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[Yitteilungen aus dem Allgemeinen Chemischen Universitgts- laboratorium in Mttingen.]

Umlagerungsversuche am Ergosterin; (Eingelaufen am 8. Mai 1929).

von A. Windaus und E. Buhagen. Mit 2 Figuren im Text.

Wird das Ergosterin C,,H4,0 bei vollkommenem Aus- schluD von Luft ultraviolett bestrahlt, entstehen isomere Alkohole, die sich chemisch vor allem dadurch vom Ergo- sterin unterscheiden, daS sie mit Digitonin keine schwer loslichen Additionsprodukte bilden. Auch die Hydroderivate dieser Bestrahlungsprodukte sind durch Digitonin nicht fallbar.

Um uber die Art der Photoisomerisierung des Ergo- sterins Anhaltspunkte zu gewinnen, schien es uns nicht aussichtslos, nach chemischen Methoden Isomere des Ergo- sterins und Hydroderivate derselben zu bereiten und hierbei hauptsachlich anf solche Alkohole zu fahnden, die durch Digitonin nicht fallbar seien; diese letzteren sollten dann mit den photochemisch bereiteten Isomeren verglichen werden.

Vom Ergosterin (Erps ter in .4) ausgehend haben Re in d e l , W a l t e r nnd R a u c h l ) , mit Chlorwasserstoff ein ,,Tso-ergo- sterin" (Brgosterin B) ,) bereitet, das durch Digitonin fgllbar ist. Ein weiteres Isomeres des Ergosterins entsteht, wenn man Ergosterin mit Cinnamoylchlorid oder Benzoylchlorid auf 170° erhitzt und den gebildeten Ester verseift3); das

I) A. 452, 42 (1927). Da es noch nicht moglich ist, eine rationelle Nomenklatur der

Ergosterinderivate durchzufuhren, wollen wir vorlaufig folgendermaBen verfahren : Wir bezeichnen alle isomeren Ergosterine, die dasselbe Ergo- stanol geben wie Ergosterin, als Ergosterine und unterscheiden sie durch groBe lateinische Buchstaben, die wir an den Namen hiingen also Ergosterin A, Ergosterin B.

3, Windaus und Rygh, Nachr. Ges. d. Wissenschaften Got- tingen, Mathem.-Phys. Klasse 1928, S. 212.

Annalen der Chemie 4 7 2. Band. 13

186 W i n d a u s and Auhagen ,

so erhaltene Sterin (Bygosterin C) fallt ebenfalls rnit Digi- tonin, es unterscheidet sich durch seine Drehung von Rein- de l s Isoergosterin. Von Windaus und Borgeaud l ) ist noch ein Neo-ergosterin beschrieben worden, das mit Digi- tonin ein ziemlich leicht losliches Additionsprodukt gibt. Ubrigens ist nach Windaus und Borgeaud die Formel des Neoergosterins nicht ganz sicher, vielleicht ist es kein Isomeres des Ergosterins, sondern ein um zwei Wasserstoffe armeres Sterin der Formel C2,H,,0.

l m AnschluS an fruhere Versuche uber die Umlagerung des Cholesterins mit Nickel2) haben wir jetzt die entsprechenden Versuche am Ergosterin und Behydro-ergosterin vorgenommen. Cholesterin lieferte rnit Nickel ein -Gemisch von Cholestanon nnd Koprostanon; die Reaktion verlauft also in der Art, dad die beiden Nasserstoffatome der sekundaren Alkohol- gruppe zur AbsLttigung der einen Doppelbindung verwendet werden und daS auderdem an einem Teil des Naterials eine sterische Umlagerung am Kohlenstoffatom 1 stattfiadet.

Ganz ahnlich ist auch die Reaktion am Ergosterin: Beim Erhitzen des Ergosterins rnit Nickel bilden sich zwei isomere Ketone von derselben Formel wie Ergosterin. Das eine ist das normale Keton des Dihydro-ergosterins, das Brgostu-dienon, es geht bei der Hydrierung mit Natrium und Athylalkohol in das schon bekannte, rnit Digitonin fiillbare Bihydro-ergosterin uber. Rei der katalytischen Hydrierung liefert es das allo-a-Ergostanol, das ebenfalls rnit Digitonin reagiert. Das andere, leichter losliche Keton, das wir u-Ergostadien-on nennen wollen, haben wir nicht in reineni Znstande isoliert ; bei der Hydrierung rnit Natrium und Alkohol gibt es einen isomeren, zweifach ungesattigten Alkohol, das u-h'rgostadien-ol, das von Digitonin nicht ge- fallt wird. Bei der katalytischen Hydrierung liefert es ein durch Digitonin nicht fallbares u-Br.gostanoP) C2,H,,0.

') A. 460, 236 (1928). a) A. 453,101(1927). Hier sind auch die Strukturformeln angefiihrt.

Alle Ergosterinderivate, die bei der katalytischen Hydrierung u-Ergostanol geben, haben wir als u-Ergosterine (umgelagerte Ergo- sterine) bezeichnet.

Umlagerungsversuche am Ergosierin. 187

Ganz wie das Ergosterin verhalt sich anch das Behydro- ergosterin') gegeniiber Nickel, es liefert rnit Nickel zwei isomere Ketone C,,H,,O, die wir als Ihgosta-trienon B und u-Xrgostu-trienon bezeichnen. Das eine schwer losliche Keton liefert bei der Hydrierung rnit Natrium nnd Alkohol einen rnit Digitonin fallbaren Alkohol, der dem Ergosterin isomer ist und als Brgosta-trienol B bezeichnet werden soll; er kann auch dureh Dehydrierung des Dihydro-ergosterins mit JlIercuriacetat erhalten werden; bei der Hydrierung liefert er das allo-a-Ergostanol. I)as andere, leichter losliche Keton fuhrt zu einem dreifach ungesattigten Alkohol, dem u-Ergostu- Zrienol, das durch Digitonin nicht fallbar ist; bei der kata- lytischen Hydrierung desselben entsteht das u-Zrgostanol, das rnit dem obenerwahnten Stoff gleichen Namens identisch ist.

Die neuen ungesattigten Alkohole und Ketone haben wir Sam tlich auf antirachitische Wirksamkeit un tersucht ; sie sind in unbestrahltem und bestrahltem Zustande un- wirksam. Einen Vergleich des u-Ergostanols rnit den Perhydro- derivaten der Bestrahlungsprodukte des Ergosterins haben wir noch nicht zu Ende gefuhrt.

Ergosta-dienon C,, I l , , 0. 5 g Ergosterin wurden mit 0,9 g fein verteiltem Nickel

gemischt und in einem rnit Kohlendioxyd gefiillten Rohr 3l/, Stunden auf 226O erhitzt. Kach dem Erkalten des Rohrs wurde der schwarze Schmelzkuchen rnit Ather er- schopfend extrahiert und die erhaltene atherische Losung auf etwa 30-40 ccm eingeengt. Nach einiger Zeit schieden sich gelbe Blattchen von Ergosta-dienon aus, die aus Alkohol oder Petrolather umkrystallisiert wurden, bis der Schmelz- punkt bei 182-183O konstant blieb. Ausbeute 0,5 g. Die grunlichgelbe Farbe verschwand erst, als die Krystalle wahrend 15 Ninuten rnit Essigsaureanhydrid erwarmt wurden.

C,,H,,O Ber. C 84,74 H 11,07 Gef. ,, 84,99 ,, 11,23.

5,001 mg Subst.: 15,585 mg CO,, 5,02 mg HaO.

0,0638 g Subst. zu 3 ccm Chloroform geliist. 2 dm Rohr. c( = -I- 0,08O; [a];' = + 2O. -

l) Windsus u. L i n s e r t , A. 4 8 , 153 (1928). 13 *

188 W i n d a u s und Auhagen ,

Farbenreaktionen einer 1-proc. Chloroformlosung: L i e b e r - mann-Burcha rdsche Probe mit Essigsaureanhydrid, konz. Schwefelsaure: rot, blau, griin. Mit Arsenchlorid und Anti- monchlorid erfolgt keine Farbung.

Ergosta-dienon krystallisiert in Blattchen, es ist leicht 1Sslich in Chloroform, schwerer loslich in Ather, wenig loslich in Alkohol und Petrolather.

Das Oxim wurde durch Erwarmen einer alkoholischen Losung des Dienons mit Hydroxylamin-hydrochlorid und Natriumacetat bereitet ; das beim Abkiihlen der Losung ausfallende Oxim wurde aus Chloroform-Alkohol umkry- atallisiert und so in kleinen Nadeln erhalten, die sich zwischen 240-250° zersetzten; es ist ziemlich schwer loslich in Chloroform, sehr schwer loslich in Methyl- und Athylalkohol.

4,545 mg Subst.: 0,130 ccm N, (17O, 767 mm).

C*,H,,ON Zur Hydrierung wurde eine konz. LSsung des Ergosta-

aienons in absolutem Alkohol Ill, Stunden lang rnit Natrium behandelt ; nach Zusatz von Wasser wurde die Losung aus- geathert ; das aus dem atherischen Auszug gewonnene Reaktionsprodukt erwies sich durch Schmelzpunkt und Drehung als identisch rnit dem Bihydro-ergosterin; auch das Acetat stimmte in Schmelzpunkt und Drehung rnit dem Dihydro-ergosteryl-acetat iiberein. Bei der katalytischen Hydrierung lieferte es das allo-a-Bryostylacetat, das durch seine physikalischen Konstanten sowie diejenigen seines Verseifungsproduktes identifiziert wurde.

Ber. N 3,53 Gef. N 3,41.

u- Ergost a-dienol C2 'I H4 0. Neben dem Ergostn-dienon entsteht bei der Behandlung

des Ergosterins rnit Nickel in etwa 80 Proc. Ausbeute ein rotes 61; es enthalt neben dem Ergosta-dienon und anderen Stoffen auch das u-Ergosta-dienon, das sich aber nicht in reinem Zustande isolieren lie& Die isomeren Ketone wurden darum sogleich in die entsprechenden Alko- hole verwandelt und diese nach der Digitoninmethode ge-

Umlagerungsversuche am Ergosterin. 189

trennt. 4 g des 01s wurden in 125 ccm absolutem Alkohol gelost und 2 Stunden rnit metallischem Natrium hydriert, Nach Zusatz von Wasser wurde ausgeathert, die atherische Losung wurde eingedampft, der Ruckstand in etwa 500 ccm 95-proc. Alkohol gelost und die Losung rnit uberschussiger Digitoninlosung versetzt. Nach dem Abfiltrieren des Digi- tonids, das hauptsachlich aus Uihydro-ergosterin-digitonid bestand, wurde das Filtrat mit Petrolather ausgeschuttelt und der Petrolatherextrakt eingedampft. Da der Ruckstand nicht zur Krystallisation zu bringen war, wurde er mi t Essigsanre-anhydrid acetyliert ; aus dem Gemisch der Ace- tylierungsprodukte gelang es nach einiger Muhe, durch Auskochen mit Methylalkohol einen Teil zur Krystallisation zu bringen. Durch Umkrystallisieren aus Ather-Methyl- alkohol wurde er rein erhalten. Ausbeute 0,4 g.

Dieses Acetylderivat krystallisiert in breiten Nadeln vom Schmelzp. 128O; es ist leicht loslich in Chloroform, Ather, Petrolather und Qceton, schwerer loslich in Methyl- alkohol.

4,044 mg Subst.: 12,130 m g CO,, 3,98 mg E,O. C29H460, Ber. C 81,62 H 10,88

Gef. ,, 81,SO ,, 11,04. 22,3 mg rnit Chloroform zu 2 ccm geliist.

1 dm-Rohr, a = + O,645O, [a]?' = + 58'.

Durch zweistiindiges Erwarmen mit methylalkoholischer Kalilauge wurde das Acetylderivat zum freien Alkohol, dem u- Ergosta-dienol, verseift. Dieses wurde mehrmals aus Methylalkohol umkrystallisiert und so in feinen Nadeln vom Schmelzp. 170° erhalten. Es ist leicht loslich in Chloroform, xther, Petrolather und Aceton, schwerer loslich in Alkohol. Die L ie b erm ann-Bur c h a r dsche Farbprobe ist positiv, die Reaktion rnit Arsentrichlorid und Antimontrichlorid ist negativ.

5,120 mg Subst.: 15,810 mg CO,, 5,28 mg H,O. CB1H440 Ber. C 84,30 H 11,511

Gef. ,, 84,22 ,, 11,54. 25,l mg mit Chloroform zu 2 ccm geliist.

1 dm-Rohr, a = + 0,52501 [a]k7 = + 42O.

190 W i n d a u s und A u h a g e n ,

u-Ergostanol C,, H,,O. 0,15 g u-~~gosta-dienol-acetat wurden in Eisessig gelost

und fiinf Stunden mit Platin und Wasserstoff bei 60° ge- schuttelt. Nach dem Abfiltrieren des Platins wurde die essigsaure Losung im Vakuum eingedampft und das zuruck- bleibende 01 in Ather-DiIethylalkohol geltist. Nach einiger Zeit schieden sich Nadeln aus, die nach mehrmaligem Um- krystallisieren bei 96 O schmolzen und keine Farbreaktion rnit Essigsaureanhydrid + konz. Schwefelsaure gaben. Das Hydrierungsprodukt ist leicht loslich in Chloroform, Ather, Petrolather und Aceton, schwerer loslich in Methylalkohol.

C,,H,,02 Ber. C 80,86 H 11,71 Gef. C 80,77 H 11,64. 4,302 mg Subst.: 12,740 mg CO,, 4,475 mg H,O.

13,4 mg wurden mit Chloroform zu 2 ccm gelost. 1 dm-Rohr, a = + 0,26O, [a],' = + 399

Durch zweistundiges Erwarmen mi t methylalkoholischer Kalilauge wurde das Acetat zum freien Alkohol, dem u-Ergo- stanol verseift. Nach mehrfachem Umkrystallisieren aus waBrigem Methylalkohol wurde er in feinen Nadeln vom Schmelzp. 184O erhalten. Er ist in den ublichen organischen Losungsmitteln leicht loslich und besitzt kein groBes Krystal- lisationsvermogen; von Digitonin wird er nicht ausgef allt. Die schwere Zuganglichkeit des Stoffes hat uns bisher daran gehindert, ihn ausfuhrlich zu charakterisieren, doch sol1 dies nachgeholt werden.

11,l mg Substanz wurden mit Chloroform zu 2 ccm gelost. 1 dm-Rohr, a = + 0,1Qo, [a];* = -t- 34O.

Ergosta-trienon D. 4 g Dehydro-ergosterin wurden rnit 0,7 g fein verteiltem

Nickel im Rohr ebenso erhitzt und weiterverarbeitet wie es fur das Ergosterin beschrieben worden ist. Sus dem atherischen Extrakt des Reaktionsgemisches schieden sich gelbe Blattchen aus, die nach mehrmaligem Umkrystallisieren zunachst aus Petrolather, dann aus Athylalkohol konstant bei 199-200° schmolzen; auch hier verschwand die gelbe Farbe der Xrystalle erst, als sie mit Essigsaureanhydrid

Umlagerungsversuche urn Brgusterin. 19 1

erwarmt wurden. Das Absorptionsspektrum des reinen Ergosta-trienons D ist auf Fig. 1 wiedergegeben Die Haupt- absorption findet sich bei 240 mp.

5,021 mg Subst.: 15,650 mg GO,, 4,81 mg H,O. CZ,H,,O Ber. C 85,19 H 10,60

Gef. ,, 85,Ol ), 10,72. 22,6 mg Substanz mit Chloroform zu 2 ccm gel6st.

1 dm-Rohr, cc = f 0,63O, [ct]: = -I- 56O.

Fig. 1. Ergosta-trienon D 0,02 Proc. in Ather.

Das in der iiblichen Weise bereitete O ~ i m krystallisiert in Nadeln,

3,262 nig Subst.: 0,099 ccm N, (21,5", 757 mm). die sich bei etwa 245O zersetzen.

C,,H,,ON Ber. N 3,54 Gef. N 3,50.

Ergosta-trienol B. Eine LBsung von 0,35 g Ergosta-trienon D in miiglichst

wenig absolutem Alkohol wurde wahrend 11/, Stunden mit Natrium behandelt. Nach Zusatz Yon Wasser wurde die Losung mit Ather ausgeschiittelt und das mit Ather extra- hierte Material so oft aus Ather-Methylalkohol umkrystalli-

1 92 Winduus und Auhagen ,

siert, bis der Schmelzpunkt bei 165-166 O konstant blieb. Das Brgostu-trienol B krystallisiert in flachen Nadeln, von Digitonin wird es gefhllt , rnit Essigsaureanhydrid und konz. Schwefelsaure farbt sich die Chloroformlosung des Trienols grun und dann braun. Das Absorptionsspektrum ist demjenigen des entsprechenden Ketons sehr ahnlich, die Hauptabmrptionsbande liegt um 40 m p im kurzwelligeren Bebiet als diejenige des Ergosterins.

4,870 mg Subst.: 15,115 mg CO,, 4,85 mg H,O. ~, ,H,,O Ber. C 84,74 H 11,07

21,1 mg Substanz wurden mit Chloroform zu 2 ccm gel6st. 1 dm-Rohr, a = + 0,23O, [a]:' = + 22O.

Gef. ,, 84,64 ,, 11,14.

Die Titration rnit Benzopersaure weist auf das Vor- handensein von drei Doppelbindungen hin. Das Acelylderivat des Trienols wurde mittels Essigsaureanhydrid dargestellt. Es krystallisiert aus Methylalkohol in Blattchen vom Schmelz- pnnkt 171 O.

2,995 mg Subst.: 8,978 mg CO,, 2,881 mg H,O. C,,H,,O, Ber. C 82,Ol H 10,45

24,6 mg Substsnz wurden mit Chloroform zu 2 ccm geltist. 1 dm-Rohr, a =+ 0,21s0, [a]:: =+ 17,5O.

Gef. ,, 81,75 ,, 10,76.

Ergosta-trienol B a m Bihydro-eryosterin mit Mercuriacetut.l) Eine Losung von 5 g Dihydro-ergosterin in 250 ccm

Athylalkohol wurde rnit 10 g Mercuriacetat und 5 ccm Eisessig wahrend 45 Minuten zum Sieden erhitzt. Nach dem Abfiltrieren des ausgeschiedenen Mercuroacetats wurde das Filtrat im Vakuum eingedampft und der Ruckstand rnit Chloroform digeriert. Hierbei blieben Mercuroacetat und Mercuriacetat unloslich zuriick, wahrend das aus Dihydro- ergosterin entstandene Reaktionsprodukt in Losung ging. Da es noch geringe Mengen Dihydro-ergosterin enthielt, wurde die Dehydrierung rnit kleinen Mengen Mercuriacetat ein zweites und drittes Ma1 wiederholt. Die nunmehr gewonnene

NscE Versuchen von Herrn csnd. chem. Bock .

Umlagerungsversuche am Ergosterin. 193

Verbindung schmolz bei 160-162O und zeigte fur [.ID die Drehung von + 18 O. Durch mehrfaches Umkrystallisieren aus Athylalkohol stieg der Schmelzpunkt auf 164O und [.ID auf + 21°.

0,0114 g Substanz wurden zu 2 ccm Chloroform geliist. 1 dm-Rohr, C( = + 0,120; [a];' = + 21 O.

Der Stoff erwies sich durch Schmelzpunkt, Misch- schmelzpunkt, Drehnng und Absorptionsspektrum als iden- tisch mit dem Ergosta-trienol 1).

u- Ergosta-trienon. In den Mutterlaugen des Ergosta-trienons D vom

Schmelzp. 199' findet sich noch ein zweites, vie1 leichter

Fig. 2. u-Ergosta-trienon 0,02 Proc. in Ather.

losliches Keton, dessen Reindarstellung schwierig ist. Es sol1 u-Ergosta-trienon genannt sein. Es wurde aus den Mutterlaugen mit Hilfe von Aceton-Wasser oder Petrol-

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ather krystallinisch gewonnen und haufig umkrystallisiert; es zeigte schliellich den Schmelzp. 130-131O. I n Chloro- form, Ather, Essigester, Aceton ist es leicht loslich, etwas schwerer loslich ist es in blkohol, es krystallisiert in farblosen Blattchen.

W i n d a u s und Auhagen, Umlagerungsversziche usw.

5,239 mg Subst.. 16,420 mg CO,, 5,02 mg H,O. C,TH,OO Ber. C 85,19 H 10,60

Gef. ,, 85,48 ,, 10,72. Das Absorptionsspektrum des Ketons ist in Fig. 2 wiedergegeben. 23,3 mg Subst. wurden mit Chloroform zu 2 ccm ge16st.

Das Oxifrn des Ketons wurde nicht zur Krystallisation gebracht; 1 dm-Rohr, a = + O,615O, [GI: = f 53O.

es gab aber richtige Analysenzahlen.

u-Ergosta-trienol Cg, H42 0. 0,2 g des Ketons wurden in absolutem Alkohol gelost;

die L6sung wurde wahrend 2 Stunden rnit Natrium behandelt, wobei das Heton zum Alkohol reduziert wurde. Dieser krystallisiert verhaltnisma13ig schwer; er wurde nach mehr- maligem Umlosen aus waflrigem Aceton oder walrigem Nethylalkohol in feinen Nadeln erhalten, die bei 154O schmolzen. Das u-Ergosta-trienol fallt nicht mit Digitonin, die Farbreaktion nach L i e b e r m a n n - B u r c h a r d ist positiv, rnit Antimonchlorid erfolgt keine Farbung.

4,840 mg Subst.: 15,035 mg CO,, 4,88 mg H,O. ~,TH*,O Ber. c 84,74 H 11,07

Gef. ,, 84,72 ,, 11,28. 20,7 mg Subst. wurden mit Chloroform zu 2 ccm gelost.

1 dm-Rohr, a = f 0,91 O , [a]: = + 88O.

Das Aoetylderivat des Alkohols krystallisiert in breiten Nadeln

4,979 mg Subst.: 14,950 mg CO,: 4,68 mg H,O. und schmilzt bei 151O.

C,,H,,O, Ber. C 82,01 H 10,45 Gef. ,, 81,89 ,, 10,52.

25,7 mg Subst. wnrden mit Chloroform zu 2 ccm geltist. 1 dm-Rohr, a = f 1,'32O, [a]: = + 103O.

Bei der katalytischen Perhydrierung entsteht das oben beschriebene u-Ergostyl-acetat vom Schmelzp. 96O.