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Verfahren zur Darstellung von Testosteron Es sind bereits verschiedene
Verfahren der synthetischen Darstellung von Testosteron aus Dehydroandrosteron bekannt.
Ein chemisches Verfahren ist z. ß. durch folgende Reaktionen gekennzeichnet Reduktion
des Dehydroandrosterons zu Androstendiol, Veresterung des Androstendiols zu einem
Di-ester, Halbverseifung des Di-esters zu einem i7-Monoester, Oxydation des Androstendiol-i7-monoesters
zu Testosteronester. Eine Verbesserung dieses Verfahrens besteht darin, daB man
das Dehydroandrosteron in Form eines Monoesters reduziert und danach einen :Mischester
herstellt, dessen Partialverseifung günstiger verläuft als die Partialverseifung
des im ersten Verfahren. genannten Di-esters. Ein biochemisches Verfahren zur Gewinnung
von Testosteron aus Dehydroandrosteron besteht darin, daB man das Dehydroandrosteron
zunächst zu Androstendion oxydiert, eine Reaktion, die sowohl chemisch als auch
phytochemisch mit Mikroorganismen durchgeführt werden kann, und daB man das Androstendion
danach mit Mikroorganismen direkt durch eine Partialreduktion in Testosteron überführt.
Der Vorteil dieses Verfahrens beruht auf der Kürze des Reaktionsweges und einer
vergleichsweise guten Ausbeute.
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Im folgenden wird nun ein neues chemisches Verfahren beschrieben,
welches in seiner Ausführung ebenfalls einfacher ist als die obengenannten bekannten
chemischen Verfahren und mindestens ebenso einfach
ist wie das biochemische
Verfahren. Der Fortschritt dieses Verfahrens gegenüber dem biochemischen besteht
darin; daß es eine praktisch vollständige Umwandlung von Androstendion in Testosteron
gestattet.
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In der Patentschrift 87o o98 ist ein Verfahren zur Überführung von
Diketonen der Cyclopentanopolyhydrophenanthrenreihe in die entsprechenden Oxyketone
beschrieben, nach welchem die als Ausgangsstoffe dienenden Diketone zunächst durch
Umsetzung mit geeigneten Ketonreagenzien, wie Semicarbazid, Phenylhydrazin, Hydroxylamin,
in Monoderivate überführt und die gebildeten Monoderivate, in denen die eine Ketogruppe
abgewandelt ist, in neutraler oder alkalischer Lösung der Einwirkung von Reduktionsmitteln
unterworfen werden, worauf aus dem entstandenen Oxyketonderivat durch Hydrolyse
das freie Oxyketon dargestellt wird. Insbesondere wird Androstendion durch Umsetzung
mit Semicarbazid in ein 3-Monosemicarbazon überführt, dieses mittels Natrium in
isopropylalkoholischer Lösung reduziert und aus dem entstandenen Reduktionsprodukt
durch Hydrolyse mittels wäßrig alkoholischer Schwefelsäure Testosteron gewonnen.
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Diesem Verfahren ist das hier beschriebene dadurch überlegen, daß
nach ihm das Testosteron in hohem Reinheitsgrad und in nahezu quantitativer Ausbeute
erzielt wird, während das in der Patentschrift 87o o98 beschriebene - Verfahren
nur geringere Ausbeuten eines nicht so reinen Testosterons liefert.
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Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, -daß man in leicht aus Androstendion
erhältlichen 3-Monoenoläthern- von Androstendion die freie Carbonylgruppe in i7-Stellung
durch Reduktion in eine Hydroxylgruppe überführt und aus dem Reduktionsprodukt durch
Hydrolyse das Testosteron gewinnt.
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Die Reduktion der ungesättigten 3-Monoderivate zu den entsprechenden
ungesättigten Alkoholen kann nach an sich bekannten Methoden erfolgen, z. B. nach
dem Verfahren von Meerwein und Ponndorf mit Alkoholen in Gegenwart von Aluminium-
oder Magnesiumalkoholaten. Als besonders vorteilhaft hat sich die Reduktion mit
metallischem Natrium in alkoholischen Lösungen erwiesen. Zur weiteren Aufarbeitung
wird das Reduktionsprodukt ohne weitere Reinigung zweckmäßig mit Säure hydrolytisch
gespalten und dabei Testosteron in quantitativer Ausbeute und von hohem Reinheitsgrad
erhalten.
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Die 3-Mono-enoläther von Androstendion sind z. B. durch Behandlung
von Androstendion mit acetalisierenden Mitteln leicht darstellbar. Dabei hat sich
überraschender Weise herausgestellt, daß die Einwirkung dieser Mittel auf Androstendion
bevorzugt zur Bildung der 3-Mono-enoläther führt. Die genannten Derivate sinddurch
einebesonders gute Kristallisationsfähigkeit ausgezeichnet und ohne Schwierigkeit
rein zu gewinnen. Die verhältnismäßig geringen sonstigen Anteile des Reaktionsproduktes
werden durch eine Hydrolyse mit Säuren wieder zu Androstendion aufgespalten, wodurch
eine quantitative Umwandlung des Androstendions in das 3-Monoderivat ermöglicht
wird.
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Als acetalisierende Mittel haben sich besonders bewährt Orthoameisensäureester.
Ebenfalls sehr gute Ergebnisse liefert die Umsetzung mit Acetaten, z. B. Acetondiäthylacetal,
in Gegenwart von Katalysatoren.
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Ein bei der Reduktion der 3-Monoderivate von Androstendion anfallender
geringer Anteil an cis-Testosteron kann durch einfache Kristallisation leicht und
ohne nennenswerte Einbuße an Ausbeute abgetrennt und durch Oxydation in Androstendion
zurückverwandelt werden.
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Gegenüber den eingangs erwähnten bekannten Verfahren der synthetischen
Darstellung von Testosteron ist das Verfahren- der vorliegenden Erfindung somit
auf Grund der leichten Durchführbarkeit und der hohen Ausbeute als erheblicher Fortschritt
der Technik anzusehen. Beispiel x 2,86 g d 4, 5-Androstendion-(3, 17) werden in
io,o ccm Benzol gelöst, dann werden 5,09 Orthoameisensäureester und I,4 g
absoluter Äthylalkohol zugegeben. Schließlich werden zehn Tropfen einer 8,4%igen
absolut alkoholischen Salzsäure eingetropft. Danach wird-. Stunden auf 5o°
erhitzt. Das Reaktionsprodukt wird dann mit methylalkoholischer Natronlauge deutlich
alkalisch.gemacht, in Wasser gegossen und mit Äther extrahiert. Die ätherische Lösung
wird neutral gewaschen, getrocknet und verdampft. Der Verdampfungsrückstand kristallisiert
beim Verreiben mit schwach pyridinhaltigem Äthylalkohol. Gewonnen werden 2,56 g
d 4, 5-Androstendion-(3,x7)-enol-äthyläther-(3), F. = i52° [a] D = -89,3° (CHC13).
Die Mutterlauge wird nach Zusatz von wenig 2 n-wäßriger HCl 2o Minuten auf dem Wasserbad
erhitzt. Dann wird mit Wasser versetzt und mit Äther extrahiert. Beim Verdampfen
der neutral gewaschenen und getrockneten ätherischen Lösungen werden 0,49 g d 4,
5-AndrostendionvomF.= 171°;[a] = -@- 193,9' D (C H C13) zurückgewonnen. Die Ausbeute
des Enoläthers aus umgesetztem d 4, 5-Androstendion beträgt somit 98,7 0/0.
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z,o g Androstendion-3-enoläthyläther, F. = z52°, werden in n-Propylalkohol,
der über metallischem Magnesium destilliert war, gelöst. In diese auf ioo° erhitzte
Lösung werden in kleinen Portionen 2,o g metallisches Natrium gegeben. Das Erhitzen
wird so lange fortgesetzt, bis das Natrium vollständig gelöst ist. Danach wird die
Reaktionslösung in Wasser gegossen, wobei sich der Testosteron-enoläther in schönen
Blättchen quantitativ abscheidet. Das Produkt wird abfiltriert, mit Wasser neutral
gewaschen, noch feucht in Äthylalkohol mit etwas 2 n-H Cl versetzt und auf dem Wasserbad
20 Minuten erhitzt. Danach wird die Reaktionslösung wieder in Wasser gegossen und
mit Äther extrahiert. Die neutral gewaschene und getrocknete ätherische Lösung hinterläßt
nach dem Verdampfen in quantitativer Ausbeute Testosteron vom F. = 15o° und der
Drehung [a] = -1o7,5° D (C,H50H), das durch einmalige Kristallisation aus Hexan
gereinigt werden kann. Beispiel 2 2,86g Androstendion werden in 20,o ccm Benzol
gelöst, 4,O g Acetondiäthylacetal KP. = 114° und zehn Tropfen 8,4%iger absolut
alkoholische Salzsäure
zugegeben. Das Aceton, das beider während
2 Stunden bei 75' durchgeführten Reaktion freigesetzt wird, kann durch Destillation
abgetrennt und nachgewiesen werden. Die Aufarbeitung geschieht nach vorheriger Zugabe
von alkoholischer Natronlauge, wie in dem Beispiel i beschrieben. Die abgetrennten
Kristalle liefern durch einmaliges Umkristallisieren aus pyridinhaltigem Alkohol
reinen Androstendion-enoläther; F. = i52'; [a) D =-8g,2' (CHCI3). Aus den Kristallisationsmutterlaugen
kann durch einfache Säurebehandlung das Androstendion rein und in fast quantitativer
Ausbeute zurückerhalten werden, so daß die Ausbeute an Androstendion-(3, i7)-enoläther-(3),
berechnet auf umgesetztes Androstendion, fast quantitativ ist.
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2,o g Androstendion-(3, 17)-enoläther, F. = z52', werden in der Hitze
in 20,0 ccm Isopropylalkohol absolut wasserfrei gelöst. Dann werden 2,o g gepulvertes
Aluminiumisopropylat eingetragen. Danach wird in einer gegen Luftfeuchtigkeit geschützten
Destillationsapparatur aus dem obigen Reaktionsgemisch das entstehende Aceton nebst
Isopropylalkohol herausdestilliert. Durch einen Tropftrichter wird erneut wasserfreier
Isopropylalkohol hinzugegeben und der herausdestillierte Alkohol laufend ersetzt.
Im Destillat wird das Aceton durch Umsetzung mit Hydroxylaminchlorhydrat und Titration
der dabei frei werdenden Salzsäure bestimmt. Nach einer Reaktionsdauer von 41/2
Stunden, waren 94,9 l)/0 der Theorie an Aceton nachzuweisen, nach weiteren 2 Stunden
war die Reaktion praktisch beendet. (g7,9 °/o Ausbeute an Aceton.) Der Androstendion-3,
17-enoläthyläther kann auch auf folgende Weise hergestellt werden: 2,86 g Androstendion-(3,
17) wurden in io ccm Benzol gelöst und nach Zusatz von 40 ccm absolutem Alkohol
unter Abkühlung mit Eis-Kochsalz-Kältemischung mit 1,37 g salzsaurem Formimidoäther
versetzt. Nach zweitägigem Stehen beiZimmertemperatur hatten sich im Reaktionsgemisch
Kristalle des gebildeten Ammoniumchlorids ausgeschieden. Es wurde dann schwach ammoniakhaltiges
Wasser zugesetzt und mit Äther aufgenommen. Die gewaschene und getrocknete ätherische
Lösung hinterließ beim Verdampfen im Vakuum ein gelbliches Öl, das beim Verreiben
mit Alkohol kristallisierte. Das erhaltene Rohprodukt wurde aus pyridinhaltigem
Alkohol kristallisiert und lieferte Androstendion-(3, r7)-enoläthyläther-(3) vom
F. = i52'; [a] D = - 891 (Dioxan). Das Reaktionsprodukt wird darauf mit 2o
ccm 2n-HCl versetzt und 1/2 Stunde zum Sieden erhitzt.
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Anschließend wird mit Wasser versetzt und mit Äther extrahiert. Die
ätherische Lösung wird neutral gewaschen, getrocknet und verdampft. Beim Eindampfen
tritt Kristallisation ein. Das erhaltene Rohprodukt wird durch Kristallisation aus
Äthylalkohol vom ebenfalls entstandenen 17-cis-Testosteron befreit und liefert reines
17-trans-Testosteron vom F. = z53'; [a] D = -E- iog,2' (C2 H;;
OH). Das als Nebenprodukt angefallene cis-Testosteron wird in bekannter Weise
(vgl. Helv. chim. acta Band ig, S. 842) zu Androstendion oxydiert.