DE1138769B - Verfahren zur Herstellung komplexer Tricorticoidphosphate - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung komplexer Tricorticoidphosphate Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Tricorticoidphosphaten, welche bisher unbekannte Verbindungen sind, die - wie es sich erwiesen hat - komplexe, unter gewissen Umständen salzbildende Stoffe sind.
• Es ist bekannt, daß man durch Veresterung von Hydrocortison und gewissen anderen Corticoiden, die eine Hydroxylgruppe in der 21-Stellung haben, mit einer mehrbasischen Säure Ester mit einer freien Säuregruppe herstellen kann. Diese Ester bilden mit Alkali- oder Ammoniumhydroxyd wasserlösliche Salze, die mit Erfolg zur Bekämpfung einer Reihe von Krankheiten oder krankhaften Zuständen angewandt werden können, insbesondere bei Allergien und Schockzuständen. In diesen Fällen wird es oft von entscheidender Bedeutung sein, daß die Wirkung sehr schnell nach der intravenösen oder intramusculären Eingabe des Heilmittels eintritt. Zu diesem Zweck sind z. B. die Monoester der Bernsteinsäure bekanntgeworden. Es wurde auch vorgeschlagen, den partiellen Ester mit Phosphorsäure zu bilden, welcher 2 Mol eines solchen Corticoids je Phosphorsäuremolekül enthält. Die Wasserlöslichkeit der so hergestellten Diester aus Phosphorsäure ist befriedigend, und die so angewandte Äquivalentmenge der Phosphorsäure ist geringer als bei den Monoestern. Gleichzeitig erreicht man, daß die Wirkung des Corticoids schneller eintritt, als dies z. B. bei der Eingabe von Monoestern der Bernsteinsäure der Fall war.
• Indessen ist es wünschenswert, eine Wirkung von längerer Dauer erreichen zu können, selbst bei Anwendung von solchen wasserlöslichen Präparaten unter Beibehaltung der sofortigen Wirkung, und die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Tricorticoidphosphaten mit dieser Eigenschaft, d. h. diese sind dadurch gekennzeichnet, daß man mit ihrer Hilfe eine verhältnismäßig sehr hohe Corticoidkonzentration im Blute schnell erreichen kann, welche Konzentration sich verhältnismäßig lange erhält.
• Diese Verbindungen haben die allgemeine Formel: worin Y Wasserstoff, H, O H oder Sauerstoff, Z Methyl oder Wasserstoff und X Wasserstoff oder Halogen bedeutet, und die Herstellung erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß eine Corticoidverbindung der allgemeinen Formel: worin Y, Z und X die obige Bedeutung haben, bei niederer Temperatur über dem Gefrierpunkt mit 1/3 Mol Phosphorylierungsmittel je Mol Corticoid umgesetzt wird, wonach die Tricorticoidphosphate isoliert und gegebenenfalls in ein Alkalisalz umgewandelt werden. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Hydrocortisonphosphorsäureverbindung der Formel: aus Hydrocortison, da die obigen bei der Umwandlung des Corticoids in Tricorticoidphosphat erzielten Eigenschaften bei den ausgeprägten Glucocorticoiden, für welche Hydrocortison heute der wichtigste Vertreter ist, von besonderer Bedeutung sind.
• Es ist überraschend, daß Phosphorsäureverbindungen mit drei Corticoidgruppen je Mol Phosphorsäure Salze - zumal wasserlösliche Alkalisalze -bilden, da die Salzbildung bei den bisher bekannten Verbindungen analoger Art, welche partielle Ester sind, bei einer oder mehreren freien Säuregruppen in der mehrbasischen Säure erfolgt, während keine freien Säuregruppen hierfür zur Verfügung sind, wenn die Phosphorsäure mit drei Corticoidgruppen je Säuremolekül verestert wird. Es hat sich aber erwiesen, daß die gebildete Phosphorsäureverbindung kein Ester, sondern eine komplexe Verbindung ist, welche ohne Austritt von Wasser oder Freimachung von Wasserstoff gebildet ist. Die Verknüpfung der Säuregruppen der Phosphorsäure mit den Hydroxylgruppen des Corticoids ist vermutlich entstanden durch eine Wasserstoffbindung an die Ketogruppe in der 20-Stellung, wodurch der Hydroxylwasserstoff in der 17-Stellung betätigt wird und die Verbindung sauren Charakter erhält.
• Die neuen Verbindungen haben in der Form ihrer Natrium- oder Kaliumsalze eine genügende Löslichkeit im Wasser, um zu ermöglichen, daß therapeutische Dosen von geeigneten Corticoiden in einem oder wenigen Kubikzentimeter wäßriger Injektionsflüssigkeit bei neutraler oder schwach basischer Reaktion injiziert werden können. Der Komplex ist aber äußerst empfindlich gegenüber Säure, und er wird selbst von einer so schwachen Säure wie Kohlensäure zersetzt. Dagegen kann man den Komplex stundenlang ohne Zersetzung mit Natriumhydroxydlösung mit und ohne Alkohol kochen, während ein Ester bei einer solchen Behandlung verseift werden würde.
• Die neuen Verbindungen werden aus Corticoiden hergestellt, in welchen sich in der 17-Stellung eine Hydroxylgruppe, in der 20-Stellung eine Ketogruppe und in der 21-Stellung eine Hydroxylgruppe befinden. Es ist somit ohne Bedeutung, ob in der 11-Stellung eine Hydroxyl- oder eine Oxogruppe oder Wasserstoff ist und ob eine Doppelbindung allein in 4 (5)-Stellung (z. B. Hydrocortison) oder zugleich in der 1 (2)-Stellung (Prednisolon und Prednison) ist, sowie auch, ob die Steroidgruppe Halogensubstituenten, z. B. in der 6-Stellung, oder Methyl in der 16-Stellung enthält oder nicht.
• Bei der Ausführung des Verfahrens muß das Phosphorylierungsmittel im allgemeinen im Überschuß angewandt werden, aber entweder muß der Überschuß so gering sein, z. B. 3 bis 50010, daß die Menge nicht die Entstehung vom Diphosphat bewirkt, oder man muß die Reaktion unterbrechen, ehe eine zu große Menge des Phosphorylierungsmittels reagiert hat. Als Phosphorylierungsmittel läßt sich in der Regel mit größtem Vorteil Phosphoroxychlorid verwenden. Bei einem solchen Phosphorylierungsmittel, das keinen Wasserstoff enthält, ist anzunehmen, daß die Bildung des Komplexes über ein vorläufiges Phosphorylierungsprodukt erfolgt, das erst bei der Herstellung der Wasserstoffbindung, z. B. durch Hydrolyse, in den endgültigen Komplex übergeht. Die Reaktionsmischung enthält neben der gewünschten Verbindung auch andere Phosphorsäureverbindungen, wie z. B. Phosphorsäurediester, die sich auch aus der Reaktionsmischung - nach dem die Komplexverbindung mehr oder weniger abgetrennt wurde - isolieren lassen.
• Als Phosphorylierungsmittel läßt sich anstatt Phosphoroxychlorid auch Phosphorpentachlorid in Verbindung mit z. B. Aluminiumhexachlorid verwenden, oder man kann z. B. Silberdibenzylphosphat verwenden.
• Gemäß der Erfindung wird man das Verfahren zweckmäßig als eine Zweiphasenreaktion ausführen, wobei das Corticoid in einem Medium aufgeschlämmt vorliegt, das von dem Phosphorylierungsmittel nicht beeinflußt wird, und dem ein Lösungsmittel für das Phosphorylierungsmittel hinzugesetzt ist. Es ist zweckmäßig, das Rühren während des ganzen Reaktionsverlaufes fortzusetzen. Als Aufschlämmungsmittel für das Corticoid läßt sich Benzol und als Lösungsmittel f ür das Phosphorylierungsmittel Pyridin verwenden. Der Vorteil der Zweiphasenreaktion ist, daß sich ein Überschuß vom Phosphorylierungsmittel anwenden läßt, da die Reaktion unterbrochen wird, wenn die gewünschte Menge vom Phosphorylierungsmittel reagiert hat.
• Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die nachstehenden Beispiele erläutert.
• Beispiel 1 10g Hydrocortison werden in 3,7m1 Pyridin und 180 ml Benzol aufgeschlämmt. Man hält die Temperatur auf 18°C und setzt 1,32 m1 Phosphoroxychlorid hinzu. Das Reaktionsgemisch bleibt unter Rühren und in Stickstoffatmosphäre während 48 Stunden stehen. Hiernach wird die harte Reaktionsmasse vom Benzol getrennt und im Vakuum getrocknet. Der getrocknete Stoff wird zweimal mit 100 ml 50°/oigem Äthanol ausgezogen. Aus dem wäßrigen Äthanol kristallisieren beim Eindampfen etwa 2 g nicht umgesetztes Hydrocortison aus. Der gebliebene Rest, der ölig ist, wird mit Äther gewaschen und dann getrocknet, wodurch ein Rohprodukt gewonnen wird, dessen Schmelzpunkt bei 200 bis 205'C liegt.
• Das Rohprodukt wird in 15 ml warmem Äthanol aufgelöst. 15 ml Wasser werden hinzugesetzt, und nach Stehenlassen durch einige Zeit kristallisiert hierdurch ein Stoff aus, wlecher nach einmaliger Umkristallisation aus absolutem Alkohol bei 212 bis 214° C schmilzt. Nach nochmaliger Umkristallisation gewinnt man etwa 3 g einer Verbindung mit dem Schmelzpunkt 215 bis 217'C. Diese Verbindung verhält sich -wie unten näher nachgewiesen werden soll - als ein Komplex von Hydrocortison mit Phosphorsäure, worin 3 Mol Hydrocortison je Mol Phosphorsäure enthalten sind.
• Diese komplexe Verbindung bildet ein farbloses Natriumsalz, das durch Auflösung der Komplexverbindung in Äthanol und Titrieren mit Natriumhydroxyd bis auf den Neutralpunkt hergestellt wird mit nachfolgender Eindampfung der neutralisierten Lösung durch Gefriertrocknen.
• Aus dem Filtrat des kristallinen Komplexstoffes gewinnt man durch Trocknen mit Benzol etwa 4 g Stoff. Durch Auflösung in Äthanol und Fällung mit Wasser erhält man diesen Stoff halbkristallin; er hat nach dem Trocknen den Schmelzpunkt 180 bis 190°C. Der Phosphorsäureprozentsatz (als P gerechnet) beträgt 3,9, was einem Diester von 1 Mol Phosphorsäure und 2 Mol Steroidrest entspricht.
• Der Komplex, der 3 Mol Hydrocortison je Mol Phosphorsäure enthält, weist eine tetragonale Kristallform auf, und der Schmelzpunkt läßt sich durch eine weitere Umkristallisation auf 220 bis 225°C bringen. Der Phosphorprozentsatz der Komplexverbindung ist durch Versuche auf 2,55 bis 2,68"/, ermittelt worden, während ein hypothetischer Triester einen Phosphorinhalt von 2,740/, aufgewiesen hätte. Wenn man dagegen den Phosphorgehalt einer Komplexverbindung, die aus 1 Mol Phosphorsäure und 3 Mol Hydrocortison ohne Austritt von Wasser oder Wasserstoff gebildet ist, berechnet, wird der Phosphorgehalt derselben 2,62 °/o betragen.
• Die Komplexverbindung verhält sich in gewissen Beziehungen wie eine Säure, aber ihre Säureeigenschaften unterscheiden sich sehr von den Eigenschaften eines partiellen Phosphorsäureesters. Wie oben erwähnt, kann die Verbindung mit Natrium und Kalium eine salzartige, sehr wasserlösliche Verbindung bilden, aber dieselbe wird selbst von sehr schwachen Säuren, wie z. B. Kohlensäure, zersetzt. Die Verbindung verhält sich in dieser Beziehung als Saccharat, da sie eine sekundäre Hydroxylgruppe in Nachbarstellung zu einer Ketogruppe hat, die die Fähigkeit besitzt, leichtlösliche Calciumsalze zu bilden, die mit Kohlensäure zersetzt werden. Hydrocortison und Steroidverbindungen von entsprechendem Aufbau in der 17,21-Stellung enthalten in 17-Stellung eine tertiäre Hydroxylgruppe, welche vermutlich unter gewissen Umständen sauer reagieren wird. Die primäre Alkoholgruppe in der 21-Stellung kann auch sauer reagieren. Der Trikomplex bildet kein Ammoniumsalz. Die Komplexverbindung kann mehrere Stunden mit Natriumhydroxydlösung mit oder ohne Äthanol gekocht werden, ohne sich zu zersetzen, woraus zu folgern ist, daß der Stoff kein Ester der Phosphorsäure ist.
• Außerdem reagiert die Verbindung mit alkalischer Silberlösung und gibt Farbreaktionen mit Triphenyltetrazoliumchlorid und anderen Ketonreagenzien, aber die Reaktion ist langsamer als bei dem freien Hydrocortison. Dies läßt vermuten, daß die 21-Hydroxylgruppe zwar intakt ist, daß aber entweder die 21-Hydroxylgruppe oder die Ketogruppe blockiert ist.
• Mit 2,4-Dinitrophenylhydrazin bildet die Komplexverbindung ein Hydrazon, was dem entspricht, daß die Ketogruppe in der 3-Stellung intakt ist. Mit Isoniazid reagiert die Komplexverbindung bei Zimmertemperatur, und das gewonnene Hydrazon hat einen Phosphorgehalt, der einem Molekülgewicht von 1500 entspricht, was in befriedigender Übereinstimmung mit der Annahme ist, daß die Komplexverbindung mit 3 Mol Isoniazid reagiert hat.
• Infrarote Spektographie bestätigt bei quantitativen Messungen, daß die Komplexverbindung neun Hydroxylgruppen enthält, was mit dieser Annahme in Übereinstimmung ist, und daß sie die Gruppe P O und die 3-Ketogruppe enthält. Die Spektogramme lassen sich also so auslegen, daß die Verbindung eine Wasserstoffbindung enthält.
• In der vorliegenden Komplexverbindung ist vermutlich eine Wasserstoffbindung zwischen dem Sauerstoffatom in der 20-Ketogruppe jedes der 3 Hydrocortisonmoleküle und jedem Säurewasserstoffatom eines Phosphorsäuremoleküls eingetreten. Es ist anzunehmen, daß die Wasserstoffatome der 17-Hydroxylgruppen wesentlich betätigt worden sind, und auch das Wasserstoffatom der 21-Hydroxylgruppe kann nach dieser Auffassung betätigt worden sein.
• Dieses wird bestätigt durch Titrierungsversuche mit Natriumhydroxyd in Äthanol - Wasser. Die Titrierkurve entspricht einer zweibasischen Säure mit Äquivalenzgewicht 1166, was mit dem angegebenen Verhältnis gut übereinstimmt, das ein Äquivalenzgewicht von 1181 ergeben würde. Beispiel 2 3 g Phosphorpentachlorid und 200 m1 Benzol werden in einen 1-1-Reaktionskolben gebracht, der mit Quecksilberverschluß, Rührer, Kühler, Stickstoffzuleitung und Ablaßrohr für Stickstoff sowie einem 200-ml-Scheidetrichter versehen ist. Nach Sättigung mit Stickstoff wird eine Lösung von 5 g Hydrocortison in 250 ml Benzol in den Reaktionskolben geleitet. Die Reaktion erfolgt somit in diesem Fall in einer homogenen Phase. Die Reaktionsmischung wird während 1 Stunde auf 60°C und danach auf 80°C erhitzt, bis die gebildete Chlorwasserstoffmenge zeigt, daß 1 Atom Chlor in dem Phosphorpentachlorid reagiert hat. Das geschieht im Laufe von weiteren etwa 30 Minuten.
• Die Reaktion wird unterbrochen, und der Inhalt des Reaktionskolbens wird filtriert, wonach die Lösung 24 Stunden stehenbleibt. Hierdurch entsteht noch ein Bodensatz. Es zeigt sich, daß die Bodensätze nach Auflösung in Alkohol und Fällung mit Wasser bei Chromatographieren den gleichen Trikomplex enthalten, wie er im Beispiel 1 gewonnen wurde. Beispiel 3 88 ml Pyridin, 120 ml Benzol und 5 g Prednisolon werden in ein Reaktionsgefäß gebracht, und Stickstoff wird durchgeleitet. Nach Austreiben der Luft wird im Laufe von 10 Minuten 0,7 ml Phosphoroxychlorid tropfenweise zugesetzt, wobei man die Temperatur auf 7'C hält. Die Reaktionsmischung steht dann unter weiterer Stickstoffeinleitung noch während etwa 90 Minuten bei 5'C, wonach die Temperatur auf Zimmertemperatur gehoben wird, und die Reaktionsmischung bleibt etwa 30 Minuten bei dieser Temperatur stehen. Während der Reaktion bildet sich ein Bodensatz. Die überstehende Flüssigkeit wird in 100 ml konzentrierte Salzsäure und 350 ml Eiswasser abdekantiert und bleibt unter Rühren und* Stickstoffeinleitung bei 7'C stehen.
• Der hierdurch erhaltene Bodensatz wird auf einen Büchnertrichter abfiltriert und einmal mit Wasser und zweimal mit Äther gewaschen. Darauf wird der Bodensatz mit 100 ml 50 °/oigen wäßrigem Äthanol ausgezogen, abfiltriert und mit Äther gewaschen. Der Bodensatz wird im Hochvakuum getrocknet. Ausbeute 4,5 g. Schmelzpunkt 190 bis 220° C unter Zersetzung. P205 Gehalt: 2,4°/0. Das Natriumsalz ist in Wasser löslich.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung komplexer Tricorticoidphosphate der allgemeinen Formel in welcher Y Wasserstoff, eine Hydroxylgruppe oder Sauerstoff, Z Wasserstoff oder Methyl und X Wasserstoff oder Halogen bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung der allgemeinen Formel worin Y, Z und X die obige Bedeutung haben, bei Zimmertemperatur mit 1/3 Mol Phosphorylierungsmittel je Mol Corticoid umgesetzt wird, wonach das Tricorticoidphosphat isoliert und gegebenenfalls in ein Alkalisalz umgewandelt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphorylierung in einem Zweiphasensystem erfolgt, indem das Corticoid in einem Medium aufgeschlämmt vorliegt, das vom Phosphorylierungsmittel nicht beeinflußt wird, und zu welchem ein Lösungsmittel für das Phosphorylierungsmittel hinzugesetzt ist.