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Verfahren zur Herstellung eines 5, 7, 9-Cholatrien-22-al-additionsproduktes
Die I, 4-Addition von Verbindungen, bekannt als Dienophile, an ein konjugiertes
System von Doppelbindungen ist an und für sich bestens bekannt und wird als Diels-Alder-Diensynthese
bezeichnet. Es ist bekannt, daß die in einem konjugierten Dien vorbandenen Doppelbindungen
gegen manche chemischen Umsetzungen durch die Bildung eines Additionsprodtiktes
geschützt werden können. Es ist ferner bekannt, daß in einem konjugierten Trien
lediglich zwei der Doppelbindungen durch Bildung eines Additionsproduktes geschützt
werden können, während die dritte Bindung dadurch unberührt bleibt.
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Die Additionsprodukte gewisser 5, 7, 9-Cholatrienaldehyde und
die unter derenVerwendung ausAusgangszwischenprodukte gebildeten Derivate sind von
besonderem Interesse in der Steroidforschung wegen der biologischen Aktivität der
Corticohormone und deren bekannten Derivaten. Die sauerstoffhaltigen Derivate anderer
Steroide besitzen bekanntlich biologische Wirkungen, welche weitgehend von den nicht
sauerstoffhaltigen Steroiden abweichen, weshalb die sauerstoffhaltigen Derivate
der genannten Additionsprodukte wichtig sind, und zwar insbesondere jene, welche
an dem ungesättigten ii-Kohlenstoffatom eine Sauerstoffgruppe enthalten.
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Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Herstellung
des 5, 7, 9-Cholatrien-22-aladditionsproduktes der allgemeinen Formel:
in der B eine Hydroxylgruppe oder eine veresterte Hydroxylgruppe und A eine
Additionsgruppe zwischen den beiden Kohlenstoffatomen 5 und 8, die
sich von einem Dienophil aliphatischer I, 2-ungesättigter 1, 2-Dicarbonsäuren, deren
Ester und Anhydriden ableitet, bedeuten.
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Das Verfahren besteht darin, daß ein Additionsprodukt von Dehydroergosterin
oder dessen 3-Ester der allgemeinen Formel
in Lösung zu dem entsprechenden 22-Aldehyd mit 1 bis 1,25 Mol Ozon
je Mol Additionsprodukt bei einer Temperatur von etwa - 8o bis
+ 30' ozonisiert, das Ozonid reduktiv zersetzt und der 22-Aldehyd abgetrennt
wird.
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Die 3-Ester von Dehydroergosterin, aus denen einige der Ausgangsadditionsprodukte
dieser Erfindung erhalten werden, können nach verschiedenen Methoden, ausgehend
von Ergosterin, hergestellt werden. So kann man beispielsweise Ergosterin mit Mercuriacetat
nach bekannten Methoden (Liebigs Annalen der Chemie, Bd. 465, S. 157 [19481)
in Dehydroergosterin überführen und die 3-Hydroxylgruppe des DehVdroergosterins
nach bekannten Methoden acylieren. Die Ausgangsadditionsprodukte dieser Erfindung
werden dann durch Anlagern von Maleinsäureanhydrid od. dgl. an Dehvdroergosterin
oder seinen 3-Ester in an sich bekannter Weise hergestellt. Das Anhydrid kann in
die Säure oder in den Ester übergeführt werden.
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Die Veresterung des 3-Oxydicarbonsäureadditionsproduktes kann in an
sich bekannter Weise erfolgen, z. B. mit Diazomethan, Diazoäthan, Diazobutan u.
dgl. (journal Organic Chem. Bd. 13, S. 763 [19481) oder z. B. mit Dialkylsulfaten.
Die zur Herstellung der Additionsprodukte verwendbaren Dienophile sind Olefindicarbonsäuren,
deren Ester und Anhydride, welche zwischen zwei benachbarten CarboxvIgruppen eine
Doppelbindung enthalten, z.B. 'Maleinsäure, '.#laleinsäureai)hvdrid, Brommaleinsäureanhvdrid,
Dimetliylfumarat, Dimethylmaleinat, D#iäth\-lmaleinat, Citraconsäureanhydrid, Mesaconsäureanhydrid
u. dgl.
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Das Ausgangsadditionsprodukt entspricht hierauf der Formel:
in der B eine HYdrOxylgruppe oder eine Acyloxygruppe bedeutet, d. b. ein
Ester der 3-Hydroxylgruppe mit einer Säure, wie Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure,
Buttersäure, Valeriansäure.
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Die selektive Ozonisierung der 22, 23-Doppelbindung eines solchen
Additionsproduktes von Dehydroergosterin ohne Ozonisierung der 9, 1 i-Doppelbindung
wird dadurch erreicht, daß man das Additionsprodukt in einem geeigneten Lösungsmittel
löst, hierauf auf ungefähr - 8o bis + 3o' kühlt und Ozon in die Lösung
einleitet, bis ungefähr i bis 1,25 und vorzugsweise i bis i,o5 Mol Ozon
je Mol Additionsprodukt absorbiert wurde. Die Temperatur der Lösung sollte
unierhalb 3ogehalten werden und vorzugsweise zwischen - 3o bis
- 7o' während der Ozoneinleitung. Die niedrigen Temperaturen des bevorzugten
Bereiches werden leicht durch Kühlen der Lösung des Additionsproduktes mit festem
Kohlendioxyd in Aceton, Äther von Äth-,Aenglycol, Trichloräthan od. dgl. erreicht,
doch kann man auch andere Kühlmethoden anwenden. Arbeitet man während der Ozonisierung
bei einer höheren Temperatur als + 30', so ist das Produkt gewöhnlich mit
Säuren und anderen Oxydationsprodukten verunreinigt Für die Ozonisierung kann man
die üblichen Lösungsmittel anwenden, z. B. Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, Gemische
aus Äther und Chloroform, Eisessig u. dgl. vorzugsweise jedoch Methylchlorid oder
Metbvlalkohol.
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. Die Menge an Ozon, welche in die Lösnng eingeleitet wird,
ist wichtig zur Erreichung optimaler Ergebnisse, sie soll nicht mehr als
5 bis 2,5 0/, im Überschuß betragen. Verwendet man einen Überschuß
an Ozon von mehr als 25 0,1" als für die Oxvdation der Seitenkettendoppelbindung
erforderlich ist, so entstehen noch andere unerwünschte Oxydationsprodukte, insbesondere
bei höheren Temperaturen, Die Zersetzung des Ozonids erfolgt unter reduktiven Bedingungen,
d. h. in Abwesenheit von Oxydationsmitteln, sei es, daß dieselben zugesetzt
oder durch die Zersetzung des Ozonids gebildet werden. Es muß
somit
der bei der Zersetzung des Ozonids gebildete Sauerstoffüberschuß daran verhindert
werden, Wasserstoffperoxyd mit etwa vorhandenem Wasser zu bilden; auch ist zu verhindern,
daß der molekulare Sauerstoff den Aldehyd oxydiert. Dies geschieht zweckmäßigerweise
dadurch, daß das Ozonid in Eisessig durch Zugabe von Zinkstaub zersetzt wird. Die
Zugabe einer kleinen Menge alkoholischen Silbernitrats, welches bei der Zersetzung
molekulares Silber bildet, fördert die rasche Zersetzung von etwa vorhandenem Wasserstoffperoxyd.
Andere feinverteilte Metalle, z. B. Silber oder Magnesium, oder bisher bekanntgewordene,
nichtoxydierende Ozonidzersetzungsmittel können ebenfalls verwendet werden. In diesem
Zusammenhang sei beispielsweise verwiesen auf Hill und Kellv, #,Organic Chemistry«,
S.63,
(1934); Gilman, »brganie Chemistry«, 2. Auflage (1943), S. 636;
Church und '#litarbeiter, journal Americ. Chem. Soc., Bd. 56, S.
176 bis 184 (1934); und Lon g, Cliemic. Reviews, Bd. 27, S.
452 bis 454 (1940). Das für die Ozonisierung verwendete Lösungsmittel wird nach
beendeter Ozonisierung durch Eisessig ersetzt, indem man der Ozonidlösung Eisessig
zusetzt und unter vermindertem Druck zur Entfernung des ursprünglichen Lösungsmittels
fraktioniert destilliert, wobei nötigenfalls zusätzliche Mengen Fssigsäure zugeführt
werden.
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Nach der Zersetzung des Ozonids und Entfernung des Zinks kann man
den Aldetivd durch Verdünnen der Essigsäure mit Wasser und gewünschtenfalls Überführung
in seine Derivate, z. B. in das Semicarbazon, Hydrazon, Plienvlh vclrazon oder 2,4-Dinitrophenylhvdrazon,
gewinnen.
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Die f#Igenden Beispiele dienen zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung.
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Die Ausgangsmaterialien, für deren Herstellung im Rahmen vorliegender
Erfindung Schutz nicht begehrt wird, erhält man auf folgende Weise: a) Dirnütlivlnialeinatadditionsprodukt
von DehydroergostervIbenzoat Eine Lösung von 21 g des Dimeth-##Irnal--inatadditionsproduktes
von Dehydroergosterin in 69ccm warmem P.vridin wird mit 9"q ccm Benzovlchlorid
versetzt. Nach dem Stehenlassen bei Zimmertemperatur während i5.#linuten wird das
Gemisch in 1400 ccm Eiswasser geg#)ssen, der Niederschlag abfiltriert, getrocknet
und aus Aceton umkristallisiert. Auf diese Weise erhält man 26,4 g Dimeth#,Imaleinatadditionsprodukt
von 1)ehN-(Ii-oergosterylbenzoat vom F. = 203
bis 2o5,j5'.
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b) Diinetli\,li-n-,ilüiliatadditionsprodukt von Dehydroergosterylacetat
Es wird in ähnlicher Weise wie in a) aus dem Dimetli\-lmaleiiiatadditionsprodukt
von Dehydroergosterin mit ##cetylchlorid hergestellt; F. # 177
bis 179'.
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c) Dimethylinaleinatadditionsprodukt von Dehydroergosterylformiat
Eine Lösung von 6 g Dimetliylmaleinatadditionsprodukt von Dehydroergosterin
in So ccm 87 0/,iger Ameisensäure wird unter Rückfluß i Stunde erhitzt, gekühlt
und das Dimethylmaleinatadditionsprodukt von Dehydroergosterylformiat abfiltriert.
Nach dem Umkristallisieren aus Aceton schmilzt die reine Verbindung bei 177,5 bis
178,5'.
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d) Maleinsäureadditionsprodukt von Dehydroergosterin 12
g Maleinsäureanhydridadditionsprodukt von Dehydroergosterylacetat werden
in 300 ccm MethYlalkohol mit einer Lösung Von 2,6 g Kaliumhydroxyd
in 300 ccm Wasser unter Rückfluß 135 Minuten erhitzt, wobei man portionsweise
200 CCM Wasser zusetzt. Die heiße Lösung wird filtriert, gekühlt und angesäuert.
Nach dem Waschen des Niederschlags mit Wasser und Trocknen erhält man 9,2
g des Maleinsäureadditionsproduktes von Dehvdroergosterin vom F.
= iig bis 129'. e) Maleinsäureanhydridadditionsprodukt von 3-Heptoyloxydehydroergosterin
Das in d) erhaltene Maleinsäureadditionsprodukt von Dehydroergosterin wird
in einem Gemisch aus 5 ccm warmem Pyridin und 14 ccm Oenanthsäurearihvdrid
gelöst und i Stunde unter Rückfluß erhitzt. Dann werden ungefähr 8o 0/, des
Lösungsmittels unter vermindertem Druck entfernt und der Rückstand in Methylalkohol
gelöst. Die Methylalkohollösung wird konzentriert und gekühlt, wobei man 4,8
g des Maleinsäureanhydridadditionsproduktes von 3-Heptovloxvdehydroergosterin
vom F. = 186 bis 191,5, erhält. Beispiel i MaleinsäureanlivdridadditionsProdukt
von 3 fl-Acetoxybisnor-5, 7,9-cholatrien-22-al und sein 2, 4-Dinitrophenylhydrazon
Eine Lösung von 5,35 g des '#laleinsäureanli#'dridadditionsproduktes von
3 fl-Acetoxydehydroergosterin in 107 ccm #leth"-lenclilorid wird auf ungefähr
- 70c gekühlt und so lange ozonisiert, bis 5o5 ccm Ozon absorbiert sind.
Die Temperatur der Lösung wird dann allmählich auf etwa + io bis 15' erhöht,
worauf man 70 c--m Eisessig zusetzt und das Methylenchlorid unter vermindertem
Druck entfernt. Dann werden 7 g Zinkstaub der kalten Lösung gleichmäßig innerhalb
von io Minuten zugefügt, wobei man die Reaktionstemperatur unterhalb 2o' hält. Das
Ge-
misch wird 15 Minuten gerührt, filtriert und das Filtrat in Wasser gegossen.
Auf diese Weise erhält man 4,31 g Maleinsäureanhydridadditiorsprodukt von
3 ß-AcetoxN#bisnor-5, 7, 9-cholatrien-22-al als feines weißes Pulver
vom F, = 187 bis 197'.
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Eine Lösung von o,3o g des erhaltenen Aldehvds in
30 ccm Äthanol wird mit 2o ccm Alkohol, enthalte0 10/, 2,4-Dinitrophenylhydrazin
und 30/, konzentrierte Salzsäure, versetzt. Das Gemisch wird i Stunde bei
Zimmertemperatur stehengelassen und in einen Kühlschrank gestellt. Der Niederschlag
wird aus einem Gemisch aus Chloroform und Alkohol umkristallisiert, wobei man das
2,4-Dinitrophenylhydrazon des Maleinsäureanhydridadditionsproduktes von
3
ß-Acetoxv'üi!znor-5, 7, 9-cholatrien-22-al vom F. 269 bis 2#i' erhält.
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Beispiel 2 -#,laleinsäureanhydridadditionsprodukt von 3 fl-Acetoxybisnor-5,7,
9-cholatrien-22-al.
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In einem 2-1-Rundkolben werden 5o g (0,93'1#lol) Dehydroergostervlacetatmaleinsäureanhydridadditionsprodukt
in 1 1 Methylenchlorid auf Trockeneistemperatur in einem Trichloräihylenbad
gekühlt und ozonisierter Sauerstoff in einer Menge von 1200 ccm Sauerstoff jei%Iinute
(der Ozonisator liefert ungefähr 36 ccm Ozon je Minute) 128 Minuten
eingeleitet, das entspricht insgesamt 46o8 mg (io5 0/,) Ozon. Das Reaktionsgemisch
wird dann in einem 2-1-Rundkolben mit 300 ccm Essigsäure versetzt, und das
Methylenchlorid im Vakuum bei 40' oder niedriger abdestilliert. Dann setzt man,
noch 200 CCM Essigsäure zu und trägt 5o g Zinkstaub portionsweise innerhalb
Von 20
bis 30 Minuten ein, wobei die Lösung gerührt und die Temperatur
auf 17 bis 20' gehalten wird, Das Gemisch wird noch weitere 20 Minuten gerührt und
filtriert. Der Zinkstaub wird mit ioo ccm Essigsäure nachgewaschen, das Filtrat
allmählich mit Wasser (i ioo bis 1200 CCM) verdünnt, und im Eisschrank
über Nacht gekühlt und der Niederschlag abfiltriert. Man erhält 4o bis 42
g Aldehyd, entsprechend einer Ausbeute von 89 bis 95 l)/,.
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Beispiel 3
In ähnlicher Weise wie im Beispiel i werden die folgenden
Verbindungen hergestellt: Maleinsäureanhydridadditionsprodukt von 3 P-Formoxybisnor-5,
7, 9-cholatrien-22-al; F, = 95 bis 130', 2, 4-Dinitrophenvllivdrazon
F. = 165 bis 168'; Maleinsäureanliydriäaciditionsprodukt von 3 ß-Heptoyloxvbisnor-5,
7, 9-cholatrien-22-al, F. = 197,5 bis 199', 2, 4-Dinitrophenylhydrazon,
F. = 253 bis 257'; Dimetlivlmaleinatadditionsprodukt von
3 fl-Benzovlox",bisiior-5, 7, 9-cholatrien-22-al, F. = 183 bis I87o,'2,
4--i)initrophenylhydrazon, F. = 224 bis 24'; Dimethvimaleinatadditionsprodukt
von 3 ß-Acetoxvbisnor-5, 7, 9-cholatrien-22-al, F. = 172 bis
178', 2, 4-Dinitrophenvlhydrazon, F. = 238 bis 244'; Dimethylmaleinatadditionsprodukt
von 3-Oxvbisnor-5, 7, 9-cholatrien-022-al, F. = 163 bis
170', 2, 4-Dinitrophenvlhv(Irazon, F. = 25o bis 254'.
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In ähnlicher Weise erhält man das Maleinsäureanhvdridadditionsprodukt
von 3-Oxvbisrior-5, 7, 9-cholatrien-22-al und das Maleinsäureadditionsprodukt
von 3-Oxybisnor-5, 7, 9-cholatrien-22-al.
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Beispiel 4 Dimethylmaleinatadditionsprodukt von Dehydroergosterin-3-oxybisnor-5,
7, 9-cholatrien-22-al Eine Lösung von 2,69 g (o,oo5 Mol) des Dimethylesters
von Maleinsäureadditionsprodukt von Dehydroergosterin in 8o ccm Methylenchlorid
wird mit Trockeneis in einem Trichloräthanbad gekühlt und mit ozonisiertem Sauerstoff
behandelt, bis 247,36 mg (o,oo5i Mol) Ozon absorbiert sind. Die Lösung wird
dann auf Zimmertemperatur erwärmt, worauf 30 ccm Essigsäure zugesetzt werden
und das Methylenchlorid im Vakuum entfernt wird. Unter Kühlung mit Wasser auf 15
bis 2o' werden gleichzeitig portionsweise 4 9
Zinkstaub unter Rühren zugefügt,
dann wird weitere 15 Minuten gerührt, das Zink abfiltriert, das Filtrat mit Wasser
verdünnt, bis eine Trübung eintritt, dann mit Äther extrahiert, der Ätlierextrakt
mit Natriumbicarbonat hierauf mit Wasser neutral gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet
und im Vakuum zur Trockne eingedampft. Nach dem Umkristallisieren aus Essigsäure
und Wasser erhält man 1,92 g eines Rückstandes vom Schmelzpunkt gi bis
97o, welcher ein Dinitrophenylhydrazonderivat vom Schmelzpunkt 212 bis
238' in 72,50 i .',iger Ausbeute liefert. Der gereinigte Aldehyd
hat einen Schmelzpunkt von 163 bis i7o' und das Diiiitroplien-#,Ilh#,dr#-,zonderivat
nach dem Umkristallisieren einen Schmelzpunkt Von 250
bis 254'.