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Verfahren zur Überführung von A"-20-Cyanpregnenen mit einer oder mehreren
kerngebundenen Hydroxylgruppen in 13 (a)-Oxy-20-ketopregnane Die Erfindung betrifft
Verfahren zur Herstellung von Steroidverbindungen, insbesondere ein verbessertes
Verfahren zur Überführung von dl''-2o-Cyanpregnenverbindungen mit einer oder mehreren
kerngebundenen Hydroxylgruppen in die entsprechenden ketosubstituierten 17 (a)-Oxy-2o-ketopregnane.
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Erfindungsgemäß wird ein 17, 2o-Osmiatester einer 17, 2o-Dioxvpregnanverbindung,
die eine Cyangruppe am C" -Atom und mindestens eine kerngebundene Hydroxylgruppe
enthält, oxydiert, wobei die Hydroxylgruppe in eine Ketogruppe übergeführt wird.
Die Umsetzungsprodukte können dann verseift werden.
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Das Verfahren kann durch folgende Formeln veranschaulicht werden,
in der Ri Oxy- oder Acyloxy, R2, R3, R4 Wasserstoff, Keto- oder Oxy- und R5, Re
und R, Wasserstoff oder Ketogruppen bedeuten.
Behandelt man eine 417-2o-Cyanpregnenverbitidung mit Osmiumtetroxyd und verseift
den als Zwischenprodukt entstehenden Osmiatester, so entsteht die entsprechende
17 (a)-Oxy-2o-ketopregnanverbindung. Die nach diesem neuen Verfahren erhaltenen
i7-Hydroxylverbindungen liegen überraschenderweise in einer einzigen isomeren Form,
nämlich in der a- oder natürlichen Konfiguration vor. Diese a-Hydroxylverbindungen
haben die gleiche stereochemische Konfiguration wie viele natürlich vorkommenden
Nebennierenhormone. Dies ist für die Herstellung von Pregnen-4-diol-17 (a)-2i-trion-3,
ii, 2o, das gewöhnlich als Kendalls Verbindung E bekannt ist, und von dessen 2i-Acylderivaten
von besonderem Interesse. Diese Verbindungen sind als Nebennierenhormone oder für
die Therapie mit Nebennierenhormonverbindungen von Bedeutung; sie eignen sich weiterhin
für die Synthese von ähnlichen Hormonen und Verbindungen.
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Für die Gewinnung von Nebennierenhormonen, z. B. der E-Verbindung
werden meist 17 (a)-Oxy-2o-ketopregnanverbindungen mit Ketosubstituenten am Perhydrophenanthrenkern
benötigt. Gegenstand der Erfindung ist daher die Überführung von A 17-2o-Cyanpregnenverbindungen
finit einer oder mehreren kerngebundenen Hydroxylgruppen in die entsprechenden 17
(a)-Oxy-2o-ketopregnanverbindungen, in denen die kerngebundenen Hydroxylgruppen
zu Ketogruppen oxydiert sind. Die Erfindung betrifft weiterhin die Oxydation dieser
kerngebundenen Hydroxylgruppen nach einem Verfahren, bei dein kein oxydativer Abbau
eines anderen Teiles des Steroidmoleküls eintritt, zu am Kern ketosubstituierten
17 (a)-Oxy-2o-ketopreg, nanverbindungen aus den entsprechenden 417-20-Cyanpregnanverbindungen
in guter ausbeute und hoher Reinheit.
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Es wurde nun gefunden, daß diese f`berführung durch Einwirkung von
Osmiumtetroxyd auf eine A17-2o-Cyanpregnenverbinduiig erfolgen kann, die mindestens
eine kerngebundene Hydroxylgruppe trägt und ferner eine an das C;,t-Kolilenstoffatom
gebundene Acyloxygruppe enthalten kann. Dabei entsteht der 17, 2o-Osmiatester der
entsprechenden kernhydroxylierten 17, 2o-Dioxy-2o-cyanpregnaiiverbitidung, deren
kerngebundene Hydroxylgruppe durch Behandlung mit einem Oxydationsmittel in die
Ketogruppe übergeführt wird, worauf man den entsprechenden ketosubstituierten Osmiatester
verseift. Die Oxydation erfolgt hierbei ohne einen nennenswerten oxydativen Abbau
der anderen Teile des Steroidmoleküls.
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Es war nicht vorauszusehen, claß sich diese Oxydation der kerngebundenen
Hvdroxylgruppen in 17, 2o-Osmiatestern von 17, 2o-Dioxv-2o-cyanpregnanverbindungen
ohne Schädigung der Ösmiatesterbindungen durchführen läßt, da die 17, 2o-Osmiatgruppe
gegen Oxydationsmittel, z. B. Chromsäure, äußerst empfindlich ist. Oxydiert man
beispielsweise den 17, 2o-Osmiatester des 3 (a)-17, 2o-Trioxvii-ketopregnans
mit Chromsäure unter den Oxydationsbedingungen für das entsprechende 2o-CvanderiVat
nach der vorliegenden Erfindung, so wird das erwartete 17, 2o-Osmiat des 3, ii-Diketo-i7,
2o-dioxypregnans nicht erhalten. Wie gefunden wurde, ist aber der Osmiatester überraschenderweise
sehr oxvdationsbeständig, wenn das in 2o-Stellung befindliche Kohlenstoffatom des
Osmiatesters an eine Cyangruppe gebunden ist. Es gelingt daher, diese 17, 2o-Osniiatester
von 2o-Cyati-17, 2o-dioxypregnanverbindungen, die sekundäre kerngebundene Hydroxylgruppen
enthalten, zu den entsprechenden Derivaten zu oxydieren, wobei die kerngebundenen
Hydroxylgruppen in Ketogruppen übergeführt werden, ohne daß hierbei die Ausbeute
durch oxydativen Abbau der 17, 2o-Osmiatgruppe wesentlich beeinträchtigt wird.
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Die Herstellung der als Ausgangsstoffe für das vorliegende Verfahren
verwendeten d t1-2o-Cyanpregnetiverbindungen
mit mindestens einer
kerngebundenen Hydroxylgruppe kann durch Umsetzung der entsprechenden 2o-Ketopregnanverbindung
mit mindestens einer freien oder acylierten kerngebundenen Hydroxylgruppe mit Cyanwasserstoff
oder deren Salz erfolgen, wobei zunächst das entsprechende Cyanhydrin, das heißt
die 2o-Oxy-2o-cyallpregnanverbindung mit mindestens einer kerngebundenen Hydroxyl-
oder Acyloxygruppe entsteht. Dieses Cyanhydrin wird (nach Blockierung von gegebenenfalls
vorhandenen freien primären oder sekundären Hydroxylgruppen, beispielsweise durch
Acylierung) mit einem wasserabspaltenden Mittel in das entsprechende dl'-2o-Cyanpregnen
übergeführt, das mindestens eine kerngebundene Acyloxygruppe enthält und bei der
Verseifung die entsprechende 41'-2o-Cyanpregnenverbindung mit kerngebundener Hydroxylgruppe
liefert.
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Als Ausgangsstoffe sind z. B. zu nennen: dl'-3-Oxy-2o-cyanpregnen
; 417-3 (a)-Oxy-i i-keto-2o-cyanpregnen d''-3, 12-1)ioxy-2o-cyanpregnen; d1'-3 (a)-Oxy-2o-cyan-2i-acetoxypregnen;
d1'-3, i2-Di0xy-2o-cyan-21-acetoxypregnen; d1'-3 (a)-Oxy-ii-keto-2o-cyan-21-acetoxypregnen
u. dgl.
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Diese 41'-2o-cyanpregnenverbindungen mit mindestens einer kerngebundenen
Hydroxylgruppe werden mit Osmiumtetroxyd, vorzugsweise in Gegenwart eines organischen
Lösungsmittels wie Pyridin, behandelt, wobei der 17, 2o-Osmiatester der entsprechenden
kernhydroxylierten 17, 2o-Dioxy-2o-cyanpregnanverbindung entsteht, z. B. der 17,
2o-Osmiatester des 3, 17, 2o-Trioxy-2o-cyanpregnans, des 3 (a), 17, 2o-Trioxy-ii-keto-2o-cyanpregnans,
des 3, 12, 17, 2o-Tetroxy-2o-cyanpregnans, des 3 (a), 17, 2o-Trioxy-2o-cyan-2i-acetoxypregllans,
des 3, 12, 17, 2o-Tetroxy-2o-cyan-2i-acetoxypregnalls, des 3 (a), 17, 2ö-Trioxyir-keto-2o-cyan-2i-acetoxypregnalls
u. dgl.
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Die Oxydation der kerngebundenen Hydroxylgruppen der 17, 2o-Osmiatester
von kernhydroxylierten 17, 2o-Dioxy-2o-cyanpregnanverbindungen kann unter Anwendung
kräftiger Oxydationsmittel, wie Chromsäure, Kaliumpermanganat, unterbromiger Säure
und anderer erfolgen; sie wird üblicherweise mit Chromsäure, vorzugsweise mit Chromsäure
in essigsaurer Lösung vorgenommen. Die Umsetzung erfolgt zweckmäßig bei Zimmertemperatur
und ist dabei nach etwa 30 Minuten beendet. Das Umsetzungsgemisch wird mit einem
Lösungsmittel, wie Methanol, verdünnt und anschließend mit einem schwach alkalischen
Mittel, z. B. wäßrigem Kaliumcarbonat, neutralisiert, worauf man das Lösungsmittel
und Kohlendioxyd aus der neutralisierten Lösung im Vakuum abdampft. Aus der wäßrigen
Lösung erhält man durch Eindampfen den Osmiatester der entsprechenden 17, 20-Dioxv-2o-cyanpregnanverbindung,
in der die kerngebundenen Hydroxylgruppen zu Ketogruppen oxydiert sind. Solche im
Kern durch Ketogruppen substituierten 17, 2o-Osmiatester der 17, 2o-Dioxy-2o-cyanpregnanverbindungen,
die durch Oxydation der vorerwähnten kernhydroxylierten 17, 2o-Osmiatester gewonnen
werden, sind z. B. die 17, 2o-Osmiatester des 3-Keto-17, 2o-dioxy#-2o-cyanpregnans,
des 3, ii-Diketo-17, 2o-dioxy-2o-cyanpregnans, des 3, 12-Diketo-17, 2o-dioxy-2o-cyanpregnans,
des 3-Keto-17, 2o-dioxy-2o-cyan-2i-acetoxypregnans, des 3, i2-Diketo-17, 2o-dioxy-2o-cyan-2i-acetoxypregnans,
des 3, 1i-Diketo-17, 2o-dioxy-2o-cyan-2i-acetoxypregnans u. dgl.
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Der erhaltene 17, 2o-Osmiatester der am Kern ketosubstituierten 17,
2o-Dioxy-2o-cyanpregnanverbindung wird verseift. Anstatt den Osmiatester zu isolieren,
kann man die Oxydationslösung neutralisieren und dann direkt verseifen. Als Verseifungsmittel
verwendet man vorzugsweise wäßriges Natriumsulfit und Kaliumbicarbonat und arbeitet
zweckmäßig bei Zimmertemperatur. Unter diesen Bedingungen ist die Verseifung in
etwa 15 Stunden beendet. Das Reaktionsgemisch wird filtriert, auf ein kleines Volumen
eingeengt und mit Chloroform extrahiert. Nach dem Abdampfen des Chloroformextrakts
zur Trockne erhält man die entsprechende 17 (a)-Oxy-2o-ketopregnanverbindung mit
mindestens einer kerngebundenen Ketogruppe, z. B. 3, 2o-Diketo-17 (a)-oxypregnan;
3, 11, 2o-Triketo-17 (a)-oxypregnan; 3, 12, 2o-Triketo-17 (a)-oxypregnan; 3, 2o-Diketo-17
(a), 21-dioxypregnan; 3, 12, 2o-Triketo-17 (a), 21-dioxypregnan; 3, 11, 2o-Triketo-17
(a), 21-dioxypregnan u. dgl.
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Enthält der 17, 2o-Osmiatester der am Kern ketosubstituierten 17,
2o-Dioxy-2o-cyanpregnanverbindung in der 2i-Stellung eine Acyloxygruppe, so kann
man die oben beschriebene Verseifung unter milden Bedingungen durchführen, indem
man den 17, 2o-Osmiatester ohne Schädigung der 21-ständigen Acyloxygruppe zum 17
(a)-Oxy-2o-keto-2i-acyloxypregnan mit mindestens einer kerngebundenen Ketogruppe
verseift, wobei man z. B. das 3, 2o-Diketo-17 (a)-oxy-2i-acetoxypregnan, das 3,
12, 2o-Triketo-17 (a)-oxy-2i-acetoxypregnan, das 3, 11, 2o-Triketo-17 (a)-oxy-2i-acetoxypregnan
u. dgl. erhält.
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Andererseits kann man ein nach dem vorbeschriebenen ersten Verseifungsverfahren
hergestelltes 17 (a)-Oxy-2o-keto-2i-oxypregnan mit mindestens einer kerngebundenen
Ketogruppe mit einem Acylierungsmittel, z. B. Essigsäureanhydrid und Pyridin, in
das entsprechende, am Kern ketosubstituierte 17 (a)-Oxy-2o-keto-2i-acyloxypregnan
überführen.
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Beispiel i 3 g 3 (a)-OxY-if, 2o-diketo-2i-acetoxypregnan werden mit
überschüssigem Pyridin-Essigsäureanhydrid behandelt und die Mischung auf dem Dampfbad
etwa io Minuten erwärmt. Die erhaltene Lösung wird mit Wasser verdünnt und mit Äther
extrahiert. Der ätherische Auszug wird mit verdünnter Salzsäure, einer verdünnten
Lösung von Natriumcarbonat und schließlich mit `'Wasser gewaschen. Alsdann wird
der ätherische Auszug auf ein kleines Volumen eingedampft und Petroläther zugefügt.
Man erhält Kristalle von 3 (a), 21-Diacetoxy-if, 2o-diketopregnan vom Schmelzpunkt
ioo bis iio°, welche etwa io°/o Lösungsmittel enthalten. Durch Umkristallisieren
aus Benzolpetroläther erhält man ein Produkt mit einem Zersetzungspunkt von 82 bis
go°.
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Etwa 3,0 g dieses 3 (a), 21-diacetoxy-ii, 2o-diketopregnans
werden in einer Mischung aus 30 ccm Alkohol und i1,4 ccm Essigsäure gelöst,
die erhaltene Lösung auf o° abgekühlt und mit etwa io,6 g Kaliumcyanid behandelt.
Die Mischung wird etwa eine halbe
Stunde gerührt und dann auf Raumtemperatur
gebracht. Nach etwa 2 Stunden wird die Lösung mit Wasser verdünnt und der erhaltene
kristalline Niederschlag abfiltriert und gewaschen. Der feuchte Filterkuchen wird
in Äthylacetat gelöst, das überschüssige Wasser entfernt und die Lösung im Vakuum
auf ein kleines Volumen eingeengt. Nunmehr wird Petroläther zugefügt, wobei sich
ein Niederschlag von kristallinem 3 (a), 21-diacetoxy-ii-keto-2o-oxy-2o-cyanpregnan
ausscheidet. Schmelzpunkt 148 bis i5o' unter Zersetzung.
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Zu einer Lösung von etwa 2,2 g 3 (a), 21-Diacetoxyii-keto-2o-oxy-2o-cyanpregnan
in etwa 8 ccm trockenem Pyridin werden etwa 1,2 ccm Phosphoroxychlorid gegeben.
Nach 24stündigem Stehen bei Raumtemperatur wird die Lösung in ein Gemisch aus Wasser
und verdünnter Salzsäure gegossen, dann wird mit Benzol extrahiert. Durch Eindampfen
der Benzollösung erhält man etwa 2,0 g eines Öls, das chromatographiert wird. Die
Petroläther-Äthereluate werden miteinander vereinigt. Man erhält etwa 1,84 g rohes
d1'-3 (a), 21-Diacetoxy-ii-keto-2o-cyanpregnen in Form eines Öls, das mit in einer
Mischung aus io ccm Benzol und io ccm i, i n-methylalkoholischem Kali verseift wird.
Nach io Minuten wird die Lösung mit Essigsäure angesäuert, das Benzol im Vakuum
abgedampft und der Rückstand aus verdünntem Methanol umkristallisiert. :Ulan erhält
1,4 g eines Rohprodukts mit dem Schmelzpunkt 242 bis 254°, das durch Umkristallisieren
aus Aceton und verdünntem Alkohol weiter gereinigt wird, wobei man praktisch reines
d1'-3 (a), 2i-dioxy-ii-keto-2o-cyanpregnen mit dem Schmelzpunkt 256 bis 257° erhält.
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754 mg der erhaltenen Verbindung werden in 2,75 ccm Pyridin gelöst
und der Lösung 255 mg Essigsäureanhydrid zugefügt. Nach 16stündigem Stehen bei Raumtemperatur
wird die Lösung mit Wasser verdünnt und mit Äther extrahiert. Die ätherische Lösung
wird mit verdünnter wäßriger Salzsäure und wäßriger Sodalösung gewaschen und auf
ein geringes Volumen eingedampft. Beim Kühlen dieser konzentrierten Lösung fällt
21-Monoacetat aus. Durch Umkristallisieren aus Benzol erhält man 6oo mg praktisch
reines 4l7-3 (a)-Oxy-ii-keto-2o-cyan-21-acetoxypregiien mit dem Schmelzpunkt 153'.
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429 mg d1'-3 (a)-Oxy-ii-keto-2o-cyan-2i-acetoxypregnen werden in 4
ccm Benzol gelöst und der Lösung 6oo mg Osmiumtetroxyd und 0,30 ccm Pyridin
zugefügt. Nach 15stündigem Stehen bei Raumtemperatur wird die Lösung durch Eindampfen
im Vakuum zur Trockene gebracht. Man erhält 17, 2o-Osmiatester von 3 (a), 17 (a),
2o-trioxy-ii-keto-2o-cyan-2i-acetoxypregnen als amorphen Rückstand.
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Der erhaltene Osmiatester wird in 5 ccm go°/°iger Essigsäure gelöst
und die Lösung unter Kühlen mit 1,05 ccm Essigsäure, die 3,52 Miniäquivalente
Schwefelsäure enthält, behandelt. Nunmehr wird eine Lösung, welche 250 mg
Chromsäure in 4 ccm go°/°iger Essigsäure enthält, zu der Lösung des Osmiatesters
gegeben und das Lösungsgemisch 30 Minuten bei Raumtemperatur stehen gelassen.
Dann werden 2 ccm Methanol zugefügt und das Lösungsgemisch in eine Suspension von
5 g Kaliumbicarbonat in 20 ccm Wasser gegossen. Nunmehr wird unter vermindertem
Druck eingedampft und Methanol und Kohlendioxyd entfernt. Die verbleibende wäßrige
Lösung liefert beim Eindampfen rohen 17, 2o-Osmiatest er von 3, ii-diketo-17 (a),
2o-dioxy-2o-C-an-2i-acetoxypregnan.
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Die wäßrige Lösung des Ösmiatesters wird mit einer Lösung behandelt,
die 2,0 g IN atriumsulfit und 2,o g Kaliumbicarbonat in io ccm Wasser und
io ccm Benzol enthält. Nunmehr wird 15 -Minuten gerührt, filtriert, unter vermindertem
Druck auf etwa die Hälfte des Volumens eingedampft, mit Chloroform extrahiert und
die organische Schicht zur Trockene eingedampft. Man erhält 245 mg von 3, 11, 2o-triketo-i7
(a), 2i-dioxypregnan. Schmelzpunkt 233 bis 235°.
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Wenn die vorstehend beschriebene Reaktion derart durchgeführt wird,
daß an Stelle von io ccm Benzol 6o ccm angewendet werden und die Mischung statt
15 Stunden 8 Stunden gerührt wird, wird die Osmiatestergruppe verseift, ohne daß
die Acetoxygruppe in der 21-Stellung beeinflußt wird. 'Man erhält dann als Endprodukt
von 270 mg 3, 11, 2o-Triketo-i7 (a)-2i-acetoxypregnan vom Schmelzpunkt 223'.
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Diese Verbindung wird in 2 ccm Pyridin gelöst und 2 ccm Essigsäureanhydrid
zugegeben. Die Mischung wird 30 -Minuten stehen gelassen und dann Wasser zugegeben,
wobei ein Niederschlag von 236 mg kristallinem 3, 11, 2o-Triketo-i7 (a)-oxy-2i-acetoxypregnan
mit dem Schmelzpunkt 223' erhalten wird.
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Beispiel z Etwa 1,70 g 3 (a)-acetoxy-i 1, 2o-diketopregnan, das nach
Kuw, Lardon und Reichstein (Helvetica Chimica Acta, Band 27, Seite 821 f19441) hergestellt
werden kann, werden in einer Mischung aus 25 ccm Alkohol und 6,4 ccm Essigsäure
gelöst und die Lösung bei o' mit 6,o g Kaliuincyanid behandelt. Nachdem die Lösung
Raumtemperatur angenommen hat, wird sie nach 3 Stunden mit Wasser verdünnt und der
hierbei entstehende Niederschlag abfiltriert. Das erhaltene 3 (a)-Acetoxy-2o-oxy-2o-cyan-ii-ketopregnan
kann durch Umkristallisieren aus -#tli@,lacetat gereinigt werden. Die Ausbeute beträgt
90°; ° der Theorie. Die Verbindung zersetzt sich bei 221 bis 223'.
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Zu einer Lösung von 293 mg der Verbindung in i,o ccm trockenem Pyridin
werden o,lo ccm Phosphoroxychlorid gegeben. Nach 24stündigem Stehen bei Raumtemperatur
wird die Lösung in Wasser und verdünnte Salzsäure gegossen, mit Benzol extrahiert
und der Benzolauszug zur Trockene eingedampft. Der kristalline Rückstand besteht
aus einer Mischung aus ungesättigten Nitrilen, welche chromatographisch getrennt
werden können. Hierbei kann man 41'-3 (a)-Acetoxy-i i-keto-2o-cyanpregiien mit dem
Schmelzpunkt 194 bis 195' gewinnen.
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1,5 g d1'-3 (a)-Acetoxy-ii-keto-2o-cyanpregnen werden in io ccin Benzol
gelöst. Die Lösung wird mit io ccm eines i, 1 n-methylalkoholischen Kalis behandelt
und etwa 8 Minuten bei Raumtemperatur stehen gelassen, dann wird mit Essigsäure
angesäuert, mit Wasser verdünnt und unter vermindertem Druck auf ein kleines Volumen
eingedampft. Das auskristallisierte Produkt wird abfiltriert und aus Aceton umkristallisiert.
Man
erhält praktisch reines A17-3 (a)-Oxy-i i-keto-2o-cyanpregnen vom Schmelzpunkt 182
bis i84°.
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i g dieser Verbindung wird in io ccm Benzol gelöst und der Lösung
i g Osmiumtetroxyd und o,6 ccm Pyridin zugefügt. Nach 15stündigem Stehen bei Raumtemperatur
wird das Benzol unter vermindertem Druck abgedampft. Der Rückstand wird in
10,5 ccm Essigsäure gelöst und der Lösung 2,21 ccm Essigsäure, die 3,52 Milliäquivalente
Schwefelsäure je ccm enthält, zugefügt. Die erhaltene Lösung wird auf 15° gekühlt,
dann mit 9,2 ccm go°/Qiger Essigsäure, die 420 mg Chromsäure enthält, versetzt und
i Stunde stehen gelassen. Nunmehr werden 4 ccm Methanol zugegeben und die Mischung
in ein Gemisch aus 40 ccm Wasser und 31,5 g Kaliumbicarbonat gegossen. Hierauf wird
unter vermindertem Druck bei etwa 30° eingedampft, wobei Methanol und Kohlendioxyd
entfernt werden.
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Eine wäßrige Lösung aus 4,0 g Kaliumbicarbonat und 4,0 g Natriumsulfid
wird zusammen mit 20 ccm Benzol der vorstehend erwähnten Lösung zugefügt und die
Mischung 5 Stunden gerührt, worauf 40 ccm Methanol und 2o ccm Benzol zugegeben werden.
Die erhaltene Mischung wird weitere 15 Stunden gerührt. Dann wird filtriert, das
Filtrat auf pH 6 angesäuert und das Methanol unter vermindertem Druck abgedampft.
Die verbleibende wäßrige Lösung wird viermal mit Chloroform extrahiert und der Chloroformauszug
mit Wasser gewaschen. Nach Abdampfen der Chloroformlösung unter vermindertem Druck
erhält man Zoo mg , ii, 2o-Triketo-i7 (a)-oxypregnan vom Schmelzpunkt 198 bis i99°.