《微生物药物学》第二十四章 生物转化与甾体药物

生物转化与甾体药物 陈代杰 上海来益生物药物研光发中心 Shanghai health-Creation Centre for Biopharmaceuticals r D

生物转化与甾体药物 陈代杰 上海来益生物药物研究开发中心 Shanghai Health-Creation Centre for Biopharmaceuticals R & D

物转化与甾体类药物制 目前主要研究内容 1)应用基因工程技术来构建具有高度专一性和高 转化率的基因工程菌 2)增加底物在水相中的溶解性; 3)改良固定化酶或固定化细胞的技术; 4)开发连续转化和产物回收的技术; 5)在培养基中应用像环糊精类物质来提高底物转 化率

生物转化与甾体类药物制备 ----目前主要研究内容 1）应用基因工程技术来构建具有高度专一性和高 转化率的基因工程菌； 2）增加底物在水相中的溶解性； 3）改良固定化酶或固定化细胞的技术； 4）开发连续转化和产物回收的技术； 5）在培养基中应用像环糊精类物质来提高底物转 化率

甾体类药物生物转化的种类 边链的裂解反应 尽管有不少用于不饱和甾体边链 氧化的有效的化学方法,但对饱和 的脂肪族C-17边链的氧化反应的收 率非常低,而用微生物转化技术除 去植物甾醇的边链是一种非常有效 的方法

甾体类药物生物转化的种类 ----边链的裂解反应 尽管有不少用于不饱和甾体边链 氧化的有效的化学方法，但对饱和 的脂肪族C-17边链的氧化反应的收 率非常低，而用微生物转化技术除 去植物甾醇的边链是一种非常有效 的方法

甾体类药物生物转化的种类 羟化反应 尽管在甾体的分子结构中有许多 可以被微生物进行羟基化的基团, 但目前在工业规模大量用微生物转 化技术进行的羟基化反应主要是 1lc、11β-和16位点的羟基化反应 其它一些可以在工业规模用微生物 转化技术进行羟基化反应的位点包 括有7a-、90-和14a-

甾体类药物生物转化的种类 ----羟化反应 尽管在甾体的分子结构中有许多 可以被微生物进行羟基化的基团， 但目前在工业规模大量用微生物转 化技术进行的羟基化反应主要是 11-、11-和16-位点的羟基化反应。 其它一些可以在工业规模用微生物 转化技术进行羟基化反应的位点包 括有7-、9-和14-

作为甾体药物合成常用起始原料 然甾 结 OH COOH 0 HO HO HO Deoxycholic acid(①) Hecogenin (l) Diosgenin(Ill Solasodine(iv CH CH HO Ergosterol (V) Stigmasterol (VI) Sitosterol(vin) Cholesterol(VI) I:脱氧胆酸;∏ε海柯皂配基;Ⅲ:薯蓣皂苷配基;ⅣV:茄解定; V:麦角甾醇;Ⅵ:豆油甾醇;VI:谷甾醇;ⅴI:胆甾醇;

作为甾体药物合成常用起始原料 的天然甾醇的分子结构 COOH HO H OH HO O O CH3 O CH3 HO O CH3 O CH3 HO O CH3 H N CH3 HO HO C2 H5 HO C2 H5 HO Deoxycholic acid (I) Hecogenin (II) Diosgenin (III) Solasodine (IV) Ergosterol (V) Stigmasterol (VI) Sitosterol (VII) Cholesterol (VIII) I：脱氧胆酸； II：海柯皂配基； III：薯蓣皂苷配基； IV：茄解定； V：麦角甾醇; VI：豆油甾醇； VII：谷甾醇； VIII：胆甾醇；

Cholesterol Campesterol Sitosterol Stigmasterol 甾醇结构及碳原子编号顺序

甾醇结构及碳原子编号顺序 9 11 12 13 14 8 17 16 15 10 5 6 7 1 2 3 4 HO 19 18 20 23 22 26 25 24 21 27 HO HO HO 24 25 26 27 28 28 29 22 23 28 29 Cholesterol Campesterol Sitosterol Stigmasterol

对甾类化合物的微生物转化反应类型 氧化反应 (1)羟基化 ①所有甾体母核和角甲基位置均几被羟化 ②能在边链上若干位置上羟基化 (2)醇基氧化 ①氧化饱和链上醇基至酮基 ②氧化丙烯基或高丙烯基至a、阝不饱和酮 (3)环氧化作用( Epoxidation) (4)碳一碳键的裂开 ①氧的插入( Insertion)形成酯、醇、酮、内酯和酸 ②逆醛醇缩合反应( Retroaldol reactions) ⑧磁铺烈开产生非官能团的产频(T

对甾类化合物的微生物转化反应类型 ⚫氧 化 反 应 （１）羟基化 ① 所有甾体母核和角甲基位置均几被羟化 ② 能在边链上若干位置上羟基化 （２）醇基氧化 ① 氧化饱和链上醇基至酮基 ②氧化丙烯基或高丙烯基至α、β-不饱和酮 （３）环氧化作用（Epoxidation ） （４）碳－碳键的裂开 ① 氧的插入（Insertion）形成酯、醇、酮、内酯和酸 ② 逆醛醇缩合反应（Retroaldol reactions） ③ 碳键裂开产生非官能团化的产物（Unfunctionalized products）

(5)双键的导入反应 ①饱和3-酮和A43一酮甾体的1位脱氢 ②饱和3—酮和A-3一酮甾体的4位脱氢 ③伴着A环芳香化的1位脱氢 ④A1(10)5-3-甾醇的芳香化 ⑤羟基、酯或过氧化合的消除 (6)过氧化反应 ①5,7-双烯间形成5、8-表二氢化合物 ②氢过氧化( Hydroperoxidation) 7)杂原子氧化 ①立体专一性氧化硫醚到亚砜

（５）双键的导入反应 ① 饱和3－酮和Δ4-3－酮甾体的1位脱氢 ② 饱和3－酮和Δ’-3－酮甾体的4位脱氢 ③ 伴着Ａ环芳香化的１位脱氢 ④ Δ1（10）5－3β－甾醇的芳香 化 ⑤ 羟基、酯或过氧化合的消除 （６）过氧化反应 ① 5，7-双烯间形成5α、8α-表二氢化合物 ② 氢过氧化（Hydroperoxidation） ７）杂原子氧化 ① 立体专一性氧化硫醚到亚砜

还原反应 (1)还原酮到醇 2)还原醛到醇 (3)还原某氢过氧化物到醇 (4)还原烯醇到伯醇 (5)双键饱和 ①还原A,43酮到A43-酮 ②还原A4-3-酮到饱和3-酮 ③还原A4,6-3-酮到A4-3-酮 ④还原A,6-20-酮到饱和20酮 ⑤厌氧性脱羟基

• 还 原 反 应 （１） 还 原 酮 到 醇 （２） 还 原 醛 到 醇 （３） 还 原某氢过氧化物到醇 （４） 还 原 烯 醇 到 伯 醇 （５） 双 键 饱 和 ① 还 原Δ1，4 -3-酮到Δ4 -3-酮 ② 还 原Δ4 -3-酮到饱和３-酮 ③ 还 原Δ4，6 -3-酮到Δ4 -3-酮 ④ 还 原Δ1，6 -20-酮到饱和20-酮 ⑤ 厌 氧 性 脱 羟 基

异构化 (1)A6-3酮异构化成-3-酮 (2)D-高环化( D-Homoannulation) (3)反频哪酮重排( Retropinacolic rearrangement) 4)醇差向(立体)异构 (5)50-8a表二氢化合物重排到桥氧醇 结 (1)羟基乙酰化 2)糖苷化 (3)酚醚形成 (4)胺的乙酰化 (5)甾体生物碱与碳酸相结合

⚫ 异 构 化 （ｌ）Δ6 -3-酮异构化成Δ4 -3-酮 （２）Ｄ-高环化（D-Homoannulation） （３）反频哪酮重排（Retropinacolic rearrangement） （４）醇差向（立体）异构 （５）５α-８α-表二氢化合物重排到桥氧醇 ⚫ 结 合 （ 1 ） 羟 基 乙 酰化 （２） 糖苷化 （３） 酚 醚 形 成 （４） 胺 的 乙酰 化 （５）甾体生物碱与碳酸相结合