DE1295552B - Verfahren zur Herstellung von 3-oxygenierten 11ª‰-Hydroxy-1, 4-pregnadienen auf mikrobiologischem Wege - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von 3-oxygenierten 11ª‰-Hydroxy-1, 4-pregnadienen auf mikrobiologischem Wege

Info

Publication number
DE1295552B
DE1295552B DE1963M0057288 DEM0057288A DE1295552B DE 1295552 B DE1295552 B DE 1295552B DE 1963M0057288 DE1963M0057288 DE 1963M0057288 DE M0057288 A DEM0057288 A DE M0057288A DE 1295552 B DE1295552 B DE 1295552B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
bacillus cereus
oxygen
oxygenated
dehydrating
hydroxy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE1963M0057288
Other languages
English (en)
Inventor
Long Robert Ayden
Stoudt Thomas Henry
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Merck and Co Inc
Original Assignee
Merck and Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Merck and Co Inc filed Critical Merck and Co Inc
Publication of DE1295552B publication Critical patent/DE1295552B/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von 3-oxygenierten 11ß-Hydroxy-1,4-pregnadienen durch Einwirkung eines Sauerstoffs einführenden und dehydrierenden Stammes von Bacillus cereus oder von Sauerstoff einführenden und dehydrierenden Enzymen, die durch Mikroorganismen der Species Bacillus cereus erzeugt worden sind, auf 3-oxygenierte 4-Pregnene mit mindestens einem Wasserstoffatom in der 1-, 2- und 11ß-Stellung.
  • Die Entdeckung der bemerkenswerten therapeutischen Wirksamkeit von Prednisolon und damit verwandten Verbindungen mit einer Doppelbindung in der 1(2)-Stellung und einem Hydroxysubstituenten am Kohlenstoffatom 11 hat ein Interesse an der Auffindung einfacher und vorteilhafter Methoden zur Herstellung dieser Verbindungen wachgerufen. Zwei hauptsächliche Schwierigkeiten bei der Synthese von Prednisolon und verwandten Verbindungen aus technisch erhältlichen Ausgangsstoffen sind die Einführung der 1(2)-ständigen Doppelbindung und die Einführung des 11-ständigen Hydroxysubstituenten. Es sind zwar verschiedene Methoden zur Synthese dieser Steroide entwickelt worden; diese Verfahren sind jedoch nicht völlig zufriedenstellend, und man hat daher nach anderen Methoden gesucht, die zur Herstellung dieser Steroide in hohen Ausbeuten besser geeignet sind.
  • Methoden zur Einführung eines Sauerstoffsubstituenten in Steroide durch Einwirkung von Mikroorganismen sind an sich bekannt, z. B. die Einführung von Sauerstoff in die Stellungen 6, 11 oder 14 des Steroidgeriists mit Hilfe von Mikroorganismen der Ordnung Mucorales. Auch verschiedene Methoden zur DehS-drierung von Steroiden- in der 1-Stellung sind bekannt, z. B. die in der Literatur beschriebene Umwandlung von Hydrocortison in Prednisolon mittels Bacillus sphaerisuc.
  • Die Erfindung betrifft ein mikrobiologisches Verfahren zur gleichzeitigen Einführung einer 11ß-ständigen Hydroxygruppe und der 1(2)-Dehydrierung von 3-oxygenierten 4-Pregnenverbindungen in einem einzigen Arbeitsgang. Gemäß der Erfindung bewirkt Bacillus cereus diese Umwandlung von 3-oxygenierten 4-Pregnenen sowie von alkylierten, insbesondere methylierten Derivatep derselben zu den entsprechenden 11ß-Hydroxy-1,4-pregnadienen in hoher Ausbeute. Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird 4-Pregnen-17a,21-diol-3,20-dion, welches auch als Reichsteinsche Verbindung S` oder als ' 11-Desoxy-17a-hydroxycorticosteron bezeichnet wird, durch Einwirkung von durch Mikroorganismen der Species Bacillus cereus erzeugten Enzymen in Prednisolon umgewandelt. Die Erfindung stellt also ein wertvolles Verfahren zur Herstellung von Prednisolon und damit verwandten Verbindungen dar.
  • Der erfindungsgemäß verwendete Mikroorganismus Bacillus cereus ist in »Bergey's Manual of Determinative Bacteriology«, 7. Auflage (1957), S. 617 und 618, identifiziert und beschrieben. Stämme von Bacillus cereus, die imstande sind, die erfindungsgemäße Umwandlung von Steroiden zu bewirken, können aus bekannten Kultursammlungen bezogen werden. Zum Beispiel ist ein Stamm einer Kultur von Bacillus cereus, nämlich American Type Culture Collection (ATCC) Nr. 14 737, aus der in Washington, D. C. (V. St. A.), befindlichen Sammlung erhältlich.
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Ausgangssteroid der Wirkung von sauerstoffeinführenden und dehydrierenden Enzymen ausgesetzt, die durch Züchtung eines geeigneten Stammes von Bacillus cereus erzeugt worden sind. Dies geschieht am zweckmäßigsten durch aerobe Züchtung des Mikroorganismus in einem geeigneten Nährmedium in enger Berührung mit dem Ausgangssteroid. Die Fermentation oder das Wachstum des Mikroorganismus wird fortgesetzt, bis die gewünschte 11ß-Hydroxylierung und 1(2)-Dehydrierung erfolgt ist. Das umzuwandelnde Steroid kann unmittelbar einem geeigneten Medium zugesetzt werden, das dann mit einem Sauerstoff einführenden und dehydrierend wirkenden Stamm von Bacillus cereus beimpft und unter aeroben Bedingungen bebrütet wird. Vorzugsweise wird das Verfahren so durchgeführt, daß man zuerst den Mikroorganismus in einem geeigneten Fermentationsmedium züchtet, dann das Steroid zusetzt und die Züchtung des Mikroorganismus unter aeroben Bedingungen so lange fortsetzt, bis die gewünschte Umwandlung stattgefunden hat.
  • Das Steroid kann zu dem Nährmedium als Suspension in einem geeigneten Mittel, wie Wasser, als Lösung in einem Lösungsmittel, wie Aceton oder Propylenglykol, oder in feinverteilter Form, z. B. als ultrafein gemahlenes (mikronisiertes) Pulver, zugesetzt werden. Im allgemeinen ist es erwünscht, daß das Steroid in sehr feinteiliger Form vorliegt, um die innigste Berührung mit dem Kulturmedium und die Vollständigkeit der Umsetzung zu gewährleisten.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung kann sowohl mit stationären als auch mit Submerskulturen des unter aeroben Bedingungen wachsenden Bacillus cereus durchgeführt werden; für praktische Zwecke ist jedoch am vorteilhaftesten, den Mikroorganismus unter submersen Bedingungen in einem geeigneten wäßrigen Fermentationsmedium zu züchten, welches das Steroid enthält. Die Menge an Steroid, die sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren umwandeln läßt, richtet sich zum Teil nach den jeweiligen Umgebungsbedingungen, teils nach dem umzuwandelnden Steroid.
  • Die für die Züchtung geeigneter Stämme von Bacillus cereus geeigneten wäßrigen Nährmedien müssen assimilierbaren Kohlenstoff und Stickstoff sowie geringe Mengen an anorganischen Salzen enthalten. Um den assimilierbaren Kohlenstoff zur Verfügung zu stellen, können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die üblichen Stoffe, wie Glukose, Invertzuckermelasse oder Sachcarose, als Bestandteil des Fermentationsmediums verwendet werden. Als Stickstoff liefernde Stoffe können die bei technischen Fermentationsverfahren üblichen Stoffe, wie digeriertes Lactalbumin, bekannt unter der Handelsbezeichnung »Edamin«, und Maisquellwasser, oder anorganische Stickstoffverbindungen, wie Natriumnitrat und Ammoniumnitrat, in zufriedenstellender Weise in dem Fermentationsmedium verwendet werden. Geringe Mengen an anorganischen Salzen, z. B. geeignete lösliche Salze des Magnesiums, Kaliums, Natriums und Eisens, sind gewöhnlich in den Stoffen enthalten, die gleichzeitig den assimilierbaren Kohlenstoff und Stickstoff liefern, können aber auch in-geringen Mengen unmittelbar zu dem Fermentationsmedium zugesetzt werden, um das Wachstum des Sauerstoff einführenden und dehydrierend wirkenden Mikroorganismus am stärksten zu fördern.
  • Ein Beispiel für ein geeignetes Nährmedium hat die folgende Zusammensetzung: Fleischextrakt .......... 1 Gewichtsprozent Glycerin ............... 1 Gewichtsprozent KH2P04 . . . . . . . . . . . . . . . 0,1 Gewichtsprozent CaC12 . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,15 Gewichtsprozent pH .................... 7,0 Es können jedoch auch andere Nährmedien verwende werden.
  • Der Zusatz geringer Mengen von Schaumverhinderungsmitteln ist zwar nicht wesentlich, bei einigen Fermentationsmedien aber zweckmäßig, um die höchsten Ausbeuten am Umwandlungsprodukt zu erzielen. Bei gewissen Fermentationsmedien ist der Zusatz von Oxazalin, einem nichtflüchtigen kationischen oberflächenaktiven Mittel vom Typ der Amine, besonders wirksam zur Verminderung der Schaummenge; man kann jedoch auch mit anderen Schaumverhinderungsmitteln arbeiten, die als wirksam für diesen Zweck bekannt sind.
  • Die als Ausgangssteroide dienenden, in 3-Stellung Sauerstoff enthaltenden 4-Pregnenverbindungen mit mindestens einem Wasserstoffatom in der 1-, 2- und 11ß-Stellung können sonst unsubstituiert sein oder in verschiedenen Stellungen des Steroidkerns Substituenten, wie Keto-, Hydroxyl-, Acyloxy-, Halogen oder Alkylgruppen, aufweisen. Außerdem können diese Ausgangsverbindungen in der 17-Stellung eine Ketolseitenkette, eine gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffseitenkette oder eine carboxylgruppenhaltige Seitenkette besitzen. Beispiele für verfahrensgemäß zu verwendende Ausgangssteroide sind Progesteron, 4-Pregnen-17ca-ol-3,20-dion, Desoxycorticosteron, 4-Pregnen-17a,21-diol-3,20-dion, 5,6-Dichlor-4-pregnen-3ß-ol-20-on, 16ß-Methylverbindung S, 16ca-Methylverbindung S, 6rx,16,x-Dimethylverbindung S, 16-Methylverbindung S, 2-Methylverbindung S, 6a-Methylverbindung S, 16x-Hydroxyverbindung S, 6a-Fluorverbindung S.
  • Zum Beispiel kann die Verbindung S (4-Pregnen-17ca,21-diol-3,20-dion) nach der folgenden Verfahrensweise in Prednisolon übergeführt werden: Ein steriles Kulturmedium, wie eines der obengenannten, wird zunächst beimpft, indem man eine geringe Menge einer Schrägröhrchenkultur einführt, die einen Sauerstoff einführenden und dehydrierend wirkenden Stamm von Bacillus cereus enthält. Das beimpfte Nährmedium wird 24 bis 28 Stunden bei etwa 28'C unter Bewegung in Gegenwart von Sauerstoff bebrütet. Dann wird eine Lösung der Verbindung S zu dem Fermentationsmedium zugesetzt und die Bewegung und Belüftung etwa 16 Stunden bzw. bis zur Beendigung der Hydroxylierung und Dehydrierung fortgesetzt.
  • Wenn die Hydroxylierung und Dehydrierung beendet ist, kann das gebildete 11ß-Hydroxy-41,4-steroid aus der Fermentationsflüssigkeit durch Extrahieren mit einem mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel, z. B. Chloroform, Methylenchlorid, Ester von organischen Carbonsäuren, oder aromatische Kohlenwasserstoffe, gewonnen werden. Die das gewünschte Steroid enthaltende Lösung kann dann eingedampft und das Produkt durch Umkristallisieren oder nach anderen bekannten Methoden weiter gereinigt werden.
  • Ebenso kann das erfindungsgemäße Verfahren auch durchgeführt werden, indem man Enzyme, die durch die Fermentation von Bacillus cereus erzeugt worden sind, mit dem Steroid in Berührung bringt. Zu diesem Zweck können die Enzyme nach bekannten Methoden aus der Fermentationsflüssigkeit gewonnen und in einem wäßrigen Medium mit dem Steroid in innige Berührung gebracht werden.
  • Die folgenden Beispiele erläutern das Verfahren der Erfindung.
  • Beispiel 1 Je 40 ml des oben angegebenen Nährmediums werden in 250-ml-Erlenmeyerkolben 15 Minuten bei 121'C sterilisiert. Dann werden die Medien mit einer Schrägröhrchenkultur eines Stammes von Bacillus cereus, ATCC Nr. 14 737, beimpft. Das Gemisch wird etwa 24 Stunden in einer rotierenden Schüttelmaschine bei 220 U/Min. und einem Hub von 5 cm unter Innehaltung einer Temperatur von 28°C in Bewegung gehalten. Am Ende der 24stündigen Bebrütung wird die Kultur verwendet, um zehn Kolben des gleichen Mediums zu beimpfen, wobei das Impfgut in einer Menge von 10 0/0 angewandt wird.
  • Nach 24 Stunden wird eine Lösung von 10 mg der Reichsteins Verbindung S in 1 ml Äthanol zu jedem Kolben zugesetzt, und das Medium wird weitere 16 Stunden in Bewegung gehalten.
  • Danach wird das das Steroid enthaltende fermentierte Medium auf einen pH-Wert von 4,0 eingestellt und fünfmal mit je 1/2 Raumteil Äthylacetat extrahiert. Das kristalline Prednisolon wird aus den vereinigten Extrakten durch Abdampfen des Äthylacetats im Vakuum isoliert. Ausbeute 270/,; F.240 bis 241 ° (unter Zersetzung).
  • Beispiel 2 Nach der Verfahrensweise des Beispiels 1, jedoch mit dem nachstehend angegebenen Nährmedium, erzielt man eine ähnliche Umwandlung der Verbindung S in Prednisolon (Ausbeute 240/0): Fleischextrakt . . . . . . . . . . . 0,2 Gewichtsprozent Polypepton ............. 0,2 Gewichtsprozent Glycerin . . . . . . . . . . . . . . . . 0,2 Gewichtsprozent pH ..................... 7,0 Beispiel 3 Nach der Verfahrensweise des Beispiels 1 werden 1, 5, 25 bzw. 50 mg der Verbindung S an Stelle von 10 mg in Prednisolon übergeführt.
  • Beispiel 4 Nach der Verfahrensweise des Beispiels 2 wird die 16ca-Methylverbindung S an Stelle der Verbindung S in 16a-Methylprednisolon übergeführt. Letzteres kann als 21-Acetat (F. 145 bis 149°) identifiziert werden.

Claims (4)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von 3-oxygenierten 11ß-Hydroxy-1,4-pregnadienen auf mikrobiologischem Wege, dadurch gekennzeichnet, daß man eine 3-oxygenierte 4-Pregnenverbindung mit mindestens 1 Wasserstoffatom in den Stellungen 1, 2 und 11ß, insbesondere ein entsprechendes Alkylderivat, der Einwirkung eines Sauerstoff einführenden und dehydrierend wirkenden Stammes von Bacillus cereus oder Sauerstoff einführenden und dehydrierend wirkenden Enzymen, die durch Mikroorganismen der Species Bacillus cereus erzeugt worden sind, aussetzt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Ausgangssteroid mit Sauerstoff einführenden und dehydrierend wirkenden Stamm von Bacillus cereus unter aeroben Bedingungen in einem wäßrigen Nährmedium in innige Berührung bringt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man auf 4-Pregnen-17oc,21-diol-3,20-dion ein Sauerstoff einführendes und dehydrierend wirkendes Enzym, welches durch Bacillus cereus, ATCC 14 737, erzeugt ist, einwirken läßt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das wäßrige Nährmedium Fleischextrakt und Glycerin enthält,
DE1963M0057288 1962-07-09 1963-06-25 Verfahren zur Herstellung von 3-oxygenierten 11ª‰-Hydroxy-1, 4-pregnadienen auf mikrobiologischem Wege Pending DE1295552B (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US20860862A 1962-07-09 1962-07-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1295552B true DE1295552B (de) 1969-05-22

Family

ID=22775245

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1963M0057288 Pending DE1295552B (de) 1962-07-09 1963-06-25 Verfahren zur Herstellung von 3-oxygenierten 11ª‰-Hydroxy-1, 4-pregnadienen auf mikrobiologischem Wege

Country Status (3)

Country Link
CH (1) CH471100A (de)
DE (1) DE1295552B (de)
GB (1) GB1041175A (de)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *

Also Published As

Publication number Publication date
GB1041175A (en) 1966-09-01
CH471100A (de) 1969-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1768215C3 (de) Verfahren zur Herstellung von 1,4-Androstadien-3,17-dlon und 4-Androsten-3,17-dion durch mikrobiologischem Abbau
DE1154102B (de) Verfahren zur Herstellung therapeutisch wirksamer Steroidverbindungen
EP0014991B1 (de) Mikrobiologisches Verfahren zur Herstellung 7-alpha-hydroxylierter Steroide
DE1295552B (de) Verfahren zur Herstellung von 3-oxygenierten 11ª‰-Hydroxy-1, 4-pregnadienen auf mikrobiologischem Wege
US2863806A (en) 17alpha hydroxylation of steroids by trichoderma viride
EP0061687B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines tricyclischen Steroid-Abbauproduktes
CH385204A (de) Verfahren zur Herstellung von Steroidverbindungen
AT254407B (de) Herstellung von Retrosteroiden
DE1909152A1 (de) Verfahren zur Herstellung von 11 alpha-Hydroxy-3-oxo-delta?-Steroiden der Pregnan- und Androstanreihe mittels Mischfermentation
DE1618582C3 (de) Verfahren zur Herstellung von 17-Ketosteroiden der Androstanreihe aus den entsprechenden Steroiden mit einer Seitenkette in 17-Stellung durch mikrobiologischen' Abbau
DE1793750C3 (de) Verfahren zur Herstellung von Fluorverbindungen der Pregnanreihe
DE1418394C3 (de) Verfahren zur Herstellung von Fluorverbindungen der Pregnanreihe
DE1568932C (de) Verfahren zur Herstellung von 1,4-Androstadien-3,17-dion und 4-Androsten-3,17dion durch mikrobiologischen Abbau
EP0039894B1 (de) Neue delta-17(20)-BNC-Verbindungen und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE1230797B (de) Verfahren zur 1- und/oder 4-Dehydrierung von Steroidverbindungen
CH338827A (de) Verfahren zur Herstellung von Polyhydroxysteroiden mittels hydroxylierender Enzyme verschiedener Arten von Mikroorganismen
DE1005961B (de) Verfahren zur Herstellung von Polyoxysteroiden der Pregnanreihe
DE1618582B2 (de) Verfahren zur herstellung von 17- ketosteroiden der androstanreihe aus den entsprechenden steroiden mit einer seitenkette in 17-stellung durch mikrobiologischen abbau
EP0014971A1 (de) Verfahren zur Herstellung von 1-alpha-Hydroxydehydroepiandrosteron
DE1158063B (de) Verfahren zur Herstellung von therapeutisch wirksamen Steroidverbindungen
DE1001681B (de) Verfahren zur Herstellung von 21-Oxypregnanen
DE1128854B (de) Verfahren zur Herstellung von 11-hydroxylierten Steroiden der Pregnanreihe
DE1005960B (de) Verfahren zur Herstellung von 17-Oxypregnanen
DE1231697B (de) Verfahren zur Herstellung von 11alpha-Oxy-delta 4-3-ketosteroiden
DE1300560B (de) Verfahren zur Spaltung von racemischen Steroiden