CN110862431A - 一种高质量醋酸泼尼松及其中间体的制备方法 - Google Patents

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廖俊
付林
冯蕾
曾建华
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Abstract

本发明公开了一种高质量醋酸泼尼松及其中间体的制备方法，包括如下步骤：以表氢化可的松为原料，首先进行微生物脱氢得到11α，17α,21‑三羟基‑孕甾‑1,4‑二烯‑3，20‑二酮中间体，然后经过酯化反应得到11α，17α，21‑三羟基‑孕甾‑1,4二烯‑3,20二酮‑21‑醋酸酯，最后经氧化反应制得醋酸泼尼松，解决了醋酸泼尼松传统发酵生产过程中C1,2位双键引入不理想的工艺难点。该发明所制备的醋酸可的松质量高，杂质含量极低，大大提高了醋酸泼尼松的多方向用途，同时该工艺路线具有成本低，操作简单的特点。

Description

一种高质量醋酸泼尼松及其中间体的制备方法
技术领域
本发明涉及甾体药物及其中间体制备技术领域，尤其涉及一种高质量醋酸泼尼松及其中间体的制备方法。
背景技术
目前世界各类药物中，甾体类药物是仅次于抗生素的第二大类药物，不同甾体药物的分子结构均由甾体激素中间体衍生而来。甾体激素具有很强的抗感染、抗病毒、抗过敏、抗休克的药理作用，是治疗风湿、心血管、淋巴白血病、细胞性脑炎、皮肤病、抗肿瘤和抢救危重病人的重要药物，其中，醋酸泼尼松是一种重要的甾体药物，其结构式为：
Figure BDA0002307106740000011
醋酸泼尼松，皮质激素类药，作用于糖代谢，减轻机体组织对损害性刺激所产生的病理反应，用于肾上腺皮质机能减退症、活动性风湿病、类风湿性关节炎、红斑性狼疮等胶原性病患、严重的支气管哮喘、严重皮炎等过敏性疾病及急性白血病等，亦用于某些感染的综合治疗。高血压、糖尿病、胃与十二指肠病及心力衰竭者慎用。长期服药者，停药时应逐渐减量。
根据全国原料药工艺汇编，传统的醋酸泼尼松生产工艺是醋酸可的松利用简单节杆菌进行发酵脱氢制备醋酸泼尼松，其技术路线如下：
Figure BDA0002307106740000021
由于该微生物脱氢过程C1,2双键引入不够彻底，导致发酵产物醋酸泼尼松的质量很难再提高，所制备得到醋酸泼尼松按外标法仅能达到醋酸泼尼松含量＞97％、最大杂质醋酸可的松＜1.5％、总杂＜2.0％的质量标准。
发明内容
针对以上实际生产中的现有问题，本发明旨在提供一种醋酸泼尼松的生产方法，特别是一种高质量醋酸泼尼松的生产方法，以表氢化可的松为原料，采取先发酵后合成的方法生产醋酸泼尼松，解决了醋酸泼尼松发酵生产过程中C1,2双键引入不理想的工艺难点，同时该工艺过程具有成本低，操作简便的特点。
本发明提出了一种高质量醋酸泼尼松及其中间体的制备方法，包括如下步骤：
S1：以表氢化可的松为原料,首先经过微生物脱氢制得表氢可脱氢物11α，17α,21-三羟基-孕甾-1,4-二烯-3，20-二酮；
S2：对发酵产物11α，17α,21-三羟基-孕甾-1,4-二烯-3，20-二酮进行酯化反应，制备得到11a，17a，21-三羟基-孕甾-1,4-二烯-3，20-二酮-21-醋酸酯；
S3：酯化反应产物11a，17a，21-三羟基-孕甾-1,4-二烯-3，20-二酮-21-醋酸酯，再经氧化反应制备得到醋酸泼尼松；
具体反应式如下：
Figure BDA0002307106740000031
。
优选的，在S1中,以表氢化可的松为原料经过微生物发酵脱氢制得11α，17α,21-三羟基-孕甾-1,4-二烯-3，20-二酮的具体步骤为：
A、简单节杆菌菌种培养
在摇瓶中加入培养基，接入简单节杆菌，28-35℃，120-200rpm培养20-28小时备用；
B、投入原料转化，得表氢可脱氢物
在培养好的菌体培养基中加入原料表氢化可的松，加7％乙醇，培养转化1-2天后，薄层色谱分析检测，直到原料转化完全；分离提纯，得到表氢可脱氢物11α，17α,21-三羟基-孕甾-1,4-二烯-3，20-二酮。
优选的，所述摇瓶培养基的重量组分：葡萄糖1-3份、玉米浆2-4份、蛋白胨0.5-2份、磷酸二氢钾0.5-2份。
优选的，在S2中的进行酯化反应的具体步骤为：
将表氢可脱氢物、3-6倍醋酸至干燥洁净的三口瓶中，水浴升温，于40-60℃保温搅拌10-30分钟，然后降温至20-40℃，迅速加入0.5-1倍醋酸钡，继续降温至10-20℃加入2-3倍醋酐；水浴升温，于20～40℃保温反应，经TLC检测，保温反应5-6小时反应完全。
优选的，在S3中的进行氧化反应的步骤为：
(1)、氧化液的制备：将1-2倍氯化锰加入2倍水中搅拌溶清后，再将1-2倍铬酐加入上述溶液中搅拌溶解备用；
(2)、氧化反应：将上步酯化反应液降温至10-20℃，开始滴加上述备用氧化液；控制滴加温度10～20℃，滴加时间30分钟，加毕于15～20℃保温反应30分钟，然后再水浴升温至20～40℃保温反应，经过TLC检测，保温反应5-6小时反应完全；将反应液倒入预先冷至5℃以下的50-100倍冰水中析出，充分搅拌，静置过夜；析出液搅拌后冷冻至0～5℃，抽滤，抽干，滤饼再用100倍50～60℃热水洗至中性，滤饼于50～60℃干燥得到醋酸泼尼松粗品。
本发明提出的一种高质量醋酸泼尼松及其中间体的制备方法，有益效果在于：
1.该发明中的中间体表氢可脱氢物及醋酸泼尼松的制备工艺，至今未见文献报道，并且该发明中发酵脱氢过程具有投料浓度高，转化效果好的特点，解决了醋酸泼尼松原发酵生产工艺中C1,2双键引入不理想的工艺难点，同时该工艺过程具有成本低，操作简便的特点。
2.本发明步骤中的酯化反应和氧化反应过程简单，所用试剂操作方便，此方法成本低，污染小，适合工业化生产。
3.产品质量好：本发明提高了最终产物的选择性，降低了产物的杂质含量，终产品经HPLC外标法检测，醋酸泼尼松含量＞99.5％总杂＜0.5％，远远优于醋酸泼尼松传统工艺中的醋酸泼尼松含量＞97％、最大杂质＜1.5％、总杂＜2.0％的质量标准。采用此路线制备的醋酸泼尼松，其质量和收率均可达满意的水平。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案及结果做详细的描述，当然，所描述的实施例只是本发明的一部分而非全部。基于本发明的实施例，本领域其他技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明提供了一种高质量醋酸泼尼松的制备方法，具体步骤如下：以表氢化可的松为原料，首先进行微生物脱氢得到11α，17α,21-三羟基-孕甾-1,4-二烯-3，20-二酮中间体，然后经过酯化反应得到11α，17α，21-三羟基-孕甾-1,4二烯-3,20二酮-21-醋酸酯，最后经氧化反应制得醋酸泼尼松，具体技术路线如下：
1)以表氢化可的松为原料，通过简单节杆菌脱氢，制备得表氢化可的松脱氢物为11α，17α,21-三羟基-孕甾-1,4-二烯-3，20-二酮，其具体制备步骤为：
A、简单节杆菌菌体培养
在摇瓶中加入培养基，接入简单节杆菌，28-35℃，120-200rpm培养20-28小时备用；
B、投入原料转化，得目标产物
在培养好的菌体培养基中加入原料表氢化可的松，加7％乙醇，培养转化1-2天后，薄层色谱分析检测，直到原料转化完全；分离提纯，得到目标产物表氢可脱氢物11α，17α,21-三羟基-孕甾-1,4-二烯-3，20-二酮。
所述摇瓶培养基的重量组分：葡萄糖1-3份、玉米浆2-4份、蛋白胨0.5-2份、磷酸二氢钾0.5-2份。
底物的投料浓度提高至40g/L，转化效果良好。
转化阶段温度和转数应高于菌体培养阶段。
该发明发酵转化周期缩短为1-2天，优于原醋酸泼尼松发酵工艺的2-3天。
所述中间体表氢可脱氢物纯度达98％以上。
2)以表氢可脱氢物为原料，进行酯化反应制备中间体11α，17α，21-三羟基-孕甾-1,4二烯-3,20二酮-21-醋酸酯，其具体制备步骤为：投表氢可脱氢物、3-6倍醋酸至干燥洁净的三口瓶中，水浴升温，于40-60℃保温搅拌10-30min，然后降温至20-40℃，迅速加入0.5-1倍醋酸钡，继续降温至10-20℃加入2-3倍醋酐，水浴升温，于20～40℃保温反应。经过TLC检测，保温5-6h反应完全。
3)氧化反应制备醋酸泼尼松的具体步骤为：
①氧化液的制备：将1-2倍氯化锰加入2倍水中搅拌溶清后，再将1-2倍铬酐加入上述溶液中搅拌溶解，备用；
②氧化反应：将上步酯化反应液降温至10-20℃，开始滴加上述备用氧化液，控制滴加温度10～20℃，滴加时间30min，加毕于15～20℃保温反应30min，然后再水浴升温至20～40℃保温反应；经过TLC检测，保温反应5-6h反应完全，将反应液倒入预先冷至5℃以下的50-100倍冰水中析出，充分搅拌，静置过夜，析出液搅拌后冷冻至0～5℃，抽滤，抽干，滤饼再用约100倍的50～60℃热水洗至中性，滤饼于50～60℃干燥得到醋酸泼尼松粗品。
在本发明中，若非特指，所有的倍份、百分比均为重量单位，所有的设备和原料均可从市场购得或本行业常用。下述实施例中的方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例一
一种高质量醋酸泼尼松中间体的制备方法，所述的醋酸泼尼松中间体为11α，17α,21-三羟基-孕甾-1,4-二烯-3，20-二酮，其具体制备步骤为：
在摇瓶中加入培养基，接入简单节杆菌，30℃，160rpm培养20-28小时；在培养好的菌体培养基中加入原料表氢化可的松，加7％乙醇，投料量40g/L，33℃，180rpm转化1-2天后，TLC分析检测，直到原料转化完全；分离提纯，得到目标产物11α，17α,21-三羟基-孕甾-1,4-二烯-3，20-二酮，经HPLC检测纯度为99.16％。
实施例二
一种高质量醋酸泼尼松及其中间体的制备方法，所述的醋酸泼尼松中间体为11α，17α,21-三羟基-孕甾-1,4-二烯-3，20-二酮，其具体制备步骤为：
1)简单节杆菌菌体培养
在摇瓶中加入培养基，接入简单节杆菌，30℃，180rpm培养20-28小时；在培养好的菌体培养基中加入原料表氢化可的松，加7％乙醇，投料量40g/L，33℃，180rpm转化1-2天后，TLC分析检测，直到原料转化完全；分离提纯，得到目标产物11α，17α,21-三羟基-孕甾-1,4-二烯-3，20-二酮，经HPLC检测纯度为98.8％。
2)酯化反应
以上述表氢可脱氢物为原料，进行酯化反应制备中间体11α，17α，21-三羟基-孕甾-1,4二烯-3,20二酮-21-醋酸酯，其具体制备步骤为：投表氢可脱氢物10g、3-6倍醋酸至干燥洁净的三口瓶中，水浴升温，于40-60℃保温搅拌10-30min，然后降温至20-40℃，迅速加入0.5-1倍醋酸钡，继续降温至10-20℃加入2-3倍醋酐，水浴升温。于20～40℃保温反应。经过TLC检测，保温5-6h反应完全，反应液备用。
3)氧化反应制备醋酸泼尼松：
氧化液的制备：将1-2倍氯化锰加入2倍水中搅拌溶清后，再将1-2倍铬酐加入上述溶液中搅拌溶解，备用；将上步酯化反应液降温至10-20℃，开始滴加上述备用氧化液；控制滴加温度10～20℃，滴加时间30min，加毕于15～20℃保温反应30min，然后再水浴升温至20～40℃保温反应；经过TLC检测，保温5-6h反应完全；将反应液倒入预先冷至5℃以下的800ml冰水中析出，充分搅拌，静置过夜，析出液搅拌后冷冻至0～5℃，抽滤，抽干，滤饼再用约1000ml50～60℃热水洗至中性，滤饼于50～60℃干燥得10.9g醋酸泼尼松粗品。精制后得7.93g醋酸泼尼松精品，HPLC检测含量为101.2％，总杂＜0.5％。
实施例三
一种高质量醋酸泼尼松及其中间体的制备方法，所述的醋酸泼尼松中间体为11α，17α,21-三羟基-孕甾-1,4-二烯-3，20-二酮，其具体制备步骤为：
1)简单节杆菌菌体培养
在摇瓶中加入培养基，接入简单节杆菌，30℃，180rpm培养20-28小时备用；在培养好的菌体培养基中加入原料表氢化可的松，加7％乙醇，投料量40g/L，33℃，200rpm转化1-2天后，TLC分析检测，直到原料转化完全。分离提纯，得到目标产物表氢可脱氢物11α，17α,21-三羟基-孕甾-1,4-二烯-3，20-二酮，经HPLC检测纯度为98.1％。
2)酯化反应
以上述表氢可脱氢物为原料，进行酯化反应制备中间体11α，17α，21-三羟基-孕甾-1,4二烯-3,20二酮-21-醋酸酯，其具体制备步骤为：投表氢可脱氢物10g、3-6倍醋酸至干燥洁净的三口瓶中，水浴升温，于40-60℃保温搅拌10-30min，然后降温至20-40℃，迅速加入0.5-1倍醋酸钡，继续降温至10-20℃加入2-3倍醋酐，水浴升温，于20～40℃保温反应，经过TLC检测，保温5-6h反应完全。
3)进一步氧化反应制备醋酸泼尼松：
氧化液的制备：将1-2倍氯化锰加入2倍水中搅拌溶清后，再将1-2倍铬酐加入上述溶液中搅拌溶解，备用；将(2)酯化反应液降温至10-20℃，开始滴加上述备用氧化液，控制滴加温度10～20℃，滴加时间30min，加毕于15～20℃保温反应30min，然后再水浴升温至20～40℃保温反应，经过TLC检测，保温5-6h反应完全，将反应液倒入预先冷至5℃以下的800ml冰水中析出，充分搅拌，静置过夜。析出液搅拌后冷冻至0～5℃，抽滤，抽干，滤饼再用1000ml的50～60℃热水洗至中性，滤饼于50～60℃干燥得10.8g醋酸泼尼松粗品；精制后得7.82g醋酸泼尼松精品，HPLC检测含量为99.9％，总杂＜0.5％。
对比例
醋酸泼尼松传统生产工艺，以醋酸可的松为原料进行微生物发酵脱氢制备醋酸泼尼松，其具体步骤为：在摇瓶中加入培养基，接入简单节杆菌，32℃，180rpm培养20-28小时；在培养好的菌体培养基中加入原料醋酸可的松，加7％乙醇，投料量30g/L，34℃，200rpm转化2-3天后，TLC分析检测，直到原料转化完全；分离提纯精制，得到目标产物醋酸泼尼松，经HPLC检测为含量为98.2％，总杂＜2.0％。
本发明以表氢化可的松为原料，采取先发酵后合成的方法生产醋酸泼尼松，既提高了发酵过程底物的投料量，又解决了醋酸泼尼松发酵生产过程中C1,2双键引入不理想的工艺难点，该过程具有成本低，操作简便的特点；本发明步骤中的酯化反应和氧化反应过程简单，所用试剂操作方便，此方法成本低，污染小，适合工业化生产；同时本发明提高了最终产物的选择性，降低了产物杂质含量，终产品经HPLC外标法检测，醋酸泼尼松含量＞99.5％,总杂＜0.5％。远远优于传统工艺中醋酸泼尼松含量＞97％、最大杂质醋酸可的松＜1.5％、总杂＜2.0％的质量标准。采用此路线制备的醋酸泼尼松，其质量和收率均可达满意的水平。
最终，以上实施例仅用以说明发明的技术方案而非限制，尽管通过实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员明白，可以在形式和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种高质量醋酸泼尼松及其中间体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：以表氢化可的松为原料,首先经过微生物脱氢制得表氢可脱氢物11α，17α,21-三羟基-孕甾-1,4-二烯-3，20-二酮；
S2：对发酵产物11α，17α,21-三羟基-孕甾-1,4-二烯-3，20-二酮进行酯化反应，制备得到11a，17a，21-三羟基-孕甾-1,4-二烯-3，20-二酮-21-醋酸酯；
S3：酯化反应产物11a，17a，21-三羟基-孕甾-1,4-二烯-3，20-二酮-21-醋酸酯，再经氧化反应制备得到醋酸泼尼松；
具体反应式如下：
Figure FDA0002307106730000011
。
2.根据权利要求1所述的一种高质量醋酸泼尼松及其中间体的制备方法，其特征在于：在S1中,以表氢化可的松为原料经过微生物发酵脱氢制得11α，17α,21-三羟基-孕甾-1,4-二烯-3，20-二酮的具体步骤为：
A、简单节杆菌菌种培养
在摇瓶中加入培养基，接入简单节杆菌，28-35℃，120-200rpm培养20-28小时备用；
B、投入原料转化，得表氢可脱氢物
在培养好的菌体培养基中加入原料表氢化可的松，加7％乙醇，培养转化1-2天后，薄层色谱分析检测，直到原料转化完全；分离提纯，得到表氢可脱氢物11α，17α,21-三羟基-孕甾-1,4-二烯-3，20-二酮。
3.根据权利要求2所述的一种高质量醋酸泼尼松及其中间体的制备方法，其特征在于：所述摇瓶培养基的重量组分：葡萄糖1-3份、玉米浆2-4份、蛋白胨0.5-2份、磷酸二氢钾0.5-2份。
4.根据权利要求1所述的一种高质量醋酸泼尼松及其中间体的制备方法，其特征在于：在S2中的进行酯化反应的具体步骤为：
将表氢可脱氢物、3-6倍醋酸至干燥洁净的三口瓶中，水浴升温，于40-60℃保温搅拌10-30分钟，然后降温至20-40℃，迅速加入0.5-1倍醋酸钡，继续降温至10-20℃加入2-3倍醋酐；水浴升温，于20～40℃保温反应，经TLC检测，保温反应5-6小时反应完全。
5.根据权利要求1所述的一种高质量醋酸泼尼松及其中间体的制备方法，其特征在于：在S3中的进行氧化反应的步骤为：
(1)、氧化液的制备：将1-2倍氯化锰加入2倍水中搅拌溶清后，再将1-2倍铬酐加入上述溶液中搅拌溶解备用；
(2)、氧化反应：将上步酯化反应液降温至10-20℃，开始滴加上述备用氧化液；控制滴加温度10～20℃，滴加时间30分钟，加毕于15～20℃保温反应30分钟，然后再水浴升温至20～40℃保温反应，经过TLC检测，保温反应5-6小时反应完全；将反应液倒入预先冷至5℃以下的50-100倍冰水中析出，充分搅拌，静置过夜；析出液搅拌后冷冻至0～5℃，抽滤，抽干，滤饼再用100倍50～60℃热水洗至中性，滤饼于50～60℃干燥得到醋酸泼尼松粗品。
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