CN101066459A - 聚乙二醇修饰齐多夫定缀合物及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚乙二醇修饰齐多夫定缀合物及其制备方法与应用。聚乙二醇修饰齐多夫定缀合物具有如下结构，将齐多夫定(AZT)、对二甲氨基吡啶(DMAP)和二环己基碳二酰亚胺(DCC)加入适量二氯甲烷溶解，滴加等摩尔比的mPEG－SA的二氯甲烷溶液；反应完毕后，过滤，加入45－55倍滤液体积的冷乙醚得白色沉淀，过滤分离沉淀，干燥后得到单甲氧基聚乙二醇齐多夫定缀合前药，用于制备抗艾滋病药物。
Description
技术领域
本发明涉及一种治疗抗滋病药物和制备方法，具体涉及齐多夫定的聚乙二醇缀合前药结构及制备方法与应用，属于抗艾滋病药物前药技术领域。
背景技术
人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus，HIV)引起的艾滋病(acquiredimmunodeficiency syndrome，AIDS)是严重影响人类健康的传染性疾病。自1981年首例艾滋病被发现至今，全球死于这种被称为“世纪瘟疫”病魔的人已逾2500万。在有些国家，艾滋病甚至成为危害民众健康的“四大杀手”之一。它的蔓延不仅威胁着个体的生命安全，也带来严重的社会问题。虽然目前临床广泛应用的高效抗逆转录疗法(HAART)可以有效延长病人的生存时间，提高生存质量。但是由于目前使用的药物以逆转录酶抑制剂和蛋白酶抑制剂为主，这两种药物均存在严重的毒副作用以及容易引起耐药性。
在HIV的复制周期中，逆转录酶(reverse transcriptase，RT)与蛋白酶、整合酶是必不可少的三种关键酶，其中逆转录酶依靠其RNA/DNA依赖的DNA聚合酶活性和核糖核酸酶氢(RNase H)活性，将原病毒RNA转录成双链DNA，再经整合酶作用，将病毒DNA整合到宿主细胞的染色体中。由于RT在HIV-1生命周期中的重要作用，它一直是抗HIV/AIDS药物研发中首要的研究靶点。目前临床上一线治疗艾滋病药物中绝大部分属于HIV RT抑制剂类，为临床抗病毒高效治疗(HAAT)的重要组成部分。
核苷(酸)类HIV逆转录酶抑制剂作为RT的特异性抑制剂，是临床最早应用的一类抗HIV药物，至今仍发挥着重要的作用。目前临床应用的HIV-1核苷类逆转录酶抑制剂(NRTIs)共有7种：即AZT、ddI、ddC、d4T、3TC、FTC、abacavir(ABC)。
AZT是美国FDA批准的第一个上市治疗HIV感染药物，并且是唯一被美国FDA批准用于预防HIV-1母婴传播的药物。AZT口服吸收迅速，0.5h可达血药浓度1.1～1.6mg/L，生物利用度为52％～75％，AZT亲脂性高，口服后广泛分布于各组织，其血浆蛋白结合率为34％～38％。可透过血脑屏障，是双脱氧核苷类中最易进入脑脊液的药物，给药后4h时，脑脊液的药物浓度可达血药浓度的50％～60％；本品在精液中浓度高，且能通过胎盘，可使围生期HIV母婴传播率降低70％；在肝脏内代谢，成为无活性的葡萄糖醛酸结合体，约有74％由尿排出，14％以原形由尿排出，药物消除半衰期约为1h。虽然AZT有对于艾滋病的治疗已经起到了不可替代的作用，但是其不良反应也限制了它的应用。AZT最主要的不良反应为骨髓抑制、贫血或粒细胞减少，应用大剂量(1500mg/d)，用药6～8周后发生率为16％～74％。并且单独使用极易产生耐药性。
AZT存在的以上这些而这些问题与其半衰期短，从而需要多次、大剂量给药有很大关系，目前临床治疗剂量一般为200mg，4h给药一次，如此频繁的大剂量给药必然会加重药物的毒副作用，并且会诱导RT中不同的氨基酸发生突变，从而产生耐药性的毒株。而如果能够延长AZT的半衰期，从而可以降低药物的使用剂量以及使用频率，这样可以降低毒副作用的发生机率，低剂量使用次药物诱导RT中不同的氨基酸发生突变的机率也会大大降低。
核苷类前药是近来核苷类药物结构修饰的一个重要方向，用以改善核苷类药物口服生物利用度及药代动力学，靶向药物到特定病变部位，延长作用时间，降低毒副作用，提高抗病毒及抗肿瘤效价。前体药物是指药物衍生物本身没有显著药效也没有严重的毒副作用，在体内经水解或酶解后，可以释放出药物单体，从而发挥药物本身的药效。前药设计可以很好的解决药物的水溶性和稳定性，增加药物的血液存留时间，改变药物的体内分布，提高药物生物利用度和降低毒副作用。在前药的结构修饰方法中，高分子聚乙二醇(Polyethylene-glycol PEG)修饰是目前比较可行有效的方法。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种新型的抗艾滋病的核苷类逆转录酶前药及其制备方法，具体地说是提供一种聚乙二醇修饰的齐多夫定缀合物及其制备方法与应用。
本发明的技术方案如下：
单甲氧基聚乙二醇齐多夫定缀合前药(mPEG-AZT)，具有下式的结构：
单甲氧基聚乙二醇齐多夫定缀合前药设计原理如下：
根据药物化学中的前药原理，以齐多夫定为原料，通过与高分子的单甲氧基聚乙二醇成酯，制备上述AZT的高分子缀合前药，从而可延长原药物的半衰期。
高分子量的聚乙二醇(Polyethylene-glycol PEG)以其良好的水溶性、无毒、良好的生物相容性、血液相容性和无免疫原性等其它高分子无法比拟的优点，使它成为一种被广泛使用的生物修饰材料，在前药的合成和制备中占有重要地位。已成为药物化学修饰研究领域的热点。PEG是被美国FDA批准的极少数能作为体内注射药用的合成聚合物之一。
鉴于齐多夫定(AZT)存在的药物动力学缺点及其严重的毒副作用，加之前药修饰的优点，我们选择对AZT进行聚乙二醇修饰，得到了药代动力学性质更佳的前药。本发明选择单甲氧基聚乙二醇(mPEG)2000-8000为修饰剂。
单甲氧基聚乙二醇齐多夫定缀合前药的制备反应通式如下：
具体合成路线如下：
单甲氧基聚乙二醇齐多夫定缀合前药的制备方法，步骤如下：
1、将mPEG(分子量2000-8000)置于圆底烧瓶中，加入适量甲苯，加热溶解，再向圆底烧瓶中加入mPEG的5倍摩尔比的丁二酸酐，继续加热回流5～6h，TLC检测(I2染色)，反应完毕后，减压蒸除甲苯，所得固体物用二氯甲烷溶解后过滤，再向滤液中加入滤液体积的45-55倍体积的冷乙醚得白色沉淀，过滤分离沉淀，干燥后得白色粉末，即为单甲氧基聚乙二醇丁二酸单酯(mPEG-SA)。
以上步骤1中甲苯加量以能溶解mPEG为宜，反应完毕后通过减压蒸馏除去甲苯。所说的固体物用二氯甲烷溶解中二氯甲烷的用量以能溶解所得固体物为宜，本发明不做特别限定。
2、将步骤1制得的固体单甲氧基聚乙二醇丁二酸单酯(mPEG-SA)配制成mPEG-SA的二氯甲烷溶液，浓度为0.1mmol/ml，备用。
3、将齐多夫定(AZT)、对二甲氨基吡啶(DMAP)和二环己基碳二酰亚胺(DCC)按等摩尔比的量加入到圆底烧瓶中，加入适量二氯甲烷常温搅拌至溶解，向该溶液中滴加等mPEG-SA摩尔比的步骤2制得的mPEG-SA二氯甲烷溶液。22-28℃搅拌20-24h，TLC检测，反应完毕后，过滤，加入45-55倍滤液体积的冷乙醚得白色沉淀，过滤分离沉淀，干燥后得到单甲氧基聚乙二醇齐多夫定缀合前药(mPEG-AZT)白色粉末。
以上步骤3中加入适量二氯甲烷以能溶解原料为宜，本发明不做特别限定，特别优选的加量为二氯甲烷4-5ml/mmol原料。
下面是本发明的单甲氧基聚乙二醇齐多夫定缀合物在小鼠体内的药物动力学性质的实验研究方法与结果：
取健康小鼠72只，雌雄各半，体重25±2g，随机分为两组，每个时间点平行设定3只，灌胃给药，剂量100mg/kg(按AZT计算)，给药前禁食12h，自由饮水。第一组为对照组，灌胃AZT水溶液0.5ml，第二组为mPEG-AZT组，灌胃mPEG-AZT水溶液0.5ml。对照组36只，第一组在灌胃给药后5min、10min、15min、30min、45min、1、1.5、2、3、4、6、8h分别对3只小鼠进行眼眶取血，将血液置于肝素化离心管中，待测；mPEG-AZT组36只，在给药后0.083、0.25、0.5、1、1.5、2、2.5、3、4、6、8、12h等时间点分别对3只小鼠进行眼眶取血，置于肝素化离心管中，待测。血浆按血样预处理方法和测定方法进行处理和测定。
如图1所示，灌胃给药以后，AZT为t1/2α为0.5h，t1/2β为1.16h，与文献报道一致，而mPEG-AZT的半衰期有所延长，t1/2α为0.601h，t1/2β为2.083h。
本发明的单甲氧基聚乙二醇齐多夫定缀合物与药用辅料制成不同剂型的药物。
本发明的单甲氧基聚乙二醇齐多夫定缀合物的应用，用于制备抗艾滋病药物。
本发明的优良效果如下：
本发明的方法反应收率约为89-95％，首次合成并进行了体内药物动力学实验，实验结果显示半衰期显著延长，由原药的1.16小时延长为2.083h。
附图说明
图1是本发明的单甲氧基聚乙二醇齐多夫定缀合物在小鼠体内的药物动力学实验中口服给药药时曲线，横坐标：时间(h)，纵坐标：血药浓度(μg/ml)。
具体实施方式
实施例1：单甲氧基聚乙二醇2000齐多夫定缀合前药的制备
将1g mPEG2000(0.5mmol)置于50ml圆底烧瓶中，加入20ml甲苯，安装上分水器后蒸出10ml甲苯，然后向圆底烧瓶中加入0.5g(5mmol)丁二酸酐，继续加热回流5h，TLC检测(I2染色)，反应完毕后，减压蒸除甲苯，固体用5mL二氯甲烷溶解后过滤，向滤液中加入50倍体积的冰乙醚得白色沉淀，即为单甲氧基聚乙二醇丁二酸单酯(mPEG-SA)，得1.02g，产率97.1％。
将0.134g(0.5mmol)AZT、0.015g(0.125mmol)DMAP与0.233g(1mmol)DCC加入到50ml圆底烧瓶中，加入5ml二氯甲烷搅拌至溶解，向此溶液中滴加5ml的1.05g(0.5mmol)mPEG-SA二氯甲烷溶液。常温搅拌24h，TLC检测，反应完毕后，过滤，加入50倍体积的冰乙醚，得到mPEG-AZT白色沉淀1.12g；产率89.2％。
光谱数据分析：
中文名：AZT-5’-羟基-(单甲氧基聚乙二醇)丁二酸酯。
英文名：AZT-5’-hydroxyl-(methoxylpolyPolyethylene-glycol)-succinate1H-NMR(DMSO-d6)δ：11.33(s，1H，NH)7.46(s，1H，＝CH)；6.13(t，1H，J＝6.07Hz，CH)；4.44(dd，1H，J1＝5.92Hz，J2＝9.79Hz CH)；4.28(m，2H，5-CH2)；4.12(t，2H，J＝1.26Hz，CH2)；3.97(dd，1H，J1＝5.05Hz，J2＝9.66Hz，4-CH)；3.63(t，1H，J＝4.80Hz，CH2)，3.59(t，2H，J＝4.75Hz，CH2)；3.51(m，188H，(O-CH2-CH2)n)；3.43(t，2H，2.52，J＝3.35Hz，CH2)；3.39(t，1H，J＝4.57Hz，CH2)；3.24(s，3H，CH3-O)；2.58-2.64(m，4H，O＝C-CH2 CH2-C＝O)；2.34-2.44(m，2H，2-CH2)；1.80(s，3H，＝C-CH3)。
13C-NMR(DMSO-d6)δ：172.05(C＝O)，171.88(C＝O)，163.79(4”C＝O)，150.52(2”-C＝O)，136.14(C-6”)，110.10(C-5”)，83.76(C-1’)；80.75(C-4’)；71.46(mPEG-m末端亚甲基)；69.96((O-CH2-CH2)n)，69.76(CH2-CH2-OC＝O)；68.38(C-3’)；63.67(C-5’)；63.54(CH2-O-C＝O)；58.21(CH3-O)，35.76(C-2’)；28.67(O＝C-CH2-CH2-C＝O)；12.21(六元环甲基)。
IR(KBr，cm-1)：νNH(3423)，νCH2(2876.6)，νN3(2107)，νC＝O(1736)，νC＝O(1705)νC＝O(1692)，νC＝O(1632)，δCH2(1107.4)。
实施例2：单甲氧基聚乙二醇6000齐多夫定缀合前药的制备
将3g mPEG6000(0.5mmol)置于50ml圆底烧瓶中，加入20ml甲苯，安装上分水器后蒸出10ml甲苯，然后向圆底烧瓶中加入0.5g(5mmol)丁二酸酐，继续加热回流5h，TLC检测(I2染色)，反应完毕后，减压蒸除甲苯，固体用5mL二氯甲烷溶解后过滤，向滤液中加入55倍体积的冰乙醚得白色沉淀，即为单甲氧基聚乙二醇丁二酸单酯(mPEG-SA)。得3.01g，产率98.7％。
将0.134g(0.5mmol)AZT、0.015g(0.125mmol)DMAP与0.233g(1mmol)DCC加入到50ml圆底烧瓶中，加入5ml二氯甲烷搅拌至溶解，向此溶液中滴加5ml的3.05g(0.5mmol)mPEG-SA二氯甲烷溶液。常温搅拌24h，TLC检测，反应完毕后，过滤，加入55倍体积的冰乙醚，得到mPEG-AZT白色沉淀2.94g；产率92.3％。
Claims (5)
1.单甲氧基聚乙二醇齐多夫定缀合前药(mPEG-AZT)，其特征在于具有如下结构：
2.一种权利要求1所述的单甲氧基聚乙二醇齐多夫定缀合前药的制备方法，
反应通式如下：
步骤如下：
(1)将分子量2000-8000的mPEG置于圆底烧瓶中，加入适量甲苯，加热溶解，再向圆底烧瓶中加入mPEG的5倍摩尔比的丁二酸酐，继续加热回流5～6h，TLC检测(I2染色)，反应完毕后，减压蒸除甲苯，所得固体物用二氯甲烷溶解后过滤，再向滤液中加入滤液体积的45-55倍体积的冷乙醚得白色沉淀，过滤分离沉淀，干燥后得白色粉末，即为单甲氧基聚乙二醇丁二酸单酯(mPEG-SA)；
(2)将步骤1制得的固体单甲氧基聚乙二醇丁二酸单酯(mPEG-SA)配制成mPEG-SA的二氯甲烷溶液，浓度为0.1mmol/ml，备用；
(3)将齐多夫定(AZT)、对二甲氨基吡啶(DMAP)和二环己基碳二酰亚胺(DCC)按等摩尔比的量加入到圆底烧瓶中，加入适量二氯甲烷常温搅拌至溶解，向该溶液中滴加等mPEG-SA摩尔比的步骤2制得的mPEG-SA的二氯甲烷溶液；22-28℃搅拌20-24h，TLC检测，反应完毕后，过滤，加入45-55倍滤液体积的冷乙醚得白色沉淀，过滤分离沉淀，干燥后得到单甲氧基聚乙二醇齐多夫定缀合前药(mPEG-AZT)白色粉末。
3、如权利要求2所述的单甲氧基聚乙二醇齐多夫定缀合前药的制备方法，其特征在于，步骤(3)中加入二氯甲烷的加量为4-5ml/mmol原料。
4.一种含有权利要求1所述的单甲氧基聚乙二醇齐多夫定缀合前药与药用辅料制成的药物组合物。
5.权利要求1所述的单甲氧基聚乙二醇齐多夫定缀合前药的应用，用于制备抗艾滋病药物。
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