[发明专利]一种化学-生物融合制备胆固醇的方法

说明书

本发明公开了一种化学‑生物融合的胆固醇合成方法。以植物源21‑羟基‑20‑甲基孕甾‑4‑烯‑3‑酮，又称双降醇或BA为原料，经磺酸酯化、乙酰化、酶水解还原、格氏偶联四步反应合成所述胆固醇。针对传统动物源提取的胆固醇存在不可预知致病菌和病毒风险的缺点，本发明以植物源甾体原料BA合成胆固醇，不仅安全性高，避免了致病菌和病毒感染的风险，并且在合成过程中利用酯酶和羰基还原酶的串联催化，同时偶联辅酶再生，高立体选择性和安全清洁地获得关键中间体，使得合成胆固醇的路线显著缩短，效率高，操作简单，单一溶剂回收套用损耗小，三废量少，反应条件温和，该方法安全、经济，便于工业化生产。

技术领域

本发明属于有机化合物制备技术领域，涉及化学-生物融合制备胆固醇的方法。

背景技术

胆固醇(Cholesterol，Cholest-5-en-3β-ol)又称胆甾醇，是一种环戊烷多氢菲的衍生物。胆固醇作为一种脂质型分子，不仅是细胞膜的重要组成成分，还能通过侧链氧化、还原或降解等方式转化为多种具有生理活性的物质，例如皮质类激素、维生素D3、胆汁酸等。胆固醇的传统来源主要通过动物器官提取，但由于近年来疯牛病等牲畜感染疾病的出现，动物源的胆固醇在其使用安全性上逐渐受到质疑，因此利用植物源提取物为起始原料的合成方法也成为研究的焦点。

传统胆固醇合成方法以薯蓣苷元为原料，通过六步反应合成胆固醇(专利CN1772760A)。

近年来，随着植物源甾体原料生产成本的降低，越来越多的原料可供选择，因此有不少新路线的报道，但构筑胆固醇侧链的方法仍多局限于Wittig反应和有机金属试剂偶联两种方法。

其中Wittig反应应用较多。比如专利文献CN105218609A和CN104961788A(省去了保护3位羟基的步骤)分别报道了以孕烯醇酮为原料的合成路线。但催化加氢步骤中为了保证20位甲基的立体选择性，需要使用较为昂贵的加氢催化剂和配体。

植物甾醇是一种可以大量产自植物油脂工业副产物的天然有机物，其中豆甾醇及其降解物在甾体合成中有着广泛的应用。CN106632565A和CN105237603A则分别报道了通过豆甾醇为原料的合成路线。通过使用不同的策略对原料3位羟基保护后，使用臭氧化反应切断原有侧链，然后再通过Wittig反应完成了胆固醇侧链的构筑。但臭氧化反应使得此类路线的放大生产存在较大的风险。

类似的还有专利文献CN105218610A报道的植物甾醇降解物3-羰基孕甾-4-烯-22-醛作为原料的路线。

随着生物降解技术的发展，近年来植物源甾体原料21-羟基-20-甲基孕甾-4-烯-3-酮(简称BA或双降醇)的成本大幅下降，逐渐成为一种经济实用的合成中间体。CN113248557A报道了采用BA为原料，基于Wittig反应的新合成路线。

另一方面，金属试剂偶联的方法也有报道。专利文献CN112608361A以BA为原料，采用了铜锂试剂的方法进行侧链的构筑。

综上所述，现有的方法上，在一定程度上存在操作繁琐，催化剂价格昂贵，化学氢化反应不仅安全隐患高，且产生一定比例3α-立体异构体，分离纯化导致收率降低，大量固体废弃物(如三苯基氧磷等)问题，因此研究新的合成方法对于胆固醇的工业化生产具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种化学-生物融合制备胆固醇的方法，以植物源21-羟基-20-甲基孕甾-4-烯-3-酮为原料，经磺酸酯化、乙酰化、酶水解还原、格氏偶联四步反应合成胆固醇。

本发明上述方法的反应过程如反应式(I)所示：