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Title:
PROCESS FOR THE PREPARATION OF 4-ANDROSTENE-3,17-DIONE AND OF 1,4-ANDROSTADIENE-3,17-DIONE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1986/007385
Kind Code:
A1
Abstract:
Process for the preparation of 4-androstene-3,17-dione and of 1,4-androstadiene-3,17-dione having the formula (I) wherein ..... represents a single bond or a double bond, characterized in that ergosterol of formula (II) is fermented with a culture of micro-organisms strain capable of degrading the lateral chain of sterols.

Inventors:
WEBER ALFRED (DE)
KENNECKE MARIO (DE)
Application Number:
PCT/DE1986/000228
Publication Date:
December 18, 1986
Filing Date:
June 02, 1986
Export Citation:
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Assignee:
SCHERING AG (DE)
International Classes:
C12P33/16; C07J1/00; C12P33/00; C12R1/32; (IPC1-7): C12P33/00; C07J1/00
Foreign References:
US3759791A1973-09-18
DE2703645A11977-09-08
Other References:
Experientia, Volume 24, No. 5, May 1968, Birkhauser Verlag, Basel (CH) G. AMBRUS et al.: "Uber die Hydrierung im Ringsystem ungesattigter Steroide mit Mycobacterium phlei", see page 432
CHEMICAL ABSTRACTS, Volume 73, No. 5, 03 August 1970, Columbus, Ohio (US) M. NAGASAWA et al.: "Microbial Transformation of Sterols. III. Substrate Specificity for Cleaving Steroid side Chains by Arthrobacter Simplex", see page 111, Abstract 22487y, & Agr. Biol Chem. 1970, 34 (5) 798-900
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von 4Androsten3, 17dion und l,4Androstadieπ3 , 17dion der allgemeinen Formel worin eine Einfachbindung oder eine Doppelbindung symboli¬ siert, dadurch gekennzeichnet, daß man Ergosterin mit einer Kultur eines zum Seitenkettenabbau von Sterinen befähigten MikroorganismenStammes fermentiert.
2. Verfahren zur Herstellung von 4Androsten3,17dion und l,4Androstadien3,17dion gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Ergosterin mit einem zum Seitenkettenabbau von Sterinen befähigten Mikroorga¬ nismenStamm der Gattung Mycobacterium oder Norcardia fermentiert. Verfahren zur Herstellung von 4Androsten3,17diαn und l,4Androstadien3,17dion gemäß Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Ergosterin mit Mycobacterium spec. NRRL B38Q5, Mycobacterium spec. NRRL B3683, Mycobacterium phlei NRRL B8154 oder Myco¬ bacterium fortuitum NRRL B8153 fermentiert.
Description:
Verfahren zur Herstellung von -Andros en-3 . 7-dion und , -Androstadien-3.17-dion Die Erfindung betrifft das in den Patentansprüchen gekenn¬ zeichnete Verfahren.

Es ist bekannt, daß zahlreiche Mikroorganismen (so zum Beispiel solche der Gattungen Arthrαbacter, Brevibacterium, Microbacterium, Protaminαbacter, Bacillus, Nαrcardia, Strepto- yces und insbesondere Mycobacterium) die natürliche Fähigkeit besitzen, natürlich vorkommende 3ß-Hydroxy-Δ -sterine (wie Chαlesterin oder Sitosteriπ) zu Kohlendioxyd und Wasser abzubauen und daß bei diesem Abbau intermediär 4-Androsten- ' 3,17-dion und l,4-Andrαstadien-3,17-dion gebildet werden.

Ferner ist bekannt, daß es mithilfe von Inhibitαrzusätzen oder mutierten Mikroorganismen möglich ist, den Abbau der Sterine so zu lenken, daß ein Abbau des gebildeten 4-Andro- sten-3,17-dions oder l,4-Andrαstadien-3,17-diαns vermieden wird (siehe deutsche Qffenlegungsschriften 15 43 269 und 15 93 327 sowie US-Patentschrift 3,684,657).

Für den Fachmann ist es überraschend, daß unter den bekannten Bedingungen auch die Seitenkette von Ergosterin abgebaut wird, weil bekannt ist, daß der Seitenkettenabbau von Sterinen durch ein sehr komplexes Fermeπtsystem bewirkt wird und man nicht erwarten konnte, daß alle am Seitenkettenabbau natürlicher Steroide mitwirkenden Enzyme die Fähigkeit besitzen, auch den Seitenkettenabbau dieser Verbindung zu bewirken. Darüberhinaus konnte man nicht vorhersehen, ddaaßß bbeeii ddiieesseemm Abbau die Δ -Doppelbindung des Ergosterins hydriert wird.

Abgesehen von der Verwendung anderer Ausgaπgsverbindungen, wird das erfindungsgemäße Verfahren unter den gleichen Fermentatiαnsbedinguπgen durchgeführt, welche man auch

bei den bekannten mikrobiologischen Seitenkettenabbau- Reaktionen von Sterinen anwendet.

Erfindungsgemäß wird die Fermentation unter Verwendung der Mikroorganismenkultur durchgeführt, welche man üblicher¬ weise zum Seitenkettenabbau von Sterinen verwendet. Geeignete Kulturen sind beispielsweise zum Seitenkettenabbau von Sterinen befähigte Bakterienkulturen der Gattungen Arthrobacter, Brevibacteriu , Microbacterium, Prαtaminα- bacter, Streptomyces oder insbesondere der Gattung Myco¬ bacterium. Als geeignete Mikroorganismen seien beispiels¬ weise genannt: Microbacterium lactum IAM-1640, Protamino- bacter albαflavus IAM-1040, Bacillus roseus IAM-1257, Bacillus sphäricus ATTC-7055, Norcardia gardπeri IAM-1Q5, Norcardia minima IAM-374, Norcardia corallina IFO-3338, Streptomyces rubescens IAM-74 oder insbesondere die Mikroorganismen Mycobacterium avium IFO-3082, Mycobacterium phlei IFO-3158,- Mycobacterium phlei (Institut für Gesund¬ heitswesen, Budapest Nr. 29), Mycobacterium phlei ATCC-354, Mycobacterium smegmatis IFO-3084, Mycobacterium smegmatis ATCC-2Q, Mycobacterium smegmatis (Institut für Gesund¬ heitswesen, Budapest Nr. 27), Mycobacterium smegmatis ATCC-19979 und Mycobacterium fortuitum C8S-49566.

Besonders bevorzugt sind als Mikroorganismen Mycobacterium spec. NRRL B-3805, Mycobacterium spec. NRRL B-3683, Mycobacterium phlei NRRL B-8154 und Mycobacterium fortuitum NRRL B-8153 mit deren Hilfe Ergosteriπ ohne Verwendung zusätzlicher die 9α-Hydroxylierung hemmender Inhibitoren durchgeführt werden kann.

Unter den für diese Mikroorganismen üblicherweise ver¬ wendeten Kulturbedingungen werden in einem geeigneten Nährmedium unter Belüften, Submerskulturen angezüchtet. Dann setzt man den Kulturen das Substrat (in einem ge¬ eigneten Lösungsmittel gelöst oder vorzugsweise in emul- gierter Form) zu und fermentiert, bis eine maximale Substratumwandlung erreicht ist.

Geeignete Substratlösungsmittel sind beispielsweise Methanol, Äthanol, Glykαlmonomethyläther, Dimethylfαrmamid oder Di ethylsulfαxyd) . Die Emulgierung des Substrats kann beispielsweise bewirkt werden, indem " man dieses .in mikrαnisierter Form oder in einem mit Wasser mischbaren Lösungsmittel (wie Methanol, Äthanol, Aceton, Glykol- monαmethyläther, Dimethylformamid oder Dimethylsulfoxyd) gelöst unter starker Turbulenz in (vorzugsweise entkalktem) Wasser, welches die üblichen Emulgationshilfen enthält eindüst. Geeignete Emulgationshilfen sind nichtionogene . Emulgatoren, wie zum Beispiel Äthylenoxyaddukte oder .Fettsäureester von Pαlygl.ykαlen . Als geeignete Emulgatoren seien die handelsüblichen Netzmittel. Tegin , Tween und Span (R) beispielsmäßig genannt.

Die optimale Substratkαnzeπtratiαn , Substratzugabezeit und Fermentatioπsdauer ist von der Struktur des verwendeten Substrates und der Art des verwendeten Mikroorganismus abhängig. Diese Größen müssen, wie dies bei mikrobio¬ logischen Steroidumwandlungen allgemein erforderlich ist, im Einzelfall durch Vorversuche, wie sie dem Fachmann geläufig sind, ermittelt werden.

Die nach dem erfiπdungsgemäfleπ Verfahren herstellbaren 4-Androsten-3, 17-dion-Derivate der allgemeinen Formel I sind bekanntlich -wertvolle Zwischenprodukte die heute

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gewerbsmäßig zur Synthese phamakologisch wirksamer Steroide verwendet werden.

Die nachfolgenden Beispiele dienen zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Be i s p i e l 1

Ein 2 1-Erleπmeyerkolben mit 500 ml sterilem Nährmedium, enthaltend

1 % Hefeextrakt

0,45 % Dinatriumhydrogenphosphät

0,34 % Kaliumdihydrogenphαsphat und

0,2 % Tweeπ (R) 80

-eingestellt auf pH 6,7 - wird mit einer Suspension einer Mycobacterium spec. NRRL B-3805- Trockenkultur beimpft und 3 Tage lang bei 30°C mit 190 Umdrehung pro Minute geschüttelt.

20 Erleπ eyerkolben (500 ml) mit " jeweils 100 ml sterilem Nahr- medium, enthaltend

2,5 % Cornstεep liquor

0,3 % Diammoπiumhydrαgeπphosphat

0,25 % Sojamehl und

0,25 % Tween (R) 80 eingestellt auf pH 7,0 - werden mit jeweils 5 ml: der Mycobacterium spec.-An∑uchtskultur beimpft und 24 Stunden lang bei 30°C mit 220 Umdrehungen pro Minute .geschüttelt. Dann setzt man jeder Kultur 30 mg Ergosteri in 1,5 ml Dimethylformamid gelöst zu und fermentiert weitere 95 Stunden lang bei 3Q°C.

Die vereinigten Kulturen werden mit Äthylenchlorid extrahiert, der Extrakt im Vakuum eingeengt, der Rückstand durch Chromato¬ graphie über eine Kieselgelsäule gereinigt und man erhält nach Umkristal1isatioπ aus Diisopropyläther 150 rag 4-Androsten-3,17- dioπ.

Daneben werden 380 mg nicht umgesetztes Ergosterin zu¬ rückgewonnen.

B eis pie l 2

Unter den Bedingungen des Beispiels 1, jedoch unter Verwendung von Mycobacterium spec. NRRL B-3683 werden 600 mg Ergosterin umgesetzt, aufbereitet und man erhält neben 400 mg un- umgesetzten Ergosterin 130 mg 1, -Andrαstadien-3,17-diσn.