DD296495A5 - Verfahren zur herstellung von 17alpha-cyanomethyl-17beta-hydroxysteroidderivaten - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 17a-Cyanomethyl-17b-hydroxysteroidderivaten. Die Titelverbindungen sind pharmakologisch interessante Steroidverbindungen oder auch Zwischenprodukte zur Synthese pharmakologisch hochwirksamer Stereoidprodukte. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dasz 17b-Ketosteroide der allgemeinen Formel I, in der die Ringe A, B und C des Steroidgrundgeruestes die in den Teilstrukturen a bis c und die Reste die angefuehrte Bedeutung besitzen, in einem Eintopfverfahren in inerten organischen Loesungsmitteln bei tiefen Temperaturen mit LiCH2CN, das in situ aus CH3CN durch Reaktion mit Lithiumalkylen oder Lithiumdialkylamiden (AlkylC1 bis C6) bereitet wird, umgesetzt, die Reaktionsprodukte waeszrig aufgearbeitet, die Verbindungen der allgemeinen Formel II, in der die Ringe A, B und C des Steroidgrundgeruestes die in den Teilstrukturen a bis c und die Reste die vorgenannte Bedeutung besitzen, isoliert oder durch direkte Saeurehydrolyse in obengenannte 17a-Cyanomethyl-17b-hydroxysteroidderivate der allgemeinen Formel II, in der die Ringe A, B und C die in den Teilstrukturen d bis f und die Reste die genannte Bedeutung besitzen, ueberfuehrt und isoliert werden.{17a-Cyanomethyl-17b-hydroxysteroidderivate; 17-Ketosteroide; Eintopfverfahren Acetonitril; Lithiumalkyl; Lithiumdialkylamid; Aufarbeitung, waeszrig; Saeurehydrolyse; Loesungsmittel, organisch, inert}
Description
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Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von lya-Cyanomethyl-i? ß-hydroxysteroidderivaten aus 17-Ketosteroiden in einem Eintopfverfahren.
17a-Cyanomethyl-17 ß-hydroxysteroidderivate sind pharmakologisch interessante Steroidverbindungen oder auch Zwischenprodukte zur Synthese pharmakologisch hochwirksamer Steroidprodukte wie z.B. 17a-Cyanomethyl-17ß-hydroxvestra-4,9-dien-3-on, „Dienogest", oder 17 a-Cyanomethy 1-17 ß-hydroxy-13-alkyl-4,9-gonadien-3-on oder auch ^a-Cyanomethyl-lTß-hydroxy-IS-alkyM.S.H-gonatrien-S-onderivaten, die auf Grund ihrer spezifischen hormoneilen oder auch antihormonellen Wirkungen vorteilhaft zur Behandlung von Endokrinopathien und zur Reproduktionslenkung in der Human- und Veterinärmedizin eingesetzt werden können, zur Behandlung der Endometriose sind insbesondere Verbindungen des Typs 17a-CyanomethyM7ß-hydroxy-13-alkyl-4,9-gonadien-3-on geeignet.
Die Synthese von ITa-CyanomethyMTß-hydroxysteroidenwie^a-CyanomethyMyß-hydroxy-IS-alkylgona-^S-dien-S-on sowie 17a-Cyanomethyl-17ß-hydroxy-13-alkylgona-4,9,11-trien-3-on wurden in einer Reihe von Patenten beschrieben. Hiernach werden 17-Ketosteroide in mehrstufigen Synthesen in die Steroid-17ß-spiro-1',2'-oxirane überführt, die dann mit Alkalicyaniden
zu den 17 a-Cyanomethyl-17 ß-hydroxysteroidderivaten umgesetzt werden. Nach der Einführung dieser Steroid-17 a-
17a-Cyanomethyl-17ß-hydroxyderivate überführt, die nach Ketalspaltung13-Alkyl-5(10)-gonen-3-onderivate ergeben.
die Positionen 4,9 und 4,9,11 erhalten, was z. B. durch Bromierung der A^'^-Doppetbindung und nachfolgende
verlaufen, wird die Gesamtökonomie des Verfahrens belastet durch den Einsatz teuerer Reagenzien und den hohen
- Synthese desTrimethylsulfoniumjodids aus Dimethylsutfid und Methyljodid.
- Umsetzung des Steroid-C17-ketons mit Trimethylsulfoniumjodid in Gegenwart von Basen wie z.B. Kalium-tert.Butylat, Natriumhydroxid u.a. und Isolierung des Oxirane als harzigen Destillationsrückstand.
- Umsetzung des Oxirans mit Alkalicyanid und Isolierung derCyanomethylverbindung als harzigen Destillationsrückstand.
- Ketalspaltung und Isolierung des S-Keto-A^'-Steroids als kristallines Produkt.
Der Hauptnachteil dieser aufwendigen Verfahrensweise besteht jedoch in der mit dieser Synthese verbundenen Umweltbelastungen die hervorgerufen werden durch den Einsatz von
- Dimethylsulfid, Trimethylsulfoniumjodid, was die Entsorgung der Abluft und der Abwasser erfordert.
- Alkalicyanid, einem Gift der Abt. 1 des Giftgesetzes, was besondere Anforderungen an die Verarbeitung im technischen Maßstab stellt und eine spezielle Entsorgung der Abluft und Abwasser erfordert.
Die Verwendung von Alkalicyanid in dieser Synthese führt zu einem weiteren Nachteil, der im Restcyanidgehalt des Endproduktes besteht, dessen vollständige Entfernung zusätzliche Reinigungsoperationen und auch die Anwendung zusätzlicher, aufwendiger Prüfungsmethoden für Synthese-Zwischen- und Endprodukte erfordertDer zweite Syntheseabschnitt betrifft die Einführung von Doppelbindungen in das Steroidgrundgerüst an den Positionen 4 und 9. K. Ponsold u.a. beschreiben diese Verfahrensweise der Bromierung und Dehydrobromierung im DD-WP 160418. B. Menzenbach, M.Hübner und K. Ponsold (Journal für praktische Chemie, Bd.326, Heft 6,1984, S.893 bis 898) haben zu diesem Problem eingehende Untersuchungen durchgeführt. Hauptproblem ist hiernach die Vermeidung der Nebenproduktbildung, die oft schon durch geringfügige Veränderungen der Reaktionsbedingungen erfolgt. Ein weiteres Problem besteht in der genauen Dosierung des Bromierungsmittels, da bei Oberschuß die Bildung von 4-Brom-A4l9-Dienderivaten u.a. erfolgt, andererseits Unterdosierung zum Verbleib von nicht vollständig umgesetztem Ausgangsmaterial führt. Die 4-Brom-A4-9-Dienderivate sind besonders belastend, da sie durch herkömmliche Reinigungsmethoden kaum zu entfernen sind. Dieser Sachverhalt stellt eine starke Belastung für die Gesamtsynthese dar, da mit der Nebenproduktbildung in der Endstufe der Synthese die Ergebnisse der Gesamtsynthese geschmälert werden können.
Von E. Nitta u. a. EP 231 671 werden zur Synthese der 17 a-Cyanomethyl-17 ß-hydroxy-13-alkyl-4,9,11 -gonatrien-3-onderivate der von K.Ponsold u.a. im DD-WP 160418 beschriebene Reaktionsfolge 17-Ketosteroid -* 17ß-Spiro-1',2'-oxiran -»17a-Cyanomethyl-17 ß-hydroxysteroidderivate genutzt. Obwohl mit diesem Patent von E. Nitta neue Verbindungen des 17a-Cyanomethyl-17ß-hydroxysteroidtyps beschrieben wurden, konnten keinerlei Verbesserungen des ursprünglichen Syntheseweges offenbart werden, d. h., die bereits angeführten Mangel des hohen Arbeitsaufwandes und der starken Umweltbelastungen bestehen auch bei diesem Verfahren. Zu den bereits angeführten hohen Aufwendungen für die Durchführung dieser Synthese kommen bei der technischen Durchführung dieständigen zusätzlichen hohen Aufwendungen für die Entsorgung der Abprodukte-die anfallenden Abwasser sowie Abluft mit Schwefelverbindungen und Cyaniden-wodurch die Ökonomie des Gesamtverfahrens wesentliche zusätzliche Belastungen erfährt.
Ziel der Erfindung ist ein neues, allgemein anwendbares Verfahren zur Synthese von 17a-Cyanomethyl-17ßhydroxysteroidderivaten, nach dem in technologisch und ökonomisch günstigerWeise die Zielprodukte zugänglich werden und damit insbesondere die zusätzlichen Belastungen durch Nebenprozesse sowie die Entsorgung von Abwässern und Abluft wesentlich minimiert werden können.
17-Ketosteroiden bereitzustellen, nach dem in technisch einfacher und ökonomisch günstiger Weise dieZielprodukte zugänglichgemacht und der Aufwand für die Nebenprozesse, insbesondere der Abluftbeseitigung/Entsorgung von Abwässern und Abluftweitestgehend minimiert werden.
des Steroidgrundgerüstes die in den Teilstrukturen a bis c angeführte Bedeutung besitzen und die ResteR, = Me, Eth
R2 und R3zusammen -CH2-CH2-, -CH2-C-CII2-,
-3- 296 4«
darstellen, in einem Eintopfverfahren in inerten organischen Lösungsmitteln bei tiefen Temperaturen mit UCH2CN, das in situ I aus CH3CN durch Reaktion mit Lithiumalkylen oder Lithiumdialkylamiden (Alkyl - C1 bis C6) bereitet wird, umgesetzt, die Reaktionsprodukte wäßrig aufgearbeitet, die Verbindungen der allgemeinen Formel II, in der die Ringe A, B und C des «φ.
Steroidgrundgerüstes die in den Teilstrukturen a bis c und die Reste die angeführte Bedeutung besitzen, isoliert oder durch indirekte Säurehydrolyse in obengenannte 17a-Cyanomethyl-17 ß-hydroxysteroidderivate der allgemeinen Formel Il in der die Ringe A, B und C sowie die Reste die in den Teilstrukturen d bis f genannte Bedeutung besitzen, überführt und isoliert werden, .i Als inerte organische Lösungsmittel werden aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise Pentan, Hexan, Jv Heptan, Benzen, Toluen u.a.. Ether, vorzugsweise Diethylether, Däsopropylether, Tetrahydrofuran, Dioxan, Anisol, :
verwendet oder diese Lösungsmittel auch als Gemische eingesetzt. — _· · — ^
Nach erfindungsgemäßer Verfahrensweise werden pro Mol 17-Ketosteroide 1 bis 5 Mol Acetonitril und 1 bis 5 Mol LithiumalkyT bzw. Lithiumdialkylamid eingesetzt und das Acetonitril in situ bei tiefen Temperaturen zum LiCH2CN umgesetzt. Vorteilhaft werden diese Reaktionen bei tiefen Temperaturen durchgeführt, d. h. in Temperaturbereichen unter ± OX, bei denen die Reaktion des LiCHiCN mit Acetonitril zum
N-Li Ο
*/
It^
/γ
CH3CN + LiCH2CN —^ CH3-C-CH2CN -ö f CII3-C-CH2CN
weitestgehend bzw. vollständig unterdrückt wird. Vorzugsweise sind das die Temperaturbereiche von —2OX bis —9OX. Die Aufarbeitung der Reaktionsgemische kann durch Zusatz von Wasser erfolgen, wobei die Reaktionsprodukte unter Erhalt von Schutzgruppierungen wie Ketalen oder Enolethern u.a. isoliert werden können. Diese wäßrigen Aufarbeitungen erfolgen vorteilhaft bei Temperaturen s 10X in pH-Bereichen £ pH 6, wobei die pH-Einstellung auch durch Zusätze von Salzen wie NH4CI, NH4Ac, NaH2PO4, u.a. oder Säuren erfolgen kann.
Die Aufarbeitung kann aber auch so geführt werden, daß die Zersetzung der Reaktionsgemische, d. h. die Zerstörung des überschüssigen Lithiumorganyls unterZusatz von Wasser und Säuren bzw. verdünnten Säuren erfolgt und bei pH-Bereichen £6 durchgeführt wird und hierbei gegebenenfalls im Molekül vorhandene Schutzgruppierungen wie Ketale, Enolether u.a. gespalten werden. Als Säuren können hier anorganische Säuren wie z.B. HCI, H3PO4, H2SO4 u.a. oder auch organische Säuren wie z. B. Essigsäure, Oxalsäure, p-ToluensuHonsäure u.a. eingesetzt werden. Bei der Aufarbeitung kann allgemein so verfahren werden, daß die Zersetzung des überschüssigen Li-Organyls bei tiefen Temperaturen begonnen wird und die Säurehydrolyse dann bei Temperaturen bis zu 5OX bzw. bis zum Siedepunkt des Reaktionsgemisches durchgeführt wird. Die Isolierung der Reaktionsprodukte kann durch Extraktion oder Fällung erfolgen, vorteilhaft ist es jedoch, vom Reaktionsgemisch unter Vakuum das Lösungsmittelgemisch weitestgehend abzudestillieren und gegebenenfalls durch Zusatz weiterer Lösungsmittel günstige Kristallisationsbedingungen zu schaffen, die es gestatten, die hierbei in hoher Reinheit anfallenden Kristallisate in hoher Ausbeute zu isolieren.
Mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise werden die im bekannten Stand der Technik aufgezeigten Mangel zur stufenweisen Einführung der 17a-Cyanomethyl-17ß-hydroxygruppierung beseitigt. Durch Einsatz der 5(10),9(11)-Diensteroidderivate für diese Reaktion wird auch die nach der herkömmlichen Weise möglichen Bildung von Nebenprodukten bei der Bromierungs-Dehydrobromierungsreaktion ausgeschlossen und somit die Gewinnung der Zielprodukte in hoher Reinheit gewährleistet. Mit dieser neuen Verfahrensweise wird ein einfach durchzuführendes Verfahren offenbart, das den bisher erforderlichen hohen Material und Zeitaufwand wesentlich minimiert. Mit diesen neuen Verfahrensweise werden die bekannten Umweltbelastungen vermieden, da die Lösungsmittel weitestgehend zurückgewonnen werden können, das bei der Aufarbeitung anfallende Li-Salze abgetrennt und die im Abwasser enthaltenen Restmengen an Acetonitril in verdünnten Lösungen biologisch abbaufähig sind (Martinez «Immobilisation, Entgiftung und Zerstörung und Zerstörung von Chemikalien", I.Auflage, Verlag Harri Deutsch, Thun-Frankfurt (Main), S.211).
17a-Cyanomethyl-17ß-hydroxy-i3-methyl-5(10),9(11)-gonadien-3-on
10ml THF verdünnt. Zu dieser Lösung werden unter Rühren und Kühlen 3 ml Acetonitril so zugegeben, daß die Temperatur—6OX nicht übersteigt. Zu diesem Reaktionsgemisch wird dann eine Lösung von 2,5g 13-Methyl-3,3-dimethoxy-5(10),9(11 )-gonadien-17-on in 20 ml Tetrahydrofuran so zugetropft, daß der vorgegebene Temperaturbereich nicht überschritten wird. Nachder Substanzzugabe wird das Reaktionsgemisch noch 30 Min. gerührt, dann läßt man auf ± OX erwärmen, versetzt das
wird die wäßrige Phase abgetrennt, 2mal mit Methylenchlorid nachestrahiert, die vereinigten org. Phasen säurefrei gewaschenund dann unter Vakuum eingeengt. Der Destillationsrückstand wird zur Kristallisation mit Aceton versetzt und das kristalline^
'H-NMR-Spektrum; (80MHz, COCI3, δ gegen TMS als inneren Standard)
0,93ppm(s,3H, I8-CH3); 2,56ppm (m,6H, 1-CH,, 2-CH2,170.-CH2CN); 2,90ppm (m,2H,4-CH2); 5,65ppm (m, 1 H,11-CH)
l3-Ethyl-17a-cyanomethyl-17ß-hydroxy-4,9-gonadien-3-on
3,3-ethylendioxy-5(10),9(11)-gonadien-3-on bei Temperaturen £. -30X und nachfolgende Zersetzung mit 30ml Wasser zum13-Ethyl-3,3-ethylendioxy-17a-cyanomethyl-17 ß-hydroxy-5( 10),9( 11 )-gonadien umgesetzt.
ausEthanol/WasserzumiS-Ethyl-^a-cyanomethyl-^ß-hydroxyAS-gonadien-S-on.
Fp:214»Cbis215'C
1H-NMR-Spektrum: (80MHz, CDCI3, δ gegen TMS als inneren Standard)
1.16ppm(tr,3H,J = 7Hz, 18-CH2-CH3); 2,53ppm (d, 1 H, J = 16Hz, 17aCH2CN); 2,68ppm (d, 1H, J = 16Hz, 17a-CH2CN);5,78 ppm (s, IH, 4-CH)
13-Methyl-17a-cyanomethyl-17.pihydrp>cy-4,9-gonadien-3-on *·
15ml Tetrahydrofuran. Zu dieser Lösung gibt man 1,8ml Acetonitril/IOml Tetrahydrofuran. Anschließend wird eine Lösung von5g 3,3-(1,3-Propylendioxy)-13-methyl-5(10),9(11)-gonadien-17-on in 30ml THFzugegeben und das Reaktionsgemisch noch bis1 Stunde bei Temperaturen < -25'C gehalten, dann unter Zusatz von 40ml Wasser das Reaktionsgemisch zersetzt und die org.
Ausbeute: 4,0g
Fp: 2080C bis 211,5°C
'H-NMR-Spektrum: (80MHz, COCI3, ögegen TMS als inneren Standard)
17a-CH2CN); 5,71 ppm (s, 1 H, 4-CH).
196
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung von ^a-Cyanomethyl-^ß-hydroxysteroidderivaten aus 17-Ketosteroiden, dadurch gekennzeichnet, daß 17-Ketosteroide der allgemeinen Formel I, in der die Ringe A, B und C des Steroidgrundgerüstes die in den Teilstrukturen a bis c angeführte Bedeutung besitzen und die Reste
Ri = Me, Eth
R2# R3 = Me, Eth oder auch ... —
Me vMo —-~
R2 und R3 zusammen-CH2-CH2-, -CH^C-CH.,-, CH3-CH-ClI2-CH-CH3
darstellen, in einem Eintopfverfahren in inerten organischen Lösungsmitteln bei tiefen Temperaturen mit LiCH2CN, das in situ aus CH3CN durch Reaktion mit Lithiumalkylen oder Lithiumdialkylamiden (Alkyl «= C1 bis C6) bereitet wird, umgesetzt, die Reaktionsprodukte wäßrig aufgearbeitet, die Verbindungen der allgemeinen Formel II, in der die Ringe A, B und C des Steroidgrundgerüstes die in den Teilstrukturen a bis c und die Reste die vorgenannte Bedeutung besitze isoliert oder durch direkte Säurehydrolyse in obengenannte 17a-Cyanomethyl-17ßhydroxysteroidderivate der allgemeinen Formel II, in der die Ringe A, B und C, die in den Teilstrukturen d bis f und die Reste die vorgenannte Bedeutung besitzen, überführt und isoliert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als inerte organische Lösungsmitte! aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe vorzugsweise Pentan, Hexan, Heptan, Benzen, Toluen u.a., Ether vorzugsweise Diethylether, Diisopropylether, Tetrahydrofuran, Dioxan, Anisol, Dimethoxyethan, Diethoxyethan u.a., oder auch tertiäre Amine wie z. B. Triethylamin, Diisopropylethylamin, Pyridin u.a. eingesetzt werden oder diese Lösungsmittel auch als Gemisch verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß pro Mol 17-Ketosteroid 1 bis 5 Mol Acetonitril und 1 bis 5 Mol Lithiumalkyl bzw. Lithiumdialkylamid eingesetzt werden und das Acetonitril in situ bei tiefen Temperaturen zum LiCH2CN umgesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionen bei Temperaturen :£ ± O0C, vorzugsweise im Temperaturbereich von -200C bis -90X durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Aufarbeitung im pH-Bereich S pH 6 durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Säurehydrolyse im pH-Bereich < pH 6 durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die pH-Bereichseinstellung durch Zusatz von Salzen wie z.B. NH4CI, NH4OAc, NaH2PO4 u.a. oder Zusatz von anorganischen Säuren wie ζ. B. HCI, H3PO^H2SO4, HCIO4 u.a. oder organischen Säuren wie z.B. Essigsäure, Oxalsäure, p-Toluensulfonsäure u.a. zum Aufarbeitungsgemisch erfolgt.
Priority Applications (8)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1990
- 1990-07-09 DD DD34260490A patent/DD296495A5/de not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
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| WO2011132045A3 (en) * | 2010-04-20 | 2012-02-23 | Lupin Limited | Process for the preparation of dienogest substantially free of impurities |
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