Verfahren zur Herstellung von 21-Brom-Steroiden Es sind bereits verschiedene Lösungsmittel für die Bromierung von Steroidketonen in a-Stellung zur Ketogruppe vorgeschlagen worden. Solche Lösungs mittel umfassen z.
B. halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Chloroform, oder cyclische Äther, wie Dioxan oder Tetrahydrofuran. Jedoch führt die Verwendung solcher Lösungsmittel zu verhältnismässig geringen Ausbeuten, und die Bromierung kann nicht aus gewählt werden, das heisst Steroide mit anderen Stel lungen, insbesondere isolierten Doppelbindungsstel- lungen, die dem Angriff durch Brom unterworfen sind, z. B. in den 9(11)-Stellungen, neigen auch dazu, bromiert zu werden.
Es wurde nun gefunden, dass die Bromierung in der 21 - Stellung von Steroid - 20 - ketonen, nämlich 20-Oxo-5a- oder -5ss-steroiden der Pregnanreihe, ob letztere nun andere Stellungen, die der Bromierung unterworfen sind, enthalten oder nicht, mit guter Ausbeute durchgeführt werden kann, wenn man das 20-Ketosteroid in Gegenwart einer starken Säure und eines solchen Lösungsmittels der Einwirkung von Brom aussetzt, das im wesentlichen aus einem pri mären Alkanol, das 2 bis 4 Kohlenstoffatome enthält,
oder aus einem C-Alkoxyderivat desselben besteht.
Das bei dem erfindungsgemässen Verfahren ver wendete 20-Ketosteroid kann ein oder mehrere an dere Substituenten oder ungesättigte Gruppen, wie 3-Hydroxy, 3-Acyloxy, 11-Hydroxy, 11-Acyloxy, eine 9(11)-Doppelbindung, 16(a oder ss)-Methyl, 16- Methylen und 17a-Hydroxy, enthalten.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird vorzugs weise bei der Bromierung von 17a-Hydroxy-pregn-9- en-20-onen verwendet, insbesondere von solchen, die eine exocyclische Doppelbindung in der Cric;-Stellung, z. B. ein 17a-Hydroxy-16-methylen-pregn-9-en-20-on, besitzen. Mit Vorteil kann es auch bei der Bromie- rung der entsprechenden 16(a oder ss)-Methylverbin- dungen benutzt werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann auch vor teilhaft bei der Bromierung von niederen 11/3-Acyloxy-3,17a-dihydroxy-16-methyl- pregnan-20-onen, z. B.
11 r-Acetoxy-3,17a-dihydroxy-16ss-methyl- 5a-pregnan-20-on, und niederen llss-Acyloxy-3,17a-dihydroxy-16- methylen-pregnan-20-onen, z. B.
11 ss-Acetoxy-3,17a-dihydroxy-16-methylen- pregnan-20-on, verwendet werden, wobei besonders gute Ausbeuten an dem gewünschten 21-Bromsteroid erhalten werden können.
Als Alkoxyalkanol kommt z. B. Äthoxyäthanol in Betracht. Obwohl, wie erwähnt, das Lösungsmittel im wesentlichen aus einem primären Alkanol oder Alkoxyalkanol bestehen sollte, kann es zweckmässig sein, eine kleine Menge eines weiteren inerten orga nischen Lösungsmittels zum Alkanol zuzusetzen, um die Lösung des Steroids zu erleichtern.
Solche Lö sungsmittel sind cyclische Äther, wie Tetrahydrofuran oder Dioxan. Das Steroidketon muss sich jedoch wäh rend der Bromierung im genannten Alkanol oder Alk- oxyalkanol nicht völlig in Lösung befinden, sondern es kann teilweise auch in Suspension vorliegen.
Die starke Säure wird vorzugsweise in einer Menge verwendet, die mindestens derjenigen des zu bromierenden Steroids äquivalent ist. Geeignete Ver hältnisse liegen zwischen 1 zu 10 oder sogar 12 Säureäquivalenten. Die verwendete Säure sollte vor teilhaft wasserfrei sein, wenn die Reaktionsteilnehmer dies erlauben. Eine geeignete Säure ist Chlorwasser stoff.
Die starke Säure wird zweckmässig in Form einer Lösung in dem niederen Alkanol oder Alkoxyalkanol in das Reaktionsgemisch eingeführt.
Die Bromierung führt man zweckmässig bei Tem- peraturen zwischen 0 und 35 C, vorzugsweise bei Zimmertemperatur, durch. Eine zweckmässige Aus führungsform des erfindungsgemässen Verfahrens be steht in der langsamen Zugabe, z. B. während eines Zeitraumes von 60 bis 100 Minuten, einer Lösung von Brom in Alkanol oder Alkoxyalkanol zu einer Lösung oder Suspension des Steroids im Alkanol oder Alkoxyalkanol, welche die starke Säure enthält.
Das Brom kann aber auch zu der Lösung oder Suspension des Steroids als reines flüssiges Brom unter heftigem Rühren der Lösung oder Sus pension zugesetzt werden. Eine weitere vorteil hafte Methode zur Einführung des Broms in die Lösung oder Suspension des Steroids besteht darin, dass es als Bromdampf, der von einem Gasstrom, z. B. Stickstoff, getragen wird, eingeleitet wird. Unter den beschriebenen Bedingungen setzt sich der Alkanol langsam mit dem Brom um, und es ist notwendig, einen überschuss an Brom zu verwenden.
Es wurde gefunden, dass ungefähr 1,1 Mol Brom auf 1 Mol Steroid geeignet ist, wenn das Brom als reine Flüssig keit oder Dampf zugegeben wird, während erheblich mehr, z. B. ungefähr 1,6 Mol Brom pro Mol Steroid, verwendet werden müssen, wenn das Brom in Lösung im Alkanol oder Alkoxyalkanol zugesetzt wird. Die zu verwendende optimale Menge Brom kann für jeden Fall durch einfachen Versuch festgestellt werden.
Die in den nachstehenden Beispielen erhaltene Bromverbindung wurde zwecks Ermittlung der Aus beute in die entsprechende 21-Acetoxyverbindung umgewandelt.
<I>Beispiel 1</I> Bromierung von 3ss,17a-Dihydroxy-16-methylen- 5a-pregn-9-en-20-on 10,0 g fein verteiltes 20-Keton wird in 200 ml abs. Äthanol während der Zugabe von 8,9n Chlorwas serstoff in Äthanol (23 ml, 7 Mol) kräftig gerührt und nach 2 Minuten eine Lösung von 7,45 g (1,6 Mol) Brom in 155 ml Äthanol (kalt hergestellt und auf Raumtemperatur erwärmen gelassen) während 95 Minuten tropfenweise zugegeben.
Nach weiteren 5 Minuten wird die Lösung nach und nach mit Was ser auf etwa 4 1 verdünnt und das niedergeschlagene Produkt (12,23 g, 99 %) durch Filtrieren gesammelt, mit Wasser gewaschen und im Vakuum bei 60 C getrocknet. Für C22H3103Br berechnet: Br 18,9 % gefunden: Br 18,7 12,2 g des wie oben beschrieben hergestellten Produktes und 36 g trockenes Kaliumacetat werden 4 Stunden unter Rückfluss und unter Rühren in 280 ml Aceton gekocht. Nach Isolierung des Produk tes durch Konzentrieren und Verdünnen mit Wasser erhält man das 21-Acetat als braungelben Feststoff (11,54 g, 99 %).
Gefunden: Br 0,9 %. Die Umkristalli- sation von 11,44 g aus Aceton liefert eine erste Frak tion von 21-Acetoxy-3ss,17a-dihydroxy-16-methylen- 5a-pregn-9-en-20-on (8,.67 g, 75,8 %), Fp. 193 bis 195 C, und eine zweite Fraktion (1,34 g, 11,5%) vom Fp. 175 C und später 193 bis 195 C, mit einem ähnlichen Infrarotspektrum. Für C24H3405 berechnet: C 71,6 H 8,5 gefunden:
C 71,3 H 8,6 <I>Beispiel 2</I> Bromierung und Acetoxylierung von 3ss,17a-Dihydroxy-16ss-methyl-5a-pregn-9-en-20-on 1,0 g 20-Keton wird wie in Beispiel 1 beschrieben bromiert, jedoch mit 1,75 Mol Brom, die während 60 Minuten zugegeben werden, worauf man 1,202 g Bromverbindung erhält. Gefunden:
Br 19,8 %. 1,102 g rohe Bromverbindung werden gemäss Beispiel 1 behandelt und ergeben 1,012 g<B>(97%)</B> rohe 21-Acet- oxy-Verbindung. Die Umkristallisation von 882 mg aus Äthylacetat liefert 21-Acetoxy-3ss,17a-dihydroxy- 16ss-methyl-5a-pregn-9-en-20-on in zwei Fraktionen; die erste Fraktion (664 mg, 75 %) hat einen Schmelz punkt von 190 bis 194 C und die zweite Fraktion (56 mg, 6,3 %) einen solchen von 181 bis 192,5 C.
<I>Beispiel 3</I> Bromierung und Acetoxylierung von 3ss"17a-Dihydroxy-16a-methyl-5a-pregn-9-en-20-on 1,029 g 20-Keton werden wie in Beispiel 1 be schrieben bromiert, jedoch unter Zugabe der Brom lösung während 75 Minuten, worauf man 1,21 g Bromverbindung erhält. Gefunden: Br 18,5 %.
l,112 g rohe Bromverbindung werden gemäss Bei- spiel-1 behandelt und liefern 1,109 g rohe 21-Acet- oxyverbindungen. Gefunden: Br 0,6 %. Diese Verbin dung ergibt nach Umkristallisation aus Methanol 21-Acetoxy-3ss,17a-dihydroxy-16a-methyl- 5a-pregn-9-en-20-on als Plättchen (78 %), [a]n = + 23,5 (in CHC13), Fp. 203 bis 205<B>1</B> C.
<I>Beispiel 4</I> Bromierung von 3ss,17a-Dihydroxy-16-methylen- 5a-pregn-9-en-20-on a) in n-Butanol 1,0 g Steroid wird in Suspension in 20 ml n-Buta- nol gerührt und eine 7,7n Lösung von Chlorwasser stoff in n-Butanol (2,64 ml) zugesetzt. Darauf wird eine Lösung von 0,83 g Brom in 17,9 ml n-Butanol, das kalt hergestellt und auf Zimmertemperatur er wärmen gelassen wurde, während 90 Minuten trop fenweise zugesetzt.
Nach weiteren 10 Minuten wird die gelbe Lösung mit etwa 1000 ml Wasser verdünnt und das ausgefallene Produkt (1,15 g) - gefunden: Br 16,3 %, C22H31Br03, berechnet: Br 18,9 % - durch Filtrieren gesammelt, mit Wasser gewaschen und ge trocknet.
1,13 g der rohen Bromverbindung werden 4 Stun den unter Rühren mit 3,0 g Kaliumacetat in 25 ml Aceton unter Rückfluss erhitzt. Nach Konzentrieren des Reaktionsgemisches und Zugabe von Wasser er hält man 1,04 g eines Rohproduktes, das, wie durch einen Tetrazolium-Farbtest festgestellt wird, etwa <B>78%</B> 21-Acetoxy-3ss,17a-dihydroxy-16-methylen-5a- pregn-9-en-20-on enthält.
b) in Äthylenglykolmonomethyläther 1,0 g Steroid in 20 ml Äthylenglykolmonomethyl- äther wird mit 4,0n Chlorwasserstoff in Äthylengly- kolmonomethyläther (5,1 ml) und darauf mit 0,595 g Brom in 10,7 ml des gleichen Lösungsmittels behan delt, wie in a beschrieben. 1,117 g rohe Bromverbin dung werden wie in a isoliert. Gefunden: Br 15,25 %.
Diese Verbindung (1,026 g) wird wie in a mit Ka- liumacetat behandelt und 1,044 g eines Rohproduk tes, das gemäss einem Tetrazoliumtest die Anwesen heit von etwa 64% des 21-Acetoxy-20-ketons zeigt, erhalten.
<I>Beispiel 5</I> Bromierung von 3ss,17a-Dihydroxy-16-methylen- 5a-pregn-9-en-20-on 5,3 g (1,1 Mol) Brom werden als Dampf in einem Stickstoffstrom in eine Suspension von 10,335 g 3ss,17a-Dihydroxy-16-methylen-5a-pregn- 9-en-20-on in 150 ml abs. Äthanol und 10,5 ml lOn alkoholi schem Chlorwasserstoff während 65 Minuten ein geleitet. Die Mischung wird 5 Minuten gerührt und darauf mit 750 ml Eiswasser verdünnt.
Das 21-Bro- mid wird durch Filtrieren gesammelt, mit kaltem Wasser gewaschen und im Vakuum bei 50 C ge trocknet. Ausbeute: 12,48 g (98,3 % der Theorie), Fp. 185 C (Zers.), [ab =-32,4 (c =1,0 in CHC13). Für C22H3i03Br berechnet: Br 18,9 gefunden: Br 18,9 % 12,3 g rohes 21-Bromid werden unter Rückfluss mit 36,9g Kaliumacetat in 310 ml Aceton 33/,1 Stun den gerührt.
Die Mischung wird heiss filtriert und der Feststoff mit heissem Aceton gewaschen. Das Filtrat verdünnt man mit 50 ml Wasser, dampft ein, bis ein Schlamm entsteht, und verdünnt weiter mit 400 ml Wasser. Das rohe 21-Acetat wird durch Filtrieren ge sammelt, mit Wasser gewaschen und im Vakuum bei 50 C getrocknet. Ausbeute 11,98 g, Fp. 183 C, HD =<B>-19,10</B> (c = 1,0 in CHC13).
11,90 g rohes Acetat werden aus Aceton umkri stallisiert und liefern 9,32 g (78,9 % insgesamt), Fp. 194 bis 195 C, HD =-20,9 (c=1,0 in CHC13), Seitenkettenversuch 97 %.
Die Mutterlaugen werden konzentriert, gekühlt und ergeben eine zweite Fraktion von 0,57 g, HD = -29 , die, aus Aceton umkristallisiert, 0,23 g (2,0%) ergibt, Fp. 193 bis 194 C, [ab =-21,3 .
<I>Beispiel 6</I> Bromierung und Acetoxylierung von 3ss,17a- Dihydroxy-16-methylen-5a-pregn-9-en-20-on 11,6 g (1,25 Mol) Brom werden tropfenweise unter Stickstoff zu einer Suspension von 20 g 3ss,17a- Dihydroxy-16-methylen-5a-pregn-9-en-20-on in 300m1 Methylalkohol und 20 ml 10n alkoholischem Chlor wasserstoff während 90 Minuten zugesetzt. Die Mi schung rührt man 5 Minuten und giesst sie dann in 1500 ml Eiswasser. Das 21-Bromid wird durch Fil trieren gesammelt, mit Wasser gewaschen und ge trocknet.
Das Rohprodukt behandelt man gemäss Bei spiel 5 mit Kaliumacetat in Aceton, kristallisiert das Produkt aus Aceton und erhält 17,75 g (76,2 %) 21-Acetoxy-3ss,17a-dihydroxy-16-methylen- 5a-pregn-9-en-20-on, Fp. 193 C, [a]D = -19,3 (c = 1,0 in CHCl3).
<I>Beispiel 7</I> Bromierung und Acetoxylierung von 3ss,17a -Dihydroxy-16-methylen-5a-pregn-9-en-20-on 2,56 g (1,6 Mol) Brom werden als Dampf in einem Stickstoffstrom in eine Suspension von 3,445 g 3ss, 17a - Dihydroxy-16-methylen-5a-pregn-9-en-20-on in 50 ml trockenem n-Propanol und 3,5 ml 10n alkoholischem Chlorwasserstoff während 1 Stunde eingeleitet. Die Mischung wird 5 Minuten gerührt und darauf in 250 ml Eiswasser gegossen.
Man isoliert das rohe 21-Bromid, behandelt es mit Kaliumacetat in Aceton, wie in Beispiel 5 beschrieben, kristallisiert das Produkt aus Aceton und erhält 2,80 g (69,6 %) 21-Acetoxy-3ss,17a-dihydroxy-16-methylen- 5a-pregn-9-en-20-on vom Fp. 192 bis 194 C, HD = - 20,6 (c = 1,0 in CHCl3).
<I>Beispiel 8</I> Bromierung von 1 lss-Acetoxy-3ss,17a-dihydroxy- 16ss-methyl-5a-pregnan-20-on in abs. Äthanol Eine Lösung von 80 g 11ss - Acetoxy - 3ss,17a- dihydroxy-16ss-methyl-5a-pregnan-20-on in 1,6 1 abs. Äthanol wird mit 184 ml abs. Äthanol, der bezüglich trockenem Chlorwasserstoffgas auf 8,9n gebracht wurde, behandelt.
Man rührt die Mischung 5 bis 10 Minuten bei 20 C, bevor man eine Bromlösung zu fügt, die aus einer Lösung von 44 g (1,4 Mol) Brom in 1,12 1 abs. Äthanol hergestellt ist, und kühlt auf etwa - 30 C. Die Lösungstemperatur wird langsam auf 20 C ansteigen gelassen, bevor die Bromlösung zu dem gerührten Reaktionsgemisch zugesetzt wird, was 134 Minuten in Anspruch nimmt. Die Tempera tur des Reaktionsgemisches wird mittels eines kalten Wasserbades auf 17 bis 19 C gehalten. Nachdem die Zugabe der Bromlösung beendet ist, wird das Reak tionsgemisch gerührt, bis die hellgelbe Farbe ver schwindet. Darauf wird sie unter Rühren in 32 1 Wasser gegossen.
Man rührt die Mischung 1 Stunde, filtriert und wäscht das Produkt in Wasser, bis es neutral ist, trocknet im Vakuum 16 Stunden bei 60 C und erhält 96,3 g (100,9 % der Theorie) 21-Bromid, Fp. 174 bis 175 C, [a]D= + 74 (c =1,0 in Dioxan). Gefunden: Br 16,3 %, für C24H3705Br berechnet: Br 16,5 %.
95,0 g des so erhaltenen 21-Bromids werden 21/2 Stunden in 2,18 1 Aceton, die 244g wasserfreies Kaliumacetat enthalten, unter Erhitzen unter Rück- fluss gerührt. Die heisse Mischung wird filtriert, der Kaliumsalzkuchen mit heissem Aceton gewaschen und das Filtrat zusammen mit den Waschflüssigkeiten auf ein geringes Volumen konzentriert. Dann gibt man 500 ml Wasser zu, destilliert das zurückbleibende Aceton unter vermindertem Druck ab und behandelt das Konzentrat mit 3,4 1 Wasser.
Die Mischung wird filtriert, der Feststoff mit Methylenchlorid und darauf mit Wasser gewaschen, bei 60 C 16 Stunden getrock net und liefert 44,8 g llss,21-Diacetoxy-3ss,17a-di- hydroxy-16ss-methyl-5a-pregnan-20-on, Fp. 212 C, [a]n = +93,6 (c = 1,0 in Dioxan).
Das Filtrat und die Waschflüssigkeiten werden stehengelassen, und es scheiden sich zwei Phasen ab. Die wässrige Phase wird dreimal mit je 400 ml Me- thylenehlorid extrahiert, die Extrakte zu der Haupt lösungsmittelschicht zugegeben und das Lösungsmit tel unter vermindertem Druck entfernt.
Der zurück bleibende Feststoff kristallisiert aus einer Mischung von Methylenchlorid und Isopropyläther und liefert eine weitere Fraktion von 36,1 g llss,21-Diacetoxy- 3ss,17a-dihydroxy-16P-methyl-5a-pregnan-20-on vom Fp. 204 bis 209 C, [a]D = +100,6 (c = 1,0 in Dioxan).
Die Ausbeute an llss,21-Diacetoxy-3ss,17a-di- hydroxy-16ss-methyl-5a-pregnan-20-on aus der ent sprechenden 21-Methylverbindung beträgt daher 82,1 g (89,7 % der Theorie). <I>Beispiel 9</I> Bromierung von llss-Acetoxy-3ss,17a-dihydroxy- 16-methylen-5a-pregnan-20-on in abs. Äthanol Eine Lösung von 100 g llss-Acetoxy-3ss,
17a-di- hydroxy-16-methylen-5a-pregnan-20-on in 2 1 abs. Äthanol wird mit 230 ml abs. Äthanol behandelt, der bezüglich trockenem Chlorwasserstoffgas auf 8,9n gebracht ist. Die Mischung wird 5 Minuten gerührt, bevor man eine Lösung von 60 g (1,52 Mol) Brom in 1,52 1 abs. Äthanol, die wie in Beispiel 8 beschrieben hergestellt wird, zugibt.
Die Bromlösung wird wäh rend 100 Minuten zugesetzt, während welcher Zeit die Temperatur des Reaktionsgemisches 20-21 C beträgt. Nach Beendigung der Zugabe der Brom lösung wird die Reaktionslösung 5 Minuten gerührt, bis die hellgelbe Farbe verschwindet, und darauf langsam unter Rühren in 40 1 Wasser gegossen.
Die Mischung wird 1 Stunde gerührt, das Produkt ge sammelt, mit Wasser gewaschen, bis es neutral ist, 16 Stunden im Vakuum bei 60 C getrocknet und liefert 118,3 g (99 %) 21-Bromid, Fp. 177 C, [a]1 = + 23,4 (c = 1,0 in Dioxan).
116,4 g des so erhaltenen 21-Bromids in 2,76 1 Aceton, die 307 g wasserfreies Kaliumacetat enthal- ten, werden 21/2 Stunden unter Rühren am Rückfluss erhitzt. Die Mischung wird heiss filtriert, der Kuchen mit heissem Aceton gewaschen und das Filtrat und die Waschflüssigkeiten zu einem geringen Volumen konzentriert, worauf Wasser tropfenweise zugegeben wird, bis die Kristallisation beginnt. Zwecks Entfer nung des zurückgebliebenen Acetons wird die Mi schung unter vermindertem Druck destilliert und mit 5 1 Wasser weiter verdünnt.
Nach 30 Minuten Rühren wird die Mischung filtriert, mit Wasser neutral ge waschen und 16 Stunden bei 60 C getrocknet. Man erhält 111,5 g (100 % aus dem 21-Bromid), Fp. 216 bis 218 C, [a]n = + 37,1 (c = 1,0 in Dioxan).
106,5 g des Produkts werden in 1,25 1 Methylen- chlorid gelöst, 25 g Holzkohle zugesetzt, die Mi schung 30 Minuten bei 20 C gerührt und darauf durch Kieselgur filtriert. Das Filtrat wäscht man mit Wasser und destilliert, bis 500 ml Destillat gesammelt sind. Darauf setzt man 21 Isopropyläther zu und kon zentriert die Lösung bei atmosphärischem Druck, bis das gesamte Methylenchlorid entfernt ist. Die Kri stallisation wird durch Stehenlassen der Mischung bei 20 C beendet.
Man sammelt die Kristalle, wäscht sie mit Isopropyläther und trocknet sie bei 60 C im Va kuum. Man erhält 93,3 g (86,7 % der Theorie aus der 21-Methylverbindung) llss,21-Diacetoxy-3ss,17a- dihydroxy -16 - methylen-5a-pregnan-20-on, Fp. 223 bis 226 C, [a]D = + 37,3 (c = 1,0 in Dioxan).