äthanol gelöst und am Rückflußkühler 1/2 Stunde mit i cm3 konzentrierter
Salzsäure gekocht. Sodann werden io cm3 Wasser zugesetzt, der Alkohol im Vakuum
abgedampft, die Lösung nochmals io Minuten auf eine Temperatur. von 70° erhitzt,
dann abgekühlt und wiederholt mit Chloroform ausgeschüttelt. Die Chloroformlösung
wird wiederholt mit kleinen Portionen gesättigter Kaliumbicarbonatlösung bei einer
Temperatur von o° ausgezogen und im Vakuum vollständig eingedampft.
-
Hierbei wird das Rohprodukt VII als eine gelbliche glasige Masse in
einer Ausbeute von ungefähr 0,7 g erhalten. Eine partielle Acetylierung wird
durch Lösen der Masse in 2 bis 3 cms absolutem Dioxan, Zusatz von 0,4 cm3 Pyridin
und nach Abkühlen auf - 2o° mit o,29 cm3 Essigsäureanhydrid durchgeführt. Die Lösung
bleibt i Stunde bei - 20°, dann 16 bis 24 Stunden bei o° und endlich i Stunde bei
15 bis 20° unter Ausschluß von Feuchtigkeit stehen. Nach der üblichen Aufarbeitung
wird rohes Monoacetat in einer Ausbeute von o,8 g erhalten (Formel VIII). Dieses
wird in io cms reinstem Eisessig gelöst. Um Katalysatorgifte auszuscheiden, wird
die Lösung über Aktivkohle filtriert, die vorher wiederholt mit heißem Wasser und
Eisessig ausgewaschen worden war. Es werden 0,2 g Platinoxyd zugesetzt und die Lösung
in einer Wasserstoffatmosphäre so lange geschüttelt, bis i Mol HZ angelagert und
der Katalysator reduziert ist. Dann wird filtriert, mit etwas Eisessig nachgewaschen
und eine Lösung von 0,4 g Chromsäureanhydrid in i cm Wasser und 8 cm3 Eisessig zugesetzt.
Die erhaltene Lösung wird 4 Stunden bei einer Temperatur von 15 bis 20° stehengelassen.-
Eine Probe auf freie Chromsäure wird ausgeführt durch Schütteln eines Tropfens der
Lösung mit zwei Tropfen verdünnter Schwefelsäure und etwas Äther und einem Tropfen
einer io°/oigen Wasserstoffsuperoxydlösung, wobei eine blaue Färbung erhalten wird.
Ist keine freie Chromsäure nachweisbar, so wird etwas mehr Chromsäurelösung zugesetzt,
bis nach 4 Stunden eben noch Chromsäure
nachweisbar ist. Dann wird
die Lösung im Vakuum zu einem Sirup eingedampft, etwas Wasser zugesetzt und mit
viel Äther ausgeschüttelt. Der Extrakt wird mit etwas verdünnter Schwefelsäure ausgewaschen,
mit Sodalösung nachgewaschen und über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Nach
Verdunsten des Äthers wird eine farblose Masse in einer Ausbeute von ungefähr o,65
g als Rückstand erhalten. Diese wird in Benzolpetroläther gelöst. Nach Chromatographieren
über 2o g Aluminiumoxyd nach der Durchlaufmethode werden die mit absolutem Benzol
eluierbaren Anteile aus Ätherpetroläther umkristallisiert und liefern das 2i-Acetoxypregnantrion-3,
1i, 20 in Gestalt farbloser Nadeln mit dem Schmelzpunkt 151 bis i53°, das mit der
bereits von A. Lardon und T. R e i c h s t ei n (Helvetica Chimica Acta,
Bd. 26, S. 747, 1943) auf anderem Wege erhaltenen und in ii-Dehydrocorticosteronacetat
übergeführten Verbindung identisch ist. Um aus diesem Produkt Corticosteron zu erhalten,
werden o,5 g in io cm3 tisessig gelöst und mit Platinoxyd hydriert, bis 3 Mol H2
absorbiert sind, und die Gasabsorption vollständig aufhört. Das auf bekannte Art
isolierte Rohprodukt ist eine Mischung der Isomeren. Es wird 30 Stunden mit
22 cm3 absolutem Benzol, 4 cm3 trockenem Aceton und 1,2 g reinem Aluminiumphenolat
auf ioo° erhitzt. Die Mischung wird sodann mit einer großen Menge Äther verdünnt,
wiederholt mit einer Lösung von Seignettesalz ausgewaschen, mit Sodalösung nachgewaschen
und eingedampft. Das Phenol wird durch vorsichtiges Erhitzen im hohen Vakuum von
etwa o,i mm Hg entfernt und der Rückstand über 15 g alkalifreiem Aluminiumoxyd chromatographiert.
Nach Eluierung mit Benzoläther (bis 50°/o Äther) und Umkristallisieren aus Äther
wird das Pregnandiol-iI-ß-2i-dion-3, 20 -in farblosen Nadeln von Schmelzpunkt 155
bis i57° erhalten, das mit dem Präparat von Von E uw , L a r d o n und R e i c h
s t e i n (Helvetica Chimica Acta, Bd. 27, S. 1287, 1944) identisch ist und,
wie von den genannten Autoren beschrieben, in Corticosteron übergeführt werden kann.
-
Auch kann Pregnantetrol-3, 1i, 14, 2i-on-2o (VI, X = R = H) aus dem
obenerwähnten Zwischenprodukt V, dem rohen Glyoxylsäureester, folgendermaßen hergestellt
werden.
-
0,4 g des neutralen Ozonisierungsproduktes V (mit X = R = H) werden
in 20 cm3 Methanol gelöst, eine kalte Lösung von 0,4g Kaliumbicarbonat in
io cm3 Wasser zugesetzt und 16 Stunden bei einer Temperatur von 15 bis 20° stehengelassen.
Das Methanol wird im Vakuum entfernt, der Rückstand wiederholt mit je 5o cm3 Chloroform
ausgezogen, und die Chloroformauszüge werden über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet.
Nach Einengen bei vermindertem Druck wird als Rückstand das freie Ketol VI erhalten.
Es kann aus wenig Aceton umkristallisiert werden. Das Produkt zeigt aber keinen
scharfen Schmelzpunkt und wird daher, wie oben beschrieben, im rohen Zustand weiterverarbeitet.
Beispiel 2 i g Sarmentocymarin wird in io cin3 Chloroform und 5 cm3 absolutem Pvridin
gelöst. Bei einer Temperatur von o° werden 2 g Chlorameisensäurebenzylester tropfenweise
zugegeben und die 'Mischung 5 Stunden bei einer Temperatur von o° und i Stunde bei
15 bis 20° stehengelassen. Es wird mit Eis zersetzt und mit einer Mischung aus Chloroform
und Äther ausgeschüttelt. Der erhaltene Extrakt wird wiederholt bei o° mit verdünnter
Salzsäure ausgewaschen und mit Natriumcarbonatlösung nachgewaschen, über wasserfreiem
Natriumsulfat getrocknet und eingedampft, wobei ungefähr i,8 g rohes Carbobenzoxysarmentocymariti
erhalten werden, welches ozonisiert und gemäß Beispiel i aufgearbeitet wird.
-
In gleicher Weise wird Carbobenzoxysarmentogenin in Dehydrocorticosteron
und Corticosteron übergeführt. Andere Ester von Sarmentocymarin oder Sarmentogenin
sind ebenfalls geeignete Ausgangsstoffe ebenso wie das Sarmentocymarin selbst, vorausgesetzt,
daß deren Verseifung nicht zu schwierig ist.