Verfahren zur Herstellung östrogener Verbindungen Es sind schon zahlreiche natürliche östrogene Hor mone isoliert worden. Ihre Strukturformeln wurden nicht allein durch Untersuchungen über den Abbau, sondern durch die Totalsynthese dieser östrogenen Verbindungen bestimmt.
Die Nomenklatur der östrogenen Hormone ba siert auf dem Grundkohlenwasserstoff dieser Reihe, dem östran, das folgende Formel hat:
EMI0001.0012
Für das natürlich vorkommende Hormon östron wurde folgende Strukturformel angenommen:
EMI0001.0015
Der obigen Nomenklatur entsprechend, kann die Ver bindung als di.3.5-Östratrien-3-ol-17-on bezeichnet werden.
Die Konfiguration der östrogenen Verbin dungen lässt nicht allein verschiedene stereoisomere Strukturen, sondern auch Strukturisomere zu, die be trächtliche Variabilität in der Stellung der Doppel bindungen in den Molekülen aufweisen können. Wie erwartet, ist die isomere Struktur solcher nah ver wandter Verbindungen als Ursache für Unterschiede in deren physiologischer Aktivität anzusehen. In einigen Fällen sind die verschiedenen isomeren Struk turen in der Natur gefunden worden.
Andere Stereo- oder Strukturisomere, die entweder in, der Natur nicht vorkommen oder bis jetzt noch nicht isoliert und identifiziert worden sind, erhält man durch che mische Behandlung verschiedener bekannter östro- gener Verbindungen. Diese verschiedenen Verbindun gen können verwendet werden, um die Aktivität na türlich vorkommender Hormone zu erhöhen.
Ausser dem können mit der Synthetisierung neuer östrogener Strukturen Verbindungen geschaffen werden, die es dem Kliniker ermöglichen, nicht allein die Aktivität bekannter Östrogene zu erhöhen oder zu ergänzen, sondern auch physiologische Reaktionen oder Wir kungen von bisher unbekannter oder unerreichter Art zu erzeugen.
So weist beispielsweise, wie weiter oben dargelegt wurde, das natürlich vorkommende Hormon Östron am C-Atom 17 eine Ketonfunktion auf. Während die Hydrierung von Östron-17 in neutralem oder alkali schem Medium oder die Reduktion mit Natrium und Alkohol zu östrädiol-3,17,B führt, wird bei der Re duktion von Östron-17 mit Raney-Nickel-Katalysator in wässriger Kalilauge eine Mischung von Östradiol- 3,17ss und Östradiol-3,
17aerhalten, wobei die letztere einen höheren Schmelzpunkt und eine geringere Wirk- samkeit als die Verbindung mit der ss-Konfiguration aufweist.
Mittels geeigneter synthetischer Massnahmen ist nun die Herstellung eines Isomeren von Östron-17 gelungen, in welchem die Ketonfunktion sich am C-Atom 16 befindet. Die Herstellung dieser synthe tischen östrogenen Verbindung, die als Östron-16 bezeichnet wird, ermöglicht weitere strukturelle Mo- difikationen, wobei bisher unbekannte physiologisch aktive Verbindungen erhalten werden.
Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Herstellung von in 3-Stellung gegebenenfalls verester- ten oder verätherten östradiol-3,16ss der Formel:
EMI0002.0008
worin Y eine freie, veresterte oder verätherte Oxy- gruppe bedeutet, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man die entsprechende Verbindung der Formel:
EMI0002.0012
reduziert.
Es wurde .nämlich gefunden, dass sich das Östron-16 (und in gleicher Weise auch seine 3-Ester und 3-Äther) unter günstigen Reaktionsbedingungen reduzieren lässt, wobei die neue, bisher unbekannte östrogene Verbindung östradiol-3,16ss der folgenden Formel erhalten wird:
EMI0002.0018
Diese Verbindung enthält zwei freie Hydroxylgruppen, welche nachträglich verestert oder veräthert werden können, wobei man die Mono- und Diester ebenso wie die Mono- und Diäther erhält. Gemischte Äther ester kann man auch herstellen, wenn eine der an wesenden Hydroxylgruppen des Moleküls verestert wird, während die andere Hydroxylgruppe veräthert wird.
So kann man beispielsweise den 3 Methyläther des Ostradiol-3,16fl ebenso wie die entsprechenden 3-Propyl-, 3-Äthyl-, 3 Benzyl-, 3-Tolyl-, 3-Äthinyl-, 3-Phenyl-, 3-Cyclopentyl- und 3-Naphthyläther ein fach erhalten.
Die gemischten Ätherester gewinnt man durch Veresterung der restlichen freien Hydro- xylgruppe. Umgekehrt kann man zunächst die Hydro- xylgruppe in 3-Stellung des Östradiol-3,
l 6ss unter An wendung der Schotten-Baumann-Reaktion verestern und dann die restliche freie Hydroxylgruppe in 16- Stellung veräthern. Eine andere bequeme Methode zur Herstellung der gemischten Ätherester besteht darin,
die Hydroxylgruppe in 3-Stellung in dem Östron-16 schon vor der Reduktion zu veräthern und dann nach der Reduktion das in 3-Stellung verätherte Östradiol-3,16ss zu verestern.
Bei Verwendung der Reaktionsteilnehmer in geeigneten stöchiometrischen Verhältnissen können unter günstigen Reaktions bedingungen die symmetrischen Diäther und Diester des östradiol-3,16ss erhalten werden.
Diese neuen östrogenen Verbindungen besitzen noch den unveränderten d1,3,.5-Östratrienkern. <I>Beispiel 1</I> 250 mg östron-16 und 400 mg Adams-Katalysa- tor (Platinoxyd, Pt02) werden mit 100 cm3 0,5n- wässriger Natronlauge bedeckt und die Reaktions mischung mit Wasserstoff unter einem Druck von 2,68 kg/cm2 12 Stunden bei einer Temperatur von 25 gerührt.
Nach 24stündigem Stehen bei einer Tem peratur von 25 trennt man die Flüssigkeitsphase dieser Mischung von dem Katalysator durch Filtra tion ab, wäscht den Katalysator mit 0,5n-wässriger Natronlauge, vereinigt das Filtrat mit der Waschflüs sigkeit, säuert die vereinigten Flüssigkeiten mit kon zentrierter Salzsäure an und füllt mit Wasser auf 400 cms auf.
Die erhaltene wässrige Mischung extra hiert man mit 400 cm3 Diäthyläther, wäscht den Ätherextrakt zweimal mit je 250 cm3 Wasser und dampft die Ätherphase zur Trockne ein, wobei man einen kristallinen Rückstand erhält. Zu diesem kri stallinen Rückstand fügt man eine Mischung, die aus 0,24 g Carboxy-methoxy-amin-hemihydrochlorid, 0,37g Kaliumacetat und 40 cm3 wässrigem n-Pro- panol (1:
3) besteht, erhitzt die erhaltene Mischung am Rückfluss 3 Stunden auf dem Dampfbad, kühlt sie dann ab, lässt sie 24 Stunden bei 25 stehen, nimmt sie in 400 cm3 Äther auf und führt die ätheri sche Lösung in einen Scheidetrichter über, der 400 em3 wässriges 3o/oiges Natriumbicarbonat ent hält. Die ketonhaltige, nicht reduzierte Fraktion bleibt in der wässrigen Phase zurück.
Nach Extraktion der ätherischen Lösung (d. h. nach gutem Durchschütteln des Scheidetrichters) wird die ätherische Phase ab getrennt, dann mit 400 cm3 0,5n-Salzsäure, anschlie ssend mit 300.cms 3o/oiger wässriger Natriumbicar- bonatlösung und schliesslich mit 300 cm3 Wasser ge waschen. Beim Eindampfen der ätherischen Phase er hält man das keine Ketongruppe aufweisende Reak tionsprodukt in kristalliner Form.
Diese Fraktion, die keine Ketongruppe enthält, wird zunächst aus heissem wässrigem Methanol, dann aus einer Mi schung von Aceton und Cyclohexan umkristallisiert, indem man das Produkt in der Mischung auflöst und das Volumen des Lösungsmittels vermindert. Die ge bildeten Kristalle werden abfiltriert, mit Skelly- solve B gewaschen und getrocknet, dann aus heissem Aceton erneut umkristallisiert und wieder mit Wasser gewaschen und getrocknet.
Das erhaltene Reaktions produkt ist Östradiol-3,16ss und schmilzt bei 224 bis 226 .
<I>Beispiel 2</I> Zu einer Suspension einer Mischung von etwa 800 mg Östron und Östron-16 in Methanol werden bei 20 0,20 g Natriumborhydrid (NaBH4) in 15 cm3 Methanol zugegeben und die erhaltene Lösung 30 Mi nuten bei der oben angegebenen Temperatur ge rührt.
Dann spült man die Seiten des Reaktions gefässes mit 5 cm3 Methanol ab, rührt die Mischung weiterhin 30 Minuten bei Raumtemperatur, fügt dann 15 em3 1 n-wässriger Natronlauge hinzu, rührt wie derum, lässt die Reaktionsmischung 24 Stunden bei Raumtemperatur stehen und bringt sie dann in einen Scheidetrichter ein, der 400 cm3 0,5n-wässrige Na tronlauge und 40g Natriumbicarbonat enthält, wo bei man 400 cm3 der 0,25n-wässrigen Natronlauge benutzt, um die Überführung der Mischung in den Scheidetrichter zu bewerkstelligen.
Dann fügt man 800 cm3 Benzol zu der Mischung, trennt nach Extrak tion (Schütteln) die Benzolphase ab, wäscht sie mit 800 cm3 3 /oigem wässrigem Natriumcarbonat, an schliessend zweimal mit 500-cm3-Portionen von Was ser. Beim Eindampfen der Benzolschicht werden 0,65 g eines kristallinen Rückstandes gewonnen.
Den kristallinen Rückstand löst man in 20 cm3 heissem Methanol, fügt 60 cm3 Wasser zu, wobei man eine kristalline Fällung erhält. Man kühlt die Mi schung 72 Stunden lang, filtriert dann das kristalline Produkt ab, wäscht es mit Wasser und trocknet es. Dann reinigt man die Verbindung weiter, indem man sie in Aceton löst, der Lösung zum Entfärben Aktiv kohle zufügt und schliesslich aus einer Mischung von Aceton und Skellysolve B umkristallisiert.
Die Kri- stalle werden mit Skellysolve B gewaschen, ge trocknet und wiederum aus einer Mischung von Aceton und Skellysolve B umkristallisiert. Nach einer Reihe von weiteren fraktionierten Umkristalli sationen aus Methanol, aus Äthanol und aus einer Mischung von Aceton und Skellysolve B erhält man 154 mg Östradiol-3,16ss, das bei 223,5 bis 225 schmilzt. Der Mischschmelzpunkt mit dem Produkt, das nach Beispiel 1 erhalten wurde, liegt bei 223,5 bis 225,5 .
Die 3-Alkylester des östradiol-3,16ss, wie das 3-Acetat, 3-Propionat, 3-Acrylat und dergleichen, können aus den entsprechenden 3-Estern des östron- 16 durch Reduktion mit Wasserstoff unter Verwen dung von Adams-Katalysator (Platinoxyd, Pt02), wie es in Beispiel 1 beschrieben ist, hergestellt wer den, mit der Abweichung, dass einer neutralen oder leicht sauren Lösung anstelle des alkalischen Systems von Beispiel 1 der Vorzug gegeben wird,
um die Ketogruppe am C-Atom 16 zur Hydroxylgruppe zu reduzieren.
<I>Beispiel 3</I> 190 mg des 3-Methyläthers des östron-16 werden in 15 cm3 absolutem Methanol gelöst, die Lösung auf 20 gekühlt, dann eine Lösung von 0,04 g Na triumborhydrid in 5 cms absolutem Methanol zu gefügt und die Reaktionsmischung 45 Minuten ge rührt. Die Seiten .des Reaktionsgefässes spült man zweimal mit 1-cm3-Portionen von Methanol während des Rührens ab. Dann fügt man 1 cm3 Aceton der Mischung zu und setzt das Rühren 30 Minuten bei Raumtemperatur fort.
Man fügt 5 cms n-wässriger Natronlauge hinzu, setzt das Rühren weitere 15 Mi nuten fort, erhitzt dann die Reaktionsmischung auf einem Dampfbad und fügt nach und nach Wasser zu, bis die Mischung trüb wird. Dann kühlt man die Mi schung und stellt sie etwa 24 Stunden kalt. Es schei det sich ein kristallines Produkt ab, das abfiltriert, gewaschen und getrocknet wird. Das Produkt stellt den 3-Methyläther des östradiol-3,16ss dar und hat einen Schmelzpunkt von 103,5 bis 104 .
<I>Beispiel 4</I> Der 3-Benzyläther des Östradiol-3,16ss kann durch Benzylierung von Östron-16 mit anschliessen der Reduktion des 3-Benzyläthers des Östron-16 mittels Natriumborhydrid erhalten werden. Das erhal tene 3-Benzyloxy-16ss-oxy-41,3.5-östratrien schmilzt bei 148 bis 14911.
Die ätherartige gebundene Benzylgruppe in 3- Stellung kann durch Hydrogenolyse unter Verwen dung von Palladium-Tierkohle als Katalysator ent fernt und so die freie phenolische Hydroxylgruppe am C-Atom in 3-Stellung erhalten werden.
Method of Making Estrogenic Compounds Numerous natural estrogenic hormones have been isolated. Their structural formulas were determined not only through studies of the breakdown, but through the total synthesis of these estrogenic compounds.
The nomenclature of the estrogenic hormones is based on the basic hydrocarbon of this series, the estran, which has the following formula:
EMI0001.0012
The following structural formula was assumed for the naturally occurring hormone oestrone:
EMI0001.0015
According to the above nomenclature, the compound can be referred to as di.3.5-oestratrien-3-ol-17-one.
The configuration of the estrogenic compounds allows not only different stereoisomeric structures, but also structural isomers that can have considerable variability in the position of the double bonds in the molecules. As expected, the isomeric structure of such closely related compounds is believed to be the cause of differences in their physiological activity. In some cases the various isomeric structures have been found in nature.
Other stereo or structural isomers, which either do not occur in nature or have not yet been isolated and identified, can be obtained by chemically treating various known estrogenic compounds. These various compounds can be used to increase the activity of naturally occurring hormones.
In addition, with the synthesis of new estrogenic structures, compounds can be created that enable the clinician not only to increase or supplement the activity of known estrogens, but also to generate physiological reactions or effects of a previously unknown or unattainable type.
For example, as explained above, the naturally occurring hormone estrone has a ketone function on carbon atom 17. While the hydrogenation of estrone-17 in a neutral or alkaline medium or the reduction with sodium and alcohol leads to estradiol-3,17, B, a mixture is formed in the reduction of estrone-17 with a Raney nickel catalyst in aqueous potassium hydroxide solution of estradiol-3,17ss and estradiol-3,
17a, the latter having a higher melting point and less potency than the compound with the ss configuration.
By means of suitable synthetic measures, an isomer of oestrone-17 has now been successfully prepared, in which the ketone function is located on carbon atom 16. The production of this synthetic estrogenic compound, which is referred to as estrone-16, enables further structural modifications, with previously unknown physiologically active compounds being obtained.
The invention now relates to a process for the preparation of optionally esterified or etherified estradiol-3,16ss of the formula:
EMI0002.0008
wherein Y is a free, esterified or etherified oxy group, which is characterized in that the corresponding compound of the formula:
EMI0002.0012
reduced.
It was found that oestrone-16 (and in the same way also its 3-esters and 3-ethers) can be reduced under favorable reaction conditions, the new, hitherto unknown estrogenic compound being given oestradiol-3,16ss of the following formula becomes:
EMI0002.0018
This compound contains two free hydroxyl groups which can subsequently be esterified or etherified, whereby the mono- and diesters as well as the mono- and diethers are obtained. Mixed ether esters can also be produced if one of the hydroxyl groups present in the molecule is esterified while the other hydroxyl group is etherified.
For example, the 3 methyl ethers of ostradiol-3,16fl as well as the corresponding 3-propyl, 3-ethyl, 3-benzyl, 3-tolyl, 3-ethynyl, 3-phenyl, 3-cyclopentyl and 3-naphthyl ether received a fold.
The mixed ether esters are obtained by esterification of the remaining free hydroxyl group. Conversely, one can first use the hydroxyl group in the 3-position of the estradiol-3,
Esterify l 6ss using the Schotten-Baumann reaction and then etherify the remaining free hydroxyl group in the 16-position. Another convenient method of making the mixed ether esters is to
to etherify the hydroxyl group in the 3-position in the oestrone-16 before the reduction and then to esterify the oestradiol-3,16ss etherified in the 3-position after the reduction.
When using the reactants in suitable stoichiometric ratios, the symmetrical diether and diester of estradiol-3,16ss can be obtained under favorable reaction conditions.
These new estrogenic compounds still have the unchanged d1,3,5-oesttrial core. <I> Example 1 </I> 250 mg of estron-16 and 400 mg of Adams catalyst (platinum oxide, Pt02) are covered with 100 cm3 of 0.5N aqueous sodium hydroxide solution and the reaction mixture is filled with hydrogen under a pressure of 2, 68 kg / cm2 stirred for 12 hours at a temperature of 25.
After standing for 24 hours at a temperature of 25, the liquid phase of this mixture is separated from the catalyst by filtration, the catalyst is washed with 0.5N aqueous sodium hydroxide solution, the filtrate is combined with the washing liquid, and the combined liquids are acidified with concentrated hydrochloric acid and fill up with water to 400 cms.
The aqueous mixture obtained is extracted with 400 cm3 of diethyl ether, the ether extract is washed twice with 250 cm3 of water each time and the ether phase is evaporated to dryness, a crystalline residue being obtained. A mixture consisting of 0.24 g of carboxymethoxyamine hemihydrochloride, 0.37 g of potassium acetate and 40 cm3 of aqueous n-propanol (1:
3), heat the mixture obtained under reflux for 3 hours on the steam bath, then cool it down, leave it to stand for 24 hours at 25, absorb it in 400 cm3 of ether and transfer the ethereal solution into a separating funnel that contains 400 cm3 aqueous 3o / o sodium bicarbonate contains. The ketone-containing, non-reduced fraction remains in the aqueous phase.
After the ethereal solution has been extracted (ie after the separating funnel has been thoroughly shaken), the ethereal phase is separated off, then with 400 cm3 of 0.5N hydrochloric acid, then with 300 cm3 of 30 / o aqueous sodium bicarbonate solution and finally with 300 cm3 of water to wash. When the ethereal phase is evaporated, the reaction product which has no ketone group is kept in crystalline form.
This fraction, which contains no ketone group, is recrystallized first from hot aqueous methanol, then from a mixture of acetone and cyclohexane by dissolving the product in the mixture and reducing the volume of the solvent. The crystals formed are filtered off, washed with Skelly- solve B and dried, then recrystallized again from hot acetone and washed again with water and dried.
The reaction product obtained is estradiol-3.16ss and melts at 224-226.
<I> Example 2 </I> To a suspension of a mixture of about 800 mg of oestrone and oestrone-16 in methanol, 0.20 g of sodium borohydride (NaBH4) in 15 cm3 of methanol are added at 20 and the resulting solution for 30 minutes Stirred above temperature ge.
The sides of the reaction vessel are then rinsed with 5 cm3 of methanol, the mixture is stirred for a further 30 minutes at room temperature, then 15 cm3 of 1N aqueous sodium hydroxide solution is added, the mixture is stirred again, the reaction mixture is left to stand for 24 hours at room temperature and then brought to the fore into a separating funnel which contains 400 cm3 of 0.5N aqueous sodium hydroxide solution and 40g of sodium bicarbonate, where 400 cm3 of the 0.25N aqueous sodium hydroxide solution is used to transfer the mixture into the separating funnel.
800 cm3 of benzene are then added to the mixture, after extraction (shaking) the benzene phase is separated off, washed with 800 cm3 of 3 / o aqueous sodium carbonate, then twice with 500 cm3 portions of water. When the benzene layer is evaporated, 0.65 g of a crystalline residue is obtained.
The crystalline residue is dissolved in 20 cm3 of hot methanol, 60 cm3 of water are added, a crystalline precipitate being obtained. The mixture is cooled for 72 hours, then the crystalline product is filtered off, washed with water and dried. The compound is then further purified by dissolving it in acetone, adding activated charcoal to the solution to decolorize it and finally recrystallizing it from a mixture of acetone and Skellysolve B.
The crystals are washed with Skellysolve B, dried and again recrystallized from a mixture of acetone and Skellysolve B. After a series of further fractional recrystallizations from methanol, from ethanol and from a mixture of acetone and Skellysolve B, 154 mg of estradiol-3.16ss, which melts at 223.5 to 225, are obtained. The mixed melting point with the product obtained according to Example 1 is 223.5 to 225.5.
The 3-alkyl esters of estradiol-3,16ss, such as 3-acetate, 3-propionate, 3-acrylate and the like, can be prepared from the corresponding 3-esters of estrone-16 by reduction with hydrogen using Adams catalyst ( Platinum oxide, Pt02), as described in Example 1, who produced, with the exception that a neutral or slightly acidic solution is preferred instead of the alkaline system of Example 1,
to reduce the keto group on carbon 16 to the hydroxyl group.
<I> Example 3 </I> 190 mg of the 3-methyl ether of estrone-16 are dissolved in 15 cm3 of absolute methanol, the solution is cooled to 20, then a solution of 0.04 g of sodium borohydride in 5 cms of absolute methanol is added and the reaction mixture is stirred for 45 minutes. The sides of the reaction vessel are rinsed twice with 1 cm3 portions of methanol while stirring. Then 1 cm3 of acetone is added to the mixture and stirring is continued for 30 minutes at room temperature.
5 cms of n-aqueous sodium hydroxide solution are added, stirring is continued for a further 15 minutes, the reaction mixture is then heated on a steam bath and water is gradually added until the mixture becomes cloudy. Then you cool the mixture and put it in the cold for about 24 hours. A crystalline product separates out, which is filtered off, washed and dried. The product is the 3-methyl ether of estradiol-3,16ss and has a melting point of 103.5 to 104.
<I> Example 4 </I> The 3-benzyl ether of estradiol-3,16ss can be obtained by benzylation of estrone-16 followed by the reduction of the 3-benzyl ether of estrone-16 by means of sodium borohydride. The 3-benzyloxy-16ss-oxy-41,3.5-estatriene obtained melts at 148 to 14911.
The ethereal bonded benzyl group in the 3-position can be removed by hydrogenolysis using palladium-charcoal as a catalyst and the free phenolic hydroxyl group on the carbon atom in the 3-position can be obtained.