尿素、肌酐吸附劑——硝基苯甲酸氧化纖維素酯的製備方法

2023-05-11 15:29:41

專利名稱：尿素、肌酐吸附劑——硝基苯甲酸氧化纖維素酯的製備方法
技術領域：
本發明是關於一種新型治療慢性腎衰竭的複合靶向口服吸附劑的結構和製備方法。該口服吸附劑能同時對尿素、肌酐等多種毒素進行靶向吸附，然後經消化道排出體外，清除慢性腎衰患者體內毒素。
背景技術：
慢性腎衰竭(chronic renal failure，簡稱CRF)是指原發性或繼發性腎臟疾患所造成的腎結構和功能損害，一旦腎功能降低或喪失，就會引起不同的內源性化學成分，如尿素，尿酸，肌酐及中分子和大分子毒性物質在體內的積蓄，造成了機體的一系列病理改變，甚至危及生命，這些物質就是所謂的尿毒症毒素。去除尿毒症毒素是治療的關鍵。傳統的治療方法血液透析和腎移植雖然已成功應用於臨床，挽救了成千上萬個患者的生命，但是血液透析和腎移植均價格昂貴，同時腎源有限，免疫排斥性和各種併發症等，使得大多數患者都無能力承受這兩種治療。
口服吸附劑是最近發展起來的一種新的治療慢性腎衰竭的方法。採用口服吸附劑在胃腸中與積聚的尿素、尿酸、肌酐以及中分子毒素等充分接觸，進行靶向吸附，使毒素物質不在體內循環，血液中氮質瀦留減少，毒素經消化道排出體外，使腸道在一定程度上代替腎臟的功能，延遲腎衰發展進程，減少尿毒症的發生和血液透析的次數，尤其對於慢性腎衰早期預防和防治是非常重要的。口服吸附劑療法由於價格低廉，便於服用，近年來備受關注，已逐漸成為治療尿毒症的重要手段。
目前市場上應用的治療慢性腎衰竭的口服吸附劑主要有活性炭類，氧化澱粉類和氧化纖維素等。活性炭對毒素的吸附靶向性差，吸附容量低，生物相容性差；氧化澱粉類和氧化纖維素都是只吸附一類毒素的單一口服吸附劑，吸附容量小，這些都限制了它們的應用，臨床應用效果不甚理想。迄今國內外沒有關於治療慢性腎衰竭複合口服吸附劑的報導。對尿毒症毒素有特異性親合作用的高效、複合口服吸附劑亟待研製。

發明內容
為了解決現存口服吸附劑吸附靶向性差，吸附容量低，生物相容性差等缺點，本發明提供一種新型治療慢性腎衰竭的複合靶向口服吸附劑3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯，該吸附劑能同時對慢性腎衰竭患者體內的小分子毒素尿素和肌酐發生靶向吸附，具有無毒、價廉、高效、生物相容性好的特點。
本發明提供的技術方案是3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯，其結構式是 本發明提供了3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯的製備方案，其特徵包括以下過程1)將活化後的微晶纖維素與1∶1-1∶3倍重量的選擇性氧化劑在30-60℃下，攪拌反應2-6小時，反應完後，過濾，水洗，乾燥，得到氧化纖維素；2)將上述氧化纖維素與1-7倍重量的酯化劑在60-110℃下，攪拌反應2-6小時，反應完後，加乙醚析出沉澱，充分洗滌，過濾，乾燥，得到3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯。
上述活化是指鹼活化或超聲波活化微晶纖維素。纖維素用質量分數為10-18％的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液潤脹24h，過濾，水洗至中性，真空乾燥，研碎備用；或取20克微晶纖維素加入蒸餾水1000ml，用超聲波細胞粉碎機進行處理，超聲功率為200-500W，超聲全程時間5-20min，處理後的微晶纖維素用蒸餾水充分洗滌，抽濾，真空乾燥，研碎備用。
上述氧化劑可以是高碘酸、高碘酸鈉、高碘酸鉀等中的一種或幾種混合，酯化劑可以是3，5-二硝基苯甲醯氯、3，5-二硝基苯甲酸、3，5-二硝基苯甲酸甲酯、3，5-二硝基苯甲酸乙酯、3，5-二硝基苯甲酸酐等中的一種或幾種混合物。
本發明還提供了微波法合成3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯的製備方案。以微晶纖維素為原料，採用上述氧化劑和酯化劑，採用微波法合成3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯。
本發明首次合成了3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯，用鹼熔法測定了3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯的醛基含量，用元素分析儀測定酯化度，其結構得到了傅立葉紅外光譜(FTIR)的證實。
本發明製備的3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯有以下用途①3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯上的纖維素大分子具有骨架支撐作用，利於其對小分子尿素和肌酐的吸附；②3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯上特異性功能基醛基和硝基苯環能分別與尿素上-NH2發生Schiff反應，與肌酐發生jaffe式絡合反應，生成較穩定的1∶1σ絡合物，對小分子的尿素和肌酐發生靶向吸附；③3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯可以發生非特異性物理吸附；④3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯具有清除慢性腎衰竭患者體內毒素，延遲腎衰發展進程，減少血液透析次數的作用。
本發明的優點在於3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯對慢性腎衰患者體內的尿素和肌酐都有靶向吸附作用，在5h對尿素的吸附最大容量為60.02mg/g，對肌酐的最大吸附容量為2.58mg/g，是包醛酶澱粉尿素吸附容量的2-3倍，與活性炭AST-120的肌酐吸附容量相差無幾，並且具有無毒、價廉、生物相容性好、吸附過程中不易脫落等優點。


下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。
圖1是微晶纖維素，氧化纖維素的FTIR圖，其中1.MCC，2.鹼活化後合成氧化纖維素，3.超聲波活化後合成氧化纖維素。
圖2是3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯的FTIR圖。
具體實施例方式
實施例1稱取100g微晶纖維素加入到1000mL質量分數為14％的NaOH溶液中，潤脹24h，過濾，洗滌至中性，真空乾燥，研碎備用，為活化後的微晶纖維素。在棕色三口燒瓶中加入300mL蒸餾水，在不斷攪拌下加入20g高碘酸鈉，用稀硫酸調pH為1-2，快速加入10g活化後的微晶纖維素，升溫至35℃，反應3.5h，加入少量乙二醇，繼續反應1h。過濾，用蒸餾水充分洗滌，然後在45℃時真空乾燥24 h，得到氧化纖維素7.68g。在500mL三口瓶中加入5g氧化纖維素，200mL吡啶，45℃攪拌活化1h，升溫至60℃，加入21g3，5-二硝基苯甲醯氯，攪拌1h，升溫至90℃，反應3h，反應完畢後，加入乙醚析出沉澱，沉澱充分洗滌，濾餅真空乾燥，得到紅色粉末狀物質，為3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯，得率為72.1％。
氧化纖維素的紅外譜圖見附圖1中2。從圖中可以看出，鹼活化後微晶纖維素所製備的氧化產物在1730cm-1處有醛基峰出現，3360cm-1處羥基O-H伸縮振動吸收峰比微晶纖維素明顯減弱，1112cm-1、1058cm-1處羥基的C-O特徵吸收峰減弱或消失，可見纖維素被氧化為氧化纖維素。但是1730cm-1處羰基C＝O伸縮振動吸收峰強度比較小，因為醛基很少以游離醛基的形式存在，而是形成了水合半醛醇和分子內及分子間的半縮醛。
3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯的紅外譜圖見附圖2。從圖中可以看出，3090.70cm-1處為苯環上C-H伸縮振動吸收峰；1716.73cm-1中等強度吸收峰為酯中羰基C＝O伸縮振動吸收峰；1623.87cm-1，1462.28cm-1為苯環骨架伸縮振動吸收峰；1538.25cm-1、1343.21cm-1處的強峰為硝基中N＝O伸縮振動吸收峰；1462.28cm-1為亞甲基C-H彎曲振動吸收峰；原氧化纖維素中醛基1730cm-1處吸收峰被酯中羰基吸收峰掩蓋；3355.67cm-1羥基吸收峰很小，說明纖維素中的羥基幾乎完全反應。綜上，說明3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯已生成。
實施例2稱取20克微晶纖維素加入蒸餾水1000mL，用超聲波細胞粉碎機進行處理，超聲功率為300W，超聲全程時間15min，處理後的微晶纖維素用蒸餾水充分洗滌，抽濾，真空乾燥，研碎備用。在棕色三口燒瓶中加入300mL蒸餾水，在不斷攪拌下加入20g高碘酸鉀，用稀硫酸調pH為1-2，快速加入10g活化後的微晶纖維素，升溫至45℃，反應2.5h，加入少量乙二醇，繼續反應1h。過濾，用蒸餾水充分洗滌，然後在45℃時真空乾燥24h，得到氧化纖維素6.68g。在500mL三口瓶中加入5g氧化纖維素，200mL吡啶，室溫攪拌活化1h，升溫至60℃，加入28g 3，5-二硝基苯甲醯氯，攪拌10min，升溫至90℃，反應3h，反應完畢後，加入乙醚析出沉澱，沉澱充分洗滌，濾餅真空乾燥，得到紅色粉末狀物質，為3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯，得率為78.4％。
實施例3稱取20克微晶纖維素加入蒸餾水1000mL，用超聲波細胞粉碎機進行處理，超聲功率為400W，超聲全程時間15min，處理後的微晶纖維素用蒸餾水充分洗滌，抽濾，真空乾燥，研碎備用。在棕色三口燒瓶中加入300mL蒸餾水，在不斷攪拌下加入20g高碘酸鈉，用稀硫酸調pH為1-2，快速加入10g活化後的微晶纖維素，升溫至45℃，反應3h，加入適量乙二醇，繼續反應2h。過濾，用蒸餾水充分洗滌，然後在45℃時真空乾燥24h，得到氧化纖維素7.64g。在500mL三口瓶中加入5g氧化纖維素，200mL吡啶，室溫攪拌活化1h，升溫至60℃，加入30g 3，5-二硝基苯甲酸酐，攪拌10min，升溫至100℃，反應5h，反應完畢後，加入乙醚析出沉澱，沉澱充分洗滌，濾餅真空乾燥，得到紅色粉末狀物質，為3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯，得率為75.5％。
氧化纖維素的紅外譜圖見附圖1中3。FTIR圖的分析見實施例1中氧化纖維素的紅外譜圖分析。
實施例4稱取100g微晶纖維素加入到1000mL質量分數為14％的KOH溶液中，潤脹24h，過濾，洗滌至中性，真空乾燥，研碎備用，為活化後的微晶纖維素。在棕色三口燒瓶中加入300mL蒸餾水，在不斷攪拌下加入24g高碘酸鈉，用稀硫酸調pH為1-2，快速加入10g活化後的微晶纖維素，升溫至35℃，反應3.5h，加入少量乙二醇，繼續反應1h。過濾，用蒸餾水充分洗滌，然後在45℃時真空乾燥24h，得到氧化纖維素7.38g。在500mL三口瓶中加入5g氧化纖維素，200mL吡啶，室溫攪拌活化1h，升溫至60℃，加入14g 3，5-二硝基苯甲醯氯，攪拌10min，升溫至80℃，反應5h，反應完畢後，加入乙醚析出沉澱，沉澱充分洗滌，濾餅真空乾燥，得到紅色粉末狀物質，為3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯，得率為82.8％。
實施例5稱取100g微晶纖維素加入到1000mL質量分數為17％的NaOH溶液中，潤脹24h，過濾，洗滌至中性，真空乾燥，研碎備用，為活化後的微晶纖維素。在棕色三口燒瓶中加入300mL蒸餾水，在不斷攪拌下加入15g高碘酸，用稀硫酸調pH為1-2，快速加入10g活化後的微晶纖維素，升溫至40℃，反應4h，加入少量乙二醇，繼續反應1h。過濾，用蒸餾水充分洗滌，然後在45℃時真空乾燥24h，得到氧化纖維素7.68g。在500mL三口瓶中加入5g氧化纖維素，200mL吡啶，攪拌活化1h，升溫至60℃，加入28g 3，5-二硝基苯甲醯氯，攪拌1h，升溫至90℃，反應3h，反應完畢後，加入乙醚析出沉澱，沉澱充分洗滌，濾餅真空乾燥，得到紅色粉末狀物質，為3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯，得率為78.5％。
實施例6稱取100g微晶纖維素加入到1000mL質量分數為12％的NaOH溶液中，潤脹24h，過濾，洗滌至中性，真空乾燥，研碎備用，為活化後的微晶纖維素。20g高碘酸鈉加入到300mL蒸餾水中，溶解後，用稀硫酸調pH為1-2，把此溶液轉移到微波反應燒瓶中，加入10g活化後微晶纖維素，採用磁力攪拌，微波反應溫度為30℃，反應3h，加入少量乙二醇，繼續反應1h。過濾，用蒸餾水充分洗滌，然後在45℃時真空乾燥24h，得到氧化纖維素7.68g。取5g氧化纖維素加入到200mL吡啶中，攪拌預處理1h，使之充分溶脹，加入21g 3，5-二硝基苯甲醯氯，微波反應2h。反應完畢後，加入乙醚析出沉澱，沉澱充分洗滌，濾餅真空乾燥，得到紅色粉末狀物質，為3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯，得率為72.1％。
實施例7重複實施例1的步驟，但是微晶纖維素為未活化的微晶纖維素，所製得3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯的得率為80.15％。
實施例8、9重複實施例1的步驟，但是改用3，5-二硝基苯甲酸甲酯和3，5-二硝基苯甲酸乙酯為酯化劑，3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯的得率分別為80.88％和81.23％。
實施例10重複實例5的步驟，但是改用3，5-二硝基苯甲酸甲酯為酯化劑，3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯的得率為83.9％。
實施例11準確稱取上述3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯試樣0.30g於100mL錐形瓶中，加入0.25mol/L的NaOH標準溶液10.0mL，樣品溶解後迅速置於70℃水浴中加熱2min，取出，冷卻，然後加入0.125mol/L的H2SO4標準溶液15.0mL和蒸餾水30.0mL，以酚酞為指示劑，用0.25mol/LNaOH標準溶液滴定至終點。按下式計算產物的雙醛含量

式中，G樣品重量(g)；M1NaOH的濃度(mol/L)；V1滴定消耗的NaOH體積(mL)；M2準確加入H2SO4的濃度(mol/L)；V2準確加入H2SO4的體積(mL)；3543，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯的分子量。
元素分析儀測定3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯試樣中氮元素的含量，按下式計算酯化度DSDS＝(160N％)/(2×14-194×N％)各試樣的酯化度和醛基含量如表1所示。
實施例12準確稱取上述3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯試樣0.2g，加入10mL尿素濃度為6g/L，肌酐濃度為100mg/L的透析液，在(37±1)℃的振蕩水浴上吸附5h，過濾，分別用對二甲氨基苯甲醛比色法和苦味酸法測定殘餘尿素和肌酐的濃度，計算3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯對尿素和肌酐的吸附容量。測定結果如表1所示。
表1不同3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯的尿素、肌酐吸附容量

權利要求
1.一種治療慢性腎衰竭的口服吸附劑-3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯，其特徵在於該口服吸附劑可以用如下結構式(1)表示
2.一種權利要求1所述的3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯的製備方法，其特徵包括以下過程1)將活化後的微晶纖維素與1∶1-1∶3倍重量的選擇性氧化劑在30-60℃下，攪拌反應2-6小時，反應完後，過濾，水洗，乾燥，得到氧化纖維素；2)將上述氧化纖維素與1-7倍重量的酯化劑在60-110℃下，攪拌反應2-6小時，反應完後，加乙醚析出沉澱，充分洗滌，過濾，乾燥，得到3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯。
3.按權利要求2所述的3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯的製備方法，其特徵在於鹼活化微晶纖維素。纖維素用質量分數為10-18％的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液潤脹24h，過濾，水洗至中性，真空乾燥，研碎備用。
4.按權利要求2所述的3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯的製備方法，其特徵在於超聲波活化微晶纖維素。取20克微晶纖維素加入蒸餾水1000mL，用超聲波細胞粉碎機進行處理，超聲功率為200-500W，超聲全程時間5-20min，處理後的微晶纖維素用蒸餾水充分洗滌，抽濾，真空乾燥，研碎備用。
5.按權利要求2所述的3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯的製備方法，其特徵在於選擇性氧化劑為高碘酸、高碘酸鈉、高碘酸鉀等中的一種或幾種混合物。
6.按權利要求2所述的3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯的製備方法，其特徵在於酯化劑為3，5-二硝基苯甲醯氯、3，5-二硝基苯甲酸、3，5-二硝基苯甲酸甲酯、3，5-二硝基苯甲酸乙酯、3，5-二硝基苯甲酸酐等中的一種或幾種混合物。
7.按權利要求2所述的3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯的製備方法，其特徵在於採用微波法合成3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯。
8.按權利要求1所述的3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯的定量分析，其特徵在於採用「鹼熔法」測定醛基含量，採用元素分析儀測定酯化度。
9.按權利要求1所述的3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯的用途，其特徵在於3，5-二硝基苯甲酸氧化纖維素酯作為治療慢性腎衰竭複合口服吸附劑，具有清除慢性腎衰患者體內尿素、肌酐等多種毒素，延遲腎衰發展進程，減少血液透析次數的作用。
全文摘要
本發明公開了一種治療慢性腎衰竭的複合靶向口服吸附劑——3，5－二硝基苯甲酸氧化纖維素酯的結構、製備方法和用途。該口服吸附劑的結構式如(1)所示。以微晶纖維素為原料，經鹼活化或超聲波活化後，採用具有高選擇性的氧化劑氧化纖維素葡萄糖C
文檔編號C08B3/00GK101084915SQ20061001013
公開日2007年12月12日 申請日期2006年6月9日 優先權日2006年6月9日
發明者方桂珍, 王獻玲 申請人:東北林業大學, 方桂珍, 王獻玲