-
Verfahren zur Herstellung von 4-Pregnen-11ß,17a-diol-3, 20-dion
| Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur |
| Herstellung des neuen 4-Pregnen-=xß, z7a-diol- |
| 3, 2o-dions durch Halogenierung des Pregnan-zzß, |
| =7 a-diol-3, 2o-dions in der 4-Stellung und an- |
schließende Einführung einer q. (5)-ständigen Doppelbindung. Das erfindungsgemäße
Verfahren wird durch die nachstehenden Formelbilder erläutert
in dem X ein Halogenatom vom Atomgewicht 35 bis 8o, d. h. Chlor oder Brom, bedeutet.
Es ist bekannt, daß die Halogenierung gewöhnlich in a-Stellung zur Ketogruppe erfolgt.
Dementsprechend wurden bereits 3-Ketosteroide in 4-Brom-3-ketosteroide umgewandelt
und diese anschließend durch Umsetzung mit einem Ketoreagenz unter Bromwasserstoffabspaltung
in das entsprechende, in 4 (5)-Stellung ungesättigte Steroid übergeführt. Bei der
erfindungsgemäßen Halogenierung des Pregnan-iiß, i7a-diol-3, 2o-dions werden aber
nicht, wie zu erwarten wäre, die a-ständige 4- und 2i-Stellung halogeniert, sondern
es tritt eine selektive Halogenierung der 4-Stellung ein.
-
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Pregnan-iiß, =7 a-diol-3,
2o-dion durch Behandlung mit Chlor oder Brom in einem geeigneten Lösurigsmittelindas
entsprechende4-Halogenpregnan-iiß, i7adiol-3, 2o-dion übergeführt, das durch Umsetzung
mit einem Hydrazin, wie Semicarbazid, 2, 4-Dinitrophenylhydrazin oder einem anderen
- substituierten, ein primäres Aminostickstoffatom enthaltenden Hydrazin, in das
entsprechende Hydrazon oder Sernicarbazon übergeht und nach Behandlung mit einem
Aldehyd oder Keton, wie Brenztraubensäure oder einem substituierten Benzaldehyd,
das 4-Pregneniiß, i7a-diol-3, 2o-dion liefert.
-
Das neue 4-Pregnen-iiß, 17a-diol-3, 2o-dion ist infolge seiner die
Sekretion des adrenocorticotropen Hormons (ACTH) hemmenden Wirkung von Bedeutung
für die Behandlung von Krankheiten, bei denen eine übermäßige Sekretion von ACTH
und Nebennierenrindenhormonen auftritt, z. B. bei Hyperplasie der- Nebennieren und
Basophillismus des Hirnanhangs (Cushingsche Krankheit). Bei der Behandlung dieser
Krankheiten werden die Nebennieren gewöhnlich ganz oder teilweise entfernt und anschließend
so oft als erforderlich Nebennierenrindenhormone, wie Cortison oder 17a-Oxycorticosteron,
verabreicht. Werden keine chirurgischen Eingriffe vorgenommen, so erfolgt die Behandlung
oft mit Cortison oder 1:7a-Oxycorticorticosteron allein, da diese Verbh-idungen
die Nebennierenfunktion und damit die Cortisonerzeugung in der Nebenniere herabsetzen.
Falls die Verminderung der Cortisonerzeugung größer ist als- die zur Bewirkung der
Cortisonabnahme erforderliche Menge Cortison, so tritt im Befinden des Patienten
eine Besserung ein. Oft kompensieren sich jedoch angewandte Menge Cortison und Verminderung
der Cortisonerzeugung, so daß keine Besserung des Krankheitszustandes erreicht wird.
-
Daserfmdungsgemäßhergestellte4-Pregnen-iiß, i7adiol-3, 2o-dion ist
in seiner Wirkung dem Cortison ähnlich, vermag jedoch in verhältnismäßig stärkerem
Mäße als Cortison die Cortisonerzeugung in der Nebenniere zu hemmen. Die nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren herstellbare Verbindung stellt daher ein ausgezeichnetes
Mittel zur Herabsetzung der Cortisonerzeugung dar, insbesondere bei Patienten, bei
denen eine Entfernung der Nebennieren nicht angezeigt ist, wie nachfolgend gezeigt
wird: Der Wirkungsgrad des Cortisons kann auf verschiedene Weise ermittelt werden.
Er wird gewöhnlich an Hand erstens der glucocorticoiden Wirkung, die durch den Leberglykogen-Ablagerungstest
und die relative Thymolyse bestimmt wird, zweitens der Atrophie der Nebenniere und
der Abnahme der ACTH-Erzeugung, drittens der Wirksamkeit der männlichen Geschlechtshormone
(Vermännlichung, Hirsutismus) bestimmt.
-
Bei der Cushingschen Krankheit und der Nebennieren-Hyperplasie ist
die glucocorticoide Wirkung zu groß. Die Nebennieren sind eher vergrößert als verkleinert.
Die männlichen Geschlechtshormone sind stark wirksam, was bei Frauen zu Vermännlichung,
maskulinen Merkmalen und Hirsutismus führt.
-
Bei Versuchen, die an Ratten durchgeführt wurden, betrug die glucocorticoide
Wirkung des Cortisons (bestimmt in Leberglykogen-Ablagerungseinheiten) 5, die glucocorticoide
Wirkung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren »2i-Desoxy-Verbindung
F« 0,4. Die auf das ACTH ausgeübte hemmende Wirkung, bestimmt durch die Nebennieren-Atrophie,
war bei der »2i-Desoxy-Verbindung F« etwa halb so groß wie bei Cortisonacetat. Daraus
folgt, dlaß bei gleich starker Hemmung der Nebennierenfunktion mit Cortisonacetat
einerseits und der »2i-Desoxy-Verbindung F« andererseits die glucocorticoide Wirkung
der »2i-Desoxy-Verbindung F« nur 16 °/o der des Cortisonacetats beträgt. Es ist
also möglich,- mit der erfindungsgemäß hergestellten neuen Verbindung die glucocorticoide
Wirkung herabzusetzen, obgleich diese selbst eine gewisse glucocorticoide Wirkung
besitzt.
-
Ferner hat das 4-Pregnen-itß, 17a-diol-3, 2o-dion Bedeutung als stabiles,
festes Zwischenprodukt für die Herstellung anderer physiologisch wirksamer Substanzen,
wie
des Acetats von Kendalls Verbindung F (4 Pregnen-iiß, i7a, 2x-trioi 3, 2o-dion-2a-acetat),
das durch Umsetzung mit Bleitetraacetat aus dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
herstellbaren 4 Pregnen-iiß, i7a-diol-3, 2o-dion herstellbar ist.
-
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Pregnan-iiß,
i7a-diol-3, 2o-dion in einem organischen Lösungsmittel, z. B. Essigsäure, Dichlormethan,
Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, tertiärem Butylalkohol, N, N-Dimethylformamid,N,N-Dimethylacetamid
oder anderen N, N-Dialkylacyclamiden, vorzugsweise aber in Essigsäure, gelöst und
in dieser Lösui?g das Halogen entweder als solches oder im gleichen Lösungsmittel
gelöst, zugesetzt. Das Halogierungsprodukt wird durch Eingießen--des Realctionsgemisches
in eine gekühlte Kochsalzlösung und Abfiltrieren des Niederschlages abgetrennt.
Die Halogenierung erfolgt zweckmäßig bei Zimmertemperatur, doch kann man auch bei
jeder Temperatur zwischen o und ioo°, vorzugsweise bei Temperaturen zwischen o und
etwa 4o°, arbeiten. Das Halogen kann auf einmal zugesetzt werden, vorzugsweise erfolgt
die Zugabe jedoch durch Zutropfen, um einen Halogenüberschuß im Reaktionsgemisch
zu vermeiden. Man gibt also stets einen Tropfen zu, sobald die Entfärbung des vorangehenden
Tropfens anzeigt, daß er verbraucht ist. Die Reaktionszeit hängt von der Reaktionsfähigkeit
des Steroids und der Menge des verwendeten Halogens ab und kann wenige Minuten bis
zu. mehreren Stunden betragen. Das bevorzugte molae Verhältnis von Pregnan-iiß,
i7adiol-3, Zo-dion zu Halogen ist i Mol Steroicl auf i bis 13M01 Halogen. Kleinere
Halogenmengen führen zu unvollständiger Halogenierung. Bei Verwendung von mehr als
1,3 Mol Halogen können unerwünschte, mehrfach halogenierte Produkte entstehen. Manchmal
gibt man einen sauren Katalysator zu, um die Reaktion einzuleiten oder zu beschleunigen.
Hierzu eignen sich z. B. Lösungen von Bromwasserstoffsäure in Essigsäure, p-Toluolsulfonsäure
oder Naphthalinsulfonsäure. Beim Verdünnen des Reaktionsgemisches mit Wasser oder
wäßriger Natriumchloridlösung scheidet sich das 4-Halogenpregnan-IIß, 17a-diol-3,
2o-dion aus.
-
Zur Weiterverarbeitung löst man das 4-Brom- oder 4-Chlorpregnan-iiß,
i7a-diol-3, 2o-dion in einem organischen Lösungsmittel, wie Essigsäure, Aceton,
Dioxan, tertiärem Butylalkohol, Methylendichlorid oder Gemischen dieser Lösungsmittel
mit 5 bis 25-04 Wasser und gibt, in der Regel unter stetem Rühren, eine Lösung eines
substituierten Hydrazins, das in der Hydrazingruppe ein primäres Aminstickstoffatom
enthält, zu. Brauchbare substituierte Hydrazine sind Semicarbazid, Phenylhydrazin,
2, 4-Dinitrophenylhydrazin, 'p-Nitrophenylhydrazin, a- oder ß-Naphthylsemicarbazid,
2,4- und 3, 5-Dinitrophenylsemicarbazid, wobei Semicarbazid bevorzugt wird. Die
bevorzugte Reaktionstemperatur beträgt 15 bis 40°., obgleich auch Temperaturen zwischen
o und ioo° angewandt werden können. Die Reaktionszeit beträgt 30 Minuten
bis 6 Stunden oder länger. Während dieser Zeit ändert sich die Farbe von Farblos
nach Gelb oder Orange und wieder nach Farblos. Man kann das so hergestellte, in
3-Stellung substituierte 4-Pregnen-iiß, i7a-diol-3, 2o-dion-3-hydrazon durch Wasserzugabe
und Abfiltrieren der ausgefällten Verbindung abtrennen oder, nach einer bevorzugten
Ausführungsform, sofort in der Lösung mit einem Aldehyd oder Keton umsetzen. Geeignete
Aldehyde oder Ketone sind Brenztraubensäure, Brenztraubensäurealdehyd und substituierte
Benzaldehyde. Brenztraubensäure wird wegen ihrer Wasserlöslichkeit und ihrer Verwendbarkeit
in wasserhaltigen organischen Lösungsmitteln, m4e wäßrigem Dioxan, bevorzugt, während
die substituierten Benzaldehyde, wie p-Oxybenzaldehyde und die Carboxybenzaldehyde,
gewöhnlich in Essigsäure gelöst verwendet werden. Die Reaktionstemperatur kann zwischen
o und ioo° schwanken, 'wobei Temperaturen zwischen etwa 25 und 70° bevorzugt werden.
Die Reaktionszeit hängt von der Temperatur ab und beträgt bei Zimmertemperatur zwischen
8 und 36 Stünden, während -bei Temperaturen zwischen 50 und 7o° etwa, 4 Stunden
genügen. Man trennt das 4-Pregnen-iiß, i7a-diol-3, 2o-dion durch Eingießen der Lösung
in Wasser und Extrahieren mit einem geeigneten Lösungsmittel, wie ' Dichlormethan,
Äther oder Benzol, ab.
-
Für die Herstellung der Ausgangsstoffe wir&im Rahmen der vorliegenden
Erfindung Schutz nicht begehrt.
-
Die nachstehenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren.
Beispiel i Zu einer Lösung aus 3 g Pregnan-iiß, i7a-diol-_ 3, 2o-diori in
50 cm3 Essigsäure gibt man tropfenweise unter kräftigem Rühren 29,2 cm3 einer
Lösung aus 0,3o96 g Brom und 0,0275 g Natriumacetat je cm3 Essigsäure. Die
Reaktion wird durch Zusatz _ eines Tropfens HBr in Essigsäure eingeleitet. Der Zusatz
der Bromlösung erfolgt so, daß man nach jedem Tropfen die Entfärbung abwartet, bevor
der nächste Tropfen zugesetzt wird. Nach Beendigung der Reaktion, die
25 Minuten dauert, wird die Lösung in 9oo cm3 einer gekühlten, filtrierten
und gesättigten Kochsalzlösung gegossen. Das durch Filtrieren abgetrennte rohe 4-Brompregnan-iiß,17a-diol-3,
2o-dion wiegt 3,18 g und schmilzt nach dem Umkristallisieren aus Aceton bei
195 bis i97°. Die Infrarotanalyse wurde in Paraffinöl als Lösungsmittel, das unter
dem Handelsnamen nNujol« bekannt ist, ausgeführt und lieferte folgendes Ergebnis:
1715 cm-' . . . . . . . . . . . . . . . 3-ständige Ketogruppe 1696 cm-' . . . .
. . . . . . . . . . . 2o-ständige Ketogruppe 3591 cm-' . .. . . .. . . . . . . .
. Hydroxylgruppe.
-
Die angenommene Struktur wurde damit bestätigt. Analyse für C"Ha104Br:
Berechnet: C 59,oir H 7,31, Br i8,7o; gefunden: C 59,i5, I# 7,46, Br 18,30.
-
Eine Lösung aus 300 mg 4-Brompregnan-iiß,i7adiol-3, 2o-dion
und r_o5 mg Semicarbazid in 5 cm3 einer 8o°/oigen wäßrigen Dioxanlösung wird 2 Stunden
bei Zimmertemperatur gerührt, wobei die charakteristische Farbänderung Farblos -
Orange -Farblos
stattfindet. Man trennt das 4-Pregnen-iiß, i7a-diol-3,
2o-dion-3-semicarbazon nicht ab, sondern behandelt es bei 6o° mit 0,3 cm3
Brenztraubensäure in 3 cm3 Wasser. Das Reaktionsgemisch wird in Wasser gegossen
und mit Methylenchlorid extrahiert. Die Methylenchloridlösung :des 4-Pregnen-iiß,
17a-3, 20-dions wird mit Wasser, kalter i°/oiger Natriumhydroxydlösung und wieder
mit Wasser gewaschen. Nach dem Trocknen der Lösung über Natriumsulfat destilliert
man das Methylenchlorid ab und erhält 233 mg (95,8 °/o) weißes kristallines 4-Pregnen-iiß,
i7adiol-3, 2o-dion. Nach dem Umkristallisieren aus Aceton schmelzen die Kristalle
bei 224 bis 227°.
-
Analyse für C"H"04: Berechnet: C 72,8o, H 8,72; gefunden: C 72,72,
H 8,70.
Die Infrarotanalyse in »Nujol« lieferte folgendes Ergebnis i7oo cm-'.
nicht konjugierte Carbonylgruppe (2o-ständige Ketogruppe) 1656 cm-'.......
konjugierte Carbonylgruppe (3-ständige Keto#, --,:,)e) ä608 cm-'....... Doppelbindung
3555n3455 cm-' Hydroxylgruppe (2 Maxima, schlecht aufgelöst) Die angenommene Struktur
wurde durch die Infrarotanalyse bestätigt.
-
Beispiel e Zu einer Lösung aus 716 mg (2 Millimol) Pregnaniiß, i7a-diol-3,
2o-dion in 6,8 cm3 Dimethylformamid gibt man bei Zimmertemperatur tropfenweise unter
Rühren eine Lösung aus 320 mg (2 Millimol) Brom in 3,2 cm3 Dimethylformamid.
Nach Beendigung der Reaktion, die 3 Stunden dauert, gibt man Wasser zu -und sammelt
das ausgefällte 4-Brompregnan= iiß, i7a-diol-3, 2o-dion auf einem Filter. Die ausgefällte
Verbindung wird gewaschen und aus Aceton umkristallisiert. Die Infrarotanalyse bestätigt
die angenommene Struktur der Verbindung.
-
Zur Einführung der 4(5)-ständigen Doppelverbindung arbeitet man wie
im Beispiel i beschrieben. Beispiel 3 Man löst 0,358 g Pregnan-iiß, i7a-diol-3,
2o-dion (0,00i Mol) . in 5 cm3 Dimethylformamid und gibt einige Kristalle p-Toluolsulfonsäure
zu. Man bereitet eine Chlorlösung, indem man etwa o,9 g Chlorgas durch 25 cm3 eiskaltes
Dimethylformamid bläst, wodurch eine i,04 n-Chlorlösung entsteht, wie durch Titration
ermittelt wurde. Unter Rühren werden zur Steroidlösung tropfenweise 2,3 cm3 (0,00i2
Mol) Chlorlösung zugegeben, wobei jeweils erst nach Entfärbung des zugegebenen Tropfens
der nächste Tropfen zugesetzt wird. Das Reaktionsgemisch wird anschließend mit
50 cm3 Wasser verdünnt und abgekühlt. Das ausgefällte 4-Chlorpregnan-iiß,
i7a-diol-3, 2o-dion wird auf einem Filter gesammelt, mit Wasser gewaschen und getrocknet.
Die Infrarotanalyse bestätigt die angenommene Struktur.
-
In ähnlicher Weise, wie im Beispiel i beschrieben, wird- eine Lösung
aus 4-Chlorpregnan-iiß, i7a-diol-3, 2o-dion in einem Gemisch aus go % tertiärem
Butanol und io °/o Wasser mit Semicarbazid behandelt und das entstandene Semicarbazon
mit einer Lösung. aus Brenztraubensäure in Dioxan und Wasser auf 6o° erwärmt. Das
Reaktionsgemisch wird anschließend in Wasser gegossen und mit Methylenchlorid extrahiert.
Nach Entfernung der in der Methylenchloridschicht befindlichen überschüssigen Brenztraubensäure
durch Waschen, entfernt man das Lösungsmittel und erhält das -Pregnen-iiß, i7a-diol-3,
2o-dion.
-
Das für das erfindungsgemäße Verfahren als Ausgangsstoff verwendetePregnan-iiß,
i7a-diol-3, 2o-dion kann auf folgende Weise aus Pregnan-17a-01-3, 1i, 20-trion hergestellt
werden.
-
Eine Lösung aus 25 g Pregnan-i7a-01-3, ix, 2o-trion in 25 cm3 destilliertem
Äthylenglykol, i g p-Toluolsulfonsäuremonohydrat und 500 cm3 Benzol werden
in einen Kolben gebracht, der mit einem mit Wasserfänger ausgestatteten Rückflußkühler
versehen ist. Man erhitzt unter Rühren io Stunden am Rückflußkühler. Das gebildete
Wasser destilliert mit dem Benzol ab. und wird im Wasserfänger gesammelt. Das Reaktionsgemisch
wird abgekühlt, mit verdünnter Natriumbicarbonatlösung und mit Wasser gewaschen,
getrocknet und im Vakuum zur Trockne eingedampft. Der weiße kristalline Rückstand
wird mehrmals aus einem Gemisch aus Äthylacetat und Hexankohlenwasserstoffen umkristallisiert
und ergibt 2952 g (946°/0) Pregnan-i7a-ol-3, ii, 2o-trion-3, 2o-äthylenglykoldiketal
vom Schmelzpunkt 185 bis i86°. Analyse für C"H380V: Berechnet: C 6g,og, H 8,8i;
gefunden: - C 6g,oi, H g,oz. Die Infrarotanalyse bestätigt die angenommene Struktur.
-
In entsprechender Weise kann man das Pregnani7a-ol-3, ii, 2o-trion-3,
2o-propylenglykoldiketaldurch Umsetzung von Pregnan-i7a-ol-3, i i, 2o-trionmitPropylenglykol
in Gegenwart von o-Chlorbenzolsulfonsäure herstellen.
-
Zur Reduktion der ii-ständigen Ketogruppe gibt man zu einer Lösung
aus 5 g Lithium-Aluminium-Hydrid in 60o cms absolutem Äther 29,5 g Pregnani7a-ol-3,
i=, 2o-trion-3, 2o-äthylenglykoldiketal in i00 cm3 Äther uiid ioo cm3 Benzol. Das
Gemisch wird i .Stunde bei Zimmertemperatur gerührt, eine weitere Stunde am Rückflußkühler
erhitzt und nach dem Abkühlen mit 50 cm3 Wasser hydrolisiert. Man dekantiert
die organische Schicht ab, suspendiert die zurückbleibende Paste in Wasser und extrahiert
mehrmals mit Methylendichlorid. Die vereinigten Äther-und Methylendichloridlösungen
werden eingedampft. Man erhält in quantitativer Ausbeute kristallines Pregnan-iiß,
17a-diol-3, 2o-dion-3, 2o-äthylenglykoldiketal. Die Infrarotanalyse bestätigt die
ange= nommene Struktur.
-
Zur Freisetzung der ketalisierten Ketogruppen löst man 29,5
g Pregnan iiß, i7a-diol-3, 2o-dion-3, 2oäthylenglykoldiketal in 60o cm3 Aceton und
setzt eine Lösung aus 4 cm3 Schwefelsäure in ioo cmg Wasserzu. Manläßti6StundenbeiZimmertemperatur
stehen,
neutralisiert mit Natriumbicarbonat und verdampft das Aceton im Vakuum. Die verbleibende
wäBrige Suspension wird filtriert und der kristalline Niederschlag mit Wasser gewaschen
und getrocknet. Die Ausbeute an Rohprodukt beträgt 19,5 g (82,7 °/o). Nach dem Umkristallisieren
aus Zoo cm3 Äthylacetat erhält man 14,04 g (q6,7 °/o) Pregnan-iiß, i7a-diol-3, 2o-dion
vom Schmelzpunkt 213 bis 221°.
-
Man kann auch z. B. das Pregnan-i7a-01-3, 11, 20-trion-3, 2o-propylenglykoldiketal
mit Lithium-Aluminium-Hydrid reduzieren und den Lithium-Aluminium-Komplex mit Salzsäure
hydrolysieren.