製備高純度聚乙二醇醛衍生物的方法

2023-06-20 19:12:46

專利名稱：製備高純度聚乙二醇醛衍生物的方法
技術領域：
本發明涉及製備高純度聚乙二醇醛衍生物的方法。
背景技術：
聚乙二醇(PEG)是眾所周知的代表性親水聚合物，與天然聚合物和合成聚合物一 樣，聚乙二醇能與水分子形成氫鍵。PEG可溶於許多有機溶劑，並且對人類幾乎無毒。由於PEG在水中完全伸展，因此 其可以與各種藥物(蛋白質、肽、酶、基因等)綴合以通過空間位阻降低藥物分子的毒性並 保護藥物分子的活性免受人體免疫系統的影響。因此，可將PEG應用於各種藥物以減緩其 從血液中的清除。此外，當PEG連接於具有良好藥效但具有高毒性和低溶解性的藥物時，所得的 PEG-藥物具有改善的溶解性和降低的毒性。為了將PEG引入藥物，在PEG鏈末端連接各種官能團。PEG-丙醛用於通過綴合來增加藥物的溶解性和功效。PEG-丙醛和甲氧基PEG-丙醛(mPEG-丙醛)可通過氧化PEG的末端羥基或引入 縮醛基團隨後水解而獲得。例如，美國專利第6，465，694號公開了製備PEG-醛衍生物的方 法，其中將氧氣添加至PEG和催化劑的混合物中以將-CH2OH基團氧化為-CH0。然而，在大 多數氧化條件下，PEG鏈會分解。並且，在PEG鏈末端引入縮醛基因為反應物昂貴而不適於 商業化。此外，關於PEG化或PEG與藥物的共價連接，美國專利第4，002，531號(Pierce Chemical Company)公開了以MnO2氧化mPEG( 1K)以製備mPEG醛並將其連接於胰蛋白酶 (PEG化)，從而用作藥物遞送系統的方法。然而，該氧化反應會導致PEG鏈的分解增加。而 且，轉化率並不高，為80%以下。在J. Polym. Sci. Ed，1984，22，第 341-352 頁中，通過下述方法製備了 PEG-乙醛 使PEG(3.4K)與溴乙醛反應以製備PEG-縮醛，然後水解。根據該文獻，末端醛基的活化度 為約65%，其他的約35%仍是未反應的羥基。因此，不經過進一步的純化，其不適用於藥物 遞送系統。在美國專利第4，002，531 號(University of Alabama, Huntsvilie)中，當 PEG 與具有縮醛基的小分子反應時，PEG鏈末端的羥基被高反應性的巰基(-SH)取代。考慮到 PEG-OH具有低反應性且難以通過親核取代與單一分子反應，因此預計活化度與J. Polym. Sci. Ed，1984，22，第341-352頁的報導(約65% )不會有太大差異。美國專利第5，990，237 號(Shearwater Polymers, Inc)提出 了這樣的方法將PEG 醛與各種具有氨基的水溶性聚合物(蛋白、酶、多肽、藥物、染料、核苷、寡核苷酸、脂質、磷 月旨、脂質體等)偶聯，由此製備在水溶液中穩定、在聚合物鏈中不具有易水解基團(例如，酯 基)的聚合物。然而，實施例中提供的PEG醛的純度隨反應條件變化(85% 98%)。W02004/013205 Al (F. Hoffmann-La Roche AG)和美國專利第 6，956，135 B2 號(Sun Bio,Inc)提出了在PEG鏈的末端具有醛基而在PEG鏈內含有羰基或氮的物質。這些 物質可顯示出與具有僅由氧和氫構成的PEG鏈的物質不同的性質。此外，由於PEG鏈的末 端官能團未經中間純化步驟而轉化，因此有很高的產生副產物(未反應的PEG)的風險。

發明內容
技術問題本發明的目的是提供制 備聚乙二醇(PEG)醛衍生物的方法，所述方法能將PEG或 PEG衍生物(PEG鏈末端的一個醇基被取代為烷氧基的衍生物，在本文中稱為烷氧基-PEG)
的羥基氧化為醛基。更具體而言，本發明的目的是提供一種能經濟地由PEG或烷氧基-PEG(如mPEG) 製備不含雜質的PEG醛或烷氧基-PEG醛的製備方法，所述PEG醛或烷氧基-PEG醛用於通 過與藥物連接而改善藥物的溶解性和功效。技術方案本發明的發明人已發現由PEG鏈的分解導致的低分子量PEG的產生可通過在溫和 的條件下氧化聚乙二醇(PEG)或烷氧基-PEG(Pfitzner-M0ffatt氧化)以將末端羥基轉化 為醛基，或通過在PEG或烷氧基-PEG的末端引入羥基(C3-C10)烷基而後在溫和條件下氧 化(Pfitzner-Moffatt氧化)以將末端羥基轉化為醛基而減至最少。本發明的製備方法被認為是一種適於商業應用的經濟型方法，因為大分子化合物 的末端醇基可定量轉化為醛基而不導致PEG鏈的分解，多數反應物是可商購的物質，並且 所涉及的反應無需特殊的製備裝置(例如，低溫、高溫、高壓等)。在第一實施方式中，本發明提供一種通過使化學式2表示的PEG衍生物與二甲亞 碸和二環己基碳二亞胺反應而製備化學式1表示的PEG醛的方法[化學式1] OHC- (CH2) m_r0- (CH2CH2O) n_ (CH2) m_rCH0[化學式2]HO- (CH2) m-0- (CH2CH2O) n_ (CH2) m_0H其中，η代表3 2000的整數，且m代表2 10的整數。在第二實施方式中，本發明提供一種通過使化學式11表示的PEG衍生物與二甲亞 碸和二環己基碳二亞胺反應而製備化學式10表示的PEG醛的方法[化學式10]R2O- (CH2CH2O) n_ (CH2) ^1-CHO[化學式11]R2O-(CH2CH2O)n-(CH2)m-OH其中，η代表3 2000的整數，m代表2 10的整數，且R2 選自(C1-C7)烷基或(C6-C20)芳基(C1-C7)烷基。
下面將具體描述本發明的實施方式。除非另作規定，本發明中所用的所有術語(包括技術術語和科技術語)具有與本 領域普通技術人員通常理解的含義相同的含義。在本說明書中，為避免使所述實施方式的 不必要的模糊，可省略對公知特徵和技術的詳細描述。本發明第一實施方式的製備PEG醛的方法使得能夠將化學式2表示的化合物的醇 基氧化為醛而不導致PEG鏈的分解，由此使得能夠製備高純度的化學式1表示的PEG醛，且 含有較少的如由PEG鏈分解產生的低分子量PEG、PEG酸等雜質[化學式1]OHC- (CH2) m_r0- (CH2CH2O) n_ (CH2) m_rCH0[化學式2]HO- (CH2) m-0- (CH2CH2O) n_ (CH2) m_0H其中，η代表3 2000的整數，且m代表2 10的整數。更具體而言，上述反應通過將化學式2表示的PEG衍生物與二甲亞碸、三氟乙酸和 吡啶混合，然後添加二環己基碳二亞胺而進行。可選的是，在反應後可使用庚烷_異丙醇混 合物對產物進行結晶並使用乙腈(AN) -甲基叔丁基醚(MTBE)混合物進行重結晶。在本發明第一實施方式的製備PEG醛的方法中，製備在PEG末端具有C3-C10醛基 的PEG醛的方法具體包括在化學式3表示的PEG的末端引入羥基(C3-C10)烷基以製備化 學式4表示的PEG衍生物；和使用二甲基碸和二環己基碳二亞胺氧化化學式4表示的衍生 物以製備化學式1表示的PEG醛[化學式3]HO- (CH2CH2O)n-H[化學式4] HO- (CH2) k-0- (CH2CH2O) n_ (CH2) k_0H其中，η代表3 2000的整數，且k代表3 10的整數。具體而言，製備化學式4表示的PEG衍生物的方法包括(a)使化學式3表示的PEG與化學式5表示的氰基烯反應以製備化學式6表示的 氰烷基-PEG ；(b)由所述化學式6表示的氰烷基-PEG製備化學式7表示的PEG-羧酸；(c)使化學式7表示的PEG-羧酸與化學式8表示的醇反應以製備化學式9表示的 PEG-酯化合物；和(d)還原化學式9表示的PEG-酯化合物以製備化學式4表示的PEG衍生物[化學式3]HO- (CH2CH2O)n-H[化學式4] HO- (CH2) k-0- (CH2CH2O) n_ (CH2) k_0H
[化學式δ]
權利要求
1.一種化學式1表示的PEG醛的製備方法，所述方法通過使化學式2表示的PEG衍生 物與二甲亞碸和二環己基碳二亞胺反應而進行[化學式1]OHC- (CH2) ^1-O- (CH2CH2O) n- (CH2)『「CH0 [化學式2]HO- (CH2) m-0- (CH2CH2O) n- (CH2) m_0H 其中，η代表3 2000的整數，且 m代表2 10的整數。
2.如權利要求1所述的PEG醛的製備方法，其中，將所述化學式2表示的PEG衍生物與 二甲亞碸、三氟乙酸和吡啶混合，然後向其中添加二環己基碳二亞胺。
3.如權利要求1所述的PEG醛的製備方法，其中，在所述反應後，使用庚烷_異丙醇混 合物進行結晶並使用乙腈_甲基叔丁基醚混合物進行重結晶。
4.如權利要求1所述的PEG醛的製備方法，其中，所述化學式2表示的PEG衍生物是化 學式4表示的PEG衍生物[化學式4]HO- (CH2) k-0- (CH2CH2O) n- (CH2) k_0H 其中，η代表3 2000的整數，且 k代表3 10的整數。
5.如權利要求4所述的PEG醛的製備方法，其中，所述化學式4表示的PEG衍生物通過 包括下述步驟的方法製備使化學式3表示的PEG與化學式5表示的氰基烯反應以製備化學式6表示的氰烷 基-PEG ；由所述化學式6表示的氰烷基-PEG製備化學式7表示的PEG-羧酸； 使所述化學式7表示的PEG-羧酸與化學式8表示的醇反應以製備化學式9表示的 PEG-酯化合物；和還原所述化學式9表示的PEG-酯化合物以製備所述化學式4表示的PEG衍生物 [化學式3] HO- (CH2CH2O)n-H [化學式4]HO- (CH2) k-0- (CH2CH2O) n- (CH2) k_0H [化學式5]
6.如權利要求5所述的PEG醛的製備方法，所述方法還包括在所述製備化學式7表 示的PEG-羧酸的步驟和/或在所述還原化學式9表示的PEG-酯化合物的步驟之後，使用 離子交換樹脂柱分離反應副產物。
7.一種化學式10表示的PEG醛的製備方法，所述方法通過使化學式11表示的PEG衍 生物與二甲亞碸和二環己基碳二亞胺反應而進行[化學式10]R2O- (CH2CH2O) n- (CH2) ^1-CHO [化學式11]R2O- (CH2CH2O) n- (CH2) m-0H 其中，η代表3 2000的整數， m代表2 10的整數，且R2選自(C1-C7)烷基或(C6-C20)芳基(C1-C7)烷基。
8.如權利要求7所述的PEG醛的製備方法，其中，將所述化學式11表示的PEG衍生物 與二甲亞碸、三氟乙酸和吡啶混合，然後向其中添加二環己基碳二亞胺。
9.如權利要求7所述的PEG醛的製備方法，其中，在所述反應後，使用庚烷_異丙醇混 合物進行結晶並使用乙腈_甲基叔丁基醚混合物進行重結晶。
10.如權利要求7所述的PEG醛的製備方法，其中，所述化學式11表示的PEG衍生物是 化學式13表示的PEG衍生物[化學式13]R2O- (CH2CH2O) n- (CH2) k-0H 其中，η代表3 2000的整數， k代表3 10的整數，並且R2選自(C1-C7)烷基或(C6-C20)芳基(C1-C7)烷基。
11.如權利要求10所述的PEG醛的製備方法，其中，所述化學式13表示的PEG衍生物 通過包括下述步驟的方法製備使化學式12表示的烷氧基-PEG與化學式5表示的氰基烯反應以製備化學式14表示 的烷氧基-PEG腈化合物；由所述化學式14表示的烷氧基-PEG腈化合物製備化學式15表示的烷氧基-PEG羧酸；使所述化學式15表示的烷氧基-PEG羧酸與化學式8表示的醇反應以製備化學式16 表示的烷氧基-PEG酯化合物；和還原所述化學式16表示的烷氧基-PEG酯化合物以製備所述化學式13表示的PEG衍 生物
12.如權利要求11所述的PEG醛的製備方法，所述方法還包括在所述製備化學式15 表示的烷氧基-PEG羧酸的步驟和/或在所述還原化學式16表示的烷氧基-PEG酯化合物 的步驟之後，使用離子交換樹脂柱分離反應副產物。
全文摘要
本發明提供一種製備高純度聚乙二醇-亞烷基醛及其衍生物的方法。
文檔編號C08G65/32GK102037056SQ200980118336
公開日2011年4月27日 申請日期2009年5月19日 優先權日2008年5月20日
發明者崔宇爀, 張鶴淳, 樸炳旭, 權世昌, 李寬淳, 金晟年 申請人:韓國埃迪碧化學株式會社, 韓美控股株式會社