200203. lajstromszámú szabadalom • Eljárás 1,2-dehidro-szteroidok előállítására mikrobiológiai úton
HU 200203 B A találmány tárgya eljárás természetes eredetű sztérinek mikrobiológiai lebontási termékeiből előállított kólán — vagy androsztán vázas, 4,9(1 l)-dién-3- on szerkezetű, szteroid szintézisin term edierek 1,2- helyzetű dehidrogénezésére mikrobiológiai úton. Az állati és növényi eredetű szterinek (koleszterin, ß-szitoszterin, kampesztérin) a szteroid-ipar fontos kiindulási anyagai, belőlük mikrobiológiai eljárásokkal olcsón előállíthatók szteroidhormonok és gyógyszerek szintézisében hasznosítható intermedierek. A szterineket szénforrásként hasznosító baktériumok a szteránvázat és az oldalláncot egyaránt lebontják. A szterin-oldalláncok lebomlásának mechanizmusát C. J. Sih és munkatársai derítették fel [J. Am. Chem. Soc. 22,1957 (1967), 1QZ, 4718 (1982), 104.4720 Cl982)1. A koleszterint a baktériumok a 26- os szénatomon hidroxilezik, majd e hidroxil-csoportot karbonsavvá oxidálják és ezt követően az oldalláncot P-oxidációs mechanizmussal három helyen elhasítják, először a C24-es és a C25-ÖS, majd a C22-es és a C23-as, végül a Ci7-es és a C20-as szénatomok között A C24-es szénatomnál elágazó láncú ß-szitoszterin és kampesz térin oldalláncának lebontása abban tér el a koleszterinétől, hogy az oldalláncbontó baktérium a C28-as szénatomon karboxil-csoportot alakít ki, majd a C24 és a C25-ÖS szénatomok közötti lánchasítást követően, ugyancsak p-oxidációs mechanizmussal, a C24 és a C28-as szénatomok közötti kötést is elhasítja. A láncbontással párhuzamosan, a szteránvázon végbemenő enzimatikus átalakítások eredményeként a 3ß-hidroxi-5-6n szerkezetű szterinekből 9ahidroxi-l,4-dién-3-on szerkezetű szteroid-származékok keletkeznek, majd ezek spontán átrendeződnek ipari szempontból értéktelen 9,10-szekofenol-származékokká, melyek váza a B-gyűrűben felhasadt [R.M. Dobson és R. D. Muir: J. Am. Chem. Soc. 83. 4627 (1961), K. Schubert és munkatársai: Z. Naturforsch. 15b, 584 (I960)]. A szterin-oldalláncok ipari szempontból kívánatos szelektív lebontását először olyan módon érték el, hogy a vázlebomlást bevezető 9a-hidroxilezést enzim-inhibitorokkal szelektívan meggátolták és így a szterin-oldallánc lehasítása után 1,4-androsztadién-3,17-dionhoz jutottak (3.338.042. sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás, 153.173. sz. és 153.831. sz. magyar szabadalmi leírások). E munkát követően W. J. Marscheck és munkatársai genetikai úton, ultraibolya besugárzással szterinbontó Mycobacteriumokból 9a-hidroxiláz-enzim hiányos mutánsokat készítettek, melyek a természetes szterineket l,4-androsztadién-3,17-dionná bontják le. Előállítottak olyan mutánsokat is, melyek sem 9ahidroxiláz, sem 3-oxo-szteroid-A 1 -dehidrogenáz enzimmel nem rendelkeztek, ez utóbbiak a szterinekből 4- androsztén-3,17-diont képeznek [Appl. Microbiol. 22,72(1972)]. M. G. Wovcha és munkatársai N-metil-N’-nitro- N-nitrozo-guanidines mutagén kezeléssel szterinbontó Mycobacteriumokból olyan mutánsokat nyertek, melyek 3-oxo-szteroid-Al-dehidrogenáz enzimmel nem rendelkeznek és így a természetes szterinekből 9a-hidroxi-4-androsztén-3,17-diont, 9a-hidroxi- 3-0X0-23,24-dinor-4-kolén-22-savat, 9a-hidroxi-3- oxo-23,24-dinor-4-kolén-22-sav-metilésztert, 9a-1 hidroxi-3-oxo-23,24-dinor-4,17(20)-koladién-22-savat, 9a-hidroxi-3-oxo-23,24-dinor-4,l 7(20)-koladíén-22-sav-metilésztert, 9a-hidroxi-3-oxo-23,24-dinor-4,17(20)-koladién-22-aldehidet és 9a,22-dihidroxi-23,24-dinor-4-kolén-3-ont állítanak elő [Biochim. Biophy s. Acta521,308 (1978)]. Ugyanez a kutatócsoport készített olyan mutánst is, mellyel ß-szitoszterinból 9a-hidroxi-27-nor-4-kolesztén-3,24-dion, kampeszterinből 9a-hidroxi-26,26-dinor-4-kolesztén-3,24-dion állítható elő. 9a-hidroxi-4-androsztén-3,17-dionból kiindulva V. Van Rheenen és K. R Shephard gazdaságos ipari szintézist dolgozott ki gyulladásgátló hidrokortizon szintézisére [J. Org. Chem. 44,1582 (1979)]. A 9ahidroxi-4-androsztén-3,17-dionból a hidroxil-csoport eliminációjával 4,9(ll)-androsztadién-3,17-diont állítottak elő. A kulcsintermedierből kiindulva nemcsak a kortikoid-oldallánc felépítése, hanem a 9(1 l>es kettős kötés jelenléte folytán a gyulladásgátló kortikoszteroidokra jellemző llß-hidroxil-csopoit kialakítására is előnyös lehetőség nyílik. A szterin oldalláncok részleges mikrobiológiai lebontásával keletkező termékek, ezek közül is különösen előnyösen a 9a-hidroxi-3-oxo-23,24-dinor-kolán-származékok ugyancsak értékes kiindulási anyagok a kortikoszteroidok szintéziséhez (4.029.549. sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás). A gyógyászatban alkalmazott gyulladásgátló kortikoszteroidok rendszerint az 1-es pozícióban kettő skötést és igen gyakran 9a-helyzetben halogén aton.ot, előnyösen fluoratomot tartalmaznak, ilyen kortikoszteroid gyógyszerek szintéziséhez alapanyagul szolgálhatna a természetes szterinekből előállítható l,4,9(ll)-trién-3-on szerkezetű szteroid-származékok. Ezért kutatómunkánk során a temészetes szterinekből mikrobiológiai úton kapott ia-hidroxil-csoportot tartalmazó lebontási termékekből a 9a-hidroxil-csoport kihasításával 4,9(1 l)-dién-3-on szerkezetű származékokat állítottunk elő és mikrobiológuiai úton megkíséreltük e vegy öleteket az 1 ^-helyzetben dehidrogénezni. Kísérleteink során meglepő módon azt tapasztaltuk, hogy a természetes eredetű szterinek mikrobiológiai lebontási termékeiből előállított 9(1 l)-es kettős kötést tartalmazó kólán- vagy andosztán vázas szteroid-származékok, és ezek közül is különösen a 4,9(ll)-androsztadién-3,17-dion a 3-oxo-szteroid- Al-dehidrogenáz enzimmel rendelkező baktériumokkal és gombákkal nehezen dehidrogénezhetők, mert a belőlük képződő 1,4,9(1 l)-trién-3-on szerkezetű szteroid termékek gátolják az enzim működését Al. Kominek és munkatársai ugyancsak megállapították (33.22.120. sz. német szövetségi köztársaságbeli szabadalmi közrebocsátási irat), hogy a 4,9(ll)-adrosztadién-3,17-dion Arthrobacter simplex-szel végzett fermentációval gyakorlatilag nem alakítható 1,2,9( 11 )-androsztatrién-3,17-dionná, az 1 ^-helyzetű dehidrogénezés csak nagyon kis mértékben 2,6-10,4 %-ban megy végbe. Levegővel vagy hővel történő szárítással előállított Arthrobacter simplex sejtkészítménnyel, elektronakcep tor jelenlétében, dimetil-formamidot vagy előnyösen vízzel nem elegyedő szerves oldószert például toluolt tartalmazó vizes közegben sikerült a 4,9(1 l)-androsztadién-3,17-dion 1 ^-helyzetű dehidrogénezését jó hozam-2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
