PL191517B1

PL191517B1 - Sposób otrzymywania pochodnych 16β, 17a-dihydroksy-steroidowych do syntez saponin OSW

Info

Publication number: PL191517B1
Application number: PL338496A
Authority: PL
Inventors: Jacek W. Morzycki; Agnieszka Gryszkiewicz; Zdzisław Chilmonczyk; Jacek Cybulski; Wiesław Szelejewski
Original assignee: Inst Farmaceutyczny
Priority date: 2000-02-18
Filing date: 2000-02-18
Publication date: 2006-05-31
Also published as: PL338496A1

Abstract

Sposób otrzymywania pochodnych 16e,17a-dihydroksy-steroidowych do syntez saponin OSW zawierających dodatkowo grupę karboksylową w łańcuchu bocznym, znamienny tym, że 16β,17α-epoksy-ester, po uprzednim zabezpieczeniu grup funkcyjnych w pierścieniach A i B, ogrzewa się z wodorotlenkiem litu i H2O2 w niższych alkoholach, oczyszcza chromatograficznie, a następnie połączone frakcje chromatograficzne traktuje się eterowym roztworem diazometanu dla zabezpieczenia przed tworzeniem hydroksy-laktonu i ewentualnie otrzymany hydroksy-ester redukuje się glinowodorkiem litu do otrzymania 16β,17α,22- trihydroksysteroidu.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania pochodnych 16e,17a-dihydroksy-steroidowych zawierających dodatkowo grupę karboksylową w łańcuchu bocznym, stanowiących związek wyjściowy do syntezy cholestanowych saponin OSW.

Pochodne 16β,17α-dihydroksy-steroidowe mogą być również wykorzystane do syntez analogów o zmodyfikowanym łańcuchu bocznym.

Saponiny steroidowe występujące w Ornithogalum saundersiae wykazują silną aktywność cytostatyczną. W testach in vitro przeprowadzonych na 60 liniach ludzkich komórek rakowych wykazują wielokrotnie wyższą aktywność od standardowych chemoterapeutyków. Przy silnej cytotoksyczności względem komórek złośliwego guza, saponiny OSW są mało toksyczne względem normalnych ludzkich komórek.

Saponiny OSW, przedstawione wzorem 1, mają steroidowy aglikon, który połączony jest z częścią cukrową za pomocą atomu tlenu grupy 16β-hydroksylowej. Pozostałe grupy funkcyjne aglikonu ważne dla aktywności biologicznej to grupy hydroksylowe 3β i 17α, wiązanie podwójne C(5)-C(6) oraz grupa karbonylowa w pozycji 20.

Sposób otrzymywania steroidowego aglikonu (C. Guo, P. L. Fuchs, Tetrahedron Lett. 39, 1099 (1998); C. Guo, T. G. LaCour, P. L. Fuchs, Bioorg. & Med. Chem. Lett. 9, 419 (1999)), a także pierwsza pełna synteza saponiny OSW (S.Deng, B. Yu, Y. Lou, Y. Hui, J. Org. Chem. 64, 202 (1999) zostały niedawno opisane w literaturze. W obu przypadkach właściwą konfigurację dwóch grup hydroksylowych w pierścieniu D (16β-ΟΗ i 17a-OH) uzyskano poprzez selektywne hydroksylowanie podwójnego wiązania C(16)-C(17) za pomocą czterotlenku osmu, a następnie odwracanie konfiguracji na C-16 w wyniku procedury utleniania-redukcji. Jest to metoda syntezy okrężna i bardzo kosztowna.

Opisane w literaturze próby otwarcia łatwo dostępnego steroidowego 16α,17-epoksydu zakończyły się niepowodzeniem. W środowisku kwaśnym otwarcie pierścienia oksiranowego zachodzi z łatwością, ale towarzyszy mu przegrupowanie typu Wagnera-Meerweina (H. Velgowa, A. Kasal, M.Budesinsky, Steroids 59, 335 (1994)). Steroidowe 16α,17-epoksydy są natomiast inertne względem odczynników nukleofilowych w środowisku zasadowym.

Okazało się, że pochodne 16β,17α-dihydroksy-steroidowe zawierające dodatkowo grupę karboksylową w łańcuchu bocznym można otrzymać w dogodny sposób z 16α,17-epoksy-estrów ogrzewając je z wodorotlenkiem litu i H₂O₂ w niższych alkoholach. Wyjściowe 16α,17-epoksy-estry są łatwo dostępne na drodze reakcji D¹⁶-steroidów z nadkwasami. Grupy funkcyjne w pierścieniach A i B powinny być uprzednio zabezpieczone, na przykład w postaci pochodnej /-steroidowej (3α,5^Κία-6β-metoksylowej).

Pod wpływem wodorotlenku i wodoronadtlenku litu zachodzi hydroliza ugrupowania estrowego 16a,17-epoksy-estrów, z utworzeniem mieszaniny kwasów karboksylowego i peroksykarboksylowego. Wewnątrzcząsteczkowa reakcja anionu kwasu z pierścieniem oksiranowym prowadzi do jego otwarcia. Dla potwierdzenia mechanizmu reakcji przeprowadzono porównawczą reakcję wewnętrznego epoksydowania estru etylowego kwasu 6e-metoksy-20-metylo-3a,5-cyklopregn-16-en-21-owego, który po utworzeniu epoksydu ulegał dalszym przekształceniom w warunkach prowadzenia procesu. Obserwowano powstawanie hydroksylaktonu, jednak z wydajnością niższa niżw syntezie dwuetapowej.

Otrzymany w wyniku reakcji dihydroksykwas (zgodnie ze schematem syntezy) można poddać oczyszczaniu metodą chromatografii, ale po usunięciu rozpuszczalników ulega on samorzutnej cyklizacji do hydroksy-laktonu. Aby spowolnić ten proces, połączone frakcje chromatograficzne traktuje się eterowym roztworem diazometanu. Otrzymany roztwór hydroksy-estru może być odparowany, ale układ nadal zachowuje tendencję do tworzenia laktonu w wyniku transestryfikacji. Z tego względu dalsze przekształcenia hydroksy-estru (acylowanie, trialkilosililowanie lub glikozylacja grupy 16e-hydroksylowej) muszą być prowadzone szybko.

Zarówno hydroksy-ester, jak i hydroksy-lakton ulegają redukcji glinowodorkiem litu do 16β,17α,-22-trihydroksysteroidu, który również można wykorzystać w znany z literatury (S.Deng, B. Yu, Y. Lou, Y. Hui, J. Org. Chem. 64, 202 (1999)) sposób w syntezie saponin OSW.

Wynalazek umożliwia otrzymanie w dogodny sposób 16e,17a-dihydroksy-steroidowych i 16β,17α, 22-trihydroksy-steroidowych pochodnych przydatnych do syntez saponin OSW, wykazujących silną aktywność cytostatyczną.

Wynalazek ilustrują następujące przykłady wykonania.

PL 191 517 B1

P r z y k ł a d 1:

Epoksydowanie estru etylowego kwasu 6e-metoksy-20-metylo-3a,5-cyklopregn-16-en-21-owego

Do roztworu D¹⁶-steroidu (400 mg; 1 mmol) w chlorku metylenu (2 ml) wkroplono roztwór 0,2 g (1,1 mmol) m-CPBA (kwas m-chloroperoksybenzoesowy) w chlorku metylenu (1,2 ml) i mieszaninę reakcyjną mieszano magnetycznie w temperaturze pokojowej przez 4 godziny. Po zakończeniu reakcji nadmiar utleniacza rozłożono przez dodatek roztworu siarczku sodu, a produkt ekstrahowano dwukrotnie chloroformem. Ekstrakt przemyto 10% roztworem kwaśnego węglanu sodu, wodą, osuszono siarczanem magnezu i odparowano pod próżnią. Surowy produkt reakcji oczyszczano na kolumnie z żelem krzemionkowym. Oleistą pochodną 16a,17a-epoksydową (280 mg; 67%) wyeluowano mieszaniną heksan - octan etylu 98:2.

IR, nmax: 3521, 1729, 1187, 1091 cm^-1;

¹H NMR, d (ppm): 4,07 (q, J = 7,1 Hz, 2H, -CH2O), 3,28 (s, 4H, -OCH3i 16-H), 3,04 (q, J = 7,1 Hz, 1H, 20-H), 2,73 (m, 1H, 6a-H), 1,20 (t, J = 7,1 Hz, 3H, CH3-CH2O), 1,15 (d, J = 7,2 Hz, 3H, 21-H), 0,98 (s, 3H, 18-H), 0,86 (s, 3H, 19-H),0,61 (t, J = 4,4 Hz, 1H, 4b-H), 0,39 (dd, J1= 8,0 Hz, J2= 5,1 Hz, 1H, 4a-H);

¹³C NMR, d (ppm): 173,5 (C), 81,8 (CH), 70,0 (C), 60,1(CH2), 59,7 (CH), 56,3 (CH3), 48,1 (CH),

44.8 (CH), 43,2 (C), 43,1 5(C), 36,3 (CH), 34,8 (C), 34,7 (CH2), 32,9 (CH2), 32,1 (CH2), 28,5 (CH), 27,0 (CH2), 24,6 (CH2), 21,9 (CH2), 21,0 (CH), 18,9 (CH3), 15,6 (CH3), 13,9 (CH3), 13,2 (CH3),

12.8 (CH2);

El MS, m/z: 402 (M+, 10), 387 (5), 370 (100), 301 (12).

Dla C25H38O4 obliczono: 402,27701; znaleziono: 402,27652.

Przykła d 2:

Otwarcie epoksydu - synteza hydroksy-laktonu

Roztwór epoksydu otrzymanego w poprzednim przykładzie (50 mg; 0,12 mmola) w 1 ml etanolu dodano do mieszanej magnetycznie zawiesiny wodorotlenku litu (60 mg; 2,5 mmola) w 5 ml etanolu z dodatkiem 0,5 ml 30% H2O2. Mieszaninę reakcyjną ogrzewano w temperaturze wrzenia przez 16 godzin, a następnie odsączono nierozpuszczalne związki nieorganiczne, a przesącz odparowano pod próżnią. Oleistą pozostałość oczyszczano na kolumnie z żelem krzemionkowym. Początkowy produkt reakcji (dihydroksykwas) eluowano w układzie chloroform - metanol 95:5. Połączone frakcje odparowano pod próżnią otrzymując amorficzny hydroksy-lakton z wydajnością 76%.

IR, nmax: 3686, 3604, 1763, 1107, 1041 cm^-1;

¹H NMR, d (ppm): 4,49 (dd, Ji = 7,95 Hz, J2 = 4,58 Hz, 1H, 16-H), 3,63 (broad, 1H, OH), 3,32 (s, 3H, OCH3), 2,79 (m, 1H, 6a-H), 2,75 (q, J =7,7 Hz, 20-H), 2,33 (m, 1H, 15-H), 1,28 (d, J = 7,7 Hz, 3H, 21-H), 1,03 (s, 3H, 18-H), 0,83 (s, 3H, 19-H), 0,66 (m, 1H, 4b-H), 0,45 (dd, J1= 8,0 Hz, J2= 5,2 Hz, 1H, 4a-H);

¹³C NMR, d (ppm): 179,9 (C), 88,4 (CH), 86,4 (C), 81,9 (CH), 56,6 (CH3), 50,4 (CH), 47,7 (CH), 46,5 (C), 43,4 (C), 40,0(CH), 35,2 (CH2), 35,0 (C), 33,3 (CH2), 32,2 (CH2), 30,6 (CH2), 30,3 (CH), 24,8 (CH2), 21,7 (CH2), 21,3 (CH), 19,2(CH3), 14,5 (CH3), 13,1 (CH2), 12,9 (CH3);

El MS, m/z: 374 (M+, 13), 359 (49), 342 (45), 319 (100), 301 (4).

Dla C23H34O4 obliczono: 374,24571; znaleziono: 374,24577.

Prz y k ł a d 3:

Otwarcie epoksydu z zabezpieczeniem grup funkcyjnych synteza 16β-mrówczanu.

Roztwór epoksydu otrzymanego według przykładu 1 (100 mg; 0,25 mmola) w 3 ml etanolu dodano do mieszanej magnetycznie zawiesiny wodorotlenku litu (120 mg; 5 mmoli) w 10 ml etanolu z dodatkiem 1 ml 30% H2O2. Mieszaninę reakcyjną ogrzewano w temperaturze wrzenia przez 16 godzin, a następnie odsączono nierozpuszczalne związki nieorganiczne, a przesącz odparowano pod próżnią. Surowy produkt oczyszczano chromatograficznie jak w przykładzie 2, a połączone frakcje (bez odparowywania) potraktowano eterowym roztworem diazometanu (temperatura pokojowa, 1 godzina). Po odparowaniu rozpuszczalników pozostałość rozpuszczono w 5 ml pirydyny i do otrzymanego roztworu wkroplono bezwodnik mrówkowo-octowy (przygotowany z 15 ml bezwodnika octowego i 7,6 ml 86% kwasu mrówkowego).

Mieszaninę reakcyjną mieszano w temperaturze pokojowej przez 2 godziny, a następnie wylano do roztworu węglanu potasu. Ester metylowy kwasu 16β-formyloksy-17α-hydroksy-6β-metoksymetylo-3α,5-cyklopregnan-21-owego ekstrahowano trzykrotnie chloroformem. Ekstrakt przemyto wodą, osuszono siarczanem magnezu i odparowano pod próżnią. Oleisty produkt oczyszczono za po4

PL 191 517 B1 mocą chromatografii kolumnowej. Wyeluowano go mieszaniną heksan - octan etylu 84:16 z 25% wydajnością. IR, nmax: 3500, 1723, 1181 cm^-1;

¹H NMR, d (ppm): 7,93 (s, 1H, HCO), 4,96 (dd, J1 = 7,7 Hz, J2 = 5,3 Hz, 1H, 16-H), 4,05 (s, 1H, OH), 3,65 (s, 3H, COOCH3), 3,31 (s, 3H, OCH3) 3,03 (q, J =7,3 Hz, 1H, 20-H), 2,76 (m, 1H, 6a-H), 1,29 (d, J= 7,3 Hz, 3H, 21-H), 1,02 (s, 3H, 18-H), 0,91 (s, 3H, 19-H), 0,65 (m, 1H, 4b-H), 0,42 (dd, J1 =8,0 Hz, J2 = 5,1 Hz, 1H, 4a-H);

¹³C NMR, d (ppm): 178,6 (C), 159,1 (CH), 83,8 (C), 82,8 (CH), 82,2 (CH), 56,6 (CH3), 51,9 (CH3), 48,1 (CH), 47,4 (CH), 46,8 (C), 43,3 (C), 40,4 (CH), 35,2 (C), 34,9 (CH2), 33,7 (CH2), 33,4 (CH2), 32,6 (CH2), 30,3 (CH), 24,9 (CH2), 22,2 (CH2), 21,5 (CH), 19,2 (CH3), 13,8 (CH3), 13,1 (CH2), 12,6 (CH3);

El MS, m/z: 434 (M+, 19), 419 (51), 402 (49), 388 (45), 379 (100).

Dla C25H38O6 obliczono: 434,26684; znaleziono: 434,26699.

Przykład 4:

Redukcja hydroksy-laktonu do 16β,17α, 21-triolu

Do roztworu hydroksy-laktonu otrzymanego według przykładu 2 (84 mg; 0,24 mmola) w 1 ml THF dodano roztwór glinowodorku litu (20 mg; 0,5 mmola) w 1 ml THF i mieszaninę reakcyjną mieszano 20 min w temperaturze pokojowej. Nadmiar glinowodorku został rozłożony ostrożnie wodą, a produkt reakcji wyekstrahowano chloroformem. Ekstrakt przemyto wodą, osuszono siarczanem magnezu i odparowano. Oleisty 6e-metoksymetylo-3a,5-cyklopregnano-16e,17a-21-triol otrzymano w postaci analitycznie czystej z ilościową wydajnością.

IR, nmax: 3604, 3426, 1090, 1077 cm^-1;

¹H NMR, d (ppm): 3,99 (dd, Ji = 8,2 Hz, J2 = 5,0 Hz, 1H, 16-H), 3,88 (m, 2H, 22-H i OH), 3,71 (dd, Ji = 10,4 Hz, J2 = 3,5Hz, 1H, 22-H), 3,33 (s, 3H, OCH3), 2,76 (m, 1H, 6a-H), 1,04 (s, 3H, 18-H), 1,02 (s, 3H, 19-H), 0,96 (d, J = 7,1 Hz, 3H, 21-H), 0,66 (m, 1H, 4b-H), 0,44 (dd, J1 = 8,0 Hz, J2 = 5,1 Hz,

4a-H);

¹³C NMR, d (ppm): 86,1 (C), 82,3 (CH), 80,8 (CH), 66,4 (CH2), 56,5 (CH3), 48,3 (CH), 47,6 (CH), 47,5 (C), 43,3 (C), 35,6 (CH), 35,4 (C), 34,9 (CH2), 34,8 (CH2, 33,4 (CH2), 33,3 (CH2), 30,4 (CH), 25,0 (CH2), 22,2 (CH2), 21,6 (CH), 19,3 (CH3), 13,5 (CH3), 13,0 (CH2), 12,5 (CH3);

El MS, m/z: 378 (M+, 3), 360 (8), 346 (44), 328 (28), 269 (47), 259 (59), 214 (100).

Dla C23H38O4 obliczono: 378,27701; znaleziono: 378,27876.

Przykład 5 (porónawczy):

Synteza hydroksy-laktonu z D16-estru

Roztwór estru etylowego kwasu 6e-metoksy-20-metylo-3a,5-cyklopregn-16-en-21-owego (50 mg; 0,13 mmol) w 2 ml etanolu dodano do mieszanej magnetycznie zawiesiny wodorotlenku litu (60 mg; 2,5 mmol) w 4 ml etanolu z dodatkiem 1ml 30% H2O2.

Mieszaninę reakcyjną ogrzewano pod chłodnicą zwrotną przez 7dni.Następnieodsączononierozpuszczone związki nieorganiczne, a przesącz odparowano pod próżnią. Produkty reakcji rozdzielono i oczyszczono za pomocą chromatografii kolumnowej na żelu krzemionkowym. Produkt hydrolizy wyjściowego estru, odpowiedni D16-kwas, wyeluowano chloroformem, a następnie mieszaniną chloroform-metanol 95:5 wymyto dihydroksy-kwas, który po odparowaniu przekształcał się w hydroksy-lakton (11 mg) identyczny z opisanym powyżej.

Claims

Sposób otrzymywania pochodnych 16β,17α-dihydroksy-steroidowych do syntez saponin OSW zawierających dodatkowo grupę karboksylową w łańcuchu bocznym, znamienny tym, że 16β,17α-epoksy-ester, po uprzednim zabezpieczeniu grup funkcyjnych w pierścieniach A i B, ogrzewa się z wodorotlenkiem litu i H2O2 w niższych alkoholach, oczyszcza chromatograficznie, a następnie połączone frakcje chromatograficzne traktuje się eterowym roztworem diazometanu dla zabezpieczenia przed tworzeniem hydroksy-laktonu i ewentualnie otrzymany hydroksy-ester redukuje się glinowodorkiem litu do otrzymania 16β,17α,22- trihydroksysteroidu.