甾类激素药物-课件

甾类激素药物2雌甾烷雄甾烷孕甾烷13-CH310-CH310-CH313-CH313-CH317-C2H5181918181920212、甾体激素药物的分类与药理作用(1)从化学角度分类3(2)依照生理活性分类(观点1)2、甾体激素药物的分类与药理作用4甾体激素性激素肾上腺皮质激素雌性激素雄性激素孕激素雄性激素蛋白同化激素糖代谢皮质激素盐代谢皮质激素雌甾烷雄甾烷孕甾烷(2)依照生理活性分类(观点2)5结构特点:雄甾烷母核(10,13位角甲基)17-OH 4-烯-3-酮()(UV吸收)雄激素睾丸素性激素:作用:刺激副性特征器官的发育与成熟,增进两性生殖细胞的结合与孕育能力,调节代谢、更年期综合症、骨质疏松症等。6雌甾-1,3,5(10)-三烯-3,17-二醇A环芳构化:3-酚羟基具有弱酸性 3位羟基与17位羟基共平面,距离0、855nm不稳定,易代谢,口服无效用途:治疗卵巢功能不全所引起的疾病雌二醇雌激素7酚羟基:能够溶于NaOH水溶液乙炔基:乙醇溶液溶液遇硝酸银试液产生白色炔雌醇银沉淀17位引入乙炔基,17羟基代谢受阻(口服活性是雌二醇 的1020倍)用途:与孕激素合用有抑制排卵作用,与减轻突发性出血等副 作用,能够与炔诺酮,或甲地孕酮配伍制成口服避孕药炔雌醇孕激素8睾酮类 妊娠素炔诺酮左炔诺孕酮9抗孕激素药物-孕激素受体拮抗剂孕激素拮抗剂结构:11-二甲氨基苯基(活性反转)17-丙炔基(口服,稳定)半衰期为34小时,血药峰值与剂量无关 代谢为N-去甲基,N-去双甲基与丙炔醇用途:竞争性作用于孕激素受体与皮质激素受体 与前列腺素类药物合用,抗早孕米非司酮10蛋白同化激素作用:促进蛋白质合成与抑制蛋白质异化加速骨组织钙化与生长刺激骨髓造血功能促进组织新生与肉芽形成降低血胆甾醇苯丙酸诺龙17-羟基雌甾-4-烯-3-酮-17-苯丙酸酯 11肾上腺皮质激素类药物结构:孕甾烷母核,4-烯-3,20-二酮-21-羟 糖皮质激素:11与17位均有含氧基团取代 盐皮质激素:11与17位仅有其一,或均没有含氧基团用途:糖皮质激素:可的松、氢化可的松等,主要影响人体糖、蛋白质、脂肪代谢;抗炎;抗过敏。盐皮质激素:醛固酮、去氧皮质酮等,主要影响水盐代谢,促进钠 离子重吸收,钾离子排泄,可治疗阿犹森病、低血钠 病12糖皮质激素构效关系糖皮质激素结构修饰的目的:糖,盐活性分离1.21位羟基酯化 1)延效,2)增加水溶性2.C1位引入双键,A环变为船式,抗炎3.引入6F,9-F,抗炎4.同时引入9-F 与16羟基或16甲基皮质激素药物的重要基团或结构 C17具有2个C原子侧链 C3具有一个共轭的酮基 C17具有一个-OH C21有一个-OH或者酯基 C11有-OH或酮基醋酸氢化可的松13醋酸氢化可的松孕甾母核,4-烯-3,20-二酮,11,17,21-三羟基,21醋酸酯用途:关节炎,风湿症,免疫抑制,抗休克肾上腺皮质激素类药物14醋酸地塞米松16-甲基-11,17,21-三羟基-9-氟孕甾-1,4-二烯-3,20-二酮-21-醋酸酯结构:用途:胶原性疾病,过敏性疾病,急性白血病与肾上腺皮质功能减退症。肾上腺皮质激素类药物15二、甾类激素药物的生产(1)人工合成(全合成):如 雌二醇(2)天然原料结构改造(半合成):化学合成微生物转化1、生产方法:16 2、生产技术的历史与现状1932-1939年:从动物是腺体中分离天然甾体激素-雌酮(Estrone)、雌二醇(Estradiol)、皮质酮(Corticosterone)等,在实验室进行全合成。促进了药物化学学科发展。1940年代:发明薯蓣皂苷元(Diosgenin)为甾体激素药物的原料,合成激素药物中间体的工业方法。1949年:Honch发现肾上腺皮质激素可的松(Cortisone)对治疗风湿性关节炎有显著疗效,促使科学家们努力去探究甾体药物的合成。1952年:美国Upjohn药厂的Peterson与Murray首先发现黑根霉(Rhizopus nigricans)能使孕酮(Progesterone)一步转化为11-羟基孕酮(11d-hydroxyprogerone)得率达到85%以上。1950后期-1960初期:发明了甾体避孕药物,是人类生育控制划时代的成就。消费量大幅度增加,促进甾体药物工业生产水平达到新的高度。1970年代:甾体激素全合成实现工业化生产。优势领域在孕激素及雌激素。1980-20世纪末:甾体激素药物发展趋缓。21世纪初:发展进入新时期(新品种的发现、临床新习惯症的发现等)。市场情况:1980年产量约9、5吨,销售额15亿美元,占医药产品总销售额的4、3%;1990年产量增至105吨,销售额108亿美元,年均递增10、4%;2000年销售额约200亿美元,约占世界医药总销售额的6%,成为产量仅次于抗生素的第二大类药物。171949年人们发现肾上腺皮质激素可的松对治疗风湿性关节炎有显著疗效,促使科学家们努力去探究甾体药物的合成,甾体化合物分子中含有几个不对称的中心,人工合成相当困难,后来又探究用化学方法改造已有的天然甾体化合物生产甾体药物。但步骤多,收率低,价格昂贵,难于工业化生产。以从胆汁中提取的脱氧胆酸(deoxycholicacid)为原料,花费了二年时间,经过30余步化学反应,最后从1270磅的脱氧胆酸才合成得到938毫克的醋酸可的松(Cortisoneacetate),其中仅将C-12上的氧原子转移到C-11上(C-11上的氧对抗炎作用是必需的),就需要10步反应。1952年,美国科学家发现黑根霉能使孕酮一步转化成11-羟基孕酮,收率达到85%以上,从此解决了可的松等皮质激素类化合物合成中最大的难题,开创了微生物转化甾体化合物的先例。后来生物转化在甾体化合物中的进展也开拓了它在其他领域中的应用,如维生素、二羟丙酮以及某些氨基酸、生物碱的合成也离不开生物转化,现代微生物的生物转化技术已广泛应用于化学与制药工业。18三、微生物转化的特点专一性:底物及产物空间结构专一产量高:一个酶促反应可代替几个化学反应,收率高反应条件温与:常温常压,可改善工人劳动条件,幸免减少使用强酸、强碱或有毒物质可进行化学法难以进行的反应19四、甾体药物微生物转化的反应类型1、甾体化合物的微生物转化反应位点:2、主要反应类型:氧化、还原、水解、酯化、酰化、异构化、卤化与A环开环反应等。氧化反应包括:羟基化、环氧化、脱氢与芳构化反应等。20 3、工业上重要的微生物转化反应羟基化反应:最普遍、最重要的氧化反应。有11、11、16与19位上的羟基化反应。C-1,2脱氢反应环氧化反应A环芳构化反应还原反应水解反应侧链降解21反应类型反应底物与产物微生物11-OH黄体酮11-黄体酮黑根霉(Rhizopus nigricans)11-OH化合物S氢化可的松新月弯孢霉(Curvularia lunata)蓝色犁头霉(Absidia coerulea)16-OH9-氟氢可的松9-氟-16-羟基氢可的松玫瑰产色链霉菌(Stretomyces roseochromogenus)19-OH化合物S19羟甲基化合物S球墨孢霉(Nigraspora spherica)芝麻丝核菌(Corticcum sasakii)C1,2脱氢氢化可的松氢化泼泥松简单节杆菌(Arthrobacter simplex)A环芳构化反应19-去甲基睾丸素雌二醇睾丸素假单孢杆菌(Pseudomonas festosteronl)水解反应21-醋酸妊辰醇酮去氧皮质醇中毛棒杆菌(Corynebacterium mediolanum)边链降解胆甾醇ADD分枝杆菌(Mycobacterium spp、)工业上重要的甾体化合物微生物转化反应五、甾体药物的生物转化生产工艺的一般流程:发酵工程的基本技术过程生物反应器:发酵罐,生物转化反应器:酶反应器:游离或固定化酶(细胞)为催化剂反应简单发酵罐:生物反应过程中,伴随有细胞的生长、代谢,或者同时进行复杂酶系的生物催化反应发酵过程细胞培养过程反应复杂3、生物反应器的分类型式多样依照几何尺寸或结构分类:釜(罐)式(高径比13)管式(长径比30)塔式(竖立高径比10)膜式(内一膜件)最常见一般用于连续操作一般用于连续操作膜反应器:酶膜反应器(C)固定化细胞的中空纤维反应器生物反应器+膜装置(反应与分离耦合)如:发酵罐/超滤膜(CSTR/UR)(a,b)酶:游离态操作方式:间歇/连续26菌种孢子制备种子罐发酵罐过滤提取液结晶滤液底物溶解溶料罐滤饼提取液结晶1、甾体药物的生物转化生产工艺流程:272、转化方法一步发酵转化法(边发酵边转化),是我国目前甾体医药工业普遍采纳的微生物转化法。静息细胞、干细胞或孢子悬浮液法;多菌种协同转化法;固定化细胞或固定化酶转化法双水相系统转化法有机相介质转化法28甾体生物转化工艺一般可分为两个时期:菌体生产与产酶时期将菌种接入斜面孢子培养基上,在一定温度下培养3-5天,然后将成熟孢子接入摇瓶与种子罐沉没培养。种子培养好后转入发酵罐,在适当培养基与培养条件(温度、搅拌、通风量、pH)下进行培养。细菌的生长时期一般为12-24小时,真菌为24-72小时。在这个时期重要的是创造各种良好条件使微生物尽快的生长与繁殖,在尽估计短的时间内繁殖大量的菌体并产酶。甾体转化时期将被转化的物质直截了当加入到培养液中进行生物转化,这一时期需要控制好适合转化反应的各种条件,如pH、温度、搅拌与较大的通气量等,必要时还能够加入酶激活剂与抑制剂。293、典型甾体药物的生产工艺 3种典型的肾上腺皮质激素药物的生产步骤粗线为微生物转化;细线为化学合成以3种典型的肾上腺皮质激素药物氢化可的松,醋酸可的松与醋酸泼尼松的生产为例,说明甾体微生物转化的过程。30(1)氢化可的松的生产工艺原理概述氢化可的松(Hydrocortisone)化学名11,17,21-三羟基孕甾4-烯3,20二酮【作用与用途】:肾上腺皮质激素类药物,能影响糖代谢,并具有抗炎、抗病毒、抗休克及抗过敏作用。主要用于肾上腺皮质功能减退症的代替治疗。【产品】:原料药制剂:a、氢化可的松片;b、氢可软膏;c、氢可注射液。31氢化可的松的生产工艺32氢化可的松生产工艺流程以皂素为起始原料,经裂解、氧化、水解、环氧化、沃式氧化、开环、上溴、碘代、置换等一系列化学合成,得到甾环21-醋酸酯(化合物RSA),以化合物RSA作为发酵的底物,经过微生物的生物转化反应,在甾环的11-位引入羟基后,形成氢化可的松。33氢化可的松生产工艺流程及主要工艺参数茄子瓶28,5d孢子悬浮液1%接种量种子培养基种子培养28,0、06MPa250r/min,25M3/h,19-21h发酵培养基发酵培养10%接种量,28,0、06MPa160r/min,40-60M3/h,12-13h底物RSA溶解罐氧化反应28,160r/min,周期30-40h,40-150M3/h离心过滤 发酵液粗品提取醋酸异丁酯(7:1)氢化可的松粗品分离甲醇与二氯甲烷(14:86)氢化可的松精品结晶,精制乙醇,活性炭干燥氢化可的松成品34种子标准:菌丝量1/3-1/2,种龄19-21h,在试管中下沉(5min),呈芝麻粒状,pH4、1-4、6左右,镜检无杂菌发酵菌体标准:菌丝体积占1/2-2/3,pH3、8,菌龄12-13h,镜检菌体生长良好,无杂菌氧化过程:转化周期30-40h,过程检测放罐标准:pH6、4-7、0,H2SO4显色1级成品标准:外观白色或几乎白色,熔点208,干燥失重1、0%,比旋度+162-169,含量98、5%培 养 基:种子培养基:玉米浆1、25%,酵母膏0、23%,硫酸铵0、3%,葡萄糖1、05%;pH6、4-6、7发酵培养基:玉米浆1、20%,酵母膏0、25%,硫酸铵0、5%,葡萄糖1、05%;pH6、4-6、7底物投料方式:填加有机溶剂-乙醇RSA:工业酒精(80%-85%)=1:18注意:回流溶解,加热过猛不利于底物溶解与生物转化氢化可的松生物转化工艺主要控制要点35氧化级别的比色分析:底物RSA+H2SO4(浓)肾上腺皮质酮(红色)氧化级别分:0、1、2、3、4、5六级。生产菌种:蓝色犁头霉(Absidia coerulea):转化率70%,分离率69-71%,收率45-50%、新月弯孢霉(Curvalaria lunata):转化率80-93%,收率55-60%、发酵液的TLC图谱:(2)醋酸泼尼松的生产工艺36英文名:PrednisoneAcetate化学名:17,21-二羟基孕甾-1,4-二烯3,11,20-三酮21-醋酸酯。分子式:C23H28O6分子量:400、47理化性质:白色或几乎白色的结晶性粉末;无臭,味苦。在氯仿中易溶,在丙酮中略溶,在乙醇或醋酸乙酯中微溶,在水中不溶;熔点(为235242,熔融时同时分解。用途:具有抗炎、抗过敏作用。临床上用于各种急性严重细菌感染,严重的过敏性疾病、胶原性疾病(红斑狼疮、结节性动脉周围炎等)、风湿病、肾病综合征、严重的支气管哮喘、血小板减少性紫癜、各种肾上腺皮质功能不足症、剥脱性皮炎、天皰疮、神经性皮炎、湿疹等。37醋酸泼尼松的生产过程醋酸泼尼松生产过程中的微生物转化反应38作用机理:C1,2位脱氢酶与辅酶(VK2酮类)酮烯醇化结构双键(直截了当脱去氢)C1,2位脱氢酶(EC1、3、994):单一蛋白,分子量为56-62KDa,胞内酶,诱导酶。39醋酸泼尼松的工艺流程C1,2位脱氢反应化学合成:以SeO2为催化剂,转化率为65%生物转化:以简单节杆菌为生产菌种C1、2位脱氢酶。专一性高,转化率为97%以上。感谢您的聆听！感谢您的聆听！