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Zierfahren zur Herstellung von .17 a-Oxy-20-keto-21-acyloxysteroiden
Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von i7-Oxy-2o-ketozi-acyloxysteroiden,
wie Cortison, Hydrocortison, ii-Epihydrocortison oder i7-Oxy-ii-desoxycorticosteron
und deren Estern, durch Einführung von Sauerstoff in in 17 (2o)-Stellung ungesättigte
2i-Acyloxysteroide mit Osmiumtetroxyd und Wasserstoffsuperoxyd in Gegenwart eines
aromatischen tertiären n-heterocyclischen Amins.
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Das erfindungsgemAe Verfahren liefert eine bessere Endausbeute an
i7-Oxy-2o-keto-2i-acyloxysteroid je Zeiteinheit und j e Einheit an Osmiumtetroxyd
als die bisher bekannten Verfahren. Demzufolge bietet das Verfahren Wirtschaftlichkeit
hinsichtlich des Ausgangsmaterials, der Reagenzien und der Zeit und liefert ein
Produkt von verbesserter Farbe, das zudem weniger Osmiumtetroxyd enthält oder aus
dem letzteres leichter entfernbar ist.
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Erfindungsgemäß wird das in 17 (2o)-Stellung ungesättigte 2i-acyloxysteroid
mit Osmiumtetroxyd und Wasserstoffsuperoxyd in Gegenwart eines aromatischen tertiären
heterocyclischen Amins behandelt.
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Die Verwendung von Osmiumtetroxyd zur Überführung von Verbindungen
mit Doppelbindung in Glykole ist eine bekannte Reaktion. Dabei lagert sich das Osmiumtetroxyd
unter Bildung eines cyclischen Esters der Osmiumsäure an die Doppelbindung an, der
nach Hydrolyse, die gewöhnlich mit wäßrigem
Natriumsulfit erfolgt,
das Glykol liefert. Diese Reaktion wurde in den USA.-Patentschriften 2 265 43, 2
275 790, 2 492 194 und 2 493 78o beschrieben, nach denen in 17 (2o)-Stellung ungesättigte
21-Acyloxypregnane gewöhnlich mit äquimolekularen Mengen Osmiumtetroxyd behandelt
und dann mit wäßrigem Natriumsulfit zum entsprechenden 17, 2o, 21-Trioxypregnan
hydrolysiert werden. Nach dem Verfahren der USA.-Patentschrift -2 493 78o kann man
Wasserstoffsuperoxyd zusammen mit einer katalytischen Menge Osmiumtetroxyd verwenden.
Ähnliche Hydroxylierungs- (Glykolysierungs-) Reaktionen mit Doppelbindung enthaltenden
Verbindungen, H,0, und katalytischen Mengen Metalloxyd finden sich in den USA.-Patentschriften
2 373 942, 2 402 566, 2 414 385 und 2 437 648.
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Prins und Reichstein, Helv. Chim. Acta, Bd. 25, 1942, S.
306, teilen mit, daß die Oxydation des cychschen Osmiumsäureesters eines
in der Seitenkette ungesättigten Steroids mit Chlorsäure bei der Hydrolyse des Osmiumsäureesters
mit wäßrigem Natriumsulfit zum Oxy-ketosteroid führt statt nur zum Glykolsteroid.
Miescher und Schmidlin, Helv. Chim. Acta, Bd.33, 1950, S.184o, ersetzten die Chlorsäure
durch H202 als Oxydationsmittel für den Osmiumsäureester des Steroids, und nach
dem Verfahren der USA.-Patentschrift 2 668 816 kann man auch Alkylperoxyde und Persäuren
verwenden. Diese Reaktion ergibt aber je Zeiteinheit außerordentlich schlechte Ausbeuten,
da sie 48 bis 96 Stunden oder mehr zur Erreichung einer Höchstausbeute von etwa
48 °/a erfordert. Fernerteilten Miescher und S chmidlin mit, daß die Reaktion durch
Licht katalysiert wird (vgl. USA.-Patentschrift 2 662 854), doch ist die Zunahme
der Reaktionsgeschwindigkeit selbst dann nur gering. So sind nach den dort beschriebenen
Beispielen Reaktionszeiten von 2o Stunden oder mehr, bis zu 8o Stunden, erforderlich.
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Es wurde nun gefunden, daß gemäß vorliegender Erfindung die Reaktionsgeschwindigkeit
stark erhöht werden kann, wenn man in Gegenwart eines aromatischen tertiären N-heterocychschen
Arnins arbeitet. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine lo- bis 6oo- oder
mehrfache Steigerung der Reaktionsgeschwindigkeit, die in der Regel von einer merklichen
Erhöhung der Gesamtausbeute an 17a-Oxy-2o-keto-21-acyloxysteroid begleitet ist.
Außerdem werden diese Ergebnisse mit kleineren Mengen Osmiumtetroxyd nach dem bekannten
Verfahren von Miescher und Schmidlin erhalten. So wurde gefunden, daß man im erfindungsgemäßen
Verfahren nur o,oo2 Moläquivalente Osmiumtetroxyd, bezogen auf Lias Ausgangssteroid,
verwenden kann, um die Reaktion wirksam ohne Einbuße an der Ausbeute des 17a-Oxy-2o-keto-2l-acyloxysteroids
durchzuführen. Mit nur 0,05 Moläquivalenten Osmiumtetroxyd, was,etwa der
Hälfte der von Mi e s ch er und S c h mi dli n verwendeten Menge entspricht, erhält
man wesentlich verbesserte Ausbeuten des gewünschten 17a-Oxy-2o-keto-2l-acyloxysteroids.
Außerdem braucht man kein Licht wie beim Verfahren von Miescher und Schmidlin, wodurch
das Verfahren in industriellem Maßstab leichter durchzuführen ist. Die für das erfindungsgemäße
Verfahren verwendeten tertiären N-heterocyclischen Amine der aromatischen Reihe
enthalten den Aminstickstoff als Glied einer - C - N = C <-Gruppe in einem aromatischen
Ring, wie in den Pyridinen, z. B. Pyridin, Picohn, a- und ß-Lutidin, a-, ß- und
y-Collidin, Propylpyridin, den Parvolinen und im Chinolin, Isochinolin, Pyridopyridin
oder Naphthyridin. Obschon man irgendeines dieser aromatischen tertiären N-heterocyclischenAmine
im erfindungsgemäßen Verfahren verwenden kann, bevorzugt man die Anwendung der Pyridine,
d. h. des Pyridins und seiner Homologen, z. B. der Picoline, ß-Lutidine, a-Lutidine
oder Collidine, vorzugsweise jedoch das Pyridin selbst.
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Die Menge des verwendeten Amins kann in weiten Grenzen schwanken,
ohne die Reaktionsgeschwindigkeit oder die Reaktionsprodukte wesentlich zu schädigen,
obschon übermäßige Mengen an Amin die Reaktionsgeschwindigkeit unter die im günstigsten
Fall erreichbare herabsetzen können. Zur Erzielung bester Ergebnisse verwendet man
vorzugsweise einen deutlichen molaren ÜberSChuß, bezogen auf das Steroid.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Ausgangssteroid
vorzugsweise in einem inerten organischen Lösungsmittel gelöst, z. B. in tertiärem
Butylalkohol, Diäthyläther oder Tetrahydrofuran usw., und das Osmiumtetroxyd, das
aromatische tertiäre N-heterocyclische Amin und das Wasserstoffsuperoxyd werden
zugegeben. Es ist vorteilhaft, jedoch nicht notwendig, das Osmiumtetroxyd und das
Amin vor dem Wasserstoffsuperoxyd zuzugeben. Ferner empfiehlt es sich, das Osmiumtetroxyd
und das Wasserstoffsuperoxyd im gleichen Lösungsmittel, in dem die Reaktion durchgeführt
wird, gelöst zuzugeben. Das aromatische tertiäre N-heterocyclische Amin kann man
als solches oder in der gleichen Lösung zusetzen.
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Die Menge des Osmiumtetroxyds kann in weiten Grenzen schwanken, z.
B. von o,2 Moläquivalenten bis zu o,oo2 Moläquivalenten. Vorzugsweise verwendet
man jedoch nicht mehr als 0,05 Moläquivalente. Hält man die Menge des Osmiumtetroxyds
zwischen o,ooz und 0,05 Moläquivalenten, so ist es möglich, hohe Ausbeuten
des gewünschten Produktes zu erzielen und das restliche Osmiumtetroxyd wirksam zu
entfernen, indem man die Reaktionsmischung mit einem Fällungsmittel für Osmiumtetroxyd,
wie Natriumsulfit, ohne Anwendung von Wärme oder langen Verweilzeiten mit dem Fällungsmittel
behandelt. Man erhält so hohe Ausbeuten an dem gewünschten Produkt von verbesserter
Farbe und Zusammensetzung, ohne die 2lständige Acyloxygruppe wesentlich entacyliert
würde.
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Theoretisch sind für jedes Mol des sich bildenden Osmiumsäureesters
2 Mol Wasserstoffsuperoxyd erforderlich. Es wurde jedoch gefunden, daß beim Verfahren
der vorliegenden Erfindung mehr als die theoretische Menge H202 benutzt werden muß,
um eine vollständige Reaktion zu erzielen. Zur Erreichung bester Ergebnisse muß
man deshalb einen Überschuß an Wasserstoffsuperoxyd anwenden. Beste Ergebnisse erhält
man in der Regel bei Anwendung von zwischen
2,2 und etwa 2,75 Äquivalenten
Wasserstoffsuperoxyd. Verwendet man weniger H,0" so wird die Ausbeute infolge unvollständiger
Reaktion herabgesetzt. Man kann auch mehr als 2,75 Moläquivalente H202 verwenden,
doch besteht dabei, besonders wenn man ein in q., 17 (2o)-Stellung ungesättigtes
3-Keto-2i-acyloxysteroid oxydiert, die Gefahr, daß der Ring A abgebaut wird. Hierdurch
wird die Gesamtausbeute an dem gewünschten in 4-Stellung ungesättigten 3, 2o-Diketo-17a-oxy-2i-acyloxysteroid
verschlechtert.
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Man gibt das H202 zweckmäßig langsam zu dem aus dem Steroid, dem Osmiumtetroxyd
und dem Amin bestehenden Reaktionsgemisch, z. B. innerhalb mehrerer Minuten bis
einiger Stunden. Manchmal verläuft die Reaktion unter diesen Bedingungen vorteilhafter,
besonders wenn das Ausgangssteroid eine in 4-Stellung ungesättigte 3-Ketogruppierung
enthält, die erhalten bleiben soll. Normalerweise kann jedoch das H202 praktisch
auf einmal zugegeben werden, da die Reaktionsgeschwindigkeit sehr hoch ist. In diesem
Falle kann es erwünscht sein, zu kühlen, da die Reaktion etwas exotherm verläuft.
Vorteilhafterweise wird die Geschwindigkeit des H20,7 Zusatzes so bemessen, daß
die Reaktion beendet ist, wenn der letzte Anteil zugesetzt wird. Dies kann leicht
ermittelt werden, indem man einen etwa entstehenden Überschuß an 11,0, titrimetrisch
ermittelt.
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Zweckmäßigerweise verwendet man das Wasserstoffsuperoxyd in einem
organischen Lösungsmittel gelöst, z. B. in tertiäremButylalkohol, wobei man zu Beginn
für gute Wasserfreiheit sorgt. Da bei der Reaktion Wasser entsteht, bleibt das Reaktionsgemisch
normalemeise nicht wasserfrei, doch kann man manchmal mit Vorteil ein wirksames
inertes Trocknungsmittel oder andere Maßnahmen zur Entfernung des Reaktionswassers
verwenden. Arbeitet man im Anfang unter wasserfreien Bedingungen, so erhöht sich
die Ausbeute am erwünschten i7-Oxy-2o-ketösteroid, während die Ausbeute an unerwünschtem
17, 2o-Dioxysteroid entsprechend zurückgeht.
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Eine Reaktionstemperatur zwischen etwa 15 und 30° wird bevorzugt,
doch kann man auch bei etwas höheren oder niedrigen Temperaturen arbeiten, z. B.
zwischen etwa -io° und etwa +7o°. Man arbeitet nicht nur aus Zweckmäßigkeitsgründen,
sondern auch zur Erzielung optimaler Ausbeuten an i7-Oxy-2o-ketosteroid vorzugsweise
bei Zimmertemperatur.
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An Stelle der vorstehend genannten Lösungsmittel kann man irgendein
Lösungsmittel verwenden, das die Reaktionsteilnehmer löst. Der Ausdruck »inertes
Lösungsmittel« entspricht hier der zweiten Definition von »solvent« in Hackhs Chemical
Dictionary, 3. Auflage (The Blakiston Co, Philadelphia) »eine Flüssigkeit, welche
eine andere Substanz ohne Änderung der chemischen Zusammensetzung auflöst« im Gegensatz
zu den Lösungsmitteln, die durch chemische Reaktion lösen. Geeignete andere Lösungsmittel
sind Cyclohexanon, Dioxan, tertiärer Amylalkohol, Äthanol und Methanol. Vorzugsweise
wird ein niedrigsiedendes Lösungsmittel verwendet, das durch Destillation unter
vermindertem Druck bei Zimmertemperatur ohne Erhitzen aus dem Reaktionsgemisch entfernt
werden kann.
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Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführte Umsetzung eines
in 17 (2o)-Stellung ungesättigten 2i-Acyloxysteroids mit Osmiumtetroxyd und H,0,
in Gegenwart eines aromatischen tertiären N-heterocyclischen Amins ist gewöhnlich
in weniger als i Stunde, zuweilen in weniger als 5 Minuten beendet. Mitunter braucht
man auch eine längere Zeit, doch selbst dann wird die Gesamtdauer, wenn überhaupt,
nur selten 8 Stunden übersteigen. Die Ausbeute je Zeiteinheit wird deshalb im untersten
Bereich etwa 0,i5 °/o je Minute und manchmal bis zu i0°/, je Minute betragen. Erwägt
man, daß die früher bekannten Verfahren im besten Falle Ausbeuten von nicht wesentlich
mehr als 0,0150/, je Minute ergaben, so sieht man, daß die Gegenwart eines aromatischen
tertiären N-heterocyclischen Amins die Reaktion stark beschleunigt.
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Die Verwendung des aromatischen tertiären N-heterocyclischen Amins
bewirkt darüber hinaus eine wesentliche Ausbeutesteigerung an i7-Oxy-2o-ketosteroid.
So erforderte die Reaktion von q., i7 (2o)-Pregnadien-ii/3, 2i-diol-3=on 2i-acetat
mit H202 und Osmiumtetroxyd bis zur Beendigung 48 Stunden bei einer Ausbeute von
nur 47 °/o an Hydrocortisonacetat, während beim Arbeiten gemäß der erfindungsgemäßen
Verfahren nacji 2- bzw. 6stündiger Reaktionszeit die Ausbeuten 53 bzw. 6o °/o betragen
(s. Beispiel i und 2).
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Die für das erfindungsgemäße Verfahren angewendete aromatischen heterocyclischen
tertiären Amine sollen von Wasserstoffsuperoxyd unter den Reaktionsbedingungen praktisch
nicht angegriffen werden. Primäre, sekundäre und die meisten nicht aromatischen
tertiären Amine werden durch H202 leicht oxydiert, wodurch der Reaktionsverlauf
gestört wird. Außerdem scheint die Gegenwart eines andern primären, sekundären oder
tertiären Amins als eines aromatischen tertiären-N-heterocyclischen Amins die Reaktionsgeschwindigkeit
nachteilig zu beeinflussen.
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Die durch die Verwendung der genannten Amine erzielte Beschleunigung
der Reaktionsgeschwindigkeit ermöglicht es auch, praktisch mit katalytischen Mengen
Osmiumtetröxyd zu arbeiten, wodurch erstens der Osmiumgehalt des Produktes ausgesprochen
verringert, zweitens eine größere Wirtschaftlichkeit erreicht und drittens die Reaktion
sicherer gesteuert werden kann.
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Die in 17 (2o)-Stellung ungesättigten 2i-Acyloxysteroide gehören vorzugsweise
der Pregnenreihe an, die sich nach dem Verfahren der Erfindung in die entsprechenden
i7a-Oxy-2o-keto-2i-acyloxysteroide überführen lassen, sie können durch folgende
Formel St = 2o CH - 21 CH, - 0 - Ac (I) dargestellt werden, in der Ac den
Acylrest einer organischen Carbonsäure, der- vorzugsweise i bis 8 Kohlenstoffatome
enthält, vorzugsweise den Rest einer niedrigmolekularen aliphatischen Carbonsäure,
insbesondere der Essigsäure, bedeutet, während St einen Steroiden Cyclopentanopolyhydrophenanthrenkern
bedeutet, der durch eine Doppelbindung am
Kohlenstoffatom 17 an
die vorstehend dargestellte Seitenkette gebunden ist. Vorteilhafterweise ist sowohl
der Cyclopentanopolphydrophenanthrenrest als auch der Acylrest frei von Substituenten
oder Gruppen, die unter den Reaktionsbedingungen von Osmiumtetroxyd angegriffen
werden. Ein bevorzugter Typ des Ausgangssteroids ist entweder gesättigt oder enthält
nur eine 4ständige Doppelbindung, die mit einer 3ständigen Ketogruppe gekuppelt
ist. Es ist ferner von Vorteil, wenn die bevorzugten Ausgangssteroide nur gesättigte
Acylgruppen enthalten, da Doppelbindungen, seien sie im Kern oder im Acylrest, manchmal
von Osmiumtetroxyd und H202 ebenfalls angegriffen worden. Außerdem kann der Kern
des Ausgangssteroids vorteilhafterweise eine Hydroxyl-, Keto-, Acyloxy-, Äther-
oder Benzyloxygruppe, ferner Halogen oder eine Oxydogruppe oder Gruppen in 3-, 6-,
11- und 12-sowie andere Stellungen des Kerns aufweisen. Das erfindungsgemäße Verfahren
ist als Verbesserung früherer Verfahren zur Einführung von Sauerstoff in 17 (2o)-Stellung
ungesättigte-2i-Acyloxysteroide unter Bildung von i7-Oxy-2o-keto-2i-acyl-oxysteroiden
in seinem weitesten Umfang auf die Herstellung von i7-Oxy-2o-ketosteroiden aus irgendwelchen
in 17 (2o)-Stellung ungesättigten 2i-Acyloxysteroiden anwendbar. Besonders eignet
sich das erfindungsgemäße Verfahren jedoch zur Oxydation von in 3-Stellung Sauerstoff
enthaltenden, in 17 (2o)-Stellung ungesättigten 2i-Acyloxysteroiden der Pregnanreihe
z. B. von 17 (2o)-Pregnen-3a (oder ß), 2i-diol-2i-acetat, 17 (2o)-Pregnen-3a (oder
ß), 2i-diol-3, 2i-diacetat, 17 (2o)-Pregnen-3a (oder ß), iiß, 2i-triol-2i-acetat,
17 (2o)-Allopregnen-3a (oder ß), iiß, 2r-triol-2i-acetat, 17 (2o)-Pregnen-2i-01-3-on-2i-acetat,
17 (2o)-Pregnen-2l-o1-3, ii-dion-2i-acetat, 4, 17 (2o)-Pregnadien-iiß, 2i-diol-3-on-2i-acetat,
4, 17 (2o)-Pregnadien-iia, 2i-diol-3-on-2i-acetat, 4, 17 (2o)-Pregnadien-21-o1-3,
ii-dion-2i-acetat, 4, 9, (11), 17 (2o)-Pregnatrien-2i-01-3-on-2i-acetat und andere
2i-Acyloxyester der vorstehend genannten Verbindungen, in welchen die 21ständige
Acyloxygruppe z. B. eine Formyloxy-, Acetoxy-, Propionyloxy-, Butyryloxy-, Dimethylacetoxy-,
Trimethylacetoxy-, Isobutyryloxy-, Valeryloxy-, Hexanoyloxy-, ß-Cyclopentylpropionyloxy-,
Dimethylacetoxy-, Benzoxy-, Phenylacetoxy-, Succinoyloxy- oder Phthaloyloxygrüppe
bedeutet. Von diesen Ausgangssteroiden werden besonders diejenigen bevorzugt, die
folgender Formel entsprechen
in der Ac der Acylrest einer organischen Carbonsäure, vorzugsweise einer niedrigmolekularen
aliphatischen Säure, insbesondere Essigsäure, und R Wasserstoff, eine a-ständige
_Acyloxygruppe, vorzugsweise eine niedrigmolekulare, z. B. eine Acetoxygruppe, eine
ß-ständige Oxygruppe oder ein Ketonsauerstoffatom (=O) bedeutet, da. sich diese
Steroide unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens leicht in die physiologisch
wirksamen Nebennierenrindenhormone Cortison (Kendalls Verbindung E) und Hydrocortison
(Kendalls Verbinc)ung F) überführen lassen.
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Ebenfalls bevorzugt sind die in i-Stellung ungesättigten Analoga der
in Formel (II) dargestellten Verbindungen, in denen R eine ß-ständige Oxygruppe
bedeutet. Diese Verbindungen lassen sich in das in i-Stellung ungesättigte Hydrocortison
bzw. Cortison überführen, wie nachstehend beschrieben wird. So ergibt beispielsweise
die Umsetzung von 4, 17 (20)-Pregnadien-2i-o1-3, ii-dion-2i-acetat mit Os 04 und
11,0, in Gegenwart von Pyridin nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung Cortisonacetat.
In gleicher Weise entsteht aus 4, 17 (2o)-Pregnadien-ii ß, 2i-diol-3-on-2i-acetat
das 4- Pregnen-ii ß, i7a, 2i-triol-3, 2o-dion-2i-acetat (Hydr(icortisonacetat) aus
4, 17 (2o)-Pregnadien-iia, 2i-diol-3-on-2i-acetat das 4-Pregnen-iia, i7a, 2i-triol-3,
2o-dion-2i-acetat, das mit Chromsäure leicht zum Cortisonacetat oxydiert werden
kann (vgl. USA.-Patentschrift 2 6o2 769). Da die meisten physiologisch wirksamen
Steroide eine i7a-Oxy-2o-keto-2i-oxy- oder -acyloxygruppierung besitzen, ermöglicht
das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung von Steroiden die mindestens. einen
Teil der zur Bildung eines physiologisch wirksamen Steroides erforderlichen Struktur
aufweisen. Da weiterhin zahlreiche Methoden zur Einführung einer in 4-Stellung ungesättigten
3-Ketogruppierung und eines eiständigen Sauerstoffatoms in den Steroidkern bekannt
sind, ferner solche zur Entfernung inaktivierender Gruppen aus diesem, sind auch
andere Steroide als die durch Formel (II) dargestellten über das erfindungsgemäße
Verfahren leicht in physiologisch wirksamen Rindenhormonen überführbar.
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Die für das erfindungsgemäße Verfahren als Ausgangsverbindungen verwendeten,
in 17 (2o)-Stellung ungesättigten 2i-Acyloxysteroide können auf verschiedene Weise
erhalten werden, z. B. nach der Reaktion von Dimroth (Dimroth, Berichte der dtsch.
chem. Ges., Bd. 7i, 1938, S. 1343) die, auf 17ß-Oxy-2o-pregnene angewendet, 21-Oxy-,
2i-Acetoxy- oder 21-Brom-17, 2o-pregnene liefert, welche nach bekannten Verfahren
in andere 2i-Acyloxysteroide übergeführt werden können (vgl. britische Patentschrift
213 630, Berichte der dtsch. chem. Ges., Bd.71, 1938, S.1313, 1362, USA-Patentschriften
2 267 258, 2 305 727, britische Patentschrift 467 790,
Miescher und
Mitarb., Helv. Chim. Acta, Bd.22, 1939, 120, 894, Ruzicka und Müller, daselbst,
Bd. 22, 1939, S. 416, 755).
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Nach Beendigung der Reaktion wird das Reaktionsgemisch zur Entfernung
des Osmiums vom Reaktionsprodukt meist mit einem Mittel behandelt, das wie Natriumsulfit
oder Schwefelwasserstoff das Osmium entweder als freies Osmium oder als unlösliches
Salz
eines Anions ausfällt. Die übliche Arbeitsweise bestand bisher
darin, das Reaktionsgemisch mit wäßrigem Natriumsulfit auf höhere Temperaturen,
z. B. auf die Rückflußtemperatur des Gemisches, zu erhitzen. Unter diesen Bedingungen
wird eine im Reaktionsprodukt vorhandene Acetatgruppe mindestens teilweise hydro-1ysiert,
und man muß wieder acetylieren, um ein vollkommen acetyliertes Reaktionsprodukt
zu erhalten.
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Arbeitet man unter den bevorzugten. Bedingungen des erfindungsgemäßen
Verfahrens, so versetzt man das Reaktionsprodukt bei etwa Zimmertemperatur oder
einer niedrigeren Temperatur mit wäßrigem Natriumsulfit, um das Osmium aus der Mischung
zu entfernen. . Unter diesen Bedingungen bleibt eine Acetat- oder andere leicht
hydrolysierbare Estergruppe im Molekül erhalten, und die beim Arbeiten nach den
früheren Verfahren erforderliche Wiederveresterung kann entfallen, wodurch man eine
verbesserte Ausbeute an dem gewünschten Steroid erhält.
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Die Anwendung geringer Os04-Konzentrationen im Reaktionsgemisch, z.
B. weniger als etwa 0,05 und vorzugsweise o,oo2 Moläquivalente, berechnet
auf das Ausgangssteroid, ergibt einen unbedeutenden Verlust an Reaktionsprodukt,
der am Ende der Reaktion als Ester der Osmiumsäure aufgefunden werden kann, wenn
das Reaktionsgemisch nicht hydrolysiert wird. Falls Spuren von Osmiumtetroxyd nicht
unerwünscht sind, kann man die Hydrolyse weglassen; wenn man die bevorzugten niedrigen
Konzentrationen anwendet, wodurch das Verfahren weiter vereinfacht wird. Der außerordentliche
langsame Reaktionsverlauf bei den früher-angewendeten Verfahren verbietet in der
Regel die Anwendung dieser geringen Osmiumtetroxydkonzentrationen. Da die Liefermöglichkeiten
für Osmiumtetroxyd etwas beschränkt sind und das Produkt giftig und gefährlich ist,
erleichtert die An= Wendung dieser sehr geringen Konzentrationen die Anpassung des
Verfahrens an großtechnische Anforderungen.
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Die folgenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren'."-'Für
die Herstellung der Ausgangsstoffe wird im Rahmen vorliegender Erfindung Schutz
nicht begehrt.
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Beispiel i 4, r-7 (2o)-Pregnadien-iiß, 2i-diol-3-on-2i-acetat Man
versetzt eine Lösung aus 0,518 g 4, r-7 (20)-Pregnadien-iiß, 2i-diol-3-on (hergestellt
nach dem Verfahren des USA.-Patentes 2 715 62r) in 5 cm3 Pyridin mit 2 cm3 Essigsäureanhydrid,
bewahrt das Reaktionsgemisch r-7 Stunden bei Zimmertemperatur auf und versetzt dann
mit zerstoßenem Eis. Das ausgefällte 4, r-7 (2o)-Pregnadien-iiß, 2i-diö1-3-on 2i-acetat
wird abfiltriert, in Benzol gelöst und dann über eine Säule aus 75 g synthetischem
Magnesiumsihkat (bekannt unter dem Handelsnamen »Florisil(c) chromatographiert.
Die Säule wird mit 75 cm3 betragenden Portionen Lösungemittel folgender Zusammensetzung
und Reihenfolge eluiert: Benzol, dreimal Hexankohlenwasserstoffe (bekannt unter
dem Handelsnamen »Skellysolve Ba) +i0/, Aceton, »Skellysolve B(e +50/, Aceton, »Skellysolve
Bzc + io °/0 Aceton, »SkellysolveB« +150/, Aceton, »Skellysolve B« + 2o0/0 Aceton
und schließlich zweimal mit Aceton. Die Fraktionen mit To und r-5 °/° Aceton werden
vereinigt, das Lösungsmittel wird entfernt und der feste Rückstand aus Äthylacetat
»Skellysolve Ba umkristallisiert, wobei man als erste Fraktion
0,253 g (45')/,
Ausbeute) 4, 17 (2o)-Pregnadien-iiß, 2i-diol-3-on-2i-acetat vom F. = 183 bis r87°
erhält.
| Analyse für C2gH"04: . |
| Berechnet: C 7.¢,r6 °%, H 8,66 0/,; |
| gefunden: C 74,i8 °/0, H8,450/0; |
| C 7395 °/0, 1-18,74 °/0 |
Zu einer Lösung aus 744 mg (2 Millimol) 4, r-7 (20)-Pregnadien-iiß, 2i-diol-3-on-2i-acetat
in
30 cm3 tertiärem Butylalkohol gibt man i cm3 Pyridin und 25 mg (0,i Mil'imol).
0s04 in 8 cm3 tertiärem Butylalkohol. Zu dieser Lösung gibt man 8,36 cm3 (5 Millimol)
einer o,6 molaren Lösung aus H202 in tertiärem Butylalkohol. Der Zusatz dauert i
Stunde, und das Gemisch wird dann eine weitere Stunde gerührt. Der verwendete tertiäre
Butylalkohol war mit Natrium getrocknet und wies einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa
0,o4 °/° auf.
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Das so erhaltene Reaktionsgemisch wurde sofort wie folgt aufgearbeitet:
Man gibt 60o mg Natriumsulfit in 25 cm3 Wasser gelöst zu, rührt 5 Minuten und engt
durch Destillation bei etwa 50 mm Hg auf etwa r-5 cm3 ein. Die eingeengte
Lösung wird mit Methylenchlorid extrahiert. Der Extrakt wird. ,getrocknet und über
8o g synthetisches Magnesiumsilikat (»Florisil«) chromatographiert. Die- Säule wird
mit Äthylenchlorid, das zunehmende Mengen Aceton enthält, entwickelt. Das Ausgangssteroid
befindet sich in der Fraktion, die 2,5 °/° Aceton enthält. Ihre Menge ist i6oo cm3
mit einem Gehalt von 140 mg Ausgangssteroid (20 °/°). Das gewünschte Produkt, Hydrocortisonacetat,
befindet sich in den 7 °/° Aceton enthaltenden Fraktionen mit einem Gesamtvolumen
von 2ooo cm3 und einem Gehalt von 428 mg (53 °%) Hydrocortisonacetat. Die Ausbeute,
bezogen auf das in Reaktion getretene Ausgangssteroid, beträgt 67 °/0 der Theorie.
Das Glykolnebenprodukt, 4-Pregneniiß, i7a, 20, 2i-tetrao1-3-on-2i-acetat, befindet
sich in den 15 °/0 Aceton enthaltenden Fraktionen, deren Gesamtvolumen 80o cm3 mit
einem Gehalt an ioi mg (i2,5 0/0) des Nebenproduktes beträgt. Beispiel 2 Zu Vergleichszwecken
wird 4, r-7 (2o)-Pregnadieniiß, 2i-diol-3-on-2i-acetat nach dem Verfahren von Miescher
und Schmidlin unter Anwendung von im wesentlichen gleichen Mengen wie im Beispiel
i in Hydrocortisonacetat übergeführt.
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Zu einer Lösung aus 744 mg (2 Millimo1) 4, r-7 (20)-Pregnadien-iiß,
2i-diol-3-on-2i-acetat in 30 cm3 tertiärem Butylalkohol gibt man bei Zimmertemperatur
6,r8 cm3 (4 Millimol) einer 0,68q. molaren Lösung aus H202 in mit Natrium getrocknetem
tertiärem Butylalkohol und dann tropfenweise eine Lösung aus 52 mg (o,2 Millimol)
0s04 in 8 cm3 über Natrium getrocknetem tertiärem Butylalkohol. Die Zugabe erfolgt
im Verlauf von 8 Stunden, und das Gemisch wird dann
weitere 48 Stunden
bei Zimmertemperatur gehalten. Der getrocknete tertiäre Butylalkohol hatte einen
Feuchtigkeitsgehalt von o,o40/0.
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Das. Reaktionsgemisch wird dann wie im Beispiel i aufgearbeitet. Man
erhält 53 mg (7 0/0) der Ausgangsverbindung, 397 mg (47 %) Hydrocortisonacetat und
162 mg (2o 0/0) des Glykolnebenproduktes 4-Pregnen-Uß, 17a, 2o, 2i-tetraol-3-on-2i-acetat.
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Folgende Tabelle gibt einen Vergleich des nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren (Beispiel i) mit dem nach dem bekannten Verfahren (Beispiel 2) erhaltenen
Ergebnissen.
| Tabelle I |
| Verfahren bekanntes Verbesserung |
| gemäß der Verfahren durch das erfindungs- |
| Erfindung gemäße Verfahren |
| mg mg °lo |
| Zurückgewonnenes Ausgangssteroid ................ 140
53 186,o |
| (200/0) (70/0) |
| Ausbeute an Hydrocortisonacetat................. 428 379 12,7 |
| (53 %) (47%) |
| Ausbeute an Nebenprodukt (i7, 2o-Dioxysteroid) ... ioi
162 37,5 Abnahme an |
| Nebenprodukt |
| Gesamtrückgewinnung-an Ausgangssteroid und Hydro- |
| cortisonacetat und Verhältnis derselben zum Neben- |
| produkt:.......................-.............. 568 432 113,0 |
| (5,7:1:) (2,7:1) |
| Zeit ............................................ 2 Stunden
56 Stunden 96,o Zeitabnahme |
Aus dem in Tabelle I gegebenen Vergleich sieht man, daB das Verfahren der Erfindung
in allen Beziehungen, nämlich bezüglich Rückgewinnung: des Ausgangssteroids, Ausbeute
an gewünschtem Produkt, Ausbeute an unerwünschtem Nebenprodukt, Gesamtgewinnung
am Ausgangssteroid und gewünschten Produkt und Verhältnis derselben zu unerwünschtem
Nebenprodukt und Reaktionszeit, mit sich bringt.
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Weitere Reaktionen wurden durchgeführt, bei denen die im Beispiel
i beschriebenen Bedingungen abgeändert wurden, so wurde z. B. gefunden, daß unter
günstigsten Bedingungen Reaktionszeiten von nur 5 Minuten genügen, um die Reaktion
zu Ende zu führen. Weiter wurde gefunden, daB nur o,oo2 Moläquivalente 0s04, berechnet
auf das Ausgangssteroid, erforderlich sind, um beste Ausbeuten an dem gewünschten
Produkt zu erhalten.
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Obschon bei diesen niedrigen Konzentrationen an 0s04 die Reaktionsgeschwindigkeit
etwas abfällt, kann man sie durch Erhöhung der Reaktionstemperatur leicht wieder
erhöhen. Es wurde auch gefunden, daB zuweilen der Zusatz von 0s04 und von Amin vor
der Zugabe des H2 02 die Ausbeute an gewünschtem Produkt erhöht. Obschon
die Reaktion selbst in Anwesenheit von merklichen Mengen Wasser in einer Weise verläuft,
die derjenigen der bekannten Verfahren überlegen ist, wurde gefunden, daB beim Arbeiten
unter möglichst wasserfreien Bedingungen die Ausbeute an i7-Oxy-2o-ketosteroid verbessert
wird. Beispiel 3 Verwendet man im Verfahren des Beispiels i als- Ausgangsmaterial
4,i7(2o)-Pregnadien-2i-o1-3, iidion-2i-acetat, so erhält man 4-Pregnen-i7a, 2i-diol-3,
11, 2o-trion-2i-acetat (Cortisonacetat) - in gleicher Ausbeute wie Hydrocortison
nach Beispiel 1.
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Beispiel 4 In gleicher Weise wie im Beispiel i erhält man 4-Pregnen-i7a,
2i-diol-3, 2o-dion-2i-acetat (Acetat von Reichsteins Verbindung S) bei Verwendung
von 4,i7(2o)-Pregnadien-2i-ol-3-on als Ausgangssteroid in der dort beschriebenen
Reaktion.
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Beispiel 5 4-Pregnen-iia, i7a, 2i triol-3, 2o-dion-2i-acetat erhält
man nach der im Beispiel i angegebenen Arbeitsweise, wenn man 4,17(2o)-Pregnadien-iia,
2i-diol-3-on-2i-acetat als Ausgangssteroid verwendet.
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In analoger Weise kann man andere Acyloxyester von Cortison, Reichsteins
Verbindung S und 4-Pregneniia, i7a, 2i-triol-3, 2o-dion erhalten, indem man die
in den Beispielen 1 und 3 bis 5 verwendeten 2i-Acetoxy-4,17(2o)-pregnadienone durch
die geeigneten 21-Acyloxy-4,i7(2o)-pregnadienone ersetzt, in denen die Acyloxygruppe,
eine Formyloxy-, Propionyloxy-, Butyryloxy-, Dimethylacetoxy-, Valeryloxy-, Trimethylacetoxy-,
Phenylacetoxy-, Benzoxy-, Heptanoyloxy-, Hexanoyloxy-, Cyclopentylpropionyloxy-,
oder Phenylpropionyloxygruppe ist. i, 4, 17(2o)-Pregnatrien-iIß, 2i-diol 3-on-2i-acetat
und 1, 4,17(20)-Pregnatrien-2i-bl-3, ii-dion-2i-acetat werden in analoger Weise
in i, 4-Pregnadien-iiß, 17a, 2i-triol-3, 2o-dion-21-acetat bzw. i, 4-Pregnadien-i7a,
21-diol-3, 11, 2o-trion-2i-acetat übergeführt.