專利名稱：雄甾-1,4,6-三烯-3,17-二酮的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種甾體結(jié)構(gòu)的制備方法，尤其是涉及1，4，6_三烯結(jié)構(gòu)甾體中間體 的制備
背景技術(shù)：
雄甾-1，4，6_三烯-3，17-二酮是一種重要的甾體中間體，可以利用其制備 1 a -羥基去氫表雄酮(CAS 20998-18-9)等物質(zhì)，文獻(xiàn) HELVETICA CHIMICA ACTA-Vol. 64， Fasc. 6(1981)-Nr-180,1870 1873 公開了雄甾-1，4，6-三烯-3，17-二酮用于合成 1 a -羥 基去氫表雄酮的用途。文獻(xiàn) J chem. Soc. 1968,2568-2570 和文獻(xiàn) J org. chem. 1974. Vol 392931-2933公開了 1，4，6-三烯結(jié)構(gòu)甾體中間體的主要合成路線為以去氫表雄酮(CAS 53-43-0)為原料，采用2，3-二氯-5，6-二氰基-1，4苯醌(DDQ)作為脫氫試劑一步制備而
成，路線如下 該路線存在不足為反應(yīng)選擇性較差，雜質(zhì)較多，并且根據(jù)DDQ的MSDS文 件 中(http//www. sciencelab.com/xMSDS-2_3_Dichloro_5_6_dicyano_l_4_ benzoquinone-9923726, p. 4)公開，DDQ是一種皮膚接觸、吸入、吞咽都非常危險(xiǎn)的化學(xué)物 質(zhì)，更主要的是產(chǎn)生的副產(chǎn)物與產(chǎn)物的物理性質(zhì)較為接近，工業(yè)上精制極為困難，且DDQ的 經(jīng)脫氫反應(yīng)后轉(zhuǎn)化為氯代苯酚類物質(zhì)，在自然界中難于降解，對(duì)環(huán)境污染十分嚴(yán)重。并且現(xiàn) 有技術(shù)采用的原料為去氫表雄酮，成本較高。而我公司下屬天津天藥藥業(yè)股份有限公司開 發(fā)的植物留醇轉(zhuǎn)化雄烯二酮新工藝，以植物油精煉副產(chǎn)品中提煉出的植物留醇為原料，采 用生物工程技術(shù)開發(fā)4-雄烯二酮(即化合物(I))生產(chǎn)新工藝，大幅度降低了 4-雄烯二酮 (I)的生產(chǎn)成本。因此，為拓寬4-雄烯二酮的應(yīng)用領(lǐng)域，有必要開發(fā)出以4-雄烯二酮為原 料的新的甾體激素合成路線。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，為拓寬4-雄烯二酮的應(yīng)用領(lǐng)域，我們?cè)O(shè)計(jì)了一條全新的雄 甾-1，4，6-三烯-3，17- 二酮合成路線如下 所述的合成路線由以下反應(yīng)步驟構(gòu)成(1)3-位保護(hù)將化合物(I)加入極性有機(jī)溶劑中，加入酯類試劑和酸催化劑得到化合物(II)。(2) 6，7 位雙鍵將步驟⑴所得的化合物(II)加入到有機(jī)溶劑中，加入鹵化試劑和水進(jìn)行鹵化反 應(yīng)，反應(yīng)完成后，再加入鋰鹽反應(yīng)得到化合物(III)。(3)1，4，6-三烯的合成將步驟(2)所得化合物(III)利用采用節(jié)桿菌進(jìn)行生物發(fā)酵的方法進(jìn)行1，2位脫 氫，得到目標(biāo)化合物。所述步驟(1)中的極性有機(jī)溶劑包括但不僅限于低級(jí)脂肪醇中的一種或幾種，如 甲醇或乙醇；酮類中的一種或幾種，如丙酮或甲乙酮；醚類中的一種或幾種，如乙醚、四氫 呋喃、二氧六環(huán)，優(yōu)選乙醇、甲醇、丙酮、四氫呋喃中的一種或幾種，最優(yōu)選采用甲醇或乙醇。 所用酯類試劑可選原甲酸三乙酯、乙酸異丙烯酯中的一種或幾種，優(yōu)選原甲酸三乙酯。酸催 化劑優(yōu)選對(duì)甲基苯磺酸(PTS)、吡啶溴氫酸鹽、吡啶鹽酸鹽。反應(yīng)溫度為-10°C 60°C，優(yōu) 選-10 20°C，反應(yīng)結(jié)束后，加弱堿中和處理。在步驟⑴中，化合物⑴極性有機(jī)溶劑=1 1 10(重量體積比)，化合物 (I)酯類試劑酸催化劑=1 1 3 0. 01 0. 1 (摩爾比)。所述步驟(2)中選用的有機(jī)溶劑優(yōu)選非質(zhì)子溶劑，包括但不僅限于烷烴如正己 烷、環(huán)己烷，醚類如乙醚、四氫呋喃、二氧六環(huán)，DMF(N，N-，二甲基甲酰胺)中的一種或幾種； 優(yōu)選DMF或四氫呋喃。步驟(2)中鹵化試劑選擇溴化或氯化試劑，如二溴海因、二氯海因、溴 代琥珀酰亞胺(NBS)、氯代琥珀酰亞胺(NCS)、優(yōu)選NBS。選用的鋰鹽包括但不僅限于碳酸鋰 (Li2C03)，氯化鋰(LiCl)、溴化鋰(LiBr)中的一種或幾種，優(yōu)選Li2C03和LiBr的組合。鹵 化階段反應(yīng)溫度選自-10°C到30°C，優(yōu)選0 20°C，加入鋰鹽后反應(yīng)溫度選自0°C 120°C， 優(yōu)選60V 100°C。在步驟(2)中化合物(II)有機(jī)溶劑=1 1 10 (重量體積比)，化合物(I) 鹵化試劑鋰鹽(以鋰離子計(jì))=1 1. 2 2 1. 2 2(摩爾比)。
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步驟(3)生物發(fā)酵中采用的菌種為簡(jiǎn)單節(jié)桿菌(拉丁命名Arthr0baCter simplex)，優(yōu)選以下幾種菌株AS 1.754、AS 1. 94* (均由中國(guó)科學(xué)院微生物研究所提供)， 生物發(fā)酵工藝如下 所述的生物發(fā)酵工藝可采用公知的生物發(fā)酵工藝方法，如參考《生物合成藥物學(xué)》 (化學(xué)工業(yè)出版社，2000年出版，褚志義主編；666 675頁(yè))中公開的生物發(fā)酵工藝。加入作為底物的化合物(III)時(shí)以不溶于水的有機(jī)溶劑使底物溶解或成混懸液， 加入到培養(yǎng)好的發(fā)酵液中，控制發(fā)酵液pH ^ 7. 5。所述的有機(jī)溶劑可選自但不僅限于乙酸 乙酯、二氯甲烷、氯仿、乙酸丁酯、環(huán)己烷、丁醇、甲苯中的一種或幾種。有機(jī)溶劑與化合物
(III)的體積重量比為2 5 1。優(yōu)選在加入有機(jī)溶劑同時(shí)加入人工電子受體，如苯醌和/或二甲基對(duì)苯醌。終止反應(yīng)后，用有機(jī)溶劑萃取發(fā)酵液、靜置分層，取有機(jī)層減壓濃縮得到化合物
(IV)即雄甾-1，4，6-三烯-3，17-二酮。未反應(yīng)的化合物(III)可以回收套用以提高反應(yīng) 的總轉(zhuǎn)化率。與現(xiàn)有技術(shù)中以去氫表雄酮為原料，使用DDQ脫氫的技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案 所提供的合成路線采用以化合物(I) (4-雄烯二酮，簡(jiǎn)稱4-AD，CAS 63-05-8)為原料，采用 生物脫氫技術(shù)生產(chǎn)雄留-1，4，6-三烯-3，17-二酮的合成工藝路線，在原料選用上充分利用 了我公司現(xiàn)有的4-AD生產(chǎn)路線，即能夠擴(kuò)充4-AD的下游產(chǎn)品種類，充分發(fā)揮4-AD的技術(shù) 經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。又開辟了化合物(I)合成的一條全新合成路線，同時(shí)與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于可以 生物脫氫技術(shù)，大幅降低了反應(yīng)的污染，同時(shí)還提高了反應(yīng)物的總轉(zhuǎn)化率，使本發(fā)明提供得 到新合成路線相對(duì)原有合成路線更有技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
具體實(shí)施例方式以下所公開具體實(shí)施方式
是為了更好的理解本發(fā)明的技術(shù)方案，不能理解為對(duì)本 發(fā)明技術(shù)方案的限制。生物發(fā)酵的種子培養(yǎng)基采用如下原料配比蛋白胨10. 0g，牛肉提取物3. 0g，NaCl 5. 0g，蒸餾水1000ml，培養(yǎng)基pH調(diào)節(jié)至7. 0，發(fā)酵溫度為30°C。發(fā)酵培養(yǎng)基采用如下原料配比葡萄糖lO.Og，酵母膏1.6g，KH2P042. 5g，玉米漿 10ml，蒸餾水1000ml，培養(yǎng)基pH調(diào)節(jié)至7. 0，發(fā)酵溫度為30°C實(shí)施例1(1)取雄留-4-烯3，17-二酮(化合物I)10g加入反應(yīng)瓶，再加入40ml無(wú)水乙醇， 攪拌，通隊(duì)，保持-10°c，加入原甲酸三乙酯10ml，PTS 0. 15g，保持在-10°c下反應(yīng)4小時(shí) 至反應(yīng)完全后加入吡啶2ml，冷卻至-10°C，靜置、過(guò)濾、干燥得到雄留-3-乙氧基-3，5-二 烯-17-酮11. 0g(化合物II)(2)將步驟(1)制得的化合物(II)加入反應(yīng)瓶中，再加入30ml DMF，lml水，通N2 攪拌，降溫至0°C，在30min內(nèi)分三次加入NBS，每次3g，共加入9g，加畢保持5 10°C反應(yīng)2小時(shí)至反應(yīng)完全后加入Li2C035g，LiBr 2. 5g，升溫至70 80°C，反應(yīng)1小時(shí)至反應(yīng)結(jié)束 后，冷卻，稀釋過(guò)濾得到9. 8g雄留-4,6- 二烯-3，17- 二酮(化合物III)(3)生物發(fā)酵，采用AS 1.754 種子培養(yǎng)基300ml發(fā)酵培養(yǎng)基300ml采用上述工藝進(jìn)行生物發(fā)酵，化合物(III)加入時(shí)先溶于15ml乙酸乙酯后再中加 入到培養(yǎng)好的發(fā)酵液中，控制發(fā)酵液pH >7.5。終止反應(yīng)后，用乙酸乙酯萃取發(fā)酵液，靜置分層，取有機(jī)層減壓濃縮得到產(chǎn)品，發(fā) 酵液經(jīng)反復(fù)套用生物脫氫，共得到雄留-1,4,6-三烯-3，17-二酮8. 58，含量91.5%產(chǎn)物檢測(cè)數(shù)據(jù)如下紫外光譜(UV) :223nm 257nm 201nm處有吸收峰1^:164.5 1661，比旋度為+72.4° (二氧六環(huán))。實(shí)施例2(1)取雄留-4-烯3，17-二酮(化合物I)10g加入反應(yīng)瓶，再加入80ml甲醇，攪 拌，通N2，保持0°C，加入乙酸異丙烯酯9ml，PTS 0.08g，保持在0°C下反應(yīng)4小時(shí)至反應(yīng)完 全后加入吡啶1ml，加入1000ml水稀釋、過(guò)濾、干燥得到雄留-3-乙氧基-3，5- 二烯-17-酮 10. 8g(化合物II)(2)將步驟(1)制得的化合物(II)加入反應(yīng)瓶中，再加入30ml 二氧六環(huán)，lml水， 通N2攪拌，降溫至10°C，在30min內(nèi)分三次加入NBS，每次2. 4g，共加入7. 2g，加畢保持0 5°C反應(yīng)2小時(shí)至反應(yīng)完全后加入Li2C034g，LiBr 2g，升溫至50 60°C，反應(yīng)1小時(shí)至反應(yīng) 結(jié)束后，冷卻，稀釋過(guò)濾得到9. 5g雄留-4,6- 二烯-3，17- 二酮(化合物III)(3)生物發(fā)酵采用AS 1. 94* 種子培養(yǎng)基300ml發(fā)酵培養(yǎng)基300ml采用上述工藝進(jìn)行生物發(fā)酵，化合物(III)加入時(shí)先溶于20ml乙酸丁酯后再中加 入到培養(yǎng)好的發(fā)酵液中，控制發(fā)酵液pH >7.5。終止反應(yīng)后，用乙酸乙酯萃取發(fā)酵液，靜置分層，取有機(jī)層減壓濃縮得到產(chǎn)品，發(fā) 酵液經(jīng)反復(fù)套用生物脫氫，共得到雄留"1，4，6-三烯-3，17- 二酮8. 53g，含量92. 1 %。產(chǎn)物檢測(cè)數(shù)據(jù)如下紫外光譜(UV) :223nm 257nm 201nm處有吸收峰
11^:164.5 1661，比旋度為+72.6° (二氧六環(huán))。實(shí)施例3(1)取雄留-4-烯3，17-二酮(化合物I) 10g加入反應(yīng)瓶，再加入50ml丙酮，攪拌， 通隊(duì)，保持0°C，加入原甲酸三乙酯15ml，PTS 0.3，保持在10°C下反應(yīng)4小時(shí)至反應(yīng)完全后 加入吡啶4ml，加入500ml水稀釋、靜置、過(guò)濾、干燥得到雄留_3_乙氧基-3，5- 二烯-17-酮 11. lg(化合物II)(2)將步驟(1)制得的化合物(II)加入反應(yīng)瓶中，再加入60ml DMF，lml水，通N2 攪拌，降溫至0°C，在30min內(nèi)分三次加入NBS，每次3g，共加入9g，加畢保持10 15°C反 應(yīng)2小時(shí)至反應(yīng)完全后加入Li2C035g，LiBr 2. 5g，升溫至60 70°C，反應(yīng)1小時(shí)至反應(yīng)結(jié) 束后，冷卻，稀釋過(guò)濾得到9. 9g雄留-4,6- 二烯-3，17- 二酮(化合物III)(3)生物發(fā)酵采用AS 1. 754 種子培養(yǎng)基300ml發(fā)酵培養(yǎng)基300ml采用上述工藝進(jìn)行生物發(fā)酵，化合物(III)加入時(shí)先溶于15ml乙酸乙酯后再中加 入到培養(yǎng)好的發(fā)酵液中，控制發(fā)酵液pH >7.5。終止反應(yīng)后，用乙酸乙酯萃取發(fā)酵液，靜置分層，取有機(jī)層減壓濃縮得到產(chǎn)品，發(fā) 酵液經(jīng)反復(fù)套用生物脫氫，得到雄留-1,4,6-三烯-3，17- 二酮8. 42g，含量93. 0%產(chǎn)物檢測(cè)數(shù)據(jù)如下紫外光譜(UV) :223nm 257nm 201nm處有吸收峰mp :164. 5 166°C，比旋度為+72. 7° (二氧六環(huán))。實(shí)施例4(1)取雄留-4-烯3，17-二酮(化合物I)10g加入反應(yīng)瓶，再加入20ml四氫呋喃， 攪拌，通隊(duì)，保持0°C，加入原甲酸三乙酯20ml，PTS 0.6g，保持在20°C下反應(yīng)4小時(shí)至反 應(yīng)完全后加入吡啶8ml，加入300ml水稀釋，靜置、過(guò)濾、干燥得到雄留_3_乙氧基-3，5- 二 烯-17-酮10. 9g(化合物II)(2)將步驟(1)制得的化合物(II)加入反應(yīng)瓶中，再加入20ml 二氧六環(huán)，lml水， 通N2攪拌，降溫至0°C，在30min內(nèi)分三次加入NBS，每次3. 6g，共加入10. 8g，加畢保持15 20°C反應(yīng)2小時(shí)至反應(yīng)完全后加入Li2C036g，LiBr 3g，升溫至80 90°C，反應(yīng)1小時(shí)至反 應(yīng)結(jié)束后，冷卻，稀釋過(guò)濾得到9. 7g雄甾-4,6- 二烯-3，17- 二酮(化合物III)(3)生物發(fā)酵 AS 1. 94* 種子培養(yǎng)基300ml發(fā)酵培養(yǎng)基300ml采用上述工藝進(jìn)行生物發(fā)酵，化合物(III)加入時(shí)先溶于20ml乙酸乙酯后再中加 入到培養(yǎng)好的發(fā)酵液中，控制發(fā)酵液pH >7.5。終止反應(yīng)后，用乙酸乙酯萃取發(fā)酵液，靜置分層，取有機(jī)層減壓濃縮得到產(chǎn)品，發(fā) 酵液經(jīng)反復(fù)套用生物脫氫，得到雄留-1,4,6-三烯-3，17- 二酮8. 6g，含量92. 8%。產(chǎn)物檢測(cè)數(shù)據(jù)如下紫外光譜(UV) :223nm 257nm 201nm處有吸收峰mp :164. 5 166°C，比旋度為+72. 3° (二氧六環(huán))。
權(quán)利要求
一種雄甾 1，4，6 三烯 3，17 二酮的制備方法，其特征是采用如下合成路線該合成路線由以下反應(yīng)步驟構(gòu)成(1)3 位保護(hù)將化合物(I)加入極性有機(jī)溶劑中，加入酯類試劑和酸催化劑得到化合物(II)。(2)6，7位雙鍵將步驟(1)所得的化合物(II)加入到有機(jī)溶劑中，加入鹵化試劑和水進(jìn)行鹵化反應(yīng)，反應(yīng)完成后，再加入鋰鹽反應(yīng)得到化合物(III)。(3)1，4，6 三烯的合成將步驟(2)所得化合物(III)利用采用節(jié)桿菌進(jìn)行生物發(fā)酵的方法進(jìn)行1，2位脫氫，得到目標(biāo)化合物。F2009100694172C0000011.tif
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是所述步驟(1)中的極性有機(jī)溶劑優(yōu)選乙醇、 甲醇、丙酮、四氫呋喃中的一種或幾種，所用酯類試劑優(yōu)選原甲酸三乙酯、乙酸異丙烯酯中 的一種或幾種，酸催化劑優(yōu)選對(duì)甲基苯磺酸(PTS)、吡啶溴氫酸鹽、吡啶鹽酸鹽中的一種或 幾種，反應(yīng)溫度為-10°C 20°C ；化合物(I)極性有機(jī)溶劑=1 1 10(重量體積比)， 化合物⑴酯類試劑酸催化劑=1 1 3 0. 01 0. 1 (摩爾比)。
3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征是所述步驟(1)中的極性有機(jī)溶劑優(yōu)選乙醇 或甲醇，所用酯類試劑可選原甲酸三乙酯。
4.如權(quán)利要求1至3中任一所述的制備方法，其特征是所述步驟(2)中選用的有機(jī) 溶劑優(yōu)選作為非質(zhì)子溶劑的烷烴如正己烷、環(huán)己烷，醚類如乙醚、四氫呋喃、二氧六環(huán)，DMF 中的一種或幾種；所選用的鋰鹽包括但不僅限于碳酸鋰(Li2C03)，氯化鋰(LiCl)、溴化鋰 (LiBr)中的一種或幾種；鹵化試劑選自二溴海因、二氯海因、溴代琥珀酰亞胺(NBS)、氯代 琥珀酰亞胺(NCS)中的一種或幾種，鹵化階段反應(yīng)溫度選自-10°C到30°C，加入鋰鹽后反 應(yīng)溫度優(yōu)選60°C 100°C ；在步驟(2)中化合物(II)有機(jī)溶劑=1 1 10 (重量體積 比)，化合物(I)鹵化試劑鋰鹽(以鋰離子計(jì))=1 1.2 2 1.2 2(摩爾比)。
5.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征是所述所述步驟(2)中選用的有機(jī)溶劑優(yōu) 選DMF或二氧六環(huán)；步驟(2)中的鹵化試劑優(yōu)選溴代琥珀酰亞胺(NBS)，所選用的鋰鹽優(yōu)選 Li2C03和LiBr的組合；鹵化階段反應(yīng)溫度選自0°C到20°C。步驟(1)
6.如權(quán)利要求1至5中任一所述的制備方法，其特征是步驟(3)生物發(fā)酵工藝如下
7.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征是加入作為底物的化合物(III)時(shí)以不溶于 水的有機(jī)溶劑使底物溶解或成混懸液，加入到培養(yǎng)好的發(fā)酵液中，控制發(fā)酵液PH > 7. 5。， 有機(jī)溶劑與化合物(III)的體積重量比為2 5 1 ；終止反應(yīng)后，用有機(jī)溶劑萃取發(fā)酵液、 靜置分層，取有機(jī)層減壓濃縮得到化合物(IV)。
8.如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征是所述步驟(3)使底物溶解或成混懸液的不 溶于水的有機(jī)溶劑可選自但不僅限于乙酸乙酯、二氯甲烷、氯仿、乙酸丁酯、環(huán)己烷、丁醇、 甲苯中的一種或幾種。
9.如權(quán)利要求6至8中任一所述的制備方法，其特征是所述步驟(3)在發(fā)酵液中加入 加入有機(jī)溶劑的同時(shí)加入作為人工電子受體的苯醌和/或二甲基對(duì)苯醌。
10.如權(quán)利要求6至9中任一所述的制備方法，其特征是所述的生物發(fā)酵的菌種為保 藏編號(hào)為AS 1.754、AS 1. 94* (均中國(guó)科學(xué)院微生物研究所提供)的簡(jiǎn)單節(jié)桿菌(拉丁命 名:Arthrobacter simplex)。
全文摘要
一種雄甾-1，4，6-三烯-3，17-二酮的制備方法，由先將化合物(I)加入極性有機(jī)溶劑中，加入酯類試劑和酸催化劑得到化合物(II)；再將化合物(II)加入到有機(jī)溶劑中，加入鹵化試劑和水進(jìn)行鹵化反應(yīng)，反應(yīng)完成后，再加入鋰鹽反應(yīng)得到化合物(III)；然后將化合物(III)利用采用節(jié)桿菌進(jìn)行生物發(fā)酵的方法進(jìn)行1，2位脫氫，得到目標(biāo)化合物。
文檔編號(hào)C12P33/02GK101928746SQ20091006941
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2009年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月24日
發(fā)明者趙春霞, 金玉鑫 申請(qǐng)人:天津金耀集團(tuán)有限公司