DE957481C

DE957481C - Verfahren zur Herstellung von Steroidpseudosapogeninen aus Steroidsapogeninen oder deren Estern

Info

Publication number: DE957481C
Application number: DEN9125A
Authority: DE
Inventors: Dr Colin Leslie Hewett
Original assignee: Organon NV
Current assignee: Organon NV
Priority date: 1953-06-30
Filing date: 1954-07-01
Publication date: 1957-02-07

Description

AUSGEGEBEN AM 7. FEBRUAR 1957

N9125IVb/12

ist in Anspruch genommen

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Herstellungsverfahren zur Isomerierung von Steroidsapogeninen oder ihren Estern zu den Pseudosapogeninen und ermöglicht es, die erzielten Produkte in reinem Zustand, guter Ausbeute und auf eine bequeme und einfache Weise herzustellen.

Es ist bekannt, daß beim Erhitzen von Sapogeninen in Gegenwart organischer Säureanhydride, wie beispielsweise Essigsäureanhydrid, bei hoher Temperatur, beispielsweise bei 200°, die Oxydbrücke zwischen den Kohlenstoffatomen 22 und 26 zerstört wird, was zur Bildung einer ungesättigten Bindung zwischen den Kohlenstoffatomen 21 und 22 und zur Bildung einer sofort veresterten 26ständigen Hydroxylgruppe führt. Zu gleicher Zeit geht die Veresterung anderer in dem Molekül anwesender Hydroxylgruppen vor sich; so wird beispielsweise Diosgenin, das nur eine Hydroxylgruppe besitzt, unter diesen Bedingungen mit Essigsäureanhydrid zu Pseudodiosgenin umgewandelt. Dieses Verfahren der Isomerierung erfordert eine lange Zeit hindurch eine hohe Temperatur; so sind beispielsweise bei einer Temperatur von 200° wenigstens 12 Stunden erforderlich, während bei i8o° 48 Stunden benötigt werden und bei noch niedrigerer Temperatur die Geschwindigkeit der Isomerierung so gering ist, daß überhaupt nur ein sehr spärlicher Fortschritt erreicht wird. Abgesehen davon, daß diese Reaktion in einem Autoklav durchgeführt werden muß, besteht ein weiterer Nachteil dieses bekannten Verfahrens darin, daß auf Grund des als Folge von Neben-

reaktionen erhaltenen nicht kristallinen Materials die Isolierung der Pseudosapogeninester in reinem Zustand außerordentlich schwierig ist, außerdem wird die Ausbeute durch diese Nebenreaktionen verringert.
Es ist weiterhin auch bekanntgeworden, Steroidsapogenine durch relativ kurzzeitiges Erhitzen mit Säureanhydriden auf niedrigere Temperaturen ohne Anwendung von Druck in Gegenwart saurer Katalysatoren in die entsprechenden PseudoVerbindungen

ίο überzuführen.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Verbesserung dieser bekannten Verfahren dar, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Erhitzen bei einer nicht über 150⁰ liegenden Temperatur gleichzeitig in Gegenwart einer tertiären organischen Base und einer Halogenwasserstoffsäure oder einer diese Säure bildenden Verbindung durchgeführt wird. In weiterer Ausbildung des Verfahrens wird das Erhitzen in Gegenwart eines Methylaminhydrdhalogenids oder einer heterocyclischen Base, insbesondere von Pyridin, durchgeführt. Es ist zweckmäßig, das Erhitzen mit einem organischen Säureanhydrid, insbesondere mit Essigsäure- oder Propionsäureanhydrid durchzuführen. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt einen Fortschritt gegenüber den bekannten Verfahren dar, insofern, als bei der erfindungsgemäß verwendeten tertiären Base unerwünschte Nebenprozesse, die die Hauptreaktion hemmen und -die Ausbeute des Verfahrens bedeutend erniedrigen, so weit vermieden werden, daß sie praktisch nicht in Erscheinung treten. Die erfindungsgemäße Kombination von sauren Katalysatoren und einer organischen Base im Veresterungs- bzw. Isomerisierungsgemisch stellt somit einen wesentlichen technischen Fortschritt gegenüber dem vorstehend geschilderten Stand der Technik dar.

Die folgenden Sapogenine können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als Ausgangsmaterial verwendet werden: Diosgenin, Hecogenin, Sarsapogenin, Tigogenin, Chlorogenin, Rocogenin und ihre Ester, beispielsweise Formiate, Acetate, Propionate, Butyrate, Benzoate, Trichloracetate.

Als tertiäre Base kann beispielsweise benutzt werden: Pyridin, Chinolin, CoUidin, Picolin, Lutidin und Dimethylanüin, vorzugsweise eine heterocyclische Base, wie Pyridin. Als Esterfizierungsmittel können dienen: Essigsäureanhydrid, Propionsäureanhydrid, Buttersäureanhydrid, insbesondere ein Anhydrid einer niedermolekularen Fettsäure und Bernsteinsäureanhydrid; besonders geeignet ist Essigsäureanhydrid oder Propionsäureanhydrid. Die Temperatur der Isomerierung liegt nicht über 150⁰, vorzugsweise beträgt sie annähernd 140⁰. Als Katalysatoren für die Isomerierung können Pyridinhydrochlorid, Chlorwasserstoffgas, Methylaminhydrobromid, Anilinhydrobromid, Äthylaminhydrochlorid, Diäthylaminhydrochlorid oder Trimethylaminhydrochlorid, benutzt werden; vorzugsweise können Methylaminhydrochlorid und als Chlorwasserstoffquelle Phosphoroxychlorid, Thionylchlorid und Acetylchlorid verwendet werden. An Stelle von Methylarninhydrochlorid kann Methylaminhydrobromid benutzt werden. Die zur Isomerierung erforderliche Zeit hängt von den Arbeitsbedingungen ab; sie beträgt bei 140 bis 143° und bei Verwendung von Methylaminhydrochlorid 2 bis 3 Stunden.

Das Sapogenin hat vorzugsweise eine Hydroxylgruppe in 3-Stellung und kann im Ring B eine Doppelbindung besitzen, wie das Diosgenin, oder andere Substituenten im Molekül, wie das Hecogenin. Die Hydroxylgruppe oder die Hydroxylgruppen können verestert werden; die Veresterung kann auch als Teil der Reaktion vor oder während der Isomerierung durchgeführt werden.

Erforderlichenfalls können die Hydroxylgruppen in dem Sapogenin mit einem Veresterungsmittel verestert werden, und die Isomerierung kann in Gegenwart eines unterschiedlichen Veresterungsmittels durchgeführt werden; in diesem Falle ist die 26ständige Estergruppe in der PseudoVerbindung unterschiedlich gegenüber derjenigen oder denjenigen in anderen Teilen des Moleküls. Beispielsweise führt die Behandlung von Diosgeninacetat mit Pyridin in Gegenwart von Benzoylchlorid, das sowohl als Veresterungsmittel als auch als Halogenwasserstoffquelle dient, zu Pseudodiosgenin-3-acetat-26-benzoat.

Pseudodiosgenin ist ein wertvolles Zwischenprodukt für die Herstellung von Pregnadienolon und somit von Progesteron und anderen Steroidhormonen. Die Isomerierung ■ von Diosgenin nach dem erfindungsgemäßen Verfahren führt zu viel höheren Ausbeuten an Pregnadienolon als bei anderen Verfahren; bei dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Ausbeute bei 70 bis 75 °/₀ der Theorie.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beispiel 1

19 g Diosgeninacetat wurden in 20 ecm Pyridin gelöst und mit 9,5 ecm Benzoylchlorid versetzt. Die Lösung wurde allmählich bei 130 bis 135° 3,5 Stunden ioo unter Rückfluß behandelt, gekühlt und mit Wasser zersetzt; das ölartige Fällungsprodukt wurde beim Kratzen fest; es wurde aufgebrochen, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Eine Umkristallisation aus Alkohol ergab 2,5 g ursprüngliches Diosgeninacetat und 17,5 g Pseudodiosgenin-3-acetat-26-benzoat mit einem Schmelzpunkt von 117 bis 118°. Eine Oxydation des Produktes mit Chromsäure ergab Pregnadienolonacetat mit einem Schmelzpunkt von 172 bis 173°. Die Verseifung des Pseudo-diesters mit alkoholischer Caliumhydroxydlösung ergab den freien Alkohol; Schmelzpunkt 173 bis 175⁰ aus Methanol-Äther. Der freie Pseudoalkohol wurde sehr leicht zu Diosgenin isomerisiert durch Zugabe weniger Tropfen konzentrierter Salzsäurelösung zu einer Alkohollösung.

Beispiel 2

10 g Diosgenin wurden in 20 ecm Pyridin und 20 ecm Essigsäureanhydrid gelöst und unter Rückfluß ¹I₂ Stunde gekocht zwecks Bildung des Acetats. 0,5 ecm Phosphoroxychlorid wurden danach zugegeben und die Rückflußbehandlung bei 132⁰ 6¹Z₂ Stunden fortgesetzt. Die Lösung wurde danach in Wasser eingerührt, die Feststoffe wurden auskristalusiert, gewaschen und getrocknet. Die Ausbeute betrug 12,5 g. Bei Umkristallisation aus dem leicht lösenden Methvl-

alkohol besaß das Pseudodiosgenindiacetat einen Schmelzpunkt von 102⁰. Die Oxydation mit Chromsäure und die anschließende Verseifung ergaben 5 g Pregnadienolon mit einem Schmelzpunkt von 210

bis 2ii°. _ . . .

Beispiel 3

70 g Diosgeninacetat wurden in 140 ecm Pyridin, das HCl-Gas aus 25 ecm konzentrierter Salzsäurelösung enthielt, und in 140 ecm Essigsäureanhydrid gelöst. Die Lösung wurde bei 132⁰ 2¹Z₂ Stunden unter Rückfluß gekocht, gekühlt und mit Wasser zersetzt. Das lederfarbejie Fällungsprodukt wurde ausgefiltert, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Es wurden 80 g Ausbeute erhalten mit einem Schmelzpunkt von 91 bis 92⁰. Das Produkt war leicht löslich in Methanol, aus dem es in farblosen Nadeln kristallisierte; der Schmelzpunkt betrug 102⁰. Die Oxydation dieser Verbindung mit Chromsäure ergab 40 g Pregnadienolonacetat mit einem Schmelzpunkt von 171 bis 173°. Die Ausbeute betrug 75 °/₀ der Theorie.

Beispiel 4

10 g Diosgenin wurden in 2,5 ecm Pyridin und 20 ecm Essigsäureanhydrid gelöst und unter Rückfluß ^x/₂ Stunde gekocht. 1 ecm 36°/₀ige Salzsäure wurde danach der Lösung tropfenweise zugegeben. Nach Zugabe der Salzsäure wurde die Rückflußbehandlung 6 Stunden fortgesetzt; die Lösung wurde gekühlt und in Wasser gegossen. Die Feststoffe wurden abfiltriert und mit Methanol gewaschen. Ausbeute 10,1 g; Schmelzpunkt 93 bis 95°; \ö\d = —29,3° in Äthanol.

Beispiel 5

100 g Diosgenin wurden zu 100 ecm Pyridin und 200 ecm Essigsäureanhydrid zugegeben und unter Rückfluß ¹I₂ Stunde erhitzt, bis die Veresterung der 3ständigen Hydroxylgruppe vollzogen war. Danach wurden 34 g Methylammhydrochlorid in aufeinanderfolgenden Portionen zugegeben und das Erhitzen weitere 2¹I₂ Stunden fortgesetzt, worauf die Lösung gekühlt und in Wasser eingerührt wurde. Das rohe Pseudodiosgenindiacetat wurde abfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Die Ausbeute betrug 125 g mit dem Schmelzpunkt von 93 bis 95°. Die Umkristallisation aus Aceton ergab ein reines Material mit dem Schmelzpunkt von 99 bis ioi°.

Beispiel 6

10 g Diosgeninacetat, 20 ecm Essigsäureanhydrid, 20 ecm Pyridin und 16 g Pyridinhydrochlorid wurden bei 132 bis 134° 3 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Das Anhydrid wurde mit Wasser zersetzt, das lederfarbene Fällungsprodukt gesammelt und mit Wasser bis zur Säurefreiheit gewaschen. Es wurden 12 g rohes, trockenes, festes Material erhalten, das in 84 ecm Aceton gelöst wurde. Die Lösung wurde 24 Stunden auf 0° abgekühlt. Es wurden 0,3 g ursprüngliches Ausgangsmaterial abgetrennt, das Acetonfiltrat wurde zur Trockne eingedampft und der Rückstand aus Methanol umkristallisiert; es wurden 7,6 g leicht lederfarbige Kristalle erhalten mit einem Schmelzpunkt von 97 bis 99,5°; sie wurden aus Methanol umkristallisiert, wobei sich 6,7 g farblose Kristalle ergaben. Schmelzpunkt 99 bis 101°; [o\d = —28,4°

in Äthanol. ^ . , ,

Beispiel 7

10 g Diosgeninacetat, 20 ecm Essigsäureanhydrid und 4 g Pyridinhydrochlorid wurden unter Rückfluß 1,75 Stunden auf 137 bis 139⁰ erhitzt.

Das Anhydrid wurde mit Wasser zersetzt, das leicht lederfarbene Fällungsprodukt gesammelt und mit Wasser bis zur Säurefreiheit gewaschen. Das rohe, trockene, feste Material in einer Menge von 11,2 g wurde aus Methanol umkristallisiert und ergab 7,9 g farblose- Kristalle; Schmelzpunkt 96,5 bis 98,5°; [a]jD = — 28,5° in Äthanol.

Beispiel 8

10 g Hecogeninacetat mit dem Schmelzpunkt von 248⁰ wurden in 20 ecm Pyridin, das etwa 1 g HCl-Gas enthielt, und in 20 ecm Essigsäureanhydrid gelöst. Die Lösung wurde bei 132⁰ 2^x/₂ Stunden unter Rückfluß gekocht, gekühlt und mit Wasser zersetzt. Das klebrige Fällungsprodukt wurde beim Kratzen langsam fest, wurde dann abfiltriert, gewaschen und getrocknet.

Es wurde aus Methylalkohol, in dem es leicht löslich war, umkristallisiert und ergab 9,7 g farblose Nadeln mit einem Schmelzpunkt von 85 bis 88°. Durch weiteres Umkristallisieren wurde der Schmelzpunkt auf 96,5 bis 97⁰ erhöht.

Beispiel 9

10 g Diosgenin, 10 ecm'Pyridin und Essigsäureanhydrid wurden 30 Minuten unter Rückfluß erhitzt, danach gekühlt und tropfenweise mit 3,5 ecm Acetylchlorid versetzt. Das Erhitzen auf 138 bis 141° wurde 5 Stunden fortgesetzt; danach wurde die Reaktionsmasse abgekühlt und in Wasser gegossen. Das rohe Pseudodiosgenindiacetat wurde zwecks Reinigung in Aceton gelöst; mit Wasser wieder gefällt und danach mit eiskaltem Methanol gewaschen. Die Ausbeute an Pseudodiosgenindiacetat betrug 8,6 g; Schmelzpunkt 94 bis 96⁰; [et]?? = — 26,6° in Alkohol.

Beispiel 10

10 g Diosgenin, 10 ecm Pyridin, 20 ecm Essigsäureanhydrid und 3,4 g Methylaminhydrobromid wurden bei 140 bis 145⁰ 5 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Die abgekühlte Lösung wurde in Wasser gegossen und wie oben beschrieben aufgearbeitet. Die Ausbeute an Pseudodiosgenindiacetat betrug 9,5 g; Schmelzpunkt 97,5 bis 99,5°; [a]f = — 29,2° in Alkohol.

Beispiel 11

10 g Diosgenin, 10 ecm Pyridin, 20 ecm Essigsäureanhydrid und 3,4 g Äthylaminhydrobromid wurden 6¹Z₂ Stunden bei 140 bis 145⁰ unter Rückfluß erhitzt. Die abgekühlte Lösung wurde in Wasser eingegossen und, wie vorher beschrieben, aufgearbeitet. Die Ausbeute an Pseudodiosgenindiacetat betrug 9,2 g; der Schmelzpunkt 93 bis 95⁰; [d]f = — 29,1° in Alkohol.

Beispiel 12

10 g Diosgenin, 10 ecm Pyridin, 20 ecm Essigsäureanhydrid und 5 g Anüinhydrobromid wurden sStunden

bei 140 bis 145⁰ unter Rückfluß erhitzt. Die abgekühlte Lösung wurde in Wasser eingegossen und, wie oben beschrieben, aufgearbeitet. Die Ausbeute an Pseudodiosgenindiacetat betrüg 8,7 g; Schmelzpunkt 96 bis 98°; [α]£ = — 28,2° in Alkohol.

Beispiel 13

10 g Diosgenin, 10 ecm Pyridin, 20 ecm Essigsäureanhydrid und 3,4 g Diäthylaminhydrobromid wurden 5 Stunden bei einer Temperatur von 140 bis 144⁰ unter Rückfluß erhitzt. Die abgekühlte"_ Lösung wurde in Wasser eingegossen und, wie oben beschrieben, aufgearbeitet. Die Ausbeute an Pseudodiosgenindiacetat betrug 8,9 g; Schmelzpunkt 94,5 bis 96,5°; [a]g* = — 25° in Alkohol.

Beispiel 14

5 g Diosgenin, 10 ecm Pyridin und 10 ecm Essigsäureanhydrid wurden 1 Stunde unter Rückfluß behandelt. Danach wurden 0,25 ecm Thionylchlorid zugegeben und das Erhitzen für weitere 6 Stunden bei einer Temperatur von 140⁰ fortgesetzt. Bei der Aufarbeitung der dunkelgefärbten Lösung wurden 4,2 g Pseudodiosgenindiacetat mit einem Schmelzpunkt von 95 bis 97⁰ erhalten.

Beispiel 15

5 g Diosgenin, 10 ecm Pyridin, 10 ecm Essigsäureanhydrid und 2,8 g Diäthylaminhydrochlorid wurden 3 Stunden bei 135 bis 140⁰ unter Rückfluß erhitzt und in üblicher Weise aufgearbeitet, wobei 4,3 g Pseudodiosgenindiacetat mit einem Schmelzpunkt von 98 bis ioo° erhalten wurden.

Beispiel 16

5 g Diosgenin, 10 ecm Pyridin, 10 ecm Essigsäureanhydrid und 2,5 gTrimethylaminhydrochloridwurden 5 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Nach Aufarbeitung in üblicher Weise wurden 2 g Diosgenindiacetat und 2,2 g Pseudodiosgenindiacetat mit dem Schmelzpunkt von 98 bis 99,5° erhalten.

.Die folgenden Beispiele zeigen die Verwendung anderer tertiärer Basen.

Beispiel .17

10 g Diosgenin, 10 ecm Chinolin, 20 ecm Essigsäureanhydrid und 3,4 g Methylaminhydrochlorid wurden bei 130 bis 140° 5 Stunden erhitzt. Die Lösung wurde abgekühlt und in Wasser eingegossen. Das Fällungsprodukt wurde mit verdünnter Säure gewaschen, bis es frei von Chinolin war, und dann mit eiskaltem Methanol gewaschen. Die Ausbeute an Pseudodiosgenindiacetat betrug 9 g; Schmelzpunkt 93 bis 95⁰; [α] % = — 25,4 g in Alkohol.

Beispiel 18

10 g Diosgenin, 10 ecm Collidin, 20 ecm Essigsäureanhydrid und 3,4 g Methylaminhydrochlorid wurden 7 Stunden auf eine Temperatur von 130 bis 140⁰ erhitzt. Die Lösung wurde gekühlt und in Wasser eingegossen.

Das Fällungsprodukt wurde gemäß- Beispiel 17 aufgearbeitet; es ergab sich eine Ausbeute von 3 g Diosgeninacetat und 6,8 g Pseudodiosgenin; Schmelzpunkt 94,5 bis 96,5°; [α]!⁰ = — 32,9° in Alkohol.

Das folgende Beispiel zeigt die Verwendung von Propionsäureanhydrid.

Beispiel 19

5 g Diosgenin, 10 ecm Pyridin, 15 ecm Propionsäureanhydrid und 2 g Methylaminhydrochlorid wurden 6 Stunden auf 135 bis 145 ° erhitzt, danach gekühlt und dann in Wasser eingegossen. Die festen Bestandteile wurden abfiltriert und aus eiskaltem Aceton umkristallisiert.

Es ergaben sich 0,3 g Diosgeninpropionat mit einem Schmelzpunkt von 178 bis 183⁰. Die Mutterlaugen ergaben beim Eindampfen rohes Pseudodiosgenindipropionat in ausgezeichneter Ausbeute. Nach mehrfachem Umkristallisieren aus Methanol wurden 3 g der reinen Verbindung erhalten; Schmelzpunkt 90 bis 90,5°; [aß⁰ = — 24,9° in Alkohol.

Beispiel 20

Es wurden 10 g Diosgenin, 10 ecm Pyridin, 20 ecm ■Essigsäureanhydrid und 3,4 g Methylaminhydrobromid unter Rückfluß 5 Stunden auf eine Temperatur von 140 bis 145⁰ erhitzt. Die abgekühlte Lösung wurde in Wasser gegeben und, wie vorher beschrieben, aufgearbeitet. Es ergab sich eine Ausbeute an Pseudodiosgenindiacetat von 9,5 g; Schmelzpunkt 97,5 bis 99.5°; [α] IC = — 29,2° in Alkohol.

Beispiel 21

Es wurden 10 g Diosgenin, 10 ecm Pyridin, 20 ecm Essigsäureanhydrid und 3,4 g Äthylaminhydrobromid unter Rückfluß 6¹Z₂ Stunden auf eine Temperatur von 140 bis 145⁰ erhitzt. Die abgekühlte Lösung wurde in Wasser gegeben und wie vorher aufgearbeitet. Es ergab sich eine Ausbeute an Pseudodiosgenindiacetat von 9,2 g;. Schmelzpunkt 93 bis 95⁰; [a]|° = — 29,1° in Alkohol.

Beispiel 22

Es wurden 10 g Diosgenin, 10 ecm Pyridin, 20 ecm Essigsäureanhydrid und 5 g Anilinhydrobromid unter Rückfluß 5 Stunden auf eine Temperatur von 140 bis 145⁰ erhitzt. Die abgekühlte Lösung wurde in Wasser gegeben und, wie vorher beschrieben, aufgearbeitet. Es ergab sich eine Ausbeute an Pseudodiosgenindiacetat von 8,7 g; Schmelzpunkt 96 bis 98⁰; [a]|° = — 28,2°

in Alkohol. _, . . ,

Beispiel 23

Es wurden 10 g Diosgenin, 10 ecm Pyridin, 20 ecm Essigsäureanhydrid und 3,4 g Diäthylaniinhydrobromid unter Rückfluß 5 Stunden auf eine Temperatur von 140 bis 144⁰ erhitzt. Die abgekühlte Lösung wurde in Wasser gegeben und wie vorher aufgearbeitet. Es ergab sich eine Ausbeute an Pseudodiosgenindiacetat von 8,9 g; Schmelzpunkt 94,5 bis 96,5°; [α]£,⁰ = — 25° lao in Alkohol.

Claims

Patentansprüche.·

i. Verfahren zur Herstellung von Steroidpseudosapogeninen aus Steroidsapogeninen oder deren Estern durch Erhitzen mit einem Ver-

esterungsnuttel bei Atmosphärendruck auf Temperaturen unterhalb 175⁰ in Gegenwart eines sauren Katalysators, dadurch gekennzeichnet, daß man das Erhitzen bei einer nicht über 150° liegenden Temperatur gleichzeitig in Gegenwart einer tertiären organischen Base, einer Halogenwasserstoffsäure oder einer diese Säure bildenden Verbindung durchführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Erhitzen in Gegenwart eines Methylaminhydrohalogenids oder einer heterocyclischenBase, insbesondere von Pyridin, durchführt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Erhitzen mit einem organischen Säureanhydrid, insbesondere mit Essigsäure- oder Propionsäureanhydrid durchführt.

609 578/494 7.56 (609 782 1.57)