Патент на изобретение №2170740
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ D-ЭСТРА-1,3,5(10)-ТРИЕН-3-ОЛ-17-ОНА (ЭСТРОНА)
(57) Реферат: Изобретение относится к способу получения D-эстра-1,3,5(10)-триен-3-ол-17-она (эстрона). Способ включает в себя восстановительную ароматизацию 17-этиленкеталя андроста-1,4-диен-3,17-диона путем его введения в реакционную смесь, содержащую металлический натрий и дифенил в диглиме при повышенной температуре, и последующий кислотный гидролиз, причем 17-этиленкеталь андроста-1,4-диен-3,17-диона вводят в реакционную смесь в виде раствора в расплаве дифенила в токе инертного газа. Реакционная смесь содержит количество дифенила меньше стехиометрического, а оставшееся количество дифенила, необходимое для проведения реакции, добавляют введением 17-этиленкеталя андроста-1,4-диен-3,17-диона в расплавленном дифениле. Раствор 17-этиленкеталя андроста-1,4-диен-3,17-диона в расплаве дифенила выполняют смешением равных весовых количеств 17-этиленкеталя андроста-1,4-диен-3,17-диона и дифенила при температуре выше 75oC. Дополнительное количество эстрона, остающееся в маточном растворе после выделения основного количества, выделяют экстракцией водным раствором гидроксида натрия, причем для экстракции используют 20 – 40%-ный водный раствор гидроксида натрия. Альтернативно дополнительное количество эстрона, остающееся в маточном растворе после выделения основного количества, выделяют при регенерации диглима и дифенила. Способ обеспечивает равномерное протекание реакции, полноту выделения эстрона и одновременную частичную регенерацию используемых реагентов. 5 з.п. ф-лы. Изобретение относится к химии стероидных соединений эстранового ряда и касается усовершенствованного способа получения D-эстра-1,3,5(10)-триен-3- ол-17-она (эстрона)формулы 1 ![]() Эстрон (D-эстра-1,3,5(10)-триен-3-ол-17-он) является не только женским половым гормоном, но и ценным стероидным продуктом и полупродуктом фармацевтической промышленности, производимым в мире сотнями килограммов в год. Эстрон (и его эфиры) используется и как активное действующее начало, и как ключевое промежуточное вещество в производстве множества стероидных лекарственных средств, основанных на эстрогенном, гестагенном, антигестагенном, анаболическом и контрацептивном действии различных стероидов. Масляный раствор эстрона является препаратом, используемым в гинекологии под названием фолликулин. В настоящее время эстратриеновые стероиды производятся в основном химическим синтезом из D-андроста-1,4-диен-3,17-диона (АДД), производимого, в свою очередь, микробиологической трансформацией стеринов- ![]() CH3(OCH2CH3)nOCH3, где n ![]() в температурном интервале 98-105oC до 70oC (Меньшова Н.И., Шувалова С.Д. , патент РФ 2056430, класс C 07 J 1/00, опубл. 20.03.96 Бюл. N 8). К реакционной массе, содержащей полициклический ароматический углеводород, добавляют 17-этиленкеталь андроста-1,4-диен-3,17-диона в виде порошка в противотоке инертного газа. Восстановительную ароматизацию проводят в температурном интервале 105-70oC. Выделение целевого продукта осуществляют следующим образом: к реакционной массе прибавляют последовательно низший спирт, воду, после охлаждения до 30-32oC полученную смесь обрабатывают концентрированной соляной кислотой и выдерживают при 62 ![]() ![]() ![]() В грушевидную колбу объемом 50 мл с магнитной мешалкой, снабженную насадкой Вюрца с термометром и присоединенным к боковому отводу источником вакуума, поместили 6.5 мл этиленгликоля и 0.2 г (2 вес.% от загружаемого АДД) тозилата пиридиния (Py.TsOH) (в реакции может использоваться от 0.1 до 0.3 г тозилата пиридиния (1-3% от загружаемого АДД) без существенного изменения выхода и состава продуктов реакции). Массу перемешивали при комнатной температуре в течение 5 мин до полного растворения Py.TsOH и добавили 10 г АДД. Полученную суспензию нагревали до 110-115oC при перемешивании до полного растворения АДД (5-10 мин) (обеспечение полного растворения АДД до вакуумирования реакционного сосуда и интенсивного перемешивания необходимо для того, чтобы избежать возможных “всплесков” суспензии АДД в этиленгликоле при вакуумировании) и затем вакуумировали при 25-35 мм рт.ст. и 125-130oC и интенсивном перемешивании. Выпадение осадка 17-этиленкеталя АДД наблюдали через 5-8 мин после достижения вышеуказанных температур и вакуума. В ряде случаев дальнейшее перемешивание после этого становится невозможным (зависит от мощности мешалки). Образовавшуюся суспензию выдерживали далее при 130-135oC, если возможно – при перемешивании, в течение времени, троекратно превышающего время выдержки до выпадения осадка (т.е. 15-24 мин). Попытки существенно увеличить время выдержки реакционной массы после выпадения осадка (до 1 ч) приводят к накапливанию продуктов ароматизации в смеси и не дают достоверного увеличения выхода целевого продукта. Прекращение проведения процесса непосредственно после выпадения осадка 17-этиленкеталя АДД дает более низкий выход целевого продукта (9.2 г, 79.6%). Однако при разбавлении маточника водой непрореагировавший АДД выпадает в осадок в виде кристаллов, которые после отделения, промывания водой и осушки (получено 1.9 г, 19%) можно подвергнуть повторной кетализации, получив еще 1.7 г 17-этиленкеталя АДД (77.5% на введенное в повторную кетализацию количество), что повышает общий выход 17-этиленкеталя АДД в расчете на АДД до 94.3%. Реакционный сосуд далее девакуумировали при 100-110oC и при 90-100oC добавили 0.3 мл триэтиламина и одной порцией 27 мл 45%-ного (по объемам) раствора H2O в MeOH, предварительно нагретого до 50- 60oC. Если ранее перемешивание остановилось, оно восстанавливается через некоторое время вследствие разжижения смеси. Этому же способствует недолгое ручное перемешивание смеси. Полученную суспензию перемешивали 2 ч при понижении температуры от 90oC до 20oC, белый кристаллический осадок отфильтровывали на пористом стеклянном фильтре и промыли 5 раз водой порциями по 30 мл, каждый раз с перемешиванием и отжимом кристаллов на фильтре. Полученный белый порошок 17-этиленкеталя АДД сушили до постоянного веса в вакуум-эксикаторе (20oC, 2 мм рт. ст. , 12 ч). Выход 10.2 г (88% от теоретического), чистота полученного продукта составила более 99%, основной примесью (до 1%) является исходный АДД (по ТСХ анализу). Белый кристаллический порошок, т.пл. 168-170oC, Rf 0.40 (ТСХ- пластинки Silufol UV 254, гексан-ацетон-бензол, 45:20:5, два проявления). Тозилат пиридиния, используемый в реакции кетализации в качестве катализатора, может быть приготовлен заранее и может храниться в закрытой емкости не менее 2 лет. Тозилат пиридиния получают следующим образом. К раствору 20 г моногидрата п-толуолсульфокислоты в 20 мл этанола добавляют за 5 мин при 10oC 10.9 г пиридина. Прозрачный раствор перемешивают в течение 1 ч при комнатной температуре, этанол упаривают в вакууме досуха, к оставшейся кристаллической массе добавляют 30 мл толуола и снова упаривают досуха для освобождения от избытка пиридина. Эту процедуру повторяют еще один раз. Полученные кристаллы сушат при 2 мм рт.ст. и 50oC в течение 1 ч и оставляют в вакуум-эксикаторе над безводным CaCl2 (2 мм рт.ст., 12 ч). Выход тозилата пиридиния в виде белого или очень светло-кремового кристаллического порошка составляет 25.3 г (97.3%), т. пл. 118oC. Полученный таким образом 17-этиленкеталь АДД подвергают ароматизации в этиленкеталь эстрона по реакции Драйдена. Анион-радикалы образуются в результате взаимодействия металлического натрия и дифенила в диглиме. Требовалось обеспечить медленное и равномерное прибавление 17-этиленкеталя АДД в реакционную смесь, при котором нельзя использовать значительные количества диглима или подобного растворителя, а растворимость 17-этиленкеталя АДД в этих растворителях низка (50%-ный (w/v) раствор 17-этиленкеталя АДД в диглиме образуется только при 120oC). Было найдено оригинальное решение – прибавление по каплям 50%-ного (w/w) раствора 17-этиленкеталя АДД в расплавленном дифениле. Этот раствор образуется при смешении равных весовых количеств 17-этиленкеталя АДД и дифенила при 90-95oC и остается раствором до 75oC и легко и надежно может быть прибавлен по каплям в этом интервале температур. При этом количество используемого в реакции дифенила не увеличивается – для растворения 17- этиленкеталя АДД используется 2/5 части от общего количества дифенила, которое используется в реакции, но эта часть поступает в реакционную смесь постепенно, по ходу реакции. Выделение целевого продукта производят следующим образом. К реакционной смеси прибавляют последовательно низший спирт, регулируя скорость прибавления так, чтобы вспенивание не было чрезмерным, затем добавляют воду, после чего при интенсивном перемешивании прибавляют концентрированную соляную кислоту и выдерживают при 60-70oC в течение 1 ч, прекращают перемешивание и оставляют медленно остывать. Количество добавляемых в реакционную смесь соляной кислоты и воды минимизировано так, что водный слой минимален по объему и практически насыщен образовавшимся при нейтрализации щелочи хлористым натрием. Это обеспечивает расслоение диглима (смешивающегося с чистой водой во всех отношениях) и водного слоя, что используется для частичной регенерации диглима. С другой стороны, большая взаимная смешиваемость 2 слоев ускоряет реакцию гидролиза нерастворимого в водных средах 17-этиленкеталя АДД. К остывшей смеси прибавляют небольшое (для облегчения регенерации диглима) количество толуола для селективного растворения выпадающего вместе с эстроном дифенила и лучшего расслоения, перемешивают смесь при 40-45oC и из теплого раствора отфильтровывают эстрон. Поддержание суспензии теплой способствует более полному отделению дифенила при отфильтровывании эстрона. Было найдено, что количество эстрона, остающееся в маточном растворе после выделения основной порции эстрона кристаллизацией из диглимо-толуольной смеси значительно превышает растворимость эстрона в толуоле (15 мг/100 мл) и в диглиме. Причиной этого, по-видимому, является присутствие в маточном растворе большого количества дифенила, значительно повышающего растворимость эстрона (дифенил- хороший растворитель для 17- этиленкеталя АДД). С другой стороны, выделение этого растворенного эстрона экстракцией водным раствором едкого кали требует большого количества водной щелочи. Было предложено два способа выделения остаточного количества эстрона. 1. Экстракция эстрона из органического слоя 2-4 мл (на 1 г извлекаемого эстрона) 20-40%- ного водного раствора едкого натра. В отличие от калиевой натриевая соль эстрона плохо растворима в воде. При указанных соотношениях и объемах происходит достаточно полное выпадение натриевой соли эстрона в виде темного вязкого масла, прилипающего к стенкам сосуда, и органический слой (теперь лишенный эстрона) легко отделяется декантацией. Из липкого остатка в колбе при перемешивании с кислым водным маточным раствором, полученным при выделении основной порции эстрона (взамен свежей кислоты), выделяется дополнительная порция эстрона. 2. Освобождение органического маточного раствора от дифенила (и диглима). Это происходит в процессе предлагаемой регенерации диглима и дифенила, состоящей в разделении перегонкой на 4 фракции диглимо-толуольного слоя маточного раствора после выделения основной порции эстрона фильтрованием. Все эти 4 фракции резко различаются по температуре кипения и легко отделяются при перегонке без дефлегматора: 1) толуол (отгонка при атмосферном давлении); 2) диглим (в слабом вакууме); 3) дифенил (в более глубоком вакууме); 4) стероиды (нелетучий остаток). Кроме решения проблемы выделения дополнительного количества эстрона, этот процесс позволяет регенерировать примерно 1/3 использованного в реакции диглима. Остальное количество диглима находится в водном слое маточного раствора. Из него также оказалось возможным регенерировать дополнительное количество диглима отгонкой азеотропа диглима с водой, содержащего 20-40% диглима (в литературе нет сведений об этом азеотропе), и отслоением последнего сильным подщелачиванием дистиллята (до 40%-ной концентрации щелочи). Регенерация диглима позволяет значительно снизить стоимость получения эстрона. Изобретение иллюстрируется следующими примерами. Пример 1. В реакционную колбу загрузили (в этой последовательности) 21 г дифенила, 32 мл диглима и 5.6 мл металлического натрия. В капельную воронку засыпали растертую смесь 16 г 17-этиленкеталя АДД и 16.7 г дифенила. Весь прибор продули в течение 5 мин осушенным аргоном и оставили на протяжении всей реакции под слабым (1-2 мм водяного столба) давлением аргона. Одновременно начали разогрев масляной бани и парогенератора. По достижении 95oC в капельной воронке образуется подвижный прозрачный расплав, и эту температуру поддерживают в воронке подачей пара до ее опорожнения. По достижении в масляной бане 85oC начинают перемешивание темно-синей реакционной смеси, доводя температуру в бане до 100-105oC. После перемешивания при этой температуре в течение 10 мин при поддержании той же температуры начали прибавление из воронки по каплям раствора 17- этиленкеталя АДД в расплаве дифенила с такой скоростью, чтобы постоянно сохранялась темно-синяя окраска реакционной смеси, что заняло 35 мин. Емкость воронки обмыли 5 мл диглима, которые также прикапали в колбу. Отключив нагрев, дождались охлаждения бани до 80oC (30 мин) и из воронки прибавили по каплям 8.9 мл метанола, регулируя скорость прибавления так, чтобы вспенивание не было чрезмерным. При интенсивном перемешивании загустевшей реакционной смеси дождались исчезновения синего окрашивания и блестящих кусочков металлического натрия (5-10 мин) и образования красно-коричневой негомогенной смеси. В этот момент температура в бане была 75oC. Из воронки быстро добавили по каплям 42 мл воды, после чего образовался раствор кирпичного цвета, температура в бане 65oC. При интенсивном перемешивании прибавили из воронки 42 мл концентрированной соляной кислоты с такой скоростью, чтобы не происходило вскипания смеси. Образовалась светло-кирпичная двухслойная смесь, на границе слоев начал выпадать желтый осадок (образовавшийся эстрон), на дне небольшое количество тяжелого белого осадка (NaCl). Поддерживая в бане температуру 60-70oC, перемешивали смесь 1 ч, после чего перемешивание прекратили и весь прибор оставили на ночь медленно остывать. Остывшая смесь состоит из желтой полутвердой массы вверху (кристаллические эстрон и дифенил в диглиме), бесцветного кислотного водного слоя в середине и небольшого количества тяжелого белого осадка на дне (NaCl). К смеси прибавили 30 мл толуола для растворения дифенила и лучшего расслоения, смесь перемешали при 40-45oC и из теплого раствора на пористом стеклянном фильтре отфильтровали с отсасыванием эстрон. Кристаллы на фильтре промыли 10 мл нагретого до 40-45oC толуола и 20 мл воды и высушили 2 ч при 90-95oC в вакууме 3 мм, до прекращения осаждения на холодных частях прибора белых кристаллов дифенила. В кристаллах эстрона не остается дифенила (ТСХ контроль). Получили 9.234 г (70.1% от теории) эстрона в виде белого кристаллического порошка, т. пл. 261-262oC, чистого по ТСХ (Rf 0.33 (ТСХ-пластинки Silufol UV 254, циклогексан-этилацетат, 67:33). Маточный раствор состоит из органического и водного слоев. Слои разделили и обработали отдельно. Органический слой – красно-коричневая жидкость с белыми кристаллами в ней (дифенил) фракционировали перегонкой. При температуре бани до 130-140oC при атмосферном давлении и затем вакууме 50 мм отогнали толуол (собрано 38 мл, 95%), в более глубоком вакууме отогнан диглим при т.кип. 86-105oC/27 мм (собрано 12 мл, 32%), в предельном вакууме отогнали дифенил при т.кип. 91- 96oC/3 мм (собрано 34.6 г, 92%). Темный смолистый остаток в перегонной колбе использован для выделения дополнительной порции эстрона. Водный слой с сильнокислой реакцией (100 мл) перегоняли при атмосферном давлении, собирая при т. кип. 96-104oC слабокислый азеотроп воды с диглимом и прекращая перегонку при начале отгонки азеотропа соляной кислоты. В дистилляте (50 мл) растворили 20 г едкого натра; при этом образовался слой диглима (18 мл, 49%), который отделили. Остаток от перегонки растворили в 10 мл толуола, прибавили затравку (1 мг тонкорастертого эстрона) и темный раствор оставили на 2 суток. Выпавший кристаллический осадок отфильтровали, промыли 2 мл толуола и высушили, как описано для основной порции эстрона. Получили 0.926 г (7%) эстрона, желтоватый кристаллический порошок, т.пл. 256-257oC. Пример 2. Реакцию Драйдена, гидролиз этиленкеталя эстрона, выделение основной порции эстрона производят, как описано выше. Для выделения дополнительной порции эстрона к смеси стероидов (3.3 г), полученной в аналогичном опыте (на 8 г 17-этиленкеталя АДД) после выделения основной порции эстрона, в растворе в 130 мл толуола (содержащего также 18 г дифенила), прибавили 4 мл 20%-ного водного раствора NaOH (впоследствии найдено, что лучше использовать 40%-ный раствор) и двухслойную смесь интенсивно перемешивали 5 мин. Нижний водный слой превратился в слой вязкой темной смолы, а органический слой посветлел. Органический слой отделили декантацией, к оставшейся в колбе смоле прибавили 20 мл толуола и половину кислотного водного слоя из маточного раствора, оставшегося после выделения основного количества эстрона (100 мл), и смесь энергично перемешивали до исчезновения смолы и образования двухслойной смеси с кристаллами эстрона на границе фаз. Эстрон отфильтровали, промыли 10 мл толуола и 20 мл воды и высушили, как описано выше. Получили 1.19 г эстрона в виде коричневого порошка, который подлежит дополнительной очистке. В капельную воронку с байпасом помещают на дно плотный слой ваты (а при особо грязном эстроне еще слой активированного угля или силикагеля и еще слой ваты) и на него насыпают порошок неочищенного эстрона. К низу воронки присоединяют колбу с толуолом, а в верхний шлиф вставляют обратный холодильник. Толуол в колбе интенсивно кипятят при полностью открытом кране воронки. Пары толуола проходят по байпасу в верхнюю часть воронки и затем в холодильник, конденсируются, горячий толуол стекает на эстрон, проходит через него, растворяя эстрон до насыщения, раствор фильтруется через вату (и очищается на угле или силикагеле, если положены) и через кран стекает обратно в колбу, где постепенно концентрируется. После растворения всего эстрона в воронке кипячение прекращают, колбу охлаждают и отфильтровывают выкристаллизовавшийся эстрон, промывая небольшим количеством чистого толуола. Благодаря очень большой разнице в растворимостях эстрона в кипящем и холодном толуоле экстракция проходит быстро, а выход определяется в основном чистотой исходного эстрона. Таким образом, предложенный способ позволяет проводить процесс в среде одного растворителя, медленно и равномерно вводить реагенты в реакционную смесь, что обеспечивает ровное и контролируемое протекание реакции, позволяет достаточно полно выделить целевой продукт при использовании небольших количеств реагентов и получить воспроизводимый выход в 77% и, кроме того, позволяет при выделении дополнительной порции целевого продукта регенерировать дорогостоящие реагенты, что существенно снижает стоимость получения целевого продукта. Формула изобретения
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||