單端馬來(lái)酰亞胺基功能化聚乙二醇的制備

第41卷第3期應用化工Vol.41 No. 32012 年3月Applied Chemical IndustryMar. 2012單端馬來(lái)酰亞胺基功能化聚乙二醇的制備王婷',孟慶斌”,王晨宏",倪才華'(1.江南大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,江蘇無(wú)錫214122 ;2.軍事醫學(xué)科學(xué)院毒物藥物研究所.北京100850)摘要:以PEC2000為初始原料,通過(guò)與小分子的反應, 將其一端羥基保留,得到NH2-PEC2000-0H,然后將NH2-PE2000-0H與6-(馬來(lái)酰亞胺基)已酸琥珀酰亞胺酯反應,得到單端馬來(lái)酰亞胺基修飾的聚乙二醇( Mal-( CH2)s-CONH-PEG2000-0H)。經(jīng)過(guò)' H NMR驗證,結果表明,通過(guò)這條合成路線(xiàn)能夠成功得到單端馬來(lái)酰亞胺基功能化的聚乙二醇。關(guān)鍵詞:聚乙二醇( PEC) ;單端功能化;馬來(lái)酰亞胺中圖分類(lèi)號: TQ 31;0 631文獻標識碼:A文章編號:1671 -3206(2012)03 -0438 -04Preparation of monofunctional maleimido-poly( ethylene glycol)WANG Ting' ,MENG Qing bin2 , WANG Chen -hong2 ,NI Cai hua'(1. School of Chemical and Material Engineering ,Jiangnan University , Wuxi 214122 , China;2. Institute of Pharmacology and Toxicology ,Academy of Military Medical Sciences，Beijing 100850 ,China)Abstract : With PEG2000 as initial material , NH2- PEG2000-0H was first synthesized from 0H-PEG2000-OH, and then Mal-( CH, )5-CONH-PEG2000-0H was made from NH2 -PEG2000-0H and 6- maleim-idohexanoic acid N-hydroxysuccinimide ester. The structure of the fnal product and intermediates werecharacterized and confirmed by " H NMR. The results revealed that the heterobifunctional PEG with a ma-leimide group on one end and a hydroxyl group at the other can be obtained by this method.Key words : poly( ethylene glycol) ( PEC) ; heterobifunctional; maleimide聚乙二醇(PEG),是一種既能溶于水也可以溶基在多肽蛋白組成中數量不多,但是位置確定,可對于多種有機溶劑,無(wú)毒以及具有良好的生物相容性巰基進(jìn)行定點(diǎn)修飾14]。目前,應用較多的是將聚乙的高分子材料。PEC以其優(yōu)良的理化特性,廣泛地二醇端基活化為馬來(lái)酰亞胺基,與巰基在溫和的條應用于藥學(xué)和生物醫學(xué)領(lǐng)域1-3]。PEG修飾后的藥件下就能反應,這也是目前多肽或蛋白PEG修飾的物與原型藥物相比,具有提高藥物溶解性,延長(cháng)半衰主要方式1516]。作為連接臂的PEG另-端還需要期，血液濃度波動(dòng)較小,減少免疫原性和抗原性,降不同的基團來(lái)進(jìn)行其他的反應,這種一端為馬來(lái)酰低毒性等優(yōu)勢4s]。紫杉醇等難溶性藥物經(jīng)PEG修亞胺基另一端為其他基團的PEG在生物大分子修飾后,溶解性和藥效均可得到提升|0)。在體內半衰飾連接上具有重要的作用。期短的多肽蛋白類(lèi)藥物可通過(guò)PEG修飾的方式延本文介紹了一種將聚乙二醇- -端羥基活化為馬來(lái)酰亞胺基,另一端羥基保留的化學(xué)合成路線(xiàn)。首長(cháng)半衰期。聚乙二醇作為修飾劑時(shí),功能化的端基成為與先將PEG的一端氨基化,再與所合成的小分子6-其他分子反應的位點(diǎn),具有不同端基的PEG因可以(馬來(lái)酰亞胺基)己酸琥珀酰亞胺酯反應,得到單端作為連接臂在兩端進(jìn)行不同的反應,而應用更加廣馬來(lái)酰亞胺基修飾的PEG。一般來(lái)說(shuō),把氨基轉化泛[9。這種不同端基的PEG可以將生物大分子連成馬來(lái)酰亞胺基方法是先將氨基與馬來(lái)酸酐反應酰接于基質(zhì)表面,對藥物進(jìn)行特定位點(diǎn)的修飾,以及對化后再經(jīng)過(guò)環(huán)合,得到馬來(lái)酰亞胺基。但是,這種方納米粒子進(jìn)行功能基化用于生物檢測或特定的識法使得大分子反應不完全,分離純化難度也增加。別1013]。在PEG修飾多肽、蛋白類(lèi)藥物應用中,巰.本工作采取的方法不僅反應條件簡(jiǎn)單而且可以提高中國煤化工收稿日期:2011-12-29修改稿8期:2012-01-16.DHCNMHG作者簡(jiǎn)介:王婷(1986-),女,湖北潛江人,江南大學(xué)在讀碩士研究生,師從倪才華教授,盂慶斌切理研究員,主要從事功能化聚合物的合成。電話(huà):15810644025 ,E - mail:wt65298938@ 163. com通訊聯(lián)系人:孟慶斌, E - mail: nankaimqb@ yahoo. com. cn;倪才華, E - mail :nicaihua2000@ 163. com第3期王婷等;單端馬來(lái)酰亞胺基功能化聚乙二醇的制備439氨基PEC的反應程度同時(shí)使分離純化簡(jiǎn)單化。發(fā)儀;DZF6020型真空干燥箱;VarianMereuryVx1實(shí)驗部分400MHz核磁共振儀; API 3000型三重四極桿串聯(lián)1.1 試劑與儀器質(zhì)譜儀。.聚乙二醇( PEG2000)、氨基己酸、馬來(lái)酸酐、疊1.2實(shí)驗方法氮鈉、三苯基膦、對甲苯磺酰氯、二氯甲烷、四氫呋以PEG2000為原料,先合成- -端為氨基- -端為喃、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽羥基的聚乙二醇NH2-PEC2000-0H17),再與一端為( EDC. HC1)、N-羥基琥珀酰亞胺( NHS)、無(wú)水硫酸馬來(lái)酰亞胺基--端為琥珀酰亞胺的雙官能團連接臂鈉醋酸均為分析純。6-(馬來(lái)酰亞胺基)己酸琥珀酰亞胺酯18]反應,最終Sartorius BS1 10S型電子天平; DF-101S集熱式得到一端為馬來(lái)酰亞胺基一端為羥基的聚乙二醇，恒溫加熱磁力攪拌器;EYELA0SB-2100型旋轉蒸具體合成路線(xiàn)如下:HoAOH_TC hrotoH_ NaN_n如0Ha)(bP(h)zNHW入H H以( ~ 入,oHc)wm sooH-_- 點(diǎn)一(s1.2.1 Ts0-PEG2000-0H(a)的合成 圓底燒瓶中,馬來(lái)酸酐和13.4 g氨基己酸,溶于50 mL醋酸,室加人稱(chēng)量40 g PEG2000,5.6 mL Et,N與200 mL溫下攪拌反應4 h后,回流過(guò)夜。減壓除去醋酸。CH2Cl。將1.9 g對甲苯磺酰氯(TsCl)溶于適量硅膠柱層析分離純化,得到白色固體(d)10.6g,產(chǎn)CH2Cl2 ,緩慢滴人燒瓶中,在室溫下攪拌反應,溶液率45% (展開(kāi)劑CH2Cl2 :EA = 5:1,Rf = 0. 38)。由無(wú)色變?yōu)闇\黃色,產(chǎn)物為T(mén)s0-PEG2000-0Ts、TsO-1.2.56-( 馬來(lái)酰亞胺基)已酸琥珀酰亞胺酯(e)PEG2000-0H的混合物。硅膠柱層析分離純化,得的合成將10.62g(d) 、8.6 g NHS、14.4 g EDC●到白色蠟狀產(chǎn)物(a)8 g,產(chǎn)率38% (展開(kāi)劑為HCl溶于180 mL CH2Cl2, 先在冰浴下攪拌反應CH2Cl2 :CHzOH = 7:1,Rf = 0.7)。0.5h,然后在室溫下攪拌反應36h,溶液變?yōu)槌吻?.2.2 N;-PEG2000-0H(b)的合成 將8 g(a),淺紅色。硅膠柱層析純化分離,得到白色固體(e)0.39gNaN,,60mL乙腈在100C油浴下,攪拌回流12.3 g,產(chǎn)率80% (展開(kāi)劑CH2Cl2 :EA = 5:1,Rf=36 h,冷卻至室溫,加水稀釋,用CH2Cl2萃取4次,0.60)。合并有機相,加入無(wú)水Na2SO。干燥,過(guò)濾,旋干溶1.2.6 Mal-( CH2)-CONH-PEG2000-0H(f)的合成劑,得到白色蠟狀物( b)6.4 g,產(chǎn)率80%。將2 g(c)與0.9 g(e)溶于25 mL CH2Cl2 ,室溫下1.2.3 NH2-PEG2000-0H(c) 的合成將(b)攪拌反應48h,硅膠柱層析純化分離,得到淺黃色固6.4g,三苯基膦1.68 g,水0.17 g,THF 40mL。在體(f)0.9 g,產(chǎn)率45% (展開(kāi)劑為CH2CL :CH,OH .室溫下攪拌反應48h。旋干溶劑,得到淺黃色粘稠= 6:1,Rf = 0.67)。油狀物,加人35 mL的5% HCl, 室溫下攪拌1 h,有2結果與討論白色沉淀生成,過(guò)濾,除去沉淀。濾液用無(wú)水乙醚洗2.1 TsO-pEC2000_∩H 的豐紙3次,取水相,用NaOH溶液調節至pH =10,放入冰由圖1中國煤化工，苯磺?；江h(huán)箱冷藏過(guò)夜。次日過(guò)濾除去固體,旋干溶劑,得到粗上標為b的YHCNMHG7. 34處苯環(huán)產(chǎn)品(c)5.8 g,粗產(chǎn)率90%。上標為c的兩個(gè)H,顯示為雙峰;δ = 4. 16處與磺1.2.4 Mal-( CH2)s-C00H(d)的合成稱(chēng)取 10 g?；噙B的亞甲基上的兩個(gè)H(標為d),顯示為三440應用化工第41卷重峰;δ = 3.85 ~3.5處為PEG中亞甲基上所有H 2.4 Mal-( CH2)s-COOH的表征(標為e),顯示為多重峰;δ*= 2. 45處為對苯磺酰由圖4可知,在δ =6.7處為馬來(lái)酰亞胺基雙鍵基中甲基上的三個(gè)H(標為a),顯示為單重峰;δ =上的兩個(gè) H(標為g) ,顯示為單峰;8 =3.5處為直接7.2為CDCl,的溶劑峰。與馬來(lái)酰亞胺相連亞甲基上兩個(gè)H(標為a),顯示為三重峰;δ=2.35處為直接與羧基相連的亞甲基上兩個(gè)H(標為e),顯示為三重峰;δ=1.6處為5位碳和3位碳的亞甲基上4個(gè)H(標為b和d),發(fā)生偶合,顯示為多重峰;δ=1.34處4位碳亞甲基上兩個(gè)H(標為c) ,顯示為五重峰。在負離子模式下,產(chǎn)生了[M-H]~離子峰m/z=210.2,可得M =211,與預期結果-致。- -級全掃描質(zhì)譜圖見(jiàn)圖5。圖1 Ts0-PEG2000-0H 的核磁圖譜( CDCI,)Fig.1 'H NMR spectrum of Ts0-PEG2000-0H (CDCl,)2.2 N3-PEG2000-0H 的表征由圖2可知,δ=3.85 ~3.5處為PEG中亞甲基上所有H(標為b) ,顯示為多重峰;δ =3.4處為直接與疊氮基相連的亞甲基上的兩個(gè)H(標為a),顯示為三重峰。圖4 Mal-( CH2);-COOH的核磁圖譜( CDCl,)nyotoy onFig.4' H NMR spectrum of Mal-( CH2 )s-C00H (CDCI,)210.2.096.3圖2 N-PEG2000-0H的核磁圖譜( CDCI, )1.0Fig.2 'H NMR spectrum of N,-PEG2000-0H (CDCI])69.3113.316.22.3 NH-PEG2000-OH 的表征50100 150200250300由圖3可知,在δ = 3.5~3.85 處為PEG中亞甲基上的H(標為b),顯示為多重峰;δ = 2. 86處圖5 Mal-(CH2)s-COOH 的質(zhì)譜圖譜為直接與氨基相連的亞甲基上的兩個(gè)H(標為a),ig.5 ESI spectrum of Mal-( CH2)s-CO0H顯示為三重峰。2.5 6-( 馬來(lái)酰亞胺基)己酸琥珀酰亞胺酯的表征由圖6可知,在8=6.7處為馬來(lái)酰亞胺基雙鍵上兩個(gè)H(標為g) ,顯示為單峰;δ=3.5處為直接與以Y ogo on馬來(lái)酰亞胺相連亞甲基上兩個(gè)H(標為a),顯示為三重峰;δ =2.84處為琥珀酰亞胺基.上四個(gè)H(標為f),顯示為單重峰;δ= 2.6處為2位碳亞甲基上兩個(gè)H(標為e) ,顯示為三重峰;δ=1.78處為5位碳亞甲基上兩中國煤化工:峰;δ=1.6為3位碳亞甲AYHCNMHG示為五重峰;.圖3 NH2-PEG2000-0H 的核磁圖譜( CDCl,)δ=1.4為4位碳亞甲基上兩個(gè)H(標為c),顯示為Fig.3. 'H NMR spectrum of NH2-PEG2000-0H (CDCl,)五重峰。第3期王婷等:單端馬來(lái)酰亞胺基功能化聚乙二醇的制備4418圖6 6-(馬來(lái)酰亞胺基)己酸琥珀酰亞胺酯圖8 Mal-( CH2 )-CONH-PEC2000-0H核磁圖譜( CDCI,)核磁圖譜( CDCl,)Fig.8 'H NMR spectrum of Mal-( CH2 )-CONH-Fig.61 H NMR spectrum of 6. maleimidohexanoic acidPEG2000-0H (CDCI,)N-hydroxysuccinimide ester (CDCl,)在正離子模式下,產(chǎn)生了[M +H]'的準分子峰3結論m/z= 309.5, 同時(shí)產(chǎn)生了[M f Na]*的陽(yáng)離子加和本研究以PEG2000為原料,先將單端羥基功能物m/z=331.3,可得到M =308,與預期結果- - 致?；癁榘被?然后再與雙官能團小分子連接臂反應,與一級全掃描質(zhì)譜圖見(jiàn)圖7。單一的大分子反應相比,這樣更加易于提高反應程10.0度和簡(jiǎn)化分離純化工作。經(jīng)過(guò)'H NMR檢測,最終| 331.3能夠成功的合成單端馬來(lái)酰亞胺功能化的聚乙二8.00醇6.00參考文獻:4.0010.194.3[1] Dreborg s, Akerblom E. Immunotherapy with monome-2.00216.3 309.5thoxypolyethylene glycol modified allergens[J]. Crit Rev138166.“326.4409.4 462.4Ther Drug, 1990 ,6(4) :315-365.100 150 200 250 300 350 400 450 500[2] Yamaoka T, Tabata Y, Ikada Y. Distribution and tssuem圖7 6-( 馬來(lái)酰亞胺基)己酸琥珀酰亞胺酯質(zhì)譜圖譜uptake of poly ( ethylene glycol) with diferent molecularFig.7 ESI spectrum of 6-maleimidohexanoic acidweights after intravenous administration to mice[J]. JN-hydroxysuccinimide esterPharm Sci，1994, 83(4) :601-606.2.6 Mal-( CH2)s-CONH-PEG2000-OH的表征[3] Zalipsky s. Functionalized poly ( ethylene glycols) for由圖8可知，在δ=6.7處為馬來(lái)酰亞胺基雙preparation of biologically relevant conjugates[J]. Bio-鍵上兩個(gè)H(標為g),顯示為單峰;在δ= 3.4 ~conjugate Chem, 1995 ,6(2) :150-165. .3.85處為PEG中亞甲基上的H(標為f),顯示為多[4Reddy K R. Cntoll release ,eglatinlipomal for-重峰;直接與馬來(lái)酰亞胺相連亞甲基上兩個(gè)H(標.mulations: New mechanisms in the delivery of injectabledrugs[J]. Ann Pharmacother ,2000 ,34 (7) :915-923.為a),應在δ= 3.5處有一個(gè)三重峰埋沒(méi)在PEG的.[5] Harrington K J, Mohammadtaghi s, UsterPS,et al. E-亞甲基上的H的峰中;δ=2.1處為與酰胺鍵相連fective targeting of solid tumors in patients with locally羰基相鄰的亞甲基上的H(標為e),顯示為三重峰; .advanced cancers by radiolabeled pegylated liposomesδ=1.6處為連接臂上3位和5位碳上亞甲基的H[J]. Clin Cancer Res, 2001 ,7(2) :243-254.(分別標為d和b) ,顯示為多重峰;δ= 1.3處為連[6]Feng X, Yuan Y J, Wu J C. Synthesis and evaluation of接臂上4位碳上亞甲基H(標為c),顯示為五重峰。water-soluble paclitaxel prodrugs[ J]. Bioorg Med Chem與圖6相比,圖8中出現了δ = 3.4~3. 85的PEG .lett,2002 ,12(22) :3301 -03.亞甲基上的H峰,并且δ= 2. 84處為琥珀酰亞胺基[7]Thompson M, Vadala T, Vadala M , et al. Synthesis and上四個(gè)H的單峰消失,連接臂上23、4、5位碳亞甲applications of heterobifunctional poly ( ethylene oxide )基上H的化學(xué)位移向高場(chǎng)發(fā)生了細小遷移,說(shuō)明琥oligom中國煤化工::345-373.珀酰亞胺基脫去,連接臂與聚合物已連接上,形成了[8]熊成JTY.HCNMHG術(shù)生物的合成研究進(jìn)展。小同」心報1:945.酰胺鍵。(下轉第4444頁(yè)).444應用化工第41卷100參考文獻:95[1] 章思規.精細有機化學(xué)品技術(shù)手冊(下冊)[M].北京:90科學(xué)出版社,1992 :967.2] 陳平.環(huán)己醇脫水制備環(huán)己烯催化劑綜述[J].應用化80工，2004(3):3-5.[3]牛梅菊 ,崔慶新,張立云.環(huán)己醇催化脫水制備環(huán)已烯75的研究[J].化學(xué)世界,2004(8) :418420.701[4]古緒鵬,余維琴,黃玉榮.粉煤灰復合固體酸催化合成催化劑重復使用次數次環(huán)已烯的應用研究[J].化工進(jìn)展,2004 ,23(2):195-圖4 [ BMIm]NO,的重復使用性197.rig.4 The reusability of { BMIm]NO3[5]張敏袁先友.脫鋁超穩Y沸石催化環(huán)已醇脫水制備由圖4可知,隨著(zhù)離子液體循環(huán)使用次數的增環(huán)已烯[J].精細化工,2000 ,17(5) :287-289.加,產(chǎn)品的收率呈現緩慢下降的趨勢,但即使在第4[6] 王蘭芝,楊立靜,趙笑虹,等.綠色化學(xué)理念下合成環(huán)次重復實(shí)驗時(shí),環(huán)己烯的收率仍然達到88%。說(shuō)明已烯的研究進(jìn)展[J].河北師范大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)離子液體[ BMIm]NO,在反應條件下具有較好的穩版,2009 ,33(2) :231-235.定性,其催化活性并沒(méi)有隨重復使用次數的增加而[7]方 東,鞏凱,施群榮,等. 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