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CH369129A - Method for introducing a hydroxyl group into the 12-position of Reichstein's compound S. - Google Patents

Method for introducing a hydroxyl group into the 12-position of Reichstein's compound S.

Info

Publication number
CH369129A
CH369129A CH6949459A CH6949459A CH369129A CH 369129 A CH369129 A CH 369129A CH 6949459 A CH6949459 A CH 6949459A CH 6949459 A CH6949459 A CH 6949459A CH 369129 A CH369129 A CH 369129A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
compound
reichstein
mixture
introducing
hydroxyl group
Prior art date
Application number
CH6949459A
Other languages
German (de)
Inventor
Gerhard Dr Raspe
Original Assignee
Schering Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schering Ag filed Critical Schering Ag
Publication of CH369129A publication Critical patent/CH369129A/en

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P33/00Preparation of steroids
    • C12P33/06Hydroxylating
    • C12P33/08Hydroxylating at 11 position
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P33/00Preparation of steroids
    • C12P33/06Hydroxylating

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Description

  

  Verfahren zur     Einführung    einer     Hydroxylgruppe    in die     12-Stellung     von     Reichsteins        Verbindung    S    Es ist bereits     bekannt,    dass man auf biochemi  schem Wege     Hydroxylgruppen    als     Substituenten    an  den verschiedensten Stellen in das Molekül von     Ste-          roiden    einführen kann. Jedoch ist eine Einführung     in     die     12-Stellung    allein auf diesem Wege bisher nicht  beschrieben.

   Man kennt lediglich eine     gleichzeitige     Einführung von     Hydroxylgruppen    in die 12- und     15-          Stellung    (vergleiche     Chem.        Ber.,    Band 90, 1957, Seite  2576 ff.)  Es wurde nun gefunden, dass bei der     Inkubation     von     Reichsteins    Verbindung S     (4-Pregnen-17a,    21  diol-3,20-dion) mit dem Pilz     Coniothyrium        hellebori,     Rasse 078, aus der Klasse Fungi     imperfecti    und,

   der  Reihe     Sphaeropsidales    neben dem als Hauptprodukt  in     50o/aiger    Ausbeute entstehenden     Hydrocortison          (4-Pregne@n-11ss,17a-21-triol-3,20-dion)    in     mindestens          25        %        iger        Ausbeute        auch        4-Pregnen-12ss,17a,21-triol-          3,20-dion    gebildet wird.  



  Dieser Befund ist um so überraschender, als nach  den Angaben der Britischen Patentschrift Nummer  749 414 bei der Inkubation des gleichen Ausgangs  materials mit nahestehenden     Pilzen    der     gleichen     Klasse und Reihe als Nebenprodukt     ausschliesslich          11-epi-Hydrocortison    zu     erwarten    war.  



  Bei dem erfindungsgemässen Verfahren     fallen     Haupt- und Nebenprodukt der     Kulturfiltratextrakte          zunächst    als kristallines Gemisch an. Seine vollstän  dige     Auftrennung    durch Kristallisation ist     schwierig     und verlustreich.     Acetyliert    man das nicht weiter auf  zutrennende Gemisch unter normalen     milden    Bedin  gungen, so entstehen vorwiegend die Monoacetate  beider Verbindungen, die sich ebenfalls nur schwer  trennen lassen.

       Acetyli.ert    man dagegen das Gemisch  bei höherer Temperatur, so bildet sich neben dem     21-          Monoacetat    des     Hydrocortisons    das     12ss,21-Diacetat     des     4-Pregnen-12ss,17a-21-trio-3,20-dions.    Die Tren-         nung    dieser Verbindung durch     Kristallisation,    Gegen  stromverteilung oder     Verteilungschromatographie    be  reitet nun     keine    Schwierigkeiten und gelingt praktisch  quantitativ  Das auf diese Weise rein erhältliche     4-Pregnen-          12ss,

  17a    - 21-     triol    -     3,20-dion-12ss,21-diacetat    ist ein       wertvolles    Ausgangsprodukt für     Synthesen    in der       Steroidreihe,    insbesondere zur Herstellung pharma  zeutisch     interessanter        Verbindungen.     



  <I>Beispiel</I>  Es werden 2,41 einer Nährlösung hergestellt, die  pro Liter folgende Bestandteile enthält:  50 g Dextrose, 10 g     Biomalz,    2 g     Natriumnitrat,     1 g     prim.        Kaliumphosphat,    0,5 g     Kaliumchlorid,     0,5 g     Magnesiumsulfat,    0,02 g Eisensulfat.  



  Je 1,2 1 der Lösung werden in einen     Laborfer-          menter    von 2 1     Inhalt    gegeben und hierin 30     Minuten     bei 120  und 1 atü im     Autoklaven        sterilisiert.    Die       Fermenter    bestehen aus einem Glasgefäss     mit    einem  Deckel aus rostfreiem     Stahl;    sie sind ausgerüstet mit  einem     Turbinenrührer,        Zugabestutzen,        Lufteinlei-          tungsrohr    und Luftableitung.

   Jeder     Fermenter    wird  mit etwa 1 Milliarde Sporen des     Coniothyrium        helle-          bori,    Rasse 078, in Form     einer        wässrigen    Suspension       beimpft    und dann 48 Stunden bei     25     mit 500 U. p. M.  gerührt. Inzwischen wird in     einem        Stahlfermenter    mit  50 1 Fassungsvermögen eine Lösung von 1,5 kg Dex  trose, 30 g     prim.        Kaliumphosphat    und 90 g Natrium  nitrat in 30 1 Leitungswasser bereitet und diese 40  Minuten bei 120  und 1 atü sterilisiert.

   Die Kulturen  aus den beiden     Laborfermentern    werden steril ent  nommen, gemischt und von der Mischung 1,6 1     zur          Beimpfung    des.     50-1=Fermenfiers        verwendet.     



  Nach     24stündigem    Rühren     unter    Durchleiten von  1-2     m3        Luft/Stunde    (25 ) werden 5 g     Reichsteins              Verbindung    S in 40     cm3    sterilem     Dimethylformamid     zugegeben.

   Die gleiche Menge wird noch     zweimal     jeweils     im    Abstand von 24 Stunden     zugesetzt.    24  Stunden nach der letzten Zugabe wird die Kultur dem       Fermenter        entnommen,        filtriert    und das     Kulturfiltrat     in einem      Westfalia -Zentrifugalextraktor    viermal mit  je 41     Methylisobutylketon    extrahiert.

   Nach     chromato-          graphischer    Analyse enthält der Extrakt 7,9g     Hy-          drocortison    und 3,9 g     4-Pregnen-12ss,17a,21-triol-          3,20-dion.     



  Der Extrakt wird im Vakuum bis auf etwa  150     cm3    eingedampft. Beim Abkühlen kristallisiert  die erste Fraktion aus, das     Filtrat    wird wieder ein  gedampft und durch Kühlen weitere Kristallfraktionen  gewonnen, die vereinigt und getrocknet werden.  



  Man     erhält    auf diese Weise 11 g eines Produktes,       das        66        %        Hydrocortison        und        27        0/a        4-Pregnen-12ss,          17a,21-triol-3,20-dion    enthält. Das Rohprodukt wird  zweimal aus     Äthylenchlorid,        umkristallisiert,        wodurch     man 7 g     chromatographisch    reines     Hydrocortison     vom F.     212-2.15     erhält.

   Die     Mutterlaugen    werden  eingedampft und der Rückstand mit 10     em3        Pyridin          aufgenommen,    5     cm3        Essigsäureanhydrid    zugesetzt  und das Gemisch 8 Stunden auf 50  erhitzt.

   Das  Reaktionsprodukt wird nach üblicher Aufarbeitung  auf eine Säule gegeben, die 20 g mit     Äthylenglykol          imprägniertes         Celite ,    das heisst eine unter diesem  Handelsnamen bekannte Mischung verschiedener Kie  selerden, enthält.     Eluierung    mit einem Gemisch aus  3 Teilen     Cyclohexan    und 1 Teil     Methylenchlorid    er  gibt 3,5 g     kristallines    Material.

   Durch     Umkristalli-          sieren    aus wenig     wässrigem    Methanol erhält man 3 g  4 -     Pregnen        -12ss,17a,21-        triol    - 3,20     -dion-12ss,21-di-          acetat.       F. 155-157 ;     E238    17 000;     [a]D=    + l22  (Chloro  form).  



  Die Elementaranalyse bestätigt die Zusammen  setzung     der    Verbindung. Der Mischschmelzpunkt mit  einem     authentischen,    Präparat (J.     Chem.        Soc.   <I>1955,</I>  870) gibt     keine    Depression. Die     JR-Spektren    beider  Substanzen sind praktisch identisch.



  Process for introducing a hydroxyl group into the 12-position of Reichstein's compound S It is already known that hydroxyl groups can be introduced as substituents in the most varied of positions in the molecule of steroids in a biochemical manner. However, an introduction to the 12-position in this way alone has not yet been described.

   All that is known is a simultaneous introduction of hydroxyl groups in the 12- and 15-position (compare Chem. Ber., Volume 90, 1957, page 2576 ff.) It has now been found that when Reichstein's compound S (4-Pregnen -17a, 21 diol-3,20-dione) with the fungus Coniothyrium hellebori, breed 078, from the class Fungi imperfecti and,

   of the Sphaeropsidales series, in addition to the hydrocortisone (4-pregne @ n-11ss, 17a-21-triol-3,20-dione), which is the main product in 50% yield, also 4-pregnen-12ss, 17a, 21-triol-3,20-dione is formed.



  This finding is all the more surprising as, according to the information in British patent specification number 749 414, when the same starting material was incubated with related fungi of the same class and series, only 11-epi-hydrocortisone was to be expected as a by-product.



  In the process according to the invention, the main product and by-product of the culture filtrate extracts are initially obtained as a crystalline mixture. Its complete separation by crystallization is difficult and lossy. If the mixture, which is not to be further separated, is acetylated under normal mild conditions, the monoacetates of both compounds are mainly formed, which are also difficult to separate.

       On the other hand, if the mixture is acetylated at a higher temperature, the 12ss, 21-diacetate of 4-pregnene-12ss, 17a-21-trio-3,20-dione is formed in addition to the 21-monoacetate of hydrocortisone. The separation of this compound by crystallization, countercurrent distribution or partition chromatography does not present any difficulties and succeeds practically quantitatively. The 4-pregnen-12ss, which can be obtained in this way,

  17a - 21-triol - 3,20-dione-12ss, 21-diacetate is a valuable starting product for syntheses in the steroid series, in particular for the production of pharmaceutically interesting compounds.



  <I> Example </I> 2.41 of a nutrient solution are prepared which contains the following components per liter: 50 g dextrose, 10 g organic malt, 2 g sodium nitrate, 1 g prim. Potassium phosphate, 0.5 g potassium chloride, 0.5 g magnesium sulfate, 0.02 g iron sulfate.



  1.2 l each of the solution are placed in a 2 l laboratory fermenter and sterilized in an autoclave for 30 minutes at 120 and 1 atm. The fermenters consist of a glass vessel with a stainless steel lid; They are equipped with a turbine stirrer, an addition nozzle, an air inlet pipe and an air outlet.

   Each fermenter is inoculated with about 1 billion spores of Coniothyrium hellebori, breed 078, in the form of an aqueous suspension and then inoculated for 48 hours at 25 at 500 rpm. M. stirred. In the meantime, a solution of 1.5 kg dex trose, 30 g prime is in a steel fermenter with 50 l capacity. Potassium phosphate and 90 g sodium nitrate in 30 liters of tap water and sterilized for 40 minutes at 120 and 1 atm.

   The cultures from the two laboratory fermenters are removed sterile, mixed and 1.6 l of the mixture used for inoculating the 50-1 = Fermenfier.



  After stirring for 24 hours while passing through 1-2 m3 of air / hour (25), 5 g of Reichstein's compound S in 40 cm3 of sterile dimethylformamide are added.

   The same amount is added two more times, each with an interval of 24 hours. 24 hours after the last addition, the culture is removed from the fermenter, filtered and the culture filtrate is extracted four times with 41% methyl isobutyl ketone in a Westfalia centrifugal extractor.

   According to chromatographic analysis, the extract contains 7.9 g of hydrocortisone and 3.9 g of 4-pregnen-12ss, 17a, 21-triol-3,20-dione.



  The extract is evaporated to about 150 cm3 in a vacuum. On cooling, the first fraction crystallizes out, the filtrate is evaporated again and further crystal fractions are obtained by cooling, which are combined and dried.



  In this way, 11 g of a product are obtained which contain 66% hydrocortisone and 270 / a 4-pregnen-12ss, 17a, 21-triol-3,20-dione. The crude product is recrystallized twice from ethylene chloride, giving 7 g of chromatographically pure hydrocortisone with a melting point of 212-2.15.

   The mother liquors are evaporated and the residue is taken up in 10 cubic meters of pyridine, 5 cm3 of acetic anhydride are added and the mixture is heated to 50 for 8 hours.

   After the usual work-up, the reaction product is placed on a column which contains 20 g of Celite impregnated with ethylene glycol, that is to say a mixture of different pebbles known under this trade name. Elution with a mixture of 3 parts of cyclohexane and 1 part of methylene chloride gives 3.5 g of crystalline material.

   Recrystallization from a little aqueous methanol gives 3 g of 4-pregnene -12ss, 17a, 21-triol-3.20-dione-12ss, 21-di-acetate. F. 155-157; E238 17 000; [a] D = + 122 (chloro form).



  The elemental analysis confirms the composition of the compound. The mixed melting point with an authentic preparation (J. Chem. Soc. <I> 1955, </I> 870) does not give any depression. The JR spectra of both substances are practically identical.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Einführung einer Hydroxylgruppe in die 12-Stellung von Reichsteins Verbindung S, da durch gekennzeichnet, dass man Reichsteins Verbin dung S der Einwirkung der Enzyme des Pilzes Conio- thyrium hellebori aus der Klasse Fungi imperfecti und der Reihe Sphaeropsidales in einem wässrigen Medium in Gegenwart von Sauerstoff unterwirft und das Ge misch der entstandenen hydroxylierten Steroide ab PATENT CLAIM Process for introducing a hydroxyl group into the 12-position of Reichstein's compound S, characterized in that Reichstein's compound S is exposed to the action of the enzymes of the fungus Coniothyrium hellebori from the Fungi imperfecti class and the Sphaeropsidales series in an aqueous medium Subjects the presence of oxygen and the mixture of the resulting hydroxylated steroids scheidet und auftrennt. UNTERANSPRUCH Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, d'ass man das abgeschiedene Gemisch der hydroxylierten Steroide, gegebenenfalls nach Abtren nung der Hauptmenge des als Hauptprodukt entstan denen Hydirocortisons durch Kristallisation aus Äthy- lenchlorid, vor der weiteren Auftrennung einer Ace- tylierung bei erhöhter Temperatur unterwirft und das hierbei entstandene 4-Pregnen-12ss, separates and separates. SUBCLAIM Method according to claim, characterized in that the separated mixture of the hydroxylated steroids, optionally after separation of the main amount of the hydirocortisone formed as the main product by crystallization from ethylene chloride, before further separation of an acetylation at elevated temperature subject and the resulting 4-pregnen-12ss, 17a-21-triol-3,20- dion-12ss,21-diacetat von dem daneben entstandenen Hydrocortison-21-monoacetat dann mittels Vertei- lungschromatographie abtrennt. 17a-21-triol-3,20-dione-12ss, 21-diacetate is then separated off by means of partition chromatography from the hydrocortisone-21-monoacetate formed next to it.
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