烷基改性氨基葡萄糖親核no供體及其合成方法

2023-05-29 14:04:41

專利名稱：烷基改性氨基葡萄糖親核no供體及其合成方法
技術領域：
本發明涉及一種醫藥工程技術領域的藥物及其合成方法，具體是一種烷基改性氨基葡萄糖親核NO供體及其合成方法。
背景技術：
含有[N(O)NO]-官能團的化合物是近幾年發展起來的一種最重要的NO供體藥物。它既可以在生理條件下自發的釋放NO分子；經O2取代後又可以在靶器官和靶細胞中被特定酶脫離，具有靶向性的功能；它還具有良好的可調控性；另外它可以製備成各種形態，根據需要應用於不同的醫學領域。雖然大量的體外試驗已經證明了它可以有效的預防成型術後再狹窄，提高醫療裝置的抗血栓性能，減輕肺部高壓和血管痙攣然等用途，但親核試劑(多胺)的細胞毒性和致癌性副產物亞硝胺的生成是限制其臨床應用的主要難題。
在最近的十年中，國外對基於含有[N(O)NO]-官能團的NO供體控釋材料進行了大量的研究。最初的研究集中於將離子型的親核NO供體NONOate分散於各種疏水性聚合物中，通過NO的釋放增強這些材料的血液相容性。雖然這些研究取得了相當大的成功，但是研究發現，親水性的NO供體會從聚合物中滲出，在血液中形成致癌性的N-亞硝胺物質。將這類材料應用於臨床，還必須考慮以下幾點作為聚合物基體材料的生物相容性和生物可降解性。親核試劑的細胞毒性和生物相容性。有一些[N(O)NO]-基團載體如二乙烯三胺發現對身體有害；聚乙烯亞胺(PEI)會誘導廣泛的細胞死亡，生物相容性較差。因此選用無毒的有良好生物相容性的NO載體引起人們的關注。其中的解決辦法之一就是採用對身體無害的具有仲胺基團的親核載體如(聚胺基酸、小分子多肽)。
D-氨基葡萄糖是由殼聚糖降解得到的單糖，不僅具有治療關節炎、消炎、刺激蛋白多糖的合成等活性，且可活化N K、LAK細胞，具有免疫調節作用。D-氨基葡萄糖幾乎分布於人體所有組織，參與構造人體組織和細胞膜，是蛋白多糖大分子合成的中間物質。由於此類化合物具有生理活性，因此在醫藥、生物領域應用較為廣泛。由於氨基葡萄糖及其改性產物具有良好的生物活性和藥用價值，將其改性作為一種無毒的NO藥物載體，一方面可克服常用多胺載體的細胞毒性作用，另一方面可克服大分子殼聚糖改性產物負載NO效率低的問題，還可發揮D-氨基葡萄糖藥理作用，因此是一種非常有前景的新型NO供體。
經對現有技術的文獻檢索發現，Smith等人在美國專利中(USP6261594，Chitosan-based nitric oxide donor compositions，2001；USP6451337，Chitosan-basednitric oxide donor compositions，2002)提出了將改性殼聚糖作為親核NO載體，合成出系列殼聚糖-NO加成物。殼聚糖的具體的改性分為兩類(1)親水基團改性N-羧丁基殼聚糖，N-羧乙基殼聚糖，N-羧甲基殼聚糖。(2)疏水性基團改性N-丙基殼聚糖，N-羧乙基殼聚糖甲酯。其不足之處在於NO的負載程度較低，原因有兩點(1)殼聚糖氨基改性(羧化和烷基化)的取代度一般只有25-27％，低的取代度導致NO的負載量很低。(2)殼聚糖改性產物同NO的反應是非均相反應，使NO不能充分反應。因此限制了其在醫學上的用途。

發明內容
本發明的目的在於針對現有技術的不足，提供一種烷基改性氨基葡萄糖親核NO供體及其合成方法。通過對氨基葡萄糖進行烷基化改性，產生NH親核位點，同NO反應後，得到一系列以氨基單糖為載體的含有[N(O)NO]-官能團的新型的NO供體。解決了目前此類親核NO供體應用於臨床時存在的問題(多胺的細胞毒性)，此類新型親核NO供體藥物至今未見文獻報導。
本發明是通過以下技術方案實現的本發明所述的烷基改性氨基葡萄糖親核NO供體，用氨基葡萄糖作為基體材料，採用烷基化改性產生仲胺親核位點(NH基團)，與NO反應產生[N(O)NO]-官能團，分子結構式如下 其中N[N(O)NO]-基團為NH基團同NO反應形成。而NH基團來自於烷基改性的氨基葡萄糖；
R為直鏈或支鏈的烷基，包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基，它來自於甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、戊二醛與NH2的Schiff鹼反應，或滷代烴(如溴乙烷、氯代正丁烷)與NH2的烷基取代反應。
本發明所述的烷基改性氨基葡萄糖親核NO供體合成方法，對氨基葡萄糖上的NH2基團進行烷基化改性，使其產生能夠與NO反應的親核NH基團。烷基改性氨基葡萄糖分子同NO氣體分子在甲醇鈉的甲醇溶液中進行高壓反應，要求Na+/NH＝1-3，壓力為5-10atm，室溫反應3-7天，產生[N(O)NO]-基團。將合成產物用甲醇乙醚分別清洗多次，室溫真空乾燥，儲存於-20℃的乾燥器內。
所述的對氨基葡萄糖上的NH2基團進行烷基化改性，通過以下兩種方法中一種進行方法(1)採用烷基醛(甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、戊二醛等)同NH2基團進行Schiff鹼反應，然後用硼氫化鈉還原。
氨基葡萄糖(GS)溶於水中，加入定量的醛(GS∶醛摩爾比＝1∶1-2)，室溫反應12h，用配製成15％水溶液的NaBH4還原12h，將反應液濃縮，加入丙酮或乙醇使體系沉澱，將溶液旋轉蒸發，得到的產物用甲醇或乙醇進一步提純。或者將粗品用水溶解，用分離色譜柱進行分離。
方法(2)採用滷代烴(溴乙烷、氯代正丁烷)與NH2基團在鹼性溶液中進行烷基取代反應。
將定量的氨基葡萄糖加入到10％的氫氧化鈉的異丙醇溶液中，在70℃攪拌30分鐘，逐滴加入滷代烷烴(溴乙烷、氯代正丁烷)，其中滷代烴∶氨基葡萄糖的摩爾比為1∶1-1.2，室溫反應12h，用鹽酸將溶液中和至中性，旋轉蒸發，得到的產物用甲醇、乙醇和丙酮溶解，重結晶，反覆多次，得到淡黃色晶體粉末。
烷基改性氨基葡萄糖親核NO供體的製備通過上述方法(1)或(2)得到的烷基改性氨基葡萄糖同NO氣體分子在甲醇鈉的甲醇溶液中進行高壓反應，要求Na+/NH＝1-3，壓力為5-10atm，室溫反應3-7天，得到含有[N(O)NO]-基團的親核NO供體。
本發明得到的烷基改性氨基葡萄糖親核NO供體為白色蓬鬆粉末，儲存於-20℃的乾燥器內。在室溫下能夠穩定存在，在酸性或中性水溶液中能夠自發分解釋放出NO和氨基葡萄糖分子。
本發明製備的烷基改性氨基葡萄糖親核NO供體，具有穩定的化學性質和較長的釋放半衰期，可廣泛的應用於治療心血管系統疾病，肺部高壓，促進傷口癒合，有效的預防成型術後再狹窄，提高醫療裝置的抗血栓性能。
具體實施例方式
實施例1丙醛(PA)改性氨基葡萄糖/NO的合成10g(0.0506mol)氨基葡萄糖鹽酸鹽(GS)加入到100ml的甲醇溶液中，加入50ml水是其溶解，5.5ml丙醛(GS∶PA摩爾比1∶1.5)加入到體系中，室溫反應12h，將3.83將3.83g(0.1012mol，GS∶NaBH4的摩爾比＝1∶2)NaBH4溶於25ml水中，緩慢的滴加入溶液中，還原反應12h，得到淡黃色溶液，用100ml丙酮沉澱粘性物質，過濾，濾液旋轉蒸發，得到的固體用甲醇加熱溶解，再過濾，重複用甲醇提純產物，最後烘乾得到淡黃色晶體粉末5g。
將上述反應產物2.5g(0.01mol)加入到含有2.15g(0.02mol)甲醇鈉的100ml無水甲醇溶液中，在高壓釜中與NO反應，維持壓力5atm，反應3-7天，反應結束後分別用無水甲醇和乙醚洗滌，室溫真空乾燥，得到白色蓬鬆粉末約2g。
-官能團最直觀和有效地表徵方法是在230-280處的紫外特徵吸收，合成產物GSPA/NO中[N(O)NO]-官能團的特徵吸收在262nm，測定了在PBS緩衝液中其吸光率隨時間的變化，通過釋放曲線的函數擬合求出其半衰期是18h。
實施例2戊二醛改性氨基葡萄糖鹽酸鹽/NO的合成10g(0.0506mol)氨基葡萄糖鹽酸鹽(GS)加入到100ml的甲醇溶液中，20.24g25％的戊二醛水溶液(GS∶戊二醛的摩爾比＝1∶1)加入到溶液中，室溫反應24h。將3.83g(0.1012mol，GS∶NaBH4的摩爾比＝1∶2)NaBH4溶於25ml水中，緩慢的滴加入溶液中，還原反應12h。反應完成後反應液中加入30ml水，置於50-60℃的水浴中攪拌反應一段時間，溶液逐漸變透明，室溫放置產生白色粘性沉澱，濾紙過濾，濾液加30ml丙酮出現沉澱，濾液60℃烘乾，得到8.1210g黃色粉末。再將此產物加入甲醇溶解過濾，濾液烘乾得到7.0g淡黃色粉末。
將上述反應產物5g(0.02mol)加入到含有4.3g(0.04mol)甲醇鈉的100ml無水甲醇溶液中，在高壓釜中與NO反應，維持壓力5atm，反應3-7天，反應結束後分別用無水甲醇和乙醚洗滌，室溫真空乾燥，得到白色蓬鬆粉末約6g。
合成產物GSGA/NO中[N(O)NO]-官能團的特徵吸收在262nm，在PBS緩衝液中釋放半衰期是47h，它的半衰期明顯的長於現在已知的所有離子型的小分子親核NO供體，因此具有重要的臨床應用價值。通過升溫紅外測定發現此產物在80℃時發生分解，分子結構發生明顯變化。
實施例3氯代正丁烷改性氨基葡萄糖鹽酸鹽/NO供體的合成10g(0.0506mol)氨基葡萄糖鹽酸鹽(GS)加入到100ml的10％的異丙醇水溶液中，在70℃攪拌30分鐘，逐滴加入氯代正丁烷，其中滷代烴∶氨基葡萄糖鹽酸鹽的摩爾比為1∶1-1.2，室溫反應12h，用鹽酸將溶液中和至中性，旋轉蒸發，得到的產物先後用甲醇、乙醇溶解，收取濾液，重結晶，反覆多次，得到淡黃色晶體粉末約5g。
將上述反應產物1g(0.004mol)加入到含有0.86g(0.008mol)甲醇鈉的100ml無水甲醇溶液中，在高壓釜中與NO反應，維持壓力5atm，反應3天，反應結束後分別用無水甲醇和乙醚洗滌，室溫真空乾燥，得到白色蓬鬆粉末約1g。
紫外光譜測定[N(O)NO]-官能團的特定吸收在262nm。在PBS緩衝液中釋放半衰期是27h。
權利要求
1.一種烷基改性氨基葡萄糖親核NO供體，其特徵在於用氨基葡萄糖作為基體材料，採用烷基化改性產生仲胺NH親核位點，與NO反應產生[N(O)NO]-官能團，分子結構式如下 其中N[N(O)NO]-基團為NH基團同NO反應形成。而NH基團來自於烷基改性的氨基葡萄糖；R為直鏈或支鏈的烷基，包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基，它來自於甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、戊二醛與氨基葡萄糖上NH2基團的Schiff鹼反應，或滷代烴與NH2的烷基取代反應。
2.根據權利要求1所述的烷基改性氨基葡萄糖親核NO供體，其特徵是，在酸性和中性水溶液中能夠自發的釋放NO分子，烷基取代基決定了它們的釋放半衰期和釋放速率。
3.一種如權利要求1所述的烷基改性氨基葡萄糖親核NO供體的製備方法，其特徵在於對氨基葡萄糖上的NH2基團進行烷基化改性，使其產生能夠與NO反應的親核NH基團，烷基改性氨基葡萄糖分子上的仲胺NH基團同NO氣體分子在甲醇鈉的甲醇溶液中進行反應，其中，Na+/NH＝2，壓力為5atm，室溫反應5天，產生[N(O)NO]-基團，得到含有[N(O)NO]-基團的親核NO供體。
4.根據權利要求3所述的烷基改性氨基葡萄糖親核NO供體的製備方法，其特徵是，對氨基葡萄糖上的NH2基團進行烷基化改性採用烷基醛同NH2基團進行Schiff鹼反應，然後用硼氫化鈉還原而製得。
5.根據權利要求3所述的烷基改性氨基葡萄糖親核NO供體的製備方法，其特徵是，對氨基葡萄糖上的NH2基團進行烷基化改性採用滷代烴與NH2在鹼性溶液中進行烷基取代反應。
6.根據權利要求3或4或5所述的烷基改性氨基葡萄糖親核NO供體的製備方法，其特徵是，對氨基葡萄糖上的NH2基團進行烷基化改性喉，其產物的分離提純採用多種有機溶劑通過多次的溶解重結晶分離。
7.根據權利要求3所述的烷基改性氨基葡萄糖親核NO供體的製備方法，其特徵是，得到的NO供體為白色蓬鬆粉末，儲存於-20℃的乾燥器內。
全文摘要
一種烷基改性氨基葡萄糖親核NO供體及其合成方法，屬於醫藥工程技術領域。本發明對氨基葡萄糖上的NH
文檔編號C07H5/06GK1872866SQ20061002831
公開日2006年12月6日 申請日期2006年6月29日 優先權日2006年6月29日
發明者萬錒俊, 高群 申請人:上海交通大學