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Verfahren zur Herstellung von
11 -Ketotestosteronen
| Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ver- |
| fahren zur Herstellung von ii-Keto-17a-methyltesto- |
| steron und io-Normethyl-ii-keto-l7a-methyltesto- |
| steron durch Oxydation von iia-Oxy-i7a-methyl- |
| testosteron oder io-Normethyl-iia-oxy i7a-methyl- |
| testosteron mit Chromsäure nach dem folgenden |
| Formelschema, wobei im Gegensatz zu bekannten |
| Oxydationen von Testosteronen mit Chromsäure die |
| 17ständige Hydroxylgruppe nicht oxydativ ange- |
| griffen wird. |
R bedeutet Wasserstoff oder eine Methylgruppe.
Es wurde gefunden,
daß das ii-Keto-l7a-methyltestosteron sowie das io-Normethyl-ii-keto-i7a-methyltestosteron
Nebemnierenrindenhormonwirkung haben. Sie weisen ferner aasästhetische, eiweiß-
und muskelaufbauende, die Gelbkörperbildung hemmende, spermatogene und ahdrogene
Wirksamkeit auf: Durch Wasserabspaltung mit Phosphoroxychlorid oder Chlorwasserstoff
in Essigsäure erhält man aus dem ii-Keto-i7a-methyltestosteron oder dem io-Normethyl-ii-keto-i7a-methyltestosteron
das i7-Methylen-4-androsten-3, ii-dion oder das io-Normethyli7-methylen-4-androsten-3,
ii-dion, die bei der Oxydation mit Ozon Adrenosteron (4-Androsten-3, 11, 17-trion)
oder 4-Östren-3, ix, 2o-trion (io-Normethyl:-adrenosteron), Verbindungen mit androgener
Hormonwirksamkeit, ergeben.
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Die als Ausgangsstoffe für das Verfahren der vorliegenden Erfindung
angewandten Verbindungen, das iia-Oxy-i7a-methyltesteron und das iö-Normethyliia-oxy-i7a-methyltestosteron,
werden durch biologische Oxydation von i7 a-Methyltestosteron bzw. io-Normethyl-i7a-methyltestosteron,
wie nachstehend beschrieben, hergestellt.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das in einem
organischen Lösungsmittel, wie Essigsäure, Benzol, Toluol, Petroläther oder Hexanen
(bekannt unter dem Handelsnamen »Skellysolve A«), vorzugsweise aber in Essigsäure
gelöste lla-Oxy-i7a-methyltestosteron oder io-Normethyliia-oxy-i7a-methyltestosteron
mit einer Chromsäure enthaltenden Lösung oxydiert. Die Chromsäure kann als Chromsäureanhydrid
(Cr03) gemeinsam mit einer kleinen, aber zur Bildung der Bichromationen (Cr, 07--)
ausreichenden Menge Wasser zugesetzt werden oder kann durch die Umsetzung eines
Alltalimetallbichromats, wie Natrium- oder Kaliumbichromat, mit einer Säure, wie
Essigsäure; Ameisensäure oder. Schwefelsäure, in der Lösung gebildet werden. Die
Reaktion kann in einem heterogenen oder einem homogenen System durchgeführt werden.
-Zur Oxydation in einem heteiogenen System wird das in einem organischen, unter
den Reaktionsbedingungen inerten Lösungsmittel, wie Benzol, Chlorbenzol, Hexan oder
Chloroform,- gelöste ila-Oxy-l7a-methyltestosteron oder zo-Normethyl-iia-oxy-i7a-methyltestosteron
mit einer wäßrigen Natriumbichromat- oder Kaliumbichromatlösung vermischt, die mit
Schwefelsäure oder mit- Schwefelsäure und E-ssigsäure sauer gestellt wurde, und
das Reaktionsgemisch kräftig gerührt. Die Reaktionsdauer hängt hauptsächlich vom
wirksamen Rühren ab. Bei der bevorzugten Aüsfühnungsform der Erfindung wird die
Oxydation jedoch in homogener Lösung unter Verwendung von Essigsäure als Lösungsmittel
und Chromsäure als Oxydationsmittel durchgeführt, wobei die Chromsäure durch die
Umsetzung kleiner Mengen Wasser mit Chromsäureanhydrid hergestellt wird. Nach Beendigung
der Reaktion wird die überschüssige Chromsäure durch Zusatz von Methyl oder Äthylalkohol
zur Lösung und Einengen der Lösung im Vakuum auf einem Dampfbad zerstört. Die Reaktionstemperatur
beträgt- zwischen etwa o und etwa 6o°, wobei Temperaturen gwischen etwa 15_ und
3o° bevorzugt werden. Die Reaktionszeit hängt von der Reaktionstemperatur ab und
kann zwischen etwa einer halben Stunde und etwa io Stunden oder länger schwanken.
Bei Raumtemperatur, d. h. bei etwa 25°, beträgt die Reaktionszeit gewöhnlich zwischen
etwa 3 und 8 Stunden. Das so erhaltene feste ii-Keto-i7a-methyltestosteron oder
io-Normethyl-ii-keto-i7a-methyltestosteron kann, falls erwünscht, durch Umkristallisation
gereinigt werden.
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Für die Herstellung der Ausgangsverbindungen wird im Rahmen vorliegender
Erfindung Schutz nicht begehrt. Die nachstehenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße
Verfahren. -Beispiel i ix a-Oxy-i7 a-methyltestosteron Aus 2o g enzymatischem, Lactalbuminauszug
(bekannt unter dem Handelsnamen »Edarnin«), 3 g Maisquellwasser und 50 g
technisch reiner Dextrose wurde durch Verdünnen mit Leitungswasser auf 11 eine Nährlösung
hergestellt und nach dem Sterilisieren auf einen pH-Wert von ,4,7 eingestellt. 3
1 dieser sterilisierten Nährlösung wurden mit einem Stamm Rhizopus nigricans (minus)
beimpft und 24 Stunden bei einer Temperatur von 28° unter Anwendung einer solchen
Berüftungs- und. Rührgeschwindigkeit bebrütet, daß die nach dem Verfahren von Cooper,
Fernstrom und Miller (Ind. Eng. Chem.,.Bd. 36, 1944, S. 504) gemessene Sauerstoffaufnahme
6,3 bis 7 Millimol NaZS03 je Stunde je Liter betrug. In dieser Nährlösung, die eine
24stündige Kultur von Rhizopus nigricans- (minus) enthielt, wurden 1,48 g 17a-Methyltestosteron
in 30 cm3 absolutem Äthanol suspendiert. Nach weiterer 24stündiger Bebrütung
unter den gleichen Temperatur- und Belüftungsbedingungen wurden die Brühe und das
Mycel extrahiert. Das Mycel wurde abfiltriert, zweimal mit jeweils einem Volumen
Aceton gewaschen, das etwa dem Volumen. des.ycels entsprach, und zweimal mit jeweils
einem Volumen Methylenchlorid extrahiert, das etwa dem Volumen des Mycels entsprach.
Die Aceton- und Methylenchloridextrakte einschließlich des Lösungsmittels 'wurden
dem Brühefiltrat zugesetzt. Die Extrakte und das Brühefiltrat wurde gemeinsam nacheinander
zweimal mit jeweils einem halben Volumen Methylenchlorid und dann zweimal mit jeweils
einem viertel Volumen Methylenchlorid extrahiert. Die vereinigten Methylenchloridextrakte
wurden zweimal mit jeweils einem zehntel Volumen einer 2°/jgen wäßrigen Natriumbicarbonatlösung
und anschließend zweimal mit jeweils einem zehntel Volumen Wasser gewaschen. Nach
dem Trocknen des Methylenchlorids mit etwa 3 bis 5 g wasserfreiem Natriumsulfat
je Liter Lösungsmittel und Filtrieren wurde das Lösungsmittel durch Destillation
entfernt. , Die zurückbleibenden Feststoffe, die nach dem Verdampfen des Methylenchlorids
erhalten wurden, wogen 3,3407 g.
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1,095 g dieser lösungsmittelfreien Extraktstoffe wurden in
110 cm3 Benzol gelöst und über eine Kolonne chromatographiert, die 55g Tonerde
enthielt, die mit Salzsäure und Wasser gewaschen und dann 4 Stunden bei i2o° getrocknet
worden war. Zum Entwickeln wurden Lösungsmittel in Mengen von jeweils iio cm3
mit.
der in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Zusammensetzung verwendet.
| Aus- |
| Fraktion Lösungsmittel gewaschene |
| Feststoffe |
| in mg |
| z Benzol 13,2 |
| 2 Benzol-Äther g: z 1117 |
| 3 Benzol-Äther 9: z 62,1 |
| 4 Benzol-Äther i : i 1o,1 |
| 5 Benzol-Äther i: z 5,5 |
| 6 Äther 4,0 |
| 7 Äther 4,7 |
| 8 Äther 4,1 |
| g Äther-Chloroform ig:i 61o |
| 10 Äther-Chloroform i9 : z 41i |
| il Äther-Chloroform ig: z 4,8' |
| z2- Äther-Chloroform 9:1 5,4 |
| 13 Äther-Chloroform 9:1 5,9 |
| 14 Äther-Chloroform g: z 4,2 |
| 15 Äther-Chloroform 1:1 3,8 |
| 16 Äther-Chloroform i:i 1r,0 |
| 17 Äther-Chloroform i : i 81o |
| 18 Chloroform 4,2 |
| ig , Chloroform 113,8 |
| 20 Chloroform 67,0, |
| 21 Chloroform Aceton i9:1 42,8 |
| 22 Chloroform-Aceton ig:i 2o,8 |
| 23 Chloroform-Aceton i9:1 27,4 |
| 24 Chloroform-Aceton 9: z 67,2 |
| 25 Chloroform-Aceton 9: i 56,1 |
| 26 Chloroform-Aceton 9: z 40,9 |
| 27 Chloroform-Aceton i : z 103,4 |
| 28 Chloroform-Aceton 1:z 31,8 |
| 29 Chloroform-Aceton 1:1 18,o |
| 30 Aceton 19,7 |
| 31 Aceton 8,8 |
| 32 Aceton 4,2 |
| 33 Aceton-Methanol i : z 34,2 |
| 34 Aceton-Methanol i : z 12,3- |
| 35 Aceton-Methanol i: z 6,5 |
| 36 Methanol 7,4 |
| 37 Methanol 2,5 |
Die Fraktionen 22 bis 28, aus denen das Lösungsmittel entfernt worden war, wurden
in Methylenchlorid aufgenommen; in ihnen wurden
0,3 g Magnesiumsilikat (bekannt
unter der Handelsbezeichnung »Magnesolu) angeschlämmt. Nach dem Filtrieren wurde
zur Trockne eingedampft und der Rückstand aus 4 cm3 Äthylacetat umkristallisiert.
Die erhaltenen Kristalle wurden aus
0,5 cm3 Äthylacetat umkristallisiert
und ergaben 98,2 mg ii-Oxy-x7,a-methyjtestosteron mit einem Schmelzpunkt von i6o
bis i62° und einer optischen Drehung [a]13 = + 62° (c = 1,o26 in Chloroform).
| Analyse |
| Berechnet für C20H3,03 C=75,43"/o,1-1= 9500/0 |
| gefunden . . . . . . . . . . . . C = 75,59 % H = 9,510/, |
| C = 7520 % H = 954 0/0 |
ii-Keto-i7 a-methyltestosteron Eine Lösung aus 21,7 mg Chromtrioxyd in 2 cm3 go0/,iger
Essigsäure wurde tropfenweise zu einer Lösung aus
90,5 mg iia-Oxy-i7a-methyltestosteron
in 2 cm3 Eisessig gegeben. Nach 5stündigem Stehen bei Raumtemperatur wurde die Lösung
mit io cm3 Methanol verdünnt und im Vakuum auf ein sehr kleines Volumen eingedampft.
Der Rückstand wurde mit 25 cm3 Wasser aufgenommen und zweimal mit jeweils
50 cm3 Äther-Methylendichlorid (5:1) ex= trahiert. Die Extrakte wurden zweimal
mit j eweils io cm3 einer 50/,igen Natriumbicarbonatlösung und viermal mit jeweils
io cm3 destilliertem Wasser gewaschen. Nach dem Trocknen über wasserfreiem Natriumsulfat
wurde der Äther verdampft; es wurden 88,8 mg ii-Keto-17a-methyltestosteron erhalten.
Nach zweimaligem Umkristallisieren aus wäßrigem Methanol schmolz das" Produkt bei
15o bis i52° bzw. bei 171 bis 173°.
| Analyse |
| Berechnet für C2,H2a03 C = 75,910/" H = .8,92 0/0 |
| gefunden . . . . . . . . . . . . C = 75,z6 0/,, H = 9,o8 0/, |
[a], = -f- 179° (c --#- i in Chloroform) ; R Alken,. _ 239 m/i ; E = 13 30
0.
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Infrarotabsorption bei 3400, 1698, 1856 und z6io cm-'.
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Man kann auch eine Lösung aus-iia;Oxy-z7a-methyltestosteron in . Benzol
12 Stunden mit einer wäßrigen Lösung aus Natriumbichromat und Schwefelsäure rühren,
die Benzolschicht von der wäßrigen Lösung abtrennen, mit einer Natriumbicarbonatlösung
und Wasser waschen, über wasserfreiem Natriumsulfat trocken und eindampfen, wobei
man das ii-Keto-1:7a-methyltestosteron erhält.
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Beispiel e io Normethyl-ii a-oxy-i7 a-methyltestosteron (iia, i7ß-Dioxy-l7a-methyl-4-östren-3-on)
4-Östren-3, i7-dion (Markerund Rohrmann, Journ.
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Amer. Chem. Soc., Bd. 62, 1940, S. 73), welches auch durch Oxydation
von io-Normethyltestosteron mit Chromtrioxyd (Cr03) hergestellt werden kann, wird
mit etwa 4 Moläquivalenten wasserfreiem Pyrrolidin in Benzol bei dem Siedepunkt
der Reaktionsmischung in einem Kolben umgesetzt, der mit einem Rückflußlrühler und
einer Wasserauffangvorrichtung versehen ist, wobei die Wasserauffangvorrichtung
so angeordnet ist, daß die kondensierten Dämpfe durch sie hindurchgehen, bevor sie
in das Reaktionsgefäß zurückgelangen. Nach etwa istündiger Umsetzung unter Rückflußkühlung
wird eine katalytische Menge para-Toluolsulfonsäure zur Reaktionsmischung gegeben;
und danach wird die Rückflußbehandlung fortgesetzt, bis sich etwa 1 Moläquivalent
Wasser in der Wasserauffangvorrichtung angesammelt hat. Nach der Destillation des
Reaktionsgemisches zur Trockne erhält man einen Rückstand von 3-(N-Pyrrolidyl)-3,
5-östradien-z7-on, der in wasserfreiem Äther gelöst und mit einem molaren Überschuß
an Methylmagnesiumjodid umgesetzt wird; danach wird das Reaktionsgemisch mit verdünnter
Salzsäure zersetzt
und in bekannter Weise aufgearbeitet. Nach dem
Waschen der Ätherphase mit Wasser und nachfolgender Destillation der getrockneten
Ätherlösung zur Trockne erhält man einen Rückstand von io-Normethyl-i7a-methyltestosteron,
das eine merkliche androgene Wirksamkeit aufweist.
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Nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren wird das io-Normethyl-ii
a-oxy-i7 a-methyltestosteron durch Oxydation von io-Normethyl-i7a-methyltestosteron#mit
Rhizopus nigrican"s hergestellt und aus dem Gärungsgemisch nach dem vorstehend beschriebenen
Verfahren abgetrennt.
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Das gereinigte io-Normethyl-iia-oxy-i7a-methyltestosteron wird durch
Umkristallisieren des Oxydal tionsproduktes aus Äthylacetat erhalten.
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io-Normethyl-ii-keto-i7 a-methyltestosteron Die Oxydation von in Eisessig
gelöstem io-Normethyl-iia-oxy-l7a-methyltestosteronmit einer wäßrigen Essigsäurelösung
von Chromsäureanhydrid bei Raumtemperatur nach dem im Beispiel i beschriebenen Verfahren
ergab io-Normethyl-ii-keto-i7a-methyltestosteron.
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Schmelzpunkt: 165 bis i66°; [a], = -f- 75° (c = i in Chloroform) ;
2, Alkes . = 240,5 mA; E = 15 800; Infrarotabsorption bei 33o5, =698, -i665. und
1612 cm-i. .
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Zur Herstellung des io-Normethyl-ii-keto-i7a-methyltestösterons kann
man auch in Methylenchlorid gelöstes io-Noimethyl-iia-oxy-i7a-methyltestosteron
mit einer Lösung eines Alkalimetallbichromats und wäßriger Schwefelsäure oxydieren.
Die organische Schicht wird von der wäßrigen sauren Schicht abgetrennt, und die
zuletzt genannte wird mit Methylenchlorid extrahiert. Die vereinigten Methylenchlorict
extrakte -und die organische Schicht werden im Vakuum verdampft, wobei . das rohe
io-Normethyl-1i-keto-i7a-methyltestosteron als Rückstand erhalten wird. Dieses kann,
falls erwünscht; durch Umkristallisieren aus Äthylacetat gereinigt werden.