1、u了解甾體激素種類及其微生物轉化反應原理；u熟悉甾體激素的生產工藝過程；u掌握氫化可的松的生產技術。第一節 概述u認識認識甾體激素甾體激素 甾類藥物是指分子結構中含有環戊烷多氫菲核的一類藥物，在醫學上應用非常廣泛，特別是甾體激素類藥物，應用在風濕性關節炎，控制炎癥，避孕，利尿等各方面的治療上，對機體起著非常重要的調節作用。甾類激素根據其生理活性可分為腎上腺皮質激素，性激素和蛋白同化激素三大類。甾體化合物的基本結構如下：1716151413121110987654321ABCD 圖14-1 甾體化合物的基本結構甾類激素藥物的生產，目前一般采用化學合成和微生物轉化兩種方法相結合的生產工藝。第二節

2、微生物轉化反應原理 微生物幾乎對甾體每個位置都能進行轉化，其中對甾體激素藥物合成比較重要的主要有氧化反應、還原反應、水解反應等。其中氧化反應又包括甾體骨架上的羥基化和脫氫（生成雙鍵）、甾醇氧化成甾酮、支鏈降解作用以及D環的切斷和D環開裂形成內酯環等。羥化反應羥化反應uC9羥化羥化C9羥化在甾體藥物合成中是一個關鍵中間步驟，涉及到甾體邊鏈的選擇性降解，并且是皮質激素合成中一個關鍵中間體。由于C9位上導入羥基后，容易在C9C10之間引入雙鍵，然后進一步形成C11羥基或導入氟原子。例如甾體合成中重要中間體9-羥基-4-雄甾烯-3，17雙酮和9-羥基-3氧化娠烷-4，17雙烯-20羧酸的制取。uC11

3、羥化C11羥化是微生物轉化的特有反應。如孕酮的轉化中，利用黑根霉在溫度不超過320C時實現C11羥基化反應。溫度的控制很重要，生產過程中溫度超過320C，黑根霉只會大量生長菌絲而不對孕酮進行C11羥化。過程伴隨有微量副產物出現。環氧化反應環氧化反應 用微生物轉化法在甾體母核上引入環氧基團的反應與微生物羥基化有關。能產生11-羥基化的新月彎孢霉或布氏小克漢銀霉都可將17，21-二羥基-4，9（11）-孕甾二烯-3，20-二酮轉化成9，11環氧化合物。脫氫反應脫氫反應 微生物對甾體C1，C2位是直接脫去C1，C2位上的氫。微生物對甾體羥化與脫氫能力是相反的，細菌的脫氫能力比真菌大，特別是棒狀桿菌和

4、分枝桿菌活力最大。球形芽孢桿菌，諾卡氏菌對可的松和皮質醇也有較高的脫氫活力。而對甾體母核有脫氫活力的微生物，常伴隨邊鏈降解和C26位酮基還原以及其C9羥化引起環打開等作用。甾體母核及邊鏈的選擇性降解機理甾體母核及邊鏈的選擇性降解機理 具有生理活性甾體類藥物的基本母核目前都是從高等動植物中獲得的，首先必須有選擇性地對其邊鏈進行降解。 甾醇邊鏈降解機理與脂肪酸的氧化途徑相似。膽甾醇的邊鏈降解從C27羥基化開始，再氧化成C27羧醇，繼后氧化先失去丙酸、醋酸，最后再失去丙酸，形成C17酮化合物，最后一步轉化為脫氫，加水和開裂。 甾體母核的降解，先在C3進行酯化，3-羥基氧化后接著5雙鍵被異構酶催化轉位

5、為4雙鍵，但此步異構化也可發生于非酶催化。在3-酮-4-烯化合物9-羥基化后，隨著C-1(2)-脫氫同時，甾體母核A環芳香化并導致環開裂。第三節 甾體激素的生產工藝過程 甾體的微生物轉化和一般的氨基酸、抗生素的生產不同，發酵的產物不是目的產物，而只是利用微生物的酶對甾體底物的某一部位進行特定的化學反應來獲得一定的產物。整個生產過程，微生物的生長和甾體的轉化完全可以分開，一般先進行菌的培養，在菌生長過程中累積甾體轉化所需要的酶，然后利用這些酶來改造分子的某一部位。 甾體的微生物轉化生產流程甾體的微生物轉化生產流程 甾體的微生物轉化兩個階段。生長階段，它是將菌種接入斜面培養基或小米培養基培養35d

6、，然后將成熟的菌種細胞或孢子接入搖瓶或種子罐，給予合適的溫度、溶氧濃度、pH值等條件培養，使其充分繁殖與生長。轉化階段是在微生物生長的終點，逐漸將甾體的粉末或適當的（有機）溶液加到培養物中，或把成熟細胞分離洗滌，然后懸浮于水或緩沖液中，再將底物加入，加入方式如圖。大多數甾體化合物難溶于水，所以常用的方法是先把底物溶于有機溶劑，如丙酮、乙醇、甲醇、二甲基甲酰胺，濃度在2%對微生物無毒性。或用表面活性劑（如吐溫80）來提高基質溶解度。 甾體氧化需要較大的通氣量，一般為1：0.8（v/v/min）。甾體加入的速度隨菌種轉化能力和基質的性質而定，采用基質的定期加入和連續加入的辦法來解決基質或產物的毒性

7、問題。轉化后的產物大多不溶于水，所以采用溶媒萃取法進行提取。微生物轉化生產甾體化合物一般采用二級培養，其工藝流程如下。 如果產物分泌在發酵液中，則發酵濾液采用離子交換樹脂吸附法吸附甾體化合物，洗脫后，減壓濃縮進行結晶。甾體微生物轉化方式甾體微生物轉化方式進行微生物轉化反應可以利用不同形式的微生物細胞。菌體培養物（單菌體或混合菌體培養液）靜止細胞懸液（使菌體充分生長發育后，用過濾或離心法進行分離，將收集到的菌體懸浮在水或適當的緩沖液中，再將甾類化合物加入進去。）孢子懸液干細胞固定化細胞或固定化酶等。氫化可的松的制備氫化可的松的制備 氫化可的松（Hydrocortisone）又稱為皮質醇，化學名稱

8、為11，17，21-三羥基孕甾-4-烯-1，20-二酮。其結構式為氫化可的松為白色或幾乎白色的結晶性粉末，無臭，初無味，隨后有持續的苦味，遇光逐漸變質，略溶于乙醇或丙酮，微溶于氯仿，在乙醚中幾乎不溶，不溶于水。熔點為212222。 氫化可的松為皮質激素類藥物，具有影響糖代謝、抗炎、抗毒、抗休克及抗過敏等作用。主要用于腎上腺皮質功能不足和自體免疫性疾病。應用于某些感染的綜合治療。消化性潰瘍病、骨質疏松癥、精神病、重癥高血壓患者忌用，充血性心力衰竭、糖尿病、急性感染病慎用。u反應原理反應原理在產物中，除了氫化可的松（簡稱體）（b）外，還產生11-羥基化合物即表氫可的松（又稱為體）（c）、少量的其它位置的羥基化合物和未轉化的化合物S（a）。所以在產品的分離純化時，以上各種物質必須分離出去。第四節 其他工藝技術及技術改造方向u工藝過程u開發新產品開發新產品 紅霉素的半合衍生物：羅紅霉素、阿齊霉素、克拉霉素和地紅霉素等。這類半合成紅霉素具有耐酸、高效、長效等特點，可減少給藥劑量和次數，所以不良反應發生率亦比紅霉素低。 將紅霉素制備成紅霉素有機酸鹽類和酯類衍生物可大大地改進了紅霉素的性能。如紅霉素乳糖酸鹽用