SE509004C2

SE509004C2 - En metod för oxidation av 3 beta-hydroxisteroider i närvaro av ett katalytiskt system innehållande ett ruthenium (II)- komplex

Info

Publication number: SE509004C2
Application number: SE9600574A
Authority: SE
Inventors: Jan-Erling Baeckvall; Maria Almeida; Pavel Kocovsky
Original assignee: Baeckvall Jan Erling; Maria Almeida; Pavel Kocovsky
Priority date: 1996-02-16
Filing date: 1996-02-16
Publication date: 1998-11-23
Also published as: SE9600574D0; SE9600574L

Description

509 004 2 aldolkondensation av cyklohexanon, vilka måste avskiljas med ångdestillation. Det föreligger därför uppenbarligen ett behov av en mer effektiv (helst katalytísk) metod som fungerar vid en lägre temperatur. En sådan metod skulle lösa ett länge icke löst problem i stereoidkemin och skulle vara av stort kommersiellt intresse.

Ett syfte med föreliggande uppﬁnning är att ta fram en metod för oxidation vid låg temperatur av Iâß-hydroxisteroider med formeln I.

H1 till de motsvarande 4-en-3-on derivaten med formeln II. där Rï är metyl eller väte R? är metyl eller etyl R3 är en alkyl, alkenyl, hydroxi, ester, acyl, a-substituerad acetyl, furanyl eller dialkylamino grupp R4 är väte, en alkyl, alkenyl, alkynyl, hydroxi eller ester grupp eller R4 och R5 bildar tillsammans en ketogmpp, alkyliden, karboxyalkylidene eller kedjan -CHZCHZCOO- (bildande en spirolakton tillsammans med C-17) R5 är väte, en alkyl, alkyliden eller hydroxi eller R3 och R4 bildar tillsammans kedjan -OCRZO- (R = alkyl) (bildande en ketal tillsammans med C-17 och C-16) RÖ är väte, en alkyl eller hydroxigrupp eller R5 och RÖ bildar tillsammans en alkylidengrupp 3 509 004 med användning av ett katalytiskt system innehållande ett ruthenium(II)-komplex i närvaro av en karbonylförening vid låg temperatur.

I de ovanstående deﬁnitionema avses med alkyl en alkyl med 1 till 8 C-atomer, såsom metyl, etyl, propyl, butyl, 2,5-dimetylhexyl och liknande.

Med alkenyl avses en alkenylgtupp med 1-10 C-atomer, såsom etenyl, propenyl, 1,5- dimetyl-4-etyl-hex-2-en-2-yl och liknande och med alkynyl avses en alkynylgtupp med 2-4 kolatomer, såsom etynyl, propynyl och liknande.

Lämpliga acylgrupper är aeetyl, propionyl, bensoyl och liknande; Lämpliga ot-substituerade acetylgrupper är a-hydroxí- eller ot-acyloxy-substituerad aßßfylsfﬂpp; Lämpliga alkylidengmpper är =CH2 eller =CHCH3; Lämpliga karboxyalkylidengrupper är =CHCO0CH3 och =CHCOOG¿H5.

Ett ytterligare syfte med uppﬁnningen är att ta fram en metod för oxidation av 3ß- hydroxisteroider I till 4-en-3-on derivaten II med användning av ett katalytiskt system bestående av ett ruthenium(II)-komplex med formeln (PPh3)3RuCl2 (HI) och K2CO3 tillsammans med en liten mängd adderat vatten.

Ett annat syfte med uppﬁnningen är att ta fram en metod för oxidation av Sß-hydroxisteroider I till de motsvarande 4-en-3-on derivaten II med användning av ett katalytiskt system bestående av ett ruthenium(II)-komplex med formeln Ph °*H/° Ph Pn Ph cb co co co IV Sålunda avser föreliggande uppﬁnning en metod för oxidation av steroida 5-en-3ß-o1er med fonneln I till de motsvarande 4-en-3-on derivaten l] vid låg temperatur, en metod som är effektiv och ger rena 4-en-3-on derivat i goda utbyten.

Oxidatíonsmetoden enligt föreliggande uppﬁnning tillhandahåller en mild och effektiv väg för syntes av steroida hormoner såsom kolestaner, androstaner och pregnaner med användning av ett katalytiskt system innehållande ett rutheniumUD-komplex 509 004 4 En föredragen karbonylförening att användas i oxidationsmetoden är en keton såsom aceton.

Andra lämpliga karbonylföreningar som kan användas är butanon, cyklopentanon, cyklohexanon.

Den låga temperaturen kan vara från 20 °C upp till 150 °C. När aceton användes som karbonylförening är en lämplig temperatur mellan 20 °C och 60 °C.

Reaktion av steroidalkoholema med formeln I med aceton i närvaro av 0.25 - 1 mol % av katalysatom ger 4-en-3-on derivat med formeln II i goda utbyten. När ruthenium-komplexet med formeln III utnyttjas tillsätts även en katalytisk mängd K2C03 tillsammans med en liten mängd vatten (- 0.6%) till acetonen. Mekanismen denna reaktion involverar en vätetransfer ﬁån alkoholsubstratet till aceton och ruthenium alkoxidintermediat.

Den här metoden resulterar i en ytterst selektiv reaktion som tolererar närvaro av dubbelbindningar, ketoner, estrar, och tertiära hydroxylgrupper i steroidstrukturen. De rena oxiderade sterolerna av formeln II isoleras lätt genom indunstning av lösningsmedlet följt av "ﬂasH-kromatograﬁ eller kristallisation.

Enligt den föreliggande uppfinningen tillhandahålles en mild metod för oxidation av steroider.

Aceton, som är billigt och oreaktivt mot de ﬂesta organiska funktionella grupper, tjänstgör både som lösningsmedel och väte-acceptor i denna homogena väte-transfer-reaktion. Med användning av denna metod är endast en katalytisk mängd av ruthenium-komplexet nödvändig. Vidare, under dessa milda betingelser inträffar inga sidoreaktioner eller D- homosteroid-omlagringar och inga sönderfallsprodukter kan detekteras. Sålunda, erbjuder metoden enligt föreliggande uppﬁnning betydande fördelar över tidigare oxidationsmetoder.

Metoden enligt uppﬁnningen illustreras med hjälp av följande exempel vilka emellertid inte är avsedda att begränsa Omfattningen av uppfinningen.

Allmänna Metoder som använts. Smältpunkter bestämdes med ett Koﬂer block och är okorrigerade. NMR spektra uppmättes i CDCl3 med en Varian 300 spektrometer, H vid 300 MHz och kol vid 75.4 MHz med kloroform-dl (ö 7.26, H; 677.0, C) som intem standard.

Utbyten är givna för en isolerad produkt, visande en ﬂäck på en kromatograﬁsk platta och inga föroreningar detekterbara i NMR spektrum. Identiteten av prover kontrollerades genom att jämföra deras smältpunkt, IR och NMR Spektra och TDC egenskaper med motsvarande hos referensprover. Alla reaktioner utfördes i ugnstorkat glas under kvävgasatmosfär.

Lösningsmedel och lösningar transfererades med spruta eller kanyl via septum. Aceton (Baker, grade reagent) användes utan ytterligare rening och avgasades genom att bubbla genom en 5 509 004 ström av kväve i 10 minuter före kanyltransfem. Steroiderna la och lb är kommersiellt tillgängliga från Sigma och Merck. Ruthenium-komplexet III inköptes från Strem Chem och komplexet IV tillverkades enligt en litteraturprocedur.

Allmän Proeedur fór Ruthenium-lcatalyserad Oxidation av Steroider med Aceton.

Substratet, katalysatom 111 och K2CO3 eller substratet och katalysatom IV, vägdes in i en tvåhalsad nmdkolv försedd med en återloppskylare och en omrörarmagnet. Reaktionssystemet sköljdes ur med kvâvgas i 10 minuter och sedan tillsattes aceton (innehållande 0.6% vatten när komplex HI användes) via en kanyl. Den resulterande lösningen återloppskokades (56 °C) under omröming och under kvävgas i den tid som anges när TDC visade att allt startmaterial hade förbrukats. Reaktionsblandningen kyldes och lösningsmedlet indunstades. Den resulterande råprodukten kromatograferades på silika-gel med det lösningsmedelsystem som anges, varvid produkterna isolerades.

Exgmpglj, RI = R2 = CH3 R3 = (1R)-1,5-dimetyl-hex-1-yl R4 = H RS = RÖ = H Cholest-4-en-3-one (2a). Oxidation av cholest-S-en-Sß-ol (la, 387 mg, 1 mmol) med komplexet IV (5.4 mg, 0.0050 mmol) i aceton (5 mL) i 22 h gav 286 mg (74 %) av produkten efter ﬂash kromatograﬁ (CHzClz/eter, 20:1). Spektraldata för 2a överenstämmer med de som rapporterats: 1H NMR ö 5.753 (s, 1H), 2.224-2.483 (ﬂera m, 4H), 2.048-1.951 (m, 2H), 1376-1145 (m, 211), 1.74s-1.2191 (ﬂera m, 12H), 1.203 (s, arr), 0.913 (a, J= 6112, arr), 0.864 (dd, J= 9, 3 Hz, 6H), 1.187-0.943 (ﬂera m, SH), 0.713 (s, 3H); “C NMR ö 199.66, 171.69, 123.72, 56.07, 55.84, 53.78, 42.36, 39.60, 39.47, 38.58, 36.09, 35.73, 35.67, 35.59, 33.97, 32.94, 32.02, 28.16, 27.99, 24.16, 23.79, 22.81, 22.55, 21.00, 18.62, 17.36, 11.93.

RI = Rz = CH3 R3 = (1.R,4S)-1,5-dimetyl-4-etyl-hex-2-en-2-yl R4 = H R5 = RÖ = H (24R)-24-Etyl-ebolesta-4,22-dien-3-one (Zb). Oxidation av (24R)-24-etyl-cholesta- 5,22-dien-3ß-ol(1b, 413 mg, 1.0 mmol) med IV (5.4 mg, 0.0050 mmol ) i aceton (10 mL) i 16 h gav 366 mg (89 %) av produkten efter ﬂash kromatograﬁ (CHZCIZ/eter, 20:1).

Spektraldata för 2b överensstämmer med de som rapporterats: 1H NMR ö 5.712 (s, 1H), 5.139 (dd, J= 15, 8.4 Hz, 1H), 5.008 (dd, I= 15, 8.4 Hz, 1H), 2.423-2.263 (ﬂera m, 4H), 2.048-1.980 (m, 3H), 1.848-1.371 (ﬂera m, 10H), 1.284-0.888 (ﬂera m, 8H), 1.175 (s, 3H), 1.009 (d, I= 6.5 Hz, 3H), O.848-0.770 (komplex m, 9H), 0.719 (s, 3H); 13C NMR ö 199.64, 171.66, 138.12, 129.40, 123.73, 55.95, 55.85, 53.80, 42.24, 40.48, 39.49, 38.59, 35.67, 35.58, 33.97, 32.93, 32.01, 31.86, 28.87, 25.40, 24.23, 21.15, 21.10, 20.99, 18.97, 17.37, 12.25, 12.13.

Exgmmlj R1 = R2 = CH3 R3 = acetyl R4=H R5=R6=H 509 004 6 Pregn-4-ene-3J0-dion (Zc). Oxidation av B-ß-hydroxi-pregn-S-en-ZO-on (lc, 119 mg, 0.376 mmol) med komplexet III (1.8 mg, 0.0019 mmol) och KQCO, (5.2 mg, 0.0376 mmol) i aceton (3 m1., innehållande 0.6 % vatten) i 24 h gav 96 mg (81 %) av produkten efter ﬂash kromatograﬁ (CHzClz/eter, 10:1). Karakteriserad genom jämförelse med ett känt prov.

Exgmpgli R1=R2=CH3 R3=benzoyl R4=H R5=H 17 ß-Bensoyloxy-androst-4-en-3-on (Zd). Oxidation av 17ß-bensoyloxy-androst-5-en-3 ß-ol (Id, 100 mg, 0.253 mmol) med komplexet IV (1 .4 mg, 0.0013 mmol) i aceton (4 mL) i 20 h gav 87 mg (87 %) av produkten efter ﬂash kromatograﬁ (CHzClz/eter, 10:1). Spektraldata för 2d överensstämmer med de som rapporterats: IH NMR ö 8.035 (dd, J = 7.5, 1.5 Hz, 2H), 7.555 (tt, I= 7.5, 15 Hz, 1H), 7.437 (t, J= 7.5 Hz, 2H), 5.735 (s, IH), 4.848 (t, J= 7.8 Hz, IH), 2.430-2.252 (ﬂera m, SH), 2.064-1.992 (m, IH), 1.905-1.845 (m, 2H), 1.762-1.555 (ﬂera m, sn), 1490-1363 (m, 211), 1310-1048 (ﬂera m,31~r), 1.201 (s, an), 1935-0910 (m, 1H), 0.980 (s, 3H);13CNMR ö 199.44, 170.91, 166.43, 132.80, 130.57, 129.47, 128.30, 123.93, 82.92, 53.66, 50.24, 42.84, 38.58, 36.68, 35.66, 35.38, 33.90, 32.71, 31.46, 27.63, 23.58, 20.51, 17.38, 12.26.

Rï = Rz = CH3 R3,R4 = keto grupp R5 = RÖ = H Androst-4-en-3,l7-dion (Ze). Oxidatíon av 3ß-hydroxi-androst-5-en-17-on (le, 200 mg, 0.69 mmol) med IV (2 mg, 0.0017 mmol) i aceton (4 mL) i 24 h gav 162 mg (81 %) av produkten efter ﬂash kmmatograﬁ (CﬂzClz/eter, 10:1). Spektraldata för 2e överensstämmer med de som rapporterats: IH NMR ö 5.731 (s, IH), 2.508-2.284 (ﬂera m, SH), 2148-1328 (ﬂera m, 10H), 1.197 (s, 3H), 1.309-0.929 (ﬂera m, 4H), 0.901 (s, 3H); ”C NMR ö 220.37, 199.26, 170.27, 124.09, 53.75, 50.77, 47.45, 38.58, 35.70, 35.64, 35.08, 33.86, 32.51, 31.21, 30.69, 21.70, 20.26, 17.33, 13.66.

R1=R2=CH3 R3=OH, R4=CH3, R5=R6=H 17ß-Hydroxi-17-metyl-androst-4-en-3-on (21). Oxidation av 17ß-hydroxi-17-metyl- androst-5-en-3ß-ol (lf, 200 mg, 0.66 mmol) med IV (3.6 mg, 0.0033 mmol) i aceton (5 mL) i 18 h gav 186 mg (93 %) av produkten efter ﬂash kromatograﬁ (CHzClz/eter, 5:1).

Spektraldata för 2f överensstämmer med de som rapporterats: *H NMR ö 5.711 (s, 1H), 2.421- 2.236 (ﬂera m, 4H), 2.057-1.984 (m, IH), 0.855-1.870 (ﬂera m, 15H), 1.198 (s, 3H), 1.187 (s, BH), 0.891 (s, 3H); “C NMR ö 199.56, 171.29, 123.80, 81.43, 53.74, 50.08, 45.29, 38.80, 38.62, 36.41, 35.68, 33.92, 32.80, 31.64, 31.36, 25.77, 23.17, 20.62, 17.36, 13.86.

Exgmgçu Rï = R? = CH3 R3 = Z-acetoxyacetyl 124 = oH, RS=Rﬁ= H 7 509 004 21-Acetoxy-l7a-hydroxí-pregn-4-en-3J0-dion (Zg). Oxídation av 21-acetoxy-3ß,17a -dihydroxi-pregii-S-en-ZO-on (lg, 150 mg, 0.384 mmol) med komplexet IV (2.1 mg, 0.0019 mmol) i aceton (7-10 mL) i 24 h gav 100 mg (67 %) av produkten och 42 mg (28 %) av den isomera ßﬁ-omättade ketonen efter ﬂash kromatograﬁ (CHzClz/eter, 3:1). Produkten karakteriserades genom jämförelse med ett autentiskt prov.

Resultaten uppnådda i exemplen 1-7 ovan är summerade i följande tabell 1 Tabell 1 Exempel nr. katalysator (mol%) tid (h) utbyte (%) 1 IV 0.5 22 74 2 IV 0.5 16 89 3 HI 0.5 24 81 4 IV 0.5 20 87 5 IV 0.25 24 81 6 IV 0.5 18 93 7 IV 0.5 24 67 Rï = R2 = CH3 R3 = (1R,4S)-1,5-dimetyl-4-etyl-hex-Z-en-Z-yl 114 = RS = Ró = H) (24R)-24-Etyl-cholesta-4,22-dien-3-on (2b). Oxidation av (24R)-24-etyl-cholesta- 5,22-dien-3ß-ol (lb, 200 mg, 0.50 mmol) med komplex HI (4.8 mg, 0.0050 mmol ) och K2C03 (6.9 mg, 0.05 mmol) i aceton (5 mL) i 24 h gav 160 mg (80 %) av produkten efter ﬂash kromatograﬁ (CHzClyeter, 20:1). Spektraldata som givna i Exempel 2.

R1=R2=CH3 R3=acetyl R4=R5=R6=H Pregn-4-en-3,20-dion (2c). Oxidation av Išß-hydroxi-pregn-S-en-ZO-on (lc, 200 mg, 0.63 mmol) med komplex IV (1 .7 mg, 0.0016 mmol) i aceton (5 mL) i 2 h gav 178 mg (90%) av produkten efter ﬂash kromatograﬁ (CHgClg/eter, 10:1). Spektraldata som givna i Exempel 3. 509 004 8 RI = R2 = CH3 R3,R4 = keto grupp R5 = RÖ = H Androst-4-'en-3J7-dion (Ze). Oxidation av 3ß-hydroxi-androst-5-en-17-on (le, 200 mg, 0.69 mmol) med komplex l1I(3.3 mg, 0.0035 mmol) och K2C03 (9.6 mg, 0.069 mmol) i aceton (4 mL) i 24 h gav 148 mg (75 %) av produkten efter ﬂash kmmatogmﬁ (CHzCly/eter, 10:1). Spektmldata som givna i Exempel 5.

R1=R2=CH3 R3=OH, R4=CH3 R5=R6=H 17ß-Hydroxi-17-metyl-androst-4-en-3-on (21). Oxidation av 17ß-hydroxi-17-metyl- androst-S-en-Sß-ol (lf, 200 mg, 0.66 mmol) med komplex III (6.3 mg, 0.0066 mmol) och KQCO3 (9.1 mg, 0.066 mmol) i aceton (5 mL) i 18 h gav 142 mg (72 %) av produkten efter ﬂash kromatogaﬁ (CHgClg/eter, 10:1). Spektraldata som givna i Exempel 6.

Claims

f Shi ?¿(ZH§?H-Ü 509 ÛÜ4 PATENTKRAV 6

1. Metod för oxidation av 3ß-hydroxisteroider med formel I I till de motsvarande 4-en-3-on-derivaten med formel II II Hf Rl är metyl eller väte, R2 är metyl eller etyl, R3 är en alkyl-, alkenyl-, hydroxi-, ester-, acyl-, a-sub- stituerad acetyl-, furanyl- eller dialkylamino-grupp, R4 är~ väte, en alkyl-, alkenyl-, elkynyl-, hydroxi- eller ester-grupp, eller ' R3 och R4 bildar tillsammans en ketogrupp, alkyliden, karboxial- kyliden eller kedjan -CH2CH2COO- (bildar enl špiro- lakton tillsammans med C-17) RS är väte, en alkyl-, alkyliden- eller hydroxi-grupp, eller R4 och R5 bildar tillsammans kedjan -o-cR2-o- (R alkyl) (bildar en ketal tillsammans med C-17 och C-16) R6 är väte, en alkyl- eller hydroxi-grupp, eller R5 och R6 bildar tillsammans en alkylidengrupp i ett katalyserat förfarande vid låg temperatur i närvaro av en karbonylförening som ett lösningsmedel och ett katalytiskt system innehållande ett rutenium(II)-komplex.

2. Metod enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att 509 004 m det katalytiska systemet omfattar (PPh3)3RuCl2 (III) och K2CFO3 i närvaro av en liten mängd vatten.

3. Metod enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att det katalytiska systemet omfattar ruteniumkomplexet P O~H/ Ph Ph P Ph P H / h\Bí í?“ h Iv cé CQCOXO

4. Metod enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c k n a d av att karbonylföreningen är aceton och oxidatio- nen genomföras vid en temperatur inom omrâdet fràn ungefär 20°C till ungefär 60°C.

5. Metod enligt något av föregående patent-krav, k ä n n e - t e c k n a d av att i formlerna I och II är Rl CH3, Rz CH3 och R5 och R6 väte.

6. Metod enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n a d av att R4 är väte och R3 väljes bland gruppen (IR)-l,S-dimetyl-hex-l-yl", (lR,4S)-l,5-dimetyl-4-etyl-hex-2-en-2-yl, acetyl eller bensoyl.