聚乙二醇支載水溶性紫杉醇衍生物的合成

天津大學(xué)學(xué)報第34卷 第6期2001年11月JOURNAL OF TIANJIN UNIVERSITY Vol,34 No.6 Nov. 2001實(shí)驗研究25公50525公5089聚乙二醇支載水溶性紫杉醇衍生物的合成李金亮，馮霞，劉斌，元英進(jìn)(天津大學(xué)化工學(xué)院,天津300072)摘要:對聚乙二醇(PEG)進(jìn)行官能團化,依次引入丁二酸和氨基酸.制得含有兩個(gè)羧基的聚乙二醇衍生物(PEG- DA-AA),利用這兩個(gè)羧基與紫杉醇2'-羥基的酯化反應把紫杉醇支載到聚乙二醇骨架上,合成了-系列水溶性的紫杉醇衍生物，測定了衍生物中紫杉醇的含量.關(guān)鍵詞:合成;紫杉醇;水溶性;聚乙二醇;氨基酸中圖分類(lèi)號:O621.3文獻標識碼:A文章編號:0493- -2137(2001 )06 -0808-04 .紫杉醇(paclitaxel, Taxol")是 由太平洋杉樹(shù)中分天泰精細化學(xué)品有限公司;丁二酸酐,AR,紅光化工離出的一種天然產(chǎn)物],它具有良好的抗癌活性和獨，廠(chǎng);羥基丁二酰亞胺,99%,ACROS;二甲氨基吡啶,特的作用機制,成為繼阿霉素和順鉑后的一類(lèi)新型抗99%,ACROS;二環(huán)己基碳二亞胺,LR,上海余山化工腫瘤藥物,相繼被美國FDA批準用于治療卵巢癌、乳廠(chǎng)腺癌、肺癌、非小細胞癌以及與艾滋病有關(guān)的癌癥.然1.2儀器而，因其供應問(wèn)題和水溶性極差的原因,大大限制了其IR譜圖用BIO-RADFTS3000型傅立葉變換紅臨床應用及發(fā)展.化學(xué)半合成紫杉醇的出現基本解決外光譜儀測定，H NMR譜圖由BRUKER ACP-200了供應問(wèn)題,而其水溶性研究一直是近幾年的熱型核磁共振波譜儀在室溫下、在CDCI3中,以Me.Si點(diǎn)[2~8].為內標測定.紫杉醇為具有三環(huán)二萜結構的多羥基醇,在其7-1.3中間 體的合成OH或2'-OH進(jìn)行化學(xué)反應是制備水溶性衍生物的1.3.1聚乙二 醇- 2000-二酸(PEG- DA)2的合成[10]最理想方法,已制備出的衍生物包括氨基酸鹽類(lèi)、磺酸10 g(5 mmol) PEG-2000溶于100 mL氯仿鹽類(lèi)、羧酸酯類(lèi)、碳酸酯類(lèi)和磷酸酯類(lèi).最近又出現了(CaH2存在下蒸出)中,加入2.5g(25mmol)丁二酸水溶性聚合物支載紫杉醇的報道.但是,所有這些水溶酐,2mL干燥的吡啶,攪拌下回流反應48h,反應混合性衍生物不是在體內不穩定、迅速降解,就是在體內排物減壓蒸發(fā)至干,殘余物溶于50mL飽和NaHCOs水泄太快,達不到治療效果.本文擬利用聚乙二醇(PEG)溶液 ,過(guò)濾,濾液冷至0 C~5 C,鹽酸酸化,氯仿萃取的水溶性，通過(guò)各種氨基酸把PEG與Taxol連接起(3X 25 mL),合并的氯仿液用水洗滌(3X25 mL),經(jīng)來(lái),合成三者的結合物(PEG- DA-AA).這種紫杉醇衍無(wú)水Na2SO,干燥,除去干燥劑后將濾液濃縮至30生物不僅具有良好的水溶性,而且可在體內酶的作用ml左右，加入大量乙醚沉淀出產(chǎn)物,過(guò)濾,干燥至恒下,通過(guò)氨基酸酯的調控作用達到緩釋目的,從而延長(cháng)重,產(chǎn)物重9.8 g,產(chǎn)率89%,熔點(diǎn)46.5 C~47.5 C.療效,降低成本.IR(KBr):3 013,2 909,2 871,1 730,1 451,1 349,1298,1 215,1 135,1 092,951 cm- 1.1實(shí)驗1.3.2聚乙二醇-2000-二酸活潑酯(PEG- DA-NHS)中國煤化工1.1試劑YHCNMHGDA溶于25mL干燥的Taxol自制(化學(xué)半合成);PEG 2000,AR,天津二氯中炕中,水冶皮王0 i~5 C,加入0.58 g(5. 0。收稿日期:2001-03-28.基金項具得家糖土后科學(xué)基金資助項目(9979).作者簡(jiǎn)介:李金亮(1972-).男,博士.天津大學(xué)學(xué)報李金亮等:聚乙二醇支載的水溶性紫杉醇衍生物的合成●809●mmol)N_羥基丁二酰亞胺(NHS)和1.04g(5.0C~47.0 C.IR (KBr):2 885，1 964，1 735，1 673,mmol)二環(huán)己基碳二亞胺(DCC)溶于25 mL干燥二1541，1458，1359，1280，1115，963，843cm氯甲烷溶液,此溫度下攪拌2h,室溫反應24 h.過(guò)濾，1.4 水溶性紫杉醇衍生物5的合成濾液濃縮至15 mL左右,再過(guò)濾,濾液傾入過(guò)量的干通法:100 mg (0. 041 8 mmol)PEG- DA-AA溶于燥乙醚中,沉淀出產(chǎn)物.真空干燥后稱(chēng)重,產(chǎn)物重5.010 mL干燥的二氯甲烷中,冰浴冷至0 C,加入100g.產(chǎn)率92%. IR (KBr):3016, 2 876, 1 742，1 451,mg(0. 117 mmol)紫杉醇,30 mg(0.145 mmol)DCC及1 349，1 214，1 093 cm-.15 mg(0. 103 mmol)N ,N-二甲氨基吡啶(DMAP),攪1.3.3 聚乙二醇-2000-二酸脯氨酸(PEG-DA- Pro)拌反應,自然升溫至室溫,繼續反應24 h.加入1mL4a的合成10% HAc/THF分解過(guò)量的DCC,10 min后,反應液1.0 g (0.418 mmol)的PEG-DA-NHS溶于3用10mL0.1 N HCl洗滌一次,經(jīng)無(wú)水Na2SO,干燥，mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺中,滴加0.115g (1.0濾液蒸干(微熱,<40 C), 殘余物用異丙醇重結晶,得mmol)的l-脯氨酸溶于4 mL碳酸氫鈉(1M)的水溶到產(chǎn)品.液,反應液立即變?yōu)榘咨珳啙嵋?室溫攪拌反應24 h,按此法分別制得PEG 2000-二酸脯氨酸紫杉醇減壓除去溶劑，殘余物用10 mL 2%的稀鹽酸溶解,放(PEG-DA-Pro- Taxol )5a,PEG- 2000-二酸-甘甘二肽-出二氧化碳氣體,得到的溶液用3X10 mL二氯甲烷紫杉醇(PEG _DA GG- Taxol) 5b, PEG-2000-二酸-異萃取，合并的二氯甲烷用3X10 mL蒸餾水洗滌后,用亮氨酸紫杉醇(PEG- DA-Ile- Taxol)5c , PEG- 2000- -無(wú)水硫酸鈉干燥.過(guò)濾,濾液濃縮后加入大量干燥的乙酸-亮氨酸=紫杉醇(PEG- DA-Leu-Taxol ) 5d, EPG-醚沉淀出產(chǎn)物.產(chǎn)品用二氯甲烷和乙醚重結晶,干燥后2000-二酸-丙氨酸紫杉醇(PEG -DA-AIa-Taxol)5e,稱(chēng)重,產(chǎn)物重0.98 g,熔點(diǎn)41.2 C~42. 5 C. IRPEG- 2000-二酸紫杉醇(PEG- DA Taxol)5f.(KBr):3 010,2 875,1 734,1 646,1 450,1 349,1 297，1.5 紫杉醇衍生物 5中紫杉醇含量的測定1 215,1 094,950 cm- .紫杉醇標準品溶于無(wú)水乙醇,分別配成從1.01.3.4聚乙二醇-2000-二酸-甘甘二肽(PEG _DA-μmol/L到20.0 pmol/L 五個(gè)樣品溶液,測定在227GG)4h的合成nm紫外吸收.由吸光度A/濃度C圖,求出紫杉醇的按方法1.3.3由1.0 gPEG -DA-NHS和0.221 g摩爾吸光系數ε,(e=4.51X 10* L●mol-1●cm-.然甘甘二肽制得,產(chǎn)物重0. 68 g,產(chǎn)率67%,熔點(diǎn)49.8后配制紫杉醇衍生物5的無(wú)水乙醇溶液,濃度約0.1C~50. 7 C. IR(KBr):2 887,1 966,1 736,1 650,1mg/mL,測定在227 nm的吸光度,由公式C= A/(be)368,1 360,1 280,1 241,1 113,963,843,521 cm-'.求出樣品中紫杉醇的濃度,式中b為比色皿厚度,b=11.3.5 聚乙二醇2000-二酸-異亮氨酸(PEG- DA-Ile)cm.用此濃度除以紫杉醇衍生物5的濃度,即得到樣4c的合成品中紫杉醇的含量.結果見(jiàn)表1.按方法1.3.3由1.0 gPEG-DA-NHS和0.200 g表1紫杉醇衍生物5 中紫杉醇的含量l-異亮氨酸制得,產(chǎn)物重0. 76g,產(chǎn)率75%,熔點(diǎn)39. 6Tab.1 Content of Taxol in derivative 5C~40.5 C.IR (KBr):2 886，1 736，1 673，1 541，衍生物5a5b55c5e1468，1359,1281,1115，963,843cmi1.含量/%225. 122:1.3.6 聚乙二醇-2000-二酸亮氨酸(PEG-DA-Leu)4d的合成2結果與討論按方法1.3.3由1.0 gPEG DA-NHS和0.200 gl亮氨酸制得,產(chǎn)物重0. 69g,產(chǎn)率68%,熔點(diǎn)46.0 C2.1 聚合物的選擇~47.2 C.IR (KBr):2 886，1 978，1 736， 1 672,中國煤化工PEG水溶性好、毒性低、l 651, 1 468，1 359，1 280，1 114, 963，843，532生物.JCHCNMH經(jīng)用于支載很多類(lèi)型藥cm-'物.由時(shí)PEG分子重大十2 000時(shí),其水溶性相近,而1. 3.7聚乙二醇 -2000-二酸-丙氨酸(PEG -DA-Ala)PEG分子量過(guò)高則Taxol的相對含量降低,因而選擇4e的合成分子量為2000左右的PEG..按方法力數據由1. 0 gPEG- DA-NHS和0.100 g2.2 中間體的合成的l-丙氨酸制得,產(chǎn)物重0.75 g,產(chǎn)率77%,熔點(diǎn)45.0 .中間體的合成流程如圖1所示..●810●天津大學(xué)學(xué)報.2001年第34卷第6期N-OHqPEG(OH),-- 2 PECHCH.COOH)DCC,DMAPPEG(0COCH,CH,0O-AA .- PEG(OCOCH,CH.CO-AA)AA:Pro,Glyly.,le, Leu,AlaTaxolPEG(OCOCH.CH,CO-AA2-TaxoL).圖1PEG-DA的合成Fig. 1 Synthesis of EPG-DA在合成PEG-DA(見(jiàn)圖1)時(shí),原料PEG -般均含基酸溶于NaHCO,溶液,使得氨基酸的羧基成為負離少量的水,而水的存在會(huì )產(chǎn)生副反應,因此反應前一般子形式，游離出的氨基與活潑酯發(fā)生氨解反應,得到加入甲苯,共沸蒸餾除去水.反應完畢后的分離十分簡(jiǎn)PEG- DA-AA.單,在堿性條件下PEG _DA很容易從有機相進(jìn)入水2.3 PEG DA-AA-Taxol的合成相，而在酸性條件下,又可以從水相被萃取到有機相利用PEG-DA-AA的羧基與Taxol的2'-羥基的(CH2Cl2),濃縮后加入大量乙醚即可沉淀出產(chǎn)品,這樣酯化反應,即可將Taxol連接到PEG上(見(jiàn)圖1).該經(jīng)過(guò)2次循環(huán),便得到很純的PEG_DA.酯化反應是在DMAP催化下,DCC為縮合劑完成的.PEG _DA與氨基酸連接時(shí),嘗試了兩種方法. (1)反應很快,通常幾小時(shí)內即可完成,但為使反應更徹PEG- DA制成活潑的?；溥?與氨基酸反應即可得底,一般反應24h.反應條件十分溫和,只需室溫攪到PEG -DA-AA;(2)PEG-DA轉化為活潑酯,與氨基拌,此可避免劇烈的條件導致Taxol降解.酸反應也得到PEG- DA- AA.但?；溥蚴只顫?遇2.4結構鑒定水很快分解變?yōu)镻EG DA.用它制備PEG DA-AA時(shí)紅外光譜對于鑒定在高分子骨架上引入官能團最常含有一部分PEG _DA,因此一般選用方法(2). 本實(shí)有效,以引入脯氨酸為例，從PEG到PEG-DA到驗所用活潑酯是由N-羥基丁二酰亞胺與PEG-DAPEG-DA-Pro(見(jiàn)圖2),只要觀(guān)察紅外光譜上羰基的吸反應制得.活潑酯與氨基酸連接反應為堿性條件下氨收峰就能斷定這些小分子是否連接到PEG的主鏈上.PEG廣PEG-COOHPEG-ProV]350025001900170015001300! 10090波數/cm"中國煤化工MYHCNMHG圖2 PEG COOH、PEG、PEG- Pro紅外光譜Fig. 2 IR spectrum of PEG-COOH ,PEG ,PEG -Pro .天津大學(xué)學(xué)報李金亮等:聚乙二醇支載的水溶性紫杉醇衍生物的合成●811●PEG無(wú)羰基吸收,PEG- _DA在1 736cm-'出現一個(gè)羰ol derivatives[P]. US 5 608 087,1997-03-04. .基吸收峰,而PEG- DA-Pro分別在1 734 cm-1和1. [3] Nicolaou K C , Riemer C G, Kere M A. Water soluble tax-641cm-'出現酯羰基和酰胺羰基的吸收，此證實(shí)脯氨ol derivatives[P].US 5 817 840,1998- 10- 06.[4] Gollk J,Madison D V ,Wright J J,et al. Phosphonooxy-酸已引入PEG主鏈上.methyl ethers of taxane derivatives[P]. US 5 646 176,1997- 07-08.3.結語(yǔ)[5] Digenis G . Kortright K H. Soluble prodrugs of paclitaxel[P]. WO 98/59 927. .從PEG2000出發(fā),對其兩端的羥基進(jìn)行官能團[6] Greenwald R B, Pendri A ,Zhao H. High molecular wei-化,分別引入丁二酸、氨基酸,最后引入Taxol.按此方ght polymer. based prodrugs[P]. WO 98/07 713.法,合成了-系列水溶性紫杉醇衍生物,為研究水溶性[7] Greenwald R B, Pendri A. High molecular weight poly-紫杉醇前藥奠定了基礎.mer- based prodrugs[P].US 5 614 549,1997-03-25.[8] Greenwald R B, Pendri A. High molecular weight poly參考文獻:mer- based prodrugs[P].US 5 880 131,1999- 03- 09.[1] Wani M C,Taylor H L,Welis M E,et al. [J]. Plant anti-[9] Paolo F. Succinic Half-esters of poly (ethylene glycol )sind their benzotriazole and imidazole derivatives astumor agent VI. The isolation and structure of taxol,aoligomeric drug binding matrices [J]. Macromol Chem,novel antileukemic and antitumor agent from taxus brevi-1981 ,182 :2183- 2192.folia[J].J Am Chem Soc,1971 ,93(9) :2325 - 2327.[2] Nicolaou K C ,Riemer C G ,Kere M A. Water soluble tax-SYNTHESIS OF WATER -SOLUBLE TAXOL PRODRUGS BONDED WITH PEGLI Jin-liang, FENG Xia, LIU Bin, YUAN Ying-jin(School of Chemical Engineering and Technology , Tianjin University ,Tianjin，300072 ,China)Abstract : Suceinic acids and amino acids were introduced into the molecular skeleton of Polyethylene glycol (PEG)through functionalization to give PEG -DA-AA. Esterification of 2' -OH of taxol with different PEG DA-AA pro-duced a series of water-soluble taxol derivatives.Key words :synthesis ;taxol ; water- soluble ;polyethylene glycol ;amino acid(本文編輯王新英)中國煤化工MYHCNMHG