CN115521964A - 一种甾体激素药物中间体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种甾体激素药物中间体的制备方法，属于药物中间体合成技术领域。本发明通过将21‑羟基‑20甲基孕甾‑4烯‑酮在氧化剂的作用下进行氧化反应，得到化合物1；化合物1经过延长侧链反应，得到化合物2；化合物2在催化剂的作用下，进行还原反应，得到化合物3；化合物3在羟化酶和辅酶的作用下进行羟基化反应和水解反应，得到熊去氧胆酸。本发明采用化学‑酶法工艺，由三步化学法和一步生物酶法的方法，成功制备了甾体激素药物中间体‑熊去氧胆酸，本发明的制备方法步骤少，反应条件温和，产物收率高，可广泛适用于工业化规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及药物中间体合成技术领域，尤其涉及一种甾体激素药物中间体的制备方法。
背景技术
熊去氧胆酸(Ursodeoxycholic acid，UDCA)，分子式为C24H40O4，是中药熊胆的主要成份，其化学名称为(3α，7β)-二羟基-5β-胆烷酸，是鹅去氧胆酸(Chenodeoxycholic acid，CDCA)的7β-羟基差向异构体。UDCA曾主要用于治疗胆石病。近年来，国外报道了UDCA在治疗各种急性、慢性肝病中的应用。新的研究表明，UDCA不仅对于治疗原发性胆汁性肝硬化、原发性硬化性胆管炎、慢性活动性肝炎具有良好的疗效，还可用于治疗慢性肝炎和肝移植后排斥反应。因此，随着研究的深入，UDCA的利用价值越来越被认识和受到人们的重视，对UDCA的需求量也在逐年升高。
目前，熊去氧胆酸的制备方法分为化学法和生物法，由于化学法合成路线较长、反应条件苛刻、收率低、产物立体选择性差导致后处理纯化步骤增多。而生物方法由于需要大量的生物酶，难以获取导致工业化难度高，难以推广。
因此，如何得到一种工艺方法简单、条件温度、产物收率高、可以适用于工业化生产的去熊氧胆酸的合成方法，是目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种甾体激素药物中间体的制备方法，以解决目前去熊氧胆酸合成路线过长、后处理困难、产物收率不高的技术问题。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种甾体激素药物中间体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将21-羟基-20甲基孕甾-4烯-酮在氧化剂的作用下进行氧化反应，得到化合物1；
2)化合物1经过延长侧链反应，得到化合物2；
3)化合物2在催化剂的作用下，进行还原反应，得到化合物3；
4)化合物3在羟化酶和辅酶的作用下进行羟基化反应和水解反应，得到熊去氧胆酸；
所述熊去氧胆酸的制备过程如下：
进一步的，所述步骤1)中，所述氧化剂包含次氯酸钠、双氧水、N-氯代琥珀酰亚胺、N-溴代琥珀酰亚胺和2-碘酰基苯甲酸中的一种或几种，所述21-羟基-20甲基孕甾-4烯-酮和氧化剂的摩尔比为1：1～8。
进一步的，所述步骤1)中，氧化反应的温度为0～30℃，氧化反应的时间为1～5h，氧化反应在溶剂中进行，所述溶剂包含二氯甲烷、四氢呋喃、甲苯、二甲基亚砜和水中的一种或几种。
进一步的，所述步骤2)中，所述延长侧链反应在催化剂的作用下进行，所述催化剂为乙氧甲酰基亚甲基三苯基膦，所述化合物1和催化剂的摩尔比为1：1～8；所述延长侧链反应的温度为80～130℃，延长侧链反应的时间为1～5h。
进一步的，所述步骤2)中，延长侧链反应在溶剂中进行，所述溶剂包含苯、甲苯、乙酸乙酯、四氢呋喃、和己烷中的一种或几种。
进一步的，所述步骤3)中，催化剂包含雷尼镍和/或雷尼钴，所述化合物2、叔丁醇钠和催化剂的摩尔比为1：1～5：0.1～5。
进一步的，所述步骤3)中，还原反应在氢气加压的作用下进行，所述氢气加压的压力为0.1～2MPa；所述还原反应的温度为50～120℃，反应的时间为10～15h。
进一步的，所述步骤4)中，羟化酶为7α-羟基类固醇脱氢酶，所述辅酶包含氧化性辅酶，所述氧化性辅酶包含NAD+和NADP+，所述羟基化反应的体系中还含有醇脱氢酶、葡萄糖脱氢酶、葡萄糖和异丙醇。
进一步的，所述化合物3、羟化酶和辅酶的摩尔比为1：0.01～0.1：0.05～0.2，所述醇脱氢酶、葡萄糖脱氢酶、葡萄糖和异丙醇的摩尔比为0.05～0.15：0.01～0.03：0.5～2：0.2～0.3。
进一步的，所述化合物3和醇脱氢酶的摩尔比为1：0.05～0.15，所述羟基化反应的温度为35～45℃，羟基化反应的时间为3～5h；所述水解反应在催化剂的作用下进行，所述催化剂包含三氟乙酸、磷酸和硼酸中的一种或几种；
所述水解反应的温度为50～90℃，反应的时间为5～10h。
本发明的有益效果：
本发明通过采用三步化学法和一步生物法的组合方法，以21-羟基-20甲基孕甾-4烯-酮为起始原料，工艺步骤少，反应条件温和，大大提高了产品的收率。
本发明的制备方法不需要严苛的反应条件，不需要后续繁琐的纯化步骤，产物收率高达99.8％，所制备的产物活性高，可直接用于甾体激素药物的合成。
具体实施方式
本发明提供了一种甾体激素药物中间体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将21-羟基-20甲基孕甾-4烯-酮在氧化剂的作用下进行氧化反应，得到化合物1；
2)化合物1经过延长侧链反应，得到化合物2；
3)化合物2在催化剂的作用下，进行还原反应，得到化合物3；
4)化合物3在羟化酶和辅酶的作用下进行羟基化反应和水解反应，得到熊去氧胆酸；
所述熊去氧胆酸的制备过程如下：
在本发明中，所述步骤1)中，所述氧化剂包含次氯酸钠、双氧水、N-氯代琥珀酰亚胺、N-溴代琥珀酰亚胺和2-碘酰基苯甲酸中的一种或几种，优选为N-氯代琥珀酰亚胺和/或2-碘酰基苯甲酸。
在本发明中，所述21-羟基-20甲基孕甾-4烯-酮和氧化剂的摩尔比为1：1～8，优选为1：2～6，进一步优选为1：3～5。
在本发明中，所述步骤1)中，氧化反应的温度为0～30℃，优选为10～20℃，进一步优选为25℃；氧化反应的时间为1～5h，优选为2～4h，进一步优选为3h。
在本发明中，氧化反应在溶剂中进行，所述溶剂包含二氯甲烷、四氢呋喃、甲苯、二甲基亚砜和水中的一种或几种，优选为二氯甲烷和/或四氢呋喃。
在本发明中，所述步骤2)中，所述延长侧链反应在催化剂的作用下进行，所述催化剂为乙氧甲酰基亚甲基三苯基膦，所述化合物1和催化剂的摩尔比为1：1～8，优选为1：2～6，进一步优选为1：3～5；所述延长侧链反应的温度为80～130℃，优选为90～120℃，进一步优选为100～110℃；延长侧链反应的时间为1～5h，优选为2～4h，进一步优选为3h。
在本发明中，所述步骤2)中，延长侧链反应在溶剂中进行，所述溶剂包含苯、甲苯、乙酸乙酯、四氢呋喃、和己烷中的一种或几种，优选为苯、甲苯和乙酸乙酯中的一种或几种。
在本发明中，所述步骤3)中，催化剂包含雷尼镍和/或雷尼钴，优选为雷尼镍；所述化合物2、叔丁醇钠和催化剂的摩尔比为1：1～5：0.1～5，优选为1：2～4：0.5～4，进一步优选为1：3：1～3。
在本发明中，所述步骤3)中，还原反应在氢气加压的作用下进行，所述氢气加压的压力为0.1～2MPa，优选为0.5～1.5MPa，进一步优选为1.0MPa；所述还原反应的温度为50～120℃，优选为60～110℃，进一步优选为80～100℃；反应的时间为10～15h，优选为11～14h，进一步优选为12～13h。
在本发明中，还原反应在溶剂中进行，所述溶剂包含四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、异丙醇、叔丁醇、甲醇和乙醇中的一种或几种，优选为四氢呋喃和/或异丙醇。
在本发明中，所述步骤4)中，羟化酶为7α-羟基类固醇脱氢酶，所述辅酶包含氧化性辅酶，所述氧化性辅酶包含NAD+和NADP+，所述羟基化反应的体系中还含有醇脱氢酶、葡萄糖脱氢酶、葡萄糖和异丙醇。
在本发明中，所述化合物3、羟化酶和辅酶的摩尔比为1：0.01～0.1：0.05～0.2，优选为1：0.05～0.08：0.1～0.15，进一步优选为1：0.06～0.07：0.12～0.14。
在本发明中，所述醇脱氢酶、葡萄糖脱氢酶、葡萄糖和异丙醇的摩尔比为0.05～0.15：0.01～0.03：0.5～2：0.2～0.3，优选为0.08～0.12：0.02：1～1.5：0.25，进一步优选为0.10：0.02：1.3：0.25。
在本发明中，所述化合物3和醇脱氢酶的摩尔比为1：0.05～0.15，优选为1：0.08～0.12，进一步优选为1：0.10。
在本发明中，所述羟基化反应的温度为35～45℃，优选为38～42℃，进一步优选为40℃；羟基化反应的时间为3～5h，优选为4h。
在本发明中，所述水解反应在催化剂的作用下进行，所述催化剂包含三氟乙酸、磷酸和硼酸中的一种或几种，优选为三氟乙酸。
在本发明中，所述水解反应中，催化剂的用量为化合物3的1～10wt％，优选为2～8wt％，进一步优选为3～6wt％。
在本发明中，所述水解反应的温度为50～90℃，优选为55～75℃，进一步优选为60～70℃；反应的时间为5～10h，优选为6～9h，进一步优选为7～8h。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
熊去氧胆酸的制备：
1)将1mol的21-羟基-20甲基孕甾-4烯-酮、5mol的2-碘酰基苯甲酸溶于10mL二氯甲烷并置于反应釜中，在5℃下混合反应2h，反应完后采用二氯甲烷萃取，水洗，饱和碳酸氢钠溶液50mL洗，之后用无水硫酸钠干燥，减压浓缩纯化后得到化合物1。
2)将1mol化合物1、5mol乙氧甲酰基亚甲基三苯基膦和20mL乙酸乙酯混合后置于反应釜中，在高温100℃下延长侧链反应5h，反应产物经过减压浓缩、硅胶柱层析纯化后得到化合物2。
3)在氢气氛围下，将1mol的化合物2和3mol雷尼镍混合于50mL异丙醇中，设置氢气压力为0.5MPa，在反应温度100℃下反应10h，所得反应产物经过减压浓缩、硅胶柱层析纯化后得到化合物3。
4)在反应釜中加入0.05mol醇脱氢酶、0.03mol葡萄糖脱氢酶、1.0mol葡萄糖和0.2mol异丙醇，将1mol化合物3、0.05mol 7α-羟基类固醇脱氢酶、0.025mol氧化性辅酶NAD+和0.025molNADP+混合后置于反应釜中，升高温度至35℃，在反应釜中进行羟基化反应4h，然后升温至50℃，加入化合物3用量5wt％的三氟乙酸进行水解反应5h，所得反应产物经过减压浓缩、硅胶柱层析后得到熊去氧胆酸，经检测产物收率99.5％。
实施例2
熊去氧胆酸的制备：
1)将1mol的21-羟基-20甲基孕甾-4烯-酮、3.5mol的N-氯代琥珀酰亚胺溶于10mL二氯甲烷并置于反应釜中，在0℃下混合反应2h，反应完后采用二氯甲烷萃取，水洗，饱和碳酸氢钠溶液50mL洗，之后用无水硫酸钠干燥，减压浓缩纯化后得到化合物1。
2)将1mol化合物1、4.5mol乙氧甲酰基亚甲基三苯基膦和20mL四氢呋喃混合后置于反应釜中，在高温80℃下延长侧链反应5h，反应产物经过减压浓缩、硅胶柱层析纯化后得到化合物2。
3)在氢气氛围下，将1mol的化合物2和5mol雷尼镍混合于40mL叔丁醇中，设置氢气压力为1.0MPa，在反应温度120℃下反应10h，所得反应产物经过减压浓缩、硅胶柱层析纯化后得到化合物3。
4)在反应釜中加入0.085mol醇脱氢酶、0.02mol葡萄糖脱氢酶、0.5mol葡萄糖和0.3mol异丙醇，将1mol化合物3、0.1mol 7α-羟基类固醇脱氢酶、0.025mol氧化性辅酶NAD+和0.025molNADP+混合后置于反应釜中，升高温度至40℃，在反应釜中进行羟基化反应4h，然后升温至60℃，加入化合物3用量8wt％的硼酸进行水解反应5h，所得反应产物经过减压浓缩、硅胶柱层析后得到熊去氧胆酸，经检测产物收率99.8％。
实施例3
熊去氧胆酸的制备：
1)将1mol的21-羟基-20甲基孕甾-4烯-酮、5.5mol的N-溴代琥珀酰亚胺溶于10mL二氯甲烷并置于反应釜中，在15℃下混合反应2h，反应完后采用二氯甲烷萃取，水洗，饱和碳酸氢钠溶液50mL洗，之后用无水硫酸钠干燥，减压浓缩纯化后得到化合物1。
2)将1mol化合物1、6mol乙氧甲酰基亚甲基三苯基膦和20mL四氢呋喃混合后置于反应釜中，在高温110℃下延长侧链反应5h，反应产物经过减压浓缩、硅胶柱层析纯化后得到化合物2。
3)在氢气氛围下，将1mol的化合物2和4.5mol雷尼钴混合于40mL叔丁醇中，设置氢气压力为0.8MPa，在反应温度90℃下反应10h，所得反应产物经过减压浓缩、硅胶柱层析纯化后得到化合物3。
4)在反应釜中加入0.15mol醇脱氢酶、0.01mol葡萄糖脱氢酶、0.8mol葡萄糖和0.3mol异丙醇，将1mol化合物3、0.1mol 7α-羟基类固醇脱氢酶、0.025mol氧化性辅酶NAD+和0.025molNADP+混合后置于反应釜中，升高温度至38℃，在反应釜中进行羟基化反应4h，然后升温至70℃，加入化合物3用量10wt％的磷酸进行水解反应5h，所得反应产物经过减压浓缩、硅胶柱层析后得到熊去氧胆酸，经检测产物收率99.6％。
实施例4
熊去氧胆酸的制备：
1)将1mol的21-羟基-20甲基孕甾-4烯-酮、3.9mol的2-碘酰基苯甲酸溶于10mL四氢呋喃并置于反应釜中，在30℃下混合反应3h，反应完后采用二氯甲烷萃取，水洗，饱和碳酸氢钠溶液50mL洗，之后用无水硫酸钠干燥，减压浓缩纯化后得到化合物1。
2)将1mol化合物1、3mol乙氧甲酰基亚甲基三苯基膦和20mL四氢呋喃混合后置于反应釜中，在高温90℃下延长侧链反应4h，反应产物经过减压浓缩、硅胶柱层析纯化后得到化合物2。
3)在氢气氛围下，将1mol的化合物2和3.5mol雷尼钴混合于40mL叔丁醇中，设置氢气压力为0.1MPa，在反应温度60℃下反应10h，所得反应产物经过减压浓缩、硅胶柱层析纯化后得到化合物3。
4)在反应釜中加入0.09mol醇脱氢酶、0.01mol葡萄糖脱氢酶、0.8mol葡萄糖和0.3mol异丙醇，将1mol化合物3、0.1mol 7α-羟基类固醇脱氢酶、0.025mol氧化性辅酶NAD+和0.025molNADP+混合后置于反应釜中，升高温度至45℃，在反应釜中进行羟基化反应4h，然后升温至65℃，加入化合物3用量3wt％的三氟乙酸进行水解反应5h，所得反应产物经过减压浓缩、硅胶柱层析后得到熊去氧胆酸，经检测产物收率99.4％。
由以上实施例可知，本发明提供了一种甾体激素药物中间体的制备方法。本发明采用化学-酶法工艺，由三步化学法和一步生物酶法的方法，成功制备了甾体激素药物中间体-熊去氧胆酸，本发明的制备方法步骤少，反应条件温和，产物收率高，产物收率可高达99.8％，可广泛适用于工业化规模生产。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种甾体激素药物中间体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将21-羟基-20甲基孕甾-4烯-酮在氧化剂的作用下进行氧化反应，得到化合物1；
2)化合物1经过延长侧链反应，得到化合物2；
3)化合物2在催化剂的作用下，进行还原反应，得到化合物3；
4)化合物3在羟化酶和辅酶的作用下进行羟基化反应和水解反应，得到熊去氧胆酸；
所述熊去氧胆酸的制备过程如下：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述氧化剂包含次氯酸钠、双氧水、N-氯代琥珀酰亚胺、N-溴代琥珀酰亚胺和2-碘酰基苯甲酸中的一种或几种，所述21-羟基-20甲基孕甾-4烯-酮和氧化剂的摩尔比为1：1～8。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，氧化反应的温度为0～30℃，氧化反应的时间为1～5h，氧化反应在溶剂中进行，所述溶剂包含二氯甲烷、四氢呋喃、甲苯、二甲基亚砜和水中的一种或几种。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述延长侧链反应在催化剂的作用下进行，所述催化剂为乙氧甲酰基亚甲基三苯基膦，所述化合物1和催化剂的摩尔比为1：1～8；所述延长侧链反应的温度为80～130℃，延长侧链反应的时间为1～5h。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，延长侧链反应在溶剂中进行，所述溶剂包含苯、甲苯、乙酸乙酯、四氢呋喃、和己烷中的一种或几种。
6.根据权利要求2或3或5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，催化剂包含雷尼镍和/或雷尼钴，所述化合物2和催化剂的摩尔比为1：0.1～5。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，还原反应在氢气加压的作用下进行，所述氢气加压的压力为0.1～2MPa；所述还原反应的温度为50～120℃，反应的时间为10～15h。
8.根据权利要求2或5或7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，羟化酶为7α-羟基类固醇脱氢酶，所述辅酶包含氧化性辅酶，所述氧化性辅酶包含NAD+和NADP+，所述羟基化反应的体系中还含有醇脱氢酶、葡萄糖脱氢酶、葡萄糖和异丙醇。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述化合物3、羟化酶和辅酶的摩尔比为1：0.01～0.1：0.05～0.2，所述醇脱氢酶、葡萄糖脱氢酶、葡萄糖和异丙醇的摩尔比为0.05～0.15：0.01～0.03：0.5～2：0.2～0.3。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述化合物3和醇脱氢酶的摩尔比为1：0.05～0.15，所述羟基化反应的温度为35～45℃，羟基化反应的时间为3～5h；所述水解反应在催化剂的作用下进行，所述催化剂包含三氟乙酸、磷酸和硼酸中的一种或几种；
所述水解反应的温度为50～90℃，反应的时间为5～10h。
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