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Verfahren zur Herstellung antirachitisch wirksamer Stoffe
Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren, nach dem synthetische 7-Dehydrosterine oder deren
Derivate hergestellt und mit ultraviolettem Licht bestrahlt werden. IDas Verfahren
ist Insbesondere für die Herstellung von antirachitisch wirksamen Stoffen von Bedeutung.
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Es ist bekannt, derartige Präparate dadurch herzustellen, daß ein
Sterinester zur 7-Oxoverbindung oxyidiert, diese bis zur 7-Oxyverbindung reduziert,
darauf die Hydroxylgruppe in 7-Stellung verestert, der erhaltene Ester durch Erhitzung
decarbalkoxyliert und schließlich die erhaltene 7-Dehydroverbindung mit ultraviolettem
Licht bestrahlt wird.
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Dieses Herstellungsverfahren hat den Nachteil, daß es umständlich
ist, weil es sich über viele Zwischenverbindungen erstreckt und eine gegenüber dem
Ausgangsstoff geringe Ausbeute der 7-Dehydroverbindung und somit des Bestrahlungsproduktes
gibt.
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Man hat versucht, auf kürzerem Wege zu dem gewünschten Erzeugnis
zu gelangen und eine höhere Ausbeute zu erhalten, aber diese Versuche haben nicht
zum Ziel geführt. Es ist z. B. vorgeschlagen worden, 7-Dehydrocholesterin über 7-Aminocholesterin,
unter Abspaltung von Ammoniak, herzustellen (vgl. H. J. Eckhartdt, Berichte der
Deutschen Chemischen Gesellschaft, Bid. 7I, I938, 6. 40I).
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Man ist auch bestrebt gewesen, lurch Bromierung von 6-Oxocholestanylacetat
3, 6-Dioxy-7-bromcholestan herzustellen, um daraus 7-Dehydrocholesterin zu gewinnen,
doch führt die Bromierung nicht
zudem gewünschten Erzeugnis (vgl.I.M.H
ei i Ib r on, -E. R. H. Jones und F. S. Spring, Journal of the Chemical Society,
London, I937, 5. 80I).
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Der Erfindung liegt die e Erkenntnis zugrunde, daß auf eine einfache
Weise und mit einer angemessenen Ausbeute antirachitisch wirksame Präparate durch
abspaltung von Halogenwasserstoff aus einem 7-Halogensterin oder Sterinderivat mit
Hilfe von halogenwasserstoffabspaltenfden Mitteln und darauffolgende Bestrahlung
mit ultraviolettem Licht des 7-Dehyjdrosterins hergestellt werden können. Halogenwasserstoffabspaltende
Mittel sind in Houben-Weyl, Die Methoden der organischen Chemie, 3. Aufl., Bd. II,
S. 947, beschrieben. Ein 7-Halogensterin oder Sterinderivat läßt sich dadurch herstellen,
daß man ein Sterin oder sein Derivat mit einer Halogenverbindung umsetzt, die substituierend
auf Wasserstoff einwirkt, der an ein einer doppelten Kohlenstoffverbindungbenachbartes
Kohlenstoffatom gebunden ist. Eine derartige Verbindung ist Bromacetamid (Houben-Weyl,
Die Methoden der organischen Chemie, 3. Aufl., Bd. IIII, S. II62). Weitere geeignete
Verbindungen sind z. B. Dibromäthylurethan, Bromiminokohlensäureäthylester, Bromphthal
imid, BrontsuccinimiSd, Bromacetylurethan (Ziegler und Mitarbeiter, Liebigs Annalen
der Chemie, Bd. 55I, 1942, 5. 80).
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Einzelheiten des Bestrahlungsverfahrens mit ultraviolettem Licht
sind z. B. aus der Patentschrift 634 I46 bekannt.
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In vielen Fällen ist es nicht erforderlich, die bei der Halogenierung
entstehende 7-Halogenverbindung aus dem erhaltenen Reaktionsgemisch abzuscheiden;
bei der Herstellung von Vitamin D3 durch Ultraviolettbestrahlung von derart gewonnenem
7-Dehydrocholesterin kann vorteilhaft das nach der Halogenierung unmittelbar, ohne
zwischenzeitliche Reinigung durch Halogenwasserstoffabspaltung erhaltene Gemisch
zur Bestrahlung, verwendet werden.
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Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird die Halogenwasserstoffabspaltung
aus dem 7-Halogensterin unter Ausschluß von Sauerstoff durchgeführt, wodurch überraschenderweise
eine beträchtlich größere Ausbeute an 7-Dehydrosterin erhalten wird d als bei Anwesenheit
von Sauerstoff. Man kann die Halogenwasserstoffabspaltung in einer indifferenten
Atmosphäre, z. B. in einer Stickstoffatmosphäre, durchführen. Auch eine gegebenenfalls
auf die Halogenwasserstoffabspaltung folgende Verseifung wird d zweckmäßig unter
Ausschluß von Sauerstoff, z. B; unter Stickstoff, durchgeführt.
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Weiter hat sich gezeigt, daß die Wahl des halogenwasserstoffabspaltenden
Mittels die erhaltene Ausbeute an 7-Dehydroerzeugnis beeinflußt. Vorzugsweise wird
als halogenwass ers toffab spaltendes Mittel ein tertiäres Amin, z. B. Chinolin,
Dimethylanilin, Kollodin, Triäthylamin, verwendet, mit dem eine wesentlich größere
Ausbeute als z. B. mit alkobolischem Kali oder mit Natriumacetat in Eisessig erzielt
wird.
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Auch das Medium, in dem die Halogenwasserstoffabspaltung durchgeführt
wird, beeinflußt die Ausbeute; es empfiehlt sich nicht, Lösungsmittel wie Tetrachlorkohlenstoff
oder Benzol zu verwenden, sondern das Halogenderivat des Sterins in Abwesenheit
eines Lösungsmittels mit dem tertiären Amin zu behandeln. Die Temperatur, bei der
die Halogenwasserstoffabspaltung erfolgt, kann z. B.
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80 bis I400 betragen, und es wird so lange erhitzt, bis das gesamte
Halogen abgespalten ist.
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Als Ausgangsstoffe verwendet man vorteilhaft ein Sterinacetat oder
Sterinstearat, wodurch besonders ausgezeichnete Ausbeuten erhalten werden.
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Verwendet man ein Sterinformiat oder Dioxalat, insbesondere Cholesterinacetat,
Cholesterinformiat, Cholesterindioxalat oder Cholesterinstearat, so beträgt die
Ausbeute am 7-Dehydrosterin bis zu etwa 60 Gewichtsprozent. Es sei noch erwähnt,
daß bei der Halogenierung von ISterinbenzoat oder -stearat gemäß der Erfindung ein
kristallines Halogenderivat erhalten wird, das sich. leicht reinigen läßt.
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Beispiel I 5 g Cholesterinacetat wurden in ätherischer Lösung mit
20 Molprozent Unterschuß N-Bromacetamid behandelt, bis das wirksame Brom verschwunden
war. Darauf wurde dem Reaktionsgemisch Chinolin zugesetzt und bis zu einer Temperatur
von höchstens go0 erhitzt, bis die Bromwas serstoffab spaltung beendigt ist, wobei
der Äther abdestilliert. Das Reaktionsgemisch wird mit peroxydfreiem Ather verdünnt,
das Chinolin durch Auswaschen mit verdünnter Säure entfernt, der Äther abdestilliert
und das erhaltene Erzeugnis durch Umkristallisation gereinigt. Nach der Verseifung
wurden 2,67 g Steringemisch mit einem gehalt von I3,8 Gewichtsprozent an 7-Dehydrocholesterin
erhalten, auf spektrographischem Wege ermittelt. Die Bestrahlung des Gemisches mit
ultraviolettem Licht ergab ein antirachitisch sehr stark wirksames Produkt.
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Beispiel 2 I Millimol Cholesterinstearat wurde in 10 cm3 Tetrachlorkohlenstoff
gelöst und mit der äquivalent wirksames Brom enthaltenden Menge N-13romsuccinimid
gekocht, bis das wirksame Brom verschwunden war. Nach Abkühlung und Abtrennung des
dabei gebildeten Succinimids wurde das Reaktionsgemisch vorsichtig im Vakuum trockengedampft.
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Darauf wurde 5 Stunden mit 5 cms Dimethylanilin unter Stickstoff auf
dem Dampfbad erhitzt. Die Flüssigkeit wurde in peroxydfreiem Äther aufgenommen und
mit Wasser und verdünnter Säure gewaschen, um das Dimethylanilin zu entfernen.
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Nach dem Abdampfen des Äthers im Vakuum wurde durch 2ominutiges Erhitzen
mit alkoholischem Kali unter Stickstoff auf dem Dampf, baud verseift.
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Das verseifte Gemisch wurde in Wasser gegossen, mit peroxydfreiem
Ather extrahiert, die ätherische Lösung mit Wasser gewaschen und dann über Natriumsulfat
getrocknet.
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Nach dem Filtrieren wurde das digitonisierbare Sterin bestimmt und
von dem Sterindigitonid - der 7-Dehydrosteringehalt spektrographisch gemessen.
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Dieser betrug 44 Gewichtsprozent. Die ätherische Lösung wurde im Vakuum
eingedampft und der Rückstand umkristallisiert. Die Gesamtausbeute an 7-Dehydrocholesterin
betrug 33, 6 °/o, bezogen auf Cholesterinstearat.
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Der umkristallisierte Rückstand wurde wieder im Äther gelöst und
mit einer Quecksilberhochdrucklampe bestrahlt, bis ungefähr 35 0/o des anwesenden
7-Dehydrocholesterins umgesetzt waren.
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Hierbei wurden Lichtwellenlängen unterhalb 270 m, durch eine benzolische
Lösung in einem Quarzbehälter absorbiert. Während der Reaktion wurde die Menge des
umgesetzten 7-Dehydroproduktes durch graphometrische Bestimmung mit Digitonin des
nicht umgesetzten 7-Dehydroproduktes in einem Teil der ätherischen Lösung gemessen.
Nach der Bestrahlung wurde der Äther abdestilliert und der Rückstand in Alkohol
gelöst. Hier läßt sich das bei der Bestrahlung nicht umgesetzte 7-Dehydrocholesterin
zum größten Teil leicht in kristallisierter Form gewinnen. In dem Filtrat wurden
die Sterine mit Digitonin gefällt, das Filtrat in Petroläther aufgenommen und diese
Lösung mit Wasser gewaschen, um den Digitoninüberschuß zu entfernen.
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Der Petroläther wurde abdestilliert und der Rückstand in pflanzlichem
Öl aufgenommen. Diese Lösung wurde im Tierversuch auf Vitamin-D-Wirksamkeit geprüft.
Es zeigte sich, daß 1 g des Rückstands 23 ooo ooo J. E. Vitamin D3 enthielt.
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Beispiel 3 Wird Cholesterinbenzoat mit N-Dibromyläthylurethan bromiert
und dann aus dem erhaltenen Erzeugnis durch Erhitzen mit Dimethylanilin unter Stickstoff
Bromwasserstoff wie im Beispiel 2 abgespalten, wobei aber das bei der Bromierung
gebildete Äthylurethan, weil es im Tetrachlorkohlenstoff löslich ist, sinngemäß
nicht abfiltriert wird, so ergibt sich eine Gesamtausbeute an 7-Dehydrocholesterin
von 17,3 O/o bei einem Gehalt von 28 Gewichtsprozent im digitonisierbaren Steringemisch.
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Wird Cholesterinacetat verwendet, so beträgt die Ausbeute 24°/o bei
34,5 Gewichtsprozent Gehalt.
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Das 7-Dehydrosteringemisch wurde wiederholt aus Äther bis zur Farblosigkeit
umkristallisiert.
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Eine ätherische Lösung des umkristallisierten Produktes wurde mit
ultraviolettem Licht bestrahlt und d anschließend wie im Beispiel 2 gereinigt, bis
nur mehr das reine Vitamin-D-Produkt vorlag.
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Beispiel 4 Wird Cholesterinacetat mit N-Bromphthalimid bromiert und
aus dem erhaltenen Erzeugnis durch Erhitzen mit Dimethylanilin unter Stickstoff
Bromwasserstoff wie im Beispiel 3 abgespalten, so ergibt sich eine Gesamtausbeute
von I8, 9°/o 7-Dehydrocholesterin bei einem Gehalt von 30 Gewichtsprozent im digitonisierbaren
Steringemisch.
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Das 7-Dehydrosteringemisch wurde wiederholt aus Äther bis zur Farblosigkeit
umkristallisiert.
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Eine ätherische Lösung des umkristallisierten Produktes wurde mit
ultraviolettem Licht bestrahlt und anschließend wie im Beispiel 2 gereinigt, bis
nur mehr das reine Vitamin-D-Produkt vorlag.
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Beispiel 5 Durch Bromieren von Cholesterinacetat mit N-Bromiminokohlensäureäthylester
und Abspalten von Bromwasserstoff mit Dimethylanilin wurde eine Gesamtausbeute von
I9°/o 7-Dehydrocholesterin bei einem Gehalt von 25 Gewichtsprozent im digitonisierbaren
Steringemisch erzielt.
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Das 7-Dehydrosteringemisch wurde wiederholt aus Äther bis zur Farblosigkeit
umkristallisiert.