Brevet FR2496656A1 — publié le 19820625

"Procédé pour la préparation de composés de la vitamine D substitués sur la position 1 par le radical hydroxyle à partir de composés de la 5,6-trans-vitamine D et composés ainsi obtenus." La présente invention concerne la préparation de composés de la vitamine D substitués sur la position 1 par le radical hydroxyle. Les vitamines D (c'est-à-dire la vitamine D3 ou la vitamine D2) sont des agents bien connus pour le contrôle de l'homéostasis du calcium et du phosphore. Chez l'animal normal, ces composés sont connus pour stimuler l'absorption intestinale du calcium et la mobilisation du calcium des os et sont efficaces pour empêcher le rachitisme. On sait également que, pour etre efficace, la vitamine D3 (ou la vitamine D2) doit être convertie in vivo en ses formes hydroxy. Par exemple, la vitamine D3 est d'abord hydroxylée en 25-hydroxyevitamine D3 dans le foie et ce produit intermédiaire est encore hydroxylé dans le rein en 1-g -25-dihydroxyvitamine D3. La vitamine D2 subit les mêmes conversions métaboliques. La forme 1-b,hydroxylée de la vitamine est généralement considérée pour etre la forme physiologiquement active ou hormonale de la vitamine et pour être responsable des diverses réponses physiologiques mentionnées ci-dessus I1 a également été montré que certains analogues synthétiques non naturels de la Icr-hydroxyvitamine D montrent une capacité biologique élevée qui, dans certains cas, se rapproche de celle des formes naturelles produites in vivo.Les exemples bien connus sont la 1 -hydroxyvitamine D3, la 16 hydroxyvitamine D2 et la 3-désoxy-lh -hydroxyvitamine D3. A cause de l'activité biologique élevée de ces composés des vitamines D substitués sur la position 1 par le radical hydroxyle, et de leur utilité possible pour le traitement d'un grand nombre de maladies se rapportant au désordre du métabolisme calcique, les procédés chimiques pour leur préparation sont devenus de plus en plus intéressants. Presque toutes les synthèses mentionnées impliquent l'hydroxylation en position 1&alpha; de stéroïdes appropriés (tels que le cholestérol) qui sont ensuite convertis en les composés 1&alpha;-hydro- xy-vitamine D désirés (voir Schnoes et DeLuca, dans Bio-organic Chemistry, vol. 2, Chapitre 12, pages 299-335, édité par E.E. van Tamalen, Academic Press, Ina., New York, 1978). Un autre procédé intéressant a récemment eté introduit qui fournit la C-1-hydroxylation directe des composés de vitamine D préformés (Voir Pelc, Steroids 30, 193 (1977) et Paaren et al, Proc. Nat,Acad. Sci. USA 75, 2080 (1978). Toutefois, dans ce procédé d'oxydation direct, les rendements en composés l -hydroxy-vitamine D sont Eaibles, la plus grande partie des matières obtenues étant des produits non désirés qui doivent être élimines par chromatographie poussée et avec précautions. La demanderesse a mis maintenant au point un procédé selon la présente invention qui fournit la préparation efficace de composés 1 &alpha;-hydroxyvitamine D (c'est-à-dire ayant la géométrie 5,6-cis de la double liaison) à partir des composés 5,6-transvitamine D. Ce procédé comprend deux stades, à savoir l'oxydation allylique d'une ratière de départ 5,6-trans-vitamine D en utilisant de préférence coire agent oxydant le Se02, puis l'irradiation du produit hydroxylé sur la position 1 résul tant en présence d'un produit photosensibilisateur.La conversion en les composés 1&alpha;-hydroxyvitamine D désirés peut etre réalisée par ce procédé avec un rendement d'environ 20 à 30 % à partir des matières de départ 5,6-trans-vitamine D. Les matières de départ appropriées pour ce procédé sont les composés 5,6-trans-vitamine D avant la formule générale ci-dessous : dans laquelle X est de l'hydrogène, un groupe hydroxyle ou un groupe hydroxyle protégé (par exemple le groupe O-acyle). Le substituant R dans la structure ci-dessus peut être de l'hydrogène ou un groupe alkyle inférieur ou peut représenter l'une quelconque des chaînes latérales stéroide saturées ou insaturées classiques. Ces chaînes latérales peuvent également porter des groupes fonctionnels tels que des groupes hydroxyle, céto, acide ou ester comme par exemple dans les chaînes latérales de l'acide cholénique ou ses esters de l'acide homocholénique ou ses esters, ou dans le 25-céto ou 24-céto-cholestérol.Dans la réalisation préférée, R dans la structure cidessus est une chalne latérale stérol de ayant la structure dans laquelle chacun des R1 et R2 est indépendamment un groupe de l'hydrogène, un groupe hydroxyle, un groupe hydroxyle protégé ou un groupe fluoro, ou bien R1 et R2 forment ensemble une double liaison ou un groupe époxyde, chacun des R3, R4 et R5 est indépendamment de l'hydrogène, un groupe hydroxyle pro tégé alkyle inférieur ou fluoro, et R6 est de l'hydrogène ou un groupe alkyle inférieur.Les fonctions hydroxylegsi elles sont présentes dans la matière de départ, (par exemple sur C-3 et/ou dans la channe latérale) peuvent aussi être acylées (par exemple être présentes sous forme d'acétates, de propionates, de butyrates, de benzoates, de nitrobenzoates, ou de halogénobenzoates), alkylées (par exemple O-méthyle, O-éthyle, ou O-isopropyle), ou sinon être empêchées de réagir avec des réactifs pendant le déroulement du procédé, c'est-à-dire protégées comme cela est bien connu dans la technique, par des groupes protecteurs classiques du radical hydroxyle. Cependant, cette protection n'est pas essentielle pour le procédé de la présente invention. Comme utilisé dans la présente invention, le terme alkyle inférieur signifie un radical hydrocarboné ayant de 1 à environ 5 atomes de carbone à chaîne droite ou ramifiée, par exemple un radical méthyle, éthyle, propyle, isopropyle ou butyle, et le mot !'acyle" désigne un groupe acyle aliphatique ayant de 1 à 5 atomes de carbone, par exemple un groupe acétyle, propionyle ou butyryle ou bien un groupe acyle aromatique tel qu'un groupe benzoyle, nitrobenzoyle ou chlorobenzoyle. Un réactif préféré pour l'oxydation allylique de ces matières de départ 5,6-trans-vitamine D est un composé du sélénium en particulier du dioxyde de sélénium. La présence d'un hydropéroxyde (par exemple peroxyde d'hydrogène ou un alkyle hydroperoxyde tel que tertio-butyl-hydroxyperoxyde) et d'une base azotée organique pendant l'oxydation est avantageuse. Les bases appropriées comprennent la pyridine ou les pyridines substituées (par exemple les picolines isomères, la collidine, l'octa-hydro-acridine ou la quinoline) ou bien un imidazole ou un pyrazole substitué (par exemple le 3,5-di méthylpyrazole). Une combinaison avantageuse des réactifs est en particulier la suivante : dioxyde de sélénium, tertiobutyle-hydroperoxyde et octa-hydro-acridine. La réaction est réalisée de préférence dans un solvant, par exemple un solvant halogéné tel que chlorure de méthylène, chloroforme, tétrachlorure de carbone, 1,2-dichloréthane ou 1,3-dichloropropane, à la température ordinaire. A cette température, la réaction est rapide et est terminée normalement en l'espace de 10 à 20 minutes, bien qu'une gamme de température allant de -15 à 30"C puisse généralement être utilisée. Le produit résultant, qui éventuellement peut être purifié par chromatographie, est ensuite soumis à la conversion photochimique. Le stade de conversion photochimique peut etre réalisé efficacement en soumettant une solution du produit d'oxydation aux rayons actiniques en présence d'un photosensibilisateur. Une source de lumière émettant la radiation appropriée pour l'excitation du photosensibilisateur est efficace pourvu que la lumière ayant une longueur d'onde inférieure à environ 310 nm soit éliminée, soit par des filtres appro priés, soit en choisissant une source de lumière qui n'émet pas de radiations inférieures à cette longueur d'ondes.Dans la pratique, il est commode d'utiliser les lampes fluorescentes du commerce classiques pour 1 'irradiation par exemple les lampes fluorescentes blanches à cathode froide, Models FC12Tlo/CW, FC8T9/CW, F6T5/CW ou F15T8D (toutes fabriquées par la Westinghouse Electric Corporation), avec des filtres appropriés pour éliminer efficacement le constituant faible de radiations ultraviolettes. Le verre Pyrex est un filtre approprié et l'irradiation de la solution contenue dans un récipient à réaction en verre Pyrex normalisé est par conséquent un procédé pratique et avantageux pour effectuer cette réaction. Des solvants appropriés pour le produit d'oxydation comprennent le benzène et le toluène et les sensibilisateurs photochimiques efficaces comprennent l'anthracène, l'acridine, et la phénazine. Il est souhaitable que la solution soit maintenue sous une atmosphère inerte (par exemple azote ou argon). L'irradiation est de préférence effectuée à une température inférieure à 10 C, le déroulement de la réaction (c'est-à-dire formation des composés 1-hydroxyvitamine D) étant contrôlé périodiquement par des procédés chromatographiques appropriés, par exemple chromatographie en couches minces. Environ 5 à 10 heures sont normalement exigées pour terminer la réaction.A titre d'exemple, la conversion photochimique peut être réalisée efficacement en irradiant une solution de toluène du mélange réactionnel du produit de l'oxydation contenant de l'anthracène comme photosensibilisateur (en excès molaire d'environ 40 fois sur le composé vitamine) sous une atmosphère d'azote dans la chambre froide à 40C avec deux lampes fluorescentes circulaires du commerce (environ- 50 watts au total) disposées de façon appropriée autour d'un récipient-laboratoire classique qui est un ballon à fond rond, pendant environ 8 à 10 heures. Un rapport élevé du sensibilisateur au composé vitamine (par exemple un excès molaire de 30 à 50 fois) et de faibles températures facilitent la réaction. Si le benzène est utilisé, une température de solvant supérieure à 50C est suqgérée pour éviter que le solvant -gêIe. Le boluene, qui peut être utilisé en dessous de 50Ces préféré. Le produit désiré provenant de l'irradiation peut facilement être isolé en évaporant le solvant et en le soumettant à la chromatographie. Il est souvent avantageux d'éliminer la majeure partie du photosensibilisateur avant la chromatographie, par exemple en redissolvant le produit dans un solvant dans lequel le photosensibilisateur est faiblement soluble (par exemple un alcool tel que éthanol ou méthanol, dans le cas de llanthracène) et en éliminant le photosensibilisateur par filtration. Le filtrat résultant contient un mélange du composé 1 ^-hydroxyvitamine D et un peu de l'épimère 1 i-hydroxyvitamins D.Ces composés peuvent d'une façon commode être séparés par une chromatographie (par exemple chromatographie sur colonne, chromatographie en couche mince, ou chromatographie en phase liquide à haute pression) qui élimine également un reste quelconque de sensibilisateur pour obtenir sous une forme pure le composé 16 -hydroxyvita- mine D de formule générale ci-dessous où R et X représentent les substituants définis ci-dessus Un quelconque des groupes protégeant le radical hydroxyle, (par exemple des groupes acyle) qui peuvent être présents peut être éliminé si on le désire dans un stade final d'hydrolyse ou de réduction en utilisant les conditions classiques bien connues, par exemple l'hydrolyse avec un mélange KOH 0,1 M/MeOH à 25 -60 pendant 1 à 4 heures ou la réduction avec l'hydrure de lithium-aluminium à la température ordinaire pendant 1/2 heure à 1 heure. D'une autre façon, l'élimination de ces groupes protégeant le radical hydroxyle peut aussi être effectuée à un stade intermédiaire, c'està-dire avant le stade de la réaction photochimique. Les mélanges des produits obtenus par le procédé décrit dans Pelc et Paaren et al, cité plus haut, comprennent par exemple les 1 &alpha;- et 1 ss -hydroxy-5,6-cis et 5,6-trans-vitamine D ainsi qu'un certain nombre d'autres produits d'oxydation qui représentent la plus grande partie du produit total récupéré. Une caractéristique particulièrement avantageuse du procédé en deux stades de la présente invention, c'est-à-dire l'oxydation suivie de la conversion photochimique, est que l'on obtient presque uniquement les composés de vitamine D substitués sur la position 1 par le radical hydroxyle et que le composé 1&alpha;-hydroxyvitamine D désiré constitue le produit principal. Le procédé de la présente invention prévoit ainsi la conversion efficace et simple du composé de la 5,6trans-vitamine D en composé 1--hydroxy-vitamine D (configuration cis de la double liaison se trouvant sur les positions 5,6).Un autre aspect avantageux du procédé et sa généralité qui est applicable aux matières de départ de la 5,6-trans-vitamine D portant une quelconque des chaînes latérales stéroïde classiques, Par exemple, l'oxydation allylique et l'irradiation ultérieure de la 5,6-trans-vitamine D3 et de la 5,6-trans-vitamine D2 donne la 1 > 9 -hydroxyvitamine D3 et la 1-f -hydroxyvitamine D2 correspondantes, respectivement. Le même procédé appliqué à la 5,6-trans-25-hydroxyvitamine D3 ou à la 5,6-trans-25-hydroxyvitamine D2 donne la 1&alpha;-25- dihydroxyvitamine D3 et la 1&alpha; -2-5-dihydroxyvitamine D2Xrespec- tivement, et l'oxydation et l'irradiation de la 5,6-trans-2425-dihydroxyvitamine D3 ou de la 5,6-trans-25,26-dihydroxyvitamine D3 donne la Ic( ,24,25-trihyaroxyvitamine D3 et la 1 ,25,26- trihydroxyvitamine D3 respectivement avec de bons rendements. La présente invention est illustrée par les exemples descriptifs et non limitatifs ci-après. EXEMPLE 1 Synthèse de la 1 -hydroxyvitamine D3 à partir de la 5,6trans-vitamine D3 : Dans un ballon à fond rond de 10 ml sont ajoutés 152 mg (1,37 mmole) de dioxyde de sélénium puis 5 ml de dichlorométhane. Une charge de 750 mg (4,01 mmoles) de octahydr0acridine est ajoutée à la suspension ci-dessus puis 300 ,litres de tertio-butyl-hydroperoxyde sec sont ajoutés. La solution résultante est agitee à la température ordinaire pendant 30 minutes, puis 100 ml (0,26 mmole) de 5,6trans-vitamine D3 sclide sont ajoutés. Le mélange réactionnel est agité à la température ordinaire sous atmosphère d'azote pendant 16 minutes puis traité en le versant dans un mélange de 70 ml d'éther et de 15 ml d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium à 10 %.Après séparation de phase, la couche d'éther est lavée avec une solution d'hydroxyde de sodium à 10 % (5 ml, une fois), de l'eau (5 ml, deux fois), une solution aqueuse d'acide acétique à 1 X (5 ml, deux fois), de l'eau, (5 ml trois fois), tune solution aqueuse d'hydroxyde de sodium à 10 % (5 ml, une fois) et de l'eaun(5 ml, trois fois). Après évaporation du solvant, 108,1 mg de produit brut sont recueillis. Le produit brut est passé en chromatographie sur une colonne de gel de silice de 1 x 50 cm (Silicar CC-7) avec de l'éther comme solvant d'élution.Les fractions éluées sont examinées par la chromatographie en couches minces (TLC) et les fractions contenant la matière ayant une polarité similaire au composé des vitamines D3 substituées sur la position 1 par le radical hydroxyle sont rassemblées pour obtenir une fraction brute pesant 54,5 mg après évaporation du solvant. La majeure partie (47 mg, 86 X) de cette fraction brute est transférée dans une cuvette d'émission en quartz refroidie à l'eaujà double paroi. A l'appareil d'irradiation en quartz sont ajoutés 610 mg (3,42 mmoles) d'anthracène et 150 ml de benzène. Après dégazage l'irradiation (sous atmosphère d'azote à 50C) est commencée en utilisant une lampe tubulaire à lumière fluorescente blanche à cathode froide de 15 watts. Après 13 heures à 6-70C; la lumière est éteinte et le solvant est évaporé. Le résidu est mis en suspension dans méthanol et filtré. Le filtrat est évaporé et le résidu brut du filtrat est appliqué sur une colonne de gel de silice de 1 x 50 cm (Silicar cc-7). L'élution de la colonne avec du méthanol à 1 X dans le chloroforme puis le rassemblement et lévapo- ration de celles des fractions contenant la matière chromatographiée simultanément avec un échantillon connu de 1s -hydro- xyvitamine D3 donne 24 mg (27 % de rendement) d'une huile incolore se révélant être identique à la l -hydroxyvitamine D3 par comparaison des spectres RMN, UV et de masse de l'échantillon avec ceux d'un véritable échantillon de ce composé. L'échantillon qui est passé en chromatographie simultanément avec un échantillon connu de 16 -hydroxyvitamine D3 (préparé à partir du l -hydroxycholestérol par TLC sur gel de silice (méthanol à 2,5 X dans le chloroforme, ou d'une autre façon de l'éther, comme solvants éluants). EXEMPLE 2 Synthèse de la 1&alpha;-hydroxyvitamine D2 à partir de la 5,4-trans-vitamine D2 : Une solution de 100 mg de 5,6-transvitamine D3 dans le chlorure de méthylène est soumise à l'oxydation allylique exactement comme décrit dans l'exemple 1. Le mélange de produit 1-hydroxylé résultant est recueilli comme décrit dans l'exemple ci-dessus et soumis directement à l'irradiation dans les conditions suivantes : à une solution de toluène (150 ml) du produit contenu-,dans un ballon à fond rond de 250 ml normalisé, est ajouté un excès d'anthracène égal à 20 fois comme photosensibilisateur. La solution est dégazée et placée sous une atmosphère d'azote. Elle est ensuite irradiée avec deux lampes fluorescentes circulaires commerciales (modèle Westinghouse FC1LT1O/CW (32 watts) et FC8T9/CW (22 watts} placées autour du ballon pendant 9 heures. La solution est maintenue à 40C pendant l'irradiation. Le produit est isolé en ajoutant de l'isopropanol et en chassant par distillation azéotropique le solvant, l'addition d'éthanol au résidu et filtration de l'anthracène. La chromatographie du résidu laissé après évaporation du solvant éthanol sur une colonne de gel de silice (1 x 50 cm) éluée avec une solution de méthanol de 1 % en CHCl3, donne la 1 -hydro- xyvitamine D2 désirée avec un rendement global de 25 %. Le produit est identique à un échantillon réel en ce qui concerne ses propriétés chromatographiques et spectroscopiques. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour la préparation d'un composé de vitamine D lE -hydroxylé, caractérisé par l'oxydation allylique d'un composé 5,6-trans-vitamine D qui correspond au composé vitamine D1 D-l-hydroxylé qui est souhaité être obtenu, l'exposi- tion du produit d'oxydation à une radiation actinique en la présence d'un agent photosensibilisateur et la récupération du composé de vitamine D 16 -hydroxylé. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'oxydation allylique est effectuée avec du dioxyde de sélénium. 3.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'oxydation allylique est effectuée en la présence d'un peroxyde d'hydrogène ou d'un alkylhydroxyperoxyde. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'oxydation allylique est effectuée en la présence d'une base azotée. 5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la base azotée est la pyridine, une pyridine substituée par le groupe alkyle, la quinoline, l'imidazole ou un pyrazole substitué par le groupe alkyle. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le photosensibilisateur est l'anthracène, la phénazine, ou l'acridine. 7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications l à 6, caractérisé par le fait que le composé de 5,6-transvitamine D soumis à l'oxydation allylique a la formule (voir formule page 12) dans laquelle X est de l'hydrogène, un groupe hydroxyle ou hydroxyle protégé et R est une chaine latérale stéroide de la formule dans laquelle chacun des R1 et R2 est indépendamment de l'hydrogène, un groupe hydroxyle, hydroxyle protégé ou fluoro; ou bien R1 et R2 forment ensemble une double liaison ou un groupe époxyde, chacun des R3, R4 et R5 est indépendamment de l'hydrogène, un groupe hydroxyle, hydroxyle protégé, alkyle inférieur ou fluoro, et R6 est de l'hydrogène ou un groupe alkyle inférieur. 8.- Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le composé de 5,6-trans-vitamine D soumis à l'oxyda- tion allylique est la 5,6-trans-vitamine D3, 5,6-trans-25hydroxyvitamine D3, 5,6-trans-vitamine D2, 5,6-trans-25-hydro- xyvitamine D2, 5,6-trans-24,25-dihydroxyvitamine D3 ou 5,6trans-24-hydroxyvitamine D3. 9.- Composé de vitamine D 1 Ich-hydroxylé préparé par un procédé décrit dans l'une quelconque des revendications 1 à 8.