紫杉醇生产工艺(ppt)
《紫杉醇的生物合成》课件
02
紫杉醇生物合成途径
前体物质的合成
葡萄糖磷酸化
葡萄糖在己糖激酶的催化下磷酸化生成6-磷酸葡萄糖。
磷酸戊糖途径
6-磷酸葡萄糖在磷酸戊糖异构酶的作用下生成5-磷酸核酮糖，再经过一系列反 应生成5-磷酸木酮糖和5-磷酸核糖。
紫杉二烯的合成
甲羟戊酸途径：5-磷酸木酮糖在酮糖 基转移酶的催化下生成4-丙二醇焦磷 酸，再经过一系列反应生成法呢烯焦 磷酸，最后生成牻牛儿基牻牛儿酯。
紫杉二烯合成酶
负责将前体物质转化为紫杉二烯，是紫杉醇生物合成的关键酶之一。
基因克隆与鉴定
通过基因克隆和鉴定，了解紫杉二烯合成酶的结构和功能，为人工合成紫杉醇提 供理论依据。
紫杉醇合成酶与基因
紫杉醇合成酶
负责将紫杉二烯进一步转化为紫杉醇，是紫杉醇生物合成的最后一步。
酶活性调节
研究紫杉醇合成酶的活性调节机制，探索如何提高紫杉醇的产量。
牻牛儿基牻牛儿酯在细胞色素P450酶 系的作用下生成紫杉二烯。
紫杉醇的合成
01
紫杉二烯在细胞色素P450酶系的 作用下生成5α-柯巴基焦磷酸，再 经过一系列反应生成巴卡亭Ⅲ。
02
巴卡亭Ⅲ在巴卡亭酶的作用下生 成巴卡亭Ⅳ，再经过一系列反应 生成紫杉醇。
紫杉醇的修饰与转运
紫杉醇在细胞色素P450酶系的作用下经过氧化、还原、水解等反应生成多种具有抗癌活性的代谢产 物。
代谢工程
对微生物的代谢网络进行改造，优化紫杉醇的合成途径。
利用合成生物学技术构建紫杉醇生产菌株
构建基因编辑工具
利用CRISPR-Cas9等基因编辑技术，实现对紫杉醇生产菌株的精 准编辑。
构建高产菌株
通过基因工程技术，将紫杉醇合成相关基因导入到高产菌株中，构 建出具有高生产能力的紫杉醇生产菌株。
微生物发酵法生产抗癌药物紫杉醇
• （2）由于发酵条件的限制，单位培养液中 紫杉醇的含量低
三 提高内生菌紫杉醇的产量的方法
（一）改良菌种
1. 利用常规的诱变改良菌种
2. 利用原生质体融合改良菌种 3. 利用基因工程构建工程菌
分离紫杉醇合成代谢酶类和获得它们的 cDNA 克隆，将已经构建的携 带紫杉醇合成途径关键酶基因的真菌表达载体转入高产紫杉醇内生真菌中， 获得高产紫杉醇工程菌株
高效液相色谱( HPLC)
• HPLC 是最常用的、较为有效的分析检测方 法。HPLC 不仅可以测定紫杉醇含量, 而且 还能追踪分离紫杉醇。
• 色谱条件：惠普1100系列，采用XDB-C18色谱柱 (4.6mm×250 mm，5μm)，流动相为甲醇与水混 合物(V甲醇:V水=65:35)，柱温为25℃，波长为 227 nm，流速1.0 mL/min，进样量10μL。用紫杉 醇标准品做对照。
一、紫杉醇的概况和作用机制
二.微生物发酵法生产紫杉醇的技术路线 三.提高内生菌紫杉醇的产量的方法
一、紫杉醇的概况和作用机制
红 豆 杉 树
紫杉醇（Paclitaxel,商品名Taxol）的概述：
1963年美国化学家瓦尼（M.C. Wani）和沃尔（Monre E. Wall） 首次从一种生长在美国西部大森林中称谓太平洋杉（Pacific Yew） 树皮和木材中分离到了紫杉醇的粗提物。
可通过诱变育种等手段来提高菌种性能以提高紫杉醇产量2由于发酵条件的限制单位培养液中紫杉醇的含量低利用基因工程构建工程菌分离紫杉醇合成代谢酶类和获得它们的cdna克隆将已经构建的携带紫杉醇合成途径关键酶基因的真菌表达载体转入高产紫杉醇内生真菌中获得高产紫杉醇工程菌株二优化发酵条件1
紫杉醇
紫杉醇全合成由于步骤多、产率低、反应条件苛刻等导致成本高而无法商业化生产。同样的问题是天然红豆 杉树生长极其缓慢且不易繁殖，一棵直径22cm，高度9m的紫杉树大约125年树龄，其树皮极薄，厚度大约0.3～ 0.6cm，这样的一棵树可以得到大约2kg树皮，而紫杉醇必须从新鲜砍伐剥取的树皮中提取，30t干树皮可以得到 大约100g紫杉醇。从砍伐树木、收集紫杉树皮到分离萃取出紫杉醇，既费时、费力又需要大量的资金投入，而且 砍伐树木会导致树木死亡、资源枯竭。在紫杉醇结构复杂而不能实现化学全合成、天然来源又非常有限和社会需 求极大的状况下，在红豆杉中寻找量较高的紫杉醇前体化合物，然后再通过化学方法将其转化为紫杉醇是非常有 效的解决途径。
紫杉醇
天然抗癌药物
01 理化性质
03 发现
目录
02 计算化学数据 04 来源
05 作用机制
07 药物研发
目录
06 合成方法
紫杉醇，一种天然抗癌药物，分子式为C47H51NO14，在临床上已经广泛用于乳腺癌、卵巢癌和部分头颈癌和 肺癌的治疗。紫杉醇作为一个具有抗癌活性的二萜生物碱类化合物，其新颖复杂的化学结构、广泛而显著的生物 活性、全新独特的作用机制、奇缺的自然资源使其受到了植物学家、化学家、药理学家、分子生物学家的极大青 睐，使其成为20世纪下半叶举世瞩目的抗癌明星和研究重点。
发现
1963年美国化学家瓦尼（）和沃尔（MonreE.Wall）首次从一种生长在美国西部大森林中称谓太平洋杉 （PacificYew）树皮和木材中分离到了紫杉醇的粗提物。在筛选实验中，Wani和Wall发现紫杉醇粗提物对离体 培养的鼠肿瘤细胞有很高活性，并开始分离这种活性成份。由于该活性成份在植物中含量极低，直到1971年，他 们才同杜克大学的化学教授姆克法尔（Andre T.McPhail）合作，通过X射线分析确定了该活性成份的化学结构， 一种三环二萜化合物，并把它命名为紫杉醇（taxol）。
第六章 紫杉醇生产工艺电子教材
第六章紫杉醇的生产工艺6.1 概述6.1.1 紫杉醇类药物1、紫杉醇紫杉醇（Paclitaxel，Taxol®）的化学名称为5β,20-环氧-1β,2α,4α,7β,13α-五羟基-紫杉-11-烯-9-酮-4-乙酸酯-2-苯甲酸酯-10-乙酰基-13-[(2′R,3′S) -N-苯甲酰基-3′-苯基异丝氨酸酯]。
紫杉醇具有复杂的化学结构，属三环二萜类化合物，整个分子由三个主环构成的二萜核和一个苯基异丝氨酸侧链组成（图6－1）。
分子中有11个手性中心和多个取代基团。
图6－1 紫杉醇的化学结构2、多烯紫杉醇多烯紫杉醇（多西他赛，Docetaxel，Taxotere®，图6－2）是一种紫杉醇类似物，两者仅在母环10位和侧链上3'位上的取代基略有不同。
3、临床应用紫杉醇被誉为是随机筛选药物的成功范例。
紫杉醇具有独特的抗癌机制，其作用靶点是有丝分裂和细胞周期中至关重要的微管蛋白。
紫杉醇与β微管蛋白N端第31位氨基酸和217－231位结合，能促进微管蛋白聚合而形成稳定的微管，并抑制微管的解聚，将细胞周期阻断于G2/M期，从而抑制了细胞的有丝分裂，最终导致癌细胞的死亡。
多烯紫杉醇与紫杉醇有相同的作用机制，但抑制微管解聚、促进微管二聚体聚合成微管的能力是紫杉醇的两倍。
紫杉醇1992年12月被美国FDA批准用于治疗晚期卵巢癌。
1998年和1999年，FDA又分别批准半合成紫杉醇与顺铂联合使用作为治疗晚期卵巢癌和非小细胞肺癌的一线用药。
2004年FDA批准白蛋白修饰的紫杉醇，降低毒性，提高疗效。
6.1.2 紫杉醇的生产工艺路线1、天然提取工艺路线紫杉醇的来源最初以天然提取为主，主要是从由红豆杉属（Taxus）植物的树皮中分离得到。
2、生物合成工艺目前，已有前体饲喂、添加诱导子、两相培养等技术在红豆杉细胞培养中相继使用。
在进一步研究紫杉醇的生物合成途径与调控、规模反应器放大规律的基础上，提高生产率，增加经济可行性，使得细胞培养过程被认为是相当有潜力的路线。
紫杉醇发酵生产工艺
微生物发酵生产紫杉醇产品介绍及社会价值：紫杉醇是一种二萜类衍生物，是当前公认的广谱、活性强的抗癌药物之一⋯。
紫杉醇最早是wanj等于1971年从短枝红豆杉(7Ikusbreviifolia)树皮中分离得到的。
随后，schiff等证实紫杉醇具有独特的抗癌机制。
随着紫杉醇的临床应用，对其研究也逐渐深入，其主要抗癌机制为抑制肿瘤细胞的微管(Microtllbules)合成，以阻断细胞分裂，致使肿瘤体积逐渐缩小；紫杉醇还可诱导细胞凋亡，另外还有类似脂多糖(IPS)的作用，可调节机体的免疫功能。
目前国际市场上的紫杉醇仍依靠从红豆杉树皮提取及半合成，迄今为止尚未见有第三种形式形成大规模工业化生产的报道。
紫杉醇的工业生产受到了原料和技术两方面的制约，短期内难以突破。
为了解决红豆杉资源短缺与紫杉醇需求量的日益增加的矛盾，人们对生产紫杉醇进行了多方面的研究，包括化学全合成、红豆杉细胞培养及微生物发酵。
微生物发酵法生产紫杉醇因具有明显优势，其研究和开发越来越受到国内外研究学者的广泛关注。
这里提出一种运用基因工程，代谢工程，发酵工程结合的方法生产紫杉醇，该法首先将杉醇纯合成基因克隆至大肠杆菌，让其高产紫杉二烯，再把它流加至高产紫杉醇酵母的发酵罐中，运用代谢工程手段生产紫杉醇。
创新点：运用克隆方法，将合成紫杉二烯的代谢过程酶的结构基因，以及调控系列克隆至大肠杆菌，让其表达，此过程刚被Parayil Kumaran Ajikumar及其同事实现，而运用代谢工程手段让高产紫杉醇酵母利用紫杉二烯这个前体高产紫杉醇，这是没尝试但可行的。
国内外研究：1、分离菌种：最早stierle和strobel等在短叶红豆杉的枝条上分离到一种内生真菌，能够产生紫杉醇，定名为安德列亚霉。
此后，各国学者纷纷开展产紫杉醇内生真菌的分离工作，陆续从西藏红豆杉、云南红豆杉、东北红豆杉、欧洲红豆杉、中国红豆杉中分离到产紫杉醇的内生真菌，其宿主植物几乎涉及红豆杉属的各个种。
提取紫杉醇初分离工艺
提取条件优化实验设计
单因素实验
分别考察溶剂种类、溶剂浓度、提取温度、提取时间等因素对紫杉醇提取效果的影响，确定各因素的最佳水平范 围。
正交实验
在单因素实验的基础上，选择对紫杉醇提取效果影响显著的因素，设计正交实验，进一步优化提取条件，确定最 佳工艺参数组合。
05 初分离工艺研究 与实施
初分离工艺流程设计
外观检查
01
观察预处理后的原料颗粒是否均匀、无杂质，颜色是
否正常，以判断预处理效果。
水分含量测定
02 采用水分测定仪等方法测定预处理后原料的水分含量
，确保其符合提取要求。
紫杉醇含量测定
03
采用高效液相色谱法等方法测定预处理后原料中紫杉
醇的含量，以评估预处理对紫杉醇提取效果的影响。
04 提取方法选择与 优化
03
其他方法
如滴定法、重量法等，可根据实际情况选择合适的方法进行质量检测。
检测方法验证与可行性评估
方法学验证
对所选定的检测方法进行方法学验证，包括线性范围、精密度、准确度、专属性等指标的评价，确保 方法的可靠性和准确性。
可行性评估
通过对实际样品进行检测，评估所选定方法的可行性，如回收率、重复性、稳定性等，为实际生产中 的质量控制提供依据。
提取方法选择依据
紫杉醇原料性质
不同产地的紫杉醇原料中紫杉醇含量和存在形式有所差异，应根据原料性质选择合适的提取方法。
提取效率
在保证紫杉醇纯度和收率的前提下，优先选择提取效率高的方法，以降低成本和提高生产效率。
环保性
在选择提取方法时，应考虑所用溶剂或萃取剂的毒性、可燃性和废弃物处理等问题，选择环保性好的方 法。
07 工艺流程改进与 经济效益评估
植物组织细胞培养生产紫杉醇的研究进展PPT课件
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2021
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筛选出高产的细胞株系
• • •
紫杉醇含量 高的外植体
诱导
•
愈伤组织
变异
高产细胞 • 植株
细胞克隆技术筛选
• 目前，主要运用现代生物基因工程的方法来获得高产 细胞系
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问题与前景
①红豆杉属植物组织细胞培养中的褐化现像，尚无 良好的解决办法【8】
②紫杉醇本身是一种细胞生长的毒性物质,其量的 积累愈多,对细胞增殖的抑制越强.,即使添加真菌 诱导子及生物合成前体,组织细胞培养生产紫杉醇 也难以达到产业化应用水平【10】,
学,Journal of Anhui Agri.Sci.2006,34(2):257-258 • [5]邢建民,查丽杭,李佐虎,刘大陆.植物细胞培养生产紫杉醇的研究进展.植物学通报,1997,14(3):22～
29 • [6]Fett-Neto A.G.et al.1994a Biotechnol.Bioeng.44P205～210 • [7]胡凯,何颖,祝顺琴,谈锋,唐克轩.红豆杉细胞悬浮培养生产紫杉醇的研究进展.《天然产物研究与开
taxoids production: a literature survey.Plant Cell Tuiss. Org.Cult.,1996;46:59-75 • [11]周忠强,梅兴国.红豆杉细胞培养生产紫杉醇的研究进展.中南民族大学学报(自然科学
版)Journal of South-Central University for Nationalities(Nat.Sci.Edition).第23卷第1期2004年3月 • [12] Wickerenesinhe E.R.M.andR.N.Artac.1994.J.Plant physil.144:183~193 • [13]李丽琴,余龙江,高产红豆杉细胞系的建立与评价
紫杉醇生产工艺精选
第二十卷第六册2010年12月口腔护理用品工业ORAL CARE I N DUSTRY41紫杉醇生产工艺精选李 全(昆明牙膏有限责任公司650221)摘 要:以云南红豆杉枝叶为原料,通过三次柱层析、二次重结晶,利用目前国际上先进的加压柱层析设备,确定精确的工艺参数和条件,提取含量超过99%的紫杉醇。
关键词:红豆杉 紫杉醇 生产工艺1 紫杉醇产品介绍1 1 产品相关知识产品名称:红豆素I(紫杉醇)。
英文名:Paclitaxel 。
产品化学名:{2a R -[2a ,4 ,4a ,6 ,9 ( *, S*),11 ,12 ,12a ,12b ]}-(9C I), -苯甲酰胺)- -羟基-6,12b-双(乙酰氧基)-2 ,3,4,4 ,5,6,9,10,11,12,12 ,12b-十二氢-4,11-二羟基-4 ,8,13,13-四甲基-5-氧代-7,11-甲撑-1H -环+(3,4)苯(1,2b)氧桥-9-脂基苯丙酮酸。
分子式:C 47H 51NO 14。
分子量:853.9。
化学结构式:其他名称:Taxol 或Taxol A 。
美国化学文摘号:[33069-62-4]。
化学分类:二萜类紫杉烷。
性状:外观近白色粉末。
熔点:208~210 。
比旋度:[ ]020:-49 ~-54 。
紫外最大吸收波长:227nm 。
鉴别:红外吸收光谱、紫外吸收光谱、核磁共振波谱、质谱。
溶解度:可溶于氯仿、乙醇、甲醇及丙酮,不溶于水。
吸湿性:紫杉醇具有一定的吸湿性,在室温空气中能够快速吸湿至饱和,所吸湿水分在5~45 ,真空度:-0.08~-0.06MPa 下可干燥除去。
产品纯度:紫杉醇含量!99%。
1.2 产品使用范围及用途紫杉醇对药物难治性卵巢癌和转移性乳腺癌、非小细胞癌有显著疗效,对B16黑色素瘤、S180肉瘤及P338、L1210、II L60、P1534白血病也有较好治疗作用,对头颈部癌、食道癌也有一定疗效。
此外,红豆杉植物中含有的二萜类紫杉烷化合物,如三尖杉磷碱、巴卡亭III 、10-去乙酰巴卡亭III 、1-羟基巴卡亭I 和10-去乙酰-7-差向紫杉醇等,具有通经、利尿、抗癌症功能,主治肾炎、小便不利、糖尿病。
紫杉醇提炼步骤
紫杉醇规模生产工艺及方案（1500吨/年规模）一、项目规模生产工艺方案1、紫杉醇概述紫杉醇具有复杂的化学结构，母核部分是一个复杂的四环体系，有许多的功能基团和立体化学特征，化学名称为：5β，20-环氧-1，2α，4，7β，10β，13α-六羟基紫杉烷-11-烯-9-酮-4，10-二乙酸酯-2-苯甲酸酯-13-[（2’R，3’S）-N-苯甲酰-3-苯基异丝氨酸酯，分子由3个主环构成二萜核，上连1个苯异丝氨酸侧链，分子中有11个手性中心和多个取代基团，分子式为C47H51NO14，相对分子质量853.92，元素百分比（%）C：66.41，H:6.02，N:1.64，O:26.23。
紫杉醇结构式为：紫杉醇为白色结晶性粉末，无臭，无味，在甲醇、乙醇或氯仿中溶解，在乙醚中微溶，在水中几乎不溶。
甲醇制3mg/ml 的溶液，比旋度为-48℃~56℃。
甲醇制15μg/ml的溶液，在227nm处有最大紫外吸收，10mg紫杉醇加甲醇溶液10ml溶解后应澄清无色。
紫杉醇注射剂是新型抗微管药物，通过促进微管蛋白聚合抑制解聚，保持微管蛋白稳定，抑制细胞有丝分裂。
体外实验证明紫杉醇具有显著的放射增敏作用，可能是使细胞中止于对放疗每咸的G2和M期，适用于卵巢癌和乳腺癌及NSCLC的一线的二线治疗。
用于头颈癌、食管癌、精原细胞瘤，复发非何金氏淋巴瘤等治疗，静脉给予紫杉醇注射剂，药物血浆浓度呈双曲线，蛋白结合率89%~98%，主要在肝脏代谢，随胆汗进入肠道，经粪便排出体外（﹥90%），经肾清除只占总清除的1%~8%。
红豆杉浸膏1.1操作过程：（1）浸提：将原料投入提取罐内，干红豆杉每罐填装约1.2吨的原料，加入约4吨的甲醇浸提，温度为45±5℃，每遍循环浸提大于4小时，浸提完成后，将浸提液排入浸提液储罐中，进行蒸汽吹渣，温度控制在85±5℃,压力小于等0.2Mpa，回收残余的甲醇溶液，吹渣结束后，将废渣移到废料堆场集中处理。
第十一章-紫杉醇生产工艺 第三节 紫杉醇半合成生产工艺原理及其过程
二、β-内酰胺型侧链的制备 7. 顺式-1-苯甲酰基-3-(三乙基硅基)-4-苯基-2吖叮啶酮（对接四元环）的制备 3）工艺条件及影响因素
为了保证整个反应体系的单一性，不可混入其它能 被DMAP催化的活性物质，如含有羟基的醇、水等化 合物。 反应时可加入过量的苯甲酰氯，以保证顺式-3-(三乙 基硅基)-4-苯基-2-吖叮啶酮的完全转化。
5
1. 巴卡亭III的羟基选择性保护 3）工艺条件及影响因素
➢ 在反应结束后不宜采用酸中和的方式除去吡啶，可 利用其具有配位的能力而使用饱和硫酸铜溶液洗涤 有机相，使硫酸铜与吡啶形成配合物而将其除去。
➢ 反应物的配料比和反应时间对反应结果均有很大影 响。
6
2. 10-脱乙酰基巴卡亭III的羟基选择性保护 1）工艺原理 羟基活性比较：C7 > C10 > C13
在反应罐中，将7-三乙基硅基巴卡亭III、β-内酰 胺侧链和正丁基锂按照1:5:2.5的配料比进行投料，并 控制正丁基锂的滴加温度为-45 ℃ ~ -30 ℃。正丁基锂 滴加完毕后，在1 ~ 1.5小时内将反应体系自然升温至 0 ℃，继续反应至完全。
26
三、紫杉醇的制备 1. 2’,7-双(三乙基硅基)紫杉醇的制备 3）工艺条件及影响因素
8
2. 10-脱乙酰基巴卡亭III的羟基选择性保护 3）工艺条件及影响因素
为了防止C13-位羟基被乙酰化，在乙酰化反应过 程中必须严格控制反应温度。
9
二、β-内酰胺型侧链的制备 1. N-苯亚甲基-4-甲氧基苯胺（亚胺）的制备 1）工艺原理
2）工艺过程
反应罐中，将苯甲醛和4-甲氧基苯胺在甲醇中混 合、搅拌，室温下反应4小时。
氧原子活 性更高
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紫杉醇的发酵法生产工艺流程
紫杉醇的发酵法生产工艺流程下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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紫杉醇的生产工艺
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•红豆杉树皮的预处理
紫杉醇的含量不仅与红豆杉的种类和部位有关， 还与其预处理有关。红豆杉树皮采集后宜尽快进 行干燥处理。常见的干燥方式有阴干、冻干和烘 干。
阴干耗时长，可操作性差。冻干设备昂贵。烘 干耗时短，设备简易。
紫杉醇含多脂键，不耐高温，在高于55℃时易 发生降解，应将红豆杉原料在低于55℃的条件下 烘干，密闭保存。
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• 从不同的侧链原料出发，可以有多条半合成紫杉醇的路线。其中，以β-内酰胺型侧链前体为原料的路线是 一条优良的、具有实际生产意义的路线，可以实现规模化生产[11,12]。整个工艺过程的核心是合成外消旋 的β-内酰胺型侧链前体，使之与适当保护的巴卡亭III或10-DAB衍生物进行酯化反应，水解除去保护基就得 到紫杉醇。精确控制半合成中各步反应的反应时间、温度、溶剂、催化剂及投料配比等条件，可以使由巴卡 亭III出发合成紫杉醇的收率达到90%，由10-DAB出发可达70%以上，生产出的紫杉醇纯度大于99%，满足药 用要求。
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10-DAB和巴卡亭Ⅲ在红豆杉植物中的含量比紫杉 醇丰富得多，分离提取也相对容易，而且树叶的 反复提取为可再生。通过半合成研究，还可以获 得有关紫杉醇类似物构效关系的信息，对紫杉醇 进行结构改性以寻找活性更大、毒副作用更小， 抗癌谱更广或略有不同的紫杉醇类抗癌药物。如 多烯紫杉醇
第十一章-紫杉醇生产工艺 第二节 紫杉醇侧链工艺路线的设计与评价
11
1. β-内酰胺型侧链 2）以亚胺和羟基被保护的甘醇酸酯为原料
12
1. β-内酰胺型侧链 3）将(S)-吖叮啶-2,3-二酮还原
13
2. 噁唑烷酸型侧链
以光学纯直链型 苯异丝氨酸酯为
原料
14
3. 噁唑啉酸型侧链
以光学纯直链型 苯异丝氨酸酯为
的过程中需要使用比较昂贵的试剂或催化剂， 且反应条件通常比较苛刻，因此限制了这些方 法在工业化生产中的应用。
8
二、环状型侧链
β-内酰胺型
噁唑烷酸型
噁唑啉酸型
9
1. β-内酰胺型侧链 1）外消旋化合物参与连接母环：产物具有一
定非对映选择性，但会浪费一部分母环。
2）单一异构体参与连接母环：需解决光学纯 原料的制备。
原料
15
Jacobsen不对 称环氧化反应
4
一、直链型侧链 1. 双键不对称氧化法 2）双键不对称氨基羟基化法
Sharpless不对 称氨基羟基化
反应
5
一、直链型侧链 1. 双键不对称氧化法 3）双键不对称双羟基化法
Sharpless不对称 双羟基化反应
6
一、直链型侧链 2. 不对称羟醛反应法
7
一、直链型侧链 总体来说，采用不对称法合成直链型侧链
第十一章 紫杉醇生产工艺
第一节 概述 第二节 紫杉醇侧链工艺路线的设计 与评价 第三节 紫杉醇半合成生产工艺原理 及其过程
1
第二节 紫杉醇侧链工艺路线的设计与评价
13位碳 原子
紫杉醇 侧链
2
一、直链型侧链 1. 双键不对称氧化法 1）双键不对称环氧化法 Sharpless不对
紫杉醇的发酵法生产工艺流程
紫杉醇的发酵法生产工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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在采用发酵法生产紫杉醇之前，需要做好充分的准备。
制药工艺学：紫杉醇生产工艺ppt课件
ppt精选版
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首先应用缩合反应、Diels—Alder等反应分 别得到含A环和c环结构的化合物13和l6，然 后通过Shairo coupling反应将A环与C环连接 在一起构建含AC环结构的化合物17，再将化 合物17的c9和CIO位氧化成二醛(化合物18)， 18经过McMurry coupling反应得到了含ABC环 结构的化合物19，然后再通过若干反应完成D 环的构建得到化合2O，从而得到了Baccatin III(2)，最后再与 -lactam(3)反应连接上侧 链而得到最终产物紫杉醇(1)。
与Nicolao法全合成路线有许多类似之处，如先分 别得到含A环和C环的化合物，Danishefsky法也归人 “会聚式”全合成策略。Dan—ishefsky法最主要的不 同点是在开始阶段就在c环上引人含氧D环，得到含CD 环化合物，然后再连接上A环，最后再完成八元B环的 构建从而得到AB．CD环。Danishefsky法路线的关键是 对C4位的羟基采用了苄基进行保护而非乙酰基，因此 可避免邻位基团的参予干扰。
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21
氧化绿叶烯 重排、环氧化
Dieckma nn缩合反 应
Chan重排
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Holton研究组还出色地完成了下列具有挑战性的工作
• ① 首次详细研究了紫杉醇中多取代八元环的构象， 并通过仔细控制八元碳环构象在B环周围引入合适的 功能基；
• ② 完成了紫杉烷骨架的构建； • ③ 首次合成紫杉烷类化台物taxtusin；
四、 Wender全合成路线(1997)
美国斯坦弗大学Paul A．Wender教授领导的小
组研究的紫杉醇全合成路线 ，墙 类似 Holton路线，采用了直线合成战略，即由含A 环化合物合成含AB环化合物，然后构建含ABC 环化合物，最后完成ABCD环的合成。
紫杉醇产品PPT,简洁版
【不良反应】由于开展临床试验的条件差异很大，试验中所观察到的药物不 良反应发生率不能与其他药物的临床试验中所见的不良反应发生率直接比较， 也许无法反映实际治疗中的不良反应发生率。 最常见的不良反应（≥20%)为脱发、中性粒细胞减少、感觉神经毒性、心电 图异常、疲劳／乏力、肌肉痛／关节痛、AST水平升高、碱性磷酸酶水平升 高、贫血、恶心，感染和腹泻。
四、用法用量及药物配置
6.如产生泡沫,静止放置15分钟，直到泡沫消退。 分散溶解后每毫升悬浮液含5 mg紫杉醇。 准确计算每位患者总给药容积，并缓慢地从瓶中的复溶混悬液中抽取所需的给 药体积至注射器中： 总给药容枳（ ml ）-总剂量（mg）÷ 5 （mg/ml ） 分散溶解后瓶内溶液应为乳白色、无可见颗粒的匀质液体。如能观察到颗粒物 则应再次轻轻地将药瓶上下倒置，以确保滴注前完全分散溶解， 无可见颗粒 物。如发现沉淀则应将药液丢弃。 按计算的给药容积准确抽取所需的悬浮液注入到新的、无菌聚氯乙烯（PVC） 或非PVC输液袋中进行静脉滴注。 本品在配制及滴注中不必使用特殊的不含二-（2-乙基已基）邻苯二甲酸酯 （DEHP）的输液装置。使用含有硅油作为润滑剂的医疗装置（即注射器和输 液袋）复溶和注射时可能导致药液有蛋白析出。 在给药前目测检查IV袋中的复溶混悬液。若观察到析出蛋白，将复溶后的混悬 液经15μm滤器过滤。不可使用孔径小于15 μm的滤器。 任何经血管使用的药 物，在溶液及容器可观察的条件下，使用前都应以肉眼仔细检查溶液中有无可 见颗粒物和颜色改变。 稳定性：本品包括装未开瓶在20℃~30℃温度范围内储存到标签上所注明的日 期之前是稳定的。冰冻或冷藏都不会对产品的稳定性造成不良影响。
四、用法用量及药物配置
【用法用量】 对联合化疗失败的转移性乳腺癌或辅助化疗后复发的乳腺癌患者，建议使用剂 量260 mg/㎡,静脉滴注30分钟，每3周给药一次。
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概述
红豆杉与紫杉醇-原料来源问题
1)天然提取工艺路线
紫杉醇生产工艺
2)生物工程方法生产紫杉醇
Phyton克服细胞培养过程的各 种技术障碍，突破细胞培养生产紫 杉醇技术，生产过程得到FDA认证；
2002年7月10日--Phyton, Inc. 与 Bristol-Myers Squibb 签署 长期合作协议用细胞培养生产紫杉 醇；
2) 晚期非小细胞肺癌有效率达31%,1998 3) 对晚期卵巢癌有效率达30%,1992.12,美FDA 4) 胰腺癌好转率为29%、头颈癌44%、胃癌24%
紫杉醇生产工艺
概述
6.1.1 紫杉醇类药物
紫杉醇与多烯紫杉醇理化性质
(CH3)3O
18
CH3COO OH
C6H5CONH O C6H5 3' 2' 1' O
具有独特的抗癌机制，作用位点为有丝分裂和 细胞周期中至关重要的微管蛋白。紫杉醇能促 进微管蛋白聚合而形成稳定的微管，并抑制微 管的解聚，从而抑制了细胞的有丝分裂，最终 导致癌细胞的死亡。
紫杉醇生产工艺
概述
6.1.1 紫杉醇类药物
临床应用
1) 晚期乳腺癌有效率为60%，优于其它单种药的治 疗效果25%-30%，1994
OBn
1)NH3, Ph3P, DEAD 2) Ph3P, H2O, THF
NH2 O
Ph
SEt
OBn
PhCONH O
Ph
OH
OH
醛醇反应法合成手性紫杉醇侧链的路线
紫杉醇生产工艺
生产工艺
3、 侧链前体物
原料: 环状侧链前体有－内酰胺型 噁唑烷 羧酸型、噁唑啉羧酸型和噁嗪酮型
紫杉醇生产工艺
生产工艺
18
RO
11
O
12
10
HO
A
13 15
17
9
B
19 O H
16
14
1
2
8
7
3C 6
HO
4
5
C6H5C O O C H 3C O O
D
20
O
➢反应步骤多达20—25步 ➢大量使用手性试剂 ➢反应条件极难控制 ➢制备成本昂贵 ➢具有重要的理论意义，但 不适合大规模工业生产。
紫杉醇生产工艺
概述
4) 半合成紫杉醇
• 原料: 2R,3S-苯基异丝氨酸衍生物
• 方法: 有双键不对称氧化法和醛醇反应法
紫杉醇生产工艺
生产工艺
Ph
CH2OH 1)t-BuOOH, Ti(OiPr)4
2)RuCl3, NaIO4, CH2N2
NaN3 or TMSN3 ZnCl2
N3 O
Ph
OCH3
OH
HO H
Ph
CO2CH3
PhCONH O
12 13 15
11 10
17
O 9 19 OH
OH
分子式C47H51NO14 分子量853.92 11个手性中心
16
8
14
1
2
3
HO
4
C6H5COO CH3COO
7 6
5
O
20
难溶于水，溶于
甲醇、二氯甲烷 和乙腈。
三环二萜类化合物：三个主环的 二萜核和一个苯基异丝氨酸侧链
紫杉醇生产工艺
6.1.2 紫杉醇的生产工艺路线研究？
紫杉醇生产工艺 (ppt)
优选紫杉醇生产工艺
紫杉醇生产工艺
抗癌药物需求:
全球每年: 因癌症死亡的有600余万 另有新诊断的癌症患者约1000余万 估计现有癌症患者约4000万
中国每年： 年死亡130万人 新诊癌症患者约160万人 现存癌症患者总数600万人以上
概述
紫杉醇生产工艺
概述
紫杉醇作用机理明确:
1、乙酰基酰氯的制备：
H O C H 2 C O O H C P H y 3 r C i d O i n e C lC H 3 C O O C H 2 C O O H S O C l 2C H 3 C O O C H 2 C O C l
羧基乙酸：乙酰氯：二甲亚砜＝1：3：3 第一步：60℃；第二步：70℃
COCl
PMP
PMP
O
O HN
(1)
N +
Et3N
N
CAN
OAc Ph
Ph
OAc
Ph
OAc
2) PG
1)
(Protect
O
TMS
a) LDA b) Ph N (2)
OEt
N H
group)
O
HN
OPG
Ph
OPG
PMP
(3)
N
Ph
O 1) NaBH4
PMP N
2) Protect group
O
Ph
O CAN
2004年6月28日Bristol-Myers Squibb 获总统绿色化学挑战奖。
概述
紫杉醇生产工艺
概述
3)化学全合成
（1）Holton路线-线性合成途径 该路线的策略是A→AB→ABC。
（2）Nicoloau路线-会聚式 A环和C环→ 八元B环，得到ABC三环化合物。
（3）Danishefsky路线-会聚式 D环， 与A和C、D环片段连接，合成八元B环。
紫杉醇生产工艺
工艺质控
2、N-苯亚甲基-4-甲氧基苯胺（亚胺）的制备
C H O +H 2 N
O M eM e O H
C HN
O M e
在甲醇中混合、搅拌，室温下反应4h。
紫杉醇生产工艺
3、基础四元环的合成
O
CH3COCH2 +
• 母核：红豆杉针叶中提取的巴卡亭3（R=Ac）和10去乙酰基巴卡亭3（10-DAB，R=H）
• 侧链：化学合成；
C6H5CONH O
2
C6H5 3
1 OH
OH
侧链： (2R,3S)-3- N-
-苯甲酰苯异丝氨酸
18ROຫໍສະໝຸດ 11O12
10
17
9 19 O H
H O 13 15
16
14
1
2
87
3
6
HO
45
OPG
β-内酰胺型紫杉醇侧链前体物的合成路线
PMP-对甲氧基苄基；CAN-硝酸铈铵；LDA-二异丙基亚胺锂
紫杉醇生产工艺
半合成工艺
6.3 紫杉醇半合成工艺过程
6.3.1 β-内酰胺侧链前体的制备 6.3.2 母环的保护 6.3.3 紫杉醇的制备
紫杉醇生产工艺
工艺质控
β-内酰胺侧链前体制备的质量控制
C6H5C OO C H 3C O O
O
20
避免了合成紫杉醇复杂的母环部分
紫杉醇生产工艺
生产工艺
6.2 紫杉醇侧链原料制备工艺
1、非手性侧链 2、手性侧链 3、侧链前体物
紫杉醇生产工艺
1、非手性侧链 • 原料: 反式肉桂酸 • 缺点: 活性侧链选择性较差
生产工艺
紫杉醇生产工艺
生产工艺
2、 手性侧链
Ph
OCH3
OH
C O O M e O HO
N 3 O
P h C O N HO
P h
P h
O M e P h
O M e P h
O M e
O H
O H
O H
双键不对称氧化法合成手性紫杉醇侧链的路线
紫杉醇生产工艺
生产工艺
O
OTMS
+
SEt
BnO
Sn(OTf)2 n-Bu2Sn(OAc)2
OH O
Ph
SEt