一種水溶性聚乙二醇化羥基喜樹鹼衍生物的製備方法

2023-10-07 22:59:19 1

專利名稱：一種水溶性聚乙二醇化羥基喜樹鹼衍生物的製備方法
技術領域：
本發明屬於水溶性高分子合成和可降解醫用高分子技術領域，涉及水溶性聚乙二醇化羥 基喜樹鹼衍生物的製備方法，具體涉及用固體光氣製備水溶性聚乙二醇化羥基喜樹鹼衍生物 的方法，。
背景技術：
喜樹鹼(Camptothedn， CPT)是美國化學家Wall等首先從中國特有的珙桐科植物喜樹 中提取出來的一種生物鹼，具有強的抗腫瘤活性。喜樹鹼抗腫瘤作用機理可以簡單的描述為 內酯環形式的喜樹鹼作用於DNA-Topo l複合物的結合位點，形成穩定的CPT-DNA-Topo I 三元複合物，使DNA斷裂。在細胞周期的S期，DNA複製又遇到三元複合物形成的路障， 抑制了DNA的合成，最終導致細胞在S周期的凋亡。自從喜樹鹼獨特的抗癌作用機理被發 現以來引起了全世界醫藥界和科學界的極大興趣，先後有數百種新的喜樹鹼衍生物或類似物 被合成，其中10-羥基喜樹鹼(10-hydroxycamptothecin， 10-HCPT)在抗癌方面已顯示出較好 的應用前景。然而，這些化合物在水中的溶解度極差，且難以製成合適的劑型；製成水溶性 鈉鹽其抗癌活性大大降低，毒副作用增大；穩定性差，藥物的內酯環對pH敏感，從而使臨 床應用受到很大的限制。為了增加藥物的溶解性，提高藥物的治療效果，降低毒副作用，適 應製劑要求，可以利用親水性聚乙二醇(PEG)對其進行結構修飾。近幾十年來， 一些文獻 曾對CPT的PEG化修飾進行了報導，然而對羥基喜樹鹼(HCPT)的PEG化修飾卻不多見。
CN101199857公開了一種新型的基於兩親性嵌段聚合物的喜樹鹼前體藥物甲氧基聚乙 二醇-聚乳酸與喜樹鹼類藥物的結合物(mPEG-X-PLA-T)。 mPEG是甲氧基聚乙二醇。X是連 接基團，例如丁二酸等。PLA是聚乳酸。T是藥物分子，例如喜樹鹼、10-羥基喜樹鹼、7-乙基-lO-羥基喜樹鹼等喜樹鹼類藥物。聚乳酸與喜樹鹼類藥物通過酯鍵相連接。
CN1708540公開了一種喜樹鹼的水溶性衍生物，它具有優異的治療效果，適合用於癌症 的化學治療。也就是說，喜樹鹼的水溶性高分子等衍生物，通過聚乙二醇-聚羧酸聚合物中 的羧酸基團與酚喜樹鹼中的酚羥基之間的酯連接而獲得，具有優良的持續釋放效果。
CN1875944公開了一種靜脈注射用的聚乙二醇修飾的羥基喜樹鹼隱形脂質納米球及其 製備方法。該脂質納米球含有治療有效量的羥基喜樹鹼、聚乙二醇酯類、注射用油、磷脂、 藥學上可接受的輔料，重量百分比分別為0.01 0.2%、 1 10%、 5 25%、 0 10%、 0 10%,餘量為水。其製備方法為將羥基喜樹鹼、注射用油、磷脂等脂溶性材料溶於有機溶 劑中，以旋轉蒸發儀揮幹有機溶劑作為有機相，將水溶性輔料及添加劑溶於水中，與有機相 混合，均質或超聲即得，滅菌後低溫密封保存或製成凍幹製劑。

發明內容
本發明的目的是提供一種水溶性聚乙二醇化羥基喜樹鹼衍生物的製備方法。 本發明水溶性聚乙二醇(PEG)化羥基喜樹鹼(HCPT)衍生物的製備方法，採用固體 光氣(BTC)為偶聯劑，選擇溶劑為三氯甲垸，吡啶為催化劑，利用羥基喜樹鹼(HCPT) 的雙官能度特點，通過碳酸酯鍵在羥基喜樹鹼(HCPT)的10位和20位羥基上同時引入親 水性聚乙二醇(PEG)。一種水溶性聚乙二醇(PEG)化羥基喜樹鹼(HCPT)衍生物的製備方法，包括下列步
驟
(1) 將單體聚乙二醇(PEG)和羥基喜樹鹼(HCPT)按摩爾比為1: 1~1: 5溶於三
氯甲烷中，在密閉條件下攪拌至完全溶解；
(2) 在步驟(1)的體系中加入催化劑，攪拌後置於冰水浴中；選擇催化劑為吡啶；
(3) 將固體光氣(BTC)溶解於三氯甲垸中，使固體光氣的濃度為0.8-1.2mol/L;然後 緩慢滴加到步驟(2)的體系中，邊滴加邊快速攪拌；固體光氣與兩種單體總量的摩爾投料 比為1:1 3:1;催化劑與固體三光氣的摩爾比為6:1 9:1;
(4) 滴完後，室溫反應50min，然後在40 60°C回流反應3 8 h，反應終止，得黃色 混合液；
(5) 減壓蒸餾以除去催化劑，加入三氯甲烷洗滌固體，倒入無水甲醇和無水乙醚的混 合溶液中沉澱出固體，過濾後真空乾燥，得到黃色水溶性的聚乙二醇(PEG)化羥基喜樹鹼
(HCPT)衍生物固體產品。
固體光氣，又名三光氣，化學名稱叫二(三氯甲基)碳酸酯，英文名稱為bis(trichloromethyl) carbonate,簡稱BTC。固體光氣分子式為C3C1603，分子量296.75。固體光氣為白色結晶固 體，有類似光氣的氣味，熔點78-8rC，沸點203-206'C(部分分解)。 結構式為
O
II
CI3C—O—C—O—CCI3
固體光氣在化學反應中可完全替代劇毒的光氣和雙光氣。
所述聚乙二醇(PEG)的分子量為4000 8000，優選聚乙二醇6000、聚乙二醇4000或 聚乙二醇8000
上述步驟(4)中回流溫度最佳為40 45。C。
優選的，步驟(4)中回流反應時，在回流冷凝管上端加一隻無水氯化鈣乾燥管。
上述步驟(4)中時間根據聚合體系中兩種單體總物質的量與固體光氣的比、催化劑加 量及聚合物溫度等條件的不同，聚合完全所要求的時間也不同，可為3 8h，如果按上述最 佳條件投料，最佳回流反應時間為5 8h。
優選的，步驟(5)中無水甲醇和無水乙醚的體積比為2:8。
具體操作如下
(1) 稱取一定量的聚乙二醇(PEG)和羥基喜樹鹼(HCPT)加入到裝有冷凝管、溫 度計、恆壓滴液漏鬥和磁力攪拌的圓底燒瓶中，並量取一定量的三氯甲垸倒入，密閉，磁力 攪拌使固體完全溶解，冷凝管上帶有無水氯化鈣乾燥管。
(2) 移取一定量的吡啶加入到混合物中，攪拌後置於冰水浴中。
(3) 稱取一定量的BTC溶解在一定量的三氯甲烷中，使固體光氣的濃度為0.8 1.2 mol/L，快速倒入滴液漏鬥中。在冰水浴中，將固體光氣溶液緩慢滴加到上述混合液中，邊 滴邊快速攪拌。
(4) 滴完後先在室溫下反應50 min，然後將反應裝置移至40 60°C的恆溫水浴中反 應3 8h，得均一黃色混合液。
(5) 將上述混合液減壓抽濾，加入三氯甲垸洗滌固體，再用無水甲醇和無水乙醚的混合溶液(無水甲醇和無水乙醚的體積比為2:8)沉澱出固體，乾燥，得到水溶性聚乙二醇(PEG) 化羥基喜樹鹼(HCPT)衍生物固體產品。 下面對本發明方法的原理說明如下
羥基喜樹鹼(HCPT)是優良的抗腫瘤藥物之一，其在中國已被批准上市。但是臨床用 藥羥基喜樹鹼(HCPT)是未經修飾的天然產物，毒性較大，抗腫瘤活性較低，因而在臨床 應用中受到了限制。因此開發高效低毒的喜樹鹼類抗腫瘤新藥是藥學工作者的當務之急。在 保持活性不變的前提下，對其進行合理的結構修飾，達到增加羥基喜樹鹼(HCPT)的水溶 性與其在血液中的穩定性、減少毒性、提高其體內吸收和增加療效的目的，具有重要的科學 意義和應用價值。
從羥基喜樹鹼(HCPT)的結構可以看出，其反應活性點主要有10位酚羥基和20位醇 羥基。羥基喜樹鹼(HCPT)中羥基的存在為其結構修飾提供了很好的接入點。通過成醚或 成酯可將藥物接入到大分子上，而成醚反應活性不高，且水解不易，故一般選擇酯化反應。 利用羥基喜樹鹼(HCPT)的雙官能度特點，以固體光氣為偶聯劑，通過碳酸酯鍵在羥基喜 樹鹼(HCPT)的10位和20位羥基上同時引入具有良好生物相容性和高度親水性的聚乙二 醇(PEG)，可以有效阻止分子內氫鍵的形成從而抑制內酯環的水解，增加母藥的水溶性。 製備出的水溶性聚乙二醇(PEG)化羥基喜樹鹼(HCPT)衍生物由生物可降解的酯鍵連結 而成，進入體內後將經過酶解或水解釋放出母藥及分子量較小的聚乙二醇(PEG)，小分子 量的聚乙二醇(PEG)將可以以較快的速度排除體外，不會產生腎累積問題。
本發明的優良效果如下
1. 原料易得，使用安全，儲存方便，綠色環保。
2. 改善藥物的水溶性和生物利用度。
3. 有利於藥物與受體或酶的相互作用，引起相應的生物化學和生物物理的轉變。
4. 合成方法簡便，試驗表明，本發明固體光氣(BTC)為偶聯劑，選擇溶劑為三氯甲 烷，吡啶為催化劑，相互可以產生協同作用，可以在溫和的條件下合成水溶性聚乙二醇化羥 基喜樹鹼衍生物。
上述諸多特點表明，本發明適於工業化生產，並且具有廣闊的市場前景。


圖1是實施例1製備的水溶性聚乙二醇(PEG)化羥基喜樹鹼(HCPT)衍生物的 'H-NMR譜圖。其中A為羥基喜樹鹼(HCPT)的核磁譜圖，B為聚乙二醇(PEG)化羥基 喜樹鹼(HCPT)衍生物的核磁譜圖。
圖2是實施例1製備的水溶性聚乙二醇(PEG)化羥基喜樹鹼(HCPT)衍生物的傅立 葉變換紅外光譜(FT-IR)譜圖。
具體實施例方式
下面結合具體實施例對本發明做進一步說明。實施例中所用原料說明如下 偶聯劑固體光氣，工業純，堯舜進出口有限公司。
單體聚乙二醇(PEG),化學純，廣州南方化玻公司分裝；羥基喜樹鹼(HCPT),含 量大於99%，成都福潤德實業有限公司。
催化劑吡啶，化學純，天津市巴斯夫化工有限公司。
下列實施例中所用的其他原料無水氯化鈣，分析純，天津市博迪化工有限公司三氯甲烷，分析純，天津市巴斯夫化工有限公司；無水甲醇，分析純，山東濟南巨業化工有限 公司；無水乙醚，分析純，天津市巴斯夫化工有限公司。
本發明提供的水溶性聚乙二醇(PEG)化羥基喜樹鹼(HCPT)衍生物，其結構如下列 通式所示
formula see original document page 6
其中n=91 182， p=3 5，重均分子量為20000 30000。 優選的，n=91 136， p=4 5.
實施例1.水溶性聚乙二醇(PEG)化羥基喜樹鹼(HCPT)衍生物的製備
(1) 稱取6.00g聚乙二醇(PEG) 6000和0.36 g羥基喜樹鹼(HCPT)加入到裝有冷 凝管、溫度計、恆壓滴液漏鬥和磁力攪拌的圓底燒瓶中，並量取35mL三氯甲烷倒入，密閉， 磁力攪拌使固體完全溶解，冷凝管上帶有無水氯化鈣乾燥管。
(2) 移取2.9mL吡啶加入到上述混合物中，攪拌後置於冰水浴中。
(3) 稱取1.78g固體光氣溶解在5mL三氯甲烷中，使固體光氣的濃度為1.2mol/L， 快速倒入滴液漏鬥中。在冰水浴中，將固體光氣溶液緩慢滴加到上述混合液中，邊滴邊快速 攪拌，1.5h後滴加完畢。
(4) 滴完後先在室溫下反應50 min，然後將反應裝置移至40°C的恆溫水浴中反應8 h， 得均一粘稠黃色混合液。
(5) 將上述混合液減壓抽濾，加入三氯甲垸洗滌固體，再用無水甲醇和無水乙醚的混 合溶液(無水甲醇和無水乙醚的體積比為2:8)沉澱出固體，乾燥，得到水溶性聚乙二醇(PEG) 化羥基喜樹鹼(HCPT)衍生物固體產品4.50g，產率為55.31%，重均分子量為24300 (重 均分子量凝膠滲透色譜法測定)。
通過核磁共振和紅外光譜對共聚物進行了分析鑑定(如圖1和圖2所示)，證明聚乙二 醇(PEG)和羥基喜樹鹼(HCPT)與固體光氣發生了偶聯反應。 實施例2.
如實施例l所述，所不同的是改用聚乙二醇4000，投入4.00g，得到水溶性聚乙二醇 (PEG)化羥基喜樹鹼(HCPT)衍生物固體產品3.70 g，產率為60.21 %,重均分子量為22500。 實施例3.
如實施例l所述，所不同的是羥基喜樹鹼(HCPT)投入1.09g， BTC投入3.56g，得 到水溶性聚乙二醇(PEG)化羥基喜樹鹼(HCPT)衍生物固體產品6.73 g，產率為63.18 %， 重均分子量為30800。
實施例4.
如實施例1所述，所不同的是加入催化劑吡啶4.3mL，得到水溶性聚乙二醇(PEG)化 羥基喜樹鹼(HCPT)衍生物固體產品4.92g,產率為60.39%，重均分子量為28400。
權利要求
1、一種水溶性聚乙二醇化羥基喜樹鹼衍生物的製備方法，採用固體光氣為偶聯劑，選擇溶劑為三氯甲烷，吡啶為催化劑，利用羥基喜樹鹼(HCPT)的雙官能度特點，通過碳酸酯鍵在羥基喜樹鹼的10位和20位羥基上引入親水性聚乙二醇；包括下列步驟(1)將單體聚乙二醇和羥基喜樹鹼(HCPT)按摩爾比為11～15溶於三氯甲烷中，在密閉條件下攪拌至完全溶解；(2)在步驟(1)的體系中加入催化劑，攪拌後置於冰水浴中；選擇催化劑為吡啶；(3)將固體光氣溶解於三氯甲烷中，使固體光氣的濃度為0.8-1.2mol/L；然後緩慢滴加到步驟(2)的體系中，邊滴加邊快速攪拌；固體光氣與兩種單體總量的摩爾投料比為11～31；催化劑與固體三光氣的摩爾比為61～91；(4)滴完後，室溫反應50min，然後在40～60℃回流反應3～8h，反應終止，得黃色混合液；(5)減壓蒸餾以除去催化劑，加入三氯甲烷洗滌固體，倒入無水甲醇和無水乙醚的混合溶液中沉澱出固體，過濾後真空乾燥，得到黃色水溶性的聚乙二醇化羥基喜樹鹼(HCPT)衍生物固體產品。
2. 如權利要求1所述的水溶性聚乙二醇化羥基喜樹鹼衍生物的製備方法，其特徵是， 所述聚乙二醇的分子量為4000 8000。
3. 如權利要求2所述的水溶性聚乙二醇化羥基喜樹鹼衍生物的製備方法，其特徵是， 所述聚乙二醇選自聚乙二醇6000、聚乙二醇4000或聚乙二醇8000 。
4. 如權利要求1所述的水溶性聚乙二醇化羥基喜樹鹼衍生物的製備方法，其特徵是， 步驟(4)中回流溫度最佳為40 45。C。
5. 如權利要求1所述的水溶性聚乙二醇化羥基喜樹鹼衍生物的製備方法，其特徵是， 步驟(4)中回流反應時，在回流冷凝管上端加一隻無水氯化鈣乾燥管。
6. 如權利要求1所述的水溶性聚乙二醇化羥基喜樹鹼衍生物的製備方法，其特徵是， 步驟(4)中回流反應時間為5 8h。
7. 如權利要求1所述的水溶性聚乙二醇化羥基喜樹鹼衍生物的製備方法，其特徵是， 步驟(5)中無水甲醇和無水乙醚的體積比為2:8。
全文摘要
本發明利用固體光氣製備水溶性聚乙二醇化羥基喜樹鹼衍生物的方法，屬於水溶性高分子合成和可降解醫用技術領域。採用BTC為偶聯劑，選擇三氯甲烷為溶劑，吡啶為催化劑，利用羥基喜樹鹼的雙官能度特點，通過碳酸酯鍵在羥基喜樹鹼的10位和20位羥基上引入親水性聚乙二醇。經無水甲醇和無水乙醚的混合溶液沉澱、乾燥，可得到黃色固體產品。此聚合物是通過酯鍵連接而成，在體內可經代謝降解，將能有效的避免產生腎累積問題，並能顯著提高羥基喜樹鹼的水溶性、結構穩定性等。
文檔編號A61K47/48GK101530619SQ20091002065
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月16日 優先權日2009年4月16日
發明者王月霞, 譚業邦 申請人:山東大學