142 Windaus, Riemann, Riiggeberg und Ziihlsdorf f ,

13,9 mg Subst., 2 ccm Chloroform, 1 = 1 dm,

= - 227'; [ a ] ~ - 311'.

Das Absorptionsspektrum besitzt ein Maximum bei 355 mp, E = 13500 (vgl. Fig. 4). Beim Liegen des Alkohols an der Luft andert sich das Spektrum rasch.

Das Acetat, das mit Essigsaureanhydrid und Pyridin dar- gestellt wurde, krystallisiert aus Aceton-Methylalkohol in lmgen, farblosen Nadeln vom Schmelzp. 114-119°. Auch dieser Stoff ist sehr luftempfindlich.

10,4 mg Subst., 2 ccm Chloroform, 1 = 1 dm,

[a];' = - 225,6O. a = - 1,15O;

Der deutschen Forschungsgemeinschaft, der I. G. Fa.rbcnindustrie A.-G., Werk Elberfeld, und der Chemischen Fabrik E. Merck-Darmstadt, danken wir vielmals fur die Unterstiitzung unserer Arbeiten.

Ober die Einwirkung von Bleitetra-acetat auf Iso-dehydro-cholesterin ;

von A. Windaus, U. Riemann, H . H. Riiggeberg und G. Ziihkdorff.

[Aus dem Allgemeinen Chemischen UniyersitSLts-Laboratorium Giittingen.]

(Eingelaufen am 12. Juli 1942.)

Im AnschluB an unsere friiheren Versuche uber die Oxy- dation des Iso-dehydro-cholesterins bzw. seiner Ester mit Benzopersaurel) und mit Mercuriacetat2) haben wir auch Blei- tetraacetat auf Iso-dehydro-cholesteryl-p-nitrobenzoat ein- wirken lassen. Hierbei erhalt man nach der Aufarbeitung zu- nachst einen in Aceton ziemlich schwer Ioslichen, in Methyl-

1) Windaus, L inser t u. Eckha rd t , A. 634, 22 (1938). 2, Vgl. die vorhergehende Arbeit.

alkohol unloslichen Stoff, der 2 Wasserstoffatome weniger ent- halt als das Ausgangsmaterial :

Das Bleiacetat wirkt also hier anders als beim Ergosterin oder Vitamin D. Bei diesen Verbindungen werden 2 Hydroxyl- gruppen (bzw. Acetatreste) an die Doppelbindung C,C, addiert. Diese Doppelbindung fehlt aber im Iso-dehydro-cholesterin, und die Oxydation verlauft darum in anderer Weise.

Das neue p-Nitrobenzoat schmilzt bei 168O; bei der Ver- seifung entsteht ein Alkohol vom Schmelzp. looo ([.ID = - 81°), der ein Acetat voni Schmelzp. 103-104° liefert. Seine Haupt- absorptionsbande zeigt ein Maximum bei 285mp; fur die optische Drehung ergibt sich bei Verwendung von Chloroform als Losungsmittel [a] D = - 77O. Bei der katalytischen Hy- drierung liefert es glatt a-Cholestenol. In welcher Reziehung dieses Trien-ol zu den friiher auf anderem Wege gewonnenen steht, wird weiter unten erortert.

Die Mutterlaugen, aus denen das Cholestatrien-ol-p-nitro- benzoat auskrystallisiert ist, werden eingedampft und liefern einen Riickstand, der nicht krystallisieren will und darum mit alkoholischer Kalilauge verseift, wird. Das Verseifungsprodukt besteht aus einem Gemisch verschiedener Cholestadien-diole C2&402. Seinc Zusammensetzung scheint weitgehend ab- hangig zu sein von sehr geringen Abanderungen der Versuchs- bedingungen. Aus atherischer Losung scheidet sich daraus in wechselnder Menge ein in Ather sehr schwer losliches Cholesta- dien-diol vom Schmelzp. 228O ab, dss in besserer Ausbeute aus dem Iso-dehydrocholesterin rnit Mercuriacetat erhalten worden istl). Die in Ather leichter Ioslichen Cholestadien-diole haben wir uber die Digitonin-Additionsprodukte gereinigt und sie dabei in wohlausgebildeten Krystallen erhalten, die aber ganz unscharf zwischen 168-188° schmeIzen ; sie werden in ein in feinen Nadeln krystallisierendes Bis-dinitro-benzoat ver- wandelt, das scharf bei 176O schmilzt und richtige Analysen- zahlen ergibt; durch alkoholische Kalilauge wird es zu einem krystallisierten Cholestadien-diol vom Schmelzp. 196O verseift.

Cz7H430COC,H4NOz --+ Cz7H410COC,H,NOz.

1) a. a. 0.

144 Windaus, Riemann, Riiggeberg und Zf ih l sdor f f ,

Wie schon in der vorhergehenden Arbeit mitgeteilt worden ist, liefert das Chokstadien-diol vom Schmelzp. 228O beim Erhitzen mit Essigsaureanhydrid ein schon krystallisiertes Cholestatrienol-acetat ; auch das Cholestadien-diol vom Schmelzp. 196O, ja selbst die letzten nicht mehr krystalli- sierenden Mutterlaugen-Riickstande geben unter denselben Bedingungen ein ganz ahnliches Cholestatrienol-acetat. Dieses ist in seinen physikalischen und chemischen Eigenschaften dem oben beschriebenen Trienol-acetat sehr ahnlich; es schmilzt allerdings unscharfer und unterscheidet sich von ihm durch die optische Drehung, die fur [ a ] ~ nicht - 77O, sondern etwa - 30° betragt.

Wir haben dieses Acetylderivat anfangs fur eine reine Verbindung gehalten, es hat sich aber dann herausgestellt, da13 es ein Gemisch ist. Als Hauptbestandteil enthalt es das Acetat [a] D = - 77O, dem aber 10-20 Proc. eines stark positiv drehenden Cholestatrienol-acetats beigemischt sind. Nach seinen Eigenschaften ist dieses positiv drehende Trien-ol identisch mit dem d5,7,9(11)-Cholestatrien-ol-(II), das aus dem 7-Dehydro-cholesterin (I) oder dem Iso-pyro-vitamin D3 mit Mercuri-acetat entsteht und seine Hauptabsorption bei 315 mp besitztl).

Auf Grund des vorliegenden Materials kommen wir zu folgenden Vostellungen uber die Konstitution des Cholwtadien- diols Schmelzp. 228O und des Cholestatrienols 1.1 D = - 81°:

Bei der Bildung des Cholestadien-diols vom Schmelzp. 228O aus dem Iso-dehydro-cholesterin (111) tritt formal nur eine Hydroxyl-gruppe an Stelle eines Wasserstoffatoms in das Molekiil ein. Wenn tatsachlich die Reaktion so einfach ver- liefe, miifiten die Spektren des Iso-dehydro-cholesteins und

l) Windaus, Deppe u. Roosen-Runge, A. 637, 1 (1938).

Einwirkung von Bleitetra-acetat auf Iso-dehydro-cho~sterin. 145

des Cholestadien-diols fast identkch sein. Das ist aber durchaus nicht der Fall. Das Isodehydro-cholesterin hat seine Haupt- bande bei 270-280 mp, wie ein Sterin mit konjugierten Doppelbindungen in einem einzigen Ringe ; das Cholestadien- diol hat das Maximum seiner Absorption bei 248 mp, wie ein Sterin mit konjugierten Doppelbindungen in 2 Ringen. Sehr bemerkenswert ist es ferner, daS das Cholestadien-diol beim Behandeln mit m-Dinitro-benzoyl-chlorid und Pyridin schon in der Kalte einen Di-ester gibt. Es ist also - nach vielfachen Erfahrungen in der Sterinreihe - sehr wahrscheinlich, daS beide Hydroxylgruppen sekundaren Alkohol-gfippen an- gehoren. Danach erscheint uns der folgende Reaktionsverlauf der wahrscheinlichste :

Beim Behandeln von Iso-dehydro-cholesterin (111) mit Blei- tetra-acetat addieren sich 2 Hydroxylgruppen (oder Acetatreste) in 1,d-Stellung an die Kohlenstoffatome 6 und 9. Das dabei zu- nachst entstehende Oxydationsprodukt (IV) spaltet sehr leicht zwischen CB und Cl1 Wasser ab Tom Schmelzp. 22S0, dem wir

und liefert das Cholestadien-diol die Konstitution V zuschreiben.

[- I

Annalen der Chemie. 662. Band. 10

146 Windaus, Riemann, Riiggeberg und Z i i h l s d o r f f ,

Dieses Cholestadien-diol (V) spaltet beim Erhitzen mit Essig- saureanhydrid Wasser ab, und zwar zum geringen Teil in normaler Weise zwischen C5 und C,; hierbei entsteht das schon bekannte Cholestatrienol (11). In der Hauptsache erfolgt aber bei der Wasserabspaltung eine Allyl-umlagerung, und es bildet sich uber ein nicht gefaJ3tes Zwischenprodukt das Cholesta- trienol VI. Das Cholestadien-diol vom Schmelzp. 196O verhalt sich bei der Wasserabspaltung wie sein Isomeres vom Schmelz- punkt 228O. Wir vermuten, da13 sich die beiden Diole nur durch die sterische Anordnung von Wasserstoff und Hydroxyl am Kohlenst of fat om 6 un t erscheiden.

Bei der Oxydation des Iso-dehydro-cholesterins rnit Blei- tetraacetat entsteht auch direkt das reine Cholestatrienol VI. Wir nehmen an, dal3 sich 2 Hydroxylgruppen (oder Acetat- reste) an C8 und C, addieren und dal3 dann sofort 2 Mol Wasser (oder Essigsliure) abgespalten werden.

HO

Sehr bemerkenswert ist es, dal3 auch bei der Oxydation des Iso-dehydro-cholesterins mit 1 Mol Benzopersaure ein Cholestadien-diol und ein Cholestatrienol erhalten worden sind, die sich durch ihre Schmelzpunkte (143O und 159O) weit- gehend von den mit Bleitetraacetat erhaltenen unterscheiden, aber fast genau dieselben Absorptionsspektren besitzen wie diese. Es erscheint darum notig, die Beziehungen dieser iso- meren Verbindungen zueinander zu erortern.

Das Cholestadien-diol vom Schmelzp. 143O rnit einem Ab- sorptionsmaximum bei 248 mp wird wie das 228°-Isomere zwci

Einwirkung von Bleitetra-acetat au,f Iso-dehydro-cholestererin. 147

konjugierte Doppelbindungen in 2 Ringen enthalten. Bei der Acetylierung liefert es im Gegensatz zu seinen Isomeren nur einen Mono-ester; es wird also nicht zwei sekundare Alkohol- gruppen, sondern eine sekundare und eine tertiare ent- halt en.

Auf Grund dieser Tatsachen haben Windaus, Linscrt und Eckhardtl) dem Cholestadien-diol 143O die Formel VII erteilt und seine Bildung aus dem Iso-dehydro-cholesterin folgendermafien formuliert :

Diese Formel erscheint uns auch heute noch als die bei weitem wahrscheinlichste.

Beim E m m e n mit Essigsaureanhydrid spaltet das Diol 143O 1 Mol Wasser ab und gibt ein Cholestatrienol vom Schmelzp. 159O, dem damals dieselbe Formel V I gegeben worden ist, die wir jetzt dem Trien-ol vom Schmelzp. looo zuerteilen.

Um diese Unstimmigkeiten zu kliiren, haben wir die friiheren Versuche nachgeprtift und haben gefunden, dal3 auch bei der Wasserabspaltung aus dem Dien-diol 143O (VII) zwei Isomere gebildet werden. In geringer Menge entsteht durch direkte Wasserabspaltung zwischen C9 und CI1 das Cholesta- trienol VI vom Schmelzp. looo; als Hauptprodukt erhalt man ein anderes vom Schmelzp. 159O. Wir nehmen an, daIS dieses, das bei der katalytischen Hydrierung ebenfalls in a-Cholestenol ubergeht, durch eine Allylumlagerung entsteht und erteilen ihm d a m die Formel VIII.

Wir kennen also jezt drei verschiedene Cholestatrienole (Tetra-dehydro-cholesterine), und wir glauben, daB die Kon- stitutionsformeln 11, VI und VIII, die wir fur sie abgeleitet haben, zutreffen.

1) a. a. 0. 10”

148 Windaus, Riemann, Riiggeberg und Zi ih lsdor f f ,

1 I

c I [ Hoci3 @ 'OH) -* Ciq' HO' -VIII

Beschreibung der Versuche. Darstellung des Cholestatrienols (VI)

und des Cholestadien-diols (V). 15 g Iso-dehydro-cholesteryl-p-nitrobenzoat werden in

150 ccm Chloroform gelost; zu der Losung gibt man 100 ccm Eisessig und allmahlich unter Kuhlung rnit Eiswasser 20 g Blei- tetraacetat und laBt das Ganze etwa 20 Stunden bei Zimmer- temperatur stehen. Nach dieser Zeit ist meist noch eine schwache Reaktion auf Bleitetraacetat vorhanden; man fugt dann eine kleine Menge (1 ccm) Glycerin und vie1 Wasser hinzu und schuttelt das organische Material mit Ather aus. Die mit Wasser und verdunnter Sodalosung gewaschencn kherextrakte werden eingedampft und der Riickstand mit etwa 400 ccm Methylalkohol ausgekocht; das nach dem Er- kalten der Losung unlosliche Material wird von der Losungl) getrennt und in wenig warmem Aceton gelost. Aus der aceto- nischen Losung scheiden sich allmahlich gelbe Nadeln ab, die aus Essigester oder aus Aceton-Methylalkohol umkrystallisiert werden. Die Krystalle schmelzen bei 167-168O zu einer triiben Schmelze und geben mit dem ahnlich schmelzenden Ausgangsmaterial eine deutliche Depression ; sie enthalten 2 Atome Wasserstoff weniger als dieses. Ausbeute etwa 2 g.

l) Uber die Aufarbeitung der methylalkoholischen Losung vgl. weiter unten.

Einwirkung won Bleiktra-acetat auf Iso-deh ydro-cholesterin. 149

5,263 mg Subst. : 14,765 mg CO,, 4,020 mg H,O. - 3,307 mg Subst. : 0,084 ccm N, (27,6O, 754 mm).

C,H,,O,N Ber. C 76,80 H 8,53 N 2,70 Gef. ,, 76,53 ,, 8,55 ,, 3,12.

2 g des Cholestatrienol-p-nitrobenzoats werden 1 Stunde mit alkoholischer Kalilauge erwarmt; das auf Zusatz von Wasser ausfallende Verseifungsprodukt wird abfiltriert und aus Methylalkohol umkrystallisiert. Es bildet lange Nadeln, die bei etwa looo schmelzen.

12,3 mg Subst., 2 ccm Chloroform, I = 1 dm, [a]: = - 81,ZO. (a ) = - 0,5O;

Beim Liegen an der Luft farbt sich das Cholestatrienolgelb. Es liefert ein sehr charakteristisches Acetat, das direkt aus der er-

kalteten Losung auskrystallisiert, wenn man 1 g des Alkohols mit 8 g Essig- saureanhydrid 1 Stunde am RuckfluBkiihler erhitzt. Das Acetat wird aus Ather-Methylalkohol umkrystallisiert ; hierbei kommt es in lengen NadeIn, die bei 103-1040 sohmelzen.

16,5 mg Subst., 2 ccm Chloroform, 1 = 1 dm, (a ) = - 0,64O; [a]: = - 77,6O.

4,943 mg Subst.: 14,855 mg CO,, 4,560 mg H,O. C,,H,,O, Ber. C 82,02 H 10,45 Gef. C 82,Ol H 10,32.

AuDer dem Acetat haben wir das Dinitro-benzoat des Alkohols mittels Pyridin und m-Dinitrobenzoylchlorid bereitet. Es ist in Alkohol schwer loslioh, und l&Bt sich aus Aoeton oder aus Chloroform-Athyl- alkohol umkrystallisieren. Es bildet gelbe Nadeln vom Schmelzp. 198O.

12,O mg Subst., 2 oom Chloroform, I = 1 dm,

( a ) = - 0,39O; [a]: = - 65,OO.

4,781 mg Subst.: 12,375 mg CO,, 3,260 mg R,O. C,,H440,N, Bor. C 70,80 H 7,69 Gef. C 70,63 H 7,63.

Das Dinitro-benzoat haben wir dann verseift und das erhaltene Trienol wieder aoetyliert, und das Aoetat vom Schmelzp. 103O, [ a ] ~ = 77O zuriickerhalten.

Die bei der Isolierung des Cholestatrienol-p-nitrobenzoats angesaxnmelten Mutterlaugen werden eingedampft ; aus dem Riickstand gelingt es nicht, weitere Krystalle zu erhalten. Das Material wird darum durch 1-stundiges Erwarmen mit alkoho- lischer Kalilauge verseift und das Verseifungsprodukt mit

150 Windaus, Rienrann, Ruggeberg und Z u h l s d o r f f ,

Ather extrahiert . Der rnit Wasser gewaschene Atherextrakt wird eingedampft und der Ruckstand rnit Ather bzw. mit Ather-Petrolather stehen gelassen. Aus dieser Losung scheidet sich - in sehr wechselnder Menge - ein weiBes Pulver ab, das nach dem Umkrystallkieren aus Chloroform-Ather bei 228O schmilzt und genau dieselben Eigenschaften besitzt wie das mittels Mercuriacetat gewonnene Cholestadien-diol vom glei- chen Schmelzpunkt.

4,539 mg Subst. : 13,490 mg GO,, 4,410 mg H20. C,,H,,O, Ber. C 80,94 H 11,06 Gef. C 81,lO H 10,95.

18,9 mg Subst., 2 ccm Chloroform, 1 = 1 dm, (a) == - 0,460; [a]: = - 48,7O.

Die atherische Losung, aus der sich das Cholestadiendiol vom Schmelzp. 228O abgeschieden hat, wird eingedampft und der gelbbraune, harzige Ruckstand in alkoholischer Losung mit Digitonin behandelt. Das gebildete Digitonin-additions- produkt wird abfiltriert und rnit Pyridin-Ather wieder zerlegt. Das aus Aceton umkrystallisierte Material bildet Nadeln; es ist augenscheinlich noch ein Gemisch, da es ganz unscharf zwischen 170-190O schmilzt. Es wird darum rnit Pyridin und Dinitro-benzoyl-chlorid behandelt und gibt ein in ver- filzten Nadeln krystallisierendes Bis-dinitro-benzoat vom Schmelzp. 176O.

5,303 mg Subst. : 12,125 mg CO,, 2,980 mg H,O. C,,H,,Q,,N, Ber. C 62,43 H 6,13 Gef. C 62,40 H 6,29.

Dieses Bis-dinitro-benzoat wird wieder rnit athylalkoholi- scher Lauge verseift und liefert ein in Nadeln krystallisierendes Cholestadien-diol vom Schmelzp. 196O. Ob dieser Stoff ganz einheitlich ist, kann nicht rnit voller Sicherheit behauptet werden.

4,858 mg Subst.: 19,420 mg CO,, 4,520 mg H20. C27H4,0, Ber. C 80,94 H ll,06 Gef. C 81,OO H 11,lO.

Was s era b s p a1 t u n g a us d em C h o 1 e s t a die n d i o 1 V. Wir haben nun den Stoff 228O, den wir f i i r einheitlich

halten, den Stoff vom Schmelzp. 196O und auch die nicht

Einwirkung won Bleitetra-acetat au f Iso-dehydro-cholesteri~. 151

krystallisierenden Mutterlaugen mit der 8-fachen Menge Essig- saureanhydrid 2 Stunden unter RuckfluB erhitzt. In allen Fallen scheidet sich aus der Losung (evtl. nach Impfen) ein schon krystallisierendes Cholestatrienol-acetat aus. Es schmilzt zunachst unscharf zwischen 94-100O und zeigt eine Drehung von [ a ] ~ etwa - 28O. Durch haufiges Umkrystallisieren wird der Schmelzpunkt scharfer, etwa 97-100°, und ein starker negativ drehendes Acetat sammelt sich in den schwerer los- lichen Fraktionen an; die schwerst losliche Fraktion zeigt nach 5-maligem Umkrystallisieren die Drehung [a] D = - 44,6O, die loslichste Fraktion [a] D = - 20°.

Wir haben die schwacher negativ drehenden Acetyl- derivate vereinigt, mit alkoholischer Kalilauge verseif t und die Verseifungsprodukte 20 Minuten mit Pyridin und m-Dinitro- benzoylchlorid auf dem Wasserbad erwarmt. Auf Zusatz von Methylalkohol zu dem Reaktionsgemisch fallt das gebildete Dinitrobenzoat krystallisiert aus und wird aus Aceton um- krystallisiert. Hierbei kommt zunachst ein Dinitro-benzoat von orangeroter Farbe heraus; es besitzt einen Schmelzpunkt von 18&190° und fi i r [RID eine Drehung von + 46,2O. Aus den Mutterlaugen kommt langsam ein gelbes Dinitro-benzoat, das unscharf zwischen 184--.196O schmilzt und fur [a]. die Drehung -48O zeigt.

Das positiv drehende Dinitro-benzoat wird mehrmals mit Ather ausgekocht und aus Chloroform-Alkohol unkrystallkiert ; es schmilzt dam bei 195-199O und dreht fur [ a ] ~ bei -I- 128O. Das Absorptionsspektrum des entsprechenden Alkohols zeigt ein Maximum bei 315 my. Zum Vergleich geben wir die Daten fur das Dinitrobenzoat des Trienols 11: Schmelzp. 205O, [a] D =+ 161°, Absorptionsmaximum 315 my. Wir bezweifeln nicht, da13 unser Dinitro-benzoat zur Hauptsache aus dem Dinitrobenzoat des Cholestatrienols I1 besteht.

Die negativ drehenden Dinitro-benzoate d>ieses Versuchs haben wir in Benzol-Benzin 1 : 4 gelost und durch eine Alu- miniumoxydsaule geschickt ; eluiert wird mit einem Gemisch von Benzol-Methylalkohol 1: 1. Es scheint, daB das rote Dinitro-benzoat an dern Aluminiumoxyd sehr festgehalten oder zerstort wird. Das aus der gelben Zone eluierte Dinitro-

152 W indaus und Mitarbeiter, Einwirkung usw.

benzoat zeigt fur [a]. =- 66O; es wird in das Acetyl-derivat verwandelt, das fur [a] D = - 62,7O ergibt und bei 103O schmilzt. Es gibt mit dem Acetat des reinen Cholestatrienols VI keine Schmelzpunktserniedrigung .

Uber die Einwirkung von Benzopersaure au f Iso- de hydro -c hol e s t er in.

Hieriiber schreiben Windaus, Linsert und Eckhardt'), da0 bei der Wasserabspaltung aus dem Cholestadien-diol (VII) mittels Essig- ssureanhydrid ein Acetat eines !Ken-01s entstebe, das unscharf bei 110 bis 118O schmelze; der daraus gewonnene Alkohol zeige zunachst den Schmelzp. 105-llOo; durch weiteres Umkrystallisieren gelange man zu einem scharf und konstant bei 159O schmelzenden Cholestatrienol; dae diesem Alkohol entsprechende Acetat schmelze bei 148O.

Schon aus diesen Angaben geht hervor, daIj bei der Wasserabspaltung aus dem Cholestadien-diol (VII) zunachst ein Gemisch erhalten wird.

Bei Wiederholung dieser Versuche haben wir durch Um- krystallisieren des urspriinglichen Acetatgemisches aus Aceton- Methylalkohol direkt das Acetyl-derivat vom Schmelzp. 148O gewinnen konnen. Aus den Mutterlaugen kann man durch fraktionierte Krystallisation neben unscharf schmelzenden Ge- mischen auch einen Anteil erhalten, der bei 103O schmilzt, fiir [.ID die Drehung - 85O ergibt und keine Schmelzpunkts- erniedrigung mit dem reinen Acetat des Cholestatrienols (VI) gibt.

Der deutschen Forschungsgemeinschaft, der I. G. Farbenindustrie A.-G., Werk Elberfeld, und der chemischen Fabrik E. Merck-Darmstadt, sprechen wir fur die Unterstutzung unserer Arbeiten unseren Dank aus.

1) a. a. 0.