BE549221A - - Google Patents

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BE549221A
BE549221A BE549221DA BE549221A BE 549221 A BE549221 A BE 549221A BE 549221D A BE549221D A BE 549221DA BE 549221 A BE549221 A BE 549221A
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steroid
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P33/00Preparation of steroids

Description

       

   <Desc/Clms Page number 1> 
 
 EMI1.1 
 



  La présente invention ust relative à un procède biosynthétique pour la préparation de 11/ -liyfiroxy-stisroî- des de la série du prút;nane (y compris le prugnène et le prégtz4diéne) , spécialement pour la préparation ùe ±'- pr égtladiètm-1.1/3 , l'7 4 ,21-triol-3,2U-dione et ses 21-es- ters, ,ce procédé impliquant. l'oxydation microbiologique du 11.-désoxy-stéroide correspondant, .spécialement de la il 1,4- prégnadiene-17 c( ,21-diol-j,2Ù-dione et ses 21-esters. 



  Plus particulièrement, le procédé suivant la pré- sente invention consiste à soumettre de a LI -pr<g11a J.G- ne-17 < ,21-diol-3,20-dione ou un 21-ester de ce composé à l'action d'une enzyme (ou d'enzymes ou d'un système d'enzy- mes) dun microorganisme du genre Coniotllyrium '(de préféren -ce, Coniothyriuta helleborine) dans un milieu aqueux, en présence d'oxygène, et à récupérer la fi 1,4 -prégiiadièiie- 11/5 , 17 d Y21-triol-3,20-dioiie ou un 21-ester de ce compo-   sé qui s'est formé.

   L'action de l'enzyme, peut être pro-    duite, soit en mettant la stéroide dans une culture aérée du   microorganisme   dans ou sur un milieu nutritif approprié, soit en mettant en présence dans un milieu aqueux ke 
 EMI1.2 
 Sté" îdep de l'oxygène et l'enzyme de cellules non proli- férantes du   microorganisme,   la première alternative étant celle que l'on préfère. 



   Les stéroïdes utilisables dans le procédé suivant la présente invention englobent, entre autres, la ¯ 1,4 
 EMI1.3 
 prégnadiène-17 ai, l-diol-3, 20-d.ione et ses 21-esters. Par- mi les acides estérifiant appropriés, si un 21-ester est utilisé, on peut citer les acides organiques carboxyliques, en particulier les acidescarboxyliques hydrocarbonés ayant 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 moins de 10 atomes de carbone, tels que les acide alkanoï- ques inférieurs (par exemple, les acides   acétique ,   propio- nique et énanthique),   le.,;   acides alkanedioïques inférieurs (par exemple, l'acide succinique), les acides aromatiques hydrocarbonés (par exemple, l'acide benzoïque) et les aci- des aralkanoiques hydrocarbonés (par exemple, l'acide phény: -acétique et l'acide /3 phénylpropionique). 



   Un milieu   nutritif'   approprié comprend essentielle ment une source de facteurs azotés et une source assimila- ble de carbone et d'énergie. Cette dernière peut être un hydrate de carbone (tel que sucrose, mélasses, glucose maltose, amidon ou dextrine), un acide gras, une graisse et/ou le stéroïde lui-même. De préférence, le milieu   compo'   te cependant une source assimilable de carbone et d'énergi en plus du stéroïde.

   Parmi les graisses utilisables pour le but visé par l'invention, on peut citer l'huile de lard, l'huile de graines de soja, l'huile de lin, l'huile de grai ries de coton, l'huile d'arachide,, l'huile de coco, l'huile de maïs, l'huile de ricin, l'huile.de sésame, lthuile de palme brute, le suif de mouton, l'huile de spermacéti, l'huile d'olive, la   tristéarine,   la tripalmitine, la trio- léine et la   trilaurine.   Parmi les acides gras utilisables pour le but visé par l'invention, on peut citer l'acide stéarique, l'acide palmitique, l'acide oléique, l'acide linoléique et l'acide   myristique.   



   La source de facteurs azotés peut être organique (par exemple, farine de graine de soja, liqueur de macéra- tion de mais, extrait de viande et/ou solubles de distilla- teurs) ou synthétique (par exemple, composée organiques et   inorganiques     synthétiqables   simples, tels que sels   ammoniques,   nitrates alcalins,   aminé-acides   ou urée). 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 



   Une alimentation adéquate   en   air stérile doit être maintenue pendant la fermentation, par exemple par les 
 EMI3.1 
 méthodes usuelles d'exposltion d'une grande surface du ifii- lieu à l'air ou par utilisation d'une culture submergée. 



   La   stéroide   peut être ajouté à la culture pendant la période d'incubation ou inclus dans le milieu avant la stérilisation ou inoculation. La   garnie   préférée (mais non limitative) de concentrations du stéroïde dans la culture est d'environ 0,01 à 0,105 La période de culture ou plutôt 
 EMI3.2 
 . le temps pendant lequel la stérolde est soumis à 1' ac- tion de l'enzyme peut varier considérablement, ce   temps   pouvant, par exemple, être d'environ 6 à 98 heures (cette gamme de temps n'étant pas limitative). 



   Le 11/3 -hydroxy-stéroide formé peut être   récupér-'   de la culture, dans laquelle il est formé par extraction 
 EMI3.3 
 à l'aide d'un solvant organique (tel que méthylisobutylcé- tone, chloroforme et dichlorure.de méthylène), suivie d'u concentration de l'extrait et d'une cristallisation dans un solvant organique approprié. 



   Les exemples suivants illustrent l'invention. 



     EXEMPLE   1. 



   1,4 
 EMI3.4 
 Li -prégnadiène-ll!.3 ,17 ci, 21-triol-), 20-dione. - (a) Fermentation.- On prépare un milieu de fermentation de composition   suivate   
Amidon 20 gr sirop extrait de céréales maltées 10 gr peptone 20 gr cérélose 44 gr 
NaNO3 3 gr 
KH2PO4 1 gr 
KCl 0,5gr 
 EMI3.5 
 1"'1±S 4 , ?ÎI 20 0,5 gr FeSO 4' 7H20 0,0183 gr Eau q.s. ad.   1 litre.   



  Le pH du milieu est ajuste à 7,0¯ 0,1 à l'aide 
 EMI3.6 
 d'une solution 2N de IdaUIi et des fractions de 50 cc du ,ni- 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 lieu sont réparties dans des flacons d'Erlenmeyer d'une capacité de 250 cc. Les flacons sont bouchésà l'aide   d'un   tampon de coton et stérilisés par chauffage à l'autoclave pendant 30 minutes à 120 C.

   Après refroidissement, chacun des flacons est inooulé à l'aide   d'une   suspension à 5% de spores de Coniothyrium   he Lleborine,   (que   l'on   peut   notam-   ment obtenir au Département de B   tanique   du Kansas State 
Collège).   /--La   culture sporulée est obtenue en faisant pous. ser le microorganisme sur du mais fissuré pendant 2 à 3 semaines, de façon à permettre une sporulation maximum. 



   La suspension est, de préférence, préparée dans une solutia aqueuse à   0,01   de Duponal. 2,5 cc de suspension, contenar environ   1/60e   des spores produites sur 15 gr de mais sont utilisés peur inoculer 5u cc du premier groupe de fla- cons à agitera. 



   Les flacons sont ensuite agités mécaniquement pendant 60 heures sur un agitateur rotatif à 280 tours par minute à 25 C et un transfert de 6% en volume est alors opé. ré dans   40   flacons d'une capacité de 250 cc contenant des fractions de 50 cc du milieu   suivant :   
Glucose 40 gr 
NaNO3 3 gr 
KH2PO4 1 gr 
Eau q.s. ad. 1 litre 
L'inoculation est alors exécutée pendant   48   heures à 25 C, par agitation mécanique sur un agitateur ro- tatif à 280 tours par minute, après quoi 500 mgr de ¯ 1,4, prégnadiène-17 Ó, 21-diol-3,20-dione sont ajoutés dans 20 cc de méthanol. L'incubation est poursuivie pendant encore 48 heures.

   Le contenu des flacons est refroidi, filtré sur un tampon Seitz et lavé avec environ 10%   d'eau;   Le volume de filtrat et d'eau de lavage est de 1875 cc. 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 
 EMI5.1 
 



  (b) IsolotJ\0nt de la IJ. 1,1'¯p,'Ó;';na<llLn}e-ll/.3 ,1'1 d , 21-,ri.ol- (b) :Lo7¯ertent de la /, ¯ 1 ¯ ,¯,..¯.¯... ¯ ¯   3,20-dione.-   
Le filtrat de culture ainsi   obtenu   est   extraits   à l'aide de 3 fractions d'un litre de chloroforme et :La so- 
 EMI5.2 
 lution chloroformique restante est évaporée sous vide   jusqu'à   siccité.

   Le résidu (environ 238   est   trituré 
 EMI5.3 
 avec du chloroforme et le précipité crisl:;a1lin résultant (environ 140 mgr). qui est constitué par un mélange de matière de départ et du produit   hydroxylé   désiré, est   acéty-   lé à l'aide de 2 cc de pyridine anhydre et de 2 cc d'anhy- dride acétique à   température     ambiante   pendant   18   heures. 



  Le mélange d'acétates obtenu par évaporation des réactifs est cristallisé à quatre reprises dans de l'alcool à 95%. 
 EMI5.4 
 



  On obtient du 21-acétate de Ó 1,4¯prégnadiè!fe -1y3 il/ 0( , 1-tr.o.-3, U-diot>,e f . f. environ 237-239 C. L-ci J3= + l12  (dioxeaie) i\ m 1 , 9'l u, 3 , U'7 lU, 5 , 72 11) 5,81 r' 6,16 u, 6,24 lt, 6,3U p. / ce spectre infra-rouge est identi- que à celui d'un échantillon authentique).      



   Par saponification du   21-acétate   précité à   l'aide   de carbonate de potassium dans du méthanol, on obtient de 
 EMI5.5 
 la 6 1,4¯prégnadiène-lJ3 ,.7 c( ,21-trio7.-3,'U-diotxe aut,hen-- tique; P.F. environ 239-240 C. 



   L'invention peut être mise en oeuvre de diverses autres manières, sans sortir du cadre des revendications suivantes. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.



   <Desc / Clms Page number 1>
 
 EMI1.1
 



  The present invention relates to a biosynthetic process for the preparation of 11 / -liyfiroxy-stisroîdes of the series of the prút; nane (including prugnene and prégtz4diene), especially for the preparation ùe ± '- pregtladietm-1.1 / 3, 7,421-triol-3,2U-dione and its 21-esters, this process involving. microbiological oxidation of the corresponding 11-deoxy-steroid, .specially of 11-1,4-pregnadiene-17 c (, 21-diol-j, 2Ù-dione and its 21-esters.



  More particularly, the process according to the present invention consists in subjecting a LI -pr <g11a JG- ne-17 <, 21-diol-3,20-dione or a 21-ester of this compound to the action of 'an enzyme (or enzyme or system of enzymes) of a microorganism of the genus Coniotllyrium' (preferably, Coniothyriuta helleborine) in an aqueous medium, in the presence of oxygen, and to recover the fi 1,4-prégiiadièiie- 11/5, 17 d Y21-triol-3,20-dioiie or a 21-ester of this compound which formed.

   The action of the enzyme can be produced either by placing the steroid in an aerated culture of the microorganism in or on a suitable nutrient medium, or by bringing together in an aqueous medium ke
 EMI1.2
 The presence of oxygen and the enzyme of non-proliferating cells of the microorganism, the first alternative being the preferred one.



   The steroids which can be used in the process according to the present invention include, inter alia, ¯ 1.4
 EMI1.3
 Pregnadiene-17 ai, 1-diol-3, 20-d.ione and its 21-esters. Among the suitable esterifying acids, if a 21-ester is used, there may be mentioned organic carboxylic acids, in particular hydrocarbon carboxylic acids having

 <Desc / Clms Page number 2>

 less than 10 carbon atoms, such as lower alkanoic acids (eg, acetic, propionic and enanthic acids),.,; lower alkanedioic acids (eg succinic acid), aromatic hydrocarbon acids (eg benzoic acid) and aralkanoic hydrocarbon acids (eg phenyl: -acetic acid and / 3 acid phenylpropionic).



   A suitable nutrient medium essentially comprises a source of nitrogenous factors and an assimilable source of carbon and energy. The latter can be a carbohydrate (such as sucrose, molasses, glucose maltose, starch or dextrin), a fatty acid, a fat and / or the steroid itself. Preferably, however, the medium comprises an assimilable source of carbon and energy in addition to the steroid.

   Among the fats that can be used for the purpose of the invention, there may be mentioned bacon oil, soybean oil, linseed oil, cottonseed oil, cottonseed oil, peanut, coconut oil, corn oil, castor oil, sesame oil, crude palm oil, mutton tallow, spermaceti oil, olive oil , tristearin, tripalmitin, triolein and trilaurine. Among the fatty acids which can be used for the purpose of the invention, there may be mentioned stearic acid, palmitic acid, oleic acid, linoleic acid and myristic acid.



   The source of nitrogenous factors can be organic (eg, soybean meal, corn maceration liquor, meat extract and / or distillers solubles) or synthetic (eg, simple synthetic organic and inorganic compounds. , such as ammonia salts, alkali nitrates, amino acids or urea).

 <Desc / Clms Page number 3>

 



   An adequate supply of sterile air must be maintained during fermentation, for example by
 EMI3.1
 customary methods of exposing a large surface area of the site to air or by using a submerged culture.



   The steroid can be added to the culture during the incubation period or included in the medium before sterilization or inoculation. The preferred (but not limited to) concentration of the steroid in the culture is about 0.01 to 0.105 The culture period or rather
 EMI3.2
 . the time during which the steroid is subjected to the action of the enzyme can vary considerably, this time possibly being, for example, from about 6 to 98 hours (this range of time not being limiting).



   The 11/3 -hydroxy-steroid formed can be recovered from the culture, in which it is formed by extraction.
 EMI3.3
 using an organic solvent (such as methyl isobutylketone, chloroform and methylene dichloride), followed by concentration of the extract and crystallization from an appropriate organic solvent.



   The following examples illustrate the invention.



     EXAMPLE 1.



   1.4
 EMI3.4
 Li-prregnadiene-11! 3, 17 ci, 21-triol-), 20-dione. - (a) Fermentation - A fermentation medium of the following composition is prepared
Starch 20 gr syrup extracted from malted cereals 10 gr peptone 20 gr cerelose 44 gr
NaNO3 3 gr
KH2PO4 1 gr
KCl 0.5gr
 EMI3.5
 1 "'1 ± S 4.120 0.5 gr FeSO 4' 7H20 0.0183 gr Water q.s. ad. 1 liter.



  The pH of the medium is adjusted to 7.0¯ 0.1 using
 EMI3.6
 of a 2N solution of IdaUIi and 50 cc fractions of, ni-

 <Desc / Clms Page number 4>

 place are distributed in Erlenmeyer flasks with a capacity of 250 cc. The vials are stoppered with a cotton swab and sterilized by heating in the autoclave for 30 minutes at 120 C.

   After cooling, each of the vials is inoolded with a 5% suspension of Coniothyrium he Lleborine spores, (which can be obtained in particular from the Kansas State Department of B tannic).
Middle School). / - The sporulated culture is obtained by growing pous. ser the microorganism on cracked corn for 2-3 weeks to allow maximum sporulation.



   The suspension is preferably prepared in 0.01 aqueous Duponal solutia. 2.5 cc of suspension, containing about 1 / 60th of the spores produced on 15g of maize are used to inoculate 5u cc from the first group of flasks to stir.



   The flasks are then mechanically shaken for 60 hours on a rotary stirrer at 280 revolutions per minute at 25 ° C. and a transfer of 6% by volume is then carried out. d in 40 flasks with a capacity of 250 cc containing 50 cc fractions of the following medium:
Glucose 40 gr
NaNO3 3 gr
KH2PO4 1 gr
Water q.s. ad. 1 litre
The inoculation is then carried out for 48 hours at 25 C, by mechanical agitation on a rotary stirrer at 280 revolutions per minute, after which 500 mgr of ¯ 1,4, pregnadiene-17 Ó, 21-diol-3,20 -dione are added to 20 cc of methanol. Incubation is continued for a further 48 hours.

   The contents of the vials are cooled, filtered through a Seitz pad and washed with about 10% water; The volume of filtrate and wash water is 1875 cc.

 <Desc / Clms Page number 5>

 
 EMI5.1
 



  (b) IsolotJ \ 0nt of the IJ. 1,1'¯p, 'Ó;'; na <llLn} e-ll / .3, 1'1 d, 21-, ri.ol- (b): Lo7¯ertent of /, ¯ 1 ¯, ¯, .. ¯.¯ ... ¯ ¯ 3,20-dione.-
The culture filtrate thus obtained is extracted using 3 fractions of one liter of chloroform and: The so-
 EMI5.2
 The remaining chloroform solution is evaporated in vacuo to dryness.

   The residue (about 238 is triturated
 EMI5.3
 with chloroform and the resulting precipitate (about 140 mg). which is a mixture of the starting material and the desired hydroxylated product, is acetylated with 2 cc of anhydrous pyridine and 2 cc of acetic anhydride at room temperature for 18 hours.



  The mixture of acetates obtained by evaporation of the reagents is crystallized four times from 95% alcohol.
 EMI5.4
 



  1,4¯Pregnadie 21-acetate is obtained! Fe -1y3 il / 0 (, 1-tr.o.-3, U-diot>, ef. F. About 237-239 C. Here J3 = + l12 (dioxeaie) i \ m 1, 9'lu, 3, U'7 lU, 5, 72 11) 5.81 r '6.16 u, 6.24 lt, 6.3U p. / this infra-red spectrum is identical to that of an authentic sample).



   By saponification of the aforementioned 21-acetate using potassium carbonate in methanol, one obtains
 EMI5.5
 6 1,4¯Pregnadiene-1J3.7 c (, 21-trio7.-3, 'U-diotxe aut, hen- tic; m.p. about 239-240 C.



   The invention can be implemented in various other ways, without departing from the scope of the following claims.

** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.


    

Claims (1)

REVENDICATIONS.- 1.- Procédé de production d'un stéroide choisi EMI5.6 dans le groupe comprenant la à ' ''-prégnadièno-11/5 ,17 et 2l-triol-3,20-dion.e et ses 21-esters, dans lequel procédé on soumet un stéroïde choisi dans le groupe comprenant la à lj4¯prégiiidir-%tie-l'/ ,2.-diol-3,zU-.dione et se; r1-.esterr <Desc/Clms Page number 6> à l'action d'une enzyme d'un microorganisme du genre Conio- thyrium dans un milieu aqueux en présence d'oxygène, et on récupère le stéroide formé. CLAIMS.- 1.- Process for the production of a selected steroid EMI5.6 in the group comprising la to '' '-pregnadieno-11/5, 17 and 2l-triol-3,20-dion.e and its 21-esters, in which the process is subjected to a steroid selected from the group comprising la to lj4 ¯pregiiidir-% tie-l '/, 2.-diol-3, zU-.dione and se; r1-.esterr <Desc / Clms Page number 6> to the action of an enzyme of a microorganism of the genus Coniothyrium in an aqueous medium in the presence of oxygen, and the steroid formed is recovered. 2. - Procédé suivant la revendication 1, dans le- quel l'organisme est le Coniothyrium helleborine. 2. - Method according to claim 1, in which the organism is Coniothyrium helleborine. 3.- Procédé suivant la revendication 2, dans le- quel le stéroide est un 21-ester de ¯ 1,4-prégnadiène-17 Ó, 21-diol-3,20-dione avec un acide hydrocarboné carboxylique comportant moins de 10 atomes de carbone. 3. A process according to claim 2, in which the steroid is a 21-ester of ¯ 1,4-pregnadiene-17 Ó, 21-diol-3,20-dione with a hydrocarbon carboxylic acid having less than 10 atoms. of carbon. 4. - Procédé suivant la revendication 3, dans le- quel l'acide est un acide alkanoïque inférieur. 4. A method according to claim 3, in which the acid is lower alkanoic acid. 5.- Procédé suivant la revendication 3, dans le- quel l'acide est l'acide acétique. 5. A process according to claim 3, in which the acid is acetic acid. 6. - Procédé, en substance, tel que décrit plus haut. 6. - Process, in substance, as described above. 7. - ¯ 1,4-prégnadiène-11/3 ,17 Ó, 21-triol-3,20- dione et ses 21-esters, lorsqu'ils sont obtenus par le pro cédé suivant l'une ou l'autre des revendications précéden- tes. 7. - ¯ 1,4-Pregnadiene-11/3, 17 Ó, 21-triol-3,20- dione and its 21-esters, when they are obtained by the process according to one or the other of previous claims.
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