1975 G. 0. Schenck, W. Eisfeld und 0 . - A . Neumuller 701 Liebigs Ann. Chem. 1975,701 -711

Durch Bengalrosa sensibilisierte Typ-11-Photooxygenierung (, ,Singulett-02-ReaktionG6) von 3 P-Acetoxy- A7-cholesten und 3 P,7a-Diacetoxy- A8(14)-cholesten * *) * * *) Giinther 0. Schenck *), Wolfgang Eisfeld und Otto-Albrecht Neumiiller

Institut fur Strahlenchemie im Max-Planck-Institut fur Kohlenforschung, D-4330 Mulheim (Ruhr), StiftstraRe 34

Eingegangen 21. Marz 1974

Die durch Bengalrosa oder Hamatoporphyrin sensibilisierte Typ-11-Photooxygenierung (,,Singulett-02-Reaktion") von 3P-Acetoxy-A7-cholesten (1) in Pyridin liefert zwei Bis- hydroperoxide in je zwei konsekutiven En-Reaktionen: 3~-Acetoxy-7cc,8a-dihydroperoxy- Al4-cholesten (14) als Hauptprodukt und 3~-Acetoxy-7a,8~-dihydroperoxy-A~4-cholesten (7). Zuerst entsteht regio- und stereoselektiv das Monohydroperoxid 3P-Acetoxy-7cc-hydroperoxy- b~(l4)-cholesten (4), das alsbald zu den stereoisomeren Bis-hydroperoxiden 14 und 7 umgesetzt wird. Die Photooxygenierung von 3~,7a-Diacetoxy-A~(14)-cholesten (2) liefert zwei Hydro- peroxide mit einer von 4 verschiedenen Stereoselektivitat. - Die Strukturen der leichtzer- setzlichen Hydroperoxide wurden anhand ihrer Reduktionsprodukte aufgeklart.

Rose Bengat Sensitized Type-I1 Photooxygenation ('Singlet 0 2 Reaction') of 3P-Acetox y A7-cholestene and 3(3,7a-Diacetoxy-A~(14)-cholestene

Rose bengal- or hematoporphyrin-sensitized type-I1 photooxygenation ('singlet 0 2 reaction') of 3P-acetoxy-A7-~holestene (1) in pyridine yields two bis-hydroperoxides by two consecutive ene-reactions: 3~-acetoxy-7cc,8a-dihydroperoxy-A~4-cholestene (14; main product) and 3~-acetoxy-7a,8~-dihydroperoxy-A*~-cholestene (7; side product). Initially 1 is converted regio- and stereo-selectively into the monohydroperoxide 3P-acetoxy-7cc-hydroxy-A8(14)- cholestene (4) which immediately transforms to the stereoisomeric bis-hydroperoxides 14 and 7, respectively. Similarly, photooxygenation of 3P,7a-diacetoxy-A~(14)-cholestene (2) yields two stereoisomeric hydroperoxides. The stereoselectivity in the case of 2 differs from that found in the case of 4. - The structures of the unstable hydroperoxides have been elucidated via their various reduction products.

Als bisher einziges A7-Steroid ist 3 p-Hydroxy-A7-ergosten der sensibilisierten Typ-II- Photooxygenierung unterworfen wordenl). Analog der Bildung des A6-5a-Hydro- peroxids aus Cholesterin2) hatte man das Entstehen des As-8a-Hydroperoxids ange- nommen, doch war eine nahere Untersuchung des entstandenen Peroxids unterblieben.

*) Korrespondenz bitte an diesen Autor richten. **) Aus der Dissertation von W. Eisfeld, Universitat Gottingen 1965; jetzige Anschrift von

W. Eisfeld: BASF AG, Ludwigshafen. ***) Dem Andenken seines verehrten Lehrers vom Seniorautor gewidmet. Der Typ der hier

beschriebenen En-Reaktionen mit 0 2 ist 1943 in Halle (Saale) im Institut von Karl Ziegler vom Seniorautor entdeckt worden.

1) G . 0. Schenck, Angew. Chem. 69, 579 (1957). la) A . Rieche und M . Schulz, Angew. Chem. 70, 694 (1958). 2) G. 0. Schenck, K . Gollnick und 0 . - A . Neumiiller, Liebigs Ann. Chem. 603, 46 (1957).

Liebigs AM. Chern. 1975, Heft 4 41

702 G . 0. Schenck, W. Eisfeld und 0.-A. Neumuller 1975

3p-Acetoxy-A7-cholesten (1) als Ausgangsmaterial dieser Untersuchung nimmt bei der sensibilisierten Photooxygenierung in Pyridin mit Hamatoporphyrin oder Bengal- rosa als Sensibilisator ca. 2 mol Sauerstoff auf, ohne daR vorher ein Knick in der 0 2 -

Verbrauchskurve zu erkennen ist. Damit verhalt es sich abweichend von Cholesterin oder dessen Acetat, die jeweils nicht mehr als 1 mol 0 2 aufnehmen. Verfolgt man den Verlauf der Reaktion dunnschichtchromatographisch und benutzt Kaliumjodid oder Dimethylaminoanilin in essigsaurer Losung als selektive Nachweisreagentien auf Peroxidela), so sieht man, daR aus 1 zunachst nur ein relativ unpolares Peroxid ent- steht, das im weiteren Verlauf in zwei polare, peroxidische Substanzen ubergeht. Ausgangsmaterial 1 und ,,unpolares" Peroxid sind noch sichtbar bis zur Aufnahme von ca. 2 molO2. AuBer den beiden polaren Peroxiden entstehen weitere stark polare Verbindungen, deren Menge beim Stehenlassen der Reaktionslosung auf Kosten der Peroxide stark zunimmt und die anscheinend also Zersetzungsprodukte der Peroxide sind.

Die drei Peroxidkomponenten sind offenbar Hydroperoxide, da sie durch Zugabe von Triphenylphosphin zur Photooxidationslosung glatt reduziert werden3) : Im Dunnschichtchromatogramm treten drei Substanzen mit wenig veranderten RF-Werten auf, die keine Peroxidreaktionen mehr geben. Das gleiche Gemisch entsteht gemaB Dunnschichtchromatogramm auch durch katalytische Hydrierung der Photooxida- tionslosung mit Raney-Nickel. Allerdings entsprach der Wasserstoffverbrauch selbst frischer Oxidationslosungen nicht ganz der Menge an aufgenommenem Sauerstoff, offenbar wegen teilweiser Zersetzung vor allem der polaren Hydroperoxide.

Unverandertes 1 lief3 sich noch aus einer Photooxidationslosung, die 1.5 mol 0 2

aufgenommen hatte, kristallisieren. Die Isolierung eines Hydroperoxids durch Kri- stallisation oder Saulenchromatographie blieb wegen leichter Zersetzlichkeit erfolglos. Aus dem Hydriergemisch lieB sich dagegen die neue unpolare Komponente durch Chromatographie an neutralem Aluminiumoxid abtrennen. Sie widerstand allen Kristallisationsversuchen. Acetylierung lieferte eine kristallisierbare Verbindung, die sich als 3~,7a-Diacetoxy-A~(~4)-cholesten (2)4) identifizieren liel3. Damit ist das unpolare Hydrierprodukt 3~-Acetoxy-7a-hydroxy-A~(14)-cholesten (3) und das am wenigsten polare der drei Hydroperoxide das 3~-Acetoxy-7a-hydroperoxy-A~(14)-cholesten (4).

Die Aufnahme von 2 molO2 durch eine Photooxidationslosung von 1 und die dunn- schichtchromatographischen Befunde legten bereits nahe, die beiden polaren Hydro- peroxide als Oxidationsprodukte des 3 ~-Acetoxy-7a-hydroperoxy-A~(14)-cholestens (4) anzusehen. Diese Vermutung fand folgendermaRen ihre Bestatigung : 3@,7a-Diacetoxy- As(l4)-cholesten (2) gab durch sensibilisierte Photooxygenierung unter sehr langsamer 02-Aufnahme zwei dunnschichtchromatographisch nachweisbare Hydroperoxide, die sich rnit Triphenylphosphin bei Raumtemperatur glatt reduzieren lieRen. Die beiden Re- duktionsprodukte erwiesen sich im Dunnschichtchromatogramm als jeweils identisch rnit den acetylierten Reduktionsprodukten der zwei polaren Hydroperoxide aus der Photohydroperoxidierung von 1. Damit ist gezeigt, daR 4 das einzige aus 3P-Acetoxy- A7-cholesten (1) gebildete Hydroperoxid ist, und daR zwei Bis-hydroperoxide durch

3) L. Horner und W. Jurgeleit, Liebigs Ann. Chem. 591, 138 (1955). 4) L. F. Fieser and G . Ourisson, J. Amer. Chem. SOC. 75, 4404 (1953).

1975 Durch Bengalrosa sensibilisierte Typ-11-Photooxygenierung 703

photosensibilisierte 02-Ubertragung auf 4 entstehen. Die in der zweiten Stufe gebil- deten OOH-Gruppen erscheinen als tertiar, da sie nach Reduktion zu den entsprechen- den Alkoholen nicht acetyliert werden. Schema 1 zeigt die im weiteren abgehandelten Ubergange.

Zur Konstitutionsermittlung der Bis-hydroperoxide wurde eine Photooxidations- losung von 1, die etwa 1.5 mol Sauerstoff aufgenommen hatte, hydriert und acetyliert. Neben geringen Mengen an nichtidentifizierten Zersetzungsprodukten bestand das Gemisch nach dern Dunnschichtchromatogramm aus unverandertem 1,3fi,i'a-Diacet-

47.

704 G . 0. Schenck, W . Eisfeld und 0 . - A . Neumuller 1975

oxy-A~(~4)-cholesten (2) und den Acetylierungsprodukten der reduzierten Bis-hydro- peroxide. Beim Versuch der saulenchromatographischen Trennung an neutralem Aluminiumoxid zersetzten sich alle Verbindungen auBer 1 in starkem MaBe. Saulen- chromatographie an neutralem Kieselgel zersetzte alle Verbindungen aul3er 1 und das aus dem weniger polaren Bis-hydroperoxid stammende Acetylierungsprodukt. Durch wiederholte Chromatographie konnte dieses Produkt angereichert und schliel3- lich aus Aceton/Wasser kristallisiert werden. Auf gleiche Weise war diese Verbindung auch aus dem hydrierten Hydroperoxidgemisch der Photooxygenierung von 3 p,7a- Diacetoxy-As(14)-cholesten (2) erhaltlich.

Das bisher unbekannte Produkt mit Schmp. 205 -210°C (Zers.) und [ a ] ~ = -2.5" ist nach Analyse ein Cholestentriol-diacetat (CgH5005). Aufgrund seiner Bildung aus 4 oder 2 sind die Acetoxygruppen auf die 3p- und die 7a-Position festgelegt. Die Lage der Doppelbindung folgt aus spektroskopischen Daten. Das UV-Spektrum zeigt einen so schwachen Endabsorptionsanstieg, daR das Vorliegen einer tetrasubstituierten Doppelbindung auszuschlieRen ist 5 ) .

Im IR-Spektrum ist neben OH (3480cm-1) und Acetat (1745, 1725, 1266 und 1246 cm-1) eine schwache Bande bei 1650 cm-1 erkennbar, deren Lage auf eine A14- Doppelbindung hindeutet (Jones und Herling6) geben 1646 - 1648 cm-1 an). Das Kernresonanzspektrum in Deuteriochloroform zeigt zwei Signale (je 1 H ) bei 6 =

5.30 und 5.02 ppm (bezogen auf TMS = 0 ppm), die dem Wasserstoff einer OH- Gruppe und dem Vinyl-H am C-15 zuzuschreiben sind (das 15-H des 3P-Acetoxy-Al4- ergosten als Vergleichssubstanz gab ein Signal bei 8 = 5.15 ppm). Ein scharfes Signal (6 H) bei 6 = 2.02 ppm ist den Methylwasserstoffatomen der beiden Acetoxy- gruppen zuzuschreiben. Die Verbindung spaltet saurekatalysiert - beispielsweise mit Salzsaure in Eisessig - Wasser ab. Nach dem UV-Spektrum entsteht dabei ein A8.14-Dien (Maximum bei 40100 cm-1, Schulter bei 40700 cm-1; vgl. Lit. 7)), das im Diinnschichtchromatogramm mi t Antimontrichlorid die gleiche intensive Blaufarbung wie 3P-Acetoxy-AsJ4-ergostadien8) gibt, aber polarer ist und im RF-Wert fast 2 ent- spricht. Diese Befunde weisen dem praparativ nicht isolierten Wasserabspaltungs- produkt die Struktur des bislang unbekannten 3P,7a-Diacetoxy-As.14-cholestadiens

Unter der Voraussetzung, daB die photosensibilisierte Typ-11-Oxygenierung von 4 und 2 nach dem Prinzip der indirekt substituierenden Addition in der Allylstellung erfolgt ist, waren drei Strukturen fur das untersuchte Acetylierungsprodukt denkbar: 3~,7a-Diacetoxy-8~-hydroxy-A~4-cholesten (6) , 3P,7a-Diacetoxy-8a-hydroxy-A14-~ho- lesten (13) und 3~,7a-Diacetoxy-14a-hydroxy-A~-cholesten. Nur die beiden erst- genannten sind jedoch mit den oben aufgefiihrten Befunden vereinbar.

Eine Klarung der Konfiguration der 8-OH-Gruppe brachte der Perjodsaure-Oxida- tionstest auf 1,ZDiole nach FeigP), der mit dem Verseifungsprodukt, dem 3P-7a,8-

(5) zu.

5 ) P . Bladon, H . B. Henbest and G . W . Wood, J. Chem. SOC. 1952, 2737. 6) R. N. Jones and F. Herling, J. Org. Chem. 19, 1252 (1954). 7) L. F. Fieser and M. Fieser, Steroids, Reinhold, New York 1959. 8) G. 0. Schenck und W . Eisfeld, unveroffentlichte Ergebnisse. 9) F. Feigl, Tiipfelanalyse, Bd. 2, Akademische Verlagsgesellschaft, Frankfurt (Main) 1906.

1975 Durch Bengalrosa sensibilisierte Typ-11-Photooxygenierung 705

Triol, durchgefuhrt wurde. Das Triol blieb unverandert und konnte durch Reacety- lierung wieder in das Diacetat uberfuhrt werden. Damit kommt dem untersuchten Produkt die trans-diaxiale 7a,8P-Glykolstruktur zu, denn nur 1,2-Glykole mit fixierter trans-diaxialer Konfiguration sind stabil gegeniiber Perjodsaure, wie Angyal und Young lo) am Beispiel der vier isomeren 6,7-Dihydroxycholestane zeigen konnten.

Als Al4-Steroid sollte 3~,7a-Diacetoxy-8~-hydroxy-~l4-cholesten (6) hydrierbar sein (vgl. Lit.7)). Verbindung 6 nahm jedoch weder mit Raney-Nickel in Dioxan noch mit Platin in Eisessig merkbare Mengen an Wasserstoff auf. Aus den Hydrier- losungen lie0 sich unverandertes 6 zuruckgewinnen. Dieses anomale Verhalten IaBt sich erklaren durch die Abschirmung der Molekulunterseite - von der aus die Doppel- bindung angegriffen wird - durch die raumerfullende 7a-Acetoxygruppe.

Mit der Aufklarung der Struktur von Verbindung 6 ist das weniger polare der beiden Bis-hydroperoxide als 3~-Acetoxy-7a,8~-dihydroperoxy-Al4-cholesten (7) charakteri- siert.

Das Reduktionsprodukt des polareren der beiden Bis-hydroperoxide envies sich als weniger zersetzlich als sein Acetylierungsprodukt. Es lieB sich aus dem Hydrier- gemisch der Photooxidation von 1 durch Chromatographie an Aluminiumoxid anrei- chern, wenn man langeren Kontakt am Adsorptionsmittel vermied. Nach dem Dunn- schichtchromatogramm war das angereicherte Produkt verunreinigt rnit 3P-Acetoxy- 7a,8P-dihydroxy-Al4-cholesten (8) (nachgewiesen durch Acetylierung zum 6) und mit 3~-Acetoxy-7a-hydroxy-A~.~~-cholestadien (9) (nachgewiesen durch Acetylierung zum 5 und durch sein UV-Maximum bei 40100 cm-1). Versuche, das Produkt durch Kristallisation zu reinigen, scheiterten; nach Dunnschichtchromatogramm entstanden selbst unter schonenden Bedingungen Zersetzungsprodukte.

Die Analyse des angereicherten Produktes, das im Bereich von70-90°C schmolz und einen [a]~-Wert von - 1" hatte, entsprach dem eines kristallwasserhaltigen Cholesten- triol-monoacetats (C29H4804 .H20). Im IR-Spektrum sind nur OH (3450 cm-l) und Acetat (1 745 und 1247 cm-1) eindeutig zuzuordnen. Eine schwache Bande bei 1675 cm-l weist auf eine C =C-Bindung hin. Im ultravioletten Spektralbereich verdeckt das Maximum des als Verunreinigung vorhandenen AsJ4-Diens 9 den Endabsorptions- anstieg, so daB ein SchluB auf den Substitutionsgrad der Doppelbindung nicht mog- lich ist. Das in Deuteriochloroform gemessene 1H-NMR-Spektrum zeigt Signale bei 6 = 4.86 (1 H) und 4.60ppm (1 H), die einemvinyl- und einem OH-Wasserstoff entsprechen konnten.

Das Produkt besitzt aufgrund seiner Herkunft aus 4 eine acetylierbare 7a-OH- Gruppe. Das diinnschichtchromatographisch nachweisbare Acetylierungsprodukt lieB sich jedoch nicht praparativ isolieren, da es bereits beim Kristallisationsversuch aus AtherIMethanol Wasser abspaltete unter Bildung von 3~,7a-Diacetoxy-A~~l4-chole- stadien (5). Diese leichte Eliminierung von Wasser, schon bei Raumtemperatur und in neutralen Losungsrnitteln, weist auf eine tertiare OH-Gruppe in Allylstellung hin. Berucksichtigt man, daB das untersuchte Produkt auf dem Wege der photosensibili- sierten Typ-11-Oxygenierung von 3~-Acetoxy-7a-hydroperoxy-A~(~~)-cholesten (4)

10) S. J . Angyal and R . J . Young, J. Amer. Chem. SOC. 81, 5251 (1959).

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entstanden ist und da13 diese Hydroxyperoxidierung stets nach dem Prinzip der indirekt substituierenden Addition in der Allylstellung erfolgt 11), so kommt fur die untersuchte Verbindung nur die Struktur des 3~-Acetoxy-7a,8a-dihydroxy-A~4-cholestens (10) oder die des 3P-Acetoxy-7~, 14~-dihydroxy-As-cholestens in Frage.

Die Zuordnung der Struktur des 3~-Acetoxy-7~,8cc-dihydroxy-A~4-cholestens (10) ergab sich aus dem.Verbrauch von Perjodsaure im Test auf 1,2-Glykole9~lo). Wie in Tabelle 1 zu sehen ist, reagierte 10 mit etwa gleicher Geschwindigkeit wie das zu Ver- gleichszwecken dargestellte 3P,7cc,8a-Trihydroxycholestan (11).

Tabelle 1. Perjodsaureoxidationstest nach Feigl9) Ausfiihrung: 2-3 mg Substanz werden in 1 ml Athanol gelost und mit 3 Tropfen einer

salpetersauren waBrigen Losung von KJO4 und AgN03 versetzt; der Verbrauch von HJ04 wird durch Triibung und Fallung von gebildetem AgJO3 angezeigt.

Substanz Triibung der

Testlosunga) nach min 5 10 20 30

- (+) Blindlosung - -

- (+I 3P,7cc,8P-Trihydroxy-A1'+-cholesten (verseiftes 6) - - 3~-Acetoxy-7a,8cr-dihydroxy-A~4-~holesten (10) (+) (+) + + 3P,7a,8a-Trihydroxycholestan (11) (+) (+) + + Rohes Hydriergemisch aus der

Photooxygenierung von 1 3P,4P-Dihydroxy-A5-cholesten (zum Vergleich) (+) + + +

a) - : klare Losung, (+): Triibung, + : Fallung.

Eine weitere Stutze fur diese Strukturzuordnung bot das Ergebnis der katalytischen Hydrierung. Mit Platin in Eisessig nahm angereichertes 10 etwa 60% der fur eine Dop- pelbindung berechneten Menge an Wasserstoff auf. Nach Acetylierung waren im Hydriergemisch neben 6, das aus der Verunreinigung des Praparates stammte, und neben nichtidentifizierten Verbindungen dunnschichtchromatographisch durch RF- Wert- und Farbreaktionsvergleich folgende Substanzen erkennbar: 5, 2 und 3P,7a- Diacetoxy-80c-hydroxycholestan (12). Wahrend das Auftreten von 5 in der acetylierten Hydrierlosung auf Wasserabspaltung aus 10 zuruckgefuhrt werden kann und die Bildung von 2 durch Hydrierung von 5 bzw. 9 durch 1,4-Hydrierung des AsJ4-Diens (vg1.7)) erklarbar ist, kann 12 nur aus 10 entstanden sein (Schema 2).

S c h e m a 2

1-

.I c u HO "0 I I

11) Ila) G . 0. Schenck, D. B. P. 933925 (6. Okt. 1955) [C. 1956,39981. - Ilb) G. 0. Schenck Naturwissenschaften 35, 28 (1948). - 1 1 ~ ) G. 0. Schenck, Angew. Chem. 64, 12 (1952). - I'd) G. 0. Schenck, H . Eggert und W. Denk, Liebigs Ann. Chem. 584, 177 (1953). - 114 K. Gollnick in Advances in Photochemistry (W. A . Noyes, Jr., G . S . Hommond, J. N . Pit& Jr.), Bd. 6, S. 1 (speziell S. 41 -94), Interscience, New York 1968. - ' I f ) G. 0. Schenck, Ann. N. Y . Acad. Sci. 171, 67 (1970).

1975 Durch Bengalrosa sensibilisierte Typ-11-Photooxygenierung 707

Die Hydrierbarkeit der Al4-Doppelbindung von 10 im Gegensatz zu der von 6 und 8 ist im Fehlen einer die Molekulunterseite abschirmenden Gruppe zu suchen, wie an den Raummodellen zu erkennen ist (Schema 3).

S c h ~ m a :i

OR

8: I< = I1 6 : I t = .Ic

10: R = f i 13: R = A C

Die ,,unnaturliche" cis-Verknupfung zwischen Ring B und C, die das Molekul labilisiert 12), macht die leichte Wasserabspaltung (cis-Eliminierung) aus 10 und seinem Acetat 13 verstandlich.

Aus der Struktur fur 10 folgt die Struktur des Bis-hydroperoxids, aus dem es stammt, als 3 ~-Acetoxy-7a,8cr-dihydroperoxy-Al4-cholesten (14).

Dieses besonders leicht zersetzliche Peroxid 14 ist Hauptprodukt, wahrend das 43- Epimere 7 nur als Nebenprodukt auftritt. Bei der Photooxygenierung von 2 wird dagegen das 8P-Hydroperoxid in etwa gleicher Menge gebildet wie das 8a-Hydro- peroxid. Das ist verstandlich, da die Molekulseite durch die 7wAcetoxygruppe im 2 wesentlich starker abgeschirmt wird als durch die 7a-Hydroperoxygruppe im 4 und dadurch der P-seitige Angriff, der durch die Methylgruppen an C-10 und C-13 ohnehin stark behindert wird, im Falle des 2 relativ gunstiger ist als im Falle des 4.

Die Ergebnisse dieser Untersuchung zeigen, daI3 die tetrasubstituierte A8(14)-

Doppelbindung in 2 trotz Desaktivierung durch den Elektronenzug einer allylstandigen Hydroperoxy- oder Acetoxygruppe und trotz der sterischen Abschirmung durch diese Gruppen noch so reaktiv gegenuber photochemisch angeregtem, elektrophilem Sauer- stoff (,,Singulett-OZ") ist, da8 ihre Photooxygenierung etwa gleich schnell erfolgt wie die der trisubstituierten A7-Doppelbindung ohne desaktivierende polare Nachbar- gruppen.

Experimenteller Teil Die Schmelzpunkte sind auf einem bfikroheiztisch bestimmt und korrigiert. - Die [ a l p

Werte sind in Chloroformlosung bei 20-24°C gemessen. - Die Elementaranalysen fiihrte das Mikroanalytische Laboratorium A. Bernhardt aus. Zur Analyse wurden die Substanzen bei Raumtemp. i. Vak. iiber PzOs getrocknet. - Die Kernresonanzspektren sind mit einem Gerat Varian A-60 mit Tetramethylsilan als innerem Standard in Deuteriochloroform gemessen worden. - Die Diinnschichtchromatogramme wurden auf Kieselgel-G (Fa. Merck) in einer Schichtdicke von 0.275 mm ausgefiihrt. Als Laufmittel dienten Cyclohexan/Essigester (meist 85: 15) und Benzol/Aceton (meist 97: 3). Verwendete Spriihreagentien: SbC13 in Chloroform als Universalreagens13), p-Dimethylaminoanilin in Methanol/Wasser/Eisessig als empfindliches Reagens auf Peroxidela) (Hydroperoxide reagieren unter augenblicklicher

12) L. F. Fieser, Experientia 6, 3 12 (1950). 13) E. Merck AG, Anfarbereagentien fur Dunnschicht- und Papier-Chromatographie (Firmen-

schrift), Darmstadt.

708 G . 0. Schenck, W. Eisfeld und 0 . - A . Neumiiller 1975

Rotfarbung), Kaliumjodid in Eisessig als selektives Reagens auf Hydroperoxide (wenig empfindlichla)). - Die sensibilisierten Photooxygenierungen wurden in einer fur kleine Mengen geeigneten Belichtungsapparatur ausgefuhrt, die an anderer Stelle 8 ) beschrieben wird. Die Gasvolumina sind auf Normalbedingungen (0°C 760 Torr) korrigiert. - Die katalytischen Hydrierungen wurden stets mit vorhydriertem Katalysitor ausgefuhrt.

3~-Acetoxy-.d7-cholesten (1). - Das verwendete Praparat 1 hatte den Schmp. 117- 119°C und [ a ] ~ = +5.8" (Lit.14): Schmp. 118--119"C, [ a ] ~ = +4.2'). - UV-Endabsorption: 44000 cm-1 (E = 260), 46000 cm-1 (E = 1100).

C29H4802 (428.7) Ber. C 81.25 H 11.29 Gef. C 81.38 H 11.21

Verfolgung der Hydroperbxidbildung aus 1 : In der Mikrobelichtungsapparatur wurden 43 mg 1 in 3 ml Pyridin rnit 3 mg Bengalrosa photooxidiert. Unter Abzug des unabhangig ermittelten Blindverbrauchs von Losungsmittel und Sensibilisator (0.003 ml Oz/min) nahm 1 in ca. 240 min/4.9 ml 0 2 (2.0 mol Oz/mol 1) auf. Nach dieser Zeit betrug der korrigierte 02-Ver- brauch 0.001 ml/min. Bei der DC der frischen Oxidationslosung waren zu erkennen: 14 (stark), 7 (mittel), 4 (schwach), 1 (schwach) sowie stark polare Komponenten (schwach), deren Mengen beim Stehenlassen der Photooxidationslosung stark zunahmen, vor allem auf Kosten von 14. Aus einem unter identischen Bedingungen durchgefuhrten zweiten Versuch wurde nach den Zeiten, die im ersten Versuch der Aufnahme von 0.6, 1.2, 2.45 und 3.65 ml 0 2 entsprochen hatten (6, 15, 35 und 68 min), je eine Probe entnommen, die man bis zum gemeinsamen dunnschichtchromatographischen Vergleich bei -78°C einfror.

Reduktion des Photooxygenierungsgemisches: Eine Photooxygenierungslosung von 43 mg 1 in 3 ml Pyridin rnit 3 mg Bengalrosa als Sensibilisator, die in der Belichtungsapparatur 3.15 ml 0 2 aufgenommen hatte, wurde geteilt. 1.5 ml dieser Losung nahmen bei der kataly- tischen Hydrierung rnit Raney-Nickel in einer Mikroapparatur 1.45 ml H2 auf. Zu etwa 1 ml der Photooxygenierungslosung wurden 20 mg Triphenylphosphin in einigen Tropfen Pyridin gegeben: geringer Temperaturanstieg. In der DC zeigten beide Reduktionslosungen uber- einstimmend die Substanzen 1, 3, 8 und 10 sowie polare, nichtidentifizierte Zersetzungspro- dukte. Farbung rnit SbC13: 1 orange, 3 und 10 blauviolett, 8 graublau. Keine der Substanzen reagierte peroxidisch.

Acetylierung des Reduktionsgemisches: Die beiden pyridinischen Reduktionslosungen (voriger Abschnitt) blieben uber Nacht rnit Acetanhydrid stehen. In der DC zeigten beide Reaktionslosungen ubereinstimmend (Farbreaktion mit SbC13 in Klammern) : 1 (orange), 2 (blauviolett), 6 (graublau), 13 (blauviolett), auoerdern einige nichtidentifizierte Zersetzungs- produkte. 3, 8 und 10 waren nicht mehr nachweisbar. - Zur uberpriifung wurden aus einem praparativen Diinnschichtchromatogramm des Hydriergemischs (vorheriger Abschnitt) die Einzelzonen abgekratzt, gesammelt und rnit Acetanhydrid und Pyridin iiber Nacht aufbewahrt. D C der Reaktionslosungen zeigte, da13 2 aus 3, 6 aus 8 und 13 aus 10 entstanden waren.

3~-Acetoxy-7a-hydroxy-A~(l4)-cholesten (3) aus dem Hydriergemisch: Auf 2.34 g 1 in 20 ml Pyridin rnit 25 mg Hamatoporphyrin wurden in 210 rnin unter Belichtung 195 ml 0 2 photo- sensibilisiert iibertragen. AnschlieBende Hydrierung der Losung mit Raney-Nickel fuhrte zur Aufnahme von 177 ml Hz. Der durch Filtrieren vom Katalysator und durch Abdestillieren des Pyridins i. Vak. erhaltene, vom Sensibilisator dunkelgefarbte Ruckstand enthielt nach DC 1, 3, 8, 10 und nur wenig Zersetzungsprodukte. 2 .0g des Ruckstandes wurden an l50g

14) Elsevier's Encyclopaedia of Organic Chemistry (F. Radt), Ser.111, Bd: 14s, S. 1688 s, Elsevier, Amsterdam 1954.

1975 Durch Bengalrosa sensibilisierte Typ-11-Photooxygenierung 709

neutralem Aluminiumoxid chromatographiert. Aus dem Benzoleluat lie13 sich unverandertes 1 zuriickgewinnen, das mit 3P-Acetoxy-A7.14-cholestadien, dem Wasserabspaltungsprodukt aus 3 (vgl.4)) verunreinigt war. Aus dem Benzol/Ather- und dem Athereluat wurden die Fraktionen, die nach DC nur 3 enthielten, gesammelt (490 mg). Versuche, 3 zu kristallisieren, blieben ohne Erfolg. 3 war in der DC nicht zu unterscheiden von 3P-Acetoxy-7a-hydroxy- A8(14)-ergosten 8).

3~,7a-Diacetox~~-~~(14)-cholesfen (2): Acetylierung von 3 mit Acetanhydrid in Pyridin und Kristallisation aus Methanol und Ather/Methanol lieferte 2 rnit Schmp. 136 - 138°C und [a], = $3.1" (Lit.4): Schmp. 139°C. [a], = -4"). Im UV starke Endabsorption: bei 44000 cm-1 (E = 750) und bei 46000 cm-1 (E = 6100). Nach DC war 2 nicht unterscheidbar von 3@,7cc-Diacetoxy-A8(14)-ergosten 8). - Zum Vergleich wurde 2 durch Selendioxidoxidation von 1 dargestellt4). Das Vergleichspraparat hatte den Schmp. 138--140°C und [a], = +2.0". Es gab keine Depression des Misch.-Schmp. rnit dem oben beschriebenen Praparat.

Phofooxygenierung von 3~,7a-Diucefoxy-d~~~~~-cholesfen (2) : 40 mg 2 in 3 ml Pyridin nahmen rnit 3 m< Bengalrosa unter Belichtung in der Mikroapparatur in 45 min ca. 0.9 ml 0 2 (0.5 mol/mol2) auf. Die Belichtung wurde abgebrochen. Die DC der Losung zeigte neben 2 zwei Hydroperoxide, die rnit KJ in Eisessig unter Braunfarbung und rnit p-Dimethylamino- anilin unter Rotfarbung reagierten.

Reduktion des Photooxidafionsgemisches aus 2: Ein Tropfen der Photooxidationslosung (voriger Abschnitt) wurde mit einer Spur Triphenylphosphin bei Raumtemp. reduziert, der Rest katalytisch rnit Raney-Nickel hydriert (Verbrauch ca. 0.8 ml). Beide Reduktionslosungen bestanden nach DC im wesentlichen aus 2, 6 und 13.

3~,7a-Diacetoxy-8~-hydroxy-d~4-~holesfen (6)

a) Eine Losung von 2.0 g 1 in 15 ml Pyridin, die rnit Hamatoporphyrin als Sensibilisator in der Belichtungsapparatur 165 ml 0 2 aufgenommen hatte, wurde sofort rnit Raney-Nickel hydriert und verbrauchte dabei 143 ml H2. Die vom Katalysator filtrierte Losung wurde nach Einengen i. Vak. mit Acetanhydrid bei Raumtemp. acetyliert. Nach restlosem Entfernen der Losungsmittel i. Vak. schmolz das Gemisch uber den Bereich 85 - 150°C. Es bestand nach DC im wesentlichen aus 1, 2, 6,13 und 5. 1.7 g dieses Gemisches wurden iiber neutralem Kieselgel (100 g) mit Benzol/Aceton (97: 3) getrennt. Die 6 enthaltenden Fraktionen wurden noch 2mal unter gleichen Bedingungen chromatographiert, ehe sich 6 aus Aceton/Wasser kristallisieren lie13. Man erhielt 115 mg 6 mit Schmp. 205--210°C (Zers.) und [a]~ = -2.5". Im UV schwache Endabsorbtion: bei 44000 cm-I (E = 160), bei 46000 cm-1 (E = 700). Die Probe auf Doppelbindungen nach Bayer war negativ.

C3,H5005 (502.7) Ber. C 74.06 H 10.03 Gef. C 74.40 H 9.80

b) 49 mg 2 in 3 ml Pyridin rnit 5 mg Bengalrosa nahmen unter Belichtung in der Mikro- apparatur in 210 min 2.0 mlO2 auf. Die Losung wurde katalytisch rnit Raney-Nickel hydriert (Hz-Verbrauch 1.9 ml). Das von Katalysator und Losungsmittel befreite Hydriergemisch, das nach DC aus 2 , 6 und 13 bestand, wurde an 5 g Kieselgel chromatographiert. Im Benzol/ Aceton-Eluat (99: 1 ) enthielten zwei Fraktionen nach DC nur 6. Kristallisieren dieser Frak- tionen aus Aceton/Wasser gab 9 mg 6 mit Schmp. 204-210°C (Zers.); nach DC und Misch.- Schmp. identisch rnit dem unter a) beschriebenen Praparat.

3~,7a-Diucetoxy-d8.14-cholestadien (5) uus 6: 3 mg 6 wurden in einigen Tropfen Eisessig, der ca. 0.5% konz. Salzsaure enthielt, bei Raumtemp. gelost. Nach 3 h zeigte die DC der Losung neben 6 eine weniger polare Komponente, die rnit SbCI3 eine intensive Blaufarbung

710 G . 0. Schenck, W . Eisfeld und 0 . - A . Neumiiller 1975

gab. Nach restlosem Entfernen des Eisessigs i. Vak. zeigte der Ruckstand in Methanol ein UV-Maximum bei 40100 cm-1 (Schulter bei 40700 cm-1). die charakteristisch fur As.l4-Dien ist7). Nach Extinktion (E = 6200) waren etwa 357; 6 in 5 uberfuhrt worden.

Verseifung von 6 : 10 mg 6 gaben durch Verseifung rnit methanolischem NaOH 38,7~(,88- Trihydroxy-A14-~holesten, das bei ca. 200°C unter Zersetzung schmolz. Das Produkt wurde zum Perjodsaure-Oxidationstest verwendet. Reacetylierung rnit Acetanhydrid in Pyridin gab 6 zuruck.

Versuchte katalytische Hydrierung von 6

a ) 9.7 mg 6 in 3 ml Eisessig nahmen an Platinpulver in der Mikrohydrierapparatur weni- ger als 0.03 ml in 60 rnin auf. Nach Entfernen des Katalysators und des Eisessigs schmolz der Ruckstand bei 200-210°C (Zers.). Nach DC und Misch.-Schmp. bestand der Ruckstand aus unverandertem 6.

b) Verbindung 6 wurde bei einem Hydrierversuch rnit Raney-Nickel in Dioxan ebenfalls unverandert zuriickerhalten.

Angereichertes 3~-Aceto.~y-7a,8a-dihydroxy-dl4-cholesten (10): Im Chloroformeluat der oben unter ,,3 aus dem Hydriergemisch" erwahnten chromatographischen Trennung befand sich cine Fraktion, die nach DC hauptsachlich aus 10 bestand. Das angereicherte 10 enthielt als Nebenprodukt 3~-Acetoxy-7a,8~-dihydroxy-A~4-cholesten (8) sowie als Verunreinigung 3~-Acetoxy-7a-hydroxy-A~J4-cholestadien (9). die durch dunnschichtchromatographischen Vergleich ihrer Acetylierungsprodukte 6 und 5 identifiziert wurden. Produkt 10 schmolz bei 70-90°C und hatte den Drehwert [a]D = -1.0". Das UV-Spektrum zeigte ein kleines Maxi- mum bei 40100 cm-1 rnit Schulter bei 40700 cm-1, das der Verunreinigung 9 zuzuordnen ist. Beim Stehenlassen der methanolischen MeRlosung nahm die Extinktion zu. - Das angerei- cherte 10 lieB sich nicht weiter reinigen. I n Losung zersetzte es sich innerhalb von Stunden merklich.

C29H4804.HzO (478.7) Ber. C 72.76 H 10.53 Gef. C 72.87 H 10.87

Wasserabspaltung aus 10 : Eine l0-4-molare Losung von angereichertem 10 in Methanol zeigte im UV-Spektrum ein Maximum bei 40100cm-1 und eine Schulter bei 40700cm-l (charakteristisch fur A*,l4-Dien7)) rnit wachsender Extinktion: E war nach 15 min 1230, nach 30 rnin 2200, nach 60 min 2900, nach 120 min 3500 (entsprechend Gehalten an As.14-Dien von 7, 12, 16, 19";). Beim langeren Stehen nahm die Extinktion nur noch geringfugig zu; das Maximum wurde weniger scharf. - 3 mg angereichertes 10 wurden in einigen Tropfen Eisessig, der ca. 0.2:; konz. Salzsaure enthielt, gelost. Nach 15 rnin Stehen bei Raumtemp. wurde das Losungsmittel i. Vak. restlos entfernt. Der Ruckstand zeigte in Methanol ein scharfes Maximum bei 40100 cm-1 (E = 13800), entsprechend einer Ausbeute an As,l4-Dien von ca. 70 Y g . In der DC waren als Hauptprodukt 9 zu sehen (intensive Blaufarbung rnit SbC13), auRerdem 8 und polare Zersetzungsprodukte. Nach Entfernen des Methanols und Acetylie- rung zeigte die DC als Hauptprodukt 3P,7a-Diacetoxy-A~J4-cholestadien (5) sowie 6 und nicht identifizierte Produkte.

Versuchte praparative Acetylierung von 10: 80 mg angereichertes 10 blieben in Acetanhydrid und Pyridin uber Nacht stehen. In der DC des durch Abziehen der Losungsmittel i. Vak. erhaltenen Riickstandes waren neben 13 wenig 6 und 5 sowie Zersetzungsprodukte zu erkennen. Kristallisationsversuche zur Isolierung von 13 aus Ather/Methanol oder Aceton/Wasser fuhrten zu Schmieren. Nach DC bestand das durch Entfernen der Losungsmittel erhaltene Produkt uberwiegend aus 5 (ca. 60'; nach UV-Absorption).

1975 Durch Bengalrosa sensibilisierte Typ-11-Photooxygenierung 71 1

3~,7u-Diacetoxy-8u-hydroxycholestan (12) und 3j3,7a,8a-Trihydroxycholestan (11) als Ver- gleichssubstanzen: Die nach Buser*s) durch Oxidation von 1 mit OsO4 und anschlieDende Acetylierung erhaltene Verbindung 12 hatte den Schmp. 169-171 "C (Lit.15) 169--170°C). Alkalische Verseifung von 12 lieferte 11, das unter Zersetzung bei 180-190°C schmolz und das ohne weitere Reinigung zum Perjodsaure-Oxidationstest verwendet wurde. 11 war in der Literatur noch nicht beschrieben.

Katal-vtische Hydrierung von 10: 7.5 mg angereichertes 10 nahmen an 5 mg Platinpulver in 3 ml Eisessig in 40 min 0.23 ml Hz (0.6 mol/mol 10) auf. Nach DC bestand das Hydrier- gemisch aus 3, 2,8, 6,12,9 und 5 sowie nichtidentifizierten Verbindungen. Nach Acetylierung des Gemisches lieBen sich diinnschichtchromatographisch 2, 6, 12 und 5 nachweisen.

15) W. Buser, Helv. Chim. Acta 30, 1379 (1947). W 7 4 1