DE1005959B - Verfahren zur Trennung von in 4(5)-Stellung ungesaettigten Steroid-3-ketonen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Trennung von in 4(5)-Stellung ungesättigten Steroid-3-ketonen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung von in 4-Stellung ungesättigten 3-Ketosteroiden aus ihren Mischungen mit 4, 5-Dihydro-3-ketosteroiden.
• Bei der Synthese des Cortisons ist es unter gewissen Umständen ebenfalls notwendig, Cortison oder seine Derivate, z.B. die21-Esteroder 17, 21-Diester,von4,5-Dihydroallocortison oder dessen entsprechenden Derivaten zu trennen. In der deutschen Patentanmeldung G 14875 IV b / 12 o wird unter anderem ein Verfahren zur Herstellung der 21-Ester und 17,21-Diester des Cortisons aus den entsprechenden 2, 4-Dibrom-4, 5-dihydroallocortisonestern beschrieben, und es wurde darauf hingewiesen, daß eine der Hauptschwierigkeiten des Verfahrens darin besteht, daß beträchtliche Mengen der 4, 5-Dihydroallocortisonester in der rohen Reaktionsmischung vorhanden sind. Die Trennung dieser beiden Komponenten kann beachtliche praktische Schwierigkeiten bieten, da sie durch physikalische Methoden, wie Kristallisation und Chromatographie, schwer durchzuführen ist.
• Reichstein (Helv. Chim. Acta, Bd. 19, 1936 S. 1107) hat bereits ein Verfahren zur Abtrennung von in 4, 5-Stellung ungesättigten Steroid-3-ketonen und 4, 5-Dihydrosteroid-3-ketonen, beispielsweise von Cholestenon und Cholestanon, aus Mischungen dieser Steroide beschrieben, wobei die Girardderivate der gemischten Ketone gebildet und dann unter sauren Bedingungen selektiv zersetzt werden. Er fand so, daß die Girardderivate von ungesättigten Ketonen unter sauren Bedingungen stabiler sind als diejenigen der entsprechenden gesättigten Ketone, weshalb durch Einstellen der Acidität der Lösung dieser Derivate bis zur Rotfärbung von Lackmus (d. h. pH etwa 4,5) das Girardderivat des gesättigten Ketons selektiv zersetzt und so eine Trennung erreicht wurde.
• Es wurde nun versucht, das von Reichstein (a. a. 0.) beschriebene Verfahren auf die Abtrennung der Ester des Cortisons und des 4, 5 a-Dihydrocortisons aus Mischungen davon anzuwenden. Dabei stellte sich heraus, daß dieses Verfahren den gewünschten Zweck nicht erreichen läßt und daß lediglich eine Anreicherung der ungesättigten Ketonfraktion auf diese Weise erzielt werden konnte. Im Rahmen einer wirtschaftlichen Cortisonsynthese ist eine derartige Anreicherung völlig wertlos, da es außer in Fällen, wo das nach diesem Verfahren erhaltene rohe Cortisonacetat eine Extinktion von bis 350 bei 238 m#t zeigt, nicht möglich ist, das so erhaltene Material durch Kristallisation zu reinigen und weitere Behandlungen mit Girardreagens eine unzulässige Materialverschwendung bedeuten würden.
• Es wurde nun gefunden, daß in 4-Stellung Ungesättigte 3-Ketosteroide und 4, 5-Dihydro-3-ketosteroide in guter Ausbeute und Reinheit aus ihren Gemischen abgetrennt werden können, wenn man nach der Bildung der Derivate durch Behandlung der gemischten Ketone mit Girardreagenz T oder P das Derivat des gesättigten Ketons mit einem geeigneten wasserlöslichen Aldehyd, der das gesättigte Steroidketon aus seinem Hydrazon verdrängen kann, zersetzt. Die Reaktionsmischung wird dann mit Wasser verdünnt und auf einen pH-Wert von etwa 7, vorzugsweise mit Natriumbicarbonat, gepuffert ; dann wird das gesättigte Keton extrahiert. Der PH-Wert der Lösung wird dann zur Zersetzung des Derivats des ungesättigten Ketons vorzugsweise auf einen Wert von 1 bis 2 erniedrigt. Die Zersetzung kann durch Zugabe von Brenztraubensäure beschleunigt werden.
• Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet, Steroide der beschriebenen Art wesentlich wirksamer, als es bisher möglich war, zu trennen. In manchen Fällen ist eine im wesentlichen vollständige Trennung möglich.
• Es wurde gefunden, daß Formaldehyd, Acetaldehyd und Crotonaldehyd für diesen Zweck geeignet sind; Propionaldehyd und Furaldehyd sind ungeeignet. Es war nicht möglich, diejenigen wasserlöslichen Aldehyde, die auf Grund der chemischen Struktur geeignet sind, in eine Klasse einzuordnen. Es wird angenommen, daß die Eignung eines besonderen Aldehyds von der relativen Aktivität der Aldehydgruppe abhängt. Dies kann jedoch nur durch einen Vorversuch bestimmt werden. Vorzugsweise wird Formaldehyd als wasserlöslicher Aldehyd verwendet. Die Girardderivate der gemischten Ketone können in irgendeiner geeigneten Weise gebildet werden, beispielsweise durch Erhitzen der Steroidmischung und des Girardreagens in einer 10/°oigen Lösung von Essigsäure in Äthanol während etwa 10 bis 30 Minuten. Die Lösung wird dann gekühlt, und es wird ein geeigneter, wie oben definierter wasserlöslicher Aldehyd in einer Menge zugegeben, die wenigstens derjenigen des verwendeten Girardreagens äquivalent ist. Dadurch wird das gesättigte Keton in Freiheit gesetzt. Die Reaktionsmischung wird dann vorzugsweise in eine wäßrige Lösung von Natriumbicarbonat gegossen, und das gesättigte Keton wird durch Extraktion entfernt. In manchen Fällen wurde gefunden, daß die Trennung wegen der verhältnismäßig geringen Löslichkeit des Girardkomplexes des ungesättigten Ketons schwierig wird; in solchen Fällen ist es möglich, die Trennung zu verbessern, indem man zu der wäßrigen Mischung ein mit Wasser mischbares organisches Lösungsmittel, wie Äthanol oder Dioxan, zusetzt, um die Differenz zwischen den Löslichkeiten des Girardkomplexes des ungesättigten Ketons und des gesättigten Ketons in dem Medium zu erhöhen.
• Nach der Extraktion des gesättigten Ketons wird das pH der wäßrigen Phase gesenkt, vorzugsweise auf einen Wert von 1 . bis 2, beispielsweise durch Zugabe einer starken Mineralsäure oder einer organischen Säure, um die Fällung des ungesättigten Ketons zu bewirken.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eines der beiden Girärdreagenzien P oder T verwendet werden; es wird jedoch vorzugsweise Girardreagens P verwendet, da dieses die stabilere Verbindung ist und leichter gelagert werden kann.
• Es wurde gefunden, daß es bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich ist, das ungesättigte Keton in einem verhältnismäßig hohen Reinheitsgrad zu erhalten. Außerdem ergibt -sich der Vorteil, daß die Produkte nur kurze Zeit mit Säurelösungen in Berührung sind, wodurch. die Möglichkeit einer Hydrolyse von etwaigen vorhandenen Estergruppen verringert wird, während die niedrige Temperatur, bei der die Reaktion durchgeführt werden kann, die Zersetzung des Materials auf ein Minimum herabsetzt. -Wird das erfindungsgemäße Verfahren bei der Synthese von Cortison verwendet, so können die Komponenten, die zu trennen sind, Cortison selbst und 4, 5-Diliydroallocortison oder ihre entsprechenden 21-Ester oder 17, 21-Diester sein. Es wird jedoch vorgezogen, die ungesättigten und gesättigten Verbindungen vor der Hydrolyse der Estergruppen zu trennen.
• Die folgenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren. Beispiel 1 3 g einer Mischung von Cortison-21-acetat und 4, 5-Dihydroallocortison - 21- äcetat 2,2 g Cortisonacetat enthaltend, spektroskopisch bestimmt) und 3 g Girardreagens P wurden in 45 ml einer 10°joigen Lösung von Essigsäure in Äthanol gelöst; die Lösung wurde 1 Stunde unter Rückfluß erhitzt. 6 ml 60°[piger wäßriger Formaldehyd wurden der gekühlten Lösung zugegeben. Diese wurde dann 20 Minuten bei Zimmertemperatur stehengelassen. Die Lösung wurde in 250 ml gesättigtes wäßriges Natriumbicarbonat gegossen und dreimal mit je 150 ml Äthylacetat extrahiert. Die vereinigten Äthylacetatextrakte wurden mit Wasser gewaschen, über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck zur Trockne eingedampft. Der Rückstand, rohes 4, 5-Dihydroallocortisonacetat, zeigte bis 250 m#t; Die Bicarbonatlösungwurde, nachdem sie mit konzentrierter Salzsäure und 30 ml Brenztraubensäure (40 bis 600/,) auf p], 1 angesäuert worden war, 4 Stunden bei Zimmertemperatur stehengelassen. Der Niederschlag wurde gesammelt, mit Wasser gründlich gewaschen und im Vakuum über P2 05 getrocknet. Die feste Substanz (1,760 g) mit einem (die geschätzte Menge des Cortisonacetats betrug 1,58 g, Ausbeute 720/,) wurde aus Aceton umkristallisiert. Es wurde reines Cortison-21-acetat erhalten, das nach 4stündigem Trocknen bei 130° einen F. = 244 bis 247° hatte; HD = - 219° (c = 1,8 in Chloroform), Beispiel 2 19,25g einer Mischung (E'% = 250) Cortison-17, 21-diacetat und 4, 5-Dihydroallocortison-17, 21-diacetat und 19,25 g Girardreagens P wurden in 400 ml 90°/oigem Äthanol-Essigsäure 15 Minuten unter Rückfluß erhitzt. Die Lösung wurde auf Zimmertemperatur abgekühlt und 80 ml 351)/oige wäßrige Formaldehydlösung zugegeben. Nach halbstündigem Stehen bei Zimmertemperatur wurde die Mischung in 2000 ml gesättigte wäßrige Natriumbicarbonatlösung gegossen und dreimal mit Äthylacetat extrahiert (Extrakt A). Zu der wäßrigen Schicht wurden 75 ml konzentrierte Salzsäure und 50 ml 50°/oige Brenztraubensäure zugegeben. Nach dreistündigem Stehen bei Zimmertemperatur wurde die wäßrige Schicht wiederum mit Äthylacetat extrahiert (Extrakt B).
• Extrakt A: Nach dem Waschen mit Wasser und Trocknen über Magnesiumsulfat wurde das Lösungsmittel abdestilliert. Es wurden 7,65 g rohes 4, 5-Dihydroallocortison-17, 21-diacetat, @a1D = + 74° (CHC13) erhalten.
• Extrakt B : Der Extrakt wurde mit Natriumbicarbonatlösung und Wasser gewaschen, über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel unter vermindertem Druck entfernt. Der rohe Rückstand wurde in Methylenchlorid-Äther (1 : 2) gelöst und durch eine kleine Schicht Aluminiumoxyd nach Brockmann (Aktivität 1I bis 11I) filtriert und das Lösungsmittel entfernt. Es wurden 10,31 g 4-Pregnen-17a, 21-diol-3, 11, 20-trion-17, 21-diacetat (Cortisondiacetat) vom F. = 207 bis 214° erhalten; [a]D = -f- 134° (CHCls), Beispiel 3 3 g einer rohen Mischung von Cortisonacetat und Dihydroallocortisonacetat (@.,n" = 238 m#t; ), gelöst in 40 ml einer 10°/oigen Lösung von Essigsäure in Äthanol, wurden mit 3 g Girardreagens T behandelt und 65 Minuten unter Rückfluß erhitzt. Nach dem Kühlen wurden 6,5 ml wäßriger Formaldehyd (36°,ioige Lösung) zugegeben und das Ganze 27 Minuten bei Zimmertemperatur stehengelassen. Dann wurde in eine Natriumbicarbonatlösung (nahezu gesättigt) gegossen und das Steroid dreimal mit je 120 m1 Äthylacetat extrahiert. Die Äthylacetatschicht wurde dreimal mit je 200 ml Wasser gewaschen, getrocknet und eingedampft. Es wurde 1 g fester Rückstand mit einem 238 m@.; erhalten. Die Bicarbonatlösung wurde mit konzentrierter Salzsäure und Brenztraubensäure auf einen p11-Wert von 1 angesäuert und dann 2 Stunden bei Zimmertemperatur stehengelassen. Die gefällte feste Substanz wurde dann abfiltriert (1,46 g) ; A, _ = 237 %t; E'%, = 335. Durch Umkristallisieren aus Aceton und Trocknen bei 120° im Vakuum erhielt man Cortisonmonoacetat, 237 mt,; Beispiel 4 13,4 g einer rohen Mischung, die Cortisonacetat und Dihydroallocortisonacetat enthielt (Am" = 238 m#t; 10°/oigen Lösung von Essigsäure in absolutem Äthanol ), 13 g Girardreagens P und 200 ccm einer wurden 1/2 Stunde am Dampfbad unter Rückfluß erhitzt. Die Lösung wurde dann auf Zimmertemperatur gekühlt; es wurden 27 ccm einer 36°/oigen wäßrigen Formaldehydlösung zugegeben und 25 Minuten stehengelassen, danach wurde sie in eine gesättigte wäßrige Natriumbicarbonatlösung gegossen und dreimal mit Äthylacetat extrahiert. Der Extrakt wurde einige Male mit Wasser gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck zur Trockne eingedampft. Es wurden 4,53 g erhalten. Lichtabsorption: Am., = 238 m#t; (Alkohol). Das Infrarotspektrum ergab, daß im wesentlichen Dihydrocortisonacetat mit etwa 200/" Cortisonacetat vorlag.
• Die nach dieser Extraktion zurückbleibende Natriumbicarbonatlösung wurde mit konzentrierter H Cl auf p$ = 1 angesäuert, etwa 2 Stunden stehengelassen und dann filtriert. Die so erhaltene weiße feste Substanz wurde mit Wasser gewaschen und im Vakuum getrocknet (7,22 g). Lichtabsorption: A",a= 237,5 mp,; (Alkohol) ; [a] D = + 215 (c = 1 in C H C13) ; F. = 232 bis 238° (Cortisonacetat).
• Das Filtrat ergab nach Extraktion mit Äthylacetat weitere 1,48g Material. Lichtabsorption: Am" = 237 mi,; (Alkohol). Beispiel 5 2 g einer rohen Mischung von Cortisonacetat und Dihydroallocortisonacetat (Aro_ = 238 mp,; ), gelöst in 30 ml einer 10°/oigen Lösung von Essigsäure in Äthanol, wurden mit 2 g Girardreagens T behandelt und 35 Minuten unter Rückfluß erhitzt. Nach dem Abkühlen wurden 4 ml wäßriger Formaldehyd (40°/oige Lösung) zugegeben und das Ganze 25 Minuten bei Zimmertemperatur stehengelassen. Dann wurde in 4%ige Natriumbicarbonatlösung gegossen und das Steroid dreimal mit je 25 ml Äthylacetat extrahiert. Die Äthylacetatschicht wurde mit Wasser gewaschen, getrocknet und eingedampft. Es wurden 0,73 g fester Rückstand erhalten: A_, = 238 m#t; Die Bicarbonatlösung wurde mit konzentrierter Salzsäure auf p. = 1 angesäuert und 2 Stunden bei Zimmertemperatur stehengelassen. Die gefällte feste Substanz wurde dann abfiltriert. Es wurden 1,02 g erhalten; Am" = 237 m#t; Beispiel 6 12,9g einer rohen Mischung von 4, 5-Dihydroallocortisondiacetat und Cortisondiacetat (A,"a, = 2371/2 m#L; wurden 30 Minuten in 340 ml Äthanol, das 100/, Essigsäure und 12,9g Girardreagens T enthielt, unter Rückfluß erhitzt. Dann wurde auf Zimmertemperatur abgekühlt; es wurden 50 ml 40°/Qiger wäßriger Formaldehyd zugegeben. Nachdem man 30 Minuten bei Zimmertemperatur stehengelassen hatte, wurde die Lösung in 1500 ml gesättigte Natriumcarbonatlösung gegossen und dreimal mit je 300 ml Äthylacetat extrahiert. Die wäßrige Schicht wurde mit konzentrierter HCl auf pg = 1 angesäuert, 2 Stunden stehengelassen und dann mit Äthylacetat extrahiert. Die organische Schicht wurde mit Natriumbicarbonatlösung und Wasser gewaschen und zur Trockne eingedampft. Man erhielt 6,04 g 6 des Produkts; [a]D = -I- 136°; F. = 198 bis 212°; A"x = 237 m#t; Beispiel 7 2,43 g einer Mischung von Reichsteins Substanz S und dementsprechenden 4, 5a-Dihydroketon vom F. _ 216 bis 227°; [a]D = + 89° (Chloroform) ; wurden in 36 ml trockenem Äthanol, 1,8 ml Essigsäure und 1,3 g Girardreagens P 30 Minuten unter Rückfluß erhitzt. Die Reaktionsmischung wurde dann auf Zimmertemperatur abgekühlt, und es wurden 5 ml 40°/oiger wäßriger Formaldehyd zugegeben. Nachdem man 30 Minuten stehengelassen hatte - in dieser Zeit schied sich ein Niederschlag ab -, wurde die Mischung in 100 ml gesättigte wäßrige Natriumbicarbonatlösung gegossen. Dreimalige Extraktion mit je 150 ml Äthylacetat ergab Emulsionen, die durch Filtration gebrochen wurden. Die Zersetzung der abgeschiedenen Substanz mit verdünnter Säure ergab rohe 4, Sa-Dihydro-Compound-S vom F. = 228 bis 232°; [a]D = + 95° (Chloroform). Die wäßrige Schicht wurde mit konzentrierter H Cl auf p$ = 1 angesäuert und 2 Stunden stehengelassen. Die braune Substanz, die sich abschied, wurde mit Äthylacetat extrahiert und durch Abdampfen der Lösungsmittel isoliert. Durch Umkristallisieren aus Aceton erhielt man ein Produkt, das an Reichsteins Substanz S angereichert war; F. = 235 bis 236°; Daß eine Anreicherung stattgefunden hat, ist aus einer Zunahme der Intensität der Absorption bei 240 m#t ersichtlich.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Trennung von in 4 (5)-Stellung ungesättigten Steroid-3-ketonen und den entsprechenden 4, 5-Dihydroallosteroid-3-ketonen durch Hydrazonbildung mit Girards Reagens T oder P (Trimethylammonium- bzw. Pyridiniumessigsäurehydrazidchlorid) und Freisetzung der gesättigten 4, 5-Dihydroallosteroid-3-ketone in schwach saurer Lösung sowie der in 4 (5)-Stellung ungesättigten 3-Ketone in stark saurer Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch der Hydrazone mit einem wasserlöslichen Aldehyd behandelt, der das gesättigte Steroidketon aus seinem Hydrazon verdrängen kann.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das gesättigte Keton aus dem mit Wasser verdünnten und auf einen pH-Wert von etwa 7 eingestellten Reaktionsgemisch extrahiert.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als wasserlöslichen Aldehyd Formaldehyd, Acetaldehyd oder Crotonaldehyd verwendet.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Hydrazonbildung Girardreagens P verwendet.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zu trennende Ausgangsmaterial 4-Pregnen-17a, 21-diol-3, 11, 20-trion (Cortison) und Pregnan-17a, 21-diol-3, 11, 20-trion (4, 5-Dihydroallocortison) und bzw. oder deren 21-Ester oder 17, 21-Diester enthält. In Betracht gezogene Druckschriften: Helv. Chim. Act., Bd. 19, 1936, S. 1107.