Nghiên cứu một số phương pháp tổng hợp corticosteroid từ androstendion và hợp chất tương tự

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC
KHOA HỌC TỰ NHIÊN

VIỆN H N L M KHO HỌC VÀ
CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN HOÁ HỌC

NGU ỄN V N ĐẠ

NGHIÊN CỨU MỘT S
CORT

OST RO

P Ư NG P

TỪ N ROST N

P T NG
ON V

TƯ NG TỰ

LUẬN V N T Ạ SĨ K O

Hà Nội - 2015

ỌC

P

P

ẤT


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC
KHOA HỌC TỰ NHIÊN

VIỆN H N L M KHO HỌC VÀ
CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN HOÁ HỌC

NGU ỄN V N ĐẠ

NGHIÊN CỨU MỘT S
CORT

OST RO

P Ư NG P

TỪ N ROST N

P T NG
ON V

P
P

TƯ NG TỰ

Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ
Mã số: 60 44 01 14
LUẬN V N T Ạ SĨ K O

NG

IH

NG

ỌC

N KHO HỌ : PGS.TS. Lưu Đức Huy

Hà Nội - 2015

ẤT


LỜ

ẢM

N

Với lịng biết ơn sâu sắc, tơi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Lưu Đứ
gi o đ t i v

u đã

nh nhi u thời gi n hướng dẫn, giúp đỡ tơi trong qu tr nh nghi n

u, hồn thành luận v n n y.
Tôi xin chân thành cảm ơn ThS Nguy n Th
thể Phòng Ho họ Steroi v

i p, CN. Ph m Th Thảo v tập

lk loi , Vi n Ho họ , Vi n H n lâm Kho họ v

ng ngh Vi t N m đã giúp đỡ, t o mọi đi u ki n thuận l i ho t i trong suốt qu
tr nh họ tập v nghi n

u.
Họ vi n

N u

Đ


MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
hương 1: T NG QUAN ......................................................................................... 4
V i n t v Steroid ................................................................................................. 4
u trú ............................................................................................................. 4
Phân lo i ............................................................................................................ 5

M t số steroi ti u iểu ..................................................................................... 5
1. 2. Chuyển h

vi sinh steroid .................................................................................. 8

1. Phương ph p t ng h p orticosteroid ................................................................ 12
Phương ph p đ hydrat hóa h p ch t 9α-hydroxysteroid ............................... 12
Phương ph p t ng h p m ch bên pregnan ...................................................... 13
1.3.2.1. Phương ph p cyanhydrin t ng h p m ch bên pregnan ................................ 14
1.3.2.2. Phương ph p

etylen t ng h p m ch bên pregnan .................................... 17

1.3.3. T ng h p m h

n orticoid ......................................................................... 26

1.3.4 Phương ph p 1,2- đ hydro hóa h p ch t steroid ........................................... 30
hương 2: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................. 33
2.1. Phương ph p đ hy r t h

9α-hydroxy-androst-4-en-3,17-dion (9α-OH AD) 37

2.1.1. nh hưởng

n ng đ

i H2SO4 đến hi u su t phản ng ........................ 39

2.1.2. nh hưởng

nhi t đ đến hi u su t phản ng ............................................ 40

Phương ph p

ng h p nitril v o h p h t 7-cetosteroid ................................ 41

2.2.1. Phương ng

ng h p nitril v o

2.2.2. Phương ng

ng h p nitril v o

Nghi n

u phản ng

s
9

ng t

nhân K N ......................... 41

AD .......................................................... 43

ng h p nitril v o h p h t n rost-1,4-dien-3,17-

dion (ADD) ............................................................................................................... 46
2.3. Nghi n

u phản ng

với m t số t

nhân ảo v nh m acbonyl ... 48

2.3.1. Phản ng

với neopentyl glycol ....................................................... 48

2.3.2. Phản ng

ADD với ethylen glycol ........................................................... 49

Phản ng

ADD với ethyl methyl dioxolan ............................................... 50


Phương ph p 1,2- đ hydro h

h p h t - eto steroi s

ng SeO2 ............ 51

Phản ng 1,2- đ hydro h

7α-hydroxy- 7β-cyanandrost-4-di-3-on .......... 51

2.4.2. Phản ng 1,2- đ hydro h

pregn-4,16-dien-3,20-dion ................................. 53

2.4.2. Phản ng 1,2- đ hydro h

7α-etynyl- 7β-hydroxyandrost-4-en-3-on ....... 55

hương 3: T ỰC NGHIỆM ................................................................................. 58
3. 1. T ng h p n rost-4,9(11)-dien-3,17-dion (2)................................................... 59
3. 2. T ng h p 7α-hydroxy- 7β-cyanandrost-4-en-3-on (4) s

ng KCN ........... 60

3. 3. T ng h p 7α-hydroxy- 7β-cyanandrost-4,9-dien-3-on (5) ............................ 61
3.3.1. S

ng t

nhân acetone cyanohydrin........................................................... 61

3.3.2. S

ng t

nhân KCN ................................................................................... 61

3. 4. Nghi n

u phản ng

3. 5. Nghi n

u phản ng

ng nitril v o
với

s
t

ng

etone cyanohydrin .... ..61

nhân ảo v nh m acbonyl........ 62

3.5.1. Phản ng với neopentyl glycol ....................................................................... 62
3.5.2. Phản ng với ethylen glycol............................................................................ 62
3.5.3. Phản ng với ethyl methyl dioxolan ............................................................... 62
3. 6. T ng h p 7α-hydroxy- 7β-cyanandrost-1,4-dien-3-on (10) .......................... 63
3. 7. T ng h p pregn-1,4,16-trien-3,20-dion (12)..................................................... 63
3. 8. T ng h p 7α-etynyl- 7β-hydroxyandrost-1,4-dien-3-on (14) ........................ 64
KẾT LUẬN .............................................................................................................. 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 66
P Ụ LỤ .....................................................................................................................

BẢNG KÍ

ỆU

Ữ V ẾT TẮT

Ac

acetyl

AD

androstendion

ADD

androstandiendion

Đn

điểm n ng hảy

Et

ethyl

g

gam

h

giờ

KCN

kali cyanua

ph

phút

M

Mol l t

Me

methyl

ml

mililit

Ph

phenyl

Py

pyridin

SKBM

sắ ký ản mỏng

t-BuOH

tert-Butanol

THF

tetrahidrofuran

p-TSA

para-toluen sunfonic acid

9α-OH AD

9α-hydroxy-androst-4-en-3,17-dion

9

-AD

androst-4,9-dien-3,17-dion


N

MỤ

S

Đ

BẢNG B ỂU

Trang
ảng . 1: huyển h

vi sinh sản xu t 7-ceto steroid ........................................... 11

ảng

1: Hi u su t,

ảng

2: Khảo s t ảnh hưởng

hy r t h
iểu đ
ảng
iểu đ

đ

trưng h

lý v ph

n ng đ

h p h t ........................ 35

i H2SO4 đến hi u su t phản ng đ

.................................................................................................................. 39
: S ph thu
: Khảo s t ảnh hưởng
: S ph thu

hi u su t phản ng v o n ng đ

i H2SO4 .......... 40

nhi t đ đến hi u su t phản ng đ hy r t h 40
hi u su t phản ng v o nhi t đ ............................. 41


N

MỤ CÁC

ÌN

VẼ

Trang
H nh

:

u trú

khung

H nh

:

H nh

: T ng qu n v sản xu t steroi t

nh m

steroi ..................................................................4

u trú kh ng gi n

hi u ơ ản

steroi ......................4

nguy n li u th ............................. 9

Hình 2. 1: SKBM c a androst-4,9(11)-dien-3,17-dion (2) so với 9α- OH AD (1) 37

Hình 2. 2: Ph IR c a androst-4,9(11)-dien-3,17-dion (2) .................................... 38
Hình 2. 3: Ph

1

H-NMR c a androst-4,9(11)-dien-3,17-dion (2) ..........................38

Hình 2. 4: SKBM c

7α-hydroxy- 7β-cyanandrost-4-en-3-on (4) so với AD (3)

.................................................................................................................................42
Hình 2. 5: Ph IR c
Hình 2. 6: Ph

1

H-NMR c

Hình 2. 7: SKBM c
dion (6) so với

9

7α-hydroxy- 7β-cyanandrost-4-en-3-on (4)...........43

h p h t 7α-hydroxy- 7β-cyanandrost-4,9(11)-dien-3,17-

-AD (5) .......................................................................................44

Hình 2. 8: Ph IR c
Hình 2. 9: Ph

7α-hydroxy- 7β-cyanandrost-4-en-3-on (4). ....................42

1

7α-hydroxy- 7β-cyanandrost-4,9(11)-dien-3,17-dion (6)44

H-NMR c

7α-hydroxy- 7β-cyanandrost-4,9(11)-dien-3,17-

dion (6) ....................................................................................................................45
Hình 2. 10: SKBM c a androst-1,4-dien-3,17-dion (7) so với sản ph m ...............46
Hình 2. 11: SKBM c a anandrost-1,4-dien-3,17-dion (7) so với

sản ph m .....47

Hình 2. 12: SKBM c a anandrost-1,4-dien-3,17-dion (7) so với

sản ph m .....47

Hình 2. 13: SKBM c a 17,17-(2,2-dimethyl propylene dioxy)- androst-1,4-dien-3on (8) so với ADD (7) .............................................................................................48
Hình 2. 14: Ph IR c a 17,17-(2,2-dimethyl propylene dioxy)- androst-1,4-dien-3on (8) .......................................................................................................................49
Hình 2. 15: SKBM c a 17,17-(etylene dioxy)- androst-1,4-dien-3-on (9) so với
ADD (7)...................................................................................................................50
Hình 2. 16: Ph IR c a 17,17-(etylene dioxy)- androst-1,4-dien-3-on (9) .............50
Hình 2. 17: SKBM c a 7α-hydroxy-17β-cyanandrost-1,4-dien-3-on (10) so với

7α-hydroxy- 7β-cyanandrost-4-en-3-on (3) .........................................................52
Hình 2. 18: Ph IR
Hình 2. 19: Ph

1

7α-hydroxy- 7β-cyanandrost-1,4-dien-3-on (10).. .........52
7α-hydroxy- 7β-cyanandrost-1,4-dien-3-on (10) 53

H-NMR

Hình 2. 20: SK M

pregn-1,16-dien-3,20-on (12) so với pregn-1,4,16-trien-

3,20-on (11) .............................................................................................................54
Hình 2. 21: Ph IR c a pregn-1,4,16-trien-3,20-on (12) ........................................54
Hình 2. 22: Ph

1

H-NMR c a pregn-1,4,16-trien-3,20-dion (12). .........................55

Hình 2. 23: SK M

7α-etynyl- 7β-hydroxyandrost-1,4-dien-3-on (14) so với

7α-etynyl- 7β-hydroxyandrost-4-en-3-on (13) .....................................................56
Hình 2. 24: Ph IR c a 7α-etynyl- 7β-hydroxyandrost-1,4-dien-3-on (14).........56

Hình 2. 25: Ph

1

H-NMR

c a

7α-etynyl- 7β-hydroxyandrost-1,4-dien-3-on

(14).. ........................................................................................................................57
Hình 3

: M tả

ng

, thiết

phản ng ...........................................................58


MỞ ĐẦU
Vi t N m n m trong v ng kh hậu nhi t đới gi m
với ngu n t i nguy n thi n nhi n, h đ ng th

đư

thi n nhi n ưu đãi

vật phong phú đ

ng v th nh

ph n, h ng lo i v tr lư ng – l ti m n ng ph t triển r t lớn ho ng nh
nghi p H

ư

Tuy nhi n, nh ng n m đ u thế k

kh u tới 90% ho t h t l m thuố , 00%
nghi p H

ư

g n như l

huý h ho

ư

t

I, Vi t N m đ ng phải nhập

thuố

gố steroi v n n

ng

hư

N m 007, h nh ph Vi t N m đã ph
gi v Ho -

ng

007 đến 0 5

ng nghi p Ho - ư

uy t hương tr nh trọng điểm quố

t nh đến 0 0, nh m thú đ y v t o r

ú

nướ nh ph t triển

Ngày 10/01/2014 Th tướng Chính ph có Quyết đ nh số 68 QĐ-TTg phê
duy t Chiến lư c quốc gia phát triển ng nh ư c Vi t N m gi i đo n đến n m
2020 và t m nh n đến n m 0 0 Theo đ , đến n m 0 0, thuốc sản xu t trong
nước chiếm 80% t ng giá tr thuốc tiêu th trong n m, sản xu t đư c 20% nhu c u
nguyên li u cho sản xu t thuố trong nước.
Ngay t Đ i h i Ho - ư

th ng 0 007 i n r ở H N i, ph n lớn ý kiến

nh kho họ đ u đã nhận đ nh, ng nh Ho ng vẫn phải ưu ti n đi v o

ư

ngu n h p h t thi n nhi n như sterol đậu tương,

fl vonoi … [9], oi đây l m t trong nh ng thế m nh
Trướ đây, trong l nh v

t ng h p

diosgenin và solasodin hiết xu t t
nguy n li u số
n m mới

Tuy nhi n

húng

ng nghi p gi y,
đã trở th nh hi n th

ng nh

lo i thuố

ngu n gố steroi ,

ios ore v Sol num tương ng đư

oi là

ây n y phải tr ng tr n đ t n ng nghi p nhi u

thu ho h, o vậy gi th nh

ngu n nguy n li u rẻ ti n hơn
nhi u nh t v

Vi t N m muốn th nh

o T lâu người t đã r s

sterol th

tr lư ng r t lớn v
ng nghi p m đường v

vật (phytosterol) đư
thể thu h i đư
ng nghi p

t m kiếm
hú ý đến

t phế ph thải

u đậu tương Đi u n y

s u khi ph t minh r m t số h ng vi sinh phân ắt họn l

1


m h

n

sterol đến

7-cetosteroid: androstendion (AD), androstadiendion

(ADD) và 9-hydroxyandrostendion (9-OH AD) [2, 3, 24, 100].
M t số

ng ty ư

“Schering” [70]
v i ư

lớn tr n thế giới “ p zon’’ [57] v “Serl” [17]

L Đ , “Mitsu ishi” [46]

ph m đ u ti n đư

Mỹ,

Nhật đã đư r th trường m t

n t ng h p t sterol th ng qu

7-cetosteroid trung

gian [1].
Ở Vi t N m, t nh ng n m 978 - 980 đã
họ Vi n Ho họ – Vi n H n lâm Kho họ v
li u -

Y tế r s

m t số lư ng lớn

n

ng ngh Vi t n m v Vi n ư

t m kiếm ngu n nguy n li u iosgenin v sol so in t

Vi t N m Kết quả l s u nhi u n m đi u tr s ng lọ kh ng h r đư
thể l m nguy n li u v h m lư ng ho t h t qu th p
ũ v o Vi t N m tr ng th ở Lâm Đ ng nhưng

n

tho i ho

Y tế đã

thuố steroi

đ

n quố gi

Tuy nhi n, s u

lo i thuố n o m

h

hiết xu t v

t Li n

M t v i ây
n đ nh (?). Vì

iosgenin đến

lo i

kế ho h 5 n m vẫn hư đư v o sản xu t m t

n t ng h p đư

ũ t nh ng n m 950; t

huyển ho

ov

ây ỏ

ây n o

ây Sol num i th

Dios ore l y giống t Mehi o ho h m lư ng iosgenin kh
vậy,

kho

m t v i ẫn xu t

n đ u theo quy tr nh

990 đến n y đ t i n y kh ng th y đư

tiếp t ,

lẽ

h nh v như tr n đã n i thời thế đã th y đ i, sterol đ ng ắt đ u l n ng i
Ở nướ t đ ng ho t đ ng m t số nh m y gi y ỡ lớn v đậu tương l m t
n ng sản qu n trọng th
sterol t phế ph thải

với sản lư ng h ng tr m ng n t n n m

o vậy thu h i

h i ng nh sản xu t tr n l m t v n đ thời s

ý ngh

kho họ , kinh tế, xã h i v m i trường to lớn
Ở Vi t N m t
đã nghi n

990 đến n y nh m nghi n

u

Huy v

ng s

u nh m ho n thi n m t số phương ph p mới huyển ho sterol đến

corticoid thông qua 17-cetosteroid trung gi n M

đ h uối

đ mới hi u quả t ng h p orti oi t sterol th y thế ho
h p húng

Lưu Đ

ng l đư r m t sơ

sơ đ trướ đây t ng

tr n nguy n li u ũ kh ng òn tương l i iosgenin v sol so in

2


N m 006, l n đ u ti n Lưu Đ
huyển ho

Huy v

ng s

u

đã

ng ố kết quả

vi sinh r t hi u quả phytosterol, nguy n li u Vi t N m đến

androstendion (AD) và androstadiendion (ADD) [93].
Kho họ 

N m 007,
h pt

với Li n

ng Ng “Nghi n

đến n rosten ion (
ư ” o Lưu Đ
V
h

ng ngh đã ph
u

uy t nhi m v ngh đ nh thư

ng ngh vi sinh huyển ho phytosterol

) v 9-hy roxy

s

ng trong

ng nghi p Ho -

Huy l m h nhi m.

mới đây, Lưu Đ

vi sinh phytosterol đến
Trong ph m vi

Huy v

ng s Ng đã

ng ố

ng ngh

huyển

v 9α-OH AD [10].

luận v n n y, húng t i đ t r nhi m v nghi n

phương ph p t ng h p orti osteroi t
Phương ph p đ hy r t h

u m t số

h p h t 7-cetosteroi như s u:
9α-hydroxy androst-4-en-3,17- ion (9α-OH

AD).
2. Phương ph p

ng h p nitril v o h p h t 7-cetosteroid.

Phương ph p ảo v nh m h

onyl

n rost-1,4-dien-3,17-dion

(ADD).
Phương ph p , - đ hy ro h

h p h t -cetosteroi s

SeO2.

3

ng t

nhân


hương 1: T NG QUAN
1 1 V

N T VỀ ST RO

phân đo n lipi t th

vật v đ ng vật

h

m t nh m h t qu n

trọng gọi l steroi

steroi l

h t đi u hò sinh họ v thường iểu hi n qu

ng sinh lý ảm xú khi húng t n t i trong ơ thể sống Trong số đ
hormon sinh

v

i (n m v n ),

1 1 1

ấu

T t ả

hormon tuyến thư ng thận

c

steroi đ u

h thống vòng cyclopentanoperhydrophenanthren

vòng y lohex n 6

H i vòng gắn với nh u qu
t on n

h nh is ho

,

)v

vòng y lopent n 5

hung v theo th t

u

- B, B- C, C- D,

steroi

u
u h nh tr ns;

-

u h nh tr ns t o l n

nh m

H

H
H

cis-trans-trans

u

u

4

- ,

-

u trú kh ng gi n ơ ản

R

H

H

nh ( )

steroi

n
Trong ph n lớn

nh ( ,

nguy n t

khung ơ ản

n

thể kể đến

sterol, vit min , xit mật, saponin, gli osi tr tim…

(corticoid),

og m

đ

hi u

thể

u


S kh
v o

i t gi

steroi kh

khung ơ ản ho

u trú phân t

nh u

u h nh

steroi

thể l

ản h t, v tr nh m thế gắn

vòng trong

thể ẫn đến th y đ i

khung S th y đ i trong
ho t t nh sinh họ

n

i

1. 1. 2. Phân l

v o ản h t m h nh nh R( 7),

steroi đư

phân lo i th nh

nh m s u:
M ch nh nh R 17

Tên

-H

Androstan

- H ( v -H th y ho nh m 19CH3)

Estran

- 20CH2 21CH3

Pregnan

- 20CH( 21CH3) 22CH2 23CH224CH3

Cholan

- 20CH( 21CH3) 22CH2 23CH224CH225CH(27CH3)26CH3

Cholestan

1 1 3 Mộ

i

i u iểu

1. 1. 3. 1. Sterol
Sterol là m t trong nh ng h p h t steroid r t phong phú, nó có trong đ ng
vật có xương sống, đ ng vật kh ng xương sống v th

vật

Sterol hiết su t t m
o đ ng vật
t n hung l zoosterol, t th
phytosterol và t n m l my osterol
ng th
m t số sterol điển h nh đư
ẫn r ưới đây:

HO

HO

holesterol (sterol đ ng vật)

β- Sitosterol

HO

HO

Stigmasterol

Campesterol

5

vật l


Cholestrol l m t trong nh ng sterol đ ng vật qu n trọng Cholesterol t m
th y trong nướ tiểu đ ng vật, sỏi mật người, h nh th nh h yu g n
ng vt

lo i

xng sng

Franỗois Poulletier de la Salle l người đ u tiên ph t hi n cholesterol ở d ng
rắn trong sỏi mật n m 769

u trúc c a nó s u đ đư

x

đ nh bởi Gi o sư

Adolf Windaus t i Đ i học Gottingen và Sir Heinrich Wieland làm vi c t i Đ i học
Munich, họ đã gi nh đư c giải thưởng Nobel 1927-1928.
holestrol

ở m ng tế

o

m trong ơ thể v đư

vận huyển

trong huyết tương, l m t h t trung gi n trong qu tr nh sinh t ng h p t t ả
steroi trong ơ thể

holesterol v

lư ng holesterol trong m u

ng thiết yếu ho s sống nhưng nếu h m

o ở người

gây r

nh v tim m h,

nh

o

huyết p
1. 1. 3. .
hormon sinh

t o th nh ở

tuyến sinh

lo i h nh l

Hormon n – estrogen (1); Hormon nam – androgen ( ); Hormon th i ngh n –
progestin (3).
Estrogen
N m 9 9,
v x

olf

đ nh c u trúc c

uten n t v E w r

el ert

estrogen, mở r hướng nghi n

Estrogen sinh r t nhi n trong ơ thể ph n

oisy đ c lập đã phân lập
u v thuố n i tiết.

ưới

ng h nh: estrone (E ),

estradiol (E2), và estriol (E3), trong đ , Estr iol l hormon
estriol l
thu

ng tr o đ i h t

th v estron,

estr iol. N ng đ v ho t t nh

húng t y

t ng thời k ph t triển ở ph n .
Estrogen l hormon l m xu t hi n v

triển ơ qu n sinh
ung v

t

uy tr

, ph t triển m mỡ ưới

m m m i,… Ngo i r , Estrogen òn t
t

i th

ung; kết t

đ

t nh sinh

, giọng n i trong, h nh

ng gây r nh ng iến đ i

n : ph t
ng ơ thể
hu k

holesterol trong huyết tương, giảm nguy ơ xơ v

đ ng m h ở ph n

6


OH

OH

O

H

H

H

OH
H

H

H

H

H

HO

HO

H

HO

Estradiol

Estrone

Estriol

Androgen
Androsterone l n đ u ti n đư c phân lập v o n m 9

, ởi Adolf Friedrich

Johann Butenandt và Kurt Tscherning. Họ c t khoảng 17.000 lít c
t đ nhận đư

nước tiểu nam,

50 mg n rosterone tinh thể, cơng th c hóa họ tương t như

estrone.
N m

9 5, m t hormone sinh d

n m kh

đư c phân lập bởi Ernest

Laqueur (Hà Lan) – testosterone Testosterone mới đ h th
n mv

n rosteron l

Testosteron đư
triển

đ

ng tr o đ i h t

l hormon sinh

n

tiết r t tinh ho n h nh l hormon xú tiến ho s ph t

t nh đ

th

p: s ph t triển

l ng, t

tr n ơ thể, tr m m

giọng n i, s ph t triển ơ ắp khỏe m nh, s trưởng th nh

ơ qu n sinh

O

OH

H
H

H

H

H

HO

H

O

H

Androsterone

Testosterone

Progestin
Progesterone h y progestin l hormon th i ngh n qu n trọng nh t S u khi
xu t hi n nỗn tr ng, ph n ịn l i

n ng u ng tr ng

vỡ r ( òn gọi l ho ng

thể h y thể v ng) ắt đ u tiết r progesteron Hormon n y hu n
on ho s

y tr ng đã đư

m t lớp

th tinh, qu tr nh tiết progesteron tiếp theo sẽ l

thiết để ho n th nh qu tr nh m ng th i (progesteron đư

tiết r

n

ởi nh u th i s u

khi s tiết ởi thể v ng suy giảm) Progesteron ũng ng n h n s t o tr ng v

7


h nh l t
l nn

nhân h

họ quyết đ nh vi

ph n đ ng

th i kh ng

th i m t

trong qu tr nh th i ngh n

O
H
H
H

H

O

Progesterone
. . . .

ư

– Corticoid

t nh t 8 hormon kh
trong đ

steroi

nh u đư

qu n trọng:

hiết t h t vỏ tuyến thư ng thận,

ortisol (thường gọi l hy ro ortisone) v

Cortisone.

OH
O
CH3

CH3

H

H

Cortisol

ortisol l hormon h yếu đư

t ng h p ởi vỏ thư ng thận người

hormon thư ng thận th m gi v o vi
og m

tr o đ i h t như

h t đi n phân; phản ng l i

đi u hò m t số lớn

ho t đ ng

onhy r t, protein, lipit; ân

ng nướ

hi n tư ng

ng v vi m nhi m

N m 9 9 đã ph t hi n r hi u ng kh ng vi m
th nh

ng trong đi u tr

Nhi u orti oi
nhi u

nh kh

1 2

h

U ỂN

nh m oxy ở v tr
nh

t p

hi n n y đư

ison, hen xuy n, vi m

V SN

nh c c u

u trú ph

ortisone v

ng

ng

ng để h

r t

nh vi m khớp

nh u như

1 2 1 S

, n m ng …

ST ROID [94]

nh h

h c

inh h

ng

ng h

phân t steroi đòi hỏi sơ đ t ng h p h

steroi g m nhi u gi i đo n ph
trung gian,

H

O

Cortisone

v

O
OH

CH3 H

O

sinh họ

CH3

HO

OH

H

H

OH

O

t p. N

og m

ướ t ng h p

i
họ
h p h t

phản ng ảo v nh m h , s u đ giải ph ng nh m ảo v

ng mong muốn khi xảy r th hi u su t ũng kh ng

8

Phản

o l m ho qu tr nh t ng


h p tốn k m v m t nhi u thời gi n Hơn n ,
xu t steroid kh nh y ảm v
tr nh t ng h p h

họ

ph h y ởi nhi u h

ũng thường s

ng

trioxide (SO3), selen dioxide (SeO2)…, l
viên th nghi m v gây r
huyển h
m
h
đư

u trú vòng ơ ản

v nđ

vi sinh steroi đư

t

h tđ

m t số ẫn

h t kh

nh u. Qu

nhân như pyri in, lưu hu nh
đối với s

khỏe

nhân

nhi m m i trường nghi m trọng
th

hi n trong đi u ki n nhi t đ , p su t

u, l m t phương ph p th y thế hi u quả ho m t số phương ph p t ng h p
họ v
l

thể ph t triển th nh quy tr nh sản xu t Tr n th
họn sẽ phải

Ng nh

hi u su t v đ tinh khiết

ng nghi p steroi hi n n y tận

phương ph p h

họ v phương ph p vi sinh

sản ph m

tế phương n o n o
o hơn

ng nh ng m t m nh nh t
kết quả đư

minh họ trong

H nh 1. 3:

n

:T

u

(N t li n thể hi n huyển h

u

u

vi sinh v n t đ t thể hi n huyển h

9

ả

u

.
h

họ )


1. 2. 2. Sản xuất các tiền chất steroid: nguyên liệu và sự phân cắ
b nc

ch

c c

Phytosterol,

ng với

s pogenins như iosgenin, he ogenin v sol so ine

l nh ng nguy n li u đ u ho t ng h p

hormon steroi trong

ng nghi p ư

ph m
Stigm sterol, β-sitosterol và campesterol là
ởi v qu tr nh sinh t ng h p ở
th nh ph n h nh l

th

vật ậ

phytosterol th ng

o ẫn tới h n h p sterol, đ u

ng sterol n y. Hi u quả kinh tế

phytosterol tr n đư

đ nh gi

ng nh t,

qu tr nh sản xu t t

tr n ơ sở gi th nh th p và m

đ

ng

biến đ i húng thành các h p ch t steroid trung gian.
Stigmasterol và sitosterol thô (m t h n h p β-sitosterol v
đư

ch

yếu t

ngu n đậu tương v phân lập b ng phương ph p kết tinh.

Stigmasterol thường đư
tr

(

)

oxi h

stigmasterol

hi u trong t ng h p

h

họ th nh progesterone, v liên kết đ i ở v

l m giảm các ho t đ ng c a m t số ch ng vi sinh đ

ti n h t.

Cholesterol - m t nguy n li u
như mỡ l n, mỡ bò, s a

n đ u kh

o ho c d u

ng phương ph p vi sinh th nh
(

mpesterol) nhận

thu đư c t mỡ đ ng vật và d u,

- và sitosterol

thể phân cắt m h

n

7-cetosterol như n rost-4-en-3,17-dion

), 9α-hydroxyandrost-4-en-3,17- ion (9α-OH AD) và androst-1,4-dien-3,17-

dion (ADD).
Vi c sản xu t testosterone t cholesterol s d ng m t òng vi sinh đơn lẻ,

ho c là Mycobacterium sp. NRRL B-3805 ho c Lactobacillus bulgaricus đã đư
ng ố S b sung glucose v o m i trường lên men ung
N

H,

n

để kh A

v o m i trường huyển h

th nh testosterone. T

v

đ ng c a vi c b sung glucose

vi sinh ho phản ng kh c

như s c n thiết kiểm soát pH c

p n ng lư ng kh ,
tới testosterone, ũng

m i trường, ũng đã đư c l m s ng tỏ bởi Ll nes

ng s .
Các on đường huyển h

ng

h phân cắt m h

campesterol, cholesterol, các ch t dẫn xu t 19-hydroxy c

10

n

β-sitosterol,

húng v

β-acetoxy-


9-hy roxy holest-5-en, s

ng

h ng vi sinh Mycobacterium sp.,
ũng đã đư

Rhodococcus sp. và Mora-XELLA sp.

đ

xu t Ngo i r ,

phytosterol khác, chẳng h n như l nosterol, các dẫn xu t lanosterol v ergosterol
ũng đã đư

h ng tỏ l

h p ch t đ u đ y triển vọng ho t ng h p steroid.

M t số ví d v s phân m h

n sterol bởi

h ng vi sinh vật đư

tr h ẫn

trong Bảng 1. 1:
ản

u

hấ ầu

u

-cetosteroid

h ng i inh

Sản h

ch nh

Lanosta-7,9(11)-dien-3β-ol Mycobacterium sp. NRRL B-3805

4,8(14)-Androstadiene-3,17-

(0.25)

dione

3β-Acetoxy-19-

iệu uấ
(%)
30

Moraxella sp.

Estrone

15

Cholesterol (1.0)

Mycobacterium sp. NRRL B-3805

Testosterone

51

Ergosterol (0.3)

Mycobacterium sp. NRRL B-3805

4-Androstene-3,17-dione

35

Mycobacterium sp. NRRL B-3683

1,4-Androstadiene-3,17-dione

30

Mycobacterium sp. NRRL B-3805

4-Androstene-3,17-dione

25

Mycobacterium sp. NRRL B-3683

1,4-Androstadiene-3,17-dione

20

β-Sitosterol (1.0)

Mycobacterium sp. NRRL B-3805

4-Androstene-3,17-dione

90

β-Sitosterol (5.0)

Mycobacterium

Ac- 4-Androstene-3,17-dione

72

hydroxycholest-5-ene(0.5)

α-Sitosterol (1.0)

sp.

VKM

1815D ET1
Phytosterols (10)

Mycobacterium MB 3683

4-Androstene-3,17-dione

90

Phytosterols (30)

Mycobacterium MB 3683

4-Androstene-3,17-dione

80

Trong nh ng n m g n đây,

ngu n gi u sitosterol rẻ ti n hơn đã đư c tìm

kiếm nh m giảm chi phí sản xu t Sitosterol đư c phân lập thành công t phế thải
các ngành công nghi p gi y và phân đo n đã đư
lập đư c huyển h

l m s h c a qu tr nh phân

vi sinh đến các ch t trung gian steroid với hi u su t đ ng so

s nh với khi s d ng các sitosterol tinh khiết. M t quy tr nh để phân lập và tinh chế
m t h n h p phytosterol gi u sitosterol t
gi y ũng đã đư

ọt gi y, phế thải ng nh

ng nghi p

ng ố

Phế thải t ngành công nghi p m đường ũng ung

β-sitosterol/stigmasterol v đư

huyển h

11

vi sinh

p ngu n h n h p gi u
ng

ởi m t ch ng


Mycobacterium đ t biến với ho t t nh phân tách m h
th nh ph n stigmasterol
ch ng minh r r ng trong

huyển h

nghi n

l m s ng tỏ th m trong nghi n

M rx;

rth kur v

ng s

vi sinh

sterol kh

u đ u ti n

đây đư

u

nh u, đã đư c

M rshek v

hm

v

ng s ;

ng s ; g n
Slijkhuis v

Hi u quả c a qu tr nh t ng h p steroi t h n h p

sterol phân lập t phế thải ph thu

r r ng v o thành ph n h n h p sterol.

Ở Vi t N m n m 0 0, Vi n H

ng v

c chế bởi

trong h n h p

Các kết quả tương t c a s

nhận th nh

n v không b

ho n thi n h i

họ – Vi n HL KHV N Vi t N m đã tiếp
ng ngh

phytosterol đến AD dùng ch ng vi sinh đ t

huyển h

vi sinh h n h p

iến Mycobacterium neoaurum và

AD đến 9α-OH AD dùng ch ng vi sinh Rhodococcus erythropolis t ph
bang Nga th ng qu đ t i o Lưu Đ
nguy n li u đ u phytosterol v
Công ngh đư

Huy l m h nhi m, p

ng đư

Li n

với

Vi t N m

mô tả chi tiết và chuyển giao cho Vi n Hóa họ g m hai

giai đo n: oxi hố vi sinh và phân lập tinh hế sản ph m t sinh khối b ng dung
m i h u ơ chọn lọc. Theo nhận x t

nh m nghi n

hi u quả r t cao mà phương pháp vi sinh có đư
nghi m, t m t h n h p ph

t p 3-8

u: ưu điểm n i tr i có tính
là h m t giai đo n th

u t sterol t t cả đ u

nhánh để t o ra dẫn xu t 17-ceto, đ ng thời òn th

cắt chọn lọ m h

hi n đư

ln q trình

oxy hóa chọn lọ nhóm 3-beta-hydroxy đến 3-ceto- 4. Cho đến n y kh ng
k phương ph p h

họ n o

1. 3 P Ư NG P
1. 3. 1. Phương h
Đã đư c biết

t

thể làm đư

P T NG

P ORT

OST RO

ề hydrat hóa các h p chấ 9α-hydroxysteroid
qu

tr nh s u đây đi u chế các h p ch t 9(11)-

dehydrosteroid t các h p ch t 9α -hydroxysteroid tương ng b ng phương ph p đ

hydrat hóa:
U.S. Pat. No. 3 065 146 [82] mô tả qu tr nh đ hydrat hóa dùng thionyl
clorua trong dung mơi r t đ

pyri in để đi u chế 9(11)-dehydroprogesteron.

12


Phương ph p n y ũng đư c s d ng để đ hydrat hóa 9α -hydroxyandrost-4-en3,17-dion.
Pat Hà lan NL No. 7802302 [83] ch ra r ng s d ng quy tr nh đ cập đến ở
trên có t o ra sản ph m ph l đ ng phân 8(9)-dehydrosteroid với lư ng đ ng kể.
Đi u này dẫn đến hi u su t th p c a sản ph m mong muốn và vi c tách lo i sản
ph m ph gây ph c t p cho quá trình tinh chế, làm cho giá thành sản ph m cao và
phương ph p trở nên không tiên tiến.
DDR Pat. DL No. 20528 [84]: Phương ph p
dehydrosteroid, bao g m vi
tương ng với m t

đun h i lưu ung

ng đi u chế 9(11)-

ch h p ch t 9α-hydroxysteroid

i sulphoni thơm, đ c bi t là p-touensulphonic acid. M c d u

vi c s d ng 9α-hydroxytestosteron đã đư

đ cập m t cách rõ ràng, các ví d ch

đư c dẫn đối với các pregnan. Pat này ch dẫn ra m t số ít và khơng rõ ràng các số
li u v hi u su t v đ tinh s ch c a sản ph m Phương ph p n y kh ng p
đư

ng

đối với các h p ch t 9α-hydroxyandrostan.
M t phương ph p ải tiến đư c mô tả trong Pat c

Đ c DE Pat. No. 2806687

[85]. Nhóm ch c 9α-hydroxy c a h p ch t n rost n đ u ti n đư c chuyển hóa tới
nhóm 9α-OSOR (R là alkyl (1- 4C), phenyl ho c phenyl có nhóm thế) nhờ phản
ng với sulphinyl loru Phương ph p n y ũng

như

điểm là dùng dung môi

đ c h i benzen, m c dù cho hi u su t kh ng ưới 85% nhưng nhận đư c h n h p
đ ng phân 9(11)-dehydrosteroid : 8(9)-dehydrosteroid với tỷ l 98 : 2. Tuy
nhiên phải th m gi i đo n tinh chế b sung n n phương ph p th c s không tiên
tiến.
U.S. Pat. No. 491 7827 [86] mô tả phương ph p đi u chế
ehy rosteroi

đư

ho l

đ t hi u su t cao b ng

h đ

9(11)-

hydrat hóa 9α-

hydroxysteroi tương ng s d ng acid Li-uyt, ví d : sắt clorua, bo triflorua và các
ph c c

n như ph c ete, antimon pentaclorua và titan tetraclorua.

1 3 2 Phương h

ng h p m ch bên pregnan

T ng h p corticosteroid, nói riêng 20-cetopregnan t 17-cetoandrosten có thể
th c hi n b ng nhi u phương ph p s u đây [ , 5, 6, 7, 8].

13


Phương ph p y nhy rin: 7- etosteroi đư

ngưng t chọn l a lập thể

với HCN; 17-cyano-17-hydroxyandrosten t o th nh đư c ankyl hoá b ng tác
nhân Grignard hay methyl liti.

2. Ứng d ng phản ng Vittic, t

l tương t

7-cetosteroid với Ilit photpho.

3. Ứng d ng phản ng Kneven gel: ngưng t xú t
hy ro linh đ ng như

h p ch t có nguyên t

zơ 7-cetosteroid với

metoxy-, este cyanoacetic,

isocyanoacetat, nitrometan v.v...và tiếp theo, oxy hoá liên kết đ i
4. Ứng d ng phản ng Reform txki: tương t

17=C20.

7-cetosteroid với este c a

acid cacboxylic thế -halogen có m t Zn v s u đ oxy ho li n kết đ i
5 Phương ph p

etylen, t c là 17-cetosteroid đư

17=C20.

ngưng t với acetylen;

17-etynyl-17-hydroxyandrosten t o ra sẽ đư c chuyển ho đến pregnan b ng
nh ng phương ph p kh

nh u

on đường acetylen bắt đ u phát triển ch vào

nh ng n m g n đây khi

đư c khả n ng r r ng 7-etynyl hoá đ nh hướng lập

thể 17-cetosteroid hay là epime hoá hi u quả trung tâm C17 c a 17-etynyl-17hydrocyandrosten nhận đư

n đ u trong phản ng ngưng t

etylen Đi u đ

đã k h th h mối quan tâm ng d ng phương ph p n y v o th c ti n và c n thiết
t ng kết l i
đư

tư li u tham khảo m

ho đến nay trong các t ng quan mới ch

đ cập rời r c ở ph m vi t ng h p m ch bên pregnan [3, 5, 6, 8]. Trong t ng

quan này chúng tôi sắp xếp bố c c theo thời gian phát triển c

phương ph p

chuyển hoá 17-cetoandrosten đến 20- etopregn n, đ c bi t lưu ý tới các cơng trình
g n đây nh t.
1. 3. 2. 1 Phương h
Phương ph p r t
ph p y nhy rin,

ý ngh

nhận đư

9-OH

th

in

ng h p m ch bên pregnan

ti n t ng h p m h

o g m tương t

cyanohy rin (h y H N) v
v

cy nhy

h p h t 17- etosteroi

với

etone

nkyl ho tiếp theo h p h t 7α-hydroxy- 7β-nitril

Phương ph p y nhy rin xây
h ng lo t ưu điểm: t nh họn lọ

vào nhóm 17-ceto, tác nhân acetone cyanohy rin
pregn n t

n pregn n l phương

đã h r t nh hi u quả

14

o

ng m h
o

n orti oi t

v

phản ng hy ro y n hoá
i

o, rẻ ti n Trong t ng h p

phản ng n y [69] Phương ph p


y nhy rin xây
t

giả Nhật [

ng m h
hãng

để m h nh ho

nh u

Tuy nhi n vi

tuy n ố nhưng hư đư

9(11)

hy ro y n Tuy nhi n phản ng
đi u ki n đã đư

m tả ởi t

ẫn xu t

với

-

ng

nđ u

9(11)

, h

n y kh
Nhật đã

9(11)

ng

-

h

ẫn xu t kh ng
m t nh m 9α-

đi u ki n n y h ho đ ng phân epime mong muốn 7β-cyan-

h đ ng phân h

ng t

nh m 9-OH

giả xảy r với s t o th nh h

9(11)

7α-hy roxy Đ ng phân epime 7β-cyan-17-hydroxyđư

Đã

etone cyanohydrin trong các

mong muốn 7α-cyan- 7β-hy roxy trong khi phản ng với s
hy roxy ở h nh

v

phản ng tiếp theo Hãng Mitsu ishi

đ xu t đi u hế 7β-cyan- 7α-hydroxy-AD h y l

ng

ng 9α-OH

m tả trong

h ti n l i sẽ huyển ho n đến ẫn xu t

n v ng hơn trong đi u ki n

p

s

iết để tr nh huyển v kh ng mong muốn với s th m gi
[ 7], m t

đ xu t ởi

p zon [ 6], phương ph p y nhy rin đư

ẫn xu t kh

l h p h t đ u đã đư
ậ

ũng đã đư

].

Trong p tent

đư

n pregn n tr n ơ sở

7α-cyan-17-hy roxy tương ng đư

ng, hẳng h n n tri y nu ho

trong ung m i n ol ậ th p [ 6] T
trong m i trường rư u nướ khi s
n

nhận

t o th nh

l triethyl amoni hydrocyanua

giả p tent [70] đã đi u hế th nh

đ ng phân epime 7β-cyan- 7α-hy roxy xu t ph t t
phương ph p n y l kết t

thể đư

9

-

với hi u su t 9 %

ng phương ph p epime ho m
n đ ng phân epime 7β- y n

ng

ản h t

ng

h th y đ i

n ng đ nướ
N

OH

O

N

C

C

O

O

OH

O

Chuyển ho x hơn h p ch t 7β-cyan- 7α-hydroxy- đến 20- etopregn n đã
đư c th c hi n b ng tương t

y nhy rin tương ng với các nhóm 3-ceto- và

7α-hy roxy đã đư c bảo v với methyl liti hay methyl magie bromua [37, 43, 71,
81].

15


Để t o ra h p ch t

16

- có thể s d ng dẫn xu t 7α-cyan- 7β-hy roxy ũng

như đ ng phân 7β-cyan- 7α-hydroxy c

n ,v

ũng như l h n h p c a chúng.

n đ u người ta este hố nhóm 17-hydroxy c a 17-cyanhydrin b ng
tác với met lsulfonyl hlori , s u đ
đư c x lí b ng t

h tương

7-cyano-17-metalsulfonyloxysteroid t o ra

nhân đ hydrat hoá. Ankyl hoá tiếp theo

16

-dehydro-17-nitril

b ng tác nhân Grignard cho phép chuyển hoá các dẫn xu t n rost n đến 20cetopregnan với hi u su t cao [23] Phương ph p đã đư c hoàn thi n và áp d ng
trường h p 3-acetoxy- 5-17-cetoandrostan và AD [72].

đối với

Để đi u chế 17-acetylsteroid t 17-oxosteroid có thể s d ng các tác nhân
etyl đ c bi t gọi là tác nhân acetyl che chắn l m th y đ i ho t tính c a nhóm
cacbonyl . Các ngun tắc và ng d ng c a khái ni m n y đã đư c xem xét l i bởi
D. Seebach [97], B. T. Grobel & D. Seebach [25]. Trong s có m t c a các tác
nhân acyl che chắn

zơ m nh d ng anion b n v ng mà nó d phản ng với cacbon

cacbonyl và t o ra h p ch t trung gian d b th y phân thành nhóm acetyl dẫn tới
17-acetylsteroid khi phản ng với 17-oxosteroid. Các tác nhân acyl che chắn có thể
đư c s d ng để t o ra m ch bên pregnan [38, 73]. R t ư

ng lo i này là alkyl

ho c các vinyl aryl ete, alkyl ho c vinyl aryl thioete ho c 1,1-trimethylendithioetan. Vi c s d ng

vinyl nkyl ete đư c minh họa bởi Baldwin & Cs [11, 12].

Phương ph p n y

thể đư c áp d ng để chuyển ho

9α-hydroxy-17-

etosteroi đến 9α, 7α-dihydroxy-20-cetopregnan:
OH

C

C
R

CH3

OH

CH2

S
S

BR2

R

O

OH
O

(CH2)3

Áp d ng có kết quả tốt phương ph p “t
h p 9-hydroxy steroid có vịng D ch

R

R

nhân he hắn

yl” đối với trường

nh m “ ” l oxygen ho

sulfu , “R” l

nhóm ankyl (1-6C) ho c aryl; sau khi x lý với axit nhận đư c 17-acetyl- 7βhydroxysteroi tương ng.
Để nhận đư

đ ng phân epime 17-acetyl mong muốn có thể đ hydrat hóa

n đến 16,17-dehydrosteroi tương ng.

16