醫(yī)學生物轉(zhuǎn)化與甾體藥物課件

生物轉(zhuǎn)化與甾體藥物陳代杰上海來益生物藥物研究開發(fā)中心ShanghaiHealth-CreationCentreforBiopharmaceuticalsR&D生物轉(zhuǎn)化與甾體藥物陳代杰1生物轉(zhuǎn)化與甾體類藥物制備

----目前主要研究內(nèi)容

1）應(yīng)用基因工程技術(shù)來構(gòu)建具有高度專一性和高轉(zhuǎn)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細胞的技術(shù)；4）開發(fā)連續(xù)轉(zhuǎn)化和產(chǎn)物回收的技術(shù)；5）在培養(yǎng)基中應(yīng)用像環(huán)糊精類物質(zhì)來提高底物轉(zhuǎn)化率。生物轉(zhuǎn)化與甾體類藥物制備

----目前主要研究內(nèi)容2甾體類藥物生物轉(zhuǎn)化的種類

----邊鏈的裂解反應(yīng)

盡管有不少用于不飽和甾體邊鏈氧化的有效的化學方法，但對飽和的脂肪族C-17邊鏈的氧化反應(yīng)的收率非常低，而用微生物轉(zhuǎn)化技術(shù)除去植物甾醇的邊鏈是一種非常有效的方法。甾體類藥物生物轉(zhuǎn)化的種類

----邊鏈的裂解反應(yīng)3甾體類藥物生物轉(zhuǎn)化的種類

----羥化反應(yīng)

盡管在甾體的分子結(jié)構(gòu)中有許多可以被微生物進行羥基化的基團，但目前在工業(yè)規(guī)模大量用微生物轉(zhuǎn)化技術(shù)進行的羥基化反應(yīng)主要是11-、11-和16-位點的羥基化反應(yīng)。其它一些可以在工業(yè)規(guī)模用微生物轉(zhuǎn)化技術(shù)進行羥基化反應(yīng)的位點包括有7-、9-和14-。

甾體類藥物生物轉(zhuǎn)化的種類

----羥化反應(yīng)4作為甾體藥物合成常用起始原料

的天然甾醇的分子結(jié)構(gòu)

I：脫氧膽酸；II：?？略砼浠籌II：薯蕷皂苷配基；IV：茄解定；

V：麥角甾醇;VI：豆油甾醇；VII：谷甾醇；VIII：膽甾醇；

作為甾體藥物合成常用起始原料

的天然甾醇的分子結(jié)構(gòu)5甾醇結(jié)構(gòu)及碳原子編號順序甾醇結(jié)構(gòu)及碳原子編號順序6對甾類化合物的微生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)類型氧化反應(yīng)（１）羥基化①所有甾體母核和角甲基位置均幾被羥化②能在邊鏈上若干位置上羥基化（２）醇基氧化①氧化飽和鏈上醇基至酮基②氧化丙烯基或高丙烯基至α、β-不飽和酮（３）環(huán)氧化作用（Epoxidation）（４）碳－碳鍵的裂開①氧的插入（Insertion）形成酯、醇、酮、內(nèi)酯和酸②逆醛醇縮合反應(yīng)（Retroaldolreactions）③碳鍵裂開產(chǎn)生非官能團化的產(chǎn)物（Unfunctionalizedproducts）對甾類化合物的微生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)類型氧化反應(yīng)7（５）雙鍵的導入反應(yīng)①飽和3－酮和Δ4-3－酮甾體的1位脫氫②飽和3－酮和Δ’-3－酮甾體的4位脫氫③伴著Ａ環(huán)芳香化的１位脫氫④Δ1（10）5－3β－甾醇的芳香化⑤羥基、酯或過氧化合的消除（６）過氧化反應(yīng)①5，7-雙烯間形成5α、8α-表二氫化合物②氫過氧化（Hydroperoxidation）７）雜原子氧化①立體專一性氧化硫醚到亞砜②胺被氧化到酮（５）雙鍵的導入反應(yīng)8還原反應(yīng)（１）還原酮到醇（２）還原醛到醇（３）還原某氫過氧化物到醇（４）還原烯醇到伯醇（５）雙鍵飽和①還原Δ1，4-3-酮到Δ4-3-酮②還原Δ4-3-酮到飽和３-酮③還原Δ4，6-3-酮到Δ4-3-酮④還原Δ1，6-20-酮到飽和20-酮⑤厭氧性脫羥基還原反應(yīng)9異構(gòu)化

（ｌ）Δ6-3-酮異構(gòu)化成Δ4-3-酮（２）Ｄ-高環(huán)化（D-Homoannulation）（３）反頻哪酮重排（Retropinacolicrearrangement）（４）醇差向（立體）異構(gòu)（５）５α-８α-表二氫化合物重排到橋氧醇結(jié)合（1）羥基乙?；ǎ玻┨擒栈ǎ常┓用研纬桑ǎ矗┌返囊阴；ǎ担╃摅w生物堿與碳酸相結(jié)合異構(gòu)化10水解（1）酯化①碳酸酯②內(nèi)酯③硫酸酯（２）醚開裂①烯醇醚開裂為酮②酚醚開裂為酚③苷開裂為醇引入雜原子：（1）氮：由21位醇基甾體形成21-乙酰胺甾體（２）鹵素：鹵過氫化酶催化導入醫(yī)學生物轉(zhuǎn)化與甾體藥物課件11微生物裂解膽甾醇邊鏈的反應(yīng)XV：甾醇C24-羧酸；XVI：甾醇C22-羧酸；XVII：雄甾-4-烯-3,17-二酮(AD)；XVIII：C19-甾醇；XXIII：雄甾-1,4-雙烯-3,17-二酮(ADD)；其余參見文章內(nèi)微生物裂解膽甾醇邊鏈的反應(yīng)XV：甾醇C24-羧酸；XVI：12微生物裂解谷甾醇和菜油甾醇邊鏈的反應(yīng)微生物裂解谷甾醇和菜油甾醇邊鏈的反應(yīng)13醫(yī)學生物轉(zhuǎn)化與甾體藥物課件14

甾醇邊鏈的選擇性裂解1)添加有關(guān)的酶抑制劑2)利用被修飾的底物進行生物轉(zhuǎn)化3)利用阻斷突變株用于定向生物轉(zhuǎn)化甾醇邊鏈的選擇性裂解15同時利用突變株、酶抑制劑和被修飾的底物進行生物降解邊鏈所得到的產(chǎn)物醫(yī)學生物轉(zhuǎn)化與甾體藥物課件16部分邊鏈降解的甾醇產(chǎn)物部分邊鏈降解的甾醇產(chǎn)物17醫(yī)學生物轉(zhuǎn)化與甾體藥物課件18一些可能從ADD和AD獲得的甾體藥物的結(jié)構(gòu)一些可能從ADD和AD獲得的甾體藥物的結(jié)構(gòu)19利用經(jīng)過修飾的底物進行邊鏈的選擇性裂解底物產(chǎn)物微生物19-羥基甾醇雌酮restrictus諾卡氏菌ATCC1488719-norsterols雌酮諾卡氏菌ATCC191703-羥基-19-1，3，5–甾醇

雌酮草分支桿菌分支桿菌simplex節(jié)桿菌IAM166019-羥基-4-膽甾烷-3-酮雌酮草分支桿菌19-羥基-膽甾醇-3-β-乙酸鹽雌酮草分支桿菌19-羥基-4，7–甾醇3-羥基-19-nor-1，3，5（10）–甾醇3-羥基-19-nor-1，3，5（10），7（8）–甾醇馬烯雌酮馬萘雌酮雌酮分支桿菌6-β-19-oxidosten-eones3-β-乙酸基-5-α-氯（氟）-6-β-19-氧化-甾醇6-β-19-氧化-AD諾卡氏菌ATCC19170分支桿菌

利用經(jīng)過修飾的底物進行邊鏈的選擇性裂解底物產(chǎn)物微生物19-羥20一些用于抑制環(huán)裂解的最為有效的抑制劑抑制劑名稱抑制機理2,2’-聯(lián)吡啶1,10-菲咯啉8-羥基-喹啉5-硝基-1,10-菲咯啉銅鐵靈雙硫腙二苯基二硫縮二氨基脲二乙基二硫氨基甲酸酯異煙酸酰肼黃原酸鄰苯二氨4-異戊酸環(huán)庚三烯酚酮硫化四乙基秋蘭姆作為Fe2+的抑制劑Ni2+,Co2+,Pb2+,SeO32-,AsO2-用于取代鐵離子或阻斷SH-功能亞甲藍刃天青正丙醇氧化還原反應(yīng)一些用于抑制環(huán)裂解的最為有效的抑制劑抑制劑名稱抑制機理2,221在有酶抑制劑存在的條件下進行甾醇邊鏈的選擇性裂解

抑制劑產(chǎn)物微生物螯合劑2,2’-聯(lián)吡啶1,10-菲咯啉8-羥基-喹啉ADADD其它雄甾烷衍生物Arthrobactersimplex

分支桿菌紅球菌草分支桿菌諾卡氏菌Arthrobacterglobiformis

螯合劑和活性炭ADD分支桿菌NRRLB-3683螯合劑和苯乙烯-二乙烯苯共聚物AD、ADD23,24-二去甲膽甾酸分支桿菌NRRLB-3683螯合劑和脂肪、油、甘油酯ADD1-脫氫睪酮Arthrobactersimplex

Brevibacteriumlipolyticum草分支桿菌無機離子AD、ADD其它雄甾烷衍生物分支桿菌sp.KNGSF70Arthrobactersimplex氧化還原顏料ADDArthrobactersimplex丙醇AD、ADD和其它衍生物假單胞菌sp.NCIB在有抑制劑產(chǎn)物微生物螯合劑ADArthrobactersi22生物羥基化反應(yīng)與甾體藥物制備

---C-9α羥化生物羥基化反應(yīng)與甾體藥物制備

---C-9α羥化23生物羥基化反應(yīng)與甾體藥物制備

---C-11α羥化生物羥基化反應(yīng)與甾體藥物制備

---C-11α羥化24生物羥基化反應(yīng)與甾體藥物制備

---C-11羥化

生物羥基化反應(yīng)與甾體藥物制備

---C-11羥化

25生物羥基化反應(yīng)與甾體藥物制備

---C-16α羥化

生物羥基化反應(yīng)與甾體藥物制備

---C-16α羥化

26生物羥基化反應(yīng)與甾體藥物制備

---C-17α羥化生物羥基化反應(yīng)與甾體藥物制備

---C-17α羥化27生物羥基化反應(yīng)與甾體藥物制備

---C-19α羥化生物羥基化反應(yīng)與甾體藥物制備

---C-19α羥化28微生物對甾體羥化的位置微生物對甾體羥化的位置29生物脫氫反應(yīng)與甾體藥物制備生物脫氫反應(yīng)與甾體藥物制備30其它有關(guān)的生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)與甾體藥物制備

---環(huán)氧化反應(yīng)其它有關(guān)的生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)與甾體藥物制備

---環(huán)氧化反應(yīng)31其它有關(guān)的生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)與甾體藥物制備

---酯化反應(yīng)其它有關(guān)的生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)與甾體藥物制備

---酯化反應(yīng)32其它有關(guān)的生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)與甾體藥物制備

---芳構(gòu)化和炔化反應(yīng)

其它有關(guān)的生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)與甾體藥物制備

---芳構(gòu)化和炔化反33從薯蕷皂素開始，經(jīng)開環(huán)、氧化、環(huán)氧化等化學反應(yīng)后，制得不