Verfahren zur Herstellung von Vitamin D3 Es ist bekannt, dass 7-Dehydro-cholesterin bzw. 7-Dehydro-cholesterin-ester der Formel
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wichtige Zwischenprodukte für die Herstellung von Vitamin D3 sind. Ein aus der Literatur bekanntes Verfahren stellt die 7-Dehydro-cholesterin-ester aus 7-Brom-cholesterin-estern her. So wird z. B. nach der amerikanischen Patentschrift Nr. 2 498 390 aus 7 Brom-cholesterin-estern mit Chollidin ein Produkt hergestellt, welches 80% 7-Dehydro-cholesterin-ben- zoat enthält und welches nach mehrmaligem Umkristallisieren zu einem 7-Dehydro-cholesterin-benzoat mit einer Ausbeute von 22,9 % führt.
F. Hunzicker und F. X. Müllner [Helv. Chim. Act.
41 (1958) 70] liossen ein Bromcholesterinbenzoat mit Trimethylphosphit reagieren und erhielten mit einer Ausbeute von 52,5 % ein Produkt, das 55,8 % 7-De hydro-cholesterin-benzoat enthält.
Die ungarische Patentschrift Nr. 141 005 beschreibt ein Verfahren, welches aus 7-Brom-choleste- rin-beinzoat durch Umsetzen mit Chinolin mit einer Ausbeute von 7,4 % zu einem Produkt führt, das 13,8, durch Umsetzen mit Dimethyl-anilin mit einer Ausbeute von 44 % zu einem Produkt führt, das 33,6%, und schliesslich durch Umsetzen mit Chollidin mit einer Ausbeute von 36% zu einem Produkt führt, das 51 % 7-Dehydro-cholesterin enthält.
Gemäss der englischen Patentschrift Nr. 604 328 wird das HBr aus 7-Brom-cholesterin-ester mit Cal ciumhydroxyd in einem Gemisch von Xylol und Nitrobenzol abgespalten, diese Mitteilung enthält jedoch bezüglich der Reinheit des Produktes keine Angaben.
Der Reinheitsgrad des 7-Dehydro-cholesterinesters bzw. des 7-Dehydro-cholesterins ist im Laufe der Weiterverarbeitung zu Vitamin D3 von grosser Wichtigkeit. Das 7-Dehydro-cholesterin wird einer UV-Bestrahlung unterworfen, und zwar auf solche Weise, dass man gelegentlich einer Bestrahlung nur einen gewissen Anteil des 7-Dehydro-cholesterins zu Vitamin Ds umsetzt, so dass man das eventuelle Wei terreagieren des Vitamins D3 vermeidet. Nach Ent- fernen des Vitamins D3 wird das regenerierte 7-De- hydro-cholesterin einer neuen Bestrahlung unterwor- fen.
Angenommen, dass man als Ausgangsstoff ein völlig reines 7-Dehydro-cholzsterin verwendet (80 bis 100 % 7-Dehydro-cholesterin-Gehalt), kann dieses regenerierte 7-Dehydro-cholesterin ohne weiteres wie derholt bestrahlt werden. Falls man aber als Aus gangsstoff ein verunreinigtes 7-Dehydro-cholesterin (enthaltend 45-50% oder noch weniger 7-Dehydro cholesterin) verwendet, ist man genötigt, das Produkb vor der Bestrahlung durch Umkristallisieren zu reinigen, da man sonst aus dem bestrahlten Produkt kein gut kristallisierbares Vitamin D3 erhalten kann. Bei jeder Bestrahlung verliert das regenerierte 7-Dehydrocholesterin 5-10/lu an Reinheit.
Es wurde gefunden, dass man Vitamin D3 mit einer wesentlich höheren Ausbeute herstellen kann, wenn man 7-Brom-cholesterin-ester der Formel
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worin Rt eine Acylgruppe bedeutet, mit 1,3,2-Di oxaphospholanen der Formel
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worin R2 Wasserstoff oder eine Alkylgruppe und R3 eine Alkylgruppe bedeutet, behandelt, von den erhaltenen 7-Dehydro-cholesterin-estern die Acylgruppe entfernt und aus dem so erhaltenen 7-Dehydro-chole- sterin mittels UV-Bestrahlung pharmazeutisch reines, kristallines Vitamin D3 herstellt.
Mit dem Verfahren gemäss der Erfindung kann mit 53-60% iger Ausbeute ein Produkt erhalten werden, welches 80-100% 7-Dehydro-cholesterin-ester enthalt. Das aus diesem Ester hergestellte 7-Dehydrocholesterin kann 6-7mal der UV-Bestrahlung unterworfen werden, und zwar ohne jegliche Reinigung.
Als Ausgangsstoffe können die mit aliphatischen und aromatischen organischen Säuren gebildeten Ester des 7-Bromcholesterins verwendet werden. Sehr vorteilhaft ist die Verwendung von Estern der Essigsäure resp. der substituierten oder unsubstituierten Benzoesäure.
Von den Dioxaphospilolanen ist besonders die Verwendung der 2-Athoxy-Derivate vorteilhaft.
Bei der Ausführung der Reaktion wird der 7 Brom-cholesterin-ester und das Dioxaphospholan vorteilhaft in einem organischen Losungsmittel von hohem Siedepunkt bei einer Temperatur von 70 bis 150 C umgesetzt. Es ist nicht notig, das 7-Bromcholesterin vor der Reaktion zu reinigen.
Der 7-Dehydro-cholesterin-ester wird nach Abtreiben des Lösungsmittels unter vermindertem Druck in kristalliner Form erhalten.
Der 7-Dehydro-cholesterin-ester wird vorteilhaft mit Alkali in Alkohol verseift. Das so erhaltene 7 Dehydro-cholesterin wird zweckmässig in einer alko- holischen Lösung einer UV-Bestrahlung unterworfen.
Das unveränderte 7-Dehydro-cholesterin wird vor teilhaft durch Chromatographie auf Aluminiumoxyd entfernt. Aus der Vitamin D3 enthaltenden Lösung wird vorteilhaft das Dinitrobenzoat durch Umsetzen mit 3,5-Dinitrobenzoesäure in Gegenwart von Phos phoroxychlorid hergestellt, isoliert und hierauf auf einer Aluminiumoxyd-Kolonne verseift (siehe ungarische Patentschrift Nr. 145 318).
Nach Einengen der von der Kolonne abfliessenden Lösung wird aus Aceton das pharmazeutisch reine kristalline Vitamin D3 erhalten.
Beispiel 1
16 g 7-Brom-cholesteryl-benzoat, hergestellt aus 12,25 g Cholesteryl-benzoat, werden in 30 ml Xylol gelöst und unter Umrühren zu einem kochenden, Gemisch von 5,1 g 2-Athoxy-1, 3,2-dioxaphospholan und 30 ml Xylol binnen 10-15 Stunden zugetröpfelb.
Hierauf wird das Gemisch l 1/2 Stunden lang gekocht und unter vermindertem Druck auf einem Was serbad von 80-90 C eingeengt. Der Rest wird in 17 ml heissem Aceton gelöst und auf-10 C abgekühlt kristallisiert. Die ausgeschiedenen Kristalle werden filtriert, mit Aceton bei einer Temperatur von -10 C gewaschen und getrocknet. Man erhält 8,3 g eines weissen kristallinen Produktes, welches auf Grund des UV-Spektrums 83 0 7-Dehydro-choleste- rin-benzoat enthält. Ausbeute 56S ;.
Beispiel 2 a) 13,5 g hellgelbes 7-Brom-cholesteryl-acetat (hergestellt aus 10, 71 g Cholesteryl-acetat) werden in 30 ml Xylol gelöst und einem kochenden Gemisch von 5,6 g 2-Sithoxy-4-methyl1, 3,2-dioxaphospholan und 30 ml Xylol zugetropfelt. Wie in Beispiel 1 beschrieben, wird das Reaktionsgemisch nach 2 Stun- den unter vermindertem Druck eingeengt, worauf der Rest aus 17 ml Aceton kristallisiert, filtriert und getrocknet wird. Man erhält 5, 4 g 7-Dehydro-cholesteryl-acetat in kristalliner Form.
Schmp. 128 C. Die Reinheit des Produktes beträgt auf Grund des UV Spektrums 99%. Ausbeute 54,4 0. b) 106,6 g des nach der Methode a hergestellten Cholesteryl-acetats werden bei etwa 60 C im Stickstoffstrom zu einer Lösung von 28 g Kaliumhydroxyd in 1000 ml Alkohol gegeben. Das Gemisch wird 1/2 Stunde lang im Stickstoffstrom zum Sieden erhitzt. 400 ml heisses Wasser werden hinzugefügt, worauf auf-10 C abgekühlt wird. Die ausgeschie denen Kristalle werden bei dieser Temperatur fiS triert, mit Alkohol und darauffolgend mit destillier- tem Wasser neutral gewaschen und unter verminder- tem Druck getrocknet.
Man erhält 87,5 g (91 %) eines Produktes, das 98 % 7-Dehydro-cholesterin enthält und kristallin ist.
500 g 7-Dehydro-cholesterin (Reinheit : 98 %, ent sprichb 490 g 100 % igem 7-Dehydro-cholesterin) werden bei Einleitung von Kohlendioxyd in 100 1 96% igem Alkohol gelöst. Die Lösung wird dreimal durch eine von aussen, mit Wasser kühlbare Quarzzelle mit einer Geschwindigkeit von 13 1 pro Stunde durchgetrieben, wobei die Zelle mit einer Quecksil- berdampflampe bestrahlt wird. Hierauf wird' die Lö- sung unter vermindertem Druck bei Einleitung von Kohlendioxyd auf etwa 3 1 eingeengt und 12 Stunden lang bei einer Temperatur von-10 C stehengelas- sen.
Die ausgeschiedenen Kristalle werden filtriert, mit 2 X 200 ml Alkohol bei-10 C gewaschen und unter vermindertem Druck getrocknet. Man erhält 313,0 g 7-Dehydlro-cholesberin von 90% igem Rein heitsgrad. (Dies entspricht 282 g 100% igem Chole sterin ; es sind 208 g 100% iges 7-Dehydro-cholesterin verbraucht worden.)
Die alkoholische Mutterlauge wird unter vermindertem Druck eingeengt, in Benzol gelöst und durch wiederholtes Einengen von Alkohol befreit.
So erhält man 210,7 g eines harzartigen Produktes, welches in einem Gemisch von 630 ml 1 : 1 Benzol-Petroläther gelöst und auf 2107 g Brockmanschem Aluminiumoxyd (Aktivität 3) chromatographiert wird. Das Eluat beträgt 3800 ml ; unter vermindertem Druck eingeengt, ergibt es ein harzartiges Produkb von 123,2 g. Dieses Produkt enthält, gemäss der Digi toninprobe ermittelt, kein 7-Dehydro-cholesterin mehr.
132 g 3,5-Dinitrobenzoesäure werden in 396 ml wasserfreiem Pyridin suspendiert, worauf unter Küh- len und Umrühren 20 ml Phosphoroxychlorid zu getröpfelt werden. Dem so erhaltenen Gemisch wird das wi. e oben beschrieben hergestellte Harz in 1300 ml Benzol gelöst zugegeben und 2 Stunden lang bei Zimmertemperatur umgerührt. Hierauf werden 1000 ml einer gesättigten Natriumbicarbonablösung zugegeben. Nach 20 Minuten Umrühren werden die 2 Phasen getrennt. Die Benzolphase wird mit 10% Salzsäure pyridinfrei und mit destilliertem Wasser neutral gewaschen,, über Natriumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck eingeengt.
Das röt- liche Harz wird mit Alkohol versetzt und durch dar auffolgendes Abtreiben des Alkohols von Benzol befreit. Das Gewicht des erhaltenen Harzes beträgt 164 g. In 330 ml trockenem Aceton gelöst, werden nach Beginn der Kristallbildung noch 120 ml Methanol zugefügt. Nach zweitägigem Stehen werden die ausgeschiedenen Kristalle filtriert, mit einem 1 : 3 Methanol-Aceton-Gemisch gewaschen und unter vermindertem Druck getrocknet. 98 g Vitamin-D3-3 : 5 dinitrobenzoatwerden erhalten. Schmp. : 132-133 C.
(a) 2D= + 92 (in Chloroform).
Das aus der vorherigen Bestrahlung regenerierte 313,0 g 7-Dehydro-cholesterin (von 90% igem Rein heitsgrad) wird nach der vorher angegebenenl Me- thode wieder der Bestrahlung ausgesetzt. 170 g 7 Dehydro-cholesterin (Reinheibsgrad 83 % ig) werden zurückgewonnen (dies entspricht einem 100 % igen 7-Dehydro-cholesterin von 141 g Gewicht. Verbrauch 141 g 100 % iges 7-Dehydro-cholesterin), während 65 g Vitamin-D3-dinitrobenzoat erhalten, werden.
Das hier zurückgewonnene 170 g 7-Dehydto- cholesterin (Rein ; heitsgrad 83%) wird abermals besbrahlt. 90 g eines 75% igen 7-Dehydro-cholesterins werden regeneriert (entspricht 67 g 100 % igem 7-De- hydro-cholesterin ; Verbrauch : 74 g 100% iges 7-De hydro-cholesterin) ; als Produkt werden 35 g Vitamin D3-dinitrobenzoat erhalten. Das zurückgewonnene 90 g 75 % ige 7-Dehydro-cholesterin ergibt nach abermaliger Bestrahlung 51 g eines 66 % igen 7-Dehydro- cholesterins (dies entspricht 33, 5 g 100% igem 7-De hydro-cholesterin ;
Verbrauch : 33,5 g 7-Dehydrocholesterin) ; als Produkt werden 16,5 g Vitamin-D3- dinitrobenzoat erhalten.
Durch Bestrahlung des regenerierten 51 g 66% igen 7-Dehydro-cholesberins werden 7,8 g Vitamin-D3- dinitrobenzoat erhalten, während 30,5 g eines 58 % igen 7-Dehydro-cholesterins regeneriert werden.
(Dies entspricht 17,7 g 100% igem 7-Dehydro-chole- sterin ; Verbrauch : 15,8 g 100% iges 7-Dehydro-cho- lesterin.)
Nach abermaliger Bestrahlung des 30,5 g58% igen 7-Dehydro-cholesterins werden 4 g Vitamin-D3-di- nitro-benzoat erhalten, während 18 g 48,5% iges 7 Dehydro-cholesterin regeneriert wird. Dies entspricht nur 3,6 % des Ausgangsstoffes.
Eine Anreicherung wird also nur bei einer so kleinen Quantität benötigt. c) 8 g Vitamin-D3-3 : 5-Dinitrobenzoat werden in 120 ml Benzol gelöst, worauf 120 g alkalisiertes Aluminiumoxyd dazugestreub werden. Das Reaktions- gemisch wird im Stickstoffstrom bei einer Temperatur von 30-35 C drei Stunden lang umgerührt. Das Aluminiumoxyd wird filtriert und mit 4 X 70 ml Benzol gewaschen. Die Filtrate werden vereinigt und bei Einleitung von Stickstoff unter vermindertem Druck eingeengt. Der Rest ist ein farbloses Harz von einem Gewicht von 5,1 g.
In 122 ml Aceton gelost, wird nach Zugabe von 32 ml Wasser auf 0 C abgekühlt und mit einem Körnchen kristallinen Vitamins Ds eingeimpft, worauf die Kristallisation einsetzt. Nach 12stündigem Stehen werden die ausgeschiedenen Kristalle filtriert, mit 80% igem wässerigem Aceton gewaschen und unter vermindertem Druck getrockneb.
Man erhält 3,8 g kristallines Vitamin D3. Schmp. 84 bis 86 C. (a) D0 = + 107 (in absolutem Alkohol).