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EP0139681A1 - Photochemical process for producing previtamin d 2? and d 3? from ergosterol, respectively 7-dihydrocholesterol - Google Patents

Photochemical process for producing previtamin d 2? and d 3? from ergosterol, respectively 7-dihydrocholesterol

Info

Publication number
EP0139681A1
EP0139681A1 EP19840901189 EP84901189A EP0139681A1 EP 0139681 A1 EP0139681 A1 EP 0139681A1 EP 19840901189 EP19840901189 EP 19840901189 EP 84901189 A EP84901189 A EP 84901189A EP 0139681 A1 EP0139681 A1 EP 0139681A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
laser
previtamin
lasers
dehydrocholesterol
group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19840901189
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Karl-Ludwig Kompa
Werner Fuss
Michael Braun
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Original Assignee
Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV filed Critical Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Publication of EP0139681A1 publication Critical patent/EP0139681A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
    • B01J19/121—Coherent waves, e.g. laser beams

Definitions

  • the invention relates to a photochemical process for producing previtamin D 2 and D 3 from 7-dehydrocholesterol and ergosterol, respectively.
  • previtamins D 2 and D 3 from 7-dehydrocholesterol or ergosterol by irradiation. These previtamins can be converted into the more thermally stable vitamins D 2 and D 3 by thermal rearrangement.
  • previtamin D 3 absorbs an ever increasing proportion of the light with increasing conversion.
  • the quantum yield of the subsequent photochemical reaction of previtamin D 3 to tachysterin, the trans-isomeric triene is greater than the quantum yield of its formation. You are therefore forced. stop the exposure of 7-dehydrocholesterol at a conversion of 30 to 50% and isolate the previtamin D 3 .
  • Another problem with this photo-chemical synthesis is that the emission of the mercury lamp is very poorly matched to the spectrum of 7-dehydrocholesterol.
  • the main emission of the mercury lamp is 254 nm, a wavelength that favors the development of the undesired tachysterin (see Fig. 1 of the drawing).
  • In the most favorable wavelength range there are only three very weak lines at 280, 289 and 297 nm, which add up to a total of 8.5 hol quanta / hour for a kW lamp (total emission for all wavelengths: 174 mole quanta / hour).
  • Secondary products can be suppressed by irradiation at wavelengths at which the ratio of the absorption cross-sections of the starting product to that of the primary product is greatest; ie at wavelengths in the range from 270 to 300 nm, and in particular wavelengths in the range of the adsorption maxima of the starting product. In these areas, however, the unwanted by-products absorb in comparison to Primary product very strong.
  • a measure of the composition of the mixture to be achieved is the photostationary state, ie the state which would be reached if the irradiation was sufficiently long (see, for example, BE Abillon and R. Mermet-Bouevier, J. Pharm. Sei. 62 (1973) 1691; T. Kobayashi and M. Yasumura, J. Nutr. Sei. Vitaminol 19 (1973) 123; and K. Pfoertner and JP Weber, Helv. Chim. Acta 55 (1972) 921).
  • the object of the present invention is therefore to overcome the disadvantages mentioned and to provide a photochemical process for the preparation of previtamin D 2 and D 3 from 7-dehydrocholesterol which can be carried out easily and with good yields even on an industrial scale. This object is achieved with the present invention.
  • the invention relates to a photochemical process for the production of previtamin D 2 and D 3 from ergosterol and 7-dehydrocholesterol, respectively, which is characterized in that a laser is used as the radiation source, which
  • (a) is an energy-rich laser that has wavelengths outside the range required for previtamin D synthesis, but delivers a pulsed light with high photon yields in the desired wavelength range by one or more Raman shifts of the emitted wavelengths,
  • (b) is a laser from the group of excimer lasers
  • (d) is a laser from the group of metal vapor lasers with frequency doubling.
  • previtamin D 2 and D 3 are understood to mean all those previtamin D substances which have the same spectral properties as previtamin D 2 and D 3 themselves.
  • the radiation sources according to the invention can be used either in a one-stage photochemical process which leads directly to previtamin D from 7-dehydrocholesterol, or else in a two-stage process.
  • tachysterin is first formed; As the only component of the reaction mixture obtained, this has a significant absorption even at wavelengths> 300 nm and can be performed with a second irradiation with a longer-wave light source (see WG Dauben and RB Phillips, JACS 104 (1982) 335) or by triplet sensitization (see e.g. BSC Eyley and DH Williams, JCS Chem. Comm. (1975) 858; M. Denny and RSH Liu, Nouv. J.
  • the lasers according to the invention are surprisingly well suited in the wavelength range between 270 and 295 nm as a technically useful radiation source for the first stage.
  • the higher proportion of the desired product significantly shortens the second stage, which is more complex because of the low absorption coefficients.
  • High-energy lasers are used as the laser (a) according to the invention, the wavelength of which lies outside the optimum range required for the previtamin D synthesis, but which provide pulsed light with high photon yields in the desired wavelength range due to one or more Raman shifting of the emitted wavelengths.
  • these lasers it is possible to use both those that are shifted from wavelengths that are too short by Raman shifting into the longer-wave range (so-called Stokes-Raman lasers), and those that are too long-wavelength that are shifted into the shorter-wave range (so-called anti-Stokes Raman laser).
  • Typical examples with which good results can be obtained are StokesRaman-shifted KrF and ArF lasers and anti-StokesRaman-shifted XeCl lasers. Because of the high efficiencies that have now been achieved (e.g. 70% energy conversion into the second Stokes wavelength according to JN Holliday, Opt. Lett. 8, 12 (1983)), the lasers working according to this principle are quite suitable for a representation on a technical scale .
  • Halogen lasers such as, for example, are suitable as excimer lasers.
  • An exciplex laser used according to the invention is in particular a xenon bromide laser (282 nm).
  • a xenon bromide laser (282 nm).
  • Such a laser is two different reactants, e.g. B. noble gas and halogen, which give an emitting molecule under the excitation conditions.
  • a copper vapor laser at 578 nm with frequency doubling is preferred as the metal vapor laser with frequency doubling to be used according to the invention.
  • Some of the lasers used according to the invention are lasers known per se (see, for example, IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. QE-15, No. 5, May 1979, 337; (Applied Physics Letters, Vol. 28, No. 9, 530 and Vol. 32, No. 8, 479; Appl. Physics 23, 1980, 283-287)) or, e.g. B. in Raman shifted lasers using CO 2 as Raman medium to new laser systems.
  • these lasers When applied to photochemical previtamin D syntheses, these lasers have proven to be surprisingly good and powerful radiation sources.
  • the method of the invention is equally suitable for the preparation of the hydroxylated or a ⁇ ylated previtamin D derivatives, e.g. B. of 1-hydroxy- or 25-hydroxy or acyloxi drapevitamin D, and of other previtamin D derivatives which have the same spectral properties.
  • 7-dehydrocholesterol was dissolved in 0.5% ethanolic solution using a multiple shifted anti-Stokes Raman dye laser with H 2 as Raman medium at 294.5 and 282.5 nm and for comparison with the KrF laser at 248.3 nm irradiated in a quartz cuvette with exclusion of air.
  • the composition was determined at regular intervals by liquid chromatography. At 294.5 nm (see FIG. 2 of the drawing), that is to say close to the mathematically most favorable wavelength of approximately 296 nm, with approximately 50% conversion, more than 80% of the products consist of the desired previtamin D 3 .
  • the starting material can be easily separated by known methods.
  • the continuation of the irradiation until the photostationary state led to a good agreement with the calculated product composition (see FIG. 3 of the drawing). Due to the quantum yield of 27% obtained, the process is also suitable for use on an industrial scale.

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Abstract

Le procédé se caractérise par le fait que l'on utilise comme source d'irradiation un laser (a) qui est un laser de haute énergie, possédant des longueurs d'onde situées en-dehors de la zone requise pour la synthèse de la prévitamine D, mais émettant par déplacement Raman simple ou multiple des longueurs d'onde émises une lumière pulsée à rendement élevé en photons dans la zone de longueur d'onde désirée, (b) qui appartient au groupe des lasers excimer, (c) qui appartient au groupe des lasers exciplex, ou (d) qui appartient au groupe des lasers à vapeur métallique avec doublement de fréquence.The method is characterized by the fact that a laser (a) is used as the irradiation source which is a high energy laser, having wavelengths situated outside the zone required for the synthesis of previtamin. D, but emitting by simple or multiple Raman displacement of the wavelengths emitted a pulsed light with high photon efficiency in the desired wavelength zone, (b) which belongs to the group of excimer lasers, (c) which belongs to the group of exciplex lasers, or (d) which belongs to the group of metallic vapor lasers with frequency doubling.

Description

Photochemisches Verfahren zur Herstellung von Prävitamin D2 und D3 aus Ergosterin bzw. 7-DehydrocholesterinPhotochemical process for the production of previtamin D 2 and D 3 from ergosterol and 7-dehydrocholesterol
B e s c h r e i b u n gDescription
Die Erfindung betrifft ein photochemisches Verfahren zur Herstellung von Prävitamin D2 und D3 aus 7-Dehydrocholesterin bzw. Ergosterin.The invention relates to a photochemical process for producing previtamin D 2 and D 3 from 7-dehydrocholesterol and ergosterol, respectively.
Es ist bekannt, die Prävitamine D2 und D3 aus 7-Dehydrocholesterin bzw. Ergosterin durch Bestrahlung zu erhalten. Diese Prävitamine lassen sich durch thermische Umlagerung in die thermisch stabileren Vitamine D2 und D3 überführen.It is known to obtain the previtamins D 2 and D 3 from 7-dehydrocholesterol or ergosterol by irradiation. These previtamins can be converted into the more thermally stable vitamins D 2 and D 3 by thermal rearrangement.
Die photochemische Synthese des Prävitamins D3 aus 7-Dehydrocholesterin erfolgte bisher in technischem Maßstab durch Bestrahlung mit Quecksilberlampen (vgl. M. Fischer, Angew. Chem. 90 (1978) 17; E. Havinga, R.J. de Kock und M.P. Rappold, Tetrahedron 11 (1960) 276). Dabei tritt das Problem auf, daß das Ausgangsprodukt und das Primärproclukt (aber auch sehr viele Sekundärprodukte) im gleichen Wellenlängenbereich absorbieren. Dadurch wird die Bildung photochemischer Sekundärprodukte verursacht, die physiologisch unwirksam und zum Teil sogar schädlich sind. Die Bestrahlung muß deshalb bereits bei kleinem Umsatz abgebrochen werden; die Produkte werden abgetrennt und das Ausgangsprodukt wird für einen neuen Zyklus zurückgeführt, der zur Steigerung der Ausbeute gegebenenfalls des Öfteren wiederholt wird. So überlappt z. B. das Absorptionsspektrum von Prävitamin D3 vollständig mit dem von 7-Dehydrocholesterin, so daß Prävitamin D3 mit zunehmendem Umsatz einen ständig wachsenden Anteil des Lichts absorbiert. Unglücklicherweise ist die Quantenausbeute der photochemischen Folgereaktion von Prävitamin D3 zum Tachysterin, dem trans-isomeren Trien, größer als die Quantenausbeute seiner Bildung. Man ist deshalb gezwungen. die Belichtung von 7-Dehydrocholesterin bereits bei einem Umsatz von 30 bis 50 % abzubrechen und das Prävitamin D3 zu isolieren.The photochemical synthesis of the previtamin D 3 from 7-dehydrocholesterol has hitherto been carried out on an industrial scale by irradiation with mercury lamps (cf. M. Fischer, Angew. Chem. 90 (1978) 17; E. Havinga, RJ de Kock and MP Rappold, Tetrahedron 11 (1960) 276). The problem arises that the starting product and the primary product (but also very many secondary products) absorb in the same wavelength range. This causes the formation of photochemical secondary products that are physiologically ineffective and in some cases even harmful. The irradiation must therefore be stopped even with a small turnover; the products are separated and the starting product is recycled for a new cycle, which may be repeated several times to increase the yield. So overlaps z. B. the absorption spectrum of previtamin D 3 completely with that of 7-dehydrocholesterol, so that previtamin D 3 absorbs an ever increasing proportion of the light with increasing conversion. Unfortunately, the quantum yield of the subsequent photochemical reaction of previtamin D 3 to tachysterin, the trans-isomeric triene, is greater than the quantum yield of its formation. You are therefore forced. stop the exposure of 7-dehydrocholesterol at a conversion of 30 to 50% and isolate the previtamin D 3 .
Ein weiteres Problem dieser photoσhemischen Synthese besteht darin, daß die Emission der Quecksilberlampe sehr schlecht auf das Spektrum des 7-Dehydrocholesterins abgestimmt ist. Die Hauptemission der Quecksilberlampe liegt bei 254 nm, einer Wellenlänge, die vor allem die Entstehung des unerwünschten Tachysterin begünstigt (siehe Fig. 1 der Zeichnung). Im günstigsten Wellenlängenbereich liegen nur drei sehr schwache Linien bei 280, 289 und 297 nm, die sich bei einer kWLampe zu insgesamt 8,5 Holquanten/Stunde summieren (Gesamtemission für alle Wellenlängen: 174 Molquanten/ Stunde). Bei der Quantenausbeute 0,31 für die Umwandlung von 7-Dehydrocholesterin in Prävitamin D, sollten mit einer 40 kW-2lampe unter optimalen Bedingungen 8,5 x 0,31 = 2,64 Mol Prävitamin D3/Stunde herstellbar sein. Das bedeutet, daß für die Synthese von 1 kg Vitamin D3 eine Belichtungszeit von 1 Stunde und damit ein Energieverbrauch von 40 kWh zu erwarten ist. Der tatsächliche Energieaufwand liegt mit etwa 80 kWh/kg Vitamin D3 doppelt so hoch (vgl. M. Fischer, Angew. Chem. 90 (1978) 17) .Another problem with this photo-chemical synthesis is that the emission of the mercury lamp is very poorly matched to the spectrum of 7-dehydrocholesterol. The main emission of the mercury lamp is 254 nm, a wavelength that favors the development of the undesired tachysterin (see Fig. 1 of the drawing). In the most favorable wavelength range there are only three very weak lines at 280, 289 and 297 nm, which add up to a total of 8.5 hol quanta / hour for a kW lamp (total emission for all wavelengths: 174 mole quanta / hour). With a quantum yield of 0.31 for the conversion of 7-dehydrocholesterol into previtamin D, 8.5 x 0.31 = 2.64 mol previtamin D 3 / hour should be producible with a 40 kW lamp under optimal conditions. This means that an exposure time of 1 hour and thus an energy consumption of 40 kWh can be expected for the synthesis of 1 kg of vitamin D 3 . The actual energy expenditure is about 80 kWh / kg vitamin D 3 twice as high (see M. Fischer, Angew. Chem. 90 (1978) 17).
Sekundärprodukte lassen sich zwar durch Bestrahlung bei Wellenlängen, bei denen das Verhältnis der Absorptionsquerschnitte des Ausgangsprodukts zu dem des Primärprodukts am größten ist, zurückdrängen; d. h. bei Wellenlängen im Bereich von 270 bis 300 nm, und insbesondere Wellenlängen im Bereich der Adsorptionsmaxima des Ausgangsprodukts. In diesen Bereichen absorbieren aber auch die unerwünschten Nebenprodukte im Vergleich zum Primärprodukt sehr stark. Ein Maß für die zu erreichende Zusammensetzung des Gemisches ist der photostationäre Zustand, d. h. der Zustand, den man bei ausreichend langer Bestrahlung erreichen würde (vgl. z. B. E. Abillon und R. Mermet-Boüvier, J. Pharm. Sei. 62 (1973) 1691; T. Kobayashi und M. Yasumura, J. Nutr. Sei. Vitaminol 19 (1973) 123; sowie K. Pfoertner und J. P. Weber, Helv. Chim. Acta 55 (1972) 921).Secondary products can be suppressed by irradiation at wavelengths at which the ratio of the absorption cross-sections of the starting product to that of the primary product is greatest; ie at wavelengths in the range from 270 to 300 nm, and in particular wavelengths in the range of the adsorption maxima of the starting product. In these areas, however, the unwanted by-products absorb in comparison to Primary product very strong. A measure of the composition of the mixture to be achieved is the photostationary state, ie the state which would be reached if the irradiation was sufficiently long (see, for example, BE Abillon and R. Mermet-Bouevier, J. Pharm. Sei. 62 (1973) 1691; T. Kobayashi and M. Yasumura, J. Nutr. Sei. Vitaminol 19 (1973) 123; and K. Pfoertner and JP Weber, Helv. Chim. Acta 55 (1972) 921).
Der einzige bisher für diese Umsetzung angewandte Laser, der im günstigen Bereich emittiert, ist ein verdoppelter Farbstofflaser (W. G. Dauben, R. B. Phillis, and P. Jefferies, Proc. Natl. Acad. Sei. USA 79 , 5115 (1982)). Allerdings ist ein solcher Laser wegen seiner geringen Leistung für ein Verfahren im technischen Maßstab nicht geeignet. Trotz des Bedürfnisses, geeignete, auch für technische Verfahren brauchbare Strahlungsquellen für den günstigsten Wellenlängenbereich der photochemischen Herstellung von Prävitamin D 2 und D3 aufzufinden, konnte dieses Problem bisher nicht befriedigend gelöst werden (vgl. z. B. W.G. Dauben, R.B. Phillips und P. Jefferies, Proc. Natl. Acad. Sei. USA 79 (1982) , 5115 rechte Spalte, letzter Absatz).The only laser previously used for this implementation that emits in the favorable range is a doubled dye laser (WG Dauben, RB Phillis, and P. Jefferies, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79, 5115 (1982)). However, because of its low power, such a laser is not suitable for a process on an industrial scale. Despite the need to find suitable radiation sources, which can also be used for technical processes, for the most favorable wavelength range of the photochemical production of previtamin D 2 and D 3 , this problem has not been satisfactorily solved to date (see e.g. BWG Dauben, RB Phillips and P. Jefferies , Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79 (1982), 5115 right column, last paragraph).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die genannten Nachteile zu überwinden und ein photochemisches Verfahren zur Herstellung von Prävitamin D2 und D3 aus 7-Dehydrocholesterin bereitzustellen, das einfach und mit guten Ausbeuten auch in technischem Maßstab durchführbar ist. Diese Aufgabe wird mit der vorliegenden Erfindung gelöst. Gegenstand der Erfindung ist ein photochemisches Verfahren zur Herstellung von Prävitamin D2 und D3 aus Ergosterin bzw. 7-Dehydrocholesterin, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Strahlungsquelle einen Laser verwendet, derThe object of the present invention is therefore to overcome the disadvantages mentioned and to provide a photochemical process for the preparation of previtamin D 2 and D 3 from 7-dehydrocholesterol which can be carried out easily and with good yields even on an industrial scale. This object is achieved with the present invention. The invention relates to a photochemical process for the production of previtamin D 2 and D 3 from ergosterol and 7-dehydrocholesterol, respectively, which is characterized in that a laser is used as the radiation source, which
(a) ein energiereicher Laser ist, der Wellenlängen außerhalb des für die Prävitamin D-Synthese erforderlichen Bereichs besitzt, aber durch ein- oder mehrfache Raman-Verschiebung der emittierten Wellenlängen ein gepulstes Licht mit hohen Photonenausbeuten im gewünschten Wellenlängenbereich liefert,(a) is an energy-rich laser that has wavelengths outside the range required for previtamin D synthesis, but delivers a pulsed light with high photon yields in the desired wavelength range by one or more Raman shifts of the emitted wavelengths,
(b) ein Laser aus der Gruppe der Excimer-Laser ist,(b) is a laser from the group of excimer lasers,
(c) ein Laser aus der Gruppe der Exciplex-Laser oder(c) a laser from the group of Exciplex lasers or
(d) ein Laser aus der Gruppe der Metalldampf-Laser mit Frequenzverdoppelung ist.(d) is a laser from the group of metal vapor lasers with frequency doubling.
Mit den erfindungsgemäß verwendeten Lasern werden erstmals Strahlungsquellen eingesetzt, die überraschenderweise sehr leistungsfähige Lichtquellen im optimalen Wellenlängenbereich der photochemischen Prävitamin D-Synthese darstellen und mit der die bisher auftretenden Probleme und Nachteile überwunden werden können. Sie eignen sich deshalb auch gut als Lichtquellen für die Prävitamin D-Synthese in technischem Maßstab. Im Rahmen der Erfindung werden unter der Bezeichnung "Prävitamin D2 und D3" alle solchen Prävitamin D-Substanzen verstanden, welche die gleichen spectralen Eigenschaften wie Prävitamin D2 und D3 selbst aufweisen.With the lasers used according to the invention, radiation sources are used for the first time, which surprisingly represent very powerful light sources in the optimal wavelength range of the photochemical previtamin D synthesis and with which the problems and disadvantages which have arisen up to now can be overcome. They are therefore also well suited as light sources for pre-vitamin D synthesis on an industrial scale. In the context of the invention, the term “previtamin D 2 and D 3 ” is understood to mean all those previtamin D substances which have the same spectral properties as previtamin D 2 and D 3 themselves.
Die erfindungsgemäßen Strahlungsquellen können sowohl in einem einstufigen photochemischen Verfahren, das von 7-Dehydrocholesterin ausgehend direkt zum Prävitamin D führt , oder aber auch in einem zweistufigen Verfahren eingesetzt werden. Nach dem zweistufigen Verfahren wird zunächst Tachysterin gebildet; dieses hat als einzige Komponente des erhaltenen Reaktionsgemisches auch noch bei Wellenlängen> 300 nm eine nennenswerte Absorption und kann bei einer zweiten Bestrahlung mit einer langwelligeren Lichtquelle (vgl. W.G. Dauben und R.B. Phillips, JACS 104 (1982) 335) oder auch durch eine Triplettsensibilisierung (vgl. z. B. S.C. Eyley und D.H. Williams, J.C.S. Chem. Comm. (1975) 858; M. Denny und R.S.H. Liu, Nouv. J. de Chimie 2 (1978) 637) in Prävitamin D überführt werden. Die erfindungsgemäßen Laser eignen sich dabei im Wellenlängenbereich zwischen 270 und 295 nm überraschend gut als technisch brauchbare Strahlungsquelle für die erste Stufe. Durch den höheren Anteil des gewünschten Produktes wird die wegen der geringen Absorptionskoeffizienten aufwendigere zweite Stufe wesentlich verkürzt.The radiation sources according to the invention can be used either in a one-stage photochemical process which leads directly to previtamin D from 7-dehydrocholesterol, or else in a two-stage process. According to the two-stage process, tachysterin is first formed; As the only component of the reaction mixture obtained, this has a significant absorption even at wavelengths> 300 nm and can be performed with a second irradiation with a longer-wave light source (see WG Dauben and RB Phillips, JACS 104 (1982) 335) or by triplet sensitization (see e.g. BSC Eyley and DH Williams, JCS Chem. Comm. (1975) 858; M. Denny and RSH Liu, Nouv. J. de Chimie 2 (1978) 637) are converted into previtamin D. The lasers according to the invention are surprisingly well suited in the wavelength range between 270 and 295 nm as a technically useful radiation source for the first stage. The higher proportion of the desired product significantly shortens the second stage, which is more complex because of the low absorption coefficients.
Als erfindungsgemäße Laser (a) werden energiereiche Laser verwendet, deren Wellenlänge außerhalb des für die Prävitamin D-Synthese erforderlichen optimalen Bereichs liegt, die aber durch ein- oder mehrfache RamanVerschiebung der emittierten Wellenlängen ein gepulstes Licht mit hohen Photonenausbeuten im gewünschten Wellenlängenbereich liefern. Von diesen Lasern können sowohl solche verwendet werden, die von zu kurzen Wellenlängen durch Raman-Verschiebung in den längerwelligen Bereich verschoben werden (sogenannte Stokes-RamanLaser) , als auch zu langwellige Laser, die in den kürzerwelligen Bereich verschoben werden (sogenannte Anti-Stokes-Raman-Laser). Typische Beispiele, mit denen gute Ergebnisse erhalten werden können, sind StokesRaman-verschobene KrF- und ArF-Laser und anti-StokesRaman-verschobene XeCl-Laser. Die nach diesen Prinzip arbeitenden Laser sind wegen der inzwischen erreichten hohen Wirkungsgrade (z. B. 70 % Energiekonversion in die zweite Stokes-Wellenlänge nach J. N. Holliday, Opt. Lett. 8, 12 (1983)) für eine Darstellung im technischen Maßstab durchaus geeignet. Geeignete Raman-Medien, durch die z. B. die Laser KrF (248 nm) , ArF (193 nm) oder XeCl (308 nm) ein- oder mehrstufig verschoben werden , sind z . B . H2 , HD , D2 , CH. und N2. Besonders gut als Verschiebemedium (Frequenzumsetzer) geeignet ist z. B. für KrF D2, und für XeCl CO2. Mit diesem als Raman-Medium bisher noch nicht verwendeten Medium (CO2) läßt sich eine Verschiebung von 308 nm auf 295 nm, also nahe an den theoretisch optimalen Bereich von 296 nm, erzielen.High-energy lasers are used as the laser (a) according to the invention, the wavelength of which lies outside the optimum range required for the previtamin D synthesis, but which provide pulsed light with high photon yields in the desired wavelength range due to one or more Raman shifting of the emitted wavelengths. Of these lasers, it is possible to use both those that are shifted from wavelengths that are too short by Raman shifting into the longer-wave range (so-called Stokes-Raman lasers), and those that are too long-wavelength that are shifted into the shorter-wave range (so-called anti-Stokes Raman laser). Typical examples with which good results can be obtained are StokesRaman-shifted KrF and ArF lasers and anti-StokesRaman-shifted XeCl lasers. Because of the high efficiencies that have now been achieved (e.g. 70% energy conversion into the second Stokes wavelength according to JN Holliday, Opt. Lett. 8, 12 (1983)), the lasers working according to this principle are quite suitable for a representation on a technical scale . Suitable Raman media through which e.g. B. the lasers KrF (248 nm), ArF (193 nm) or XeCl (308 nm) are shifted in one or more stages, z. B. H 2 , HD, D 2 , CH. and N 2 . Particularly well suited as a displacement medium (frequency converter). B. for KrF D 2 , and for XeCl CO 2 . With this medium (CO 2 ), which has not yet been used as a Raman medium, a shift from 308 nm to 295 nm, ie close to the theoretically optimal range of 296 nm, can be achieved.
Als Excimer-Laser kommen insbesondere Halogenlaser in Frage, wie z. B. CIF-Laser (284 nm) oder Br2-Laser (292 nm) .Halogen lasers, such as, for example, are suitable as excimer lasers. B. CIF laser (284 nm) or Br 2 laser (292 nm).
Ein erfindungsgemäß verwendeter Exciplex-Laser ist insbesondere ein Xenonbromid-Laser (282 nm) . Bei einem solchen Laser handelt es sich um zwei verschiedene Reaktionspartner, z. B. Edelgas und Halogen, die unter den Anregungsbedingungen ein emittierendes Molekül ergeben.An exciplex laser used according to the invention is in particular a xenon bromide laser (282 nm). Such a laser is two different reactants, e.g. B. noble gas and halogen, which give an emitting molecule under the excitation conditions.
Als erfindungsgemäß zu verwendender Metalldampf-Laser mit Frequenzverdoppelung wird ein Kupferdampf-Laser bei 578 nm mit Frequenzverdoppelung bevorzugt.A copper vapor laser at 578 nm with frequency doubling is preferred as the metal vapor laser with frequency doubling to be used according to the invention.
Bei den erfindungsgemäß verwendeten Lasern handelt es sich zum Teil um an sich bekannte Laser (vgl. z. B. IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. QE-15 , Nr. 5, Mai 1979, 337; (Applied Physics Letters, Vol. 28, No. 9, 530 und Vol. 32, No. 8, 479; Appl. Physics 23, 1980, 283-287)) oder aber, wie z. B. bei Raman-verschobenen Lasern unter Verwendung von CO2 als Raman-Medium, um neue Lasersysteme. Diese Laser haben sich bei ihrer Anwendung auf photochemische Prävitamin D-Synthesen als überraschend gute und leistungsfähige Strahlungsquellen erwiesen. Das Verfahren der Erfindung eignet sich in gleicher Weise zur Herstellung der hydroxylierten bzw. aσylierten Prävitamin D-Derivate, z. B. von 1 -Hydroxy- bzw. 25-Hydroxy oder Acyloxiprävitamin D, , und von anderen Prävitamin D-Derivaten, welche die gleichen spectralen Eigenschaften aufweisen.Some of the lasers used according to the invention are lasers known per se (see, for example, IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. QE-15, No. 5, May 1979, 337; (Applied Physics Letters, Vol. 28, No. 9, 530 and Vol. 32, No. 8, 479; Appl. Physics 23, 1980, 283-287)) or, e.g. B. in Raman shifted lasers using CO 2 as Raman medium to new laser systems. When applied to photochemical previtamin D syntheses, these lasers have proven to be surprisingly good and powerful radiation sources. The method of the invention is equally suitable for the preparation of the hydroxylated or aσylated previtamin D derivatives, e.g. B. of 1-hydroxy- or 25-hydroxy or acyloxiprävitamin D, and of other previtamin D derivatives which have the same spectral properties.
Im nachfolgenden Beispiel wird die Erfindung näher erläutert.The invention is explained in more detail in the following example.
B e i s p i e lExample
7-Dehydrocholesterin wurde in 0,5 %iger ethanolischer Lösung mit einem mehrfach anti-Stokes-Raman verschobenen Farbstofflaser mit H2 als Raman-Medium bei 294,5 und 282,5 nm und zum Vergleich mit dem KrF-Laser bei 248,3 nm in einer Quarzküvette unter Luftausschluß bestrahlt. In regelmäßigen Zeitabständen wurde die Zusammensetzung durch Flüssigchromatographie bestimmt. Bei 294,5 nm (siehe Fig. 2 der Zeichnung), also nahe bei der rechnerisch günstigsten Wellenlänge von etwa 296 nm, bestehen bei etwa 50 % Umsatz über 80 % der Produkte aus dem gewünschten Prävitamin D3. Das Ausgangsmaterial läßt sich nach bekannten Verfahren leicht abtrennen. Die Fortsetzung der Bestrahlung bis zum photostationären Zustand führte zu einer guten Übereinstimmung mit der berechneten Produktzusammensetzung (siehe Fig. 3 der Zeichnung) . Aufgrund der erhaltenen Quantenausbeute von 27 % ist das Verfahren auch für die Anwendung in technischem Maßstab geeignet.7-dehydrocholesterol was dissolved in 0.5% ethanolic solution using a multiple shifted anti-Stokes Raman dye laser with H 2 as Raman medium at 294.5 and 282.5 nm and for comparison with the KrF laser at 248.3 nm irradiated in a quartz cuvette with exclusion of air. The composition was determined at regular intervals by liquid chromatography. At 294.5 nm (see FIG. 2 of the drawing), that is to say close to the mathematically most favorable wavelength of approximately 296 nm, with approximately 50% conversion, more than 80% of the products consist of the desired previtamin D 3 . The starting material can be easily separated by known methods. The continuation of the irradiation until the photostationary state led to a good agreement with the calculated product composition (see FIG. 3 of the drawing). Due to the quantum yield of 27% obtained, the process is also suitable for use on an industrial scale.
Die Fig. 4 und 5 der Zeichnung zeigen das Reaktionsprofil bei Bestrahlung mit Licht der Wellenlänge 282,5 nm bzw. 248,3 nm. Die flüssigkeitschromatographische Analyse der Produktgemische erfolgte mit Reversed-Phase HPLC (Acetonitril/ Wasser = 98/2) an einer C18-Säule (WATERS RCSS mit C18Kartusche), der UV-Detektor arbeitete bei 266 nm. 4 and 5 of the drawing show the reaction profile when irradiated with light of the wavelength 282.5 nm and 248.3 nm, respectively. The liquid-chromatographic analysis of the product mixtures was carried out using reversed-phase HPLC (acetonitrile / water = 98/2) on a C 18 column (WATERS RCSS with C 18 cartridge), the UV detector worked at 266 nm.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Photochemisches Verfahren zur Herstellung von Prävitamin D2 und D3 aus Ergosterin bzw. 7-Dehydroσholesterin, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß man als Strahlungsquelle einen Laser verwendet, der1. Photochemical process for the preparation of previtamin D 2 and D 3 from ergosterol or 7-dehydroσholesterin, characterized in that a laser is used as the radiation source, the
(a) ein energiereicher Laser ist, der Wellenlängen außerhalt des für die Prävitamin D-Synthese erforderlichen Bereichs besitzt, aber durch ein- oder mehrfache Raman-Verschiebung der emittierten Wellenlängen ein gepulstes Licht mit hohen Photonenausbeuten vom gewünschten Wellenlängenbereich liefert,(a) is an energy-rich laser that has wavelengths outside the range required for previtamin D synthesis, but delivers a pulsed light with high photon yields from the desired wavelength range by one or more Raman shifts of the emitted wavelengths,
(b) ein Laser aus der Gruppe der Excimer-Laser ist,(b) is a laser from the group of excimer lasers,
(c) ein Laser aus der Gruppe Exciplex-Laser oder(c) a laser from the group Exciplex laser or
(d) ein Metalldampf-Laser mit Frequenzverdoppelung ist.(d) is a metal halide laser with frequency doubling.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß man als Laser (a) StokesRaman-Laser verwendet.2. The method of claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that one uses as a laser (a) StokesRaman laser.
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß man als Laser (a) AntiStokes-Raman-Laser verwendet.3. The method of claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that one uses as a laser (a) AntiStokes Raman laser.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß man KrFoder ArF-Laser verwendet.4. The method according to any one of claims 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that KrF or ArF laser is used.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß man XeCl -Laser verwendet. 5. The method according to claim 1 or 3, characterized in that one uses XeCl laser.
6. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß man als Excimer-Laser (b) einen Halogenlaser verwendet.6. The method of claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that a halogen laser is used as the excimer laser (b).
7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß man als Halogenlaser einen ClF- oder Br2-Laser verwendet.7. The method according to claim 6, characterized in that a ClF or Br 2 laser is used as the halogen laser.
8. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß man als Exciplex-Laser einen XeBr-Laser verwendet.8. The method of claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that a XeBr laser is used as the Exciplex laser.
9. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß man als Metalldampf-Laser mit Frequenzverdoppelung einen Kupferdampf-Laser verwendet.9. The method of claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that a copper vapor laser is used as a metal vapor laser with frequency doubling.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß man die Strahlungsquelle in einem einstufigen Verfahren (7-Dehydrocholesterin →Prävitamin D) oder zweistufigen Verfahren (7-Dehydrocholesterin → Tachysterin → Prävitamin D) verwendet. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, that the radiation source is used in a one-step process (7-dehydrocholesterol → previtamin D) or two-step process (7-dehydrocholesterol → tachysterin → previtamin D).
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