DE2340162A1 - BICYCLIC CONNECTION - Google Patents
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Description
RAN 4104/119RAN 4104/119
F. HoiFmann-La Roche & Co. Aktiengesellschaft, Basel/SchweizF. HoiFmann-La Roche & Co. Aktiengesellschaft, Basel / Switzerland
Die Erfindung betrifft eine bicyclische Verbindung, nämlich die 20ß-Hydroxy-9-oxo—1,2,3,4,10,19-hexanor— 5,9-seco-pregnan-5-säure der FormelThe invention relates to a bicyclic compound, namely 20β-hydroxy-9-oxo-1,2,3,4,10,19-hexanor-5,9-seco-pregnan-5-acid the formula
HOOC CH2
CH2HOOC CH 2
CH 2
sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.and a method for their production.
Grn/28.5.73Green / 5/28/73
409813/1137409813/1137
Die neue Verbindung wird erfindungsgemäss dadurch erhalten, dass man 3ßj20ß-Dihydroxypregn-5-en oder 20ß-Hydroxypregn-4-en-3-on mit an aliphatische Kohlenwasserstoffe adaptiertem Mycobacterium phlei ATCC 19249 oder Mutanten davon fermentiert.According to the invention, the new compound is obtained by adding 3β, 20β-dihydroxypregn-5-ene or 20β-hydroxypregn-4-en-3-one with Mycobacterium phlei ATCC 19249 adapted to aliphatic hydrocarbons or Fermented mutants of it.
Die Adaptation von M. phlei ATCC 19249 an aliphatische 'Kohlenwasserstoffe kann in an sich bekannter Weise dadurch erfolgen, dass man den Mikroorganismus aus Kultursubstraten, die Glucose enthalten, auf solche Substrate Uberimpft, in denen die Glucose in zunehmenden Masse durch aliphatische Kohlenwasserstoffe, insbesondere C,h-C, o-Alkane, ersetzt wird.The adaptation of M. phlei ATCC 19249 to aliphatic '' Hydrocarbons can be produced in a manner known per se by removing the microorganism from growing media, which contain glucose, inoculated onto substrates in which the glucose is increased in mass by aliphatic Hydrocarbons, especially C, h-C, o-alkanes, is replaced.
Als Mutanten können Spontanmutanten oder auf physikalischem oder chemischen Weg erzeugte Mutanten eingesetzt werden. Mutanten können durch Bestrahlung, z.B. mit UV-Licht oder Gammastrahlen, oder durch Behandlung mit mutierenden Agentien, z.B. N-Methyl-nitro-nitrosoguanidin oder Bromuracil erzeugt werden. Vorzugsweise werden für das erfindungsgernässe Verfahren Spontanmutanten eingesetzt. Die Selektierung der Mutanten kann dadurch vorgenommen, werden, dass man Einzelkolonien auf Agarplatten überträgt, welche das abzubauende Steroid als Kohlenstoffquelle enthalten. Aus solchen Agarsubstraten erhaltene Einzelkolonien werden sohliesslich auf Agarplatten übertragen, die als Kohlenstoffquelle das Verfahrensprodukt, d.h., die oben erwähnte Secosäure enthalten. Diejenigen Kulturen, die auf solchen Nährböden kein Wachstum zeigen, werden für die erfindungsgemässe Fermentation verwendet.Spontaneous mutants or mutants produced by physical or chemical means can be used as mutants will. Mutants can be caused by irradiation, e.g. with UV light or gamma rays, or by treatment with mutating agents such as N-methyl-nitro-nitrosoguanidine or bromuracil can be generated. Preferably for the In accordance with the invention, spontaneous mutants are used. The selection of the mutants can be done by transferring single colonies to agar plates, which contain the steroid to be broken down as a carbon source. Single colonies obtained from such agar substrates become finally transferred to agar plates as the carbon source the process product, i.e. contain the above-mentioned seco acid. Those cultures based on such Culture media showing no growth are used for the fermentation according to the invention.
Die Durchführung des erfindungsgemassen Verfahrens kann analog den flir die aerobe Fermentierung von Steroiden mit Mikroorganismen bekannten Arbeitsmethoden erfolgen. Als Kultursubstrat kommen insbesondere flüssige Medien inCarrying out the method according to the invention can be carried out analogously to the working methods known for the aerobic fermentation of steroids with microorganisms. In particular, liquid media are used as a culture substrate
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Betracht, die eine assimilierbare Stickstoffquelle und eine assimilierbare Kohlenstoffquelle neben anorganischen Salzen enthalten. Als assimilierbare Stickstoffquellen kommen tierische, pflanzliche, mikrobielle und anorganische Stickstoffverbindungen in Betracht, wie Fleischextrakte, Peptone, Cornsteep, Hefeextrakt, Glycin und Natriumnitrat. Als Kohlenstoffquelle sind Zucker, wie Glucose und insbesondere das zu fermentierende Steroid selbst verwendbar. Das Nährmedium kann ferner Spurenelemente, wie Eisen, Schwefel und Phosphor sowie Wachstumsfaktoren, z.B. Vitamine wie Biotin oder Pyridoxin, oder Auxine, wie Indolylessigsäure enthalten. Zum Schütze vor Infektionen kann das Medium sterilisiert und/oder mit das Wachstum von Fremdorganismen hemmenden Stoffen, wie Benzoaten, Antibiotika usw. versehen werden. Die Ferinentierung wird vorzugsweise im neutralen oder schwach sauren pH-Bereich z.B. bei pH 6-7 durchgeführt. Die Fermentierungstemperatur kann zwischen 18 und 40° betragen, vorzugsweise wird bei etv?a 28° gearbeitet.Consider having an assimilable nitrogen source and an assimilable carbon source in addition to inorganic salts contain. Come as assimilable sources of nitrogen animal, vegetable, microbial and inorganic nitrogen compounds into consideration, such as meat extracts, peptones, cornsteep, yeast extract, glycine and sodium nitrate. As a carbon source sugars such as glucose and in particular the steroid to be fermented itself can be used. The nutrient medium can also trace elements such as iron, sulfur and phosphorus as well as growth factors such as vitamins such as biotin or Pyridoxine, or auxins, such as indolylacetic acid. To protect against infection, the medium can be sterilized and / or with substances that inhibit the growth of foreign organisms, such as Benzoates, antibiotics, etc. are provided. The vacation is preferably carried out in the neutral or weakly acidic pH range, e.g. at pH 6-7. The fermentation temperature can be between 18 and 40 °, preferably at etv? a 28 ° worked.
Das als Ausgangsstoff verwendete Steroid wird der Fermentationskultur vorzugsweise in Lösung, z.B. in Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid, Aethanol oder Aceton, zugesetzt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, das Steroid der Gärlösung nach und nach zuzusetzen und vor jedem neuen Zusatz den vollständigen Abbau des zuvor zugesetzten Steroids abzuwarten. The steroid used as the starting material is preferably added to the fermentation culture in solution, e.g. in dimethyl sulfoxide, Dimethylformamide, ethanol or acetone added. It has been shown to be beneficial to the steroid of the fermentation solution to add gradually and to wait for the complete breakdown of the previously added steroid before each new addition.
beendeter Fermentation kann das Verfahrensprodukt aus der Kulturlösung in an sich bekannter Weise, z.B. durch Extraktion, Gegenstromextraktion und Chromatographie, isoliertWhen the fermentation has ended, the process product can be removed from the culture solution in a manner known per se, for example by Extraction, countercurrent extraction and chromatography, isolated
Die 20ß-Hydroxy-9-oxo-l,2,3,4,10,19-hexanor-5,9-seeopregnan-5-säure wurde bisher nicht besehrieben. Sie stellt ein20β-Hydroxy-9-oxo-1,2,3,4,10,19-hexanor-5,9-seeopregnan-5-acid has not been described so far. She is hiring
4098 13/11374098 13/1137
wertvolles Zwischenprodukt in der Synthese von Steroiden dar, in die sie in Analogie zu bekannten Methoden (vgl. Belgische Patentschrift 741826) übergeführt werden kann.valuable intermediate in the synthesis of steroids, into which it can be converted in analogy to known methods (cf. Belgian patent specification 741826).
Mycobacterium phlei ATCC 19249, adaptiert an Cli+-C,gn-Alkane, wurde von Schrägagarkultüren auf einen Nährboden folgender Zusammensetzung übergeimpft:Mycobacterium phlei ATCC 19249, adapted to C li + -C, gn-alkanes, was inoculated from slant agar culture doors onto a culture medium with the following composition:
Difco-Nährbruhe 23 gDifco nutrient broth 23 g
C,4-C-,ο-n-Alkane 10 mlC, 4 -C-, ο-n-alkanes 10 ml
Spurenelementlosung I mlTrace element solution I ml
Destill. Wasser ' . 1000 mlDistillery. Water ' . 1000 ml
Spurenelementlösung: 11 g ZnSO1, .7 H3O; 6 g MhSOj1.4 H3O; 1 g PeSO4.7 H2Oj'0,5 g CoSOj+. 7 H2O; 0,04 g CuSO4.5 HgOj 0,06 g 0,01 g KJj 5 g Aethylendiamintetraessigsäure in 1000 mlTrace element solution: 11 g ZnSO 1 , .7 H 3 O; 6 g of MhSOj 1 .4 H 3 O; 1 g PeSO 4 .7 H 2 Oj'0.5 g CoSOj + . 7 H 2 O; 0.04 g CuSO 4 .5 HgOj 0.06 g 0.01 g KJj 5 g ethylenediaminetetraacetic acid in 1000 ml
H7BO7JH 7 BO 7 J
destill. Wasser.distill. Water.
Die Kulturen wurden in 5OO ml'-Erlenmeyerkolben mit je 100 ml Nährlösung 48 Stunden bei 28° auf einer rotierenden Schuttelmaschine (16O UpM) angezüchtet. Mit den so erhaltenen Kulturen wurden 7-Liter-Kleinfermenter mit einem Nährmedium folgender Zusammensetzung beimpft:The cultures were in 5OO ml'-Erlenmeyer flasks with each 100 ml nutrient solution for 48 hours at 28 ° on a rotating Shaking machine (160 rpm) cultivated. With the thus obtained Cultures were inoculated into 7 liter small fermenters with a nutrient medium of the following composition:
3ß,20ß-Dihydroxypregn-5-en3β, 20β-dihydroxypregn-5-en
NH..NO, 4 3NH..NO, 4 3
KH2PO4 K2HPO4 Na2HPO4.2 H2O MgSO4.7 H2O KClKH 2 PO 4 K 2 HPO 4 Na 2 HPO 4 .2 H 2 O MgSO 4 .7 H 2 O KCl
409813/1137409813/1137
FeSO4 . 7 H2O 0,001 gFeSO 4 . 7 H 2 O 0.001 g
Leitungswasser, pH 7,0 1000 mlTap water, pH 7.0 1000 ml
Die Kulturen wurden 15 Tage bei 28° unter Belüftung und Rühren inkubiert. Von den so erhaltenen Kulturen wurden Ausplattungen auf Agarplatten vorgenommen, die als Kohlen-stoffquelle nur 3ßj20ß-Dihydroxypregn~5-en enthielten. Die Ausplattungen wurden mehrmals wiederholt, wobei der Steroid-« gehalt in den Agarplatten erhöht wurde. Schliesslich wurden weitere Plattenkulturen angelegt, deren Agar als Kohlenstoff quelle nur 20ß-Hydroxy-9-oxo-l,2,3,4,10,19-hexanor-5,9~seco-pregnan-5-säure enthielt. Diejenigen Kulturen, die auf diesen Platten kein Wachstum zeigten, wurden für die erfindungsgemässe Fermentation benutzt. Zur Aufbewahrung der Kulturen wurde von der Biomasse eine Suspension in steriler 1Obiger Magermilchlösung hergestellt, die in 2-ml-Ampullen abgefüllt und unter flüssigem Stickstoff aufbewahrt wurde.The cultures were incubated for 15 days at 28 ° with aeration and stirring. From the cultures thus obtained were Plating made on agar plates as a carbon source only contained 33, 20β-dihydroxypregn ~ 5-ene. the Plating was repeated several times, increasing the steroid content in the agar plates. Finally were Further plate cultures were set up, the agar of which was only 20β-hydroxy-9-oxo-1,2,3,4,10,19-hexanor-5,9 ~ seco-pregnan-5-acid as a carbon source contained. Those cultures that showed no growth on these plates were used for the fermentation according to the invention used. To store the cultures, a suspension in sterile was made of the biomass 1Above skimmed milk solution prepared in 2 ml ampoules was bottled and stored under liquid nitrogen.
• ι «pt» r 7 TT f \ .
• ι «pt»
0,0001$ FeSO4 . 7 H3O$ 0.0001 FeSO 4 . 7 H 3 O
in Leitungswasser, pH 7,0 (eingestellt mit NaOH) wurde mit dem Inhalt von 2 gemäss Beispiel 1 hergestellten Ampullen beimpft. Die Kultur wurde 48 Stunden bei 28° unter Schütteln inkubiert. Mit dieser Vorkultur wurden 8 Liter Nährmediumin tap water, pH 7.0 (adjusted with NaOH) with the contents of 2 ampoules prepared according to Example 1 inoculates. The culture was stirred for 48 hours at 28 ° incubated. 8 liters of nutrient medium were obtained with this preculture
409813/1137409813/1137
im Kleinfermenter beimpft, der 2 Tage bei 28° unter Rühren und Belüftung (640 UpM, 2 Liter Luft/min) inkubiert wurde, wobei der pH-Wert durch Zusatz von 28^iger Natronlauge auf pH 7,0 eingestellt wurde. Dieser Fermenterinhalt diente als Impfgut für einen 180-Liter Fermenter mit. der gleichen Nährlösung, der bei 32°, 1100 UpM und einer Belüftungsrate von 100-1J50 Liter/min inkubiert wurde. Nach 27 Stunden war der Glucosegehalt des Nährmediums auf 0,2^ gesunken. Zu diesem Zeitpunkt wurden 180 g j5ß,20ß-Dihydroxypregn-5-en, gelöst in 36OÖ ml Dimethylsulfoxid, zugesetzt. Die Umsetzung des Steroids wurde durch DUnnschichtchromatographie von Proben verfolgt. Das PH wurde durch Zusatz von Natronlauge zwischen 6,5 und 7,0 gehalten.inoculated in the small fermenter, which was incubated for 2 days at 28 ° with stirring and aeration (640 rpm, 2 liters of air / min), the pH being adjusted to pH 7.0 by adding 28% sodium hydroxide solution. This fermenter content served as inoculum for a 180 liter fermenter. the same nutrient solution which was incubated at 32 °, 1100 rpm and an aeration rate of 100-150 liters / min. After 27 hours the glucose content of the nutrient medium had fallen to 0.2 ^. At this point 180 g of j5β, 20β-dihydroxypregn-5-ene, dissolved in 360 ml of dimethyl sulfoxide, were added. The conversion of the steroid was followed by thin-layer chromatography of samples. The pH was kept between 6.5 and 7.0 by adding sodium hydroxide solution.
Nach 63 Stunden war das als Ausgangsmaterial eingesetzte Steroid vollständig umgesetzt, worauf der Fermentationslösung nochmals ISO g 3ß>20ß-Dihydroxypregn-5-en in Dirnethylsulfoxid zugesetzt ,Wurden. Nach vollständigem Abbau desAfter 63 hours, the steroid used as the starting material had completely reacted, whereupon ISO g 3β > 20β-dihydroxypregn-5-ene in diethyl sulfoxide were again added to the fermentation solution. After the
Steroids (90 Stundep) erfolgte ein dritter Zusatz von I80 g Steroid. Nach 155 Stunden war alles Steroid umgesetzt.Steroids (90 hours per day) a third addition of 180 g was made Steroid. After 155 hours all steroid had been converted.
Die Gärbrühe wurde zentrifugiert, mit 20 Litern Wasser nachgespült und mit konzentrierter Salzsäure auf pH 2,0 eingestellt, Die Lösung wurde zweimal mit dem gleichen Volumen und einmal mit dem halben Volumen Methylenchlorid extrahiert. Die Extrakte wurden im Umlaufverdampfer eingeengt und mittels Gegenstromextraktion aufgearbeitet. Die Ausbeute an 20ß-Hydroxy-9-oxo-l,2,;5,4,10,19-hexanor-5,9-seco-pregnan-5-säure betrug 82#. Daneben wurden 10$ 9i20-Dioxo-l,2,3,4,10,19-hexanor-5-seco-pregnan-5-säure isoliert.The fermentation broth was centrifuged, rinsed with 20 liters of water and adjusted to pH 2.0 with concentrated hydrochloric acid. The solution was extracted twice with the same volume and once with half the volume of methylene chloride. The extracts were concentrated in a rotary evaporator and worked up by means of countercurrent extraction. The yield of 20β-hydroxy-9-oxo-1,2,5,4,10,19-hexanor-5,9-seco-pregnan-5-acid was 82 #. In addition there were 10 $ 9i20-dioxo-1,2,3,4,10,19-hexanor-5-seco-pregnan-5-acid isolated.
9813/11379813/1137
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