樹型分子及其製備方法和用途的製作方法
2023-11-09 23:57:07 2
專利名稱：樹型分子及其製備方法和用途的製作方法
技術領域：
本發明涉及樹型分子及其製備方法和用途，屬於有機化學和生物化學領域。
背景技術：
系統性真菌感染在過去15-20年中急劇增長，成為致病致死的一個重要原因。系統性真菌感染經常出現在免疫力妥協的病人身上，如癌症患者、器官移植病人及AIDS患者。統計數據表明一半以上患惡性腫瘤而死的病人感染了念珠菌(Candida)，而AIDS患者中59％的病人感染了卡氏肺囊蟲(Pneumocystis carinii)。這些年來，在我國除了AIDS患者和HIV攜帶者以外，癌症患者的數量也急劇上升，對人民的健康造成了極大的威脅，隨之而來的是要對付系統性真菌感染的威脅。目前國際上用於抗白色念珠菌感染的藥物主要有amphotericin B和吡咯類藥物，抗卡氏肺囊蟲感染的藥物有TMP-SMX，dapson(二氨二苯碸)和pentamidine(戊烷脒)。這些藥物的自主智慧財產權均為西方發達國家所壟斷，且價格昂貴。所以，研製出具有自主智慧財產權、價格合理的有效抗系統性真菌感染藥物對我國人民的健康和經濟發展均具有重要意義。
I型內含子核酶是一類天然RNA催化劑，負責其插入基因RNA產物的成熟。I型內含子廣泛存在於微生物體內，而不存在於人和動物體內。引起嚴重系統性真菌感染的白色念珠菌rRNA基因就含有I型內含子核酶。如果此核酶的功能被抑制，其前體rRNA就無法轉化為成熟的rRNA，這類真菌的翻譯功能就會受阻而無法生長。因此，I型內含子核酶是一類有效的抗白色念珠菌的分子靶標。
近十幾年來，人們對I型內含子核酶抑制劑的研究不斷深入，其中氨基糖苷類抗生素(aminoglycoside antibiotics)對核酶具有很好的抑制能力，如新黴素(neomycin)，慶大黴素(gentamicine)，卡那黴素(kanamycin)等等。這類氨基糖苷類抗生素具有多個氨基，在生理環境中是質子化的，以靜電相互作用與RNA相結合。它們是I型內含子核酶非競爭性抑制劑。我們以此為出發點，設計、合成了一系列的樹型分子，作為I型內含子核酶的抑制劑，以期望這些樹型分子被開發為抗真菌藥物的候選藥物。
樹型分子(dendrimer)是上個世紀七十年代末出現的一類新型分子。樹型分子的結構一般可以分為三個部分核(Core)、分支單元或重複單元(Branching Unit或Repeating Unit)以及末端基團(End Group)。這類分子可以在分子水平上進行較為精確的設計，使得其結構、形狀、大小可以人為的控制。理想的樹型分子是高度對稱、單分散性的分子，其表面因帶有許多官能團也可以根據需要進行修飾。
發明內容
本發明所要解決的問題是提供樹形分子及其製備方法和用途，所得樹形分子不僅製備較簡單、價廉，而且可抑制白色念珠菌I型內含子核酶的剪切活性，可以作為白色念珠菌I型內含子核酶的抑制劑，作為抗真菌及抗菌藥物的先導物，以及作為商業試劑用於核酶的剪切。
本發明提供的技術方案是，兩類樹型分子，其通式為AnN(CH2CH2OR(Rn-1)2)3或An′BnO(CH2CH2O)mCH2CH2N(CH2CH2OR(Rn-1)2)2Bn+1N(CH2CH2OR(Rn′)2)3或Bn+1′BnO(CH2CH2O)mCH2CH2N(CH2CH2OR(Rn′)2)2其中Bn苄基n＝1，2，3……10m＝2，3，4……45R＝CH2CH2CONHCH2CH2Nn＝1時，R0＝HR1′＝CH2CH2COOCH3n＞1時，Rn-1＝R(Rn-2)2Rn′＝R(Rn-1′)2An第n代以三乙醇胺為核末端為胺的樹型分子An′第n代以氨基化聚乙二醇為核末端為胺的樹型分子Bn+1第n+1代以三乙醇胺為核末端為酯的樹型分子Bn+1′第n+1代以氨基化聚乙二醇為核末端為酯的樹型分子上述樹型分子的製備方法，將三乙胺溶於甲醇中，在鹼性條件下與過量的丙烯酸甲酯攪拌反應，得到第一代末端基團為酯的樹型分子化合物；將上代末端基團為酯的化合物溶於甲醇中，與過量的乙二胺攪拌反應得到第二代末端基團為胺的樹型分子化合物；按上述方法，將上一代末端基團為胺的化合物溶於甲醇中，在鹼性條件下與過量的丙烯酸甲酯攪拌反應得到下一代末端基團為酯的樹型分子化合物；將上代末端基團為酯的化合物溶於甲醇中，與過量的乙二胺攪拌反應得到下一代末端基團為胺的樹型分子化合物。
本發明設計的樹型分子，製備簡單、價廉，其核可為三乙醇胺或氨基化的聚乙二醇，其重複單元為醯胺-胺結構，其末端基團為氨基，脒基或胍基等帶正電荷的基團。它們能高效抑制白色念珠菌I型內含子核酶。可以作為白色念珠菌I型內含子核酶的抑制劑，作為抗真菌及抗菌藥物的先導物，以及作為商業試劑用於核酶的剪切。
具體實施例方式
製備方法將三乙胺溶於甲醇中，在鹼性條件下與過量的丙烯酸甲酯攪拌反應，得到第一代末端基團為酯的樹型分子化合物。
末端基團為胺的樹型分子的合成在室溫下，將本代末端基團為酯的化合物溶於甲醇中，與過量的乙二胺反應得到。
末端基團為酯的樹型分子的合成在室溫下，將上一代末端基團為胺的化合物溶於甲醇中，在鹼性條件下與過量的丙烯酸甲酯反應得到。
以下給出幾個末端基團為胺的樹型分子及末端基團為酯的樹型分子的製備實施例。參照實施例可以容易製備其他各代樹形分子。
實施例1將三乙醇胺在鹼性條件下與丙稀腈反應得到中間體三腈，此三腈在酸性條件下回流得到以三乙醇胺為核末端為酯的樹型分子化合物，取此化合物167mg(0.411mmol)溶於1mL甲醇，室溫下將此溶液加入到5mL乙二胺中，攪拌反應。待反應完全後，蒸除甲醇及多餘的乙二胺得到粗產物。將此粗產物溶於少量甲醇，並加入乙醚洗滌，傾出乙醚層，殘留物於真空泵下抽乾，得到棕黃色粘液即為第一代以三乙醇胺為核末端為胺的聚醯胺-胺分子196mg(A1，96.9％)。1H NMR(300MHz，CD3OD)δ＝3.69(t，6H)，3.54(t，6H)，3.28(t，6H)，2.69-2.86(m，12H)，2.46(t，42H)；IR(cm-1)υ＝1645.6。
實施例2取A1(實施例2的產物)154mg(0.276mmol)溶於7mL甲醇，室溫下依次加入兩滴甲醇鈉及0.7mL丙烯酸甲酯，攪拌反應。待反應完全後，蒸除溶劑及多餘的丙烯酸甲酯得到粗產物。將此粗產物溶於二氯甲烷並過濾，濾液蒸除溶劑，殘留物於真空泵下抽乾，得到棕黃色粘液即為第二代以三乙醇胺為核末端為酯的聚醯胺-胺分子301mg(B2，95.2％)。1H NMR(300MHz，CDCl3)δ＝3.61-3.79(m，24H)，3.41-3.60(m，6H)，3.21-3.37(m，6H)，2.61-2.86(m，18H)，2.52(t，6H)，2.32-2.50(m，18H)；IR(cm-1)υ＝1733.8，1647.2。
實施例3取B2(第二代以三乙醇胺為核末端為酯的樹型分子)251mg(0.249mmol)溶於1mL甲醇，室溫下將此溶液加入到5mL乙二胺中，攪拌反應。待反應完全後，蒸除甲醇及多餘的乙二胺得到粗產物。將此粗產物溶於少量甲醇，並加入乙醚洗滌，傾出乙醚層，殘留物於真空泵下抽乾，得到棕黃色粘液即為第二代以三乙醇胺為核末端為胺的聚醯胺-胺分子276mg(A2，94.3％)。1H NMR(300MHz，D2O)δ＝3.55(t，6H)，3.42(t，6H)，3.02-3.24(m，18H)，2.41-2.75(m，30H)，2.47(t，6H)，2.34(t，6H)，2.27(t，12H)；IR(cm-1)υ＝1643.0。
實施例4取A2(第二代以三乙醇胺為核末端為胺的聚醯胺-胺分子)324mg(0.276mmol)溶於7mL甲醇，室溫下依次加入兩滴甲醇鈉及0.7mL丙烯酸甲酯，攪拌反應。待反應完全後，蒸除溶劑及多餘的丙烯酸甲酯得到粗產物。將此粗產物溶於二氯甲烷並過濾，濾液蒸除溶劑，殘留物於真空泵下抽乾，得到棕黃色粘液即為第三代以三乙醇胺為核末端為酯的聚醯胺-胺分子601mg(B3，98.7％)。1H NMR(300MHz，CDCl3)δ＝3.61-3.71(m，48H)，3.32-3.42(m，18H)，2.68-2.83(m，42H)，2.45-2.63(m，18H)，2.32-2.44(m，42H)；IR(cm-1)υ＝1736.1，1651.3。
實施例5取B3(第三代以三乙醇胺為核末端為酯的樹型分子)511mg(0.232mmol)溶於1mL甲醇，室溫下將此溶液加入到5mL乙二胺中，攪拌反應。待反應完全後，蒸除甲醇及多餘的乙二胺得到粗產物。將此粗產物溶於少量甲醇，並加入乙醚洗滌，傾出乙醚層，殘留物於真空泵下抽乾，得到棕黃色粘液即為第三代以三乙醇胺為核末端為胺的聚醯胺-胺分子577mg(A3，97.9％)。1H NMR(300MHz，D2O)δ＝3.52-3.66(t，6H)，3.40-3.51(t，6H)，3.05-3.25(m，42H)，2.55-2.75(m，66H)，2.41-2.54(m，18H)，2.19-2.41(m，42H)；IR(cm-1)υ＝1642.5。
實施例6將聚乙二醇一端羥基用苄基保護起來，另一端羥基先磺酸酯化再疊氮化，然後疊氮基還原成氨基得到氨基化的聚乙二醇，此化合物在鹼性條件下與丙烯酸甲酯反應得到第一代以氨基化聚乙二醇為核末端為酯的聚醯胺-胺化合物，取此化合物145mg(0.354mmol)溶於1mL甲醇，室溫下將此溶液加入到5mL乙二胺中，攪拌反應。待反應完全後，蒸除甲醇及多餘的乙二胺得到粗產物。將此粗產物溶於少量甲醇，並加入乙醚洗滌，傾出乙醚層，殘留物於真空泵下抽乾，得到棕黃色粘液即為第一代以氨基化聚乙二醇為核末端為胺的聚醯胺-胺分子158mg(A1』，95.6％)。1H NMR(300MHz，D2O)δ＝7.13-7.33(m，5H)，4.42(s，2H)，3.38-3.64(m，10H)，3.06(t，4H)，2.64(t，4H)，2.55(t，6H)，2.24(t，4H)；IR(cm-1)υ＝1647.1。
實施例7取A1』(實施例6)67.2mg(0.144mmol)溶於5mL甲醇，室溫下依次加入兩滴甲醇鈉及0.5mL丙烯酸甲酯，攪拌反應。待反應完全後，蒸除溶劑及多餘的丙烯酸甲酯得到粗產物。將此粗產物溶於二氯甲烷並過濾，濾液蒸除溶劑，殘留物於真空泵下抽乾，得到棕黃色粘液即為第二代以氨基化聚乙二醇為核末端為酯的聚醯胺-胺分子109.7mg(B2』，93.9％)。1H NMR(300MHz，CDCl3)δ＝7.14-7.30(m，5H)，4.46(s，2H)，3.42-3.64(m，22H)，3.12-3.23(m，4H)，2.76(t，4H)，2.66(t，10H)，2.44(t，4H)，2.34(t，8H)，2.29(t，4H)；IR(cm-1)υ＝1736.1，1655.4。
實施例8取B2』(第二代以氨基化聚乙二醇為核末端為酯的聚醯胺-胺分子)103mg(0.127mmol)溶於0.5mL甲醇，室溫下將此溶液加入到2mL乙二胺中，攪拌反應。待反應完全後，蒸除甲醇及多餘的乙二胺得到粗產物。將此粗產物溶於少量甲醇，並加入乙醚洗滌，傾出乙醚層，殘留物於真空泵下抽乾，得到棕黃色粘液即為第二代以氨基化聚乙二醇為核末端為胺的聚醯胺-胺分子106.8mg(A2』，90.9％)。1H NMR(300MHz，D2O)δ＝7.12-7.30(m，5H)，4.40(s，2H)，3.38-3.62(m，10H)，3.00-3.17(m，12H)，2.37-2.74(m，26H)，2.12-2.30(m，12H)；IR(cm-1)υ＝1646.8。
實施例9取A3』(第三代以氨基化聚乙二醇為核末端為胺的聚醯胺-胺分子)176mg(0.096mmol)溶於5mL甲醇，室溫下依次加入兩滴甲醇鈉及1.0mL丙烯酸甲酯，攪拌反應。待反應完全後，蒸除溶劑及多餘的丙烯酸甲酯得到粗產物。將此粗產物溶於二氯甲烷並過濾，濾液蒸除溶劑，殘留物於真空泵下抽乾，得到棕黃色粘液即為第四代以氨基化聚乙二醇為核末端為酯的聚醯胺-胺分子302mg(B4』，98.0％)。1H NMR(300MHz，CDCl3)δ＝7.30-7.40(m，5H)，4.54(s，2H)，3.56-3.76(m，58H)，3.24-3.35(m，28H)，2.69-2.95(m，62H)，2.51-2.60(m，28H)，2.32-2.48(m，60H)；IR(cm-1)υ＝1736.6，1650.1。
實施例10取B4』(第四代以氨基化聚乙二醇為核末端為酯的聚醯胺-胺分子)235mg(0.073mmol)溶於0.7mL甲醇，室溫下將此溶液加入到3.5mL乙二胺中，攪拌反應。待反應完全後，蒸除甲醇及多餘的乙二胺得到粗產物。將此粗產物溶於少量甲醇，並加入乙醚洗滌，傾出乙醚層，殘留物於真空泵下抽乾，得到棕黃色粘液即為第四代以氨基化聚乙二醇為核末端為胺的聚醯胺-胺分子253mg(A5』，94.2％)。1H NMR(300MHz，D2O)δ＝7.18-7.25(m，5H)，4.42(s，2H)，3.40-3.61(m，10H)，3.05-3.30(m，60H)，2.55-2.78(m，94H)，2.39-2.55(m，28H)，2.15-2.39(m，60H)；IR(cm-1)υ＝1645.8。
按實施例9，10方法，用上一代樹型分子合成下一代的樹型分子，直到高代樹型分子。
實施例11將上述得到的樹形分子化合物分別配製成10mM/50mM Tris-HCl(pH＝8)的儲備液，對不同濃度的化合物進行測試底物剪切反應的條件將上述樹形分子化合物分別與約20nM白色念珠菌I型內含子核酶預保溫5分鐘(37℃)後，在冰上放置，加入50nM的底物，在37℃反應2.5分鐘後，加入同體積的終止緩衝溶液終止反應。取樣進行丙烯醯胺凝膠電泳，檢測各化合物對核酶催化反應的抑制效果。
實驗結果表明(見下表)六胺、八胺、十二胺、十六胺、二十四胺、三十二胺以及四十八胺對白色念珠菌I型內含子核酶的催化反應有強烈的抑制效果，而酯化合物以及低代樹型胺分子二胺、三胺、四胺則沒有抑制效果。
我們可以看出，末端為胺的高代樹型分子對白色念珠菌I型內含子核酶的催化反應有抑制效果，且隨著胺的數目增加，抑制效果增強。
權利要求
1.樹型分子，其通式為AnN(CH2CH2OR(Rn-1)2)3或An′BnO(CH2CH2O)mCH2CH2N(CH2CH2OR(Rn-1)2)2Bn+1N(CH2CH2OR(Rn′)2)3或Bn+1′BnO(CH2CH2O)mCH2CH2N(CH2CH2OR(Rn′)2)2其中Bn苄基n＝1，2，3……10m＝2，3，4……45R＝CH2CH2CONHCH2CH2Nn＝1時，R0＝HR1′＝CH2CH2COOCH3n＞1時，Rn-1＝R(Rn-2)2Rn′＝R(Rn-1′)2An第n代以三乙醇胺為核末端為胺的樹型分子An′第n代以氨基化聚乙二醇為核末端為胺的樹型分子Bn+1第n+1代以三乙醇胺為核末端為酯的樹型分子Bn+1′第n+1代以氨基化聚乙二醇為核末端為酯的樹型分子
2.權利要求1所述樹型分子的製備方法，將三乙胺溶於甲醇中，在鹼性條件下與過量的丙烯酸甲酯攪拌反應，得到第一代末端基團為酯的樹型分子化合物；將上代末端基團為酯的化合物溶於甲醇中，與過量的乙二胺攪拌反應得到第二代末端基團為胺的樹型分子化合物；按上述方法，將上一代末端基團為胺的化合物溶於甲醇中，在鹼性條件下與過量的丙烯酸甲酯攪拌反應得到下一代末端基團為酯的樹型分子化合物；將上代末端基團為酯的化合物溶於甲醇中，與過量的乙二胺攪拌反應得到下一代末端基團為胺的樹型分子化合物。
3.權利要求1所述的樹型分子作為白色念珠菌I型內含子核酶的抑制劑。
4.權利要求1所述的樹型分子作為抗真菌及抗菌藥物的先導物。
5.權利要求1所述的樹型分子作為商業試劑在核酶剪切中的應用。
全文摘要
本發明涉及樹型分子及其製備方法和用途。將三乙胺溶於甲醇中，在鹼性條件下與丙烯酸甲酯攪拌反應，得到第一代末端基團為酯的樹型分子化合物；將上代末端基團為酯的化合物溶於甲醇中，與乙二胺攪拌反應得到第二代末端基團為胺的樹型分子化合物；按上述方法，將上一代末端基團為胺的化合物與丙烯酸甲酯攪拌反應得到下一代末端基團為酯的樹型分子化合物；將上代末端基團為酯的化合物與乙二胺攪拌反應得到下一代末端基團為胺的樹型分子化合物。本發明設計的樹型分子，製備簡單、價廉。它們能高效抑制白色念珠菌I型內含子核酶。可以作為白色念珠菌I型內含子核酶的抑制劑，作為抗真菌及抗菌藥物的先導物，以及作為商業試劑用於核酶的剪切。
文檔編號C07C237/08GK1537879SQ200310111270
公開日2004年10月20日 申請日期2003年10月24日 優先權日2003年10月24日
發明者彭玲, 張翼, 吳江渝, 周潔華, 吳瓊友, 包鵬輝, 曲凡歧, 彭 玲 申請人:武漢大學