CN118271382A - 一种用黄体酮制备泼尼松龙等系列皮质激素的新工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用黄体酮制备泼尼松龙等系列皮质激素的新工艺，以黄体酮作为起始物，经生物脱氢制得1,2‑脱氢黄体酮，1,2‑脱氢黄体酮生物上羟制得11β‑羟基脱氢黄体酮，最后经一步氧化法对11β‑羟基脱氢黄体酮的17侧链进行改造，获得终产品泼尼松龙；同时还可以使用黄体酮作为起始原料先进行生物上羟得到11β‑羟基黄体酮，再经一步氧化法制得氢化可的松。泼尼松龙、氢化可的松可作为上游产品进一步生产二氟泼尼酯、泼尼瓦酯、甲泼尼龙、丁酸氢化可的松等产品。本发明合成路线短，无有毒有害试剂，能够降低生产成本且易于产业化。

Description

一种用黄体酮制备泼尼松龙等系列皮质激素的新工艺

技术领域

本发明涉及化学合成技术领域，尤其是涉及一种用黄体酮制备泼尼松龙等系列皮质激素的新工艺。

背景技术

甾体激素类药物用作治疗炎症已经有数十年时间。甾体化合物通过与病灶组织细胞内的糖皮质激素受体结合，能够抑制炎症趋化因子以及炎症发生发展整个过程，从而达到抗炎的效果。泼尼松龙作为一种重要的中效糖皮质激素，长期用药安全性高，临床应用广泛，多用于过敏性与自身免疫性疾病的长期治疗，如系统性红斑狼疮，严重支气管哮喘、急淋等等，市场广大。氢化可的松小剂量用于各种肾上腺皮质功能不足症的替代疗法，基本无副作用。

泼尼松龙可以作为上游中间体制备其他附加值较高的甾体激素品种，如二氟泼尼酯、泼尼瓦酯等等(二氟泼尼酯作为眼科用原料药具有广阔的市场前景)。氢化可的松可作为前体生产甲泼尼龙，甲泼尼龙作为中效糖皮质激素有广泛的应用，市场巨大。

目前主流生产泼尼松龙的路线是以植物甾醇发酵产品4AD为起始原料，经一系列结构改造之后制得醋酸可的松；醋酸可的松经生物脱氢反应后制得醋酸泼尼松，再使用保护试剂将3,20-二酮保护后进行11位还原、脱保护获得泼尼松龙。反应式如下：

4AD作为原料成本较低、易获得，具有较好的经济效益，但是该生产路线较长，且对17位侧链进行架构的过程中需要使用剧毒的氰基化试剂，为工业化生产带来了较大的环保隐患；醋酸可的松进行保护、还原、脱保护才可制得泼尼松龙，从原子经济角度考虑合成路线并不理想，且脱保护过程中需使用毒性较强的还原剂亚硝酸钠，企业三废处理费用高，环境污染大。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用黄体酮制备泼尼松龙等系列皮质激素的新工艺，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

本发明提供了一种用黄体酮制备泼尼松龙等系列皮质激素的新工艺，黄体酮经路线1反应得到泼尼松龙，黄体酮经路线2反应得到氢化可的松，包括以下步骤：

(a)路线1：黄体酮经生物脱氢反应，得到1,2-脱氢黄体酮；

(b)路线1：1,2-脱氢黄体酮经生物上羟反应，得到11β-羟基脱氢黄体酮；路线2：黄体酮经生物上羟反应，得到11β-羟基黄体酮；

(c)路线1：11β-羟基脱氢黄体酮经氧化反应，得到产品泼尼松龙；路线2：11β-羟基黄体酮经氧化得到氢化可的松；

反应式如下：

进一步的，所述步骤(a)中，其特征在于生物脱氢使用的菌种为简单节杆菌(拉丁命名：Arthrobacter simplex)。

进一步的，所述步骤(a)中，其特征在于生物脱氢反应发酵工艺如下：

斜面培养→一级培养→二级培养→发酵培养→投料转化→提取

进一步的，所述步骤(a)中，其特征在于生物脱氢反应培养基优选采用以下配比：

斜面培养基：葡萄糖13g/L，酵母膏13g/L，琼脂20g/L，用NaOH溶液调pH到7.0-7.2。

发酵培养基：葡萄糖10g/L，酵母膏1.6g/L，KH₂PO₄ 2.5g/L，用NaOH溶液调pH到7.0-7.2。

进一步的，所述步骤(b)中，其特征在于生物上羟使用的菌种为新月弯孢霉(拉丁命名：Curvularia lunata)。

进一步的，所述步骤(b)中，其特征在于生物上羟反应发酵工艺如下：

斜面培养→一级培养→二级培养→发酵培养→投料转化→提取

进一步的，所述步骤(b)中，所述生物上羟反应培养基优选采用以下配比：

斜面培养基(PDA培养基)：土豆200g/L，葡萄糖20g/L，琼脂20g/L。

发酵培养基：葡萄糖12g/L，玉米浆15g/L，酵母膏6g/L，硫酸铵5g/L，用NaOH溶液调pH到6.4-6.7。

进一步的，所述步骤(c)中，其特征在于氧化反应的氧化剂为过氧乙酸、间氯过氧苯甲酸、双氧水、过氧苯甲酸；所述硅醚化试剂为三甲基氯硅烷(TMSiCl)、氯甲基二甲基氯硅烷(CMDMCS)、叔丁基二苯基氯硅烷(TBDPS)、叔丁基二甲基氯硅烷(TBDMSCl)、叔丁基二甲硅基三氟甲磺酸酯(TBSOTf)。

进一步的，所述步骤(c)中，其特征在于氧化反应的氧化剂为过氧乙酸；所述硅醚化试剂为三甲基氯硅烷。

进一步的，所述步骤(c)中，其特征在于醚化试剂当量为中间体的2.0～4.5eq。

进一步的，所述步骤(c)中，其特征在于醚化试剂当量为中间体的3.0～3.5eq。

进一步的，所述步骤(c)中，其特征在于硅醚化反应的反应温度为-30～30℃；所述氧化反应的反应温度为0～30℃。

进一步的，所述步骤(c)中，其特征在于硅醚化反应的反应温度为0～10℃；所述氧化反应的反应温度为10～20℃。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明以黄体酮作为起始原料，经生物脱氢、生物上羟法制得11β-羟基脱氢黄体酮；11β-羟基脱氢黄体酮再以一步氧化法直接制得终产品泼尼松龙，同时使用黄体酮作为起始原料先进行生物上羟，再经一步氧化法可以制得氢化可的松。本发明缩短了生产周期，避免了大量毒性试剂的使用，降低成本的同时减少了环境污染，较传统路线具有绿色、高效、安全的优点，更适合工业化生产。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1泼尼松龙的制备

步骤一：生物脱氢

斜面培养：配制斜面培养基，将培养基分装于15mL的试管中，121℃，灭菌20分钟，摆成斜面。斜面于37℃培养箱培养1-2天，观察无染菌情况即可进行接种。在无菌条件下，将简单节杆菌接到斜面上，30℃培养1-2天，观察斜面生长良好，放入4℃冰箱保存。

一级培养：配制发酵培养基，分装到250mL三角瓶中，每瓶装50mL，121℃，灭菌20分钟。在无菌条件下，将生长良好的简单节杆菌斜面种子接种到三角瓶中，30℃，150rpm培养18-24小时。

二级培养：配制发酵培养基，分装到2L的三角瓶中，每瓶装200ml，121℃，灭菌20分钟。在无菌条件下，以5％的接种量将一级培养液接种到二级培养三角瓶中，30℃，150rpm培养18-24小时。

发酵培养：使用5L的发酵罐配制3L的发酵培养基，121℃，灭菌20分钟。在无菌条件下，以5％的接种量将二级培养液接种到发酵罐中，温度30℃，转速180rpm，通气量1.5L/min，培养18-24小时。

投料转化：将黄体酮粉碎，取30g投入发酵罐中，投料浓度1％，反应温度32℃，反应时间48-72小时，通过取样TLC监测，确定反应终点。反应完成后，将发酵罐升温至80℃终止反应。

产物提取：发酵液抽滤，得滤饼，干燥后称重，用乙酸乙酯提取滤饼4-5次。合并有机相减压浓缩，干燥，称重得脱氢黄体酮粗品29.2g。测得转化率为93％，收率97％。

产物精制：将脱氢黄体酮粗品用7倍的二氯甲烷和3倍的甲醇，55℃加热搅拌至全溶，浓缩至3倍体积加入1倍乙酸乙酯，继续浓缩，再重复冲入1倍乙酸乙酯三次，浓缩至1倍体积，冷却至室温，再放入冰箱保存冷至0-5℃，抽滤。滤饼再用2倍的乙酸乙酯打浆，加热至回流，搅拌1小时，冷至室温，再放入冰箱保存冷至0-5℃，抽滤，干燥，称重得脱氢黄体酮精品26g，收率89％，纯度>98％。

步骤二：生物上羟

斜面培养：配制斜面培养基，分装到20mL试管中，121℃，灭菌20分钟，摆成斜面。斜面于37℃培养箱培养2天，观察无染菌情况即可进行接种。在无菌条件下，将新月弯孢霉接种到斜面上，28℃培养10-14天，观察斜面有孢子产生，放入冰箱4℃保存。

一级培养：配制发酵培养基，分装到250mL三角瓶中，每瓶装150mL，121℃，灭菌20分钟。在无菌条件下，取生长良好的新月弯孢霉斜面，用无菌水冲洗斜面孢子，制备孢子悬液，接入三角瓶，28℃，150rpm培养18-24小时。

二级培养：使用3L的发酵罐配制1.5L发酵培养基，121℃，灭菌20分钟。在无菌条件下，以10％的接种量将一级培养液接种到二级培养罐中，温度28℃，转速180rpm，通气量2L/mi n，培养18-24小时。

发酵培养：使用50L的发酵罐配制20L的发酵培养基，121℃，灭菌20分钟。在无菌条件下，以5％的接种量将二级培养液接种到发酵罐中，温度28℃，转速350rpm，通气量2L/min，培养18-24小时。

投料转化：将脱氢黄体酮粉碎，取20g投入发酵罐，再加甲醇20mL。投料浓度0.1％，反应温度28℃，反应时间48-72小时。通过取样TLC监测，确定反应终点。反应完成后，将发酵罐升温至80℃终止反应。

产物提取：发酵液抽滤，得滤饼，干燥后称重，用乙酸乙酯提取滤饼4-5次。合并有机相减压浓缩，干燥，称重得11β-羟基脱氢黄体酮粗品19g。测得转化率为80％，收率95％。

产物精制：将11β-羟基脱氢黄体酮粗品用4倍的二氯甲烷和6倍甲醇，60℃加热至全溶，减压浓缩至2倍体积加入1倍甲醇，继续浓缩，再重复冲入1倍甲醇2次，浓缩至一倍体积。冷却至室温，再放入冰箱冷却至0-5℃，抽滤。滤饼用2倍的甲醇打浆，加热至回流，搅拌一小时，放至室温，再放入冰箱冷却至0-5℃，抽滤，干燥，称重得11β-羟基脱氢黄体酮精品15.5g，收率82％，纯度>96％。

步骤三：氧化

将11β-羟基脱氢黄体酮10克、THF 100ml投入反应瓶，搅拌全溶，通氮气保护，降温至10℃以下，加入DMI，缓慢滴加TMSCl 30ml，滴完控温0～10℃反应3h，TLC至无原料点，将反应液稀释于500ml饮用水中，加入10倍乙酯提取，水相乙酯每次3倍提取2次，弃去水层，乙酯层饱和食盐水洗涤2次，减压浓缩至粥状，冲入甲醇三次，每次2倍。浓缩至与约0.5-1倍溶剂体积，冷却至0-5℃，放置2h。过滤，少量甲醇洗涤，得硅醚物中间体，直接投下步反应。

将1000ml二氯甲烷、碳酸氢钾依次投入反应瓶中，激烈搅拌10分钟，调整温度20-25℃，投入上述硅醚物，激烈搅拌10分钟。20℃下滴加过氧乙酸40ml，20分钟滴完，控温5-15℃反应1h。TLC至原料点消失后加入1.0M硫代硫酸钠100ml，搅拌10分钟。分层静置。分出有机相，水层二氯甲烷2倍提取2次。合并有机相，水洗两遍，减压浓缩出二氯甲烷至近干，加入500ml THF，8ml盐酸，控温20～30℃搅拌0.5h，TLC至无原料点，中和反应液至pH7-7.5。浓缩，冲水。过滤，干燥。粗品收率约95％，甲醇重结晶得泼尼松龙精品，收率90％，纯度>98％。总收率57％(对黄体酮)。

实施例2氢化可的松的制备

步骤一：生物上羟

斜面培养：配制斜面培养基，分装到20mL试管中，121℃，灭菌20分钟，摆成斜面。斜面于37℃培养箱培养2天，观察无染菌情况即可进行接种。在无菌条件下，将新月弯孢霉接种到斜面上，28℃培养10-14天，观察斜面有孢子产生，放入冰箱4℃保存。

一级培养：配制发酵培养基，分装到250mL三角瓶中，每瓶装150mL，121℃，灭菌20分钟。在无菌条件下，取生长良好的新月弯孢霉斜面，用无菌水冲洗斜面孢子，制备孢子悬液，接入三角瓶，28℃，150rpm培养18-24小时。

二级培养：使用3L的发酵罐配制1.5L发酵培养基，121℃，灭菌20分钟。在无菌条件下，以10％的接种量将一级培养液接种到二级培养罐中，温度28℃，转速180rpm，通气量2L/min，培养18-24小时。

发酵培养：使用50L的发酵罐配制20L的发酵培养基，121℃，灭菌20分钟。在无菌条件下，以5％的接种量将二级培养液接种到发酵罐中，温度28℃，转速350rpm，通气量2L/min，培养18-24小时。

投料转化：将黄体酮粉碎，取20g投入发酵罐，再加乙醇20mL。投料浓度0.1％，反应温度28℃，反应时间48-72小时。通过取样TLC监测，确定反应终点。反应完成后，将发酵罐升温至80℃终止反应。

产物提取：发酵液抽滤，得滤饼，干燥后称重，用乙酸乙酯提取滤饼4-5次。合并有机相减压浓缩，干燥，称重得11β-羟基黄体酮粗品19.3g。测得转化率为82％，收率97％。

产物精制：将11β-羟基黄体酮粗品用4倍的二氯甲烷和6倍甲醇，60℃加热至全溶，减压浓缩至2倍体积加入1倍甲醇，继续浓缩，再重复冲入1倍甲醇2次，浓缩至一倍体积。冷却至室温，再放入冰箱冷却至0-5℃，抽滤。滤饼用2倍的甲醇打浆，加热至回流，搅拌一小时，放至室温，再放入冰箱冷却至0-5℃，抽滤，干燥，称重得11β-羟基黄体酮精品16g，收率83％，纯度>96％。

步骤二：氧化

将11β-羟基黄体酮10克、THF100ml投入反应瓶，搅拌全溶，通氮气保护，降温至10℃以下，加入DMI，缓慢滴加TMSCl35ml，滴完控温0～5℃反应2h，TLC至无原料点，将反应液稀释于500ml饮用水中，加入10倍乙酯提取，水相乙酯每次3倍提取2次，弃去水层，乙酯层饱和食盐水洗涤2次，减压浓缩至粥状，冲入甲醇三次，每次2倍。浓缩至与约0.5-1倍溶剂体积，冷却至0-5℃，放置2h。过滤，少量甲醇洗涤，得到硅醚物中间体，直接投下步反应。

将1000ml二氯甲烷、碳酸氢钾依次投入反应瓶中，激烈搅拌10分钟，调整温度20-25℃，投入上述硅醚物，激烈搅拌10分钟。20℃下滴加过氧乙酸40ml，20分钟滴完，控温20～30℃反应1h。TLC至原料点消失后加入1.0M硫代硫酸钠100ml，搅拌10分钟。分层静置。分出有机相，水层二氯甲烷2倍提取2次。合并有机相，水洗两遍，减压浓缩出二氯甲烷至近干，加入500ml THF，8ml盐酸，控温20～30℃搅拌0.5h，TLC至无原料点，中和反应液至pH7～7.5。浓缩，冲水。过滤，干燥。粗品收率约90％，甲醇重结晶得氢化可的松精品，收率92％，纯度>98％，总收率67％(对黄体酮)。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种用黄体酮制备泼尼松龙等系列皮质激素的新工艺，其特征在于，反应式为：

反应步骤如下：

(a)路线1：黄体酮经生物脱氢反应，得到1,2-脱氢黄体酮；

(b)路线1：1,2-脱氢黄体酮经生物上羟反应，得到11β-羟基脱氢黄体酮；路线2：黄体酮经生物上羟反应，得到11β-羟基黄体酮；

(c)路线1：11β-羟基脱氢黄体酮经氧化反应，得到产品泼尼松龙；路线2：11β-羟基黄体酮经氧化得到氢化可的松。

2.根据权利要求1所述的黄体酮制备泼尼松龙等系列皮质激素的新工艺，其特征在于所述步骤(a)中，生物脱氢反应的菌种为简单节杆菌；所述步骤(b)中，生物上羟使用的菌种为新月弯孢霉；所述步骤(c)中，硅醚化反应所述硅醚化试剂为三甲基氯硅烷

(TMSiCl)、氯甲基二甲基氯硅烷(CMDMCS)、叔丁基二苯基氯硅烷(TBDPS)、叔丁基二甲基氯硅烷(TBDMSCl)、叔丁基二甲硅基三氟甲磺酸酯(TBSOTf)，所述溶剂为THF、乙腈、二氯甲烷，所述氧化剂为过氧乙酸、间氯过氧苯甲酸、双氧水、过氧苯甲酸。

3.根据权利要求1、2所述的黄体酮制备泼尼松龙等系列皮质激素的新工艺，其特征在于所述步骤(c)中，硅醚化反应所述硅醚化试剂为三甲基氯硅烷；所述溶剂为THF；所述氧化剂为过氧乙酸。

4.根据权利要求1、2所述的黄体酮制备泼尼松龙等系列皮质激素的新工艺，其特征在于所述步骤(c)中，硅醚化反应所述反应温度为0～10℃；氧化反应所述反应温度为10～20℃。