СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕРОИДНЫХ ЭФИРОВ Российский патент 1997 года по МПК C07J7/00 C12P33/00 A61K31/56 

Изобретение относится к биотехнологии и касается получения биологически активных веществ, в частности производных 3,17-дигидрокси-6-метилпрегна-4,6-диен-20-она, обладающих ценными фармакологическими свойствами.

Данные соединения могут быть использованы как контрацептивные агенты в ветеринарии, животноводстве и медицине [1, 2]
Известен способ получения веществ стероидной природы (конкретно дельта-1,4-кетостероидов) из культуральной жидкости микроорганизмов, в частности Streptomyces purpurascenc (штамм КА-26, КА-82, КА-43 и других) в результате микробиологического дегидрирования в присутствии циклодекстрина.

Способ основан на выделении полученных стероидов из культуральной жидкости путем экстракции большими объемами органических растворителей. Полученные экстракты упаривают, осветляют активированным углем, обрабатывают цеолитом и снова упаривают до начала кристаллизации. После дополнительной обработки выделяют целевой продукт с выходом 96,5% [3]
Данный способ весьма трудоемок и обладает рядом недостатков, заключающихся в длительности и энергоемкости процесса, необходимости использования огромных количеств растворителей и загрязнении окружающей среды вследствие использования больших количеств токсичных и пожароопасных реагентов.

Кроме того, данный способ не может быть применен для выделения стероидов другого строения, то есть не является универсальным.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту, включая биологическую активность и свойства получаемых соединений, является способ получения прогестагенов, включающий взаимодействие стероидных спиртов с ангидридом или хлорангидридом соответствующей кислоты в присутствии органического основания в качестве катализатора, а именно пиридина или 4-(диметиламино)-пиридина, в среде пиридина или смеси растворителей, одним из которых является пиридин.

При проведении реакции ацилирования в смеси пиридина и смешивающегося с водой растворителя выделение целевого продукта осуществляют разбавлением реакционной массы большим количеством воды с добавлением (или без добавления) соляной кислоты для связывания избыточного количества пиридина. Фильтрованный осадок промывают на фильтре также большим количеством воды с целью удаления катализатора, пиридина или их гидрохлоридов [4]
Недостатками этого способа являются:
выделение технического продукта с использованием большого количества воды требует при промышленном производстве применения оборудования большого объема или увеличения числа операций, что, в свою очередь, увеличивает энергозатраты на производство и не обеспечивает необходимого качества целевого продукта;
необходимость очистки продукта как отдельной стадии процесса;
отсутствие информации о способе извлечения и использовании смеси стероидов из маточных растворов (в промышленности обычно маточные растворы, содержащие смесь стероидных соединений, направляют на сжигание после регенерации из них растворителей, если это возможно);
применение в качестве растворителя или катализатора пиридина, создающего экологические проблемы при промышленном производстве;
применение значительного избытка ацилирующего агента;
большая продолжительность и трудоемкость процесса.

Задачей изобретения является упрощение процесса и повышение его экологической безопасности, что достигается используемым способом выделения целевого продукта за счет извлечения стероидных соединений из маточного раствора методом сорбции и их использования, что позволяет повысить выход при сохранении высокого качества, и, кроме того,
сокращение числа технологических операций и трудоемкости процесса;
значительное сокращение реакционного объема и тем самым увеличение нагрузки на оборудование без применения аппаратуры большей вместимости;
исключение применения пиридина;
значительное сокращение количества воды, используемой для выделения целевого продукта и его промывки;
уменьшение продолжительности процесса;
повышение выхода целевого продукта;
использование минимального количества ацилирующего агента;
улучшение качества целевого продукта, что исключает дополнительную его очистку.

Для этого предлагается способ получения соединений общей формулы (I)

где R и R' H, или ацил-, или карбоксиацил-группа COR", содержащая от C₁ до C₁₀ атомов углерода, нормального или изо-строения, или группа SI(CH₃)₃; причем R может быть равен R или отличаться от него;
заключающийся в том, что соединения общей формулы II подтверждают взаимодействие с ангидридом или хлорангидридом соответствующей кислоты в мольном соотношении (1,1-1,5):1 к стероиду в среде диалкилкетона, например ацетона или метилэтилкетона, в соотношении объем растворителя к массе стероида (2,5-5,0):1 в присутствии каталитического количества третичного амина, например триэтиламина или 2,4,6-трис(диметиламинометил)-фенола или 4-(диметиламино)-пиридина или комбинации из них, в мольном соотношении (0,0125-1,5):1 к стероиду.

Исходные соединения общей формулы II

где R' H или ацил-, или карбоксиацилгруппа COR", содержащая от C₁ до С₁₀ атомов углерода, нормального или изо-строения, или группа Si(CH₃)₃; R H
получены нами известными способами из перспективного и доступного стероидного сырья стеринов растительного и животного происхождения - ситостерина и холестерина с применением микробиологической трансформации [5]
Мольное соотношение ацилирующего агента и стероида минимально и составляет (1,1-1,5):1.

Мольное соотношение катализатора и стероида минимально и составляет (0,0125-1,5):1.

Выделение целевого продукта осуществляют разбавлением реакционной массы двухкратным количеством смеси воды и алифатического спирта, например метилового, этилового, изопропилового и т.п. Соотношение объемов воды и алифатического спирта оптимально и составляет (1-5):1 в зависимости от строения ацилирующего агента.

Соотношение объемов смеси спирт-вода и диалкилкетона оптимально и составляет 2:1.

Извлечение смеси стероидов, состоящей в основном из исходного соединения общей формулы II и целевого продукта общей формулы I, из маточного раствора осуществляют методом сорбции с использованием неионогенных полярных или малополярных макропористых сорбентов типа "поролас", являющихся модифицированными сополимерами этилстирола и дивинилбензола. Эти сорбенты характеризуются большой удельной поверхностью (500-1000 м²/г), объемом пор более 1 см²/г, высокой механической прочностью и стабильностью и могут быть многократно использованы в циклах сорбция десорбция.

Маточный раствор разбавляют минимальным количеством воды и добавляют сорбент. Сорбцию осуществляют при температуре 20-40^oC. Десорбцию смеси стероидов осуществляют при температуре 20-40^oC с любым смешивающимся с водой растворителем, например диалкилкетоном, алифатическим спиртом или эфиром уксусной кислоты, а именно этилацетатом или бутилацетатом.

Содержание воды в маточном растворе минимально и составляет 50-60 по объему.

Соотношение объема сорбента и массы суммы стероидов, содержащихся в маточном растворе, минимально и составляет (10-25):1 в зависимости от строения ацилирующего агента и исходного соединения общей формулы II.

Температура процессов сорбции и десорбции оптимальная и оставляет 20-40^oC в зависимости от строения ацилирующего агента и исходного соединения общей формулы II.

Извлеченная из маточного раствора смесь стероидных соединений, состоящая в основном из исходного соединения общей формулы II и целевого продукта общей формулы I, может быть повторно использована в реакции ацилирования предлагаемым способом с целью повышения выхода целевого продукта.

Пример 1. Получение 3,17-диацетокси-6-метилпрегна-4,6-диен-20-она-1а- (R и R' COCH₃.

а) К суспензии 0,5 г 17-ацетокси-3β-гидрокси-6-метилпрегна-4,6-диен-20-она (II а, R' COCH₃) в 2,5 мл метилэтилкетона при перемешивании и комнатной температуре добавляют 0,16 мл уксусного ангидрида. Суспензию перемешивают в течение 3-5 мин и добавляют равными порциями в 4 приема 0,18 мл триэтиламина в течение 30 мин. Реакционную массу прогревают до температуры 28-30^oC и перемешивают при этой же температуре. По окончании реакции к реакционной массе при перемешивании и комнатной температуре медленно добавляют 5 мл смеси воды и метанола в соотношении 4:1. Полученную суспензию охлаждают до температуры 5-10^oС и выдерживают при этой же температуре в течение 2-3 ч.

Осадок отфильтровывают, промывают на фильтре 2 мл смеси воды и метанола в соотношении 4:1, охлажденной до температуры 5-10^oC.

Получают 0,54 г соединения Iа с выходом 97,5% в виде кристаллического порошка белого цвета с температурой плавления 197-198^oC.

б) К суспензии 0,5 г соединения IIа в 2 мл ацетона при перемешивании и комнатной температуре добавляют 0,16 мл уксусного ангидрида и раствор -0,05 г 2,4,6-трис-(диметиламинометил)-фенола в 0,5 мл ацетона. Суспензию подогревают до температуры 28-30^oC и перемешивают до растворения. По окончании реакции к реакционному раствору добавляют при комнатной температуре 5 мл смеси воды и этанола в соотношении 4:1. Полученную суспензию охлаждают до температуры 5-10^oC и выдерживают при этой температуре в течение 2-3 ч.

Осадок отфильтровывают, промывают на фильтре 2 мл смеси воды и этанола в соотношении 4:1, охлажденной до температуры 5-10^oC.

Получают 0,52 г соединения Iа с выходом 93,5% в виде кристаллического порошка белого цвета с температурой плавления 196-198^oC.

в) К суспензии 9 г соединения IIa в 36 мл ацетона при перемешивании и комнатной температуре добавляют 2,8 мл уксусного ангидрида, 2 мл сухого триэтиламина и 0,02 г 4-(диметиламино)-пиридина. Реакционную массу подогревают до температуры 30^oC и перемешивают при этой же температуре в течение 2 ч. По окончании реакции к реакционной массе при перемешивании и комнатной температуре добавляют 72 мл смеси воды и метанола в соотношении 3:1. Полученную суспензию охлаждают до температуры 5 10^oC и выдерживают при этой же температуре в течение 2-3 ч.

Осадок отфильтровывают, промывают на фильтр 24 мл смеси воды и метанола в соотношении 3:1, охлажденной до температуры 5-10^oC,
Получают 9,8 г соединения Iа с выходом 98,2% в виде кристаллического порошка белого цвета с температурой плавления 196-198^oС.

г) К суспензии 5 г соединения IIa в 20 мл ацетона при перемешивании и комнатной температуре добавляют 1,55 мл уксусного ангидрида, 1,1 мл триэтиламина и 0,01 г 4-(диметиламино)-пиридина. Реакционную массу перемешивают при температуре 30^oC в течение 2 ч. По окончании реакции к реакционной массе добавляют 50 мл дистиллированной воды, 60 мл пороласа и перемешивают при этой же температуре в течение 24 ч. По окончании сорбции смолу отделяют, промывают дистиллированной водой и помещают на хроматографическую колонку. Элюируют 100 мл ацетона. Растворитель упаривают до прекращения погона, остаток растирают с водой. Осадок отфильтровывают. Получают 5,5 г технического соединения Ia с выходом 99,3%
Технический продукт растворяют в 55 мл ацетона и при перемешивании и комнатной температуре добавляют 110 мл смеси воды и метанола в соотношении 3: 1. Полученную суспензию охлаждают до температуры 5-10^oC и выдерживают в течение 2-3 ч.

Осадок отфильтровывают, промывают на фильтре 12 мл охлажденной смеси воды и метанола в соотношении 3:1.

Получают 5,1 г соединения Ia с выходом 92,7% на очистке в виде кристаллического порошка белого цвета с температурой плавления 195-197^oC.

Пример 2. Получение 17-ацетокси-3b-пропокси-6-метилпрегна-4,6-диен-20-она 1б [R'=COOH₃, R=COCH₂CH₃]
К суспензии 22,8 г соединения IIa в 68 мл ацетона при перемешивании и комнатной температуре добавляют 9,8 мл пропионового ангидрида и раствор 2,2 г 2,4,6-трис-(диметиламинометил)-фенола в 22 мл ацетона. Суспензию перемешивают при комнатной температуре. По окончании реакции реакционную массу разбавляют 180 мл смеси изопропилового спирта и воды в соотношении 3:1 и охлаждают до температуры 5-10^oC.

Осадок отфильтровывают, промывают на фильтре смесью воды и изопропанола в соотношении 3:1, охлажденной до температуры 5-10^oC.

Получают 23,95 г соединения Iб с выходом 92% в виде кристаллического порошка белого цвета с температурой плавления 133-135^oC.

Пример 3. Получение 17-ацетокси-3b-бутокси-6-метилпрегна-4,6-диен-20-она -1в [R'=COCH₃, R=CO(CH₂)₂CH₃]
К суспензии 133 г соединения IIа и 0,26 г 4-(диметиламино)-пиридина в 335 мл ацетона при перемешивании и комнатной температуре добавляют 79,2 мл ангидрида масляной кислоты. Суспензию перемешивают в течение 3-5 мин и добавляют по каплям медленно, в течение 30 мин, 6 мл сухого триэтиламина. Реакционную массу выдерживают в течение 2 ч при температуре 30-35^oC. По окончании реакции реакционную массу охлаждают до комнатной температуры и добавляют при перемешивании медленно, в течение 20-30 мин, 670 мл смеси воды и метанола в соотношении 1:1. Полученную суспензию охлаждают до температуры 5-10^oC и выдерживают при этой температуре в течение 2-3 ч.

Осадок отфильтровывают, промывают на фильтре 67 мл смеси метанола и воды в соотношении 1:1, охлажденной до температуры 5-10^oC.

Получают 146,12 г соединения 1в с выходом 93% в виде кристаллического порошка белого цвета с температурой плавления 122-124^oC.

Пример 4. Получение 17-ацетокси-3b-(1-карбокси-пропокси)-6-метилпрегна-4,6-диен-20-она 1r - [R'=COCH₃, R=CO(CH₂)₂COOH]
К суспензии 10 г соединения IIа в 30 мл ацетона при перемешивании добавляют 3,9 г янтарного ангидрида и 0,2 мл триэтиламина. Суспензию перемешивают при температуре 30-40^oC до растворения. По окончании реакции реакционную массу охлаждают до температуры 5-10^oC, разбавляют 60 мл смеси воды и метанола в соотношении 5:1 и подкисляют соляной кислотой до pH 6-7.

Осадок отфильтровывают и промывают на фильтре водой до нейтральной реакции.

Получают 12,3 г соединения 1 г с выходом 97,6% в виде кристаллического порошка белого цвета с температурой плавления 128-130^oC.

Пример 5. Получение 3,17-диацетокси-6-метилпрегна-4,6-диен-20-она- 1а - из маточного раствора [R= R'= COOCH₃]
Маточный раствор, полученный в примере 1(в) и содержащий приблизительно 0,18 г смеси стероидных соединений, 36 мл ацетона, приблизительно 24 мл метанола и 72 мл воды, помещают в качалочную колбу и добавляют 14 мл дистиллированной воды и 2,2 мл пороласа. Колбу помещают на качалку с температурой 28-30^oC и скоростью вращения 120 об/мин на 24 ч. По окончании сорбции смолу отделяют, промывают дистиллированной водой. Десорбцию проводят на хроматографической колонке 40 мл этилацетата. Водный слой отделяют, органический слой сушат сульфатом магния и упаривают досуха. Получают 0,2 г масляного остатка, который ацетилируют в условиях примера 1(в). Получают 0,12 г соединения Iа с температурой плавления 188-189^oC.

Предложенный способ экологически безопасен, менее трудоемок по сравнению с известными способами и позволяет получить продукт высокого качества с выходом 90-99%

Использование: биотехнология, сельское хозяйство, ветеринария, медицина. Сущность изобретения: способ получения стероидных эфиров, заключающийся в том, что осуществляют взаимодействие стероидных спиртов с ангидридом или хлорангидридом соответствующей кислоты в присутствии катализатор в среде диалкилкетона. Процесс ведут при соотношении объема растворителя к массе стероида (2,5 - 5,0):1, а в качестве катализатора используют третичный амин, например, триэтиламин, или 2,4,6-трис (диметиламинометил)-фенол, или 4-(диметиламино)-пиридин или их комбинацию в мольном соотношении (0,0125-1,5): 1 к стероиду. Выделение целевого продукта осуществляют разбавлением реакционной массы двукратным количеством смеси воды и алифатического спирта и последующей фильтрацией. Дополнительное количество целевого продукта получают из маточного раствора сорбцией на пороласе с последующим элюированием смешивающимся с водой органическим растворителем или эфиром уксусной кислоты и ацилированием вышеуказанным путем. Способ позволяет упростить процесс, снизить его трудоемкость, улучшить качество получаемых соединений, повысить экологическую безопасность. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ получения стероидных эфиров общей формулы I

где R и R' H, или ацил-, или карбоксиацилгруппа COR'', содержащая С₁ С₁₀ атомов углерода нормального или изо-строения, или группа Si(CH₃)₃, причем R может быть равен R' или отличаться от него,
включающий взаимодействие стероидных спиртов с ангидридом или хлорангидридом соответствующей кислоты в присутствии катализатора, отличающийся тем, что взаимодействие стероидных спиртов с ангидридом или хлорангидридом соответствующей кислоты осуществляют в молярном соотношении 1,1 1,5 1 к стероиду в среде диалкилкетона при соотношении объема растворителя к массе стероида 2,5 5,0 1, в качестве катализатора используют третичный амин в молярном соотношении 0,0125 1,5 1 к стероиду, выделение целевого продукта осуществляют разбавлением реакционной массы двукратным количеством смеси воды и алифатического спирта в соотношении 1 5 1 к объему диалкилкетона и последующей фильтрацией, причем дополнительное количество целевого продукта получают из маточного раствора с помощью сорбции на пороласе и последующих элюирования смешивающимся с водой органическим растворителем или эфиром уксусной кислоты и ацилирования указанным путем. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сорбцию осуществляют при соотношении объема пороласа и массы стероидов 10 25 1 при минимальном содержании воды в маточном растворе 50 60 об. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве диалкилкетона используют ацетон или метилэтилкетон, в качестве третичного амина - триэтиламин, или 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол, или 4-(диметиламино)пиридин, или комбинацию из триэтиламина и 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенола, или 4-(диметиламино)пиридина в любом соотношении.