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0 ber das 7 -D ehy dro-cholesterin; von A. Windaus, H. Jettrk und Fr. Schenck.

Mit 2 Figuren im Text.

[Aue dem Allgem. Chemischen Universitiits .Laboratorium GSttingen.] (Eingelaufen am 19. August 1935.)

Nach den Untersuchungen des Gottinger Laboratoriums I)

kommt dem Zrgosterin C,,H,,O die Konstitutionsformel I zu; es enthalt das Cyclo-pentano-hydro-phenanthren-skelett, zwei Methylgruppen und eine lange Seitenkette von 9 Kohlen- sto8atomen; es besitzt drei Doppelbindungen: die eine in

CH3 I CH-CH 22)

CH, CHs CH ' dH'W

HO. A H A B 8 H /-%/

h€19 CH I Ergosterin

CHS O/"H-iW;Z2) I

CH, CH, H

&'d/bHs hI-CHs I -+

CH, CHS AH CH-dHa &H-CI&

bas /Y/b/ H 0 - L A h \/ Leg-

H9c

CHs I1 22-Dihydro.ergosterin

I) A. 610, 248 (1934).

W i n d a u s und Mitarb., Uber das 7-Dehydro-cholesterin. 99

der Seitenkette zwischen C,, und Ca8, zwei weitere in kon- jugierter Stellung im Ringe B. Charakteristisch fur das Ergosterin und verantwortlich fur die LJltraviolett-absorption sind die beiden konjugierten Doppelbindungen; die Konjn- gation ist auch die empfindlichste Stelle i m Molekiil, und hier setzen fast alle Reaktionen an.

E s erhob sich nun die Frage, an welche Gruppen die Aktivierbarkeit des Ergosterins zu einem antirachitischen Vitamin gebunden sei. Die ersten Versuche in dieser Richtun g haben W i n d a u s und L a n g e r I) vorgenommen; sie hatten - nach Blockierung der konjugierten Doppel- bindungen mittels Maleinsaureanhydrid - das Ergosterin in der Seitenkette zwischen C,, und C,, hydriert und waren nach Wiederabspaltung des Maleinsaureanhydrids zum 22-Dihydro-ergosterin (11) gelangt.

Uas 22-Dihydro-ergosterin ist in fast allen seinen Eigen- schaften dem Ergosterin auflerordentlich ahnlich: es besitzt annahernd dieselbe starke Linksdrehung wie dieses und dasselbe Absorptionsspektrum. Auch gegeniiber Malein- saureanhydrid, gegenuber Eosin am Licht mit oder ohne Sauerstoff, gegenuber Chlorwasserstoff und Mercuriacetat verhalt es sich wie Ergosterin. Durch ultraviolettes Licht wird es ebenfalls verandert; doch ist die antirachitische Virhung des bestrahlten 22-Dihydro-ergosterins etwa 30- ma1 geringer als die des unter gleichen Bedingungen be- strahlten Ergosterins. Das doppelt ungesattigte 22-Uihydro- ergosterin ist also noch aktivierbar, doch ist die Wirkung gegeniiber der 3-fach ungesattigten Muttersubstanz ab- geschwacht.

Seitdem haben wir uns bemiiht, auch das Cholesterin C,,H4,0 (111) in eine aktivierbare Verbindung, ein Provita- min, umzuwandeln, das die konjugierten Doppelbindungen im Ring B in derselben Anordnung enthalten sollte wie Ergosterin und sich vom 22-L)ihyd.ro-ergosterin nur dadurch unterscheiden sollte, daS es in der gesattigten Seiten- kette nicht 9, sondern nur 8 Kohlenstoffatome enthielt.

I) A. 508, 105 (1933). 7 *

100 W i n d a u s , LettrC und Schenck,

Die Uarstellung des gesuchten Stoffes geschah auf folgendem Wege: Cholesteryl-acetat wurde zum 7-0x0-chole- steryl-acetat (IV) oxydiert l); die in Stellung 7 befindliche Keto-gruppe lieS sich nach dem Verfahren von Meerwein und Schmidt 2, mit Aluminium-iso-propylat zur Hydroxyl- gruppe hydrieren; hierbei wurde die in Stellung 3 haftende

CH3 I

CH-CH*-CHp / I

CH, I

CH-CHS I

CH8

CH, CH, OH

CH, /‘i’hH*

CH, CH, c H CH-AH, I I

/ \LA\/ CH H*

HO-CH ’ AH2 /\/

>€I2 CH I11 Cholesterin

CH* I

CH,CH, OCB-cH,--OHs H CHS I I

CH-CHS 1

CH, /‘ii>H2

A ‘ CHS i --f

CHZCH3 H CH-CH, /\h/\/ CH H*C

I I I OCO-CH C

AH,, h < - % ? O IV 7-0x0-cholesteryl-acetat

Acetyl-gruppe verseift. Aus dem Reaktionsgemisch wurde das 7-Ozy-choZesterin (V) als Uibenzoat in reinem Zustande isoliert. Beim Erhitzen i. V. auf 200° spaltet es 1 Mol. Benzoesiiure ab und lieferte das Benzoat des 7-Behydro- cholesterins, das sich leicht zu dem gesuchten 7-Dehydro- cholesterin (VI) verseifen lie&

*) Msuthner u. S u i d a , M. 17, 593 (1896); vgl. auch T o n n d o r f , Z. Ang. 1926, 139. e, A. 444, 221 (1925).

ober das 7-Dehydro-cholesterin. 101

I)as 7-Dehydro-cholesterin sehmilzt bei 142-143 O; es dreht stark links und besitzt dasselbe Spektrum wie Ergosterin. Durch UltraviolettesLicht wird es aktiviert; die physiologische Priifung, die im Werk Elberfeld der I. G. Farbenindustrie B . 4 . durchgefuhrt wurde, ergab eine unerwartet hohe Wirksam- keit: die antirachitische Grenzdosis des rohen Bestrahlungs-

CEI, I

CH, CE, c 7 - c H a - H CH9 cHa I I

CH-CHS I

-* d L & ' b H 2

CH, CH, CH ' JH-dH, CH, Hay 'Y/\C.k

I I I

HO-CH d ~ H O H

\6;;6 --id- V ?-Oxy-cholesterin

CH, I

CH-CHS-CH, /' I

CH, CH, CH CH* I

CH-CHS + I

CH,

VI 7-Dehydro-cholesterin

prodnkts lag bei etwa 0,15 y, wahrend ein unter denselben Bedingungen bestrahltes Ergosterin eine antirachitische Grenzdosis von etwa 0,075 y besa0. Bei einem Vergleich mi t dem internationalen Standard-PrIparat ergab sich, da8 1 mg des bestrahlten 7-Dehydro-cholesterins 8000 inter- nationale antirachitische Einheiten enthielt.

Auf Grund unserer Versuche unterliegt es keinem Zweifel mehr, dap eine Anzahl Sterine, die sich in der Lange der

102 W i n d a u s , L e t t r k und Schenck,

Seitenkette oder in der Zahl der Boppelbindungen voneinander unterscheiden, ~ c h antiracldisch aktivieren Eassen, wenn sie nur die charakteristischen konjugierten Doppelbindungen im Ringe B enthalten.

Diese Befunde sind besonders bedeutsam, wenn man in Betracht zieht, daS auch die natiirlich vorkommenden Lebertran-D-Vitamine untereinander I) und gegeniiber dem Vitamin D, (Calciferol) 2, gewisse Unterschiede aufweisen, da8 also auch hier verschiedene Individuen vorhanden zu sein scheinen.

Beschreibung der Versuche. 7-0x0-cholesterylucetat (IV).

Die Ausbeute bei der Darstellung dieses Stoffes ist dnrch Herabsetzen der Reaktionstemperatur und der Menge des Oxydationsmittels wesentlich verbessert worden.

214 g Cholesterylacetat ('lP Mol) werden in 2300 g heidem Eis- essig geliist; nach dem Abkuhlen auf 55O tropft man unter standigem Ruhren eine LBsung von 150 g Chromsiiureanhydrid (4*/2 Atome Sauer- stoff) in etwa 100 ccm Wasser und 100 ccm Eisessig langsam hinzu, so daS die Temperatur zwischen 54 nnd 56O bleibt; nach etwa zwei Stunden ist alle Chromsiiure hineugefugt; die LSsung, die noch un- verbrauchtes Oxydationsmittel enthalt, wird weitere 2 Stunden auf 55 O

gehallten; nach dieser Zeit kiihlt man d ie LSsung ab und reduziert die noch vorhandene Chromsiiure durch 30 ccm Alkohol. Nunmehr engt man die essigsaure Liisung bis zur beginnenden Krystallisation ein, fugt vorsichtig 50 ccm Wasser zu und ladt stehen. Die sich ab- scheidenden Krystalle werden abgesaugt und mit Essigsaure aus- gewaschen: sie schmelzen bei 154--156O, sind aber noch schwach grunlich geflrbt. Ausbeute 49,5 g. Beim Aufnehmen der Krystalle in Ather bleibt die grune Chromverbindung ungelijst und beim Ein- engen des Athers scheidet sich der gradte Teil des 7-0x0-cholesteryl- acetats fast rein weid aus; der Rest wird durch Alkohol gefallt. Die abfiltrierte essigsanre Lijsung des ersten Krystallisats enthalt noch weitere Mengen des gesuchten Ketons; sie wird nach Zusatz von Kochsalzlosung 3 ma1 mit Ather ausgeschuttelt, der atherische Auszug wird zungchst mit verdunnter KochsalzlSsung, dann ZUI Entfernung der gebildeten Siiuren mit verdunnter Natronlauge und schliealich

1) B i l l s , M a s s a n g a l e u. I m b o d e n , Science 80, 596 (1934). 9) Vgl. z. B. Journ. Biol. Chem. 87, 423 (1930); 97, 249 (1932);

106, 711 (1934).

Uber das 7-Behydro-cholesterin. 103

wieder mit Kochsahlosung gewaschen. Nach dem Verdampfeen dee Athers loet man den Riicketand in 200 ccm Alkohol auf und falt durch vorsichtigen Zusatz von Wasser sin Rohprodukt aus, dae nach mehrmaligem Umkrystallisieren aus verdunntem Alkohol noch etwa 12,5 g 7-0x0-choleeteryl-acetat vom Schmelzp. 153-154 O liefert. Ge- samtausbeute 28 Proc. d. Th.

7-Oxy-cholesterin. (V). 72 g 7-0x0-cholesteryl-acetat in 450 ccm trocknem Iso-

propylalkohol werden mit 32 g destilliertem Aluminium- iso-propylat versetzt; das Gemisch wird so lange am ab- steigenden Kuhler langsam erhitzt, bis im Destillat mit der Legalschen Probe nur noch Spuren von Sceton nach- weisbar sind, was nach etwa 10 Stunden der Fall ist. Die eingeengte Lbsung wird mit einer heiien Losung von 40 g Kaliumhydroxyd in 600 ccm Methanol versetzt und l/z Stunde stehen gelassen; dann gieSt man das Ganze in 4 Liter kaltes Wasser und filtriert den gebildeten Niederschlag nach mehrstiindigem Stehen ab; er wird in Ather auf- genommen, die atherische Lbsung wird gewaschen, ge- trocknet, eingeengt und mit viel niedrigsiedendem Petrol- ather gefiillt. Man erhiilt so 41,5 g rohes 7-Oxy-cholesterin; in der Mutterlauge bleiben etwa 23 g oliges Material,

Dibenzoat des 7-Oxy-cholesten'ns. Man lost 41,5 g rohes 7-Oxy-cholesterin in 120 ccm trocknem Pyridin und versetzt die Losung portionsweise und unter Kiihlung mit 70 g Benzoylchlorid. Nach 2 tagigem Stehen gieSt man die Masse in viel Wasser; das sich ausscheidende 61 erstarrt bald; die wairige PyridinlSsung wird dann abgegossen, der Ruck- stand mit Methylalkohol durchgearbeitet und einige Zeit auf dem Wasserbad erwarmt. Nach mehrstiindigem Stehen im Eisschrank wird das auskrystallisierte Material abfiltriert und aus Ather-Methanol oder Aceton-Methanol umkrystalli- siert. Das so erhaltene Dibenzoat krystallisiert in Nadeln und schmilzt bei 171,5-172°. Ausbeute etwa 30 g.

98,8, 71,6 mg Subst.: 2 ccm Chloroform, I = 1 dm, ago = f 4,66O,

4,858 mg Subst.: 14,310 mg GO,, 3,780 mg H,O. + 3,37 O, [a]%O = f 94,3 O, + 94,1°.

C,,H,,O, Ber. C 80,60 H 8,91 Gef. C 80,36 H 8,7.

104 V i n d a u s , Le t t rk and Schench,

Di-(3,5-Dinitro-benzoat) des 7- Oxy-cholesterins. Rohes 7-Oxy- cholesterin, in etwas Pyridin geliist, wird eu einer Losung von 3,5- Dinitro-benzoyl-chlorid in trocknem Pyridin gegeben; nach 12 stiindigem Stehen wird das Reaktionsprodukt mit Wasaer ausgef allt, mit Methanol ausgekocht und der unliisliehe Ruckstand aus Chloroform-Methanol umkrystallisiert. Der Ester krystallisiert in feinen Nidelchen vom Schmelzp. 196-197O.

28,7 mg Subst.: 2 ecm Chloroform, 2 = 1 dm, azO = + 1 , 1 1 0 ,

4,829 mg Subst.: 10,980 mg CO,, 2,800 mg H20. - 2,894 mg [a];o = + 77,40.

Subst.: 0,187 ccm N (30°, 747 mm). C,lH50012N4 Ber. C 62,25 H 6,37 N 7,09

Gef. ,, 62,03 9 , 6749 91 7715. Durch Verseifung dieeer Verbindung wird ein krystallisiertes

7-Oxy-cholesterin gewonnen, das durch Benzoylierung das Dibenzoat vom Schmelzp. 171 O liefert.

7-Behy dro-cholestery l-benzoat. F u r die Abspaltung eines Mols Benzoesanre aus dem

Dibenzoat hat sich die folgende Vorschrift am besten be- wahrt: Man erhitzt das Dibenzoat in Mengen von etwa 0,5 g in einer kleinen Retorte i.V. der Olpumpe Stunden auf 200O. Dabei geht neben Benzoesaure etwas 01 uber, das bisweilen erstarrt und wohl aus Kohlenwasserstoff besteht. Uer in der Retorte verbleibende Ruckstand besteht in der Hauptsache aus dem Benzoat des 7-Dehydro-cholesterins; er wird in wenig Chloroform gelost und aus der konz. Liisung mit Aceton gefallt. 2,37 g Dibenzoat, in 4 Portionen erhitzt, ergaben 1,75 g Ruckstand, aus dem 1,l g Monobenzoat, das sind 58 Proc. d. Th., isoliert wurden. Durch mehrmaliges Urn- krystallisieren aus Chloroform- Aceton erhalt man farblose Tafeln, die bei 139-140° eine trube, sich erst bei 183O klirende Schmelze geben. Das Monobenzoat ist schwer 10s- lich in Methanol, Aceton nnd Ather, leichter loslich in Chloro- form und Benzol.

45,9 mg Subst.: 2 ccm Chloroform, I = 1 dm, a;40 = - 1,220,

4,625 mg Subst.: 14,155 mg CO,, 4,110 mg H,O. = - 53,2'.

C,,H,,O, Ber. C 83,55 H 9,90 Gef. C 83,46 H 9,94.

ober das 7-Befiydro-cholesterin. 105

7- Dehydro-cholesterin. I n 600 ccm I-proc. alkoholischer Kalilauge lLDt man in

der Siedehitze die Benzollosung von 8,5 g reinem 7-Uehydro- cholesteryl-benzoat eintropfen, und zwar so, da13 das Benzol sogleich abdestiliiert; die Lbsung wird danlt auf 160 ccm eingeengt und im Eisschrank stehen gelassen; es fallen schtine schmale Tafelchen a m , die nach mehrfachem Umkrystalli- sieren a m Ather-Methanol bei 142--143,5O schmelzen. An der Luft farben sie sich nach einigen Tagen gelb.

JIit Chloralhydrat gibt das 7-Uehydro-cholesterin eine Blaufarbung wie 2d-Dihydro-ergosterin, wLhrend sich Ergo- sterin unter denselben Bedingungen blaugriin f l rb t ; mit Antimontrichlorid wird die Chloroformlosung des 7-Dehydro- cholesterins erst rosa nnd dann blau.

Mit Digitonin gibt das 7 -I>ehydro- cholesterin eine schwer losliche Additionsverbindung. Das Absorptionsspek- trum stimmt mit demjenigen des reinen Krgosterins '1 uber- ein (vgl. Fig. 1 nnd 2).

Fig. 1 . Ergosterin, Fig. 2. 7-Dehydro-cholesterin, O,O2-proc Liisung in Ather. O,O2-proc. LSsung in Ather.

Optische Drehung: 49,l mg Subst.: 2 ccm Chloroform, 1 = 1 dm, n:,' = - 2,79O, (a]:' =s - 113,6O.

bas 7-Dehydro-cholesterin enthalt Krystallwasser, das nur schwer vollstandig entweicht. Bei der Analyse werden darum leicht etwas zu niedrige Werte fur Kohlenstoff

*) ober das Benzoat gereinigt, [n]gO0= - 134,7O, Losungsmittel Chloroform.

106 W i n d a u s und Zitarb., Ober das 7-Dehyd~o-cholesterin.

gefunden. Die Analyse der Ester gibt dagegen richtige Zahlen.

7-l)ehyd~o-cholesteryl-3,5-dinitrobenzoat. Zu einer Losung des 7-Dehydro-cholesterins in wenig trocknem Pyridin fiigt man die gleiche Menge 3,6-Dinitro-benzoylchlorid, ebenfalls in Pyridin gelost. Nach zwanzigstiindigem Stehen wird das Reaktionsprodukt mit Wasser ausgef allt, nach einigen Stunden abfiltriert und mit Aceton ausgekocht. Durch Umkrystalli- sieren des Riickstnndes aus Chloroform-Aceton erhalt man gelbe Nadeln, die in Methanol, Aceton, Ather und kaltem Essigester schwer ISslich, in Chloroform nnd Benzol leichter liislich sind; sie schmelzen bei 207 O.

32,s mg Subst.: 2 ccm Chloroform, I = 1 dm, aQ0 = - 0,75,

4,807 mg Subat.: 12,405 mg CO,, 3,450 mg H,O. - 3,301 mg Subst.: [a180 = - &,To.

0,147 ccm N (26O, 760 mm). C,,H,60,N, Ber. C 70,55 H 8,Ol N 4,84

Gef. ,, 70,40 ,, 8,03 ,, 5,lO.

Die deutsohe Forschungsgemeinschaft , die I. G. FarbeNindustrie 8.- G., Werk Elberfeld und die Chemische Fabrik E. Merck - Darmstadt haben die vorliegenden Untersuchungen weitgehend unterstutat. Fiir diese Fiirderung unserer Arbeiten spreche ich meinen besten Dank aus.

Wind au 8.

(Abgeschlossen am 10. September 1935.)