1097-51-4 / 16,17α-環(huán)氧黃體酮的應(yīng)用

背景及概述^[1][2]

16,17α-環(huán)氧黃體酮作為中間體應(yīng)用于幾乎所有甾體激素包括地塞米松、倍他米松、6α-甲基氫化潑尼松、潑尼松、氫化潑尼松等產(chǎn)品的制造。甾體激素類藥物是僅次于抗生素的一類重要藥物，具有抗炎、抗免疫、避孕、抗癌、調(diào)節(jié)內(nèi)分泌等多種作用,廣泛應(yīng)用于風(fēng)濕、心血管病、膠原性病癥、淋巴白血病、人體器官移植、細菌性腦炎、皮膚病、內(nèi)分泌失調(diào)、老年性疾病、激素依賴性腫瘤等疾病的治療。

以雙烯孕酮醋酸酯為原料經(jīng)雙氧水氧化形成3-羥基-5烯-16,17α-環(huán)氧物，通過Oppenauer氧化使3-羥基-5烯轉(zhuǎn)變成3-酮-4烯結(jié)構(gòu)，再經(jīng)水蒸汽蒸餾、萃取、濃縮、精制等最終獲得16,17α-環(huán)氧黃體酮。該工藝水平的限制性因素在于Oppenauer氧化的有效反應(yīng)較低，造成了反應(yīng)過程副產(chǎn)物多，影響了轉(zhuǎn)化率和收率。

目前，投入100Kg雙烯孕酮醋酸酯,僅能獲取70～73Kg 16,17α-環(huán)氧黃體酮，再加上，傳統(tǒng)化學(xué)工藝使用大量的有機溶劑、反應(yīng)條件劇烈，而且不得不采用水蒸汽蒸餾裝置，造成能耗大、排放高，致使16,17α-環(huán)氧黃體酮的Oppenauer氧化反應(yīng)已成為整個甾體藥物工業(yè)發(fā)展的瓶頸，因此提供一種能夠提高16,17α- 環(huán)氧黃體酮收率，并且反應(yīng)溫和、能夠?qū)崿F(xiàn)綠色制造的方法已成為亟待解決的問題。

應(yīng)用^[2][3]

16,17α-環(huán)氧黃體酮作為中間體應(yīng)用于幾乎所有甾體激素包括地塞米松、倍他米松、6α-甲基氫化潑尼松、潑尼松、氫化潑尼松等產(chǎn)品的制造。其應(yīng)用舉例如下：

1. 用于一種甾體激素類物質(zhì)重要中間體的11α羥化。

皮質(zhì)激素是腎上腺皮質(zhì)合成和分泌的一類甾體化合物，主要功能是調(diào)節(jié)動物體內(nèi)的水鹽代謝和糖代謝。甾體的C11α羥化是各種皮質(zhì)激素合成不可缺少的一步，甾體上羥基對于化學(xué)合成來說非常困難，除甾體的C17位上易引入一個羥基，其他位置都很難以化學(xué)方法導(dǎo)入。

甾體C11α羥化是微生物特有的轉(zhuǎn)化反應(yīng)，這不僅解決藥物合成合成困難的問題，更重要的意義是增加了皮質(zhì)激素類化合物活力，使其具有高度抑制炎癥效應(yīng)，通過微生物的C11α羥化還為尋找更有效新藥開創(chuàng)了一個新途徑。

制備方法，包括如下步驟：第一步，菌種繁殖：將赭曲霉菌或黑根酶菌菌種接入對應(yīng)的種子培養(yǎng)基中培養(yǎng)；第二步，底物乳化：將底物17α-羥基黃體酮、4-雄烯二酮或16,17-α環(huán)氧黃體酮中的一種在表面活性劑的作用下進行乳化處理；第三步，發(fā)酵培養(yǎng)：將第一步得到的赭曲霉菌或黑根酶菌接入對應(yīng)的發(fā)酵培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時間后，再添加滅菌后的17α-羥基黃體酮、4-雄烯二酮或16,17-α環(huán)氧黃體酮中的一種的乳化液繼續(xù)進行發(fā)酵培養(yǎng)；第四步，成品提取。

2. 合成霉菌氧化物，

包括以下步驟：

(1)菌絲制備：A、將碳源：葡萄糖60～85kg；氮源：玉米漿60～85kg；蠶蛹粉10～20kg；硫酸銨5～10kg；消沫劑：聚醚1000～2000ml一次投入到一級發(fā)酵罐內(nèi)，加入1-4噸水，調(diào)整PH值至2-5，蒸汽滅菌，降溫至26±4℃時，接入黑根霉的孢子懸浮液3-50升，孢子懸浮液濃度為10-300萬/ml，通入空氣，攪拌12-36h，后移入二級發(fā)酵罐；

B、按與一級發(fā)酵罐同樣的物料配比投5-10倍物料，經(jīng)滅菌，降溫至26±4℃，移入A步驟所制全部液體，通入空氣、攪拌18-36h，投入340kg底物沃氏氧化物，于25～30℃進行生物氧化，取樣鏡檢，及色譜測試，底物轉(zhuǎn)化比例達到50-60％后，提高溫度至30-60℃，下口罐放料；C、將菌絲液體壓入板框壓混機，濾掉發(fā)酵液，將菌絲體空氣吹干，再將菌絲體粉碎；

(2)霉菌氧化物粗品的制備：將粉碎后的菌絲體投入提取罐內(nèi)，加入菌絲體重量5～10倍丙酮，提取2-8次，將提取液濃縮結(jié)晶，得霉菌氧化物粗品；

(3)霉菌氧化物精制：將霉菌氧化物粗品投入精制罐內(nèi)，加入霉菌氧化物粗品重量10～15倍體積的甲苯、氯仿混合溶媒，全溶濃縮，反復(fù)精制3-9次，取樣測試，霉菌氧化物含量大于97％后，下口罐放料、濾干，精品入烤箱干燥，取樣送檢，霉菌氧化物含量大于97％為霉菌氧化物。

制備^[1][4]

方法1：

1）按比例加入氫氧化鈉、雙氧水環(huán)氧化反應(yīng)。乙酸綜合濃縮，甲苯提取液共沸脫水。

2）按比例加入異丙醇鋁、環(huán)己酮沃氏氧化反應(yīng)。乙醇精制得16，17α-環(huán)氧黃體酮。

方法2：一種反應(yīng)條件溫和、綠色環(huán)保，并且能夠提高16,17α-環(huán)氧黃體酮收率的微生物發(fā)酵3-羥基-5烯-16,17α-環(huán)氧物制備16,17α-環(huán)氧黃體酮的方法。

以簡單節(jié)桿菌Arthrobacter-simplex-AS1.94自身的膽固醇氧化酶對3-羥基-5烯-16,17α-環(huán)氧物進行生物發(fā)酵，實現(xiàn)16,17α-環(huán)氧黃體酮的生物制造，替代傳統(tǒng)化學(xué)工藝，提高16,17α-環(huán)氧黃體酮轉(zhuǎn)化率和收率。其中，底物為3-羥基-5-烯-16,17α-環(huán)氧物，Arthrobacter-simplex-AS1.94為催化菌株，發(fā)酵后16,17α-環(huán)氧黃體酮的收率大于90％，純度大于98.5％。

主要參考資料

[1] 張安全;李九州;別松濤.生物法制備16,17α-環(huán)氧黃體酮的方法CN201611263298.0，申請日20161230

[2] 宋浩雷;張耀勛;張敏然;楊科.一種甾體激素類物質(zhì)重要中間體的11α羥化制備方法.CN201410174391.9，申請日20140428

[3] 劉彩田;趙有杰.霉菌發(fā)酵生物合成制備霉菌氧化物新工藝.CN201110031709.4，申請日20110130

[4] 菊葉薯蕷