DE1230024B

DE1230024B - Verfahren zur Herstellung von fluorsubstituierten Steroiden

Info

Publication number: DE1230024B
Application number: DEP32814A
Authority: DE
Inventors: Sam Andreades; George Albert Boswell Jun
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1962-10-23
Filing date: 1963-10-21
Publication date: 1966-12-08

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C07c

Deutsche KL: 12 ο-25/02

Nummer: 1 230 024

Aktenzeichen: P32814IVb/12o

Anmeldetag: 21. Oktober 1963

Auslegetag: 8. Dezember 1966

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Einführung von Fluor in den Steroidkern, insbesondere ein neues Verfahren zur Herstellung von a-Fluorketosteroiden. Sie umfaßt ferner ein Verfahren zur Herstellung von neuen und wertvollen Steroiden, die Fluor- und Nitriminosubstituenten an benachbarten Steroid-Kohlenstoffatomen enthalten.

Seitdem Fried und S a b ο [J. Am. Chem. Soc, 75, 2273 (1953); 76, 1455 (1954)] entdeckten, daß die Einführung eines Fluoratoms in die 9-Stellung des Cortisols zu gesteigerter biologischer Aktivität führte, waren die Forschungen in ständig steigendem Maße darauf gerichtet, neue Methoden zur Einführung von Fluor in den Steroidkern zu finden [s. beispielsweise Bowers und Mitarbeiter, J. Am. Chem. Soc, 84, 1050 (1962); sowie Fieser und Fieser; »Steroids«, Reinhold Publishing Corp., 1959, insbesondere S. 682, 699 bezüglich der Fluorcorticoide und S. 592 bis 597 bezüglich der Fluorsteroide, die anabolische Eigenschaften aufweisen (Förderung des Gewebebaues, Proteinausnutzung)]. Diese steigende Aktivität auf dem Gebiet der Fluorsteroide ist auf die Vorteile zurückzuführen, die sich häufig aus der Anwesenheit von Fluor in steroidalen Medikamenten ergeben, z. B. erhöhte Wirksamkeit, verringerte Toxizität und stärkere Wirkung (z. B. starke entzündungshemmende Wirkung).

Der Ersatz eines Wasserstoffatoms, das einer Keto- oder Hydroxylgruppe benachbart ist, durch Fluor führt zu ganz erstaunlichen Modifikationen der Steroide. Die bekannten Methoden zur Durchführung dieses Ersatzes sind jedoch indirekt und kompliziert und erfordern beispielsweise die Einwirkung eines Fluorierungsmittels, wie Fluorwasserstoff oder Bortrifluorid, auf Steroidepoxyde, die zuerst synthetisiert werden müssen. Andere bekannte Fluorierungsmethoden eignen sich nicht zum Ersatz eines Wasserstoffatoms, das einer Ketogruppe benachbart ist. Ein Verfahren, das die Umwandlung von Steroiden in a-Fluorketosteroide in guter Ausbeute und in direkter und leichter Weise ermöglicht, stellt aus diesen Gründen einen erheblichen technischen Fortschritt dar. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist direkt und einfach und beeinträchtigt außerdem nicht die funktionellen Gruppen, die im Steroidmolekül anwesend sein können, oder beeinträchtigt sie nur in begrenztem Maße, wenn sie empfindlich sind.

Gegenstand der Erfindung ist ein. Verfahren zur Herstellung fluorsubstituierter Steroide, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein Steroid, das wenigstens eine endocyclische Doppelbindung enthält, Verfahren zur Herstellung von fluorsubstituierten Steroiden

Anmelder:

E. I. du Pont de Nemours and Company,

Wilmington, Del. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald,

Dr.-Ing. Th. Meyer

und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. J. F. Fues,

Patentanwälte, Köln 1, Deichmannhaus

Als Erfinder benannt:
Sam Andreades, Wilmington, Del.;
George Albert Boswell jun.,
Newark, Del. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 23. Oktober 1962 (233 191)

bei der die Kohlenstoffatome dieser Doppelbindung an 1 oder 2 Wasserstoffatome gebunden sind, und jedes dieser beiden Kohlenstoffatome weiterhin an 1 oder 2 Kohlenstoffatome gebunden ist, die ihrerseits von einer ungesättigten C — C-Bindung frei sind, unter praktisch wasserfreien Bedingungen und bei Temperaturen unter etwa 5O⁰C, gegebenenfalls in Gegenwart eines Aktivators, insbesondere von Fluorwasserstoff, mit Nitrosylfluorid umsetzt und das erhaltene a-Fluornitriminosteroid gegebenenfalls hydrolysiert.

Die erste Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens führt zu einer neuen Klasse von Produkten, nämlich zu a-Fluoronitriminosteroiden, die als Teil der cyclischen Strukturgruppe die Gruppe

F N — NO₂

enthalten, wobei jedes Kohlenstoffatom an ein Kohlenstoffatom gebunden ist, das nicht an C = C-Doppelbindungen beteiligt ist, und die vierte Valenz des fluortragenden Kohlenstoffatoms durch Wasser-

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stoff oder ein Kohlenstoffatom abgesättigt ist, das nicht an einer C =-Doppelbindung beteiligt ist. Die zweite Stufe des Verfahrens gemäß der Erfindung führt zu gewissen neuen a-Fluorketosteroiden, die durch Hydrolyse der neuen a-Fluornitriminosteroide gebildet werden.

Die vorstehend beschriebene Reaktion von Nitrosylfluorid mit ungesättigten Steroiden ist allgemein auf alle Steroide anwendbar, die wenigstens eine endocyclische Doppelbindung des vorstehend beschriebenen Typs enthalten. Der Ausdruck »Steroid« bezeichnet alle Mitglieder der Klasse von Substanzen, die die Cyclopentane [a]-hydrophenanthrenstruktur enthalten und in »International Union of Pure and Applied Chemistry Rules« definiert sind.

Die wichtigsten ungesättigten Steroide, die daher für die Zwecke der Erfindung von größtem Interesse sind, gehören daher zu folgenden Klassen: Oestrene, Androstene, Pregnene, Cholene, Cholestene, Ergostene und Stigmastene. Als weitere weniger wichtige Klassen von Steroiden, auf die das Verfahren gemäß der Erfindung ebenfalls anwendbar ist, kommen die intracyclischen ungesättigten Cardanolide, Bufanolide, Spirostane und Furostane in Frage.

Der vorstehend beschriebene Reaktionsablauf kann durch folgende Gleichungen dargestellt werden:

a)

+ 2NOF

b)

H- H₂O

N-NO₂

+ H₂N-NO₂

(Nitramin oder Zersetzungsprodukte;
nicht isoliert)

Der Einfachheit halber ist nur der an der Reaktion beteiligte Teil des Steroidmoleküls in der obigen Gleichung dargestellt. Die Lage der Doppelbindung in diesen Gleichungen wurde nur zum Zwecke der Erläuterung gewählt und ist nicht als Begrenzung der Erfindung aufzufassen. Wie bereits erwähnt, ist die Reaktion ganz allgemein auf intracyclisch ungesättigte Steroide der obengenannten Art anwendbar und nicht auf Steroide beschränkt, in denen die Doppelbindung eine ganz bestimmte Stellung hat.

In den vorstehend zur Erläuterung gebrachten Gleichungen sind die über Doppelbindungen gebundenen Kohlenstoffatome des steroidalen Olefins »trisubstituiert«, d. h., nur eines der doppelt gebundenen RingkohlenstofFatome trägt ein Wasserstoffatom. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese »trisubstituierten« steroidalen Olefine beschränkt, denn eine ähnliche Reaktion findet mit einem »disubstituierten« steroidalen Olefin statt, d. h. bei einem steroidalen Olefin, in dem jedes der über Doppelbindungen gebundenen Ringkohlenstoffatome ein Wasserstoffatom trägt. Der einzige Unterschied zwischen einem »trisubstituierten« und »disubstituierten« Reaktanten besteht nämlich darin, daß das fluortragende Kohlenstoffatom im erhaltenen Produkt einer »disubstituierten« Reaktionskomponente ebenfalls ein Wasserstoffatom trägt. Die reaktive Doppelbindung kann irgendwo in der Steroidstruktur liegen, vorausgesetzt, daß sie sich an einer solchen Stelle befindet, daß wenigstens eines der doppelt gebundenen Kohlenstoffatome ein Wasserstoffatom trägt.

Außer den notwendigen reaktiven Doppelbindungen der vorstehend beschriebenen Art können die als Ausgangsmaterialien für das Verfahren gemäß der Erfindung geeigneten Steroide zusätzliche intracyclische Doppelbindungen enthalten, die vom gleichen reaktiven Typ oder unfähig sein können, mit dem Nitrosylfluorid zu reagieren (d. h. solche, die an jedem doppelt gebundenen Kohlenstoffatom kein Wasserstoffatom enthalten). Wenn zwei oder mehr reaktive, nicht konjugierte C = C-Doppelbindungen anwesend sind, vermag jede mit Nitrosylfluorid unter Bildung eines Produktes zu reagieren, das zwei oder mehr a-Fluoronitriminogruppen enthält. Wenn jedoch unter möglichst milden Bedingungen gearbeitet und ein Überschuß von Nitrosylfluorid vermieden wird, ist es möglich, die Reaktion wenigstens teilweise auf eine reaktionsfähige Doppelbindung zu beschränken. Intracyclische Doppelbindungen, in denen nur eines der doppelt gebundenen Kohlenstoffatome ein Wasserstoffatom trägt, sind reaktiver als diejenigen, in denen beide doppelt gebundenen Kohlenstoffatome ein Wasserstoffatom tragen, und werden bevorzugt durch Nitrosylfluorid angegriffen. Eine Mehrfachbindung (äthylenisch oder acetylenisch) kann auch in der Seitenkette in 17-Stellung vorhanden sein. Wenn sie genügend reaktiv ist (trisubstituierte Doppelbindung), kann auch diese Doppelbindung mit Nitrosylfluorid reagieren.

Substituenten, die entweder ganz inert oder mit Nitrosylfluorid nicht genügend reaktiv sind, um die Bildung des a-Fluoronitrimins in brauchbarem Umfange zu verhindern, können an einem Ringkohlenstoffatom und/oder Kohlenstoffatom der Seitenkette in 17-Stellung vorhanden sein. Als Substituenten dieser Art kommen in Frage: Kohlenwasserstoffreste (vorzugsweise niedere Alkylreste) und funktionelle Gruppen, z. B. die Hydroxylgruppe, ferner die Äthergruppe, die Oxo-, Acyloxy- oder eine freie

oder veresterte Carboxylgruppe, ferner Oxiransauerstoff, die Ν,Ν-Dialkylamino- oder Halogengruppe. Diese Substituenten finden sich gewöhnlich in 3- und/ oder 17-Stellung des Steroidkernes.

Als Ausgangsmaterialien für das Verfahren gemäß der Erfindung werden vorzugsweise ungesättigte Steroide verwendet, die einschließlich aller Substituenten insgesamt 18 bis 36 Kohlenstoffatome enthalten. Bessere Ergebnisse werden mit Steroiden erhalten, die nur eine reaktive intracyclische Doppelbindung der genannten Art enthalten, und diese Steroide stellen eine weitere bevorzugte Klasse dar. Da die Reaktion leichter mit Steroiden stattfindet, in denen nur eines der über Doppelbindungen gebundenen Ringkohlenstoffatome ein Wasserstoffatom trägt, sind diese Steroide als Ausgangsmaterialien besonders vorteilhaft. Die ungesättigten /|5(6)_steroide, insbesondere diejenigen der Androsten- und Pregnengruppe, sind am leichtesten erhältlich und werden daher bevorzugt.

In der ersten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Nitrosylfluorid mit einem ungesättigten Steroid der genannten Art umgesetzt, wobei ein a-Fluoronitriminosteroid nach der Gleichung (a) erhalten wird. Dieses Ergebnis ist sehr überraschend angesichts der Tatsache, daß die bekannte Reaktion von Nitrosylchlorid mit Olefinen eher zu a-Chloronitrosoaddukten oder den isomeren a-Chloröoximen führt und daß die letzteren durch Hydrolyse dehydrohalogeniert werden. Völlig überraschend war daher die Feststellung, daß die Reaktion von Nitrosylfluorid mit ungesättigten Steroiden zum a-Fluornitrimin und nicht zum a-Fluor-oxim führt und daß das a-Fluor-nitrimin keine Neigung zur Dehydrohalogenierung zeigt.

Diese Reaktion wird durchgeführt, indem man Nitrosylfluorid mit dem ungesättigten Steroid, das wenigstens teilweise in einem wasserfreien organischen Lösungsmittel gelöst ist, das unter den Reaktionsbedingungen im wesentlichen inert gegenüber Nitrosylfluorid ist, zusammengibt. Geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise die gesättigten Kohlenwasserstoffe, z. B. die Hexane oder Octane, und gesättigte Halogenkohlenwasserstoffe, z. B. Tetrachlorkohlenstoff, Trichlorofluor-methan, symmetrisches Tetrachlorodifluoroäthan, Perfluoroctan oder Perfluordimethylcyclohexane. In den Versuchen, die in den Beispielen beschrieben sind, wurde das Nitrosylfluorid von außen dem Reaktionsgefäß zugeführt,, jedoch kann es auch in situ durch Um-Setzung von Fluorwasserstoff mit Natriumnitrit oder einem Alkylnitrit gebildet werden.

Das Mengenverhältnis der beiden Reaktionskomponenten ist nicht entscheidend; um jedoch vollständige Umsetzung sicherzustellen und die Isolierung des Produktes zu erleichtern, verwendet man vorzugsweise das Nitrosylfluorid in einer Menge von wenigstens 2 Mol pro Mol des ungesättigten Steroids. Dies ist jedoch nicht wesentlich. Auch ein niedrigeres Molverhältnis, z. B. 1 : 1, kann angewendet werden, wenn beispielsweise selektive Reaktion an einer oder mehreren reaktiven Doppelbindungen gewünscht wird. Ein Überschuß des Nitrosylfluorids bis zu beispielsweise 10 Mol pro Mol ist nicht nachteilig, wenn die anwesenden Substituenten nicht übermäßig reaktiv sind; er ist häufig erwünscht, um sicherzustellen, daß die Reaktion bis zur Vollendung vonstatten geht. Bei etwas empfindlichen Substituenten, z. B. Hydroxylgruppen, ist ein großer Überschuß des Nitrosylfluorids unerwünscht.

Die Reaktion ist exotherm und kann bei sehr niedrigen Temperaturen, z. B. bis hinab zu — 8O⁰C, stattfinden. Temperaturen oberhalb von etwa 50°C führen zu unerwünschten Nebenreaktionen, z. B. Nitrierung, und sind nicht zu empfehlen. Bei trisubstituierten steroidalen Olefinen liegt der bevorzugte Temperaturbereich zwischen —20 und +5⁰C. Bei disubstituierten steroidalen Olefinen, die träger reagieren, oder bei schwer zugänglichen Doppelbindungen ist eine Außentemperatur im Bereich von 20 bis 50⁰C erwünscht, wenn kein Aktivator, z. B. Fluorwasserstoff (der mit dem Nitrosylfluorid einen Komplex bildet und seine Aktivität erhöht), verwendet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist weitgehend unter Ausschluß von Feuchtigkeit durchzuführen, da Nitrosylfluorid schnell mit Wasser reagiert. Geringe Feuchtigkeitsmengen können jedoch in Kauf genommen werden, vorausgesetzt, daß genügend Nitrosylfluorid für die gewünschte Reaktion verbleibt. Der Ausschluß von Luftsauerstoff ist ebenfalls erwünscht, da Sauerstoff sich nachteilig auf Nitrosylfluorid auswirkt und einen Verlust eines Teils dieser Reaktionskomponente verursachen würde. Die Reaktion wird in Apparaturen durchgeführt, die aus Werkstoffen, die im wesentlichen inert gegenüber Nitrosylfluorid sind, hergestellt oder mit diesen Werkstoffen ausgekleidet sind. Geeignete Werkstoffe sind beispielsweise Polytetrafluoräthylen, Polyäthylen, Nickel und nickelreiche Legierungen, z. B. Monelmetall und die unter der Bezeichnung »Hastelloy« bekannten Legierungen.

Die Reaktion wird am zweckmäßigsten bei Normaldruck durchgeführt, jedoch kann auch bei überdrucken gearbeitet werden. Bei den weniger reaktiven Steroiden, z. B. bei den obenerwähnten oder solchen, deren intracyclischer Doppelbindung ein Elektron dadurch entzogen wird, das in α-Stellung eine elektronenaufnehmende Gruppe, z. B. eine Ketogruppe, vorhanden ist, ist es häufig zweckmäßig oder sogar notwendig, in einem geschlossenen Gefäß unter dem Eigendruck oder zusätzlichem Inertgasdruck zu arbeiten. Träge reagierende Doppelbindungen dieser Art können jedoch unbeteiligt bleiben, wenn bei Normaldruck und/oder niedriger Temperatur gearbeitet wird, so daß gegebenenfalls ein selektiver Angriff des Nitrosylfluorids auf nur eine reaktive Doppelbindung möglich ist.

Das gebildete a-Fluornitriminosteroid kann in einfacher Weise durch Abdampfen des Lösungsmittels unter Normaldruck oder vermindertem Druck isoliert werden. Eine weitere Möglichkeit zur Entfernung des als Nebenprodukt gebildeten Fluorwasserstoffs ist die Behandlung des Reaktionsgemisches mit Wasser und anschließende Extraktion des organischen Materials mit einem geeigneten Lösungsmittel, z. B. Tetrachlorkohlenstoff. In diesem Zusammenhang ist zu' bemerken, daß trotz der Tatsache, daß die Nitriminogruppe zur Ketogruppe hydrolysierbar ist (dies ist die 2. Stufe des Verfahrens), keine nennenswerte Hydrolyse bei der Behandlung mit Wasser allein bei Temperaturen von nicht mehr als etwa 50⁰C stattfindet, besonders wenn sie nicht übermäßig lange dauert. Durch Waschen des Reaktionsprodukts mit Wasser bei gewöhnlicher Tempe-

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ratur und anschließende Extraktion wird also die Nitriminogruppe wenigstens stöchiometrisch äqui-

Ausbeute nicht nennenswert gesenkt. valent ist, d. h. in einem Molverhältnis von wenig-

Eine Reinigung des a-Fluornitriminosteroids ist stens 1 : 1, bezogen auf die Nitriminoverbindung. nicht erforderlich, wenn es in das a-Fluorketon- Für die Chromatographie verwendetes Aluminiumsteroid umgewandelt werden soll. Wenn seine Isolie- 5 oxyd ist im Handel bekanntlich in verschiedenen rung als solches gewünscht wird, kann die α-Fluor- Sorten erhältlich, deren »Aktivitäten« hauptsächlich nitriminoverbindung nach üblichen Methoden ge- vom Wassergehalt abhängen [s. beispielsweise reinigt werden, z.B. durch Kristallisation, frak- Brockmann und Schrodder; Ber., 74, 73 tionierte Kristallisation oder Chromatographie. Die (1941)]. Aluminiumoxyde der Aktivität II bis V, a-Fluornitriminosteroide sind feste, kristalline Ma- io die 3, 6, 10 bzw. 15 Gewichtsprozent Wasser entterialien, die in den meisten gewöhnlichen organi- halten, eignen sich für die Hydrolyse der ct-Fluorschen Lösungsmitteln löslich sind. nitriminosteroide. Auch stärker hydratisiertes AIu-

Die Struktur dieser Verbindungen ist durch die miniumoxyd kann verwendet werden, vorausgesetzt,

folgenden Tatsachen erwiesen: daß es im Zustand eines rieselfähigen Feststoffs

1. Da bei der Hydrolyse ein a-Fluorketon von 15 bleibt. Das geeignetste Material ist Aluminiumoxyd nachgewiesener Struktur (s. unten) erhalten wird, ist der Aktivität III, das 6% Wasser enthält,
zweifellos eine a-Fluorketiminogruppe anwesend. Bei Kontakt mit dem wasserhaltigen Aluminium-

2. Das Infrarotspektrum zeigt Banden, die für oxyd findet Hydrolyse des a-Fluornitriministeroids C = N (6,15 μ) und für — NO2 (6,4 und 7,6 μ) zum entsprechenden a-Fluorketosteroid praktisch charakteristisch sind. 20 augenblicklich bei Raumtemperatur statt. (Auch

3. Das Ultraviolettspektrum zeigt maximale Ab- höhere oder niedrigere Temperaturen können angesorption in Äthanol bei 267 πΐμ (f = etwa 500), die wendet werden, jedoch ist hiermit kein Vorteil für eine Nitrogruppe typisch ist. verbunden.) Das erhaltene a-Fluorketosteroid wird

4. Die gegebenenfalls durchgeführten Elementar- dann von der Säule des Absorptionsmittels durch analysen stimmen mit der zugeordneten Struktur ²5 Elution mit einem geeigneten Lösungsmittel, z. B. überein. Einen weiteren Beweis bildet die Tatsache, Diäthyläther, Petroläther, Benzol usw., oder einem daß die Nitrimine gegen Bestrahlung mit Ultraviolett- Lösungsmittelgemisch entfernt. Wenn Verunreinilicht unter Bedingungen, die bekanntlich Photolyse gungen, Nebenprodukte oder unverändertes Ausvon Nitriten verursachen, stabil sind. gangsmaterial anwesend sind, dient diese Maß-

Die Hydrolyse des a-Fluornitriminosteroids zum 3° nähme gleichzeitig als chromatographische Trennung,

a-Fluorketosteroid, d. h. die durch Gleichung (b) da die anwesenden Produkte mit verschiedenen

dargestellte Reaktion, kann durchgeführt werden, Geschwindigkeiten eluiert werden. Wenn auf diese

indem man die Nitriminoverbindung der Einwirkung Weise mehrere Fraktionen erhalten werden, kann

von Wasser oder angesäuertem Wasser, Vorzugs- durch Infrarotanalyse bestimmt werden, welche

weise in Mischung mit einer mit Wasser mischbaren 35 Fraktion die gewünschten Produkte enthält,

organischen Flüssigkeit (z. B. Dioxan, Methanol, Das aus diese Weise erhaltene a-Fluorketosteroid

Äthanol, Aceton usw.), die ein Lösungsmittel für die wird dann in beliebiger passender Weise aus seiner

zu hydrolysierende Verbindung darstellt, unterwirft. Lösung im organischen Lösungsmittel isoliert. Diese

Wie bereits erwähnt, ist diese Reaktion bei gewöhn- Produkte (die bereits teilweise in der Literatur

licher Temperatur träge, so daß vorzugsweise bei 4° beschrieben wurden) sind kristalline Feststoffe, die

erhöhten Temperaturen im Bereich von 50 bis 100⁰C in den meisten gewöhnlichen organischen Lösungs-

bei Normalsdruck oder bis zu etwa 150⁰C in ge- mitteln lö.slich sind.

schlossenen Gefäßen bei Überdruck gearbeitet wird. Der Nachweis der Struktur dieser Produkte Der Fortschritt der hydrolytischen Reaktion läßt basiert auf der Elementaranalyse, Infrarot- und sich leicht an Hand des Infrarotspektrums des Pro- 45 Ultraviolettspektren, kernmagnetischen Resonanzdukts verfolgen. Die Reaktion wird als im wesent- Spektren für Protonen und F¹⁹, einem Vergleich liehen vollendet angesehen, wenn die Intensität der der physikalischen Konstanten mit den in der Ketonabsorptionsbande (5,8 μ) konstant bleibt. Das Literatur mitgeteilten (falls möglich) und der anerhaltene a-Fluorketosteroid kann dann beispiels- schließenden Chemie der a-Fluorketone.
weise durch Verdünnung des Reaktionsgemisches mit 50 Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren her-Wasser und Extraktion mit einem organischen Lö- stellbaren a-Fluornitriminosteroide sind wertvolle sungsmittel isoliert werden. Es ist nicht erforderlich, Zwischenprodukte. Sie können z. B., wie erwähnt, das a-Fluornitriminosteroid vor dieser Behandlung durch einfache Hydrolyse in die a-Fluorketosteroide zu isolieren, da diese Behandlung unmittelbar auf umgewandelt werden. Die letzteren sind in der das Produkt der Reaktion zwischen Nitrosylfluorid 55 Biologie bereits gut eingeführt und erlangen steigende und dem ungesättigten Steroid nach Entfernung des Bedeutung entweder als solche oder als Ausgangs-Lösungsmittels anwendbar ist. material für andere fluorierte Steroide, in denen die

Ziemlich überraschend wurde ein weiteres hydro- Ketogruppe nach bekannten Methoden durch andere

lyrisches Verfahren gefunden. Dieses Verfahren wird funktioneile Gruppen, z. B. die Hydroxylgruppe,

bevorzugt, weil es eine schnelle Hydrolyse des ^6o ersetzt ist.

a-Fluornitriminosteroids bei Raumtemperatur er- Die in den folgenden Beispielen genannten Schmelzmöglicht. Bei dieser Methode, die als · chromato- punkte wurden mit einem Fischer-Johns-Instrument graphische Behandlung angesehen werden kann, bestimmt, falls nicht anders angegeben. Es handelt wird eine Lösung des a-Fluornitriminosteroids in sich um unkorrigierte Werte. Sämtliche Bestimmuneinem inerten organischen Lösungsmittel, z. B. Di- ⁶5 gen der optischen Drehung wurden in Chloroformäthyläther, Petroläther, Benzol usw., an einer Säule lösung vorgenommen. Hinter den Werten steht der von neutralem Aluminiumoxyd absorbiert, das Buchstabe c und eine Zahl, die die Konzentration Wasser in einer Menge enthält, die der anwesenden angibt (Gramm Substanz je 100 cm⁸ Lösungsmittel).

Beispiel 1 A. Sß-Chlor-Sa-fluor-o-nitriminocholestan

2NOF

10

HF

In einem trockenen 100-cm³-Reaktor aus Polyäthylen, der mit Magnetrührer und Gaseintrittsund -austrittsrohren versehen war, wurden Cholesterylchlorid (5,0 g, 12^3 mMol) und Tetrachlorkohlenstoff (25 cm³) gegeben. Zur Entfernung von Feuchtigkeit und Luft wurde Stickstoff langsam durch das System geleitet. Der Reaktor wurde in einem Eisbad gekühlt, während Nitrosylfluorid (3 g, 61,3 mMol) 2 Stunden unter Rühren in die Lösung geleitet wurde. Das gebildete grüne Reaktionsgemisch wurde in Wasser gegossen, worauf die Phasen getrennt wurden. Die wäßrige Phase wurde mit zusätzlichem Tetrachlorkohlenstoff extrahiert. Die Tetrachlorkohlenstoffextrakte wurden mit Wasser gewaschen, über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck eingedampft. Der Rückstand NO₂

(1,12 g) kristallisierte spontan. Ein Teil des rohen «-Fluornitrimins wurde mit Petroläther verrieben und durch Filtration zurückgewonnen (2,59 g). Umkristallisation dieses Materials aus Petroläther ergab analytisch reines S/J-Chlor-Sa-fluor-ö-nitriminocholestan (1,93 g, erster Anschuß) in Form von dicken, farblosen Prismen mit einem Schmelzpunkt von 123°C; [a]% = -59° (c = 2,05). Das Infrarotspektrum zeigte AS = 6,12 μ (C = N), 6,35 und 7,65 μ (— NO₂) und 8,67 μ (C — F).
Ultraviolettspektrum: λ™*^ηο] = 267 μ (ρ = 522).

Analyse für C₂₇H₄₄O₂N₂FCl:

Berechnet ... C 67,4, H 9,08, N 5,8, F 3,93%; gefunden ... C 67,46, H 9,23, N 5,72, F 3,73°/₀.

B. 3/3-Chlor-5a-fluor-6-ketocholestan

H₂O

(Aluminiumoxyd)

NO₂

Das zurückgebliebene, rohe kristalline u-Fluoronitrimin (2,50 g) wurde in Petroläther gelöst und an einer Säule von neutralem Aluminiumoxyd (120 g, Aktivität III) adsorbiert. Durch Elution mit Petroläther wurde chromatographisch reines 3/?-Chlor-5u-fluor-6-ketocholestan (1,94 g, Ausbeute 85%) in Form von weißen Blättchen mit einem Schmelzpunkt von 109 bis 111⁰C erhalten. Umkristallisation dieser Blättchen (1,94 g) aus Petroläther ergab analytisch reines Material (1,4 g, 62%ige Ausbeute) in Form von farblosen Nadelbüscheln mit einem Schmelzpunkt von 113 bis 115°C; [a]² _D ⁴° = -5° (c = 2,05). Das Infrarotspektrum ergab λ^α =5,79 μ (C = O) und 8,65 μ (C — F). Das kernmagnetische Resonanzspektrum für F¹⁹ bei 56,4 Megahertz/Sek. zeigte zwei breite Peaks bei 5220 und 5270 Hertz/Sek., bezogen auf Freon 112 (internationale Bezugssubstanz) von gleicher Intensität. Das kernmagnetische Resonanzspektrum für Protonen zeigte keine Vinylwasserstoffatome.

Analyse für C₂₇H₄₆OClF:

Berechnet ... C 73,9, H 10,4, F 4,33%;
gefunden ... C 73.07, H 9,91, F 4,26%.

+ [H₂N-NO₂]

Die Hydrolyse wurde ebenfalls durch Behandlung des Nitriminoderivats mit Wasser wie folgt durchgeführt:

Eine Lösung von 1,26 g 3ß-Chlor-5a-fluor-6-nitriminocholestan in einem Gemisch von 50 cm³ Dioxan und 10 cm³ Wasser, das gleichzeitig 0,2 g Harnstoff (zur schnelleren Zersetzung des Nitramins) enthielt, wurde 30 Stunden am Rückflußkühler erhitzt. Die farblose Lösung wurde mit Wasser verdünnt und mit Äther extrahiert. Die Ätherextrakte wurden mit Wasser gewaschen und mit Salzlösung gesättigt, über Magnesiumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck zur Trockene eingedampft, wobei ein kristalliner Rückstand erhalten wurde (1,09 g, 95%ige Ausbeute), Schmelzpunkt 102 bis 105⁰C, dessen Infrarotspektrum das Verschwinden der Nitriminfunktion und eine starke Ketonbande bei 5,80 μ zeigte und in jeder Hinsicht mit dem bereits gekennzeichneten Spektrum von 3ß-Chlor-5a-fluor-6-ketocholestan identisch war.

Bei einem weiteren identischen Versuch hatte die Aufarbeitung nach 9 Stunden eine etwa 50%ige Hydrolyse zur Folge, geschätzt aus dem Infrarotspektrum.

609 730/434·

Beispiel 2 A. SjS-Acetoxy-Sa-fluor-o-nitriminocholestan

H₃CCOO

+ NOF

H₃COCO

+ HF

Eine Lösung von Cholesterylacetat, (19,11 g, 44,6 mMol) in Tetrachlorkohlenstoff (60 cm³) wurde 10 Stunden auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise mit langsarii strömendem Nitrosylfluorid (10 g, 204 mMol) behandelt. Das Produkt wurde wie im Beispiel 1 isoliert. Nach dem Abdampfen des Lösungsmittels unter vermindertem Druck wurde ein blaugrüner Rückstand erhalten, der bei Verreiben mit etwas Petroläther fest wurde. Ein Teil dieses Feststoffs (9,19 g) wurde durch Filtration gewonnen. Das Produkt bestand aus im wesentlichen reinem Sß-Acetoxy-Sa-fluor-o-nitriminocholestan mit einem Schmelzpunkt von 160 bis 162⁰C (nach zwei Umkristallisationen aus Petroläther—Chloroform 163 bis 165°C).

Analyse für C₂₉H₄₇O₄N₂F:

Berechnet ... C 68,9, H 9,25, N 5,53, F 3,76%; gefunden ... C 68,74, H 9,58, N 5,41, F 3,39%.

Molekulargewicht 506,64.

Molekulargewicht in siedendem Äthylendichlorid 510.

Infrarotanalyse: /I S = 5,80 und 8,10 μ (Acetat), 6,13 μ (C = N), 6,40 und 7,65 μ (-NO₂) und 8,65 μ (C — F).

Ultraviolettspektrum: A*£^ano1 = 267 μ (e = 480). Optische Drehung: [a]V° = -66⁰C (c = 2,28).

Das nach der Entnahme der obigen Probe zurückbleibende Material (10,65 g) war ein hellgrünes öl, das beim Stehenlassen erstarrte. Das Infrarotspektrum war im wesentlichen identisch mit dem des isolierten Feststoffs sowie mit dem des gesamten Rohprodukts.

H3COCO

B. S/S-Acetoxy-Sa-fluor-o-ketocholestan

H₂O

(Aluminiumoxyd) H₃COCO

6,54 g rohes S
stan. (erhalten aus einer anderen Herstellung) wurden ohne vorherige Reinigung in Benzol gelöst. Die Lösung wurde an einer Säule aus neutralem AIuminium'oxyd (200 g, Aktivität III) adsorbiert. Durch Elution mit Petroläther wurde zuerst 0,91 g nicht umgesetztes Cholesterylacetat erhalten. Weitere Elution mit Petroläther—Benzol (1 : 1) ergab ein weißes, kristallines Material (3,76 g), das aus Äthanol umkristallisiert wurde, wobei S/J-Acetoxy-Sa-fluor-6-ketocholestan (2,79 g, Ausbeute 62,8%, bezogen auf umgesetztes Cholesterylacetat) in Form von langen, weißen Blättchen mit einem Schmelzpunkt von 123 bis 124°C erhalten wurde; [a]² _B ⁴° = -6° (c = 2,09). Infrarotspektrum: A^ = 5,76 μ (doppelte Intensität infolge C = O und Acetat), 8,15 μ (Acetat) und 8,65 μ (C — F).

Das kernmagnetische Resonanzspektrum für F¹⁹ bei 56,4 Megahertz/Sek. zeigte zwei breite Peaks von gleicher Intensität bei 5145 und 5180 Hertz/Sek., bezogen auf Freon 112 (außen). Diese Werte stimmen mit den Werten überein, die von H e η b e s t und W r i g 1 e y in »J. Chem. Soc, 1957, 4765« genannt wurden.

Analyse für C₂9H₄7O₃F:

Berechnet ... C 75,4, H 10,1, F 4,12%;
gefunden ... C 75,59, H 10,13, F 4,13%.

Weitere Elution der Aluminiumoxydsäule mit Diäthyläther ergab ein öl (0,42 g), das durch das Infrarotspektrum als Hydrolysenprodukt der obigen Verbindung, d. h. als 5a-Fluor-6-ketocholestan-3/3-ol

(s. folgendes Beispiel) identifiziert wurde.

Beispiel 5a-Fluor-6-ketocholestan-3^-ol

HO

+ 2NOF

HO

H₂O

(Aluminiumoxyd) HO

Dieses Beispiel veranschaulicht die Umsetzung von Cholesterin mit Nitrosylfluorid und die anschließende Hydrolyse des als Zwischenverbindung erhaltenen a-Fluornitriminoderivats. Wie sich aus den obigen Gleichungen ergibt, finden in diesem Fall Nebenreaktionen statt. In der ersten Stufe findet offensichtlich Teiloxydation des Cholesterins mit dem Nitrosylfluorid unter Bildung einer Ketogruppe in 3-Stellung statt. Bei der Hydrolyse wird die Nitriminogruppe in dieser Zwischenverbindung wie üblich hydrolysiert, während gleichzeitig Fluorwasserstoff in der zwischenzeitlich gebildeten Ketogruppe unter Bildung einer Doppelbindung zwischen den Kohlenstoffatomen in 4- und 5-Stellung abgespalten wird. Das Endprodukt ist somit ein Gemisch von 5a-Fluor-6-ketocholestan-3^-ol und 4-Cholestan-3,6-dion. Diese Produkte können jedoch in reiner Form abgetrennt werden.

Eine Lösung von umkristallisiertem und getrocknetem Cholesterin (6,0 g, 15,5 mMol) in Tetrachlorkohlenstoff (25 cm³) wurde 45 Minuten auf die oben beschriebene Weise mit langsam strömendem Nitrosylfluorid (2,4 g, 49 mMol) behandelt. Die übliche Aufarbeitung ergab ein rotes öl, dessen Infrarot-' Spektrum zeigte, daß es sich um ein a-Fluornitriminoderivat handelte und daß Teiloxydation der Hydroxylgruppe zu einer Ketogruppe stattgefunden hatte: S = 2,95 μ (— OH), 5,80 μ (C = O, schwach), 6,0 μ (—ONO), 6,15 μ (C = N), 6,4 und 7,65 μ (— NO₂) und 8,6 μ (Dublett, C — F). Die Anwesenheit einer Nitritbande läßt erkennen, daß Teilveresterung der Hydroxylgruppe stattgefunden hatte. Das erhaltene Nitrit wurde jedoch bei der anschließenden Behandlung hydrolysiert.

Das Rohprodukt wurde in Benzol gelöst und an neutralem Aluminiumoxyd adsorbiert (180 g, Aktivität III). Die Elution mit Benzol—Diäthyläther (1 : 1) ergab eine teilweise kristalline Fraktion (1,03), die aus einem Gemisch von 5a-Fluor-6-ketocholestan-3/S-ol und 4-Cholesten-3,6-dion (s. unten) bestand. Weitere Elution mit dem gleichen Lösungsmittelpaar ergab ein kristallines Material (1,108 g, 17%), aus dem durch Umkristallisation aus Methanol analytisch reines 5a-Fluor-6-ketocholestan-3/3-ol mit einem Schmelzpunkt von 75 bis 78 und 121 bis 122°C (doppelter Schmelzpunkt) erhalten wurde; [α]?° = +9" (c = 2,1), Infrarotanalyse: AS = 2,78 μ (OH), 5,77 μ (C = O) und 8,65 μ (C-F). Das kernmagnetische Resonanzspektrum für F¹⁹ bei 56,4 Megahertz/Sek. zeigte zwei breite Peaks von etwa gleicher Intensität bei 5145 und 5180 Hertz/Sek., bezogen auf Freon 112 (äußere Bezugssubstanz).

Analyse für C₂₇H₄₅O₂F:

Berechnet ... C 77,2, H 10,65, F 4,52%;
gefunden ... C 76,78, H 10,70, F 4,28%.

Bei einem Vergleichsversuch wurde eine Lösung von Cholesterin (10,0 g, 25,8 mMol) in Tetrachlorkohlenstoff (40 cm³) 3 Stunden auf die bereits beschriebene Weise mit langsam strömendem Nitrosylfluorid (5,5 g, 112 mMol) behandelt. Das gesamte

Rohprodukt wurde in Benzol aufgenommen und an Aluminiumoxyd (300 g, Aktivität III) adsorbiert. Elution mit dem gleichen Lösungsmittel (Benzol) ergab einen gelben, kristallinen Feststoff (0,54 g).

Infrarotanalyse: AS = 5,90 μ (konjugierte C=O-Bindung).

Durch mehrere Umkristallisationen aus Methanol wurde 4-Cholesten-3,6-dion (0,196 g) in Form von gelben Blättchen mit einem Schmelzpunkt von 122 bis 124°C erhalten; [_a]l⁴° = -67° (c = 2,23). Ultraviolettadsorbtion: A^_x ²"⁰' = 250 μ (ε = 10 100)

und 325 μ (ε = 155). Diese Kennzahlen stimmen gut mit den Werten überein, die von Fieser (J. Am. Chem. Soc, 75, 4386 [1953]) für diese Verbindung angegeben wurden.

Durch weitere Elution mit Benzol—Äther (2 : 1) wurde ein kristallines Material erhalten (0,834 g, Schmelzpunkt 77 und 122°C). Umkristallisation aus Methanol ergab reines Sa-Fluor-o-ketocholestan-3^-ol (0,69 g) mit einem Schmelzpunkt von 77°C (122 bis 124° C). Die Hauptmenge des Reaktionsgemisches blieb an der Aluminiumoxydsäule.

Beispiel

3)S-Acetoxy-5a-fluor-6-keto-22-stigmasten

H₃COCO

+ NOF

H₃COCO

H₃COCO -\y

H₂O

(Aluminiumoxyd)

Auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise und unter Verwendung der dort beschriebenen \pparatur wurde Nitrosylfluorid (1,5 g, 31 mMol) innerhalb von 2 Stunden langsam unter Rühren in einer Lösung von Stigmasterylacetat (4,0 g, 8,8 mMol) in Tetrachlorkohlenstoff (20 cm³) geleitet. Das Reaktionsprodukt wurde auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise mit Tetrachlorkohlenstoff isoliert. Das Infrarotspektrum dieses Produkts zeigte, daß es 3/3-Acetoxy-5a-fluor-6-nitrimino-22-stigmasten enthielt, aber die relativen Intensitäten der Banden zeigten, daß etwas nicht umgesetztes Ausgangsmaterial anwesend war.

Infrarotanalyse: /«J = 5,80 und 8,15 μ (Acetat), 6,15 μ (C = N), 6,40 und 7,65 μ (-NO₂), 8,65 μ (C — F) und 10,3 μ

Hn

>C = C<

Ή,

Das gesamte Rohprodukt wurde in einer geringen Benzolmenge gelöst und an einer Aluminiumoxydsäule (150⁰C, Aktivität III) adsorbiert, um das Nitrimin zum entsprechenden Keton zu hydrolysieren. Elution mit Petroläther—Benzol (1 : 1) ergab 2,84 g nicht umgesetzes Stigmasterylacetat. Durch weitere Elution mit dem gleichen Lösungsmittelpaar wurde ein halbkristallines Gemisch (0,382 g) erhalten, das verworfen wurde. Bei weiterer Elution wurde kristallines 3/9-Acetoxy-5a-fluor-6-keto-22-stigmasten (0,91 g, 21,2%ige Ausbeute) mit einem Schmelzpunkt von 152 ⁰C erhalten.

Infrarotanalyse: AS = 5,80 μ (C = O und Acetat), 8,15 μ (Acetat), 8,65 μ (C-F) und 10,3 μ

6ο Ι ^{Χ Χ}Η/

Umkristallisation aus Äthanol ergab farblose Nadeln (0,61g, Schmelzpunkt 163 bis 164°C; [a\r = ±0° (c = 1,52).

Analyse für C_3xH₄₉O₃F:

Berechnet ... C 76,2, H 10,0, F 3,99%;

gefunden ... C 76,65, H 10,17, F 3,55%.

Beispiel 5 S/J-Acetoxy-Sa-fluorandrostan-o^V-dion

H₃COCO

+ 2N0F

H₃COCO

+ HF

(Aluminiumoxyd)

H₃COCO -Ky

+ [H₂N-NO₂]

Nitrosylfluorid (7 g, 143 mMol) wurde innerhalb von 6 Stunden bei O⁰C auf die beschriebene Weise langsam unter Rühren in eine Lösung von 3/i-Acetoxy-5(6)-androsten-17-on (10,0 g, 30 mMol) in Tetrachlorkohlenstoff (60 cm³) geleitet. Die Isolierung des Produkts nach der üblichen Aufarbeitung ergab SjS-Acetoxy-Sa-fluor-o-nitriminoandrostan-lV-on in Form eines fast farblosen, glasartigen Materials.

Infrarotanalyse: ΛS = 5,78 μ (C = O und Acetat), 6,0 μ (C = CNO₂ oder C = N) (schwach), 6,12 μ (C = N), 6,40 und 7,65 μ (-NO₂), 8,15 μ (Acetat) und 8,65 μ (C — F).

Das gesamte Rohprodukt wurde ohne weitere Reinigung in Benzol (20 cm³) gelöst und an einer Säule von neutralem Aluminiumoxyd (300 g, Aktivität III), hergestellt mit Petroläther, adsorbiert. Die Elution mit Petroläther (12 Fraktionen zu je 100 cm³) ergab ein gummiartiges Material (0,387 g), das verworfen wurde. Durch weitere Elution mit Petroläther—Benzol (1:1, 29 Fraktionen von 100 cm³) wurde 3ß - Acetoxy - 5a - fluorandrostan - 6,17 - dion (7,74 g, 70,8 %ige Ausbeute) in Form eines weißen, kristallinen Feststoffs mit einem. Schmelzpunkt von 184 bis 187°C erhalten.

Durch Umkristallisation aus Petroläther—Methylenchlorid wurde das Fluordion in Form von langen, weißen Blättchen (6,7 g) mit einem Schmelzpunkt von 187 bis 189⁰C erhalten. Eine Analysenprobe wurde 2mal aus einem Petroläther-Aceton-Gemisch umkristallisiert, wobei dicke, farblose Hexagone mit einem Schmelzpunkt von 189 bis 189,5°C (Kapillarröhrchen) erhalten wurden; [a]%⁴° = +55° (c = 2,07).

Infrarotanalyse: Ag^ = 5,78 μ (C = O und Acetat), 8,15 μ (Acetat) und 8,65 μ (C-F).

Analyse für C21H29O4F:

Berechnet ... C 69,2, H 7,96, F 5,22%;
gefunden ... C 69,58, H 8,04, F 5,15%.

Die mit Äther und Methanol eluierten Fraktionen von höherer Polarität (0,971 g) waren teilweise kristallin und bestanden auf Grund ihres Infrarotspektrums aus dem Stanol, das durch Hydrolyse der Acetatgruppe an der Säule gebildet worden war.

Beispiele 3ß-Acetoxy-5a-fluorpregnan-6,20-dion

H₃COCO

+ 2NOF

H₃COCO

+ HF

(Aluminiumoxyd)

609 730/434

l· 230

Nitrosylfluorid (6g, 122mMol) wurde innerhalb von 4 Stunden bei 0°C unter Rühren in 3/S-Acetoxy-5(6)-pregnen-20-on (6,5 g, 18,5 mMol) in Tetrachlorkohlenstoff (100 cm³) geleitet. Das Reaktionsgemisch wurde in Wasser gegossen und wiederholt mit Tetrachlorkohlenstoff extrahiert. Die Extrakte wurden mit Wasser gewaschen, mit Salzlösung gesättigt und über Magnesiumsulfat getrocknet. Das Lösungsmittel wurde unter vermindertem Druck abdestilliert, wobei S^-Acetoxy-Sa-fluoT-o-nitriminopregnan-20-on in Form eines dicken, gelben Sirups erhalten wurde.

Infrarotanalyse: AS = 5,80 μ (Acetat, 5,88 μ (C = O), 6,15 μ (C = N), 6,40 und 7,65 μ (— NO₂), 8,15 μ (Acetat) und 8,65 μ (C — F).

Das gesamte rohe Reaktionsprodukt wurde ohne weitere Reinigung in Benzol gelöst (etwa 20 cm³) und an einer Säule von mit Petroläther hergestelltem neutralem Aluminiumoxyd (180 g, Aktivität III) adsorbiert. Elution mit Petroläther (50 Fraktionen von 80 cm³) ergab ein gummiartiges Material (0,048 g), das verworfen wurde. Durch weitere Elution mit Petroläther—Benzol (1 : 1) (19 Fraktionen von 80 cm³) wurde 3^-Acetoxy-5a-fluorpregnan-6,20-dion (5,04 g, Ausbeute 71%) in Form eines weißen, kristallinen Feststoffs mit einem Schmelzpunkt von 15O⁰C erhalten.

Infrarotanalyse:' Ajüä' = 5,75 μ (teilweise aufgelöstes Dublett, zurückzuführen auf C-6 C = O und Acetat), 5,85 μ (C-20 C = O), 8,15 μ (Acetat) und 8,65 μ (C-F).

Dieses Produkt wurde aus Methanol umkristallisiert, wobei lange weiße Nadeln mit einem Schmelzpunkt von 150 bis' 153°C erhalten wurden. Eine Analysenprobe wurde 2mal aus Methanol umkristallisiert. Schmelzpunkt 159 bis 161⁰C; [a]T = +42° (c= 1,65); A°°f = 5,78 μ (C-6 C = O und Acetat), 5,90 μ (C-20 C = O), 8,10 μ (Acetat) und 8,65 μ (C — F).

H₃COCO

IO Analyse für C23H33O4F:

Berechnet ... C 70,3, H 8,42, F 4,85%;
gefunden ... C 70,13, H 8,65, F 5,42%.

Die nächsten beiden Beispiele veranschaulichen die Anwendung des Verfahrens auf 2-Cholesten, ein disubstituiertes olefinisches Steroid, d. h. ein Steroid, in dem jedes der doppelt gebundenen Kohlenstoffatome ein Wasserstoffatom trägt. Bei Reaktionskomponenten dieser Art wurde festgestellt:

a) Die Reaktion verläuft bei niedrigen Temperaturen (nicht wesentlich über 0°C) träger als mit trisubstituierten olefinischen Steroiden, in denen nur eines der über Doppelbindungen gebundenen Kohlenstoffatome ein Wasserstoffatom trägt. Es wurde jedoch gefunden, daß durch Verwendung von Fluorwasserstoff in Verbindung mit Nitrosylfluorid die Reaktionsgeschwindigkeit des letzteren bei niedrigen Temperaturen erhöht wird.

b) Bei höheren Temperaturen, z. B. in der Größenordnung von 20 bis 30° C, verläuft die Reaktion auch in Abwesenheit eines Aktivators, wie Fluorwasserstoff, mit guter Geschwindigkeit. Unter diesen Bedingungen beginnt jedoch eine konkurrierende Reaktion in einem Umfange stattzufinden, der hauptsächlich temperaturabhängig zu sein scheint. Bei dieser Reaktion wird ein Nitroolefin gebildet, in dem die Nitrogruppe an eines der doppelt gebundenen Kohlenstoffatome gebunden ist.

c) In der ersten Stufe der Reaktion wird unmittelbar zusätzlich zum a-Fluornitrimin eine gewisse Menge des a-Fluorketöns gebildet, das bei der Hydrolyse des Fluornitrimins entsteht. Die beiden Verbindungen können getrennt werden, z. B. durch chromatographische Methoden, aber diese Trennung ist unnötig, wenn das a-Fluorketon als Produkt gewünscht wird.

Beispiel 7 2a-Fluorcholestan-3-on- und 3<z-Fluorcholestan-2-on

+ 2NOF₁
(0⁰C)

O₂N — N

O₂N-N

H₂O

(Aluminiumoxyd)

Eine Lösung von 2-Cholesten (2,0 g, 5,4 mMol) in Tetrachlorkohlenstoff (25 cm³), die in einem Eisbad gekühlt wurde, wurde unter Rühren 3 Stunden gleichzeitig mit langsam strömendem Nitrosylfluorid (2 g, 41 mMol) und langsam strömendem Fluorwasserstoff (etwa 4 g) behandelt. Das Reaktionsgemisch, dessen Farbe innerhalb dieser Zeit von Rot nach Blau umschlug, wurde in Wasser gegossen und mit Tetrachlorkohlenstoff extrahiert. Die Extrakte wurden mit Wasser gewaschen, mit Salzlösung gesättigt, getrocknet und unter vermindertem Druck eingedampft. Das Infrarotspektrum des Rückstandes (2,44 g) zeigte, daß es sich um das 2- (und 3-) Fluor-3-(und -2)-nitriminocholestan handelte (wie die anschließende Hydrolyse zeigte, waren beide Isomere anwesend) und daß auch etwas Fluorketocholestan vorhanden war.

Infrarotanalyse: λS = 5,75 μ (C = O, schwach), 6,0 μ (C = C, schwach), 6,1 μ (C = N) und 6,4 μ (-NO₂).

Das gesamte Rohprodukt wurde in Petroläther aufgenommen und an einer Säule von neutralem Aluminiumoxyd (60 g, Aktivität III) adsorbiert. EIution mit Petroläther ergab zuerst ein teilweise kristallines Gemisch (0,80 g), dessen Infrarotspektrum zeigte, daß es eine gewisse Menge nicht umgesetztes Nitrimin enthielt. Durch weitere Elution mit Hexan— Benzol (1 : 1) wurde ein teilweise kristallines Material (0,43 g) erhalten, dessen Infrarotspektrum zeigte, daß es aus dem bisher unbekannten 3-Fluorcholestan-2-on [λ%£ = 5,82 μ (C = O) und 8,2 μ (C — F)] bestand. Dieses Material ließ sich nicht leicht reinigen.

Weitere Elution mit dem gleichen Lösungsmittelpaar ergab eine kristalline Substanz (0,246 g), die folgende Infrarotabsorptionen zeigte: i^ = 5,75 μ (C = O) und 9,2 μ (C — F). Diese Substanz wurde aus Petroläther umkristallisiert, wobei im wesentlichen reines 2-Fluorcholestan-3-on (0,23 g in zwei Anschüssen, Schmelzpunkt 165 bis 168⁰C) erhalten wurde. Der erste Anschuß wurde aus Hexan umkristallisiert, wobei farblose, glitzernde Plättchen mit einem Schmelzpunkt von 173 bis 174 ⁰C erhalten wurden.

Analyse für C??H45OF:

Berechnet ... C 80,15, H 11,21, F 4,70%;
gefunden ... C 79,59, H 11,20, F 4,98%.

Der Schmelzpunkt und die Spektralwerte stimmen mit den von Jensen und Gabbard, J. Org. Chem., 23, 1406 (1958), für diese Verbindung gemachten Angaben überein.

Beispiel 8
2-Fluorcholestan-3-on

Eine in Eis gekühlte Lösung von 2-Cholesten (2,0 g, 5,4 mMol) in Tetrachlorkohlenstoff (20 cm³) wurde mit langsam strömendem Nitrosylfluorid (2 g, 41 mMol) behandelt. Das Produkt wurde auf die im Beispiel 7 beschriebene Weise mit Tetrachlorkohlenstoff isoliert. Es enthielt hauptsächlich nicht umgesetztes 2-Cholesten, ein Anzeichen für eine geringe Reaktionsgeschwindigkeit.

Das gewonnene Material wurde dann erneut in Tetrachlorkohlenstoff (20 cm³) gelöst und wiederum mit langsam strömendem Nitrosylfluorid (2 g, 4ImMoI) bei etwa 25 ⁰C behandelt. Das blaue Reaktionsgemisch wurde in Wasser gegossen und das Produkt mit Tetrachlorkohlenstoff extrahiert. Durch Eindampfen des Extraktes unter vermindertem Druck wurde ein grüner Sirup erhalten, dessen Infrarotspektrum die Anwesenheit eines Nitroolefins anzeigte [λ co, = 5,77 _μ (C = O, schwach), 6,0 μ

-NO₂

stark

6,35, 6,40 und 6,45 μ (— NO₂, starkes, teilweise aufgelöstes Triplett), 6,58 μ (— NO₂) und 7,65 μ (—NO₂, mittlere Intensität)].

Das gesamte Rohprodukt wurde in einer geringen Benzolmenge aufgenommen und an einer Säule von neutralem Aluminiumoxyd (Aktivität III) adsorbiert. Elution mit Petroläther ergab als erste Fraktion eine farblose, glasartige Substanz (Fraktion A, 0,845 g). Durch weitere Elutionen mit Petroläther (vier Portionen von 100 cm³) wurde ein kristallines Material erhalten (Fraktion B, 0,462 g).

Zur Vollendung der Hydrolyse wurde die Fraktion A in Methanol (50 cm³) gelöst, das 5 cm³ konzentrierte Salzsäure enthielt. Diese Lösung wurde 1 Stunde am Rückflußkühler erhitzt (weitere Versuche zeigten jedoch, daß diese zusätzliche Stufe unnötig war). Das Reaktionsgemisch wurde in Wasser gegossen und das Produkt mit Äther extrahiert. Der Extrakt wurde mit Wasser gewaschen, getrocknet und eingedampft, wobei ein öl erhalten wurde, das an neutralem Aluminiumoxyd (30 g, Aktivität III) chromatographiert wurde. Die erste Elution mit Petroläther (60 cm³) ergab ein klares öl (0,445 g), das sich bei der Infrarotanalyse als Gemisch erwies und nicht kristallisiert werden konnte. Durch weitere Elutionen mit Petroläther (drei Portionen von 60 cm³) wurde ein kristallines Material erhalten, dessen

Infrarotspektrum mit dem der obengenannten Fraktion B identisch war. Dieses Produkt wurde mit der Fraktion B zur weiteren Analyse (s. unten) vereinigt. Durch weitere Elution mit Benzol wurde dann ein kristallines Material (0,074 g) erhalten, das gemäß Infrarotspektrum und Schmelzpunkt aus 2a-Fluorcholestan-3-on bestand, das mit dem gemäß Beispiel 7 isolierten und identifizierten Produkt identisch war. Die Fraktion B wurde aus einem Äthanol-Äther-Gemisch umkristallisiert, wobei blaßgelbe Mikrokristalle mit einem Schmelzpunkt von 88 bis 9O⁰C erhalten wurden. Gemäß Elementaranalyse und Spektraldaten war dieses Produkt 2-Nitro-2-cholesten (und/oder sein Isomeres, 3-Nitro-2-cholesten).

Analyse für C27H45NO2:
Berechnet ... C 78,1, H 10,75%;
gefunden ... C 77,94, H 10,83%.

Ultraviolettspektrum:
und 220 ηΐμ (ε = 4100).
Infrarotspektrum: λ^

= 257 m^_£ = 5670)

= 5,97 μ
/NO₂ ¹J

6,60 und 7,45 μ, (— NO₂).
Optische Drehung: [a\g° = +104° (c = 1,04).

H3COCO

Beispiel 9 A. S/^Of-Diacetoxy-Sa-Fluor-o-Nitrimonipregnan

CH₃
HC-OCOCH3

+ 2NOF

H3COCO

CH₃
HCOCOCH₃

+ HF

N —NO₂

Nitrosylfluorid (10 g, 0,21 Mol) wurde 7 Stunden unter Rühren in eine eisgekühlte Lösung von 3/3,20-Diacetoxy-5-pregnen (Gemisch von 20/3- und 20a-Epimeren; 10,2 g, 26 mMol) in Tetrachlorkohlenstoff (50 cm³) geleitet. Das Reaktionsgemisch wurde in der bereits beschriebenen Weise als blaßgrünes öl isoliert, das kristallisierte, wenn es mit einem Petroläther-Aceton-Gemisch verrieben wurde. Das rohe 3β,20ξ - Diacetoxy - 5a - Fluor - 6 - nitriminopregnan schmolz bei 110 bis 120⁰C. Sein Infrarotspektrum zeigte Absorptionen bei 5,8 und 8,0 μ (Acetat), 6,14 μ (C = N), 6,4 und 7,6 μ (-NO₂) und 8,6 μ (C — F). 1,0 g dieses Produktes schmolz nach Umkristallisation aus Petroläthex—Aceton bei 165 bis 168°C; Erweichungspunkt 130⁰C; optische Drehung: [a]¥° = -63° (c = 2,05); Infrarotspektrum: ASJ = 5,76 μ (C-O), 6,1 μ (C = N), 6,37 und 7,63 μ (— NO₂), 8,15 μ (Acetat) und 8,65 μ (C — F).

Analyse für C25H37N2O6F:

Berechnet ... C 62,5, H 7,7, F 3,96, N 5,83%; gefunden ... C 62,73, H 7,53, F 3,72, N 5,86%.

H3COCO

B. 3,8,20f-Diacetoxy-5a-Fluorpregnan^:6-on CH₃
HCOCOCH₃

H₂O

(Aluminiumoxyd) H₃COCO

N —NO₂

CH₃
HCOCOCH₃

Das rohe Nitrimin (etwa 9 g) wurde in einer geringen Benzolmenge gelöst und an einer Säule von neutralem Aluminiumoxyd (300 g, Aktivität III) adsorbiert, das mit Petroläther hergestellt worden war. Elution mit Petroläther (17 Portionen von 80 cm³) ergab ein halbkristallines Material (0,87 g), das nicht weiter untersucht wurde. Durch weitere Elution mit einem Petroläther-Benzol-Gemisch (2:1) (18 Portionen von 80 cm³) wurden 5,96 g kristallines 3ß,20£-Diacetoxy-5a-fiuorpregnan-6-on mit einem Schmelzpunkt von 147 bis 151⁰C ''Erweichungspunkt 135° C) erhalten.

Infrarotanalyse: λ^ = 5,8 μ (C-6, C = O und C-20 Acetat, starkes, teilweise aufgelöstes Dublett), 8,15 μ (Acetat) und 8,65 μ (C-F). Durch weitere Elution mit Benzol (vier Fraktionen von 80 cm³) wurde ein teilweise kristallines Material (1,57 g) erhalten, das vermutlich aus einem Gemisch der C-20-Epimeren bestand und dessen Infrarotspektrum im wesentlichen identisch mit dem der früheren Fraktionen war. Die vereinigten Fraktionen wurden aus Methylenchlorid—Petroläther umkristallisiert, und weitere Umkristallisation einer Analysenprobe aus Hexan ergab als Produkt feine, Farblose Nadeln

mit einem Schmelzpunkt von 155 bis 158°C; [a]² _D ⁴° = 0° (c = 1,68). Das kernmagnetische Resonanzspektrum fur F¹⁹ bei 56,4 Megahertz/Sek. zeigte ein Dublett bei 5155 und 5200 Hertz/Sek., bezogen auf Freon 112 als äußere Bezugssubstanz.

Dieses Produkt bildet kristalline Hydrate. Das Wasser wird ziemlich hartnäckig festgehalten, kann

jedoch durch längeres Trocknen unter Vakuum entfernt werden.

Analyse für C25H37O5F:

Berechnet ... C 68,8, H 8,48, F 4,36%;
gefunden ... C 69,20, H 8,69, F 4,58%.

H3COCO

Beispiel 10 3/3,1 7/3-Diacetoxy-5a-Fluorandrostan-6-on

H3COCO

N —NO₂

H2O (Aluminiumoxyd)

H3COCO

OCOCH3

Nitrosylfluorid (7 g, 0,142 Mol) wurde langsam innerhalb von mehreren Stunden unter Rühren in eine Lösung von 3/9,17/?-Diacetoxy-5-androsten (14 g, 37,5 mMol) in Tetrachlorkohlenstoff (50 cm³) geleitet, die in einem Eisbad gekühlt war. Das Reaktionsprodukt wurde in üblicher Weise mit Tetrachlorkohlenstoff als grünliches öl isoliert (16,82 g). Das Infrarotspektrum zeigte, daß ein guter Umsatz zu 3/9,17j3-Diacetoxy-5a-fiuor-6-nitriminandrostan erreicht worden war.

Infrarotspektrum: /££[' = 5,8 und 8,15 μ (Acetat), 6,15 μ (C = N), 6,4 und 7,65 μ (-NO₂) und 8,65 μ (C-F).

Die Hauptmenge des rohen Nitrimins (12,8 g) wurde in Benzol gelöst und die Lösung an einer Säule von neutralem Aluminiumoxyd (300 g, Aktivität III) adsorbiert, das mit Petroläther hergestellt worden war. Elution mit Petroläther (sechs Fraktionen von 80 cm³) ergab ein Gemisch aus dem Ausgangsmaterial mit a-Fluorketon (2,43 g). Durch weitere Elution mit einem Petroläther-Benzol-Gemisch (1:1) (17 Fraktionen von 80 cm³) wurde das kristalline a-Fluorketon (6,8 g) erhalten. Durch Fortsetzung der Elution mit Benzol wurden weitere 0,98 g des gleichen Produkts erhalten. Die mit dem Petroläther-Benzol-Gemisch und Benzol erhaltenen Eluate wurden vereinigt und aus Hexan und dann aus Methanol umkristallisiert, wobei 6,04 g reines 3;8,17jS-Diacetoxy-5a-fluorandrostan-6-on mit einem Schmelzpunkt von 160 bis 162⁰C erhalten wurden; [a]%° = -IT (c = 2,07). Das kernmagnetische Resonanzspektrum für F¹⁹ bei 56,4 Megahertz/Sek.

zeigte ein Dublett bei 5155 und 5200 Hertz/Sek., bezogen auf Freon 112 als äußere Bezugssubstanz.
Analyse für C23H33O5F:

Berechnet ... C 67,64, H 8,09%;

gefunden ... C 67,13, H 8,25%.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung fluorsubstituierter Steroide, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Steroid, das wenigstens eine endocyclische Doppelbindung enthält, bei der die Kohlenstoffatome dieser Doppelbindung an 1 oder 2 Wasserstoffatome gebunden sind,und jedes dieser beiden Kohlenstoffatome weiterhin an 1 oder 2 Kohlenstoffatome gebunden ist, die ihrerseits · von einer ungesättigten C — C-Bindung frei sind, unter praktisch wasserfreien Bedingungen und bei Temperaturen unter etwa 50⁰C, gegebenenfalls in Gegenwart eines Aktivators, insbesondere von Fluorwasserstoff, mit Nitrosylfluorid umsetzt und das erhaltene a-Fluornitriminosteroid gegebenenfalls hydrolysiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydrolysenstufe durch eine chromatographische Behandlung über hydratisiertem Aluminiumoxyd durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Steroidausgangsverbindung Cholesterylchlorid, Stigmasterylacetat, 3ß-Acetoxy-5(6)-androsten-17-on, 3/S-Acetoxy-5(6)-pregnen-20-on oder 3/?,20-Diacetoxy-5-pregnen eingesetzt werden.