DE1123665B

DE1123665B - Verfahren zur Herstellung von neuen Steroidverbindungen

Info

Publication number: DE1123665B
Application number: DES63255A
Authority: DE
Inventors: Bruno Camerino; Bianca Patelli; Giovanni Sala
Original assignee: Farmaceutici Italia SpA
Current assignee: Pfizer Italia SRL
Priority date: 1958-06-06
Filing date: 1959-06-02
Publication date: 1962-02-15

Description

Verfahren zur Herstellung von neuen Steroidverbindungen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von neuen Steroidverbindungen der allgemeinen Formel worin R und R' ein Wasserstoffatom oder eine Acylgruppe mit nicht mehr als 9 Kohlenstoffatomen bedeuten können.
Vorzugsweise werden gemäß der vorliegenden Erfindung folgende Verbindungen hergestellt: 4-Hydroxy-17oc-methyltestosteron, 4- Hydroxy-17a-methyltestosteron-4-acetat und 4-Hydroxy-17a-methyltestosteron-4-cyclopentylpropionat. Die gemäß der Erfindung vorgesehenen Verbindungen können wie folgt hergestellt werden: In diesem Schema haben R und R' die oben angegebene Bedeutung. Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst 17a-Methyl-androstan-4,5,17-triol- 3-on, welches entweder aus dem entsprechenden 4,5-Epoxyd durch Reaktion mit verdünnter Schwefelsäure in Methanollösung bei Raumtemperatur oder aus 17a-Methyltestosteron erhalten wurde, mit Kaliumhydroxyd in Wasser und Methanol dehydratisiert.
Die Dehydratisierung, bei welcher lediglich die Hydroxygruppe in Stellung 5 und nicht die Hydroxygruppe in Stellung 17 entfernt wird, ist der überraschendste Verfahrensschritt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Tatsächlich ist bekannt, daß die 17-ständige Hydroxygruppe des 17a-Methyltestosterons durch Reaktion des entsprechenden 4,5-Diols mit Schwefelsäure-Essigsäure-Mischung, mit Schwefelsäure in benzolischer Lösung, mit Ameisensäure oder Bortrifluorid in Äther sehr leicht entfernt werden kann. Dabei werden Verbindungen erhalten, welche die Hydroxygruppe in Stellung 17 nicht mehr besitzen.
Die 4-ständige Hydroxygruppe des 4-Hydroxy-17a-methyltestosterons kann dann durch Reaktion mit dem Chlorid oder Anhydrid einer Carbonsäure, welche bis zu insgesamt 9 Kohlenstoffatome enthalten kann, in an sich bekannter Weise verestert werden. Führt man die Veresterung des 4-Hydroxy-17a-methyltestosterons oder seiner 4-Monoester in Anwesenheit von Pyridiniumchlorid durch, so erhält man die 4,17-Diester, deren Acylreste gleich oder ungleich sein können. Die 17-Monoester des 4-Hydroxy-17amethyltestosterons können durch selektive alkalische Hydrolyse der 4,17-Diester hergestellt werden.
Die erfindungsgemäß herstellbaren Verbindungen weisen eine hohe pharmakologische Wirksamkeit auf. Beispielsweise ist das 4-Hydroxy-17a-methyltestosteron ein Steroid mit starker protein-anabolischer Wirksamkeit. Es zeigt einen starken myotrophen und geringen androgenen Effekt.
Seine myotrophe Wirksamkeit ist etwa dreimal stärker als die des 17x-Methyltestosterons und wenigstens fünfmal stärker als die des 17a-Äthyl-19-nortestosterons; seine androgene Wirksamkeit ist geringer als die des 17a-Methyltestosterons.
Des weiteren ist das 4-Hydroxy-17a-methyltestosteron oral äußerst wirksam und daher zur Behandlung bei Protein-Ausscheidungen, zur Vorbereitung für Operationen, bei Rekonvaleszenz nach Operationen, Rekonvaleszenz nach schweren Krankheiten, als Ernährungshilfe bei Krebsleiden und chronischen Krankheiten, bei frühreifen Kindern, zur Wundbehandlung sowie bei Knochenbrüchen und Osteoporosis nützlich.
Die folgenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren. Beispiel 1 4-Hydroxy-17a-methyltestosteron Eine Lösung von 0,220g 17x-Methyl-androstan-4ß,5a,17ß-triol-3-on in 100 ml Methanol wird 22 Stunden unter einer Stickstoffatmosphäre mit 0,3g Kaliumhydroxyd in 4 ml Wasser und 20 ml Methanol bei Raumtemperatur stehengelassen. Die Lösung wird dann mit Essigsäure neutralisiert, im Vakuum eingeengt, mit Wasser verdünnt und dreimal mit Äthylacetat extrahiert. Der Extrakt wird mit Wasser gewaschen, und das Lösungsmittel wird abdestilliert. Der verbleibende Rückstand wird über synthetisches Magnesiumsilikat (bekannt unter dem Handelsnamen Florisil; Körnung 30 bis 60 Maschen) chromatographiert. Die mit Benzol und Benzol-Äther (10:1) eluierten Fraktionen werden vereinigt, und durch Kristallisation aus Äther-Petroläther werden 0,120 g 4-Hydroxy-17a-methyltestosteron mit einem Schmelzpunkt von 168 bis 170° C erhalten. Das Maximum der Ultraviolettabsorption liegt bei 277 m#L bei einem Molekularextinktionskoeffizienten von 12,920. Beispiel 2 a) 4-Hydroxy-17a-methyltestosteron Eine Lösung von 20 g rohem 17a-Methyl-androstan-4,5,.17ß-triol-20-on in 1 1 Methanol wird unter einem Stickstoffstrom 20 Minuten am Rückfluß erhitzt. Hierauf werden 20 g Kaliumhydroxyd in 40 ml Wasser und 200 ml Methanol zugesetzt. 5 Minuten hierauf werden der Lösung 20 ml Essigsäure zugesetzt, und sie wird im Vakuum eingeengt. Der Rückstand wird mit wäßriger Kochsalzlösung verdünnt und dreimal mit Äthylacetat extrahiert. Der Extrakt wird mit 10°/oiger Natriumbicarbonatlösung und dann bis zur Neutralität mit Wasser gewaschen. Der nach Abdampfen des Lösungsmittels hinterbleibende Rückstand wird in Aceton gelöst. Durch Zusatz von Petroläther werden 8 g 4-Hydroxy-17oc-methyltestosteron mit einem Schmelzpunkt von 168 bis 170° C ausgefällt. Die Mutterlaugen ergeben nach Chromatographie über »Florisil« (Körnung 30 bis 60 Maschen) weitere 5 g der gleichen Substanz mit einem Schmelzpunkt von 168 bis 170° C. b) 4-Hydroxy-17a-methyltestosteron-4-acetat Einer Lösung von 0,5 g 4-Hydroxy-17oc-methyltestosteron in 3 ml Pyridin werden 0,5 ml Essigsäureanhydrid zugesetzt, und das Ganze wird über Nacht bei Raumtemperatur stehengelassen. Hierauf wird Eis zugesetzt, und nach lstüridigem Stehen in einem Eisbad wird die Mischung dreimal mit Äthylacetat extrahiert. Der Extrakt wird mit 2n-Salzsäure, hierauf mit Wasser, mit 10°/oiger Natriumbicarbonatlösung und schließlich wieder mit Wasser bis zur Neutralität gewaschen. Der nach Abdampfen des Lösungsmittels hinterbleibende Rückstand (0,56 g) wird in Äther gelöst; durch Zusatz von Petroläther werden 0,350 g 4-Hydroxy-17a-methyltestosteron-4-acetat mit einem Schmelzpunkt von 138 bis 140° C ausgefällt. Die Substanz hat ein. Ultraviolettabsorptionsmaximum bei 246 m#t mit einem Molekularextinktionskoeffizienten von 13,740. c) 4-Hydroxy-17x-methyltestosteron-4-cyclopentylpropionat Auf die gleiche Weise, wie vorstehend beschrieben, wird 4-Hydroxy-17a-methyltestosteron-4-cyclopentylpropionat durch Reaktion von 4-Hydroxy-17a-methyltestosteron mit mehr als '1 Äquivalent Cyclopentylpropionylchlorid in Pyridin hergestellt; F. 63 bis 65°C. d) 4-Hydroxy-17a-methyltestosteron-4-bernsteinsäurehalbester Ein Gemisch von in 10m1 Pyridin gelösten 2 g 4-Hydroxy-17a-methyltestosteron und 2 g Bernsteinsäureanhydrid wird auf Wasserbad 1 Stunde erhitzt und dann 2 Tage lang bei Raumtemperatur stehengelassen.
Nach Zusatz von Wasser und 2n-HCl wird die Lösung mit Äthylacetat extrahiert. Der Extrakt wird mit Wasser und 2n-NaOH gewaschen. Die alkalische Lösung wird mit 2n-HCl angesäuert und noch einmal mit Äthylacetat extrahiert. Der bis zur Neutralität gewaschene Extrakt wird abgedampft und der Rückstand aus Aceton-Petroläther umkristallisiert.
Das erhaltene Produkt hat einen Schmelzpunkt von 161 bis 163' C. Das Maximum der Ultraviolettabsorption liegt bei 247 mp@ mit einem Molekularextinktionskoeffizienten von 14,650.
Beispiel 3 a) 4-Hydroxy-17x-methyltestosteron-4,17-diacetat Ein in 10 ml Chloroform gelöstes Gemisch von 5 g 4-Hydroxy-17x-methyltestosteron, 10 ml Essigsäureanhydrid, 2,5 ml Pyridin und 1 g Pyridiniumchlorid wird 3 Stunden zum Sieden erhitzt.
Der nach Abdampfen des Lösungsmittels hinterbleibende Rückstand wird mit Eis behandelt. Das Produkt wird mit Äthylacetat extrahiert; der Extrakt wird mit 2n-HCl, Wasser, 10°/oiger,wäßriger Natriumbicarbonatlösung und schließlich wieder mit Wasser gewaschen. Nach Beseitigung des Lösungsmittels durch Zusatz von Äther werden 3,5 g eines Produktes mit einem Schmelzpunkt von 152 bis 156° C erhalten, das ein Ultraviolettabsorptionsmaximum bei 246 mlt mit einem Molekularextinktionskoeffizienten von 15,470 hat.
b) 4-Hydroxy-17x-methyltestosteron-17-acetat Eine Lösung von 500 mg 4-Hydroxy-17x-methyltestosteron-4,17-diacetat in 20 ml Methanol wird mit einer Lösung von 500 mg KHC03 in 5 ml Wasser bei 40° C 1 Stunde behandelt.
Die Lösung wird gekühlt, mit Essigsäure neutralisiert, auf ein kleines Volumen eingeengt und mit Äthylacetat extrahiert. Der neutralisierte Extrakt wird abgedampft und der Rückstand aus Methanol umkristallisiert.
Das Produkt (200 mg) schmilzt bei 178 bis 180° C und hat ein Ultraviolettabsorptionsmaximum bei 277 rn#t mit einem Molekularextinktionskoeffizienten von 12,450. Beispiel 4 4-Hydroxy-17x-rnethyltestosteron-17-propionat Die Veresterung der 17-ständigen Hydroxygruppe eines 4-Acyloxy-17x-methyltestosterons erfolgt ebenfalls durch die wie im Beispie13, a) erwähnte Verwendung von Pyridiniumchlorid.
Ein Gemisch von 2 g 4-Hydroxy-17x-methyltestosteron-4-acetat, 10m1 Pyridin, 4m1 Propionsäureanhydrid, 400 mg in 2 ml Chloroform gelöstem Pyridiniumchlorid wird 3 Stunden zum Sieden erhitzt und dann über Nacht bei Raumtemperatur stehengelassen. Hierauf wird der Lösung Eis beim Umrühren zugesetzt. Nach 1stündigem Umrühren wird das Produkt mit Äthylacetat extrahiert. Der Extrakt wird mit 2n-HCI, Wasser, einer wäßrigen 10°/oigen Natriumbicarbonatlösung und schließlich wieder mit Wasser gewaschen. Das nach Abdampfen des Lösungsmittels zurückbleibende rohe 17x-Methyl-4-acetoxy-17ß-propionoxy-4-androsten-3-on (2,4 g) wird in 80m1 Methanol gelöst und mit 20 ml einer 2,4 g K H C 03 enthaltenden wäßrigen Lösung bei 40° C innerhalb von einer Stunde behandelt. Auf diese Weise wird nur der 4-ständige Acetylrest abgespalten, während der 17ß-ständige Propionylrest nicht angegriffen wird.
Die abgekühlte Lösung wird mit Essigsäure neutralisiert, auf ein geringes Volumen eingeengt und mit Äthylacetat extrahiert. Der Extrakt wird zur Trockne abgedampft. Der Rückstand wird aus Methanol umkristallisiert. Das Produkt (500 mg) schmilzt bei-172 bis 174° C und hat ein Ultraviolettabsorptionsmaximum bei 277 mp. mit einem Molekularextinktionskoeffizienten von 11,860.

Pharmakologische Wirksamkeit Anabolische Aktivität Die myotrophe und androgene Wirksamkeit von 4-Hydroxy-17x-methyltestosteron per os wurde gemäß dem Verfahren von Hershberger, Shipley und Meyer (Proc. Soc. Exp. Biol. and Med., 83, S. 175 [l953]) bestimmt. Die Resultate sind in der Tabelle angeführt. Myotrophe und androgene Wirksamkeit von 4-Hydroxy-17x-methyltestosteron und anderen Steroiden; alle Steroide wurden per os verabreicht

Dosis Prostata

Steroid An@hl der Milligramm Levator ani vensrats Therapeutischer

Tiere je Tag Index

7 Tage mg mg

Kontrolle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 - 8,6 :E 0,33 9,3 :h 0,41 -

41 1 l3,4 36,3 0,18

17x-Methyltestosteron .................. 77 2 17,7 43,9 0,26

6 4 25,5 73,7 0,26

10 1 12,5 15,4 0,64

17x-Äthyl-19-nortestosteron .............. 10 2 16,2 19,2 0,77

9 4 20,5 31,5 0,54

4-Hydroxy-testosteron-acetat ............. 6 2 8,01 10,8 -

10 0,5 22,6 32,4 0,61

4-Hydroxy-17x-methyltestosteron ........ 9 1 22,8 30,7 0,66

9 2 30,7 48,1 0,57

4-Hydroxy-17x-methyltestosteron-4-acetat .. 7 1 25,3 37,8 0,58

4-Hydroxy-17x-methyltestosteron-

4-cyclopentylpropionat ..... ........ 7 1 23,3 34,8 0,57

Die Resultate zeigen, daß 4-Hydroxy-17a-methyltestosteron, per os verabreicht, eine hohe myotrophe und niedrige androgene Wirksamkeit besitzt. Seine myotrophe Aktivität ist etwa dreimal höher als die von 17a-Methyltestosteron und wenigstens fünfmal höher als die von 17cc-Äthyl-19-nortestosteron. Seine androgene Wirksamkeit ist ausgesprochen niedriger als die von 17a-Methyltestosteron. Das 4-Hydroxy-17ca-methyltestosteron besitzt daher einen guten therapeutischen Index (Gewichtszunahme des levator ani/Gewichtszunahme der ventralen prostata), welcher ausgesprochen höher ist als der von 17a-Methyltestosteron und mit dem von 17a-Äthyl-19-nortestosteron vergleichbar ist. Weiterhin soll erwähnt werden, daß, während 4-Hydroxytestosteron-acetat keine orale Aktivität besitzt, das 17a-Methylderivat oral äußerst wirksam ist.

Andere hormonelle Wirksamkeit 4-Hydroxy-17x-methyltestosteron besitzt keine progestative Aktivität. Es stimuliert nicht die Proliferation des Uterus bei infantilen Kaninchen, welche vorher mit Ostradiol behandelt wurden. Bei einer viermal größeren Dosis als der von Desoxycorticosteronacetat besitzt es keine Wirksamkeit zur Zurückhaltung von Natrium bei Ratten, welchen die Nebenniere entfernt wurde.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von neuen Steroidverbindungen mit hoher oraler anabolischer Wirksamkeit der allgemeinen Formel worin R und R' gleich oder ungleich sind und Wasserstoff' oder eine Acylgruppe mit nicht mehr als 9 Kohlenstoffatomen bedeuten, dadurch gekennzeichnet, daß man 17a-Methyl-androstan-4,5,17-triol-3-on mit einer wäßrig-alkoholischen Lösung von Kaliumhydroxyd nach bekannten Methoden behandelt, das so erhaltene 4-Hydroxy-17a-methyltestosteron nach bekannten Methoden, gegebenenfalls mit dem Chlorid oder Anhydrid einer Carbonsäure mit nicht mehr als 9 Kohlenstofatomen, gegebenenfalls in Anwesenheit einer tertiären Base, umsetzt oder daß man die Veresterung in Anwesenheit von Pyridiniumchlorid durchführt und gegebenenfalls die erhaltenen 4,17-Diester partiell in alkalischem Medium in 4-Stellung hydrolysiert. In Betracht gezogene Druckschriften: Journ. Chem. Soc., 1957, S. 4112 f