化学‑酶法制备熊去氧胆酸的制作方法

文档序号:12056529阅读:750来源:国知局

本发明属于生物医药领域,具体涉及一种化学-酶法制备熊去氧胆酸的方法。



背景技术:

熊去氧胆酸(UDCA)是1927年日本正田氏从熊胆汁中首次分离出纯结晶产品,1957年UDCA被成功合成并作为利胆剂用于临床。1973年日本发现UDCA有溶解胆结石的作用,且具有毒性小、剂量小的优点,从而引起世界各国的关注。熊去氧胆酸是一种无毒性亲水胆酸,能竞争性的抑制毒性内源性胆酸在回肠的吸收,通过激活钙离子、蛋白激酶C组成的信号网络,并通过激活分裂活性蛋白激酶来增强胆汁淤积肝细胞的分泌能力,使血液及肝细胞中的内源性疏水胆酸浓度降低,达到抗胆汁淤积的作用。

熊去氧胆酸的国外市场需求量大,尤其是日本、韩国、欧美等国家,出口形势较好,国内市场也渐渐在扩大。据统计资料显示,全球对熊去氧胆酸需求量约为1200吨,每年均有15%的增长,尽管日本人口较少,但是每年消耗熊去氧胆酸高达300吨,韩国也高达100吨以上。因此越来越多的科研工作者开始探索熊去氧胆酸的新制备工艺,力求降低熊去氧胆酸的现有产品价格。

目前熊去氧胆酸的制备方法分为化学法和生物法,由于化学法合成路线较长、反应条件苛刻、收率低、产物立体选择性差导致后处理纯化步骤增多,人们逐渐关注于生物法制备UDCA的研究。

CN103012532公开了以牛羊胆酸为原料,经酯化、3,7位乙酰化、12位氧化、脱氧、7位氧化、还原得到UDCA的方法,总收率为32%,产品纯度最高为98.5%,合成路线如下:

该化学合成方法路线冗长,总收率较低,反应条件苛刻,对环境影响较为严重,放大生产对设备要求较高,能耗较大,生产成本大幅度提高。

CN105861613公开了以鹅去氧胆酸(CDCA)为原料,在两种酶7-αHSDH和7-βHSDH、辅酶NADP的作用下经重结晶精制一步得到熊去氧胆酸的方法,收率最高为81%,合成路线如下:

该方法虽然收率较高为81%,但是由于原料CDCA通常都是用从禽胆汁中分离、提取、纯化,而现实生活中存在禽胆汁量较少,难以收集的问题,所以该路线工业化放大生产受阻,难以满足人们的需求。

CN102791876公开了原料胆酸(CA)经氧化、7β-HSDH还原、3α-HSDH还原、12位化学法脱氧四步反应得到UDCA,合成路线如下:

该路线的酶法制备步骤中底物浓度较低只有20g/L,仅停留在实验室研究阶段,难以进行工业化应用。



技术实现要素:

为了克服现有技术存在的上述缺陷,本发明公开了一种化学-酶法制备熊去氧胆酸的方法。

具体工艺路线如下所示:

合成步骤包括:

步骤a:去氧胆酸(化合物II)在12α-羟基类固醇脱氢酶(12α-HSDH)、辅酶、第一辅酶再生体系、磷酸盐缓冲液的作用下发生氧化反应得到12-酮去氧胆酸(化合物III);

步骤b:化合物III进行脱羰基还原反应得到胆石酸(化合物IV);

步骤c:化合物IV在7α-羟化酶(7α-LCAH)催化作用下进行羟基化反应得到熊去氧胆酸(化合物I)。

进一步说,步骤a中所述辅酶为NAD或NADP。

进一步说,步骤a中所述第一辅酶再生体系为醇脱氢酶/丙酮体系或乳酸脱氢酶/丙酮酸体系,优选为醇脱氢酶/丙酮体系。

进一步说,步骤a中化合物II的浓度为20~100g/L,12α-羟基类固醇脱氢酶的浓度为5~10g/L,丙酮浓度为5~20%(V/V),辅酶的浓度为0.01~0.1g/L,醇脱氢酶的浓度为1~5g/L,磷酸盐缓冲液的浓度为40~80mM。

进一步说,步骤a的氧化反应在pH=6~8,温度为30~40℃进行。

进一步说,所述12α-羟基类固醇脱氢酶和醇脱氢酶源自尚科生物医药(上海)有限公司,优选12α-HSDH101和KRED195。

进一步说,步骤b中所述脱羰基还原反应在180~220℃、水合肼作用下进行。

进一步说,步骤b中水合肼与化合物III的摩尔比为1:1~1:3。

进一步说,步骤c的羟基化反应是将化合物IV、7α-LCAH、辅酶、第二辅酶再生体系、磷酸盐缓冲液按一定比例混合反应得到。

进一步说,步骤c中所述第二辅酶再生体系为醇脱氢酶/异丙醇体系。

进一步说,步骤c中化合物IV的浓度为20~100g/L,7α-LCAH的浓度为2.5~10g/L,异丙醇浓度为5~20%(V/V),辅酶的浓度为0.01~0.1g/L,醇脱氢酶的浓度为0.5~5g/L,磷酸盐缓冲液的浓度为40~80mM。

进一步说,步骤c的羟基化反应在pH=6~8,温度为30~40℃进行。

进一步说,步骤c中的7α-羟化酶和醇脱氢酶源自尚科生物医药(上海)有限公司,优选7α-LCAH101和KRED195。

进一步说,12α-羟基类固醇脱氢酶以酶粉形式、含12α-羟基类固醇脱氢酶的细胞破碎液或全细胞的形式加入,优选以酶粉形式加入。

进一步说,醇脱氢酶以酶粉形式、含醇脱氢酶的细胞破碎液或全细胞的形式加入,优选以酶粉形式加入。

进一步说,7α-羟化酶以酶粉形式、含7α-羟化酶的细胞破碎液或全细胞的形式加入,优选以酶粉形式加入。

与现有技术相比,本发明原料价廉易得、反应条件温和、步骤较少、后处理简单、底物浓度高达100g/L,总收率为73%,产品纯度大于99%,工业放大生产具有非常好的应用前景。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术内容作进一步的阐述,其目的是为了更好的理解本发明的内容,但本发明的保护范围不限于此。

实施例一 熊去氧胆酸(化合物I)的合成

(1)12-酮去氧胆酸(化合物III)的制备

于30mL反应容器中加入50mM的磷酸钾缓冲液(10mL,pH=8.0),加入化合物II(1.5g)、NADP(1.5mg)、丙酮(1.5mL),搅拌均匀后加入12α-HSDH101酶粉(0.15g)和醇脱氢酶KRED195(30mg)定容至15mL,35℃下磁力搅拌敞口反应24小时。反应结束后70℃保温2h使反应液中蛋白质变性,过滤去除蛋白质,用1M盐酸调节pH=3,等体积乙酸乙酯萃取三次,合并有机相,无水硫酸钠干燥,减压蒸馏获得12-酮去氧胆酸(化合物III,1.38g,收率92%)。

(2)胆石酸(化合物IV)的制备

在30ml反应容器中加入化合物III(1.38g),乙二醇(10ml),85%水合肼(0.42g)回流3-5h,后升温至195℃-200℃回流2h,冷却至室温,加入水(20ml)稀释,然后用稀硫酸调节PH=2.0,结晶析出,过滤,70℃真空干燥得胆石酸(化合物IV,1.17g,收率88%)。

(3)熊去氧胆酸(化合物I)的制备

于30mL反应容器中加入40mM的磷酸钾缓冲液(10mL,pH=7.0),加入化合物IV(1g)、NADP(1mg)、异丙醇(1mL),搅拌均匀后加入7α-LACH101酶粉(100mg)和醇脱氢酶KRED195(20mg)定容至10mL,30℃下磁力搅拌敞口反应24小时。反应结束后70℃保温2h使反应液中蛋白质变性,过滤去除蛋白质,用1M盐酸调节pH=3,等体积乙酸乙酯萃取三次,合并有机相,无水硫酸钠干燥,减压蒸馏获得熊去氧胆酸(化合物I,0.94g,收率90%),HPLC检测纯度为99.2%。

实施例二 熊去氧胆酸(化合物I)的合成

(1)12-酮去氧胆酸(化合物III)的制备

于50mL反应容器中加入60mM的磷酸钾缓冲液(10mL,pH=7.0),加入化合物II(1.5g)、NADP(1.5mg)、丙酮(1.5mL),搅拌均匀后加入12α-HSDH101酶粉(150mg)和醇脱氢酶KRED195(30mg)定容至30mL,40℃下磁力搅拌敞口反应24小时。反应结束后70℃保温2h使反应液中蛋白质变性,过滤去除蛋白质,用1M盐酸调节pH=3,等体积乙酸乙酯萃取三次,合并有机相,无水硫酸钠干燥,减压蒸馏获得12-酮去氧胆酸(化合物III,1.43g,收率94%)。

(2)胆石酸(化合物IV)的制备

在30ml反应容器中加入化合物III(1.43g),乙二醇(15ml),85%水合肼(0.48g)回流3-5h,后升温至195℃-200℃回流2h,冷却至室温,加入水(20ml)稀释,然后用稀硫酸调节PH=2.0,结晶析出,过滤,70℃真空干燥得胆石酸(化合物IV,1.18g,收率86%)。

(3)熊去氧胆酸(化合物I)的制备

于30mL反应容器中加入60mM的磷酸钾缓冲液(10mL,pH=7.0),加入化合物IV(1g)、NADP(1mg)、异丙醇(1mL),搅拌均匀后加入7α-LACH101酶粉(100mg)和醇脱氢酶KRED195(20mg)定容至20mL,35℃下磁力搅拌敞口反应18小时,反应结束后70℃保温2h使反应液中蛋白质变性,过滤去除蛋白质,用1M盐酸调节pH=3,等体积乙酸乙酯萃取三次,合并有机相,无水硫酸钠干燥,减压蒸馏获得熊去氧胆酸(化合物I,0.92g,收率88%),HPLC检测纯度为99.1%。

实施例三 熊去氧胆酸(化合物I)的合成

(1)12-酮去氧胆酸(化合物III)的制备

于100mL反应容器中加入40mM的磷酸钾缓冲液(10mL,pH=7.0),加入化合物II(1.5g)、NADP(1.0mg)、丙酮(1.5mL),搅拌均匀后加入12α-HSDH101酶粉(300mg)和醇脱氢酶KRED195(50mg)定容至50mL,30℃下磁力搅拌敞口反应20小时。反应结束后70℃保温2h使反应液中蛋白质变性,过滤去除蛋白质,用1M盐酸调节pH=3,等体积乙酸乙酯萃取三次,合并有机相,无水硫酸钠干燥,减压蒸馏获得12-酮去氧胆酸(化合物III,1.34g,收率90%)。

(2)胆石酸(化合物IV)的制备

在30ml反应容器中加入化合物III(1.34g),乙二醇(15ml),85%水合肼(0.45g)回流3-5h,后升温至195℃-200℃回流2h,冷却至室温,加入水(20ml)稀释,然后用稀硫酸调节PH=2.0,结晶析出,过滤,70℃真空干燥得胆石酸(化合物IV,1.12g,收率87%)。

(3)熊去氧胆酸(化合物I)的制备

于100mL反应容器中加入50mM的磷酸钾缓冲液(10mL,pH=7.0),加入化合物IV(1g)、NADP(1mg)、异丙醇(1mL),搅拌均匀后加入7α-LACH101酶粉(100mg)和醇脱氢酶KRED195(20mg)定容至40mL,40℃下磁力搅拌敞口反应24小时,反应结束后70℃保温2h使反应液中蛋白质变性,过滤去除蛋白质,用1M盐酸调节pH=3,等体积乙酸乙酯萃取三次,合并有机相,无水硫酸钠干燥,减压蒸馏获得熊去氧胆酸(化合物I,0.94g,收率90%),HPLC检测纯度为99.4%。

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