<Desc/Clms Page number 1>
Gegenstand der EP-OS 004913 ist u. a. ein Verfahren zur Herstellung von 17-C-Steroid-a-propionsäureverbindungen durch mikrobiellen Seitenkettenabbau an 17-C-Seitenkettensteroidsubstraten.
Auf diesem Wege gelingt insbesondere die Herstellung von 3-0xo-pregna-4-en-20-carbonsäure ( & 4-BNQ) und/oder 3-Oxo-pregna-1,4-dien-20-carbonsäure (#1,4-BNC). Bei diesem Verfahren wird mit Mikroorganismen-Defektmutanten gearbeitet, die auch in Abwesenheit von den Steroidringabbau und/oder das Wachstum hemmenden Inhibitoren Steroidverbindungen mit dem 17-C-α-Propionsäureest liefern.
Diese Defektmutanten werden gemäss den Angaben der genannten EP-OS gewonnen und gezüchtet.
Eine Abwandlung dieses Verfahrens wird in der EP-OS 015308 geschildert.
Die Strukturformeln der A4-BNC und A 1, 4-BNC sind die folgenden :
EMI1.1
3-Oxo-pregna-4-en-20-carbonsäure.
EMI1.2
EMI1.3
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
pe von 3-0xo-pregna-4-en-20-carbonsäure (A 4-BNC) der Formel
EMI2.2
bzw. 3-0xo-pregna-1, 4-dien-20-carbonsäure (A 1, 4-BNC) der Formel
EMI2.3
das dadurch gekennzeichnet ist, dass man die Säuren der Formel (I) bzw.
(II) durch Umsetzung mit einem Halogenierungsmittel, insbesondere Thionylchlorid, bei höchstens mässig erhöhten Temperaturen in ihre Säurehalogenide umwandelt und diese dem Carboxy-Inversions-Abbau unterwirft, indem dieses Säurehalogenid mit einer Persäure bei Temperaturen von-50 bis 0 C umgesetzt und das Reaktionsprodukt unter basischen Bedingungen bei mässigen Temperaturen, z. B. im Bereich von 0 C, mit einem Überschuss von Base verseift wird, woraufhin man gewünschtenfalls das Verseifungsprodukt in die gebildeten 20-Hydroxy-und die 20 (21)-en-Steroid-Verbindungen auftrennt. Die Auftrennung kann beispielsweise durch Umkristallisieren oder chromatographische Trennung in seine Komponenten erfolgen.
Die C-20-Alkohole lassen sich durch übliche Reaktionen der organischen Chemie in die entsprechenden Progesteronderivate überführen. Die C-20 (21)-Alkene lassen sich nach im Prinzip ebenfalls bekannten Verfahren zu Verbindungen umwandeln, die Sauerstoff-Funktionen an C-20-C-21 haben. Solche Verfahren sind z. B. in L. und M. Fieser, Steroide, S. 677ff (Verlag Chemie, Weinheim/Berg - strasse, [1961]) und der dort zitierten Originalliteratur beschrieben. Die C-20-Alkene werden dabei in Derivate vom Cortexon-Typ umgewandelt.
Der Abbau von Carbonsäuren zu Alkoholen durch Carboxy-Inversions-Reaktion mittels Persäuren und Verseifung des Reaktionsprodukts ist in der Literatur beschrieben, vgl. J. Org. Chem. 30, 3760 [1965], D. B. Denney, N. Sherman"Degradation of Acids to Alcohols by the Carboxy-Inversion Reaction". In dieser Erstveröffentlichung dieser Verfahrenstechnik wird die Reaktion allerdings nur an einfachen aliphatischen Carbonsäuren geschildert. Die Anwendung dieses Reaktionsweges auf Verbindungen mit einer Steroid-Teilstruktur wird in J. Org. Chem. 38, 3040 [1973], insbesondere S. 3041/3042 geschildert.
Zur Herstellung von Zwischenprodukten zur Synthese von Steroidhormonen (besonders Nebennierenrindenhormonen), die zudem noch Partialstrukturen vom Typ des A-Ringes in & 4-BNC und & 1, 4-BNC enthalten, ist dieser Abbau jedoch noch nicht angewendet worden. Seine problemlose Anwendbarkeit unter den im folgenden noch im einzelnen geschilderten Verfahrensbedingungen und die dabei erhaltenen Verfahrensergebnisse waren für den Fachmann nicht mit Sicherheit voraussagbar.
<Desc/Clms Page number 3>
Im einzelnen gilt zu den Bedingungen des neuen Verfahrens das Folgende :
Die A 4-bzw. die A1, 4-BNC wird zunächst in das entsprechende 20-Säurehalogenid, insbesondere das Säurechlorid umgewandelt. Hier gelten im einzelnen die Angaben der eingangs erwähnten DE-OS. So kann beispielsweise die Darstellung des Säurechlorids aus der freien Steroidcarbonsäure vorteilhaft bei Temperaturen von 0 bis 5 C in Methylenchlorid und mit einem geringen Überschuss von Thionylchlorid als chlorierendem Agens erfolgen. Eine katalytische Menge Pyridin beschleunigt insbesondere bei der a 4-BNC die Reaktion, ist aber nicht unbedingt erforderlich.
An Stelle von Methylenchlorid können andere inerte Lösungsmittel, z. B. Chloroform oder Äther eingesetzt werden. Ebenso können andere Chlorierungsmittel, z. B. Phosphortrichlorid oder Phosphorpentachlorid verwendet werden, jedoch ist Thionylchlorid vorzuziehen. Das als Katalysator verwendete Pyridin kann auch durch Dimethylformamid ersetzt werden.
An Stelle der genannten Chlorierungsmittel können andere Halogenierungsmittel, z. B. Thionylbromid, Phosphortribromid oder Phosphorpentabromid verwendet werden, welche das entsprechende Säurebromid liefern.
Der Abbau der 20-Carboxylgruppe erfolgt dann mittels der Carboxy-Inversions-Reaktion durch Umsetzung des Säurehalogenids mit einer Persäure und anschliessender Verseifung des aus dem gemischten Persäureanhydrid gebildeten Umlagerungsproduktes, siehe hiezu die bereits zitierte Ver-
EMI3.1
Alcohols by the Carboxy-Inversion Reaction".
Als Persäure zur Bildung des gemischten Persäureanhydrids wird erfindungsgemäss bevorzugt m-Chlorperbenzoesäure eingesetzt. Diese Verbindung steht in technischen Mengen zur Verfügung, ist relativ ungefährlich in der Handhabung und bringt einen glatten Reaktionsablauf. An Stelle von m-Chlorperbenzoesäure können aber auch andere Persäuren eingesetzt werden. Bevorzugt sind dabei aromatische Persäuren, insbesondere solche mit einem elektronenziehenden Rest am aromatischen Kern wie p-Nitroperbenzoesäure.
Die Umsetzung des Steroid- 20-Carbonsäurechlorids mit der Persäure, insbesondere mit m-Chlorperbenzoesäure wird bei Temperaturen zwischen -50 C und Raumtemperatur durchgeführt.
Die bevorzugten Reaktionstemperaturen liegen zwischen -10 und -30DC.
Die Umsetzung erfolgt zweckmässig in einem inerten Lösungsmittel in Gegenwart einer Base.
Als Lösungsmittel werden beispielsweise halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid oder Chloroform, Äther, wie Diäthyläther oder Tetrahydrofuran, Nitrile, wie Acetonitril, Säureamide, wie Dimethylformamid oder Ketone, wie z. B. Aceton, eingesetzt. Die bevorzugten inerten Verdünnungsmittel sind Lösungsmittel mit einer gewissen Polarität. Als Basen sind tertiäre Stickstoffbasen besonders geeignet. Beispiele hiefür sind Pyridin, Methylpyridine, N, N-Dimethylaminopyridin, Triäthylamin oder Äthyldiisopropylamin. Es kommen also sowohl ringförmige als auch offenkettige tertiäre Amine in Betracht. Aber auch anorganische basische Komponenten, insbesondere basische Salze aus starken Basen und schwachen, insbesondere flüchtigen Säuren, können Verwendung finden. Ein geeignetes Beispiel ist etwa Lithiumcarbonat.
Die Base wird vorzugsweise wenigstens in solchen Mengen eingesetzt, dass eine Bindung des bei der Umsetzung entstehenden Halogenwasserstoffs möglich ist.
Die Reaktionsführung erfolgt vorzugsweise derart, dass der Lösung des Steroidcarbonsäurehalogenids im inerten Lösungsmittel nach Kühlung auf die gewünschte Anfangstemperatur der Reaktion-z. B. nach Kühlung auf -30DC - die Persäure und dann anschliessend unter Rühren und Kühlen vorsichtig portionsweise die basische Komponente zugesetzt werden. Man lässt dann über einen längeren Zeitraum, z. B. über Nacht, auf Raumtemperatur erwärmen und zieht anschliessend das Lösungsmittel weitgehend ab.
In der nachfolgenden Reaktionsstufe wird das primär entstandene Umsetzungsprodukt der Verseifung unterworfen. Bevorzugt erfolgt die Verseifung unter basischen Bedingungen und dabei zweckmässigerweise unter basisch/alkoholischen Bedingungen. Geeignet ist zur Verseifung beispielsweise alkoholische Kali- oder Natronlauge. Die Verseifung wird vorzugsweise bei mässigen Temperaturen,
EMI3.2
<Desc/Clms Page number 4>
seifung eingesetzte Basenmenge das Drei- bis Achtfache des stöchiometrischen Betrages, bezogen auf eingesetzte Steroidcarbonsäure, betragen. Mengen des Vier- bis Sechsfachen an Base sind hier bevorzugt.
Das Verseifungsprodukt wird nach Abschluss der Reaktion eingeengt und dann mit einem inerten mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel, beispielsweise Methylenchlorid, aufgenommen, gewaschen und dann zur Trockne eingeengt.
EMI4.1
ponenten dieses rohen Reaktionsgemisches können beispielsweise durch chromatographische Verfahren voneinander getrennt werden.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass im Verfahren der Erfindung die neugeschaffene olefinische Bindung stets in 20 (21)-Stellung, nicht aber-auch nicht teilweise-in der 17 (20)-Stellung erscheint.
Das folgende Beispiel schildert zunächst die Herstellung der Steroidcarbonsäurehalogenide und anschliessend deren Umsetzung mit m-Chlorperbenzoesäure.
Beispiel : Abbau von A1, 4-BNC zu 20-Hydroxy-pregna-1, 4-dien-3-on (A) und Pregna-1, 4, 20 (2l) - - trien-3-on (B)
Zunächst wird A1, 4-BNC in das entsprechende Säurechlorid umgewandelt : 17 g (50 mMol) Al, 4-BNC in 100 ml abs. eH, Cl, werden bei O'C mit 4, 0 ml (55 mMol) frisch über Squalen destilliertem Thionylchlorid versetzt und 20 min bei 0 C gerührt. Danach werden das Lösungsmittel und überschüssiges Thionylchlorid bei der gleichen Temperatur im Vakuum entfernt. Der Rückstand wird wieder in Methylenchlorid aufgenommen und die Lösung nochmals zur Trockne eingeengt. Der Rückstand ist für weitere Umsetzungen zu verwenden.
Um ein zur Analyse geeignetes Säurechlorid zu erhalten, wird das rohe Säurechlorid mit abs.
Äther digeriert und nach dem Abziehen des Äthers sorgfältig an der Ölpumpe getrocknet.
Das Säurechlorid wird in 100 ml abs. CH2C12 gelöst, dann tropft man bei-40 C zunächst eine Lösung von 10, 0 g m-Chlorperbenzoesäure (90%ig, Rest m-Chlorbenzoesäure) in 100 ml abs. Methylenchlorid, danach eine Lösung von 60 mMol trockenem Pyridin in wenig abs. CHCl zu und lässt die Mischung über Nacht auf Raumtemperatur kommen.
Das Lösungsmittel wird im Vakuum weitgehend entfernt, der Rückstand wird mit 125 ml 2 n methanolischer Kalilauge versetzt und mehrere Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Man zieht einen Teil des Methanols im Vakuum ab, nimmt in Methylenchlorid auf und wäscht die Methylenchlorid-Phase nacheinander mit Wasser, verdünnter Schwefelsäure und wieder mit Wasser.
Nach Trocknen der organischen Phase und Abziehen des Lösungsmittels erhält man 14, 6 g kristallinen Rückstand mit 60% (A) und 30% (B), (A) und (B) können durch Chromatographieren auf einer Kieselgelsäule voneinander getrennt werden.
Schmelzpunkt des 20-a-Hydroxy-pregna-l, 4-dien-3-ons (A) : 161 bis 166 C.
Schmelzpunkt des Pregna-1, 4, 20 (21) -trien-3-ons (B) : 170 bis 171 C/Lit. : 166 bis 167 C in J. C. S. Perkin 1, 2064[1979].
MS, IR und NMR-Spektren bestätigen die hier angegebenen Strukturen der Reaktionsprodukte.
Überraschend ist, dass beim Abbau des Säurechlorids neben dem Alkohol (A) selektiv nur das Alken (B) mit 20 (21)-Doppelbindung entsteht. Das im Prinzip auch mögliche Alken mit 17 (20)-Dop- pelbindung konnte nicht gefunden werden.