Verfahren zur Herstellung von Steroiden Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zur Herstellung von 1"Dehydro-6-methyl-9a- fluor-hydrocortison und dessen 21-Estern. Das Verfahren kann durch die folgenden Formeln dargestellt werden:
EMI0001.0008
in denen R Wasserstoff oder der Acylrest einer orga nischen Carbonsäure mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise einer Kohlenwasserstoffcarbonsäure ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch ge kennzeichnet, dass man eine Epoxyverbindung der Formel I mit Fluorwasserstoff oder einem Fluor wasserstoff abgebenden Mittel behandelt unter Bil dung des physiologisch aktiven 6-Methyl-9a-fluor-1 lss,17a,21-trioxy-1,4- pregnadien-3,20-dion-21-acylats oder des freien 1-Dehydro-6-methyl,
9a-fluor-hydro- cortisons der Formel II. Die veresterte Verbindung II kann gewünschtenfalls anschliessend mit Chromsäure in Essigsäure oxydiert werden, wobei ein 6-Methyl-9a-fluor-17a,21-dioxy-1,4- pregnadien-3,11,20-trion-21-acylat erhalten wird.
Durch Hydrolyse dieses Esters mit einer Base erhält man den freien Alkohol, 6-Methyl-9a-fluor-17a,21-dioxy-1,4- pregnadien-3,11,20-trion. Die Ausgangsmaterialien des erfindungsgemässen Verfahrens, können erhalten werdbn, indem man ein 1-Dehydro-6-methyl-hydrocortison-21-acylat oder den freien Alkohol, hers.tellbar z. B. nach dem Ver fahren gemäss schweiz. Patent Nr. 351598, in 9(11)- Stellung dehydratisiert, z.
B. mit Schwefelsäure oder vorzugsweise mit einer unterhalogenigen Säure und Schwefeldioxyd, unter Bildung des entsprechenden 6-Methyl-17a,21-dioxy-1,4,9(11)-pregnatrien- 3,20-dion-21-acylats bzw. des freien Alkohols.
Die Umsetzung dieser letzteren Verbindungen mit unterhalogeniger Säure liefert 6-Methyl-9a-halogen-11ss,17a,21-trioxy-1,4- pregnadien-3,20-dion:-acylat oder den entsprechenden freien Alkohol; daraus ent steht durch Behandlung mit einer Base das 6 MethyT-9ss,llss-oxydo-17a,21-dioxy-1,4- pregnadien-3,20-dion-21-acylat bzw. das unveresterte Produkt der Formel I.
1 Dehydro-6-methyl-9a-fluor-hydrocortison, 1 Dehydro-6 methyl-9a-fluor-cortison und deren 21 Ester, insbesondere die 6a-Epimeren, das heisst 1-Dehydro-6a-methyl-9a-fluorhydrocortison und 1-Dehydro-6a-mothyl-9a-fluorcortison sind sehr aktive Nebennierenrindenhormone, deren glucocorticoide Wirkung diejenige der natürlichen Hormone übertrifft und die ausserdem eine ausser ordentlich starke entzündungshemmende Wirkung be sitzen.
Sie eignen .sich für parenteral und topisch zu verwendende Präparate und können in Kombination mit Trägern und Bindemitteln wie Polyäthylen@glykol 4000 oder 6000, Lactose, Sucrose und dergleichen als Tabletten oral verabreicht werden. Besonders wertvoll ist das 1 Dehydro-6a-methyl-9a-fluor-hydro- cortison und dessen Ester für diesen Zweck. Zur topischen Anwendung kann man die Substanzen Salben, Lotionen, Gelees, Cremen, Suppositorien, Bougies, wässrigen Suspensionen oder dergleichen zu setzen.
Anstelle des 1 Dehydro-6a-methyl-9a-fluor- hydrocortisons oder 1 Dehydrö-6a Methyl-9a-fluor- cortisons kann man auch ihre 6ss-Epimere in thera peutisch äquivalenten Mengen mit dem gleichen Erfolg verwenden.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird z. B. ein 6-Methyl-9ss,11 ss-oxydo-17a,21-dioxy-1,4- pregnadien-3,20-dion-21-acylat in Lösung mit 48 /oiger Fluorwasserstoffsäure um gesetzt. Als Lösungsmittel eignen sich Methylen- chlorid, Äthylend'ichlorid, Chloroform, Tetrachlor- kohlenstoff usw., wobei Methylenchlorid bevorzugt wird.
Man arbeitet bei Zimmertemperatur (20 bis 30 ) vorzugsweise unter Rühren. Die Reaktionszeit beträgt 1 bis 24 Stunden, wobei in der Regel 1 bis 12 Stun den genügen. Nach Beendigung der Umsetzung kann das Reaktionsgemisch in Wasser gegossen und mit einer verdünnten Base wie Natriumbicarbonat, Ka- liumbicarbonat oder dergleichen neutralisiert werden. Man kann auch eine starke Base im überschuss anwenden.
Dann kann man mit einem in Wasser unlöslichen Lösungsmittel, wie Methylenchlorid, extrahieren, die organische Phase von der wässrigen abtrennen, mit Wasser waschen, trocknen und ein dampfen. Man erhält das rohe 6-Methyl-9a-fluor-11 ss,17a,21-trioxy-1,4- .pregnadien-3,20-dion-21-acylat, das durch Umkristallisieren oder chromatographisch gereinigt werden kann.
Die so erhaltenen 6-Methyl-9a-fluor-1 lss,l7a,21-.trioxy-1,4- pregnadien-21-ester können zum 6-Methyl-9a-fluor-l lss,17a,21-trioxy-1,4- pregnadien-3,20-dion hydrolysiert werden,
das gewünschtenfalls mit Acyl- halogeniden oder Säureanhydriden in Pyridinlösung bei Zimmertemperatur wieder in andere 21-Ester des 6-Methyl-9a-fluor-1 lss,17a,21-trioxy-1,4- pregnadien-3,20-dions übergeführt werden kann.
Oxydiert man 6-Methyl-9a-fluor-11 ss,17a,21-trioxy-1,4- pregnadien-3,20-dion-21-acylat mit Chromsäure, so erhält man 6-Methyl-9a-fluor-17a,21-dioxy-1,4- pregnadien-3,11,20-trion-21-acylat, das z. B. mit einer Base, z. B. Natriumcarbonat in Äthanol in Stickstoffatmosphäre zum freien Diol, 6-Methyl-9a-fluor-17a,21-dioxy-1,4- pregnadien-3,11,20=trion hydrolysiert werden kann.
Die Herstellung der Ausgangsmaterialien kann so erfolgen, dass man ein 6-Methyl-11 ss,17a,21-triöxy-1,4-pregnadien- 3,20-dion-21-acylat zum entsprechenden 21-Acylat des 6-Methyl-17 a,21-dioxy-1,4,9 (11)-pregnatrien- 3,20-dions nach an sich bekannten Methoden dehydratisiert. Die Dehydratisierung kann z.
B. durch Umsetzung der 11ss-Oxyverbindung mit einem N-Halogenamid oder N-Halogenimid in einer organischen Base und Behandlung des dabei entstehenden 11-Hypohalo- genits mit trockenem Schwefeldioxyd in einer orga nischen Base erfolgen. Das 21 Acylat des 6-Methyl-11 ss,17 a,21-trioxy-1,4-pregnadien- 3,20-dion-1 lss-hypohalogenits wird dann in Gegenwart einer organischen Base mit wasserfreiem Schwefeldioxyd behandelt.
Die Reak tionstemperatur liegt im allgemeinen zwischen -40 und + 70 . Das so erhaltene 6-Methyl-17a-21-dioxy-1,4,9(11)-pregnatrien- 3,20-dion-21-acylat wird aus dem Reaktionsgemisch nach üblichen Me thoden, z. B. durch Extraktion nach Eingiessen in viel Wasser, isoliert.
Das 6-Methyl-17a,21-dioxy-1,4,9(11)-pregnatrien- 3,20-dion-21-acylat wird durch Zusatz von unterchloriger oder unter- bromiger Säure in das 6-Methyl-9a-chlor(oder brom)-1lss,17a,21-trioxy- 1,4-pregnadien-3,20-dion-21-acylat umgewandelt. So wird z.
B. der 6-Methyl-17a,21-dioxy-1,4,9(11)-pregnatrien- 3,20-dion-21-ester in einem organischen Lösungsmittel gelöst, bei Zim mertemperatur in Gegenwart einer Säure mit dem unterchlorige oder unterbromige Säure entwickelnden Mittel umgesetzt. Man arbeitet in der Regel bei 15 bis 30 , doch sind auch niedrigere oder höhere Tem peraturen möglich.
Die unterhalogenige Säure abge- bende Verbindung verwendet man in der Regel in molarem Verhältnis oder schwachem Überschuss von beispielsweise 25 % pro Mol des Steroids. Die Reak- tionszeit ist eher kurz und. kann 5 Minuten bis zu 1 Stunde dauern.
Nach Beendigung der Reaktion wird die überschüssige unterhalogenige Säure durch Zusatz von Natriumsulfit oder anderen Sulfiten oder Hydrosulfiten zerstört. Das 6-Methyl-9a-chlor(oder brom)-1lss,17a,21-trioxy- 1,4-pregnadien-3,20-dion-21-acylat wird isoliert, indem man das Reaktionsgemisch mit viel Wasser versetzt und die Verbindung mit orga nischen Lösungsmitteln extrahiert oder den Nieder schlag auf dem Filter sammelt.
Das Rohprodukt kann aus organischen Lösungsmitteln wie Aceton, Skelly- so'lve B -Hexankohlenwasserstoffen oder dergleichen durch Umkristallisation gereinigt werden.
Zur Herstellung eines 6-Methyl-9ss,11 ss-oxydo-17a,21-dioxy- 1,4-pregnadien-3,20-dion-21-esters erwärmt man einen 21 Ester des 6-Methyl-9a-chlor(oder brom)-1lss,17a,21-trioxy- 1,4-pregnadien-3,20-dions in Lösung mit einer schwachen Base und vorzugs weise in Abwesenheit von Wasser zwecks Vermei dung der Hydrolyse der Estergruppen.
Zur Herbeiführung des Ringschlusses geeignete Basen sind wasserfreies Kaliumacetat, Natriumbicar- bonat oder Natriumacetat. Als Lösungsmittel kann man Methanol, Äthanol, Aceton, tert. Butylalkohol usw. verwenden. Die Reaktionszeit liegt zwischen einer halben und 24 Stunden, wobei im allgemeinen 3 bis 5 Stunden genügen.
Das 6-Methyl-9ss,11 ss-oxydo-17a,21-dioxy- 1,4-pregnadien-3,20-dion-21-acylat wird isoliert durch Verdünnen der Reaktionsmischung mit viel Wasser und Filtration des kristallinen Pro duktes oder durch Extraktion mit in Wasser un löslichen Lösungsmitteln, wie Methylenchlorid, Äther, SkellysolveB -Hexanen, Pentanen, Benzol, Äthyl- acetat, Chloroform oder Tetrachlorkohlenstoff.
Die folgenden Präparationen sollen die Her stellung der Ausgangsstoffe noch näher erläutern. Präparation <I>1</I> 6a-Methyl-17a,21-dioxy-1,4,9(11)-pregnatrien- 3,20-dion-21-acetat Zu einer Lösung von 530 mg 6a-Methyl-11 ss,17a,21-trioxy-1,4-pregnadien- 3,
20-dion-21-acetat in 5 ml Pyridin gibt man unter Stickstoffatmosphäre 225 mg N-Bromacetamid. Nach 30 Minuten Stehen bei Zimmertemperatur unter Stickstoff kühlt man auf 10-15 C und leitet unter Schütteln S02 Gas über die Oberfläche, bis die Lösung mit saurem Jodstärke- papier keine Farbreaktion mehr anzeigt. Während der Behandlung mit SO., wird die Mischung warm. Durch Aussenkühlung und Einstellung der S02 Zufuhr hält man die Temperatur unterhalb 30 C.
Nach 15 Minuten Stehen bei Zimmertemperatur giesst man in, 30 ml Eiswasser und extrahiert den entstan denen harzigen Niederschlag mit 50 ml Äther. Der Ätherextrakt wird mit 5 % iger Salzsäure und Wasser gewaschen, über wasserfreiem Natriumsulfat getrock net und zur Trockne eingedampft. Man erhält 371 mg Produkt.
Dieses wird aus einem Gemisch aus Aceton und SkellysolveB Hexanen umkristallisiert, wobei man 318 mg 6-Methyl-17a,21-dioxy-1,4,9(11)-pregnatrien- 3,20-dion-21-acetat vom Smp. 188-191,5 C erhält.
Präparation <I>2</I> 6a-Methyl-9a-brom-1 lss,17a,21-trioxy-1,4- pregnadien-3,20-dion-21-acetat Zu einer Lösung von 332 mg 6a-Methyl-17a,21-dioxy-1,4,9(11)-pregnatrien- 3,20-dion-21-acetat in 5 ml Methylenchlorid und 9,9 ml tert. Butyl- alkohol gibt man eine Lösung von 0,83 ml 7211/niger Perehlorsäure in 5,
8 ml Wasser und dann eine Lösung von 142 mg N-Bromacetamid in 2,5 ml tert. Butyl- alkohol. Nach 15 Minuten Rühren wird eine Lösung von: 142 mg Natriumsulfit in 7 ml Wasser zugesetzt und die Mischung auf ein; Volumen von etwa 25 ml bei etwa 60 C unter vermindertem Druck eingeengt. Hier setzt die Kristallisation ein. Das Konzentrat wird im Eisbad gekühlt und unter Rühren mit 35 ml Wasser versetzt.
Nach 20 Minuten Rühren wird das kristalline Produkt auf dem Filter gesammelt, die Kristalle mit Wassergewaschen und an der Luft getrocknet. Man erhält 406 mg 6a-Methyl-9a-brom-1 lss,17a,21-trioxy-1,4- pregnadien-3,20-dion-21-acetat vom Smp. 173-177 C (Zers.).
Präparation <I>3</I> 6a-Methyl-9ss,1 lss-oxydo-17a,21-dioxy-1,4- pregnadien-3,20-dion-21-acetat Zu einer Lösung von 406 mg 6a-Methyl-9a-brom-11 ss,17a,21-trioxy-1,4- pregnadien-3,
20-dion-21-acetat in 15 ml Aceton gibt man 406 mg Kaliumacetat und erhitzt die Suspension 18 Stunden am Rückfluss. Die Mischung wird hernach auf dem Dampfbad auf ein Volumen von 5 ml eingeengt und dann mit 10 ml Wasser versetzt. Dabei geht das Kaliumacetat in Lösung und das Steroidprodukt kristallisiert aus.
Man filtriert, kristallisiert aus Aceton um, wobei man in zwei Fraktionen 232 mg 6a-Methyl-9ss, l lss-oxydo-17a,21-dioxy-1,4- pregnadien-3,20-dion-21-acetat vom Smp. 255-263 C erhält.
<I>Beispiel</I> 6a-Methyl-9a-fluor-11 ss,17a,21-trioxy-1,4- pregnadien-3,20-dion-21-acetat Zu einer Lösung von 230 mg 6a-Methyl-9ss,1 lss-oxydo-17a,21-dioxy-1,4- pregnadien-3,20-dion-21-acetat in 5 ml Methylenchlorid gibt man 1,
2 ml 48 % ige Fluorwasserstoffsäure. Die Zweiphasenmischung wird 20 Stunden. gerührt, dann mit 15 ml Methylenchlorid verdünnt und sorgfältig in 40 ml Wasser gegossen, das 4 g Natriumbikarbonat enthält. Nach Schütteln,
zwecks Neutralisierung des überschüssigen Fluor wasserstoffs, wird das Methylenchlorid abgetrennt und die wässrige Phase mit mehr Methylenchlorid extrahiert.
Die vereinigten Methylenchloridlösungen (etwa 75 ml) werden über wasserfreiem Natrium sulfat getrocknet, mit 25 ml Äther verdünnt und an einer Säule von 20 g synthetischem Magnesium silikat ( Fluorisil ) chromatographiert. Die Säule wurde wie folgt eluiert:
EMI0004.0032
<I>Tabelle <SEP> 1</I>
<tb> Fraktion <SEP> Nr. <SEP> Lösungsmittel
<tb> 1 <SEP> (100m1) <SEP> Methylenchlorid-Äther <SEP> (3 <SEP> :
<SEP> 1)
<tb> 2-6 <SEP> (je <SEP> 40 <SEP> ml) <SEP> SkellysolveB -Hexan <SEP> + <SEP> Aceton <SEP> (120/0)
<tb> 7-16 <SEP> (je <SEP> 40 <SEP> ml) <SEP> Skellysolve <SEP> B <SEP> -Hexan <SEP> + <SEP> Aceton <SEP> (15 <SEP> 0/a)
<tb> 17-21 <SEP> (je <SEP> 40 <SEP> ml) <SEP> Skellysolve <SEP> B <SEP> -Hexan <SEP> + <SEP> Aceton <SEP> (20%)
<tb> 22-26 <SEP> (je <SEP> 40 <SEP> ml) <SEP> Skellysolve <SEP> B <SEP> -Hexan <SEP> + <SEP> Aceton <SEP> (25 <SEP> %)
<tb> 27-30 <SEP> (je <SEP> 40 <SEP> ml) <SEP> SkellysolveB -Hexan <SEP> + <SEP> Aceton <SEP> (50%) Die Fraktionen 2 bis einschliesslich 13 enthalten insgesamt 140 mg.
Sie werden vereinigt, eingedampft und der Rückstand aus Aceton- SkellysolveB - Hexan und aus Methylenchlorid umkristallisiert. Man erhält 89 mg 6a-Methyl=9a-fluor-1 Iss,17a,21-trioxy-1,4- pregnadien-3,20-dion-21-acetat vom Smp. 233 bis 237 C. Ultraviolettabsorption n, 238,5 mZa; am = 15,325; Infrarotabsorption in Nujol Mineralöl:
Hyd'roxyl 3430 cm-1, 21-Autoxy-20-keto 1735, 1717 cm-1, konjugierte 3-Ketogruppe 1658 cm-1, 41.4-Doppelbindungen 1615, 1610 cm-', Acetat-C-O-Bindung 1270, 1239 cm-'.
Der Ester kann folgendermassen verseift werden: 100 mg 6a-Methyl-9a-fluor-1 lss,17a,21-trioxy-1,4- pregnadien-3,20-dion-21-acetat werden in einer Lösung aus 2 ml Methanol und 0,1 ml Wasser, die vorher durch Durchleiten von Stickstoff von Luft befreit wurde, gelöst und mit 50 mg Kaliumcarbonat versetzt. Man lässt unter Stickstoff 6 Stunden bei Zimmertemperatur stehen.
Dann neutralisiert man mit 5 %iger wässriger Salz- säure, verdünnt mit 5 ml Wasser und kühlt. Das durch Filtration gewonnene feste Produkt wird aus Aceton- SkellysolveB -Hexan umkristallisiert, wobei man reines 6a-Methyl-9a-fluor-1 lss,l7a,21-trioxy-1,4- pregnadien-3,20-dion erhält.
Das erhaltene Hydrocortison-Derivat kann folgen dermassen zum entsprechenden Cortison-Derivat oxydiert werden: Man stellt eine Lösung her, die in 1 ml Essig säure 50 mg 6a-Methyl-9a-fluor-11 ss,17a,21-trioxy-1,4- pregnadien-3,20-dion-21-acetat, 20 mg Chromsäureanhydrid und 1 Tropfen (etwa 50 mg) Wasser enthält. Diese Mischung wird bei Zimmertemperatur mehrmals geschüttelt und 4 Stun den stehengelassen. Dann giesst man in 10 ml Was- ser und kühlt 20 Stunden bei etwa 5 .
Das aus der wässrigen Lösung ausgeschiedene Steroid wird auf Filterpapier .gesammelt und zweimal aus Aceton um kristallisiert. Man erhält 6a-Methyl-9a-fluor-17a,21-dioxy-1,4-pregnadien- 3,11,20-trion-21-acetat.
Durch Hydrolyse von 6a-Methyl-9a-fluor-17a,21-dioxy-1,4-pregnadien- 3,11,20-trion-21-acetat mit Kaliumhydroxyd in Methanol erhält man das 6a-Methyl-9a-fluor-17a,21-dioxy-1,4- pregnadien-3,11,20-trion.