1097-51-4 / 16,17α-环氧黄体酮的应用

背景及概述^[1][2]

16,17α-环氧黄体酮作为中间体应用于几乎所有甾体激素包括地塞米松、倍他米松、6α-甲基氢化泼尼松、泼尼松、氢化泼尼松等产品的制造。甾体激素类药物是仅次于抗生素的一类重要药物，具有抗炎、抗免疫、避孕、抗癌、调节内分泌等多种作用,广泛应用于风湿、心血管病、胶原性病症、淋巴白血病、人体器官移植、细菌性脑炎、皮肤病、内分泌失调、老年性疾病、激素依赖性肿瘤等疾病的治疗。

以双烯孕酮醋酸酯为原料经双氧水氧化形成3-羟基-5烯-16,17α-环氧物，通过Oppenauer氧化使3-羟基-5烯转变成3-酮-4烯结构，再经水蒸汽蒸馏、萃取、浓缩、精制等最终获得16,17α-环氧黄体酮。该工艺水平的限制性因素在于Oppenauer氧化的有效反应较低，造成了反应过程副产物多，影响了转化率和收率。

目前，投入100Kg双烯孕酮醋酸酯,仅能获取70～73Kg 16,17α-环氧黄体酮，再加上，传统化学工艺使用大量的有机溶剂、反应条件剧烈，而且不得不采用水蒸汽蒸馏装置，造成能耗大、排放高，致使16,17α-环氧黄体酮的Oppenauer氧化反应已成为整个甾体药物工业发展的瓶颈，因此提供一种能够提高16,17α- 环氧黄体酮收率，并且反应温和、能够实现绿色制造的方法已成为亟待解决的问题。

应用^[2][3]

16,17α-环氧黄体酮作为中间体应用于几乎所有甾体激素包括地塞米松、倍他米松、6α-甲基氢化泼尼松、泼尼松、氢化泼尼松等产品的制造。其应用举例如下：

1. 用于一种甾体激素类物质重要中间体的11α羟化。

皮质激素是肾上腺皮质合成和分泌的一类甾体化合物，主要功能是调节动物体内的水盐代谢和糖代谢。甾体的C11α羟化是各种皮质激素合成不可缺少的一步，甾体上羟基对于化学合成来说非常困难，除甾体的C17位上易引入一个羟基，其他位置都很难以化学方法导入。

甾体C11α羟化是微生物特有的转化反应，这不仅解决药物合成合成困难的问题，更重要的意义是增加了皮质激素类化合物活力，使其具有高度抑制炎症效应，通过微生物的C11α羟化还为寻找更有效新药开创了一个新途径。

制备方法，包括如下步骤：第一步，菌种繁殖：将赭曲霉菌或黑根酶菌菌种接入对应的种子培养基中培养；第二步，底物乳化：将底物17α-羟基黄体酮、4-雄烯二酮或16,17-α环氧黄体酮中的一种在表面活性剂的作用下进行乳化处理；第三步，发酵培养：将第一步得到的赭曲霉菌或黑根酶菌接入对应的发酵培养基中培养一段时间后，再添加灭菌后的17α-羟基黄体酮、4-雄烯二酮或16,17-α环氧黄体酮中的一种的乳化液继续进行发酵培养；第四步，成品提取。

2. 合成霉菌氧化物，

包括以下步骤：

(1)菌丝制备：A、将碳源：葡萄糖60～85kg；氮源：玉米浆60～85kg；蚕蛹粉10～20kg；硫酸铵5～10kg；消沫剂：聚醚1000～2000ml一次投入到一级发酵罐内，加入1-4吨水，调整PH值至2-5，蒸汽灭菌，降温至26±4℃时，接入黑根霉的孢子悬浮液3-50升，孢子悬浮液浓度为10-300万/ml，通入空气，搅拌12-36h，后移入二级发酵罐；

B、按与一级发酵罐同样的物料配比投5-10倍物料，经灭菌，降温至26±4℃，移入A步骤所制全部液体，通入空气、搅拌18-36h，投入340kg底物沃氏氧化物，于25～30℃进行生物氧化，取样镜检，及色谱测试，底物转化比例达到50-60％后，提高温度至30-60℃，下口罐放料；C、将菌丝液体压入板框压混机，滤掉发酵液，将菌丝体空气吹干，再将菌丝体粉碎；

(2)霉菌氧化物粗品的制备：将粉碎后的菌丝体投入提取罐内，加入菌丝体重量5～10倍丙酮，提取2-8次，将提取液浓缩结晶，得霉菌氧化物粗品；

(3)霉菌氧化物精制：将霉菌氧化物粗品投入精制罐内，加入霉菌氧化物粗品重量10～15倍体积的甲苯、氯仿混合溶媒，全溶浓缩，反复精制3-9次，取样测试，霉菌氧化物含量大于97％后，下口罐放料、滤干，精品入烤箱干燥，取样送检，霉菌氧化物含量大于97％为霉菌氧化物。

制备^[1][4]

方法1：

1）按比例加入氢氧化钠、双氧水环氧化反应。乙酸综合浓缩，甲苯提取液共沸脱水。

2）按比例加入异丙醇铝、环己酮沃氏氧化反应。乙醇精制得16，17α-环氧黄体酮。

方法2：一种反应条件温和、绿色环保，并且能够提高16,17α-环氧黄体酮收率的微生物发酵3-羟基-5烯-16,17α-环氧物制备16,17α-环氧黄体酮的方法。

以简单节杆菌Arthrobacter-simplex-AS1.94自身的胆固醇氧化酶对3-羟基-5烯-16,17α-环氧物进行生物发酵，实现16,17α-环氧黄体酮的生物制造，替代传统化学工艺，提高16,17α-环氧黄体酮转化率和收率。其中，底物为3-羟基-5-烯-16,17α-环氧物，Arthrobacter-simplex-AS1.94为催化菌株，发酵后16,17α-环氧黄体酮的收率大于90％，纯度大于98.5％。

主要参考资料

[1] 张安全;李九州;别松涛.生物法制备16,17α-环氧黄体酮的方法CN201611263298.0，申请日20161230

[2] 宋浩雷;张耀勋;张敏然;杨科.一种甾体激素类物质重要中间体的11α羟化制备方法.CN201410174391.9，申请日20140428

[3] 刘彩田;赵有杰.霉菌发酵生物合成制备霉菌氧化物新工艺.CN201110031709.4，申请日20110130

[4] 菊叶薯蓣