1097-51-4 / 16,17α-環氧黃體酮的應用

背景及概述^[1][2]

16,17α-環氧黃體酮作為中間體應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、調節內分泌等多種作用,廣泛應用于風濕、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、內分泌失調、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雙氧水氧化形成3-羥基-5烯-16,17α-環氧物，通過Oppenauer氧化使3-羥基-5烯轉變成3-酮-4烯結構，再經水蒸汽蒸餾、萃取、濃縮、精制等最終獲得16,17α-環氧黃體酮。該工藝水平的限制性因素在于Oppenauer氧化的有效反應較低，造成了反應過程副產物多，影響了轉化率和收率。

目前，投入100Kg雙烯孕酮醋酸酯,僅能獲取70～73Kg 16,17α-環氧黃體酮，再加上，傳統化學工藝使用大量的有機溶劑、反應條件劇烈，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-環氧黃體酮的Oppenauer氧化反應已成為整個甾體藥物工業發展的瓶頸，因此提供一種能夠提高16,17α- 環氧黃體酮收率，并且反應溫和、能夠實現綠色制造的方法已成為亟待解決的問題。

應用^[2][3]

16,17α-環氧黃體酮作為中間體應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、氫化潑尼松等產品的制造。其應用舉例如下：

1. 用于一種甾體激素類物質重要中間體的11α羥化。

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

甾體C11α羥化是微生物特有的轉化反應，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激素類化合物活力，使其具有高度抑制炎癥效應，通過微生物的C11α羥化還為尋找更有效新藥開創了一個新途徑。

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的種子培養基中培養；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，發酵培養：將第一步得到的赭曲霉菌或黑根酶菌接入對應的發酵培養基中培養一段時間后，再添加滅菌后的17α-羥基黃體酮、4-雄烯二酮或16,17-α環氧黃體酮中的一種的乳化液繼續進行發酵培養；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一次投入到一級發酵罐內，加入1-4噸水，調整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，后移入二級發酵罐；

B、按與一級發酵罐同樣的物料配比投5-10倍物料，經滅菌，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，加入菌絲體重量5～10倍丙酮，提取2-8次，將提取液濃縮結晶，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，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、雙氧水環氧化反應。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、環己酮沃氏氧化反應。乙醇精制得16，17α-環氧黃體酮。

方法2：一種反應條件溫和、綠色環保，并且能夠提高16,17α-環氧黃體酮收率的微生物發酵3-羥基-5烯-16,17α-環氧物制備16,17α-環氧黃體酮的方法。

以簡單節桿菌Arthrobacter-simplex-AS1.94自身的膽固醇氧化酶對3-羥基-5烯-16,17α-環氧物進行生物發酵，實現16,17α-環氧黃體酮的生物制造，替代傳統化學工藝，提高16,17α-環氧黃體酮轉化率和收率。其中，底物為3-羥基-5-烯-16,17α-環氧物，Arthrobacter-simplex-AS1.94為催化菌株，發酵后16,17α-環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