RU2731712C2 - Microbiological method of producing 11α-acetoxyprogesterone - Google Patents

Microbiological method of producing 11α-acetoxyprogesterone Download PDF

Info

Publication number
RU2731712C2
RU2731712C2 RU2018143481A RU2018143481A RU2731712C2 RU 2731712 C2 RU2731712 C2 RU 2731712C2 RU 2018143481 A RU2018143481 A RU 2018143481A RU 2018143481 A RU2018143481 A RU 2018143481A RU 2731712 C2 RU2731712 C2 RU 2731712C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydroxyprogesterone
acetoxyprogesterone
transformation
extraction
medium
Prior art date
Application number
RU2018143481A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2018143481A (en
RU2018143481A3 (en
Inventor
Татьяна Степановна Савинова
Ольга Сергеевна Савинова
Павел Николаевич Сольев
Дарья Владимировна Васина
Татьяна Владимировна Тяжелова
Татьяна Васильевна Федорова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ)
Priority to RU2018143481A priority Critical patent/RU2731712C2/en
Publication of RU2018143481A publication Critical patent/RU2018143481A/en
Publication of RU2018143481A3 publication Critical patent/RU2018143481A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2731712C2 publication Critical patent/RU2731712C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/14Fungi; Culture media therefor
    • 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

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

Abstract

FIELD: chemical or physical processes.SUBSTANCE: invention relates to a method of producing 11 α-acetoxyprogesterone. Method includes transformation of 11 α-hydroxyprogesterone strain of mycelial fungus Aspergillus nidulans, deposited in the Russian National Collection of Industrial Microorganisms under registration number F-1069. For transformation, a spore suspension of the fungus is inoculated into a rocking flask with a growth medium, is grown till the amount of biomass is equal to 1 g/100 ml by weight of dry mycelium while stirring. Then solution 11 is added to the growth medium α-hydroxyprogesterone in dimethylsulphoxide or dimethyl formamide until concentration thereof in the medium is from 2 to 6 % (vol) and to substrate concentration in range of 0.1–1.0 g/l, incubated on a shaker at temperature of 37±0.5 °C for 4±0.5 days in conditions of limited aeration at rate of 90–100 rpm for 216 hours or in conditions of intensive aeration at rate of 240–250 rpm for at least 168 hours. After incubation, the products are extracted by extraction and purified to produce target product 11 α-acetoxyprogesterone.EFFECT: invention ensures selectivity of formation of the end product of not less than 80 %.6 cl, 9 dwg, 4 ex

Description

Область техникиTechnology area

Настоящее изобретение относится к области биотехнологии и касается нового способа применения известного штамма мицелиального гриба Aspergillus nidulans ВКПМ F-1069 для ацетилирования стероидных гидроксил-содержащих соединений, в частности, соединений ряда прегнана (производных прогестерона) и может быть использовано в промышленной биотехнологии, а также в фармацевтической промышленности для производства стероидных медицинских препаратов.The present invention relates to the field of biotechnology and relates to a new method of using the known strain of the filamentous fungus Aspergillus nidulans VKPM F-1069 for acetylation of steroid hydroxyl-containing compounds, in particular, compounds of the pregnane series (progesterone derivatives) and can be used in industrial biotechnology, as well as in pharmaceutical industry for the production of steroid medicines.

Уровень техникиState of the art

Мицелиальный гриб Aspergillus nidulans является одной из наиболее известных эукариотических генетических систем и широко используется в качестве модельной системы для расшифровки биологии клеточного цикла, патогенности, лекарственной устойчивости, болезней человека, первичного и вторичного метаболизма других микроорганизмов. Несмотря на это, штаммы гриба A. nidulans как стероид-трансформирующие микроорганизмы мало изучены. Имеются сообщения, что этот вид обладает 11α-монооксигеназной активностью и способен трансформировать прогестерон с образованием преимущественно 11α-гидрокси-производного. Так, M.J. Henry и H.D. Sisler [M.J. Henry, and H.D. Sisler. Effects of sterol biosynthesis-inhibiting (SBI) fungicides on cytochrome P-450 oxygenations in fungi. Pesticide Biochemistry and Physiology, 1984, Vol. 22(3), 262-275], изучая влияние фунгицидов, ингибирующих биосинтез эргостерина в грибах, на цитохром-Р450-зависимое гидроксилирование прогестерона, сообщили, что гриб A. nidulans (Eidam) Winter (штамм 003) гидроксилирует прогестерон при начальной концентрации 100 мкг/мл с образованием смеси, содержащей 11α-гидроксипрогестерон (50%), 6β-гидроксипрогестерон (5%), 6β,11α-дигидроксипрогестерон (14%) и неконвертированный прогестерон (31%).The filamentous fungus Aspergillus nidulans is one of the most well-known eukaryotic genetic systems and is widely used as a model system for deciphering the biology of the cell cycle, pathogenicity, drug resistance, human diseases, primary and secondary metabolism of other microorganisms. Despite this, strains of the fungus A. nidulans as steroid-transforming microorganisms have been little studied. There are reports that this species has 11α-monooxygenase activity and is able to transform progesterone with the formation of predominantly 11α-hydroxy-derivative. Thus, M.J. Henry and H.D. Sisler [M.J. Henry, and H.D. Sisler. Effects of sterol biosynthesis-inhibiting (SBI) fungicides on cytochrome P-450 oxygenations in fungi. Pesticide Biochemistry and Physiology, 1984, Vol. 22 (3), 262-275], studying the effect of fungicides that inhibit ergosterol biosynthesis in fungi on cytochrome P450-dependent hydroxylation of progesterone, reported that A. nidulans (Eidam) Winter (strain 003) hydroxylates progesterone at an initial concentration of 100 μg / ml to form a mixture containing 11α-hydroxyprogesterone (50%), 6β-hydroxyprogesterone (5%), 6β, 11α-dihydroxyprogesterone (14%) and unconverted progesterone (31%).

Также известно, что культура гриба A. nidulans (из коллекции Центра культур лаборатории микробиологической химии, National Research Centre, Каир, местная среда обитания), обладая стероид-11α-гидроксилирующей активностью, может трансформировать прогестерон не только в 11α-гидроксипрогестерон, но и в 21-гидроксипрогестерон (он же 11-дезоксикортикостерон) [А.Н. El-Refai, and K.М. Ghanem. Some physiological relations of progesterone conversion by Aspergillus nidulans. Egyptian Journal of Microbiology, 1987, Vol. 22(2), 327-338; A.H. El-Refai, and K.M. Ghanem. Microbial response to steroids. Egyptian Journal of Microbiology, 1989, Vol. 23(1), 1-11]. Авторы вносили прогестерон в ростовую среду в растворе 96% этанола с финальной концентрацией растворителя 1%. Трансформацию прогестерона проводили с нагрузкой 1 г/л при температуре 30±2°С на качалке (200 об/мин, амплитуда 7 см) в течение 48 ч. При этом авторы наблюдали образование дигидроксилированного производного - 6β,11α-дигидроксипрогестерона. Был сделан вывод, что при значениях рН среды, близких к нейтральным, 6β-гидроксилирование является вторичным процессом и 6β,11α-дигидроксипрогестерон образуется из первично образованного 11α-гидроксипрогестерона [А.Н. El-Refai, and K.М. Ghanem. Some physiological relations of progesterone conversion by Aspergillus nidulans. Egyptian Journal of Microbiology, 1987, Vol. 22(2), 327-338].It is also known that the A. nidulans fungus culture (from the collection of the Culture Center of the Laboratory of Microbiological Chemistry, National Research Center, Cairo, local habitat), having steroid-11α-hydroxylating activity, can transform progesterone not only into 11α-hydroxyprogesterone, but also into 21-hydroxyprogesterone (aka 11-deoxycorticosterone) [A.N. El-Refai, and K.M. Ghanem. Some physiological relations of progesterone conversion by Aspergillus nidulans. Egyptian Journal of Microbiology, 1987, Vol. 22 (2), 327-338; A.H. El-Refai, and K.M. Ghanem. Microbial response to steroids. Egyptian Journal of Microbiology, 1989, Vol. 23 (1), 1-11]. The authors introduced progesterone into the growth medium in a 96% ethanol solution with a final solvent concentration of 1%. The transformation of progesterone was carried out with a load of 1 g / L at a temperature of 30 ± 2 ° C on a shaker (200 rpm, amplitude 7 cm) for 48 hours. The authors observed the formation of a dihydroxylated derivative - 6β, 11α-dihydroxyprogesterone. It was concluded that at pH values close to neutral, 6β-hydroxylation is a secondary process and 6β, 11α-dihydroxyprogesterone is formed from the primary formed 11α-hydroxyprogesterone [A.N. El-Refai, and K.M. Ghanem. Some physiological relations of progesterone conversion by Aspergillus nidulans. Egyptian Journal of Microbiology, 1987, Vol. 22 (2), 327-338].

Известно, что микроорганизмы способны ацетилировать стероидные вторичные и первичные спирты. Так, известна способность некоторых видов дрожжей и дрожжеподобных организмов (Saccharomyces fragilis, S. lactis, Candida pseudotropicalis и Torulopsis sphaerica) ацетилировать вторичную 17β-гидроксильную группу тестостерона [A.

Figure 00000001
, М. Tadra, and J.
Figure 00000002
. Microbial transformations of steroids XXIV. Separation of androstane 17-hydroxy-epimers. Folia Microbiol. 1964, Vol. 9(6), 380-382]. При этом авторы отметили, что ацетилирование происходит только с 17β-гидроксипроизводным, тогда как соответствующий 17α-эпимер остается нетронутым. В этих условиях не происходит ацетилирования молекулы стероида с гидроксигруппой в положениях 11α, 11β, 20β и 21. Известен способ ферментативного ацетилирования стероидных 3-олов [US 3597320, 1971], в котором описана способность микромицетов родов Penicillium sp. АТСС 16501, Spicaria sp. АТСС 20152 и Spicaria sp. АТСС 20153 проводить ацетилирование вторичной гидроксильной группы при атоме С3, не затрагивая при этом вторичную 11β-гидроксильную группу. Также описана способность штамма Trichoderma glaucum ацетилировать первичную гидроксильную группу при атоме С21 в молекуле 9α-фтор-11β,21-дигидрокси-16α,17α-изопропилидендиокси-прегн-4-ен-3,20-диона и ряда других производных гидрокортизона и преднизолона [С.Е. Holmlund, L.I. Feldman, N.E. Rigler, B.E. Nielsen, and R.H. Evans Jr. Microbial esterification of steroids. J. Am. Chem. Soc., 1961, Vol. 83(11), 2586-2587]. Однако информация о способности мицелиальных грибов рода Aspergillus ацетилировать стероидные спирты в литературных источниках отсутствует.It is known that microorganisms are able to acetylate steroidal secondary and primary alcohols. Thus, the ability of some types of yeast and yeast-like organisms (Saccharomyces fragilis, S. lactis, Candida pseudotropicalis and Torulopsis sphaerica) to acetylate the secondary 17β-hydroxyl group of testosterone [A.
Figure 00000001
, M. Tadra, and J.
Figure 00000002
... Microbial transformations of steroids XXIV. Separation of androstane 17-hydroxy-epimers. Folia Microbiol. 1964, Vol. 9 (6), 380-382]. The authors noted that acetylation occurs only with the 17β-hydroxy derivative, while the corresponding 17α-epimer remains intact. Under these conditions, acetylation of a steroid molecule with a hydroxy group at positions 11α, 11β, 20β and 21 does not occur. There is a known method for enzymatic acetylation of steroid 3-ols [US 3597320, 1971], which describes the ability of micromycetes of the genera Penicillium sp. ATCC 16501, Spicaria sp. ATCC 20152 and Spicaria sp. ATCC 20153 carry out acetylation of the secondary hydroxyl group at the C3 atom, without affecting the secondary 11β-hydroxyl group. Also described is the ability of the Trichoderma glaucum strain to acetylate the primary hydroxyl group at the C21 atom in the molecule 9α-fluoro-11β, 21-dihydroxy-16α, 17α-isopropylidenedioxy-pregn-4-ene-3,20-dione and a number of other derivatives of hydrocortisone and prednisolone [ S.E. Holmlund, LI Feldman, NE Rigler, BE Nielsen, and RH Evans Jr. Microbial esterification of steroids. J. Am. Chem. Soc., 1961, Vol. 83 (11), 2586-2587]. However, there is no information on the ability of filamentous fungi of the genus Aspergillus to acetylate steroidal alcohols in the literature.

Из уровня техники известно, что ацетилирование вторичных спиртов стероидной структуры, в частности, 11-гидроксилированных стероидов, возможно только химически с применением в качестве ацетилирующего агента ангидридов уксусной кислоты (ангидрида или хлорангидрида). Например, ацетилирование 11α-гидроксипрогестерона осуществляют химически, используя в качестве ацетилирующего агента уксусный ангидрид [D.H. Peterson, Н.С. Murray, S.H. Eppstein, L.M. Reineke, A. Weintraub, P.D. Meister, and H.M. Leigh. Microbiological Transformations of Steroids. I. Introduction of Oxygen at Carbon-11 of Progesterone. J. Am. Chem. Soc., 1952, Vol. 74(23), 5933-5936].It is known from the prior art that acetylation of secondary alcohols of steroidal structure, in particular 11-hydroxylated steroids, is possible only chemically using acetic acid anhydrides (anhydride or acid chloride) as acetylation agent. For example, the acetylation of 11α-hydroxyprogesterone is carried out chemically using acetic anhydride [D.H. Peterson, N.S. Murray, S.H. Eppstein, L.M. Reineke, A. Weintraub, P.D. Meister, and H.M. Leigh. Microbiological Transformations of Steroids. I. Introduction of Oxygen at Carbon-11 of Progesterone. J. Am. Chem. Soc., 1952, Vol. 74 (23), 5933-5936].

Таким образом, из уровня техники следует, что получение 11α-ацетоксипрогестерона трансформацией 11α-гидроксипрогестерона культурами мицелиальных грибов вообще, в частности, рода Aspergillus, конкретно Aspergillus nidulans, ранее не проводилось.Thus, it follows from the prior art that the production of 11α-acetoxyprogesterone by transformation of 11α-hydroxyprogesterone by cultures of filamentous fungi in general, in particular, of the genus Aspergillus, specifically Aspergillus nidulans, has not been previously performed.

11α-Ацетоксипрогестерон (11α-гидроксипрегн-4-ен-3,20-диона ацетат, CAS №2268-98-6) является физиологически активным производным прогестерона (прегн-4-ен-3,20-диона, CAS №57-83-0) - нативного стероидного гормона, синтезируемого желтым телом яичника, корковым веществом (корой) надпочечников, семенными пузырьками и плацентой. Препараты на основе прогестерона и его производных применяются в качестве лекарственных средств в медицине и ветеринарии.11α-Acetoxyprogesterone (11α-hydroxypregn-4-en-3,20-dione acetate, CAS No. 2268-98-6) is a physiologically active derivative of progesterone (pregn-4-en-3,20-dione, CAS No. 57-83 -0) - a native steroid hormone synthesized by the corpus luteum of the ovary, the adrenal cortex (cortex), seminal vesicles and the placenta. Preparations based on progesterone and its derivatives are used as medicines in medicine and veterinary medicine.

11α-Ацетоксипрогестерон, как и 11α-гидроксипрогестерон, являясь производным прогестерона, обладающий гестагенной активностью, может быть использован как средство, снижающее риск преждевременных родов, а также в качестве активного ингредиента в комбинации с природными или синтетическими эстрогенами как в препаратах для пероральной контрацепции, так и в препаратах для гормональной заместительной терапии женщин в постклимактерический период.11α-Acetoxyprogesterone, like 11α-hydroxyprogesterone, being a progesterone derivative with gestagenic activity, can be used as an agent that reduces the risk of preterm birth, as well as as an active ingredient in combination with natural or synthetic estrogens, both in preparations for oral contraception, so and in preparations for hormone replacement therapy in postmenopausal women.

Кроме того, ацетат 11α-гидроксипрогестерона может быть использован не только в качестве прогестагенного средства, как указано выше, но и в качестве антиандрогенного агента для снижения сальных выделений у пациентов, страдающих себореей, аллопецией, вульгарными угрями и другими заболеваниями кожи, связанными с гиперандрогенизацией. Так, известны косметические композиции для ухода за волосами и кожей головы, содержащие 11α-ацетоксипрогестерон в количестве 1,4-1,8% вес. [DE 2757024, 1979]. При этом отмечено, что у этого соединения при местном применении гормональные побочные эффекты отсутствуют. Косметические композиции могут быть составлены как лосьоны для волос или масла, кремы для кожи, масла или эмульсии для нанесения на кожу, шампуни, аэрозольные аэрозоли и т.п.In addition, 11α-hydroxyprogesterone acetate can be used not only as a progestogenic agent, as mentioned above, but also as an antiandrogenic agent to reduce sebaceous secretions in patients suffering from seborrhea, alopecia, acne vulgaris and other skin diseases associated with hyperandrogenization. Thus, cosmetic compositions for hair and scalp care are known, containing 11α-acetoxyprogesterone in an amount of 1.4-1.8% by weight. [DE 2757024, 1979]. It was noted that this compound, when applied topically, has no hormonal side effects. Cosmetic compositions can be formulated as hair lotions or oils, skin creams, oils or emulsions for application to the skin, shampoos, aerosol sprays, and the like.

11α-Ацетоксипрогестерон может быть использован как исходный продукт в синтезе других лекарственных средств для медицинского применения. При необходимости он может быть гидролизован любым удобным способом, известным из уровня техники, с образованием 11α-гидроксипрогестерона. Так, например, известен химический метод получения 11α-гидроксипрогестерона сольволизом 11α-ацетоксипрогестерона действием бис(трибутилолово)оксида [M.G. Perez, and M.S. Maier. Mild deprotection of steroid esters by bis(tributyltin)oxide. Tetrahedron Letters, 1995, Vol. 36(19), 3311-3314] или традиционным способом химического сольволиза в условиях основного катализа: в среде метанола в присутствии КОН [Т. Kubota, and F. Hayashi. Studies on A-norsteroids - VI. Directing effects of С11 substituents on the addition of osmium tetroxide to steroidal Δ1,4-3-ketones. Tetrahedron, 1967. Vol. 23, 995-1006]. Образованный 11α-гидроксипрогестерон может быть использован, например, в синтезе 11-кетопрогестерона (кетогестина, CAS №516-15-4), который далее превращают в кортизон или 11β-гидроксипрогестерон - предшественник нативного гидрокортизона - методами, известными из уровня техники. Химический метод перехода от 11α-гидроксипрогестерона к 11-кетопрогестерону с выходом более 90% и далее в 11β-гидроксипрогестерон описан в патенте [US 2015376225, 2015, примеры 1 и 7 соответственно]. Кроме того, 11α-гидроксипрогестерон может быть использован в качестве исходного соединения в синтезе перспективных аналогов нейростероидного анестетика альфаксолона [P.Y. Savechenkov, D.C. Chiara, R. Desai, A.T. Stern, X. Zhou, A.M. Ziemba, A.L. Szabo, Y. Zhang, J.B. Cohen, S.A. Forman, K.W. Miller, K.S. Bruzik. Synthesis and pharmacological evaluation of neurosteroid photoaffinity ligands. European Journal of Medicinal Chemistry, 2017, Vol. 136, 334-347].11α-Acetoxyprogesterone can be used as a starting product in the synthesis of other drugs for medical use. If necessary, it can be hydrolyzed by any convenient method known in the art to form 11α-hydroxyprogesterone. For example, a chemical method is known for producing 11α-hydroxyprogesterone by solvolysis of 11α-acetoxyprogesterone by the action of bis (tributyltin) oxide [MG Perez, and MS Maier. Mild deprotection of steroid esters by bis (tributyltin) oxide. Tetrahedron Letters, 1995, Vol. 36 (19), 3311-3314] or by the traditional method of chemical solvolysis under the conditions of basic catalysis: in methanol in the presence of KOH [T. Kubota, and F. Hayashi. Studies on A-norsteroids - VI. Directing effects of C 11 substituents on the addition of osmium tetroxide to steroidal Δ 1,4 -3-ketones. Tetrahedron, 1967. Vol. 23, 995-1006]. The formed 11α-hydroxyprogesterone can be used, for example, in the synthesis of 11-ketoprogesterone (ketogestin, CAS No. 516-15-4), which is further converted to cortisone or 11β-hydroxyprogesterone, the precursor of native hydrocortisone, by methods known in the art. A chemical method for the transition from 11α-hydroxyprogesterone to 11-ketoprogesterone with a yield of more than 90% and then to 11β-hydroxyprogesterone is described in patent [US 2015376225, 2015, examples 1 and 7, respectively]. In addition, 11α-hydroxyprogesterone can be used as a starting compound in the synthesis of promising analogs of the neurosteroid anesthetic alfaxolone [PY Savechenkov, DC Chiara, R. Desai, AT Stern, X. Zhou, AM Ziemba, AL Szabo, Y. Zhang, JB Cohen , SA Forman, KW Miller, KS Bruzik. Synthesis and pharmacological evaluation of neurosteroid photoaffinity ligands. European Journal of Medicinal Chemistry, 2017, Vol. 136, 334-347].

Наиболее близким по сущности к предложенному способу получения 11α-ацетоксипрогестерона ацетилированием 11α-гидроксипрогестерона является химический метод [D.H. Peterson, Н.С. Murray, S.H. Eppstein, L.M. Reineke, A. Weintraub, P.D. Meister, and H.M. Leigh. Microbiological Transformations of Steroids. I. Introduction of Oxygen at Carbon-11 of Progesterone. J. Am. Chem. Soc., 1952, Vol. 74(23), 5933-5936], который заключается в получении 11α-ацетоксипрогестерона ацетилированием 11α-гидроксипрогестерона (20 мг) действием уксусного ангидрида (0,6 мл) в среде пиридина (0,6 мл). Смесь выдерживали в течение 16 ч при комнатной температуре. По окончании реакции реакционную массу разбавляли 25 мл воды, выдерживали в течение 1 ч, охлаждали для начала кристаллизации. Кристаллы отделяли фильтрацией, промывали водой и сушили. Получали 16,1 мг 11α-ацетоксипрогестерона с т. пл. 176-177°С. Таким образом, молярный выход 11α-ацетоксипрогестерона, полученного авторами высаживанием его кристаллов из реакционной массы ~20-кратным количеством воды, составлял 71,4%.The closest in essence to the proposed method for producing 11α-acetoxyprogesterone by acetylation of 11α-hydroxyprogesterone is the chemical method [D.H. Peterson, N.S. Murray, S.H. Eppstein, L.M. Reineke, A. Weintraub, P.D. Meister, and H.M. Leigh. Microbiological Transformations of Steroids. I. Introduction of Oxygen at Carbon-11 of Progesterone. J. Am. Chem. Soc., 1952, Vol. 74 (23), 5933-5936], which consists in obtaining 11α-acetoxyprogesterone by acetylation of 11α-hydroxyprogesterone (20 mg) by the action of acetic anhydride (0.6 ml) in pyridine medium (0.6 ml). The mixture was kept for 16 hours at room temperature. At the end of the reaction, the reaction mixture was diluted with 25 ml of water, kept for 1 h, and cooled to initiate crystallization. The crystals were separated by filtration, washed with water and dried. Received 16.1 mg of 11α-acetoxyprogesterone with so pl. 176-177 ° C. Thus, the molar yield of 11α-acetoxyprogesterone, obtained by the authors by precipitating its crystals from the reaction mixture with a ~ 20-fold amount of water, was 71.4%.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Технической проблемой, решаемой заявляемым изобретением является разработка экологически более чистого микробиологического способа получения 11α-ацетоксипрогестерона ацетилированием 11α-гидроксипрогестерона с применением мицелиального гриба при обеспечении выхода целевого продукта не менее чем 80%.The technical problem solved by the claimed invention is the development of an ecologically cleaner microbiological method for producing 11α-acetoxyprogesterone by acetylation of 11α-hydroxyprogesterone using filamentous fungus while ensuring the yield of the target product is not less than 80%.

Техническим результатом заявляемого изобретения является биокаталитическая этерификация стероидного спирта без применения химических ацетилирующих реагентов и органических оснований, применяемых традиционно в качестве катализаторов и растворителей, с практически полной конверсией исходного субстрата и селективностью образования целевого продукта не менее 85%. Экологическая значимость способа заключается в исключении указанных выше реагентов и органических растворителей, применение которых требует разработки дополнительных энергоемких методов регенерации растворителей, очистки промышленных стоков, очистки целевого продукта. Следует отметить, что модификация стероидных соединений с помощью микроорганизмов относится к области белой биотехнологии, так как позволяет не только уменьшить загрязнение окружающей среды, сберечь сырьевые и энергетические ресурсы, но и снизить стоимость конечного продукта. Это соответствует современным тенденциям в изучении биотехнологических процессов, включающим поиск новых биокатализаторов, способных выполнять реакции, наиболее важные для стероидной промышленности, с высокой степенью селективности (в том числе поиск биотехнологических методов, альтернативных химическим).The technical result of the claimed invention is the biocatalytic esterification of steroidal alcohol without the use of chemical acetylating reagents and organic bases traditionally used as catalysts and solvents, with almost complete conversion of the original substrate and the selectivity of the formation of the target product of at least 85%. The ecological significance of the method lies in the elimination of the above reagents and organic solvents, the use of which requires the development of additional energy-intensive methods for the regeneration of solvents, purification of industrial effluents, and purification of the target product. It should be noted that the modification of steroid compounds using microorganisms belongs to the field of white biotechnology, since it allows not only to reduce environmental pollution, save raw materials and energy resources, but also to reduce the cost of the final product. This is consistent with current trends in the study of biotechnological processes, including the search for new biocatalysts capable of performing the reactions most important for the steroid industry with a high degree of selectivity (including the search for biotechnological methods that are alternative to chemical ones).

Также техническим результатом является расширение ассортимента методов ацетилирования вторичной гидроксильной группы при атоме С11 молекулы прогестерона, благодаря наличию способности штамма A. nidulans ВКПМ F-1069 по настоящему изобретению ацетилировать вторичную гидроксильную группу при атоме С11 молекулы прогестерона, как альтернативы химическому методу ацетилирования.Also, the technical result is the expansion of the range of methods for acetylation of the secondary hydroxyl group at the C11 atom of the progesterone molecule, due to the ability of the A. nidulans VKPM F-1069 strain according to the present invention to acetylate the secondary hydroxyl group at the C11 atom of the progesterone molecule, as an alternative to the chemical acetylation method.

Поставленная техническая задача решается способом получения 11α-ацетоксипрогестерона ацетилированием 11α-гидроксипрогестерона путем микробиологической трансформации с использованием штамма дикого типа A. nidulans ВКПМ F-1069 в условиях интенсивной аэрации или в условиях ограниченной аэрации.The technical problem posed is solved by the method of producing 11α-acetoxyprogesterone by acetylation of 11α-hydroxyprogesterone by microbiological transformation using the wild type A. nidulans strain VKPM F-1069 under conditions of intense aeration or under conditions of limited aeration.

Использованный штамм A. nidulans депонирован во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов (ВКПМ) под регистрационным номером F-1069 (synonym FGSC A4; АТСС 3863, 12996, 26451; CBS 112.46; NRRL 194), ранее для биотрасформации стероидных соединений не применялся, его ацетилирующая способность обнаружена впервые. Этот штамм впервые применен для биотрасформации 11α-гидроксипрогестерона в 11α-ацетоксипрогестерон.The used A. nidulans strain was deposited in the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms (VKPM) under registration number F-1069 (synonym FGSC A4; ATCC 3863, 12996, 26451; CBS 112.46; NRRL 194), previously it was not used for biotransformation of steroid compounds, its acetylating ability discovered for the first time. This strain was first used for biotransformation of 11α-hydroxyprogesterone to 11α-acetoxyprogesterone.

Сущность заявленного изобретения, касающегося получения 11α-ацетоксипрогестерона биотрансформацией 11α-гидроксипрогестерона, заключается в том, что с целью повышения выхода и экологичности процесса этерификацию проводят в водной среде с применением штамма мицелиального гриба дикого типа A. nidulans ВКПМ F-1069 в условиях интенсивной аэрации или в условиях ограниченной аэрации до практически полной конверсии 11α-гидроксипрогестерона.The essence of the claimed invention concerning the production of 11α-acetoxyprogesterone by biotransformation of 11α-hydroxyprogesterone is that, in order to increase the yield and environmental friendliness of the process, the esterification is carried out in an aqueous medium using a wild-type filamentous fungus strain A. nidulans VKPM F-1069 under conditions of intense aeration or under conditions of limited aeration until almost complete conversion of 11α-hydroxyprogesterone.

Преимущества заявляемого способа получения 11α-ацетоксипрогестерона биотрансформацией 11α-гидроксипрогестерона перед известным из уровня техники химическим методом ацетилирования вторичной 11α-гидроксильной группы состоят в следующем:The advantages of the proposed method for producing 11α-acetoxyprogesterone by biotransformation of 11α-hydroxyprogesterone over the chemical method known from the prior art for acetylation of the secondary 11α-hydroxyl group are as follows:

- биотехнологическое ацетилирование 11α-гидроксипрогестерона является экологически более безопасным и экономически более эффективным процессом;- biotechnological acetylation of 11α-hydroxyprogesterone is an environmentally safer and more cost effective process;

- процесс проводится без использования агрессивных химических ацетилирующих реагентов, таких как уксусный ангидрид, без использования органических оснований, например, пиридина, в качестве растворителя и одновременно катализатора ацетилирования, а также других возможных органических растворителей и катализаторов химической этерификации, известных из уровня техники, например, минеральных и органических кислот;- the process is carried out without the use of aggressive chemical acetylation reagents, such as acetic anhydride, without the use of organic bases, for example, pyridine, as a solvent and at the same time an acetylation catalyst, as well as other possible organic solvents and catalysts for chemical esterification known from the prior art, for example, mineral and organic acids;

- биокаталитическая этерификация 11α-гидроксипрогестерона, как альтернатива химическому методу ацетилирования, является экологически более чистым и безопасным методом: в способе-прототипе для проведения реакции этерификации используется 30-кратное количество пиридина и 30-кратное количество уксусного ангидрида по объему к весу исходного соединения, а для высаживания кристаллов продукта реакции применяется 20-кратное количество воды к суммарному объему пиридина и уксусного ангидрида и промывка осадка водой; это требует разработки дополнительных методов регенерации растворителя и очистки промышленных стоков;- biocatalytic esterification of 11α-hydroxyprogesterone, as an alternative to the chemical method of acetylation, is an environmentally cleaner and safer method: in the prototype method for the esterification reaction, a 30-fold amount of pyridine and a 30-fold amount of acetic anhydride by volume to the weight of the starting compound are used, and to precipitate crystals of the reaction product, a 20-fold amount of water is applied to the total volume of pyridine and acetic anhydride and the precipitate is washed with water; this requires the development of additional methods for solvent recovery and industrial wastewater treatment;

- биокаталитическое ацетилирование протекает регионаправленно без образования возможного побочного продукта енолацетилирования Δ4-3-кетогруппы молекулы 11α-гидроксипрогестерона - 3,11α-диацетоксипрегна-3,5-диен-20-она, содержание которого при использовании химического метода ацетилирования может иметь место и достигать 20-30%, что существенно осложняет очистку целевого 11α-ацетоксипрогестерона и приводит к потерям его выхода;- biocatalytic acetylation proceeds regionally without the formation of a possible by-product of enolacetylation of the Δ 4 -3-keto group of the 11α-hydroxyprogesterone molecule - 3,11α-diacetoxypregna-3,5-dien-20-one, the content of which, when using the chemical method of acetylation, can take place and reach 20-30%, which significantly complicates the purification of the target 11α-acetoxyprogesterone and leads to losses of its output;

- биокаталитическое ацетилирование протекает с практически полной конверсией исходного субстрата и селективностью образования целевого продукта не ниже 85% в условиях интенсивной аэрации и не ниже 89% в условиях ограниченной аэрации. При этом выход выделенного кристаллического 11α-ацетоксипрогестерона составляет не менее 80% и 85% соответственно.- biocatalytic acetylation proceeds with almost complete conversion of the initial substrate and the selectivity of the formation of the target product not less than 85% under conditions of intense aeration and not less than 89% under conditions of limited aeration. The yield of the isolated crystalline 11α-acetoxyprogesterone is at least 80% and 85%, respectively.

Для достижения указанного выше технического результата по настоящему изобретению предлагается использовать известный штамм дикого типа Aspergillus nidulans ВКПМ F-1069 в качестве биокатализатора для биотехнологического процесса ацетилирования 11α-гидроксипрогестерона. Таким образом, сущность заявленного изобретения заключается также в применении известного штамма Aspergillus nidulans ВКПМ F-1069 по новому назначению, а именно для ацетилирования 11α-гидроксипрогестерона.To achieve the above technical result according to the present invention, it is proposed to use the known wild-type strain of Aspergillus nidulans VKPM F-1069 as a biocatalyst for the biotechnological process of acetylation of 11α-hydroxyprogesterone. Thus, the essence of the claimed invention also lies in the use of the known strain of Aspergillus nidulans VKPM F-1069 for a new purpose, namely for acetylation of 11α-hydroxyprogesterone.

Культурально-морфологические особенности штамма A. nidulans ВКПМ F1069.Cultural and morphological features of the A. nidulans strain VKPM F1069.

На агаризованной среде образует круглые колонии диаметром 30-35 мм через 7 суток роста. Поверхность ровная, выпуклая, пушистая. Текстура средней плотности. Край колоний плотный, ровный. Цвет колоний в зоне спороношения зеленовато-белый. Обратная сторона палево-коричневая. Эксудат отсутствует. Характеризуется интенсивным спороношением. Цвет спор зеленый.On agar medium forms round colonies with a diameter of 30-35 mm after 7 days of growth. The surface is flat, convex, fluffy. Medium density texture. The edge of the colonies is dense, even. The color of the colonies in the sporulation zone is greenish-white. The reverse side is pale brown. There is no exudate. It is characterized by intense sporulation. The color of the spores is green.

Основным свойством штамма по настоящему изобретению является наличие ацетилирующей активности и способности этерифицировать 11α-гидроксипрогестерон с образованием 11α-ацетоксипрогестерона с высоким выходом как в условиях интенсивной, так и в условиях ограниченной аэрации.The main property of the strain according to the present invention is the presence of acetylating activity and the ability to esterify 11α-hydroxyprogesterone with the formation of 11α-acetoxyprogesterone in high yield both under conditions of intense and limited aeration.

На фиг. 1 представлена схема получения 11α-ацетоксипрогестерона путем трансформации 11α-гидроксипрогестерона известным штаммом A. nidulans ВКПМ F-1069.FIG. 1 shows a scheme for obtaining 11α-acetoxyprogesterone by transformation of 11α-hydroxyprogesterone with the known A. nidulans strain VKPM F-1069.

Трансформация 11α-гидроксипрогестерона протекает с образованием и 6β,11α-дигидроксипрогестерона в качестве побочного продукта. Процессы ацетилирования гидроксильной группы 11α-гидроксипрогестерона и его 6β-гидроксилирования являются конкурентными процессами трансформации, причем процесс биокаталитической этерификации имеет преимущества, так как не требует интенсивной аэрации. Этот вывод подтвержден экспериментально. При продолжительности трансформации 48 ч в условиях ограниченной аэрации в культуральной среде определено наличие только 11α-ацетоксипрогестерона и нетрансформированного исходного субстрата.The transformation of 11α-hydroxyprogesterone proceeds with the formation of 6β, 11α-dihydroxyprogesterone as a by-product. The processes of acetylation of the hydroxyl group of 11α-hydroxyprogesterone and its 6β-hydroxylation are competitive transformation processes, and the process of biocatalytic esterification has advantages, since it does not require intensive aeration. This conclusion is confirmed experimentally. With a transformation duration of 48 hours under conditions of limited aeration, the presence of only 11α-acetoxyprogesterone and untransformed initial substrate in the culture medium was determined.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

На фиг. 1 представлена схема трансформации 11α-гидроксипрогестерона штаммом A. nidulans ВКПМ F-1069.FIG. 1 shows the scheme of transformation of 11α-hydroxyprogesterone by the A. nidulans VKPM F-1069 strain.

На фиг. 2 представлены хроматограммы и результат масс-спектрометрического анализа 11α-ацетоксипрогестерона.FIG. 2 shows the chromatograms and the result of mass spectrometric analysis of 11α-acetoxyprogesterone.

На фиг. 3-9 представлены 1Н ЯМР-, 13С ЯМР-, DEPT-ЯМР-, HSQC-ЯМР- и НМВС-ЯМР- спектры 11α-ацетоксипрогестерона.FIG. 3-9 show 1 H NMR-, 13 C NMR-, DEPT-NMR-, HSQC-NMR- and HMBC-NMR spectra of 11α-acetoxyprogesterone.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Штамм дикого типа Aspergillus nidulans ВКПМ F-1069 (synonym FGSC A4; АТСС 3863, 12996, 26451; CBS 112.46; NRRL 194) был получен из Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов (ВКПМ).The wild-type strain Aspergillus nidulans VKPM F-1069 (synonym FGSC A4; ATCC 3863, 12996, 26451; CBS 112.46; NRRL 194) was obtained from the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms (VKPM).

11α-Гидроксипрогестерон (II) (CAS №80-75-1, С21Н30О3) и 11α-ацетоксипрогестерон (С23Н32О4, M.w. 372.5 являются коммерчески доступными и могут быть приобретены, например, у компании Steraloids Inc. (USA) или у других производителей.11α-Hydroxyprogesterone (II) (CAS # 80-75-1, C 21 H 30 O 3 ) and 11α-acetoxyprogesterone (C 23 H 32 O 4 , Mw 372.5 are commercially available and can be purchased, for example, from Steraloids Inc. . (USA) or other manufacturers.

Неорганические соли были приобретены у компании Fluka (Germany). Дрожжевой экстракт и агар - у Difco Becton Dickinson and company (Sparks, USA).Inorganic salts were purchased from Fluka (Germany). Yeast extract and agar from Difco Becton Dickinson and company (Sparks, USA).

Другие реагенты и растворители являются коммерчески доступными, были приобретены у российских производителей.Other reagents and solvents are commercially available and were purchased from Russian manufacturers.

Для приготовления сред для культивирования и трансформации, водных растворов кислот, солей и щелочей использовали дистиллированную воду. Для промывки экстрактов в органических растворителях использовали питьевую водопроводную воду, если не оговорено особо.Distilled water was used to prepare media for cultivation and transformation, aqueous solutions of acids, salts, and alkalis. Drinking tap water was used to wash the extracts in organic solvents, unless otherwise stated.

Все процедуры, если не оговорено особо, осуществляли при комнатной температуре, то есть в диапазоне от 20 до 25°С. Для процессов, требующих более низкие температуры, чем комнатная, охлаждение обеспечивали холодной водопроводной водой (в диапазоне от 10 до 20°С) или смесью колотого льда и холодной воды (в диапазоне от 5 до 10°С).All procedures, unless otherwise stated, were carried out at room temperature, that is, in the range from 20 to 25 ° C. For processes requiring lower temperatures than room temperature, cooling was provided with cold tap water (in the range from 10 to 20 ° C) or a mixture of crushed ice and cold water (in the range from 5 to 10 ° C).

Биотрансформацию осуществляли на качалке New Brunswick™ Innova® 44/44R в термостатированном помещении при температуре 37°С в режиме перемешивания 240-250 об/мин. для обеспечения условия интенсивной аэрации или в режиме перемешивания 60-100 об/мин. для обеспечения условия ограниченной аэрации.Biotransformation was performed on a New Brunswick ™ Innova® 44 / 44R shaker in a thermostated room at a temperature of 37 ° C with stirring at 240-250 rpm. to ensure the conditions of intensive aeration or in the stirring mode 60-100 rpm. to ensure the conditions of limited aeration.

Упаривание растворителей в вакууме осуществляли с использованием ротационного вакуумного испарителя Rotavapor (

Figure 00000003
Labortechnik AG) при остаточном давлении 0,35±0,05 кгс/см2 (35±5 кПа) и температуре воды в бане в диапазоне от 35-50°С в зависимости от природы упариваемого растворителя.Evaporation of solvents in vacuum was carried out using a rotary vacuum evaporator Rotavapor (
Figure 00000003
Labortechnik AG) at a residual pressure of 0.35 ± 0.05 kgf / cm2 (35 ± 5 kPa) and a water temperature in the bath in the range from 35-50 ° C, depending on the nature of the solvent being evaporated.

Высушивание кристаллов продукта до постоянного веса осуществляли при температуре 35-45°С при атмосферном давлении или с использованием вакуум-сушильного шкафа при остаточном давлении 0,35±0,05 кгс/см2 (35±5 кПа).Drying of product crystals to constant weight was carried out at a temperature of 35-45 ° C at atmospheric pressure or using a vacuum drying oven at a residual pressure of 0.35 ± 0.05 kgf / cm2 (35 ± 5 kPa).

Для определения рН промывных вод использовали универсальную индикаторную бумагу с диапазоном значений от 0 до 12 (Лахема, Чехия).To determine the pH of the wash water, we used a universal indicator paper with a range of values from 0 to 12 (Lahema, Czech Republic).

Очистку продукта осуществляли фильтрацией через слой силикагеля на воронке Шотта №1, используя силикагель марки Silica gel 60 (0.040-0.063 mm) (Merck, Germany).The product was purified by filtration through a layer of silica gel on a Schott funnel No. 1 using silica gel of the brand Silica gel 60 (0.040-0.063 mm) (Merck, Germany).

Контроль за ходом элюирования осуществляли методом тонкослойной хроматографии (ТСХ), используя пластины Silica gel 60 F254 (Merck, Germany) и хроматографические системы растворителей: дихлорметан-ацетон 9:1 (v/v) и дихлорметан-ацетон 4:1 (v/v). Пластинки просматривали в УФ-свете при длине волны 254 нм, затем опрыскивали 1% раствором ванилина в 10% водном растворе HClO4, проявляли при температуре 100-120°С.Elution progress was monitored by thin layer chromatography (TLC) using Silica gel 60 F 254 plates (Merck, Germany) and chromatographic solvent systems: dichloromethane-acetone 9: 1 (v / v) and dichloromethane-acetone 4: 1 (v / v). The plates were viewed in UV light at a wavelength of 254 nm, then they were sprayed with 1% vanillin solution in 10% aqueous solution of HClO 4 , developed at a temperature of 100-120 ° C.

Структуру и чистоту продукта подтверждали, по меньшей мере, одним из следующих методов: ТСХ (пластины для ТСХ Silica gel 60 F254 (Merck, Germany)), масс-спектрометрия, элементный анализ, ядерный магнитный резонанс (ЯМР), высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ).The structure and purity of the product was confirmed by at least one of the following methods: TLC (TLC plates Silica gel 60 F 254 (Merck, Germany)), mass spectrometry, elemental analysis, nuclear magnetic resonance (NMR), high performance liquid chromatography ( HPLC).

Температуру плавления продукта определяли на приборе для определения точки плавления М-565 (

Figure 00000003
Labortechnik AG).The melting point of the product was determined on an apparatus for determining the melting point M-565 (
Figure 00000003
Labortechnik AG).

1Н- и 13C- ЯМР спектры были определены на спектрометре Bruker Avance-400 (Bruker BioSpin GmbH) с рабочей частотой 400 МГц и 100.6 МГц соответственно, используя дейтерированный хлороформ (99,8% D, Sigma-Aldrich), или дейтерированный диметилсульфоксид (99,9% D, Sigma-Aldrich) в качестве растворителя относительно тетраметилсилана (TMS NMR grade ≥99,9%, Sigma-Aldrich) в качестве внутреннего стандарта, в миллионных долях (м.д.). 1 H- and 13 C-NMR spectra were determined on a Bruker Avance-400 spectrometer (Bruker BioSpin GmbH) with an operating frequency of 400 MHz and 100.6 MHz, respectively, using deuterated chloroform (99.8% D, Sigma-Aldrich) or deuterated dimethyl sulfoxide (99.9% D, Sigma-Aldrich) as solvent relative to tetramethylsilane (TMS NMR grade ≥99.9%, Sigma-Aldrich) as internal standard, in parts per million (ppm).

Масс-спектры высокого разрешения (HRMS) регистрировали на приборе Bruker Daltonics micrOTOF-Q II, используя электрораспылительную ионизацию (ESI). Измерения были получены в режиме положительных ионов со следующими параметрами: граничное напряжение капилляра 4500 В; диапазон масс от m/z 50 до 3000; внешняя калибровка (Electricpray Calibrant Solution, Fluka); давление распылителя 0,4 бар; скорость потока 3 мкл/мин; азот применяли в виде сухого газа (6 л/мин); температура интерфейса была установлена при 180°С. Образец вводили в камеру масс-спектрометра из системы HPLC Agilent 1260, снабженной колонкой Agilent Poroshell 120 ЕС-С18 (3.0×50 mm; 2,7 μm) и защитой, используя автосамплер. Образец вводили в растворе 50% ацетонитрила (квалификация LC-MS) в воде (ультрачистая вода MilliQ, Merck Millipore KGaA, Germany), и колонку элюировали смесью ацетонитрила (А) и воды (В) в градиенте концентраций со скоростью потока 400 мкл/мин в следующих параметрах градиента: 0-15% А в течение 6 мин, 15%-85% А в течение 1,5 мин, 85%-0% А в течение 0,1 мин, 0% А в течение 2,4 мин. Время удерживания было следующим: 11α-гидроксипрогестерон - 5,2 мин; 11α-ацетоксипрогестерон - 6,0 мин; 6β,11α дигидроксипрогестерон - 4,2 мин.High resolution mass spectra (HRMS) were recorded on a Bruker Daltonics micrOTOF-Q II instrument using electrospray ionization (ESI). The measurements were obtained in the positive ion mode with the following parameters: the boundary capillary voltage is 4500 V; mass range from m / z 50 to 3000; external calibration (Electricpray Calibrant Solution, Fluka); atomizer pressure 0.4 bar; flow rate 3 μl / min; nitrogen was used as dry gas (6 l / min); the interface temperature was set at 180 ° C. The sample was injected into the mass spectrometer chamber from an Agilent 1260 HPLC system equipped with an Agilent Poroshell 120 EC-C18 column (3.0 × 50 mm; 2.7 μm) and shielding using an autosampler. The sample was injected in a solution of 50% acetonitrile (LC-MS qualification) in water (MilliQ ultrapure water, Merck Millipore KGaA, Germany), and the column was eluted with a mixture of acetonitrile (A) and water (B) in a concentration gradient with a flow rate of 400 μL / min. in the following gradient parameters: 0-15% A for 6 minutes, 15% -85% A for 1.5 minutes, 85% -0% A for 0.1 minutes, 0% A for 2.4 minutes ... The retention time was as follows: 11α-hydroxyprogesterone 5.2 min; 11α-acetoxyprogesterone - 6.0 min; 6β, 11α dihydroxyprogesterone - 4.2 min.

Образование 11α-ацетоксипрогестерона в результате трансформации 11α-гидроксипрогестерона культурой A. nidulans ВКПМ F-1069 подтверждено данными спектров 1Н ЯМР, 13С ЯМР, 2DЯMP, хромато-масс-спектрометрии высокого разрешения. На фиг. №№3-9 приведены спектры ЯМР и на фиг. №2 - хроматограмма и масс-спектр полученного 11α-ацетоксипрогестерона.The formation of 11α-acetoxyprogesterone as a result of the transformation of 11α-hydroxyprogesterone by the culture of A. nidulans VKPM F-1069 was confirmed by the data of 1 H NMR, 13 C NMR, 2DYMP, high-resolution chromatography-mass spectrometry. FIG. Nos. 3-9 show the NMR spectra and FIG. No. 2 - chromatogram and mass spectrum of the obtained 11α-acetoxyprogesterone.

Для подтверждения образования 11α-ацетоксипрогестерона в процессе трансформации 11α-гидроксипрогестерона 11α-ацетоксипрогестерон был получен химическим синтезом из 11α-гидроксипрогестерона с применением известного из уровня техники метода ацетилирования. Кроме этого, полученный 11α-ацетоксипрогестерон был гидролизован известным из уровня техники методом с образованием исходного 11α-гидроксипрогестерона.To confirm the formation of 11α-acetoxyprogesterone during the transformation of 11α-hydroxyprogesterone, 11α-acetoxyprogesterone was obtained by chemical synthesis from 11α-hydroxyprogesterone using the acetylation method known from the prior art. In addition, the resulting 11α-acetoxyprogesterone was hydrolyzed by a method known in the art to form the starting 11α-hydroxyprogesterone.

Выходы 11α-ацетоксипрогестерона, полученные биотрансформацией 11α-гидроксипрогестерона штаммом по настоящему изобретению и приведенные в примерах заявляемого изобретения, подтверждают эффективность предлагаемого способа и его пригодность для использования в промышленных процессах. Однако примеры даны лишь для иллюстрации биокаталитической способности заявляемого штамма конвертировать 11α-гидроксипрогестерон в 11α-ацетоксипрогестерон. Следует отметить, что указанная ацетилирующая способность штамма выявлена нами впервые. Выходы могут быть улучшены за счет оптимизации условий проведения биотрансформации с целью минимизации образования 6β,11α-дигидроксипрогестерона и сдвига направления модификации 11α-гидроксипрогестерона в сторону ацетилирования. Известно, что состав продуктов зависит от состава среды, рН среды, возраста культуры, от индукции исходным субстратом или продуктом [А.Н. El-Refai, and K.M. Ghanem Some physiological relations of progesterone conversion by Aspergillus nidulans. Egyptian Journal of Microbiology, 1987, Vol. 22(2), 327-338]. Поэтому для снижения активности энзима 6β-гидроксилазы и уменьшения количества образованного побочного 6β,11α-дигидроксипрогестерона необходимо оптимизировать параметры проведения процесса трансформации, например, значение рН среды, возраст культуры, способ внесения субстрата, состав среды для трансформации, температурный режим и другие, известные из уровня техники. Для примера в таблице 1 приведено влияние режима аэрации на конверсию 11α-гидроксипрогестерона заявляемым штаммом и на селективность образования 11α-ацетоксипрогестерона и 6β,11α-дигидроксипрогестерона, при прочих одинаковых условиях.The yields of 11α-acetoxyprogesterone obtained by biotransformation of 11α-hydroxyprogesterone by the strain of the present invention and given in the examples of the claimed invention confirm the effectiveness of the proposed method and its suitability for use in industrial processes. However, the examples are given only to illustrate the biocatalytic ability of the inventive strain to convert 11α-hydroxyprogesterone to 11α-acetoxyprogesterone. It should be noted that the specified acetylating ability of the strain was revealed by us for the first time. The yields can be improved by optimizing the conditions for biotransformation in order to minimize the formation of 6β, 11α-dihydroxyprogesterone and shift the direction of modification of 11α-hydroxyprogesterone towards acetylation. It is known that the composition of products depends on the composition of the medium, the pH of the medium, the age of the culture, on the induction of the original substrate or product [A.N. El-Refai, and K.M. Ghanem Some physiological relations of progesterone conversion by Aspergillus nidulans. Egyptian Journal of Microbiology, 1987, Vol. 22 (2), 327-338]. Therefore, to reduce the activity of the 6β-hydroxylase enzyme and reduce the amount of the formed by-product 6β, 11α-dihydroxyprogesterone, it is necessary to optimize the parameters of the transformation process, for example, the pH of the medium, the age of the culture, the method of adding the substrate, the composition of the medium for transformation, the temperature regime and others prior art. For example, Table 1 shows the effect of the aeration regime on the conversion of 11α-hydroxyprogesterone by the claimed strain and on the selectivity of the formation of 11α-acetoxyprogesterone and 6β, 11α-dihydroxyprogesterone, all other conditions being the same.

Для трансформации мы использовали среду СМ следующего состава, г/л: глюкоза - 40; MgSO4×7H2O - 1; КН2РО4 - 0,74; пептон - 1; дрожжевой экстракт - 1; L-аспарагин - 0,7. Среда СМ была ранее использована А.

Figure 00000004
et al [А.
Figure 00000004
, М. Tadra, J.
Figure 00000005
. Microbial transformations of steroids XXIV. Separation of androstane 17-hydroxy-epimers. Folia Microbiol. 1964, Vol. 9(6), 380-382] для ацетилирования тестостерона дрожжами и описана в статье А.Н. El-Refai и K.M. Ghanem [А.Н. El-Refai, and K.M. Ghanem. Some physiological relations of progesterone conversion by Aspergillus nidulans. Egyptian Journal of Microbiology, 1987, Vol. 22(2), 327-338] (среда II, pH 6,5), как наиболее благоприятная для конверсии прогестерона в 11α-гидрокси-производное культурой A. nidulans. Исходный субстрат вносили в среду для трансформации в виде раствора в биполярном апротонном растворителе, в качестве которого могут быть использованы диметилсульфоксид или диметилформамид. При этом концентрация растворителя в ферментационной среде может составлять 2-6% по объему. Трансформацию проводили при температуре 37°С, так как ранее нами было установлено, что повышение температуры трансформации прогестерона мицелиальным грибом Aspergillus niger с 28°С до 37°С на среде СМ при прочих равных условиях проведения процесса приводит к существенному подавлению 6β-гидроксилазной активности штамма [О.С. Савинова, П.Н. Сольев, Д.В. Васина, Т.В. Тяжелова, Т.В. Федорова, Т.С. Савинова. Биотрансформация прогестерона аскомицетом Aspergillus niger N402. Биохимия (Москва). 2018. Том 83(1), с. 71-77].For transformation, we used the SM medium of the following composition, g / l: glucose - 40; MgSO 4 × 7H2O - 1; KN 2 PO 4 - 0.74; peptone - 1; yeast extract - 1; L-asparagine 0.7 The CM medium was previously used by A.
Figure 00000004
et al [A.
Figure 00000004
, M. Tadra, J.
Figure 00000005
... Microbial transformations of steroids XXIV. Separation of androstane 17-hydroxy-epimers. Folia Microbiol. 1964, Vol. 9 (6), 380-382] for testosterone acetylation by yeast and described in the article by A.N. El-Refai and KM Ghanem [A.N. El-Refai, and KM Ghanem. Some physiological relations of progesterone conversion by Aspergillus nidulans. Egyptian Journal of Microbiology, 1987, Vol. 22 (2), 327-338] (medium II, pH 6.5), as the most favorable for the conversion of progesterone to 11α-hydroxy-derivative by A. nidulans culture. The initial substrate was introduced into the transformation medium as a solution in a bipolar aprotic solvent, which can be dimethyl sulfoxide or dimethylformamide. In this case, the concentration of the solvent in the fermentation medium can be 2-6% by volume. The transformation was carried out at a temperature of 37 ° C, since we previously found that an increase in the temperature of transformation of progesterone by the filamentous fungus Aspergillus niger from 28 ° C to 37 ° C on CM medium, all other things being equal, leads to a significant suppression of the 6β-hydroxylase activity of the strain [O.S. Savinova, P.N. Soliev, D.V. Vasina, T.V. Tyazhelova, T.V. Fedorova, T.S. Savinova. Biotransformation of progesterone by ascomycete Aspergillus niger N402. Biochemistry (Moscow). 2018.Vol. 83 (1), p. 71-77].

Заявленное изобретение иллюстрируется следующими примерами.The claimed invention is illustrated by the following examples.

Пример 1. Общий метод биотрансформации 11α-гидроксипрогестеронаExample 1. General method of biotransformation of 11α-hydroxyprogesterone

БиотрансформацияBiotransformation

Для получения посевного материала (споровой суспензии) штаммы выращивали при температуре 37°С в течение 7-10 суток на агаризованной среде МПА (мальт-экстракт - 3 г/л, пептон - 1 г/л, агар - 20 г/л). Споровую суспензию высевали в качалочные колбы вместимостью 750 мл, содержащие по 100 мл ростовой среды (из расчета ~1×107 спор на 100 мл среды), и выращивали на качалке (240-250 об/мин) при температуре 37°С в течение 4±0,5 суток до достижения количества биомассы ~1 г/100 мл (по весу сухого мицелия). Затем в ростовую среду вносили 11α-гидроксипрогестерон в виде раствора в диметилсульфоксиде до финальной концентрации 0.5 г/л, при этом концентрация растворителя составляла 2% (об.). Трансформацию проводили при температуре 37°С в условиях интенсивной или ограниченной аэрации в течение 48 ч или 216 ч, параллельно культивируя штамм без 11α-гидроксипрогестерона в качестве контроля. Каждый эксперимент выполняли в трех повторностях.To obtain inoculum (spore suspension), the strains were grown at 37 ° C for 7-10 days on an MPA agar medium (malt extract - 3 g / L, peptone - 1 g / L, agar - 20 g / L). The spore suspension was inoculated into 750 ml shaking flasks containing 100 ml of growth medium (at the rate of ~ 1 × 10 7 spores per 100 ml of medium), and grown on a shaker (240-250 rpm) at 37 ° C for 4 ± 0.5 days before reaching the amount of biomass ~ 1 g / 100 ml (by weight of dry mycelium). Then, 11α-hydroxyprogesterone was added to the growth medium in the form of a solution in dimethyl sulfoxide to a final concentration of 0.5 g / L, while the solvent concentration was 2% (v / v). The transformation was carried out at a temperature of 37 ° C under conditions of intense or limited aeration for 48 h or 216 h, in parallel cultivating the strain without 11α-hydroxyprogesterone as a control. Each experiment was performed in triplicate.

Экстракция продуктов трансформацииExtraction of transformation products

Для извлечения продуктов трансформации 11α-гидроксипрогестерона использовали или метод экстракции с предварительным применением дезинтегратора-гомогенизатора для разрушения клеток микроорганизма, или метод двухэтапной экстракции - экстракции из предварительно отделенной культуральной жидкости и экстракции из мицелия мацерацией - с последующим объединением экстрактов.To extract the transformation products of 11α-hydroxyprogesterone, either the extraction method with the preliminary use of a disintegrator-homogenizer to destroy the cells of the microorganism was used, or the two-stage extraction method - extraction from the previously separated culture fluid and extraction from the mycelium by maceration - followed by combining the extracts.

Вариант 1.Option 1.

По окончании инкубации ферментационную суспензию помещали в дезинтегратор-гомогенизатор типа Поттера-Эльвегейма порциями по 30-40 мл. Гомогенизацию проводили при комнатной температуре в течение 4-5 минут до полного разрушения клеток микроорганизма. Объединенный гомогенат экстрагировали дихлорметаном трижды порциями равного объема. Объединенные экстракты гомогената промывали водой, сушили Na2SO4, осветляли активированным углем и упаривали до прекращения погона. Содержание продуктов в остатке после упаривания оценивали с помощью количественной ТСХ. Для разрушения клеток микроорганизма может быть использован любой дезинтегратор-гомогенизатор, известный из уровня техники, пригодный для разрушения клеток мицелиальных грибов (ультразвуковой, механический и др.).At the end of the incubation, the fermentation suspension was placed in a Potter-Elwegeim-type disintegrator-homogenizer in portions of 30-40 ml. Homogenization was carried out at room temperature for 4-5 minutes until the cells of the microorganism were completely destroyed. The combined homogenate was extracted with dichloromethane three times in portions of equal volume. The combined extracts of the homogenate were washed with water, dried with Na 2 SO 4 , clarified with activated charcoal, and evaporated until the run stopped. The content of products in the residue after evaporation was assessed using quantitative TLC. Any disintegrator-homogenizer known from the prior art, suitable for the destruction of cells of filamentous fungi (ultrasonic, mechanical, etc.) can be used to destroy cells of a microorganism.

Вариант 2.Option 2.

По окончании инкубации мицелий отфильтровывали, промывали дихлорметаном на фильтре. Продукты реакции из культуральной жидкости экстрагировали трижды порциями дихлорметана равного объема. Стероиды, адсорбированные на мицелии, извлекали ре-мацерацией (трижды), используя метанол и выдерживая без перемешивания в течение 4 ч. Метанол упаривали, остаток, содержащий воду, экстрагировали дихлорметаном трижды. Объединенные экстракты культуральной жидкости и мицелия промывали водой, сушили Na2SO4, осветляли активированным углем и упаривали до прекращения погона. Содержание продуктов в остатке после упаривания оценивали с помощью количественной ТСХ.At the end of the incubation, the mycelium was filtered off, washed with dichloromethane on the filter. The reaction products from the culture liquid were extracted three times with portions of dichloromethane of equal volume. Steroids adsorbed on the mycelium were recovered by remaceration (three times) using methanol and keeping without stirring for 4 hours. Methanol was evaporated, the residue containing water was extracted with dichloromethane three times. The combined extracts of the culture broth and mycelium were washed with water, dried with Na 2 SO 4 , clarified with activated charcoal, and evaporated until the run stopped. The content of products in the residue after evaporation was assessed using quantitative TLC.

Извлечение 11α-ацетоксипрогестеронаExtraction of 11α-acetoxyprogesterone

Остаток после упаривания растворяли в 2-5 мл дихлорметана и фильтровали через слой силикагеля, помещенный на фильтровальную воронку Шотта №1, используя 10-кратное количество силикагеля к весу исходного субстрата (соотношение диаметра фильтра воронки к высоте слоя силикагеля 1:1.5-2). В качестве элюэнта использовали дихлорметан, для контроля элюции использовали ТСХ. По окончании элюирования 11α-ацетоксипрогестерона силикагель промывали метанолом для вымывания 6β,11α-дигидроксипрогестерона. Элюаты упаривали досуха. Кристаллизующийся остаток растирали с диэтиловым эфиром, суспензию охлаждали до температуры 5-10°С, выдерживали в течение 2 ч, осадок отфильтровывали, сушили до постоянного веса в вакуум-сушильном шкафу. Хроматографическую чистоту 11α-ацетоксипрогестерона подтверждали с помощью ТСХ, ВЭЖХ, масс-спектрометрии и ЯМР-спектроскопии.The evaporation residue was dissolved in 2-5 ml of dichloromethane and filtered through a layer of silica gel placed on a Schott filter funnel No. 1 using a 10-fold amount of silica gel to the weight of the starting substrate (the ratio of the diameter of the filter funnel to the height of the silica gel layer 1: 1.5-2). Dichloromethane was used as an eluent; TLC was used to control the elution. At the end of the elution of 11α-acetoxyprogesterone, the silica gel was washed with methanol to wash out 6β, 11α-dihydroxyprogesterone. The eluates were evaporated to dryness. The crystallizing residue was triturated with diethyl ether, the suspension was cooled to a temperature of 5-10 ° C, kept for 2 h, the precipitate was filtered off, dried to constant weight in a vacuum drying oven. The chromatographic purity of 11α-acetoxyprogesterone was confirmed by TLC, HPLC, mass spectrometry and NMR spectroscopy.

Пример 2. Биокаталитическое ацетилирование 11α-гидроксипрогестерона в условиях интенсивной аэрации на качалке (240-250 об/мин)Example 2. Biocatalytic acetylation of 11α-hydroxyprogesterone under intense aeration on a shaker (240-250 rpm)

Вариант 1. Трансформация в течение 48 чOption 1. Transformation within 48 hours

Для экстракции продуктов трансформации использовали вариант 1 примера 1. Из 50 мг 11α-гидроксипрогестерона, загруженного на трансформацию, после извлечения получили 51 мг сухого остатка после упаривания, содержащего по данным анализа 30 мг 11α-гидроксипрогестерона (60% от загруженного), 17 мг (30,16 mol%) 11α-ацетоксипрогестерона и 2,5 мг (4,77 mol %) 6β,11α-дигидроксипрогестерона. По данным ТСХ анализа другие продукты трансформации отсутствуют.For the extraction of transformation products, variant 1 of Example 1 was used. From 50 mg of 11α-hydroxyprogesterone loaded on the transformation, after extraction, 51 mg of the dry residue after evaporation was obtained, containing, according to the analysis, 30 mg of 11α-hydroxyprogesterone (60% of the loaded), 17 mg ( 30.16 mol%) 11α-acetoxyprogesterone and 2.5 mg (4.77 mol%) 6β, 11α-dihydroxyprogesterone. According to TLC analysis, there are no other transformation products.

Вариант 2. Трансформация в течение 216 чOption 2. Transformation within 216 hours

Для экстракции продуктов трансформации использовали вариант 2 примера 1. Из 500 мг 11α-гидроксипрогестерона, загруженного на трансформацию, получили 575 мг сухого остатка после упаривания, содержащего по данным анализа 480 мг (85,17 mol %) 11α-ацетоксипрогестерона и 75 мг (14,31 mol %) 6β,11α-дигидроксипрогестерона. По данным ТСХ анализа 11α-гидроксипрогестерон практически отсутствует. Выход кристаллического 11α-ацетоксипрогестерона составил 451 мг (80,02%, считая на загруженный 11α-гидроксипрогестерон).For the extraction of transformation products, variant 2 of Example 1 was used. From 500 mg of 11α-hydroxyprogesterone loaded on the transformation, 575 mg of the dry residue after evaporation was obtained, containing, according to the analysis, 480 mg (85.17 mol%) of 11α-acetoxyprogesterone and 75 mg (14 , 31 mol%) 6β, 11α-dihydroxyprogesterone. According to TLC analysis, 11α-hydroxyprogesterone is practically absent. The yield of crystalline 11α-acetoxyprogesterone was 451 mg (80.02%, based on the loaded 11α-hydroxyprogesterone).

Пример 3. Биокаталитическое ацетилирование 11α-гидроксипрогестерона в условиях ограниченной аэрации на качалке (90-100 об/мин)Example 3. Biocatalytic acetylation of 11α-hydroxyprogesterone under conditions of limited aeration on a shaker (90-100 rpm)

Вариант 1. Трансформация в течение 48 чOption 1. Transformation within 48 hours

Для экстракции продуктов трансформации использовали вариант 1 примера 1. Из 50 мг 11α-гидроксипрогестерона, загруженного на трансформацию, после извлечения получили 50 мг сухого остатка после упаривания, содержащего по данным анализа 40 мг 11α-гидроксипрогестерона (80% от загруженного) и 10 мг (17,74 mol %) 11α-ацетоксипрогестерона. По данным ТСХ анализа 6β,11α-дигидроксипрогестерон и другие продукты трансформации отсутствуют.For the extraction of transformation products, variant 1 of Example 1 was used. From 50 mg of 11α-hydroxyprogesterone loaded on the transformation, after extraction, 50 mg of the dry residue after evaporation was obtained, containing, according to the analysis, 40 mg of 11α-hydroxyprogesterone (80% of the loaded) and 10 mg ( 17.74 mol%) 11α-acetoxyprogesterone. According to TLC analysis, 6β, 11α-dihydroxyprogesterone and other transformation products are absent.

Вариант 2. Трансформация в течение 216 чOption 2. Transformation within 216 hours

Для экстракции продуктов трансформации использовали вариант 2 примера 1. Из 500 мг 11α-гидроксипрогестерона, загруженного на трансформацию, получили 580 мг сухого остатка после упаривания, содержащего по данным анализа 506 мг (89,78 mol %) 11α-ацетоксипрогестерона и 49 мг (9,35 mol %) 6β,11α-дигидроксипрогестерона. По данным ТСХ анализа 11α-гидроксипрогестерон отсутствует. Выход кристаллического 11α-ацетоксипрогестерона составил 480 мг (85,17%, считая на загруженный 11α-гидроксипрогестерон).For the extraction of transformation products, variant 2 of Example 1 was used. From 500 mg of 11α-hydroxyprogesterone loaded onto the transformation, 580 mg of the dry residue after evaporation was obtained, containing, according to the analysis, 506 mg (89.78 mol%) of 11α-acetoxyprogesterone and 49 mg (9 , 35 mol%) 6β, 11α-dihydroxyprogesterone. TLC analysis showed no 11α-hydroxyprogesterone. The yield of crystalline 11α-acetoxyprogesterone was 480 mg (85.17%, based on the loaded 11α-hydroxyprogesterone).

ЯМР-спектры полученных образцов 11α-ацетоксипрогестерона идентичны спектрам стандартного образца и спектрам образца, полученного химическим методом ацетилирования 11α-гидроксипрогестерона.NMR spectra of the obtained 11α-acetoxyprogesterone samples are identical to the spectra of the standard sample and the spectra of the sample obtained by the chemical method of acetylation of 11α-hydroxyprogesterone.

Пример 4. Получение 11α-ацетоксипрогестерона химическим методомExample 4. Obtaining 11α-acetoxyprogesterone by chemical method

К раствору 34 мг 11α-гидроксипрогестерона в 0,2 мл уксусного ангидрида добавили 1 каплю 60% хлорной кислоты. Реакционную массу выдерживали при комнатной температуре в течение 1 ч. По окончании реакции реакционную массу добавляли по каплям в 5 мл воды, содержащей 1 мл 25% раствора аммиака (рН ~7.5). Перемешивали 30 мин., затем реакционную массу экстрагировали дихлорметаном трижды, экстракт промыли водой до нейтральной реакции, упарили досуха. Получили 39 мг остатка, из которого препаративной хроматографией извлекли 27 мг 11α-ацетоксипрогестерона с выходом 70,45%. Т. пл. 173-174°С (лит. Т. пл. 176-177°С [D.H. Peterson, Н.С. Murray, S.H. Eppstein, L.M. Reineke, A. Weintraub, P.D. Meister, and H.M. Leigh. Microbiological Transformations of Steroids. I. Introduction of Oxygen at Carbon-11 of Progesterone. J. Am. Chem. Soc., 1952, Vol. 74(23), 5933-5936].To a solution of 34 mg of 11α-hydroxyprogesterone in 0.2 ml of acetic anhydride was added 1 drop of 60% perchloric acid. The reaction mass was kept at room temperature for 1 h. After the completion of the reaction, the reaction mass was added dropwise to 5 ml of water containing 1 ml of 25% ammonia solution (pH ~ 7.5). The mixture was stirred for 30 minutes, then the reaction mixture was extracted with dichloromethane three times, the extract was washed with water until neutral, and evaporated to dryness. 39 mg of a residue was obtained, from which 27 mg of 11α-acetoxyprogesterone was recovered by preparative chromatography in a yield of 70.45%. T. pl. 173-174 ° C (lit. mp 176-177 ° C [DH Peterson, HC Murray, SH Eppstein, LM Reineke, A. Weintraub, PD Meister, and HM Leigh. Microbiological Transformations of Steroids. I Introduction of Oxygen at Carbon-11 of Progesterone J. Am Chem Soc., 1952, Vol. 74 (23), 5933-5936].

Характеристика продуктов биотрансформацииCharacterization of biotransformation products

11α-Гидроксипрогестерон, полученный гидролизом ацетокси-группы 11α-ацетоксипрогестерона, полученного по примеру 2 в условиях общего метода биотрансформации 11α-гидроксипрогестерона штаммом A. nidulans ВКПМ F-1069.11α-Hydroxyprogesterone obtained by hydrolysis of the acetoxy group of 11α-acetoxyprogesterone obtained according to example 2 under the conditions of the general method of biotransformation of 11α-hydroxyprogesterone by the A. nidulans strain VKPM F-1069.

Т. пл. 164-166°С (лит. Т. пл. 164-165°С [K. Yildirim, and A. Kuru. Biotransformation of some steroids by Aspergillus candidus. Journal of Chemical Research, 2015. Vol. 39(9), 546-549]). M.w. 330.46.T. pl. 164-166 ° C (lit. mp 164-165 ° C [K. Yildirim, and A. Kuru. Biotransformation of some steroids by Aspergillus candidus. Journal of Chemical Research, 2015. Vol. 39 (9), 546 -549]). M.w. 330.46.

Масс-спектр высокого разрешения C21H30O3 (m/z): рассчитано для [М+Н]+ 331.2268, найдено 331.2264; рассчитано для [M+Na]+ 353.2087, найдено 353.2088. Спектр 1Н-ЯМР идентичен спектру исходного субстрата.High Resolution Mass Spectrum C 21 H 30 O 3 (m / z): calculated for [M + H] + 331.2268, found 331.2264; calculated for [M + Na] + 353.2087, found 353.2088. The 1 H-NMR spectrum is identical to that of the starting substrate.

11α-Ацетоксипрогестерон, полученный в условиях биотрансформации 11α-гидроксипрогестерона штаммом A. nidulans ВКПМ F-1069.11α-Acetoxyprogesterone obtained under the conditions of biotransformation of 11α-hydroxyprogesterone by A. nidulans strain VKPM F-1069.

Т. пл. 172-174°С (лит. Т. пл. 176-177°С [D.H. Peterson, Н.С. Murray, S.H. Eppstein, L.M. Reineke, A. Weintraub, P.D. Meister, and H.M. Leigh. Microbiological Transformations of Steroids. I. Introduction of Oxygen at Carbon-11 of Progesterone. J. Am. Chem. Soc., 1952, Vol. 74(23), 5933-5936]. M.w. 372.5;T. pl. 172-174 ° C (lit. mp 176-177 ° C [DH Peterson, HC Murray, SH Eppstein, LM Reineke, A. Weintraub, PD Meister, and HM Leigh. Microbiological Transformations of Steroids. I Introduction of Oxygen at Carbon-11 of Progesterone J. Am Chem Soc. 1952 Vol 74 (23) 5933-5936 Mw 372.5;

Масс-спектр высокого разрешения C23H32O4 (m/z): рассчитано для [М+Н]+ 373.2373, найдено 373.2361; рассчитано для [M+Na]+ 395.2193, найдено 395.2183.High Resolution Mass Spectrum C 23 H 32 O 4 (m / z): calculated for [M + H] + 373.2373, found 373.2361; calculated for [M + Na] + 395.2193, found 395.2183.

1Н-ЯМР (300 МГц, DMSO-d6): 5.67 (с, 1H СН-4), 5.14 (дт, 1Н, 3J11, 9=10.6 Гц, 3J11, 10 5.0 Гц, СН-11), 2,62 (дд (псевдо-т), 1H, 3J17, 16α 8.9 Гц, 3J17, 16β 9.1 Гц, СН-17), 2.47-2.35 (м, 2Н, СН-2β & CH-6β), 2.29-2.12 (м, 3Н, СН-6α & СН-12β & СН-2α), 2.10-1.96 (м, 1Н, СН-16β), 2.05 (с, 3Н, СН3-21), 2.01 (с, 3Н, СН3-23), 1.91-1.78 (м, 3Н, СН2-1 & СН-7α), 1.72-1.60 (м, 3Н, СН-16α & СН-15α & СН-8), 1.50 (т, 1Н, 3J12α, 12β 11.6 Гц, СН-12α), 1.44 (т, 1Н, 3J9, 8 10.6 Гц, СН-9), 1.39-1.29 (ддд, 1Н, 3J14, 8 10.7 Гц, 3J14, 15β 6.4 Гц, 3J14, 15α 5.6 Гц, СН-14) 1.29 (уш.с, 4Н, CH3-19 & СН-15β), 1.17-1.00 (2×ддд, 2Н, 3J7α, 7β 12.6 Гц, 3J7, 6α ~ 3J7, 6β 12.2 Гц, 3J7α, 8 3.1 Гц, СН2-7), 0.64 (с, 3Н, СН3-18). 1 H-NMR (300 MHz, DMSO-d 6 ): 5.67 (s, 1H CH-4), 5.14 (dt, 1H, 3 J 11, 9 = 10.6 Hz, 3 J 11, 10 5.0 Hz, CH-11 ), 2.62 (dd (pseudo-t), 1H, 3 J 17 , 16α 8.9 Hz, 3 J 17, 16β 9.1 Hz, CH-17), 2.47-2.35 (m, 2H, CH-2β & CH- 6β), 2.29-2.12 (m, 3H, CH-6α & CH-12β & CH-2α), 2.10-1.96 (m, 1H, CH-16β), 2.05 (s, 3H, CH 3 -21), 2.01 (s, 3H, CH 3 -23), 1.91-1.78 (m, 3H, CH 2 -1 & CH-7α), 1.72-1.60 (m, 3H, CH-16α & CH-15α & CH-8), 1.50 (t, 1H, 3 J 12α, 12β 11.6 Hz, CH-12α), 1.44 (t, 1H, 3 J 9, 8 10.6 Hz, CH-9), 1.39-1.29 (ddd, 1H, 3 J 14, 8 10.7 Hz, 3 J 14, 15β 6.4 Hz, 3 J 14, 15α 5.6 Hz, СН-14) 1.29 (br.s, 4Н, CH 3 -19 & СН-15β), 1.17-1.00 (2 × ddd, 2H, 3 J 7α, 7β 12.6 Hz, 3 J 7, 6α ~ 3 J 7, 6β 12.2 Hz, 3 J 7α, 8 3.1 Hz, CH 2 -7), 0.64 (s, 3H, CH 3 -18).

13С-ЯМР (300 МГц, DMSO-d6): 208.61 (с, СО-20), 199.40 (с, СО-3), 170.14 (с, С-5), 170.10 (с, СО-22) 124.48 (с, СН-4), 70.58 (с, СНОН-11), 62.30 (с, СН-17), 55.34 (с, СН-9), 54.39 (с, СН-14), 45.02 (с, CH2-12), 43.54 (с, С-13), 39.75 (с, С-10), 36.79 (с, СН2-1), 34.72 (с, СН-8) 34.19 (с, СН2-2), 33.03 (с, СН2-6), 31.67 (с, СН2-7), 31.37 (с, СН3-21), 24.16 (с, СН2-15), 22.96 (с, СН2-16), 22.02 (с, СН3-23), 18.20 (с, СН3-19), 14.24 (с, СН3-18). 13 C-NMR (300 MHz, DMSO-d 6 ): 208.61 (s, CO-20), 199.40 (s, CO-3), 170.14 (s, C-5), 170.10 (s, CO-22) 124.48 (s, CH-4), 70.58 (s, CHOH-11), 62.30 (s, CH-17), 55.34 (s, CH-9), 54.39 (s, CH-14), 45.02 (s, CH 2 -12), 43.54 (s, C-13), 39.75 (s, C-10), 36.79 (s, CH 2 -1), 34.72 (s, CH-8) 34.19 (s, CH 2 -2), 33.03 (s, CH 2 -6), 31.67 (s, CH 2 -7), 31.37 (s, CH 3 -21), 24.16 (s, CH 2 -15), 22.96 (s, CH 2 -16), 22.02 (s, CH 3 -23), 18.20 (s, CH 3 -19), 14.24 (s, CH 3 -18).

Спектры идентичны спектрам стандартного образца, а также спектрам образца, полученного химическим методом ацетилирования 11α-гидроксипрогестерона.The spectra are identical to those of the standard sample, as well as the spectra of the sample obtained by the chemical method of acetylation of 11α-hydroxyprogesterone.

Claims (6)

1. Способ получения 11α-ацетоксипрогестерона, включающий трансформацию 11α-гидроксипрогестерона штаммом мицелиального гриба Aspergillus nidulans, депонированного во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов под регистрационным номером F-1069, при этом для трансформации споровую суспензию гриба высевают в качалочные колбы с ростовой средой, выращивают до достижения количества биомассы ~1 г/100 мл по весу сухого мицелия при перемешивании, затем в ростовую среду вносят раствор 11α-гидроксипрогестерона в диметилсульфоксиде или диметилформамиде до достижения их концентрации в среде от 2 до 6% (об.) и до концентрации субстрата в диапазоне 0,1-1,0 г/л, инкубируют на качалке при температуре 37±0,5°С в течение 4±0.5 суток в условиях ограниченной аэрации со скоростью 90-100 об/мин в течение 216 ч или в условиях интенсивной аэрации со скоростью 240-250 об/мин в течение не менее 168 ч, по окончании инкубации продукты извлекают экстракцией и очищают с получением целевого продукта 11α-ацетоксипрогестерона.1. A method for producing 11α-acetoxyprogesterone, including the transformation of 11α-hydroxyprogesterone by a strain of the filamentous fungus Aspergillus nidulans deposited in the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms under registration number F-1069, while for transformation, the spore suspension of the fungus is sown in shaking medium flasks with growth the amount of biomass ~ 1 g / 100 ml by weight of dry mycelium with stirring, then a solution of 11α-hydroxyprogesterone in dimethyl sulfoxide or dimethylformamide is added to the growth medium until their concentration in the medium reaches 2 to 6% (vol.) and until the substrate concentration is in the range of 0 , 1-1.0 g / l, incubated on a shaker at a temperature of 37 ± 0.5 ° C for 4 ± 0.5 days under conditions of limited aeration at a speed of 90-100 rpm for 216 hours or under conditions of intense aeration with speed of 240-250 rpm for at least 168 hours, at the end of incubation, the products are extracted by extraction and purified to obtain the target product 11α-ace toxiprogesterone. 2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что в качалочные колбы с ростовой средой высевают споровую суспензию гриба из расчета ~1×107 спор на 100 мл среды.2. The method according to claim 1, characterized in that a spore suspension of the fungus is inoculated into shaking flasks with a growth medium at the rate of ~ 1 × 10 7 spores per 100 ml of medium. 3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что перемешивание осуществляют со скоростью 240-250 об/мин.3. A method according to claim 1, characterized in that stirring is carried out at a speed of 240-250 rpm. 4. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что экстракцию продуктов трансформации из ферментационной суспензии проводят после предварительного разрушения клеток микроорганизма с помощью дезинтегратора-гомогенизатора.4. The method according to claim 1, characterized in that the extraction of transformation products from the fermentation suspension is carried out after the preliminary destruction of the cells of the microorganism using a disintegrator-homogenizer. 5. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что экстракцию продуктов трансформации из ферментационной суспензии проводят методом двухэтапной экстракции - экстракции из предварительно отделенной культуральной жидкости и экстракции из мицелия мацерацией - с последующим объединением экстрактов.5. The method according to claim 1, characterized in that the extraction of transformation products from the fermentation suspension is carried out by a two-stage extraction method - extraction from a previously separated culture liquid and extraction from the mycelium by maceration - followed by combining the extracts. 6. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что очистку 11α-ацетоксипрогестерона от побочного продукта трансформации - 6β,11α-дигидроксипрогестерона - осуществляют фильтрацией через слой силикагеля в растворе дихлорметана.6. The method according to claim 1, characterized in that the purification of 11α-acetoxyprogesterone from the transformation by-product - 6β, 11α-dihydroxyprogesterone - is carried out by filtration through a layer of silica gel in a dichloromethane solution.
RU2018143481A 2018-12-07 2018-12-07 Microbiological method of producing 11α-acetoxyprogesterone RU2731712C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018143481A RU2731712C2 (en) 2018-12-07 2018-12-07 Microbiological method of producing 11α-acetoxyprogesterone

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018143481A RU2731712C2 (en) 2018-12-07 2018-12-07 Microbiological method of producing 11α-acetoxyprogesterone

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018143481A RU2018143481A (en) 2020-06-08
RU2018143481A3 RU2018143481A3 (en) 2020-06-08
RU2731712C2 true RU2731712C2 (en) 2020-09-08

Family

ID=71067102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018143481A RU2731712C2 (en) 2018-12-07 2018-12-07 Microbiological method of producing 11α-acetoxyprogesterone

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2731712C2 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2213143C2 (en) * 1995-12-12 2003-09-27 Акцо Нобель Н.В. MICROBIOLOGICAL 11α-HYDROXYLATION OF STEROIDS

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2213143C2 (en) * 1995-12-12 2003-09-27 Акцо Нобель Н.В. MICROBIOLOGICAL 11α-HYDROXYLATION OF STEROIDS

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PETERSON D.H. ET AL. Microbiological Transformations of Steroids. I. Introduction of Oxygen at Carbon-11 of Progesterone. Am. Chem. Soc.1952, 74 (23), pp. 5933-5936. *
PETERSON D.H. ET AL. Microbiological Transformations of Steroids. I. Introduction of Oxygen at Carbon-11 of Progesterone. Am. Chem. Soc.1952, 74 (23), pp. 5933-5936. RIOS L.OL ET AL. Steroid 11-Alpha-Hydroxylation by the Fungi Aspergillus nidulans and Aspergillus ochraceus. Methods Mol Biol. 2017;1645:271-287. SAVINOVA O. S. ET AL. Biotransformation of Progesterone by the Ascomycete Aspergillus niger N402. Biochemistry (Moscow), 2018, Vol. 83, No. 1, pp. 26-31. *
RIOS L.OL ET AL. Steroid 11-Alpha-Hydroxylation by the Fungi Aspergillus nidulans and Aspergillus ochraceus. Methods Mol Biol. 2017;1645:271-287. *
SAVINOVA O. S. ETAL. Biotransformation of Progesterone by the Ascomycete Aspergillus niger N402. Biochemistry(Moscow), 2018, Vol. 83, No. 1, pp. 26-31. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2018143481A (en) 2020-06-08
RU2018143481A3 (en) 2020-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bartmańska et al. Steroids’ transformations in Penicillium notatum culture
US4416985A (en) Process for preparing 3β,7β-dihydroxy-Δ5 -steroids
FUKUDA et al. A method to screen anticholesterol substances produced by microbes and a new cholesterol oxidase produced by Streptomyces violascens
Wu et al. Efficient hydroxylation of functionalized steroids by Colletotrichum lini ST-1
de Paula et al. Cascate reactions of progesterone by mycelia and culture broth from marine-derived fungus Aspergillus sydowii CBMAI 935
US4230625A (en) Process for chenodeoxycholic acid and intermediates therefore
Faramarzi et al. Metabolism of androst-4-en-3, 17-dione by the filamentous fungus Neurospora crassa
GB2123833A (en) Steroid 1,2-dehydrogenation using dried microbial cells
RU2731712C2 (en) Microbiological method of producing 11α-acetoxyprogesterone
Lacroix et al. Microbial models of drug metabolism: microbial transformations of trimegestone®(RU27987), a 3-Keto-Δ4, 9 (10)-19-norsteroid drug
Faramarzi et al. Microbial transformation of hydrocortisone by Acremonium strictum PTCC 5282
US4301246A (en) Process for chenodeoxycholic acid production
Savinova et al. Biotransformation of progesterone by the ascomycete Aspergillus niger N402
HU194318B (en) Process for the delta 1-dehydrogenation of steroids in the presence of materials relieving from toxic kinds of oxygen
Ambrus et al. Microbial transformation of β-sitosterol and stigmasterol into 26-oxygenated derivatives
RU2692932C2 (en) BIOCATALYST FOR PRODUCING 11α-ACETOXYPROGESTERONE
US4196203A (en) Novel corticoids
EP0941361B1 (en) A method for the preparation of steroid compounds
RU2677332C1 (en) Recombinant strain of filamentous fungus aspergillus nidulans and its use for progesterone 11α-hydroxylation and for acetylation of 11α-hydroxyprogesterone
US2863806A (en) 17alpha hydroxylation of steroids by trichoderma viride
Abul-Hajj Stereochemistry of C-1, 2 Dehydrogenation of 5β-Pregnane-3, 11, 20-trione by Septomyxa affinis
Yang et al. Microbial hydroxylation of 16α, 17α-dimethyl-17β-(l-oxopropyl) androsta-l, 4-dien-3-one to rimexolone by Curvularia lunata AS 3.4381
Hill et al. Microbial conversion of sterols: 1. Selection of mutants for production of 20-carboxy-pregna-1, 4-dien-3-one (BNC)
JP4699661B2 (en) Process for producing derivatives of Rucus aculeeatus steroid glycosides
EP0922770B1 (en) A microbiological process for the transformation of 17beta-carboxy substituted 3-oxo-4-azasteroids and the use of such products as inhibitors of the enzyme 5alpha-reductase