聚乙二醇修飾小分子藥物的新方法

第24卷第1期高分子材料科學(xué)與工程Vol 24. No. 12008年1月POLYMER MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERINGJan.2008聚乙二醇修飾小分子藥物的新方法宋春梅,莊小璐,謝美然,張以群(華東師范大學(xué)化學(xué)系,上海200062)摘要:以煙酸、苯甲酸、對硝基苯甲酸三種臨床上有意義的小分子藥物為模型藥物,通過(guò)兩步法把這類(lèi)帶有羧基的小分子藥物以可降解的酯鍵連接到聚乙二醇(PEG)上,產(chǎn)物收率達80%~85%。由酯鍵的降解達到對小分子藥物的緩釋。對于所合成的大分子前藥用IR,HNMR,DsC進(jìn)行表征,說(shuō)明小分子藥物鍵合到PEG上;產(chǎn)物可溶于絕大多數有機溶劑;提高了在水中的溶解性能。著(zhù)重以PEG煙酸酯為例進(jìn)行詳細的討論。關(guān)鍵詞:聚乙二醇;煙酸;小分子藥物;修飾;兩步法中圖分類(lèi)號:0632文獻標識碼:A文章編號:1000755(2008)01-0143-04小分子藥物由于半衰期(t12)短、清除快,5h,干燥除水;二氯亞砜(A.R.):直接使用;苯臨床應用常需要重復給藥,增加了對人體的毒AR.):用4A分子篩放置過(guò)夜,氮氣氛下蒸副作用;且水溶性差影響人體吸收。為了解決出放入分子篩備用;煙酸(CP.):用蒸餾水重上述問(wèn)題,近年來(lái)對小分子藥物的修飾成為研結晶兩次;苯甲酸(A.R):真空干燥;對硝基苯究熱點(diǎn)。聚乙二醇( Scheme1)無(wú)毒、無(wú)致畸性、甲酸(A.R.):真空干燥;無(wú)水乙醚(A.R.);三無(wú)免疫原性、半衰期(t1a)長(cháng),種類(lèi)多,水溶性乙胺(A.R.):用無(wú)水CaC2放置過(guò)夜氮氣氛和生物相容性好,用其改性的小分子藥物水溶下蒸出,放入分子篩備用。性好1-3。但是聚乙二醇的羥基活性低,難直1.2聚乙二醇煙酸酯的合成接進(jìn)行反應,通常采用活化的PEG來(lái)進(jìn)行藥物1.2.1煙酰氯的合成:取煙酸1.24g(10修飾{1∴‘S,而活化的PEG價(jià)格昂貴,且難制mol),于50mL圓底燒瓶中,在磁力攪拌下慢備。煙酸即3-吡啶甲酸,是臨床上有意義的小慢滴加二氯亞砜3mL(40mmol),滴加完畢,分子藥物但存在諸如誘發(fā)潰瘍病加重糖尿病0℃油浴反應1h,反應有氣泡產(chǎn)生,待體系中等副作用,從而限制了它的臨床應用。本文選無(wú)固體和氣泡產(chǎn)生時(shí)停止反應。減壓蒸去過(guò)用了煙酸等小分子藥物為模型,通過(guò)可降解的量的二氯亞砜加人干燥苯沸騰10min,減壓酯鍵鍵合于聚乙二醇上,獲得PEG修飾的大分除苯,蒸干,得白色固體即煙酰氯子前藥。以二氯亞砜為偶聯(lián)劑,把小分子藥物1.2.2聚乙二醇煙酸酯的合成:取聚乙二醇鍵合于PEG上,便于純化。此方法簡(jiǎn)單且收率10.6g(24mmo),于100mL圓底燒瓶中加入高,成本低。30mL無(wú)水苯,在磁力攪拌下使其溶解。將溶解的聚乙二醇滴加至煙酰氯中,加畢,緩慢加入1實(shí)驗部分3.5mL的三乙胺,氮氣氛下磁力攪拌,于80℃1.1原料油浴下回流24h,待反應結束后,濾除沉淀物,聚乙二醇4000(CP):經(jīng)90℃油浴抽真空濾液濃縮,用無(wú)水乙醚沉淀得粗產(chǎn)物;粗品用苯中國煤化工收稿日期:2006-11-22;修訂日期:2007-05-31某金項目:國家自然科學(xué)基金資助項目(20474017)CNMHG聯(lián)系人:宋舂梅,主要從事生物醫用高分子載體、水性有機/無(wú)機納米材料和新型功能材料研究, E- mail: among@ chem. ec高分子材料科學(xué)與工程2008年溶解放置過(guò)夜抽濾除去不溶物濾液濃縮,無(wú)氣泡產(chǎn)生,待體系中無(wú)固體和氣泡產(chǎn)生時(shí),停止水乙醚沉淀;重復三次,真空于燥至恒量,得精反應。減壓蒸去過(guò)量的二氯亞砜,加入干燥苯,制后的產(chǎn)物收率85%。反應流程圖見(jiàn) Scheme沸騰10min,減壓除苯,蒸干,得白色固體,即對硝基苯甲酰氯13聚乙二醇苯甲酸酯的合成L.4.2聚乙二醇對硝基笨甲酸酯的合成:取1.3.1苯甲酰氣的合成:取苯甲酸122g(10聚乙二醇10.6g(2.4mmol),于100mL圓底mno),于50mL圓底燒瓶中,在磁力攪拌下慢燒瓶中加入30mL無(wú)水苯,在磁力攪拌下使其慢滴加二氯亞砜3mL(40mmo),滴加完畢,90溶解。將溶解的聚乙二醇滴加至對硝基苯甲?！嬗驮?反應3h,過(guò)程中有氣泡產(chǎn)生,待反應體氯中,加畢,緩慢加入3.0mL的三乙胺,氮氣系中無(wú)固體和氣泡產(chǎn)生時(shí),停止反應。減壓蒸氛下磁力攪拌,于80℃油浴下回流24h,待反去過(guò)量的二氯亞砜,加人干燥苯,沸騰10min,應結束后,濾除沉淀物,濾液濃縮,用無(wú)水乙醚減壓除苯,蒸干,得白色固體,即為苯甲酰氯。沉淀得粗產(chǎn)物;粗品用苯溶解放置過(guò)夜,抽濾,ChO除去不溶物濾液濃縮,無(wú)水乙醚沉淀;重復三次,真空干燥至恒量,得精制后的產(chǎn)物,收率85%AH. Poly(ethYlene glycol15分析測試1.5.1紅外光譜分析: Nicoletnexus670FTIRstud Mbbrwio PEG"oN紅外儀,KBr壓片。hylene gly1.5.2核磁共振測定:HNMR譜用BrukerDRX00MHz核磁共振波譜儀測定,四ooH sOC↑甲基硅烷(TM)為內標爾代氯仿(cC)為溶劑TEA H0-P2-OH1.5.3DSC測定:CDR1差動(dòng)熱分析儀,加熱c速率為10℃min,試樣量為10mg,掃描溫度范圍為298K~523K,標準樣為aA2O3溫度-p21-D/校正,線(xiàn)性關(guān)系符合儀器標準。Scheme 2 The synthesis steps of PEG(nicotinic acid)21.3.2聚乙二醇-苯甲酸酯的合成:取聚乙二2結果與討論醇10.0g(2.4mmo),于100mL圓底燒瓶中2.1聚乙二醇煙酸酯的表征加人30mL無(wú)水苯,在磁力攪拌下使其溶解。2,1.1聚乙二醇-煙酸酯紅外光譜分析:Fig.1將溶解的聚乙二醇滴加至苯甲酰氯中加畢,緩為FEG煙酸酯的R譜圖在123.66cm處慢加入30mL的三乙胺氮氣氛下磁力攪拌,出現較強的羰基吸收峰證明產(chǎn)物中有酯基存于8℃油浴下回流24h,待反應結束后,濾除在;1591.9cm,1468.08cm,1343.82沉淀物濾液濃縮,用無(wú)水乙醚沉淀得粗產(chǎn)物;cm為吡啶環(huán)上的C-H伸縮振動(dòng);28895粗品用苯溶解放置過(guò)夜抽濾除去不溶物,濾cm為C-H伸縮振動(dòng):11.0m-1為C液濃縮無(wú)水乙醉沉淀;重復三次,真空干燥至O-C反對稱(chēng)伸縮振動(dòng)。恒量得精制后的產(chǎn)物,收率80%2.1.2聚乙二醇煙酸酯核磁氫譜分析:Fig,21.4聚乙二醇對硝基苯甲酸酯的合成為PEG煙酸酯的HNMR譜,89.2、8.7、8.31.4.1對硝基苯甲酰氟的合成:取對硝基苯甲7.4為吡啶環(huán)質(zhì)子峰;84.5、3.8為與酯鍵直接酸1.67g(10mnol),于50mL圓底燒瓶中,在相連中國煤化工-中的質(zhì)子磁力攪拌下慢慢滴加二氯亞砜3mL(40峰;CNMHG2)2中H質(zhì)子mmo),滴加完畢,90℃油浴,反應6h,反應有峰。第1期宋春梅等:聚乙二醇修飾小分子藥物的新方法(DMF)、二甲基亞砜(DMSO)、乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮等多數有機溶劑。尤其重要的是,改善了煙酸的水溶性。室溫下1g煙酸溶解在60mL水中,實(shí)驗表明,1gPEG煙酸酯室溫下能溶解在0.5mL水中,提高了煙酸的水溶性,便于口服后人體吸收。30001000Fig.1 The IR spectrum of PEG(nicotinic acid)300020001000Fig 4 The IR spectrum of the product of DMSO as solvent2.2聚乙二醇-煙酸酯的合成條件聚乙二醇的酯化有廣泛的用途。本文通過(guò)聚乙二醇與酰氯化后的小分子藥物反應,產(chǎn)物Fig 2 TheH-NMR spectrum of PEG(nicotinic acid)收率高且易提純,但均有HC生成,故在第二2.1.3聚乙二醇煙酸酯的DSC譜圖分析步反應中引人三乙胺,與生成的HC成鹽,避Fg3為聚乙二醇(曲線(xiàn)a,聚乙二醇煙酸酯免了因HC存在而使聚乙二醇斷鏈的可能。(曲線(xiàn)b)和煙酸(曲線(xiàn)c)的DSC譜圖。從Fg本方法提高了目標產(chǎn)物的收率,為85%。3中看出,65℃處為純聚乙二醇的Tm峰,與文二氯亞砜是合成反應中常用試劑,在該方獻值吻合67。煙酸在2375℃處存有一Tn法的使用過(guò)程中控制二氯亞砜的用量是合成反峰存在,而聚乙二醇煙酸酯中在237.5℃處無(wú)應的關(guān)鍵之般是藥物反應量的1~2倍吸熱峰。說(shuō)明煙酸已鍵合于聚乙二醇上,且產(chǎn)過(guò)多的二氯亞砜會(huì )影響氯甲?；锏氖章?。物純度高。反應溫度的控制是合成的另一關(guān)鍵,溫度取決于原料的性質(zhì),一般控制在70℃~90℃之間。需要注意的是反應結束后,將過(guò)量的二氯亞砜減壓除去,以免對第二步反應產(chǎn)生影響。為了尋找更有效的合成工藝條件,進(jìn)行了溶劑的選擇實(shí)驗。煙酸不溶于乙醇、二氯甲烷、THF(r.t.)等大多數有機溶劑。把第二步反應中毒性高的溶劑苯換成DMSO,合成產(chǎn)物用IR方法分析(見(jiàn)Fig4),在波數1723.66cm-附(℃)近沒(méi)有出現較強的羰基吸收峰,證明沒(méi)有酯鍵生成,說(shuō)明此產(chǎn)物不是目標產(chǎn)物。這是由于Fig 3 Differential scanning calorimetry(DSC)curves of(a)PEG4000(b) PEG-( nicotinic acid),(c)DMV凵中國煤化工VO不能作為此CNMHG劑相比易于揮2.1.↓PEG煙酸酯的溶解性能:PEG煙酸酯發(fā),最終選用苯作為溶劑,為界面反應?？扇苡谒臍溥秽?TH)、N,N二甲基甲酰胺3結論146高分子材料科學(xué)與工程2008年本文采用偶聯(lián)劑二氯亞砜將小分子藥物氯甲?；?然后將其以可降解的酯鍵鍵合到聚41 Sadzuka y, Sugiyama I,TwnT,aa.,mrJ乙二醇上,反應十分完全。本方法提高了目標[5] Lele B S, Hoffman A S.I. Control Release, 2000, 69修飾物的收率,而且鍵合率高,成本低?？蛇m應于帶有羧基且不含于擾基團的小分子藥物的(6]MhmD,Ugal, Ridell A.,sal. Polyme,200,4PEG修飾。用PEG修飾過(guò)的煙酸,水溶性提12210高[7] Zheng L, Wang Y Z, Yang KK, ef aL. European Poly-參考文獻:[8]邢其轂( XING Q-yi),徐瑞秋( XU Runi-qiu),周政[1 Greenwald R B, Choe Y H, McGuire ], e al. J. Ad丌 HOU Zheng),等.基礎有機化學(xué)( Fundamental Organanced Drug Delivery Reviews, 2003, 55: 217.ic Chemistry).北京:高等教育出版社(eing:Ad-[2] GreenwaldR B. I. Control Release, 2001, 74: 159vanced Education Press),第2版( Edition2),200[3] Francesco M V, Gianfranco Pasut. DDT, 2005,10The New Method of PE Gylated Chemical MedicineSONG Chun-mei, ZHUANG Xiao-lu, XIE Mei-ran, ZHANG Yi-qunDepartment of Chemistry, East China Normal University, Shanghai 200062, china)ABSTRACT: In this paper, nicotinic acid, benzoic acid and p-nitrobenzoic applied in clinical were usedas the model drugs. Small molecular drugs with carboxyl were PEGylated via degradable ester bondsby two-step process. The yield of products were 80%-85%. The small molecular drugs will be released by the degradation of ester bonds. The macromolecular prodrugs were characterized by IR,'HNMR and DSC. The results suggeste that small molecular drugs are conjugated to PEG. Products aredissolvable in most organic solvents such as CH2C2、THF、(H3CHOH、CHO3、 CH3COCH3、DMF、DMsO. The solubility of the products has been improved in aqueous solutions. The example of PEg(nicotinic acid )2 had been discussed detailedlyKeywords: polyethylene glycol; nicotinic acid; small molecule drugs; modification; two-step process中國煤化工CNMHG