способ получения 6-метиленандрост-4-ен-3,17-диона из андрост-4-ен-3,17-диона, способ получения 6-метиленандроста-1,4-диен-3,17-диона (эксеместана) с использованием полученного 6-метиленандрост-4-ен-3,17-диона

Формула изобретения

1. Способ получения 6-метиленандрост-4-ен-3,17-диона формулы (I)



из андростендиона формулы (II)



включающий предварительную енолизацию ⁴-3-кетосистемы с образованием 3-енолэфира андростендиона формулы (III)



трехкомпонентную конденсацию с формальдегидом и вторичным амином в условиях кислого катализа с образованием N,N-дизамещенного 6-аминометилпроизводного андростендиона формулы (IV)



дезаминирование в среде, содержащей сильную минеральную кислоту, отличающийся тем, что в качестве среды для проведения реакции аминометилирования используют полярные протонные растворители, а в качестве среды для проведения реакции дезаминирования используют апротонные растворители или смеси апротонных растворителей.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве полярного протонного растворителя используют алифатические спирты из группы метанол, этанол, пропанол, изопропанол и т.п.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве апротонного органического растворителя используют диалкилкетоны (например ацетон, метилэтилкетон), ароматические углеводороды (например бензол, толуол), хлорированные углеводороды (например дихлорметан, хлороформ, дихлорэтан), а также их смеси в эффективном соотношении.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве вторичного амина используют N-метиланилин, а формальдегид используют в виде 37-40%-ного водного раствора.

5. Способ получения 6-метиленандроста-1,4-диен-3,17-диона формулы (V)



из 6-метиленандрост-4-ен-3,17-диона формулы (I)



путем микробиологического 1,2-дегидрирования в водной среде, содержащей экзогенный акцептор электронов и смешивающийся с водой растворитель, с использованием клеток микроорганизма с 3-кетостероид- ¹-дегидрогеназной активностью, отличающийся тем, что в качестве компонента среды используют апротонный полярный растворитель в концентрации до 40 об.%.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве микроорганизма с 3-кетостероид- ¹-дегидрогеназной активностью используют Nocardioides simplex BKM Ac-2033Д.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве полярного апротонного органического растворителя используют диметилформамид или диметилсульфоксид, предпочтительно диметилсульфоксид.

8. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве экзогенного акцептора электронов используют менадион в эффективном количестве.

9. Способ по п.5, отличающийся тем, что концентрация исходного субстрата составляет от 5 до 100 г/л, предпочтительно 100 г/л.

10. Способ по п.7, отличающийся тем, что концентрация ДМФ в водной среде составляет не менее 8 об.%.

11. Способ по п.7, отличающийся тем, что концентрация ДМСО в водной среде составляет 8-40%.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к области органического синтеза и биотехнологии, конкретно касается получения стероидного соединения 6-метиленандроста-1,4-диен-3,17-диона и может быть использовано в химической, микробиологической и фармацевтической отраслях промышленности.

6-Метиленандроста-1,4-диен-3,17-дион (6-метилен-АДД, МНН эксеместан) - высокоэффективный современный инактиватор ароматазы, известный под торговым названием «Аромазин» (Производитель «Pharmacia Italia», Италия), который широко применяется в терапии злокачественных новообразований молочной железы [US 4808616, 1989; D.Giudici, G.Ornati, G.Briatico, F.Buzzetti, P.Lombardi and E. di Salle Journal of Steroid Biochemistry, Volume 30, Issues 1-6, 1988, Pages 391-394]. Клинические испытания показали высокую эффективность и безопасность эксеместана при лечении женщин в постменопаузе (естественной или индуцированной), страдающих метастатическим раком молочной железы, прогрессирующим на фоне терапии антиэстрогенами, нестероидными ингибиторами ароматазы или прогестинами [М.Б.Стенина «Ингибиторы ароматазы в лечении диссеминированного рака молочной железы у больных в менопаузе». Материалы IV ежегодной российской онкологической конференции. Москва, 21-23 ноября 2000 г.].

Известны способы получения эксеместана 1,2-дегидрированием 6-метиленандрост-4-ен-3,17-диона (6-метилен-АД).

Известны способы 1,2-дегидрирования 6-метилен-АД с использованием химических дегидрирующих агентов. Так, известны способы получения 6-метиленандроста-1,4-диен-3,17-диона дегидрированием 6-метилен-АД с использованием 2,3-дихлор-5,6-дициан-1,4-бензохинона (DDQ) при кипячении реакционной массы в диоксане в течение 15 ч (выход 50,3%) [GB 2177700, 1987, пример 1] или в инертном растворителе в течение 8 ч в присутствии ароматической карбоновой кислоты (выход 50,7%) [CN 1453288, 2003].

Известны способы получения 6-метиленандроста-1,4-диен-3,17-диона дегидрированием 6-метилен-АД с использованием двуокиси селена (кипячение в среде трет-бутилового спирта в течение 30 ч, выход 40,2%) [GB 2177700, 1987, пример 2] или с использованием 2-йодоксибензойной кислоты [CN 1491957, 2004].

Также известен процесс получения эксеместана реакцией дегидрирования 6-метилен-АД в 1,2-положение в присутствии хинона, силилирующего агента и кислоты, имеющей рКа в водном растворе 1 [WO 2009/077454, 2009, пример 1]. При этом в качестве хинона используют 2,3,5,6-тетрахлор-1,4-бензохинон (хлоранил), в качестве силилирующего агента используют бис(триметилсилил)трифторацетамид, в качестве сильной кислоты - трифторметансульфоновую кислоту; технический продукт, Полученный с выходом 81,8% продукт перекристаллизовывают, однако выход очищенного продукта не указан. Так, известен способ получения 6-метиленандроста-1,4-диен-3,17-диона реакцией 6-метилен-АД с хлоранилом в удобном растворителе, в качестве которого применяют диметилсульфоксид (ДМСО) или N-метилпирролидин (NМП) [WO 2009093262, 2009]. При этом из 100 г 6-метилен-АД (пример 3) получают лишь 55 г эксеместана 97,3% содержания.

Известен способ получения 6-метиленандроста-1,4-диен-3,17-диона, в котором дегидрирование 6-метилен-АД осуществляется бромированием 6-метилен-АД бромом в органическом растворителе при температуре от 0 до 10°С с образованием трибром-соединения, дебромированием трибром-соединения реакцией с йодидом щелочного металла в органическом кетонном растворителе с образованием 2-бромпроизводного 6-метилен-АД и дегидробромированием 2-бромпроизводного 6-метилен-АД реакцией с основным агентом в полярном растворителе (при температуре 120°С в течение 2,5 ч, общий выход 40,13%) [US 4990635, 1991, примеры 2-4] (Рисунок 1).

Рисунок 1. Синтез эксеместана из 6-метилен-АД химическими методами

Общим недостатком химических методов 1,2-дегидрирования является использование дорогостоящих и токсичных реагентов, жесткие условия проведения реакций, а также в большинстве случаев необходимость применения колоночной хроматографии для очистки, и как следствие низкий выход эксеместана.

Известно введение 1,2-двойной связи в стероидную молекулу с использованием методов микробиологической трансформации.

Осуществление сложных полиферментных процессов в одну технологическую стадию в мягких условиях, относительно высокие выходы получаемых целевых продуктов, возможность ингибирования побочных реакций определяют перспективность использования микроорганизмов в качестве биокатализаторов реакции 1,2-дегидрирования, в частности, для получения эксеместана.

В качестве биокатализаторов процесса 1,2-дегидрирования используют культуры с 3-кетостероид- ¹-дегидрогеназой (ЕС 1.3.99.4) родов: Arthrobacter, Alternaria, Alcaligenes, Calonectria, Ophiobolus, Corynebacterium, Bacillus, Nocardia, Streptomyces, Bacterium, Mycobacterium, Fusarium, Cylindrocarpon, Pseudomonas, Protaminobacter, Septomyxa, Didymella и др. [Charney W., Herzog H. Microbial transformation of Steroids. Academic Press. Inc. New York. 1967, pp.236-261]. Наиболее часто для проведения процесса 1,2-дегидрирования стероидных соединений ряда прегнана и андростана используются штаммы вида Arthrobacter simplex.

Биоконверсию проводят, используя культуральную жидкость, нативные клетки (60-85% влажности) [US 4749649, 1988], высушенные клетки, полученные при обработке ацетоном, высушенные в вакууме или на воздухе при нагревании [US 4704358, 1987], в условиях лиофилизации, а также используют бесклеточные экстракты, полученные при ультразвуковом разрушении или разрушенные при пропускании замороженных клеток через фильеры под давлением [EP 0350488, 1993]. Для того чтобы исключить дополнительные технологические этапы, предпочтительно использование нативных клеток.

Основной проблемой получения 1,2-дегидрированных производных ряда андростана, в частности эксеместана, микробиологическим способом, является малая эффективность процесса, обусловленная низкой растворимостью субстрата в водной среде, необходимостью в этих условиях использования малых концентраций для создания условий его доступности клеткам микроорганизмов и для достижения максимально полного превращения в продукт.

Для достижения в среде более высокой концентрации стероидных субстратов и повышения эффективности процесса 1,2-дегидрирования применяют органические растворители, несмешивающиеся с водой, в количестве, необходимом для растворения исходного субстрата.

Так, известен способ превращения 1,2-насыщенного стероида в 1,2-дегидростероид, который включает взаимодействие 1,2-насыщенного стероида с Arthrobacter simplex или Bacterium cyclooxydans в присутствии экзогенного носителя электронов, несмешивающегося с водой ароматического углеводородного растворителя, где концентрация кислорода поддерживается на уровне минимальной концентрации кислорода, необходимой для окисления, или где реакция осуществляется ниже температуры вспышки смеси при условии, что 1,2-насыщенный стероид имеет растворимость в несмешивающемся с водой ароматическом углеводородном растворителе, более чем 5 г/л [US 4684610, 1987]. Процесс проводят в двухфазной системе, используя несмешивающиеся с водой органические растворители: бензол, толуол, ксилол.

Также известен способ получения 1,2-дегидро-3-кетостероида, который заключается в том, что 1,2-насыщенный 3-кетостероид подвергают взаимодействию с Arthrobacter simplex или Bacterium cyclooxydans в присутствии экзогенного носителя электронов и несмешивающегося с водой растворителя, включая ароматические углеводороды [GB 2131811, 1984]. Согласно этому способу (примеры 1 и 2) процесс трансформации проводят клетками A. simplex в присутствии менадиона в среде K₂ HPO₄ буферного раствора (pH 7.5), содержащей до 10% толуола, в течение 4 дней.

Недостатком данных способов является необходимость создания и строгого поддержания минимально допустимой концентрации растворенного кислорода в среде, чтобы избежать вспышки паров газовоздушной смеси и в то же время обеспечить оптимальные условия для процесса окисления субстрата. Осуществление данных способов требует специального технологического оборудования, что фактически исключает их практическую реализацию в условиях промышленного производства. Однако известными способами получают андроста-1,4-диен-3,17-дион (АДД) из андрост-4-ен-3,17-диона (АД), андроста-1,4,9(11)-триен-3,17-дион ( ⁹⁽¹¹⁾-АДД) из андроста-4,9(11)-диен-3,17-диона ( ⁹⁽¹¹⁾-АД), а также другие 1,2-дегидропроизводные ряда андростана, и в них не описано получение эксеместана (6-метилен-АДД) из 6-метилен-АД.

Известно, что экзогенные акцепторы электронов - феназинметосульфат (ФМС), менадион (2-метил-1,4-нафтохинон), 1,4-нафтохинон, менадион бисульфит - используют не только для стимулирования процесса 1,2-дегидрирования стероидных соединений, но также и для ингибирования побочных реакций восстановительного характера и деструктивной активности клеток микроорганизмов. Образование побочных продуктов, деструкция целевого продукта снижают выход основного продукта.

В процессах микробиологической трансформации стероидных соединений наряду с использованием органических растворителей несмешивающихся с водой, используют смешивающиеся с водой органические растворители, такие как диметилсульфоксид, диметилформамид, метанол, этанол, ацетон и т.п.

Описано применение диметилформамида (ДМФ) и диметилсульфоксида (ДМСО) в качестве смешивающихся с водой органических растворителей, используемых в процессах микробиологического 1,2-дегидрирования.

Например, известен способ получения 1,2-дегидро- ⁴-3-кетостероида, который заключается в том, что соответствующий 1,2-насыщенный ⁴-3-кетостероид подвергают взаимодействию с высушенными на воздухе или в тепле клетками Arthrobacter simplex, содержащими от 1 до 10% влаги, где клетки высушены в отсутствии органического растворителя [US 4524134, 1985]. Согласно способу (пример 2) суспензию микронизированного субстрата в ДМФ вносят в фосфатный буферный раствор (pH 7.5), содержащий суспензию высушенных клеток A. simplex АТСС 6946 (10 г/л) и менадион (86 мг/л). При этом концентрация ДМФ в среде составляет 2% v/v, а 1,2-дегидрирование проводят с нагрузкой субстрата 2.5 г/л в течение 24 ч при температуре 31^оС. Однако указанным способом получают АДД из АД, ⁹⁽¹¹⁾-АДД из ⁹⁽¹¹⁾-АД, а также другие 1,2-дегидропроизводные ряда андростана и прегнана, и в нем не описано получение эксеместана (6-метилен-АДД) из 6-метилен-АД.

Относительно низкая концентрация субстрата характеризует данный способ получения 1,2-дегидропроизводных, как малоэффективный.

Также известен способ превращения 1,2-насыщенных 3-кетостероидов в 1,2-дегидро-3-кетостероиды, который заключается в том, что 1,2-насыщенные 3-кетостероиды подвергают взаимодействию с препаратом, имеющим стероид-1,2-дегидрогеназную активность Arthrobacter simplex или Bacterium cyclooxydans, в присутствии экзогенного носителя электронов и одного или более дополнительного поглотителя токсичного кислорода, выбранного из группы, содержащей каталазу, супероксиддисмутазу или платину [US 4749649, 1988]. Согласно этому способу стероидный субстрат может быть внесен в виде порошка, водной пасты, или в виде раствора (или суспензии) в смешивающемся с водой органическом растворителе, таком как ДМФ, ДМСО, этанол, метанол, ацетон, в количестве, не более чем 5% от конечного объема среды. Способ проиллюстрирован примером 1, в описании которого, однако, не уточняется, какой из указанных выше видов внесения субстрата использован (нагрузка субстрата 3,5 г/л). При этом в биоконверсионной среде даже в присутствии менадиона накопление продукта ¹-дегидрирования проходит лишь на 50%.

Таким образом, применение смешивающихся с водой органических растворителей в низкой концентрации - до 5% v/v - не позволяет значительно увеличить растворимость субстрата в водной среде и его доступность к клеткам микроорганизма и не позволяет повысить эффективность процесса.

Рассматриваемый способ [US 4749649, 1988] предлагает также использование экзогенного фермента-каталазы. Добавление каталазы в количестве 10 мг/л (эквивалентное 16000 ед/л) способствует активному превращению субстрата и позволяет увеличить его нагрузку до 10 г/л (пример 1). За 22 часа степень превращения субстрата составляет - 83%, за 46 часов - 95%. Кроме этого, в присутствии каталазы и менадиона происходит полное подавление деструктивной активности.

Однако удорожание технологии, обусловленное необходимостью добавления в среду поглотителя (фермента каталазы, или супероксиддисмутазы, или платины), устраняющего ингибирующее влияние синглетного кислорода на активность дегидрогеназы, определяет основной недостаток данного способа. Кроме того, известным способом получают АДД из АД, ⁹⁽¹¹⁾-АДД из ⁹⁽¹¹⁾-АД, а также другие 1,2-дегидропроизводные ряда андростана, и в нем не описано получение эксеместана (6-метилен-АДД) из 6-метилен-АД.

Известно, что для повышения растворимости стероидных субстратов в водной среде также используют , или -циклодекстрины, а также производные -циклодекстрина ( ЦД) метил- ЦД и гидроксипропил- ЦД в концентрации 1-50 г/л [Szejtli J. The use of cyclodextrins in biotechnological operations. Ed.D.Duchene, Published in France by Editions de Sante. 1991, 625 p]. В частности, известен способ получения 1,2-дегидропроизводных дельта4-3-кетостероидов путем трансформации дельта4-3-кетостероидов с помощью микроорганизма Arthrobacter globiformis 193 в присутствии циклодекстрина, отличающийся тем, что в качестве циклодекстрина используют водорастворимые химически модифицированные производные -циклодекстрина [RU 2156302, 2000]. Согласно этому способу применение метил- ЦД позволяет осуществлять 1,2-дегидрирование субстрата при нагрузке 20 г/л. При весовом соотношении метил- ЦД/субстрат 7/1 полное превращение субстрата завершается за 6 часов. Содержание 1,2-дегидрированного продукта в культуральной жидкости составляет 95%. Однако практическая значимость данного способа 1,2-дегидрирования в значительной степени ограничена использованием больших количеств дорогостоящего метил- ЦД. Кроме того, известным способом получают АДД из АД (пример 12) и в нем не описано получение эксеместана (6-метилен-АДД) из 6-метилен-АД.

Наряду с применением циклодекстринов, для повышения концентрации и доступности для микроорганизмов стероидных субстратов используют синтетические полимеры класса N-виниламидов - поливинилпирролидон (ПВП), поливинилкапролактам (ПВК) и поливиниловый спирт (ПВС) [Дружинина А.В., Андрюшина В.А., Аринбасарова А.Ю., Пашкин И.И., Савинова Т.С., Стыценко Т.С., Войшвилло Н.Е. Биотехнология, 2008, № 1, с.46-50].

Известен способ получения дегидроаналогов стероидов, включающий микробиологическую трансформацию соответствующих ⁴-3-кетостероидов в присутствии полимерного материала с последующим выделением из реакционной среды целевого продукта, отличающийся тем, что в качестве полимерного материала используют гомо- или сополимер N-винилкапролактама с мол.м. 10 ⁴-10⁶ или сополимеры N-винилкапролактама с виниловым спиртом, винилацетатом или винилметилацетамидом с содержанием оных до 46%, 45% и 15% соответственно [RU 2042687, 27.08.1995]. Однако известный способ заявлен в общем виде и изобретение не проиллюстрировано примерами, в нем не описано получение эксеместана из 6-метилен-АД.

Промежуточным соединением в синтезе эксеместана из андрост-4-ен-3,17-диона (АД) является 6-метилен-АД.

Известны способы получения 6-метилен-АД из АД.

В частности, известен способ получения 6-метилен-3-оксо- ⁴-стероидов, который включает обработку 3-енолэфира 6-гидроксиметилстероида кислым реагентом, способным регенерировать ⁴-3-кетостероиды из их 3-енолэфиров и одновременно восстанавливать 6-гидроксиметильную группу в 6-метиленовую [US 3112305, 1963]. Согласно этому способу 6-метилен-АД получают из 3-метилового енолэфира 6-гидроксиметил-АД дегидратацией 90% муравьиной кислотой, который может быть получен из АД следующей последовательностью реакций: получение 3-метилового енолэфира АД, его взаимодействие с реагентом Вильсмейера [US 3114750, 1963], гидрирование полученного 6-формильного производного [US 3095411, 1963] (выходы не указаны) (Рисунок 2).

Рисунок 2. Синтез 6-метилен-АД из АД с применением реакции Вильсмейера

Известен также способ получения 6-метилен- ⁴-3-кетостероида ряда андростана или прегнана, включающий реакцию соответствующего ⁴-3-кетостероида с производным формальдегида в инертном растворителе в присутствии сильного кислого конденсирующего агента [US 4322349, 1982; Annen, Klaus; Hofmeister, Helmut; Laurent, Henry; Wiechert, Rudolf: Synthesis, 1982, № 1 34-40] (метод прямого -метиленирования). При этом в качестве производного формальдегида могут быть использованы триоксан или диалкилацеталь формальдегида (метиловый, этиловый или диизопропиловый), а в качестве конденсирующего агента - пентоксид фосфора или оксихлорид фосфора. Так, например, согласно этому способу взаимодействие АД с диэтилацеталем формальдегида проводят в присутствии фосфорилхлорида и ацетата натрия в инертном растворителе при кипячении в течение 5,5 ч, продукт очищают хроматографированием на силикагеле (Рисунок 3).

Рисунок 3. Синтез 6-метилен-АД из АД методом прямого -метиленирования [US 4322349, 1982]

Однако, несмотря на значительно более короткий путь к целевому продукту, этот метод не позволяет получать выход 6-метилен-АД из АД выше, чем 68%.

Известен способ получения 6-N,N-дизамещенных аминометилпроизводных стероидов [GB 1280569, 1972] и способ получения 6-метиленстероидов из 6-N,N-дизамещенных аминометилпроизводных стероидов [GB 1280570, 1972]. Способ получения 6-N,N-дизамещенных аминометилпроизводных стероидов [GB 1280569, 1972] заключается в том, что смешивают вторичный амин, формальдегид и стероидное соединение, содержащее в ядре 3-алкокси-3,5-диеновую группу, при этом реакцию проводят в среде тетрагидрофурана, а в качестве вторичного амина используют среди прочих и N-метиланилин. Способ получения 6-метиленстероидов [GB 1280570, 1972] заключается в том, что 6-(N-метил-N-фениламинометил)-производные стероиды, полученные способом, аналогичным [GB 1280569, 1972], смешивают с сильной кислотой. Согласно этому способу 6-(N-метил-N-фениламинометил)-стероидное производное растворяют в 6 N соляной кислоте, раствор выдерживают в течение 3 ч при комнатной температуре, осадок отфильтровывают. Однако известными способами получают 6-(N-метил-N-фениламинометил)-производные ⁴-3-кетосоединений рядов прегнана и 6-(N-метил-N-фениламинометил)-производное 17 -гидрокси-17 -метиландрост-4,9(11)-диен-3-она, а также их 6-метилен-аналоги, и в них не описано получение 6-(N-метил-N-фениламинометил)-производного из АД и 6-метилен-АД.

Наиболее близким по сущности к предложенному способу получения 6-метилен-АД из АД является способ получения эксеместана и его производных реакцией 3-енолэфира АД или его производных с 30-40% водным раствором формальдегида и 1-2 эквивалентом галоидводородной соли амина в органическом растворителе при температуре от 30 до 50°С с получением 6-метилен-АД или его производных, описанный А.Лонго и П.Ломбарди [US 4990635, 1991]. Способ проиллюстрирован примером (пример 1), заключающимся в том, что в синтезе 6-метилен-АД из АД последний обрабатывают триэтилортоформиатом в среде тетрагидрофурана, содержащей этанол (13,3%), в присутствии п-толуолсульфокислоты при температуре 40°С в течение 2 ч, затем добавляют N-метиланилин и 40% водный раствор формальдегида и после выдержки в течение 2 ч при 40°С реакционную массу обрабатывают концентрированной соляной кислотой при комнатной температуре. Продукт кристаллизуют разбавлением реакционной массы водой. Из 20 г исходного соединения получают 14,8 г 6-метилен-АД с молярным выходом 71%. (Рисунок 4).

Рисунок 4. Синтез 6-метилен-АД из АД с применением реакции Манниха [US 4990635, 1991].

Аналогичный способ получения 6-метилен-АД из АД использован в патентах [CN 1415624, 2003; CN 1491957, 2004], при этом продукт получен с выходом 68,6%.

Недостатками описанного в US 4990635 способа являются:

- большая продолжительность этапа енолизации (2 ч при 40°С);

- дробная подача катализатора п-толуолсульфокислоты в процессе енолизации;

- использование большого количества соляной кислоты на этапе дезаминирования;

- низкий выход 6-метилен-АД, несмотря на то, что процесс проводится без выделения интермедиатов.

Известно, что механизм реакции Манниха (при катализе кислотой) состоит в первоначальном образовании высокореакционной промежуточной частицы - иминиевого катиона, образующегося из аминного и карбонильного компонентов, который стабилизован кислотой. Высокая реакционная способность иминиевых солей накладывает некоторые ограничения на выбор растворителя для проведения реакции аминометилирования. Обычно в синтезе нестероидных оснований Манниха предпочитают использовать высокополярные растворители (для того чтобы соль находилась в растворе), неспособные к химическому взаимодействию с иминиевой солью: ацетонитрил, диметилсульфоксид, диметилформамид и т.д.

Кроме того, в выборе растворителя для проведения реакции Манниха следует учитывать также и особенности стероидного субстрата. Для обеспечения региоселективности аминометилирования по атому С₆ и с целью исключения побочной реакции по атому С₂, находящемуся в -положении к 3-кетогруппе, проводят предварительную енолизацию ⁴-3-кетосистемы. От растворимости и стабильности последней в процессе аминометилирования зависит эффективность реакции. Поэтому выбор растворяющей среды имеет существенное значение.

В известных способах получения 6-метилензамещенных стероидов ряда прегнана и андростана через образование 6-(N-метил-N-фениламинометил)-интермедиата с применением реакции Манниха в качестве растворителя используют тетрагидрофуран [GB 1280569, 1972; US 4990635, 1991; CN 1415624, 2003; CN 1491957, 2004]. Так, в патенте [GB 1280569, 1972] отмечается, что спирты (метанол, этанол, пропанол, изопропанол, t-бутанол) хотя и могут быть использованы как растворители в процессе аминометилирования, однако полярные апротонные растворители, такие как тетрагидрофуран, диоксан, 1,2-диметоксиэтан более эффективны. Кроме того, применение алифатических спиртов как растворителей в реакции Манниха с соединениями нестероидной структуры считается нежелательным, так как спирты способны реагировать с формальдегидом и вторичным амином с образованием продукта О-аминометилирования.

R-OH+CH₂ O+HNR₂"=ROCH₂NR₂"

Однако в патенте [GB 1280569, 1972] не описано получение 6-(N-метил-N-фениламинометил)-производного АД. Кроме того, информация об изучении влияния растворяющей среды на параметры процесса 6-аминометилирования стероидов в доступных литературных источниках отсутствует.

Известно также, что расщепление оснований Манниха (в том числе и стероидных) может протекать неоднозначно. Наряду с целевым продуктом дезаминирования экзометилен-соединением (А) может образовываться продукт реверсивного процесса дезаминометилирования (В), представляющий собой исходное соединение в синтезе (Рисунок 5).

Рисунок 5. Направления расщепления стероидных оснований Манниха.

Причем селективность процесса дезаминирования существенно зависит от условий его проведения. Несмотря на то, что оптимальным вариантом расщепления связи C-N фенилзамещенных аминометилстероидов (R₁=Ph) с образованием 6-метиленпроизводных считается обработка концентрированной минеральной кислотой [Mannich bases, Maurilio Tramontini, Luigi Angiolini //CRC Press. Inc. 1994. P 78-80], природа растворяющей среды и температурный режим также имеют большое значение. Обеспечение региоселективности расщепления N,N-дизамещенных 6-аминометилен-производных АД имеет большое значение в решении вопроса об эффективности и промышленной применимости этого способа. Однако информация о влиянии последних двух факторов на селективность реакции дезаминирования 6-аминометилпроизводных стероидов в доступных литературных источниках практически отсутствует. В патенте [GB 1280570, 1972] нет информации о качестве полученных продуктов дезаминирования 6-(N-метил-N-фениламинометил)-стероидов. Кроме того, не описано расщепление 6-(N-метил-N-фениламинометил)-производного АД с образованием 6-метилен-АД.

Также в литературных источниках отсутствует информация об изучении целесообразности совмещения последовательных процессов енолизации, аминометилирования и дезаминирования и проведения их без выделения интермедиатов.

Наиболее близким по сущности к предложенному способу получения эксеместана из 6-метилен-АД является способ получения 6-метиленандроста-1,4-диен-3,17-диона, который заключается в контактировании 6-метиленандрост-4-ен-3,17-диона с ¹-дегидрирующими энзимами A. Simplex в присутствии несмешивающегося с водой органического растворителя и экзогенного акцептора электронов [WO 0104342, 2001]. Согласно этому способу для проведения процесса 1,2-дегидрирования 6-метилен-АД используют целые клетки или бесклеточный экстракт Arthrobacter simplex ATCC 6946, при этом использование целых клеток предпочтительно. Процесс проводят в двухфазной системе с использованием несмешивающегося с водой органического растворителя, выбранного из группы толуол, ксилол, бензол, гептан, метилен хлорид, н-октанол, или смесей этих растворителей, в присутствии химического экзогенного акцептора электронов (4% менадиона по отношению к весу субстрата) и фермента каталазы. Несмотря на то, что авторами заявлено, что субстрат 6-метиленандрост-4-ен-3,17-дион присутствует в среде в концентрации от 10 до 125 г/л (пп.18 и 19 формулы), в примере А, иллюстрирующем способ, концентрация исходного субстрата составляет 55,6 г/л. Так, для проведения процесса 6-метиленандрост-4-ен-3,17-дион (50 г) и менадион (2,0 г) смешивают с толуолом (800 мл). Водную фазу (pH 8.7-8.9), приготовленную как смесь каталазы, дикалийфосфата, клеточного концентрата A. Simplex (50 мл) и воды (50 мл), добавляют к интенсивно перемешиваемой смеси в толуоле. Процесс проводят при 30^оС, реакционную смесь продувают регулируемой смесью воздуха и азота - воздух (0.1% SCHF) и азот (0.3% SCHF). При необходимости в течение реакции добавляют клетки A. Simplex для завершения процесса. Причем количество добавляемого дополнительно клеточного концентрата не указано. После завершения процесса органическую фазу отделяют, водную фазу экстрагируют толуолом. После фильтрации и осветления толуольный раствор концентрируют, к остатку добавляют 2,5-кратное объемное количество октана, кристаллический продукт отфильтровывают.

Недостатками описанного в WO 0104342 процесса являются:

- использование фермента каталазы в количестве 0,03% от веса субстрата, что удорожает технологический процесс и ограничивает его индустриальное применение;

- использование больших объемов легко воспламеняющихся органических растворителей на этапе трансформации, что требует специального ферментационного оборудования и соблюдения особых правил противопожарной безопасности;

- использование токсичных органических соединений создает угрозу здоровью специалистов, занятых в производстве. Применяемые ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилол) являются сильнодействующими ядами, влияющими на функцию кроветворения организма. Так, например, толуол вызывает цианоз, гипоксию, поражение центральной нервной системы, а также толуольную токсикоманию, которая имеет и канцерогенное действие.

- необходимость решения экологических проблем;

- сложность проведения технологического процесса в условиях необходимого регулирования состава газовой смеси, подаваемой в реакционную среду;

- отсутствие информации о селективности процесса трансформации и эффективности процесса выделения кристаллического продукта, т.е. о степени превращения субстрата в продукт и выходе кристаллического продукта (указано лишь, что количество нетрансформированного исходного субстрата составляет 0,1%);

- отсутствие информации о качестве полученного эксеместана;

- отсутствие примера, подтверждающего применимость способа при нагрузке субстрата до 125 г/л.

Технической задачей одного из изобретений заявленной группы является, таким образом, повышение эффективности, технологичности и безопасности проведения микробиологического 1,2-дегидрирования и получение 6-метиленандроста-1,4-диен-3,17-диона из 6-метиленандрост-4-ен-3,17-диона способом, лишенным указанных недостатков.

Технической задачей в заявленной группе изобретений является увеличение выхода целевых продуктов путем снижения вероятности протекания побочных реакций на стадии образования 3-енолэфира АД, на стадии введения N,N-дизамещенного аминометильного заместителя в положение С₆ молекулы андростендиона, практически полное исключение образования побочных продуктов на стадии дезаминирования и образования 6-метиленовой группы и стадии 1,2-дегидрирования и получение 6-метиленандрост-4-ен-3,17-диона и 6-метиленандроста-1,4-диен-3,17-диона способами, лишенными вышеуказанных недостатков.

Техническая задача решается способом получения 6-метиленандрост-4-ен-3,17-диона формулы (I)

из андростендиона формулы (II),

включающим предварительную енолизацию ⁴-3-кетосистемы с образованием 3-енолэфира андростендиона формулы (III),

трехкомпонентную конденсацию с формальдегидом и вторичным амином в условиях кислого катализа с образованием N,N-дизамещенного 6-аминометилпроизводного андростендиона формулы (IV),

дезаминирование в среде, содержащей сильную минеральную кислоту, отличающимся тем, что в качестве среды для проведения реакции аминометилирования используют полярные протонные растворители, а в качестве среды для проведения реакции дезаминирования используют апротонные растворители или смеси апротонных растворителей. Протонные растворители в качестве среды для проведения реакции 6-аминометилирования стероидного субстрата ряда андростана ранее в подобных процессах не применялись. Апротонные растворители заявленной группы растворителей или их смеси в качестве среды для проведения реакции дезаминирования N,N-дизамещенных 6-аминометилпроизводных стероидов ряда андростана ранее в подобных процессах не применялись.

Еще одним изобретением заявленной группы является способ получения 6-метиленандроста-1,4-диен-3,17-диона 1,2-дегидрированием с использованием в качестве исходного вещества 6-метиленандрост-4-ен-3,17-диона, полученного вышеописанным способом по изобретению, методом микробиологической трансформации с помощью клеток бактерий Nocardioides simplex ВКМ Ас-2033Д и последующего выделения целевого продукта из культуральной жидкости, отличающийся тем, что трансформацию проводят в водной среде, содержащей до 40% об смешивающегося с водой органического растворителя. Применение больших концентраций смешивающегося с водой органического растворителя в среде для проведения процесса 1,2-дегидрирования стероидного субстрата не является очевидным, и ранее большие концентрации смешивающегося с водой органического растворителя в подобных процессах не применялись.

Техническая задача в части получения 6-метиленандроста-1,4-диен-3,17-диона с использованием в качестве исходного (промежуточного соединения) полученного 6-метиленандрост-4-ен-3,17-диона достигается получением 6-метиленандроста-1,4-диен-3,17-диона формулы (V)

из 6-метиленандрост-4-ен-3,17-диона формулы (I),

методом микробиологического 1,2-дегидрирования в среде, содержащей экзогенный акцептор электронов и смешивающийся с водой апротонный полярный растворитель, с использованием концентраций исходного субстрата от 5 до 100 г/л и выделением целевого продукта из культуральной жидкости.

Таким образом, сущность заявленной группы изобретений, в которую входят получение 6-метиленандрост-4-ен-3,17-диона и далее 6-метиленандроста-1,4-диен-3,17-диона с его использованием заключается в том, что андростендион сначала подвергают енолизации ⁴-3-кетосистемы, затем трехкомпонентной конденсации с формальдегидом и вторичным амином в условиях кислого катализа с образованием N,N-дизамещенного 6-аминометиленпроизводного андростендиона в среде полярного протонного растворителя, затем дезаминированию с образованием 6-метиленового производного АД в среде апротонного растворителя (или смеси апротонных растворителей) с последующим проведением микробиологической реакции 1,2-дегидрирования в водной среде, содержащей до 40% об полярного апротонного растворителя, смешивающегося с водой.

С целью повышения выхода и упрощения процесса енолэфир АД подвергают аминометилированию положения С₆ реакцией Манниха в среде полярного протонного растворителя и далее региоселективному расщеплению основания Манниха до образования 6-метиленовой группы в среде апротонного растворителя (или смеси апротонных растворителей).

При этом трехкомпонентную конденсацию по типу реакции Манниха проводят с выделением продукта из реакционной среды, а реакцию дезаминирования осуществляют в оптимальных условиях.

Кроме того, в качестве полярного протонного растворителя используют алифатические спирты из группы метанол, этанол, пропанол, изопропанол и т.п.

Кроме того, в качестве апротонного органического растворителя используют диалкилкетоны (например, ацетон, метилэтилкетон), ароматические углеводороды (например, бензол, толуол), хлорированные углеводороды (например, дихлорметан, хлороформ, дихлорэтан), а также их смеси в эффективном соотношении.

Кроме того, в качестве вторичного амина используют N-метиланилин, а формальдегид используют в виде 37-40% водного раствора.

Кроме того, проведение последующего 1,2-дегидрирования с целью получения 6-метиленандроста-1,4-диен-3,17-диона осуществляют с использованием клеток бактерий Nocardioides simplex ВКМ Ас-2033Д.

Кроме того, в качестве полярного апротонного органического растворителя при проведении 1,2-дегидрирования используют диметилформамид или диметилсульфоксид, предпочтительно диметилсульфоксид. При этом концентрация ДМФ в водной среде составляет не менее 8% об., а концентрация ДМСО в водной среде составляет 8-40%.

Кроме того, концентрация исходного субстрата при проведении 1,2-дегидрирования составляет от 5 до 100 г/л, предпочтительно 100 г/л.

Кроме того, в качестве экзогенного акцептора электронов используют метадион в эффективном количестве.

Преимущества заявляемого способа состоят в следующем:

- Отсутствие необходимости использования многократной кристаллизации основного продукта или хроматографирования с целью его очистки.

- Высокая эффективность процесса енолизации. Выход на стадии получения енолэфира АД составляет 94,4%.

- Высокая селективность и упрощение проведения реакции аминометилирования. Выход на стадии получения N,N-дизамещенного 6-аминометиленпроизводного АД количественный;

- Высокая селективность процесса дезаминирования. Выход на стадии составляет 85-88%;

- Общий выход 6-метиленандрост-4-ен-3,17-диона из андростендиона составляет 83%.

Способ по настоящему изобретению позволяет проводить процесс 1,2-дегидрирования:

- при высокой нагрузке субстрата до 100 г/л в мягких условиях;

- без использования легко воспламеняющихся органических растворителей;

- без дополнительных соединений стероидной природы, обеспечивающих стабилизацию 1,2-дегидрогеназной активности;

- способ экологически безопасен, так как в качестве смешивающегося с водой растворителя предлагается ДМСО - высококипящая жидкость с низким уровнем токсичности и температурой вспышки 89°С (в закрытом сосуде), применяемая в медицине в виде водных растворов в качестве местного лекарственного препарата противовоспалительного и обезболивающего действия (торговое название Димексид);

- способ исключает применение фермента каталазы и каких-либо других поглотителей синглетного кислорода;

- способ может быть реализован на стандартном технологическом оборудовании.

Получение 6-метиленандрост-4-ен-3,17-диона формулы (I) и 6-метиленандроста-1,4-диен-3,17-диона формулы (V) осуществляются по схеме, изображенной на рисунке 6.

Рисунок 6. Синтез эксеместана из АД через 6-метилен-АД заявляемым способом

Ниже приводится в качестве примера подробное описание сущности изобретения.

Андростендион формулы (II),

подвергают енолизации ⁴-3-кетосистемы (с выделением продукта енолизации (III), например действием каталитического количества сульфосалициловой кислоты. Полученный с выходом до 94,4% метиловый 3-енолэфир АД (III) подвергают взаимодействию с реактивом Манниха, образующимся in situ в условиях кислого катализа (п-ТСК) из формальдегида и вторичного амина (N-метиланилина), в среде протонного полярного органического растворителя с образованием N,N-дизамещенного 6-аминометиленпроизводного (IV), которое после выделения из реакционной массы подвергают региоселективному дезаминированию в условиях катализа сильной минеральной кислотой (серной или соляной) в среде апротонного растворителя (или смеси апротонных растворителей) с образованием 6-метиленового производного (I). Полученный с выходом до 88% 6-метиленандрост-4-ен-3,17-дион (I) далее превращают в 6-метиленандроста-1,4-диен-3,17-дион (V) введением 1,2-двойной связи методом микробиологического дегидрирования с участием клеток микроорганизмов, обладающих 3-кетостероид- ¹-дегидрогеназной активностью (предпочтительно клеток бактерий Nocardioides simplex ВКМ Ас-2033Д), при этом нагрузка исходного субстрата составляет от 5 до 100 г/л, а продолжительность ферментации - от 24 до 52 часов и процесс проводят в водной среде, содержащей экзогенный акцептор электронов и смешивающийся с водой апротонный полярный растворитель - ДМФ или ДМСО (предпочтительно ДМСО).

Использование смешивающихся с водой органических растворителей на стадии 1,2-дегидрирования обеспечивает перевод стероидного субстрата - 6-метилен-АД, либо большей его части в растворимую форму и проведение процесса при высоких (50-100 г/л) нагрузках субстрата в значительной степени снижает эффект сокристаллизации субстата и продукта и образования смешанных кристаллов. В литературе отсутствуют данные об использовании смешивающихся с водой органических растворителей, применяемых в высоких концентрациях (20-40% об/об).

Анализ продуктов микробиологической трансформации проводят методом тонкослойной хроматографии (ТСХ) и ВЭЖХ.

Определение содержания продуктов методом ВЭЖХ проводят на хроматографе Agilent 1100/1200 (Agilent, Germany) с предколонкой Symmetry C18, 5 мкм, 3,9×20 мм и колонкой Symmetry C18, 5 мкм, 4,6×250 мм (Waters, Ireland); в системе с подвижной фазой (v/v): 60% ацетонитрил, 10% изопропанол, 0,01% уксусная кислота и вода до 100%, при скорости потока 1 мл/мин, температуре 50°С, и детекции по поглощению при 250 нм; типичные времена удержания: для 6-метилен-АД 4,9 мин и для 6-метилен-АДД (эксеместана) 3,2 мин.

Выделение 6-метиленандроста-1,4-диен-3,17-диона (V) из культуральной жидкости может быть осуществлено экстракцией несмешивающимся с водой растворителем или экстракцией стероида из пасты биомассы любым подходящим растворителем после ее предварительного отделения от водной фазы. Для извлечения стероида может быть также применен, например, сорбционный способ извлечения, а также любой другой эффективный метод. Селективность образования 6-метиленандроста-1,4-диен-3,17-диона (V) на стадии микробиологического 1,2-дегидрирования составляет 95-98%. Выход кристаллического 6-метиленандроста-1,4-диен-3,17-диона (V) на стадии микробиологического 1,2-дегидрирования после выделения и очистки составляет 85-87%.

Общий выход 6-метиленандроста-1,4-диен-3,17-диона (V) из андростендиона составляет от 70 до 72%.

Заявленная группа изобретений иллюстрируется следующими примерами, не ограничивающими ее.

Образование 3-енолэфира АД проводят с использованием минимально необходимого количества триалкилортофомиата в среде соответствующего абсолютного спирта в присутствии кислого катализатора. В качестве кислого катализатора могут быть использованы сильные органические кислоты, например п-толуолсульфокислота или сульфосалициловая кислота.

N,N-Дизамещенное 6-аминометиленпроизводного андростендиона формулы (IV) получают в среде водного алифатического спирта с содержанием воды от 5 до 10%.

В качестве вторичного амина используют N-метиланилин, а формальдегид применяют в виде 37% водного раствора.

В качестве протонного растворителя на стадии аминометилирования при осуществлении изобретения-способа получения 6-метиленандрост-4-ен-3,17-диона могут быть использованы, например, алифатические спирты (метанол, этанол, пропанол, изопропанол и др.).

В качестве апротонного растворителя при осуществлении изобретения-способа получения 6-метиленандрост-4-ен-3,17-диона на стадии дезаминирования могут быть использованы, например, диалкилкетоны (например, ацетон, метилэтилкетон), ароматические углеводороды (например, бензол, толуол), хлорированные углеводороды (например, дихлорметан, хлороформ, дихлорэтан), а также их смеси в эффективном соотношении.

В качестве кислого катализатора на стадии дезаминирования могут быть использованы минеральные кислоты (предпочтительно серная или соляная кислота).

Микробиологическое 1,2-дегидрирование при осуществлении изобретения-способа получения 6-метиленандроста-1,4-диен-3,17-диона может быть осуществлено покоящимися (отмытыми) клетками бактерий рода Nocardioides, конкретно Nocardioides simplex ВКМ Ас-2033Д.

В качестве компонента среды при осуществлении изобретения-способа получения 6-метиленандроста-1,4-ен-3,17-диона могут быть использованы смешивающиеся с водой органические полярные апротонные растворители, например ДМФ или ДМСО, предпочтительно ДМСО.

Способ иллюстрируется примерами.

Примеры

Пример 1. Получение 3-метоксиандроста-3,5-диен-17-она (3-енолэфир АД, III).

Суспензию 100 г АД (I) в смеси 85,6 мл триметилортоформиата и 130 мл безводного метанола перемешивают в течение 15 минут, затем медленно добавляют 120 мл раствора 0,2 г безводной сульфосалициловой кислоты в метаноле. Реакционную массу выдерживают при 20-25°С в течение 1 часа 15 минут. По окончании выдержки реакционную массу охлаждают до 10-15°С, добавляют медленно 75 мл сухого ацетона и выдерживают в течение 1 часа при этой же температуре. Затем добавляют 0,8 мл триэтиламина до pH 7-8, реакционную массу охлаждают до 0-2°С и прибавляют 225 мл воды. По окончании выдержки осадок отфильтровывают, промывают на фильтре водой и 0,25% раствором триэтиламина в метаноле. Получают 99 г 3-енолэфира АД (III) с выходом 94,4%. Т.пл.=171-172°С (лит. 171-173°C [RU 2163606, 2001]). ЯМР ¹Н, , м.д.: 0.90 c (3 Н, 18-СН₃), 0.98 c (3 Н, 19-СН ₃), 1.02-2.52 м (17 Н), 3.56 с (3 Н, ОСН₃), 5.13 д (J=1.2 Гц, 1 Н, Н⁴), 5.22-5.25 м (1 Н, Н ⁶).

Пример 2. Получение 6 -(N-метил-N-фениламинометил)-андрост-4-ен-3,17-диона (Смесь 6 и 6 изомеров, IV).

К суспензии 30 г 3-енолэфира АД (III) в 150 мл метанола добавляют 12,9 мл N-метиланилина и 7,45 мл 37% водного раствора формальдегида, затем медленно добавляют раствор 0,75 г п-ТСК в 10 мл метанола. Суспензию выдерживают 15-30 мин при комнатной температуре, затем 1 ч при температуре 30-40°С до растворения суспензии. По окончании реакции раствор выливают в 10-кратное объемное количество воды, содержащей 0,1 г NaOH. Осадок отфильтровывают, промывают водой до pH~7. Получают 40,42 г соединения IV (смесь 6 и 6 изомеров).

Найдено: С 80.16%; Н 8.92%; N 3.71%, C₂₇H₃₅NO₂. Вычислено: С 79.96%; Н 8.70%, N 3.45%

6 -изомер: ЯМР ¹Н, , м.д.: 0.92 с (3Н, 18-СН₃), 1.31 с (3Н, 19-СН ₃), 2.98 с (3H, 21-СН₃-N), 3.25 м (1Н, СН ₂-N), 3.77 м (1Н, СН₂-N), 5.84 с (1Н, Н ⁴), 6.50-7.25 м (5Н, Ph); ¹³C, , м.д.: 199.02, 170.44, 148.58, 129.17, 126.53, 116.49, 112.14, 56.97, 55.33, 54.10, 52.88, 50.50, 47.24, 42.52, 39.99, 39.07, 38.15, 37.24, 35.51, 34.65, 33.85, 31.04, 30.34, 21.24, 20.13, 18.21, 13.55. 6 -изомер: ЯМР ¹Н, , м.д.: 0,87 с (3H, 18-CH₃), 1,21 с (3H, 19-CH ₃), 2.97 с (3H, CH₃-N), 5,74 с (1H, H⁴ ).

Пример 3. Получение 6-метиленандрост-4-ен-3,17-диона (6-метилен-АД, I).

Вариант 1.

К суспензии 40 г смеси 6 и 6 изомеров соединения IV в 200 мл ацетона добавляют 28,5 мл 32% соляной кислоты. Массу выдерживают при комнатной температуре в течение 1 ч и выливают в 10-кратное объемное количество воды. Осадок отфильтровывают, промывают водой до pH~7. Получают 26,7 г 6-метилен-АД (I) с выходом 90,7%.

После перекристаллизации из водного этилового спирта получают 25,9 г соединения I с выходом 88%.

Т.пл_.=160-163°С (лит. 159-162°C [CN 1415624, 2003]).

ЯМР ¹Н, , м.д.: 0.86 с (3Н, 18-СН₃), 1.07 с (3Н, 19-СН ₃), 5,00 д (J=44.3 Гц, 2Н, 6-С=СН₂), 5.88 с (1Н, Н⁴).

Вариант 2.

К суспензии 13,5 г смеси 6 и 6 изомеров соединения IV в смеси 100 мл толуола и 50 мл метилэтилкетона добавляют 15 мл 60% водной серной кислоты. Массу выдерживают при комнатной температуре в течение 1 ч, отделяют кислый слой и экстрагируют его дважды по 20 мл толуола. Раствор продукта в толуоле промывают 60% раствором серной кислоты и водой, обрабатывают осветляющим углем. Растворитель упаривают досуха, остаток кристаллизуют из водного этанола. Получают 8,5 г 6-метилен-АД (I) с выходом 85,6%.

Пример 4. Получение 6-метиленандроста-1,4-диен-3,17-диона (V)

В работе используют штамм Nocardioides simplex ВКМ Ас-2033Д, который поддерживают на агаризованной среде следующего состава (г/л): глюкоза - 10, соевый пептон - 4, дрожжевой экстракт - 4, MgSO₄ - 0.5, KH₂PO₄ - 2, K₂HPO₄ - 4, агар - 20, вода дистиллированная, pH 7.0-7.2. Выращивание проводят в течение 3-4 суток при 30 ^оС.

Выращивание 1-го инокулята

Смыв культуры с поверхности агаризованной среды в 5 мл физиологического раствора вносят в 750 мл колбы Эрленмейера с 50 мл среды (г/л): глюкоза - 15, соевый пептон - 6, дрожжевой экстракт - 6, MgSO ₄ - 0.5, KH₂PO₄ - 2, K₂ HPO₄ - 4, и культивируют при 28-30^оС в течение 24-26 часов.

Выращивание трансформирующей культуры.

5 мл культуральной жидкости на 24-26 часов роста 1-го инокулята вносят в 100 мл среды того же состава и проводят выращивание в аналогичных условиях в течение 15 часов, затем вносят индуктор синтеза стероид- ¹-дегидрогеназы - ацетат кортизона - в виде этанольного раствора (20 мг в 1 мл этанола). Индукцию синтеза ¹-дегидрогеназы проводят в течение последующих 24-26 часов. Клетки микроорганизмов осаждают центрифугированием при 5000 g в течение 30 мин и используют для проведения процесса 1-дегидрирования или хранят при -18^оС в течение месяца до использования.

Трансформация 6-метилен-АД

Вариант 1.

Трансформацию 6-метилен-АД (I) проводят в колбах объемом 250 мл, содержащих 25 мл 0.02 М Na-фосфатного буферного раствора, pH 8,0. Последовательно вносят 125 мг субстрата в виде порошка и добавляют 0.2 г биомассы (вес сухой биомассы).

Биоконверсию проводят в аэрируемых условиях при 30^оС, на роторной качалке при 200 об/мин. Процесс останавливают на 72 часа культивирования при достижении содержания 6-метилен-АДД - 91-93 (±3%).

Анализ продуктов конверсии осуществляют методом ТСХ и ВЭЖХ.

Вариант 2.

Способ осуществляют по варианту 1, но реакционная среда представлена 0.02 М Na-фосфатным буферным раствором, pH 8.0 (23 мл) и ДМСО (2 мл) с менадионом.

Вариант 3.

Способ осуществляют по варианту 2, но реакционная среда представлена 0.02 М Na-фосфатным буферным раствором, pH 8.0 (23 мл) и ДМФ (2 мл).

Варианты 4-9.

Способы осуществляют по варианту 2, но при диапазоне концентраций субстрата от 10.0 до 100.0 г/л (Таблица).

Культуральную жидкость экстрагируют этилацетатом, экстракт промывают водой, сушат над безводным MgSO ₄, осветляют активированным углем и упаривают досуха в вакууме. Остаток растирают с петролейным эфиром, осадок отфильтровывают. Получают 6-метиленандроста-1,4-диен-3,17-дион с выходом 85-87%.

Т.пл_.=183-185°С (лит. 188-191°C [US 4904650, 1990]). ЯМР ¹Н, , м.д.: 0.93 с (3Н, 18-СН₃), 1.16 с (3Н, 19-СН ₃), 5.00 д (J=24.7 Гц, 2Н, 6-С=СН₂), 6.16 д (J=1,9 Гц, 1Н, Н⁴), 6.24 дд (J=1.9 Гц, J=10.1 Гц, 1Н, Н²), 7.07 д (J=10.2 Гц, 1Н, Н¹).

Получение 6-метилен-АДД
Вариант, №	Объем среды, мл	Биомасса, г/л (вес сухой биомассы)	Нагрузка субстрата, г/л	Способ внесения	Концентрация растворителя, %	Продолжительность процесса, часы	Содержание продукта в среде, %
1	25	1.0	5	порошок	-	72	92±3
2	25	1.0	5	ДМСО	8.0	48	93±3
3	25	1.0	5	ДМФ	8.0	24	92±3
4	25	2.0	10	ДМСО	8.0	24	92±3
5	25	4.0	20	ДМСО	14.0	24	92±3
6	25	10.0	50	ДМСО	20	27	95±3
7	25	10.0	50	ДМСО	40	29	91±3
8	25	15.0	75	ДМСО	40	52	91±3
9	25	20.0	100	ДМСО	40	52	92±3