CN101108895A

CN101108895A - 聚乙二醇乙醛衍生物及其与药物的结合物

Info

Publication number: CN101108895A
Application number: CNA2006100990810A
Authority: CN
Inventors: 嵇世山; 赵宣; 顾强
Original assignee: BEIJING JIANKAI SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Tianjin Jenkem Technology Co Ltd
Priority date: 2006-07-19
Filing date: 2006-07-19
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2026-07-19
Also published as: CN101108895B

Abstract

本发明涉及一类酰胺键为过渡基团的亲水性聚合物乙醛衍生物以及与蛋白质分子的结合物，其中，PEG为分子量150～60,000、分支、直链、星形或树形的结构的聚乙二醇聚合物或其衍生物；X是选自由O、C_1－12烷基、芳烷基、酯基、碳酸酯基、酰胺基、酰胺酯基、醚基、氨基甲酸酯基组成的组的连接基团；Y是聚乙二醇聚合物或其衍生物的末端基团，选自H，RO或者靶向性基团，其中，所述的R为含有1－12个碳原子的烷基、环烷基或者芳烷基。

Description

聚乙二醇乙醛衍生物及其与药物的结合物

技术领域

本发明涉及聚乙二醇衍生物，尤其是涉及一种含乙醛基活性官能团的聚乙二醇衍生物以及这种新型的聚乙二醇衍生物在医药中的应用。

背景技术

聚乙二醇及其衍生物作为蛋白药物的修饰剂已经在生物技术领域得到了广泛的应用，其修饰后的蛋白复合体具有低毒、低免疫原性、生理半衰期长等优势，在许多批准药品中广泛被使用，如PEG-intron^，一种α-干扰素与聚乙二醇的键合物就表现出了更长的循环半衰期和更好的治疗效果。

聚乙二醇醛基活性衍生物作为对蛋白质、多肽末端氨基的定点修饰材料，应用较为广泛，目前普遍应用的是醛类衍生物主要集中在丙醛及以上的醛类衍生物。乙醛类化合物虽然具有较高的反应活性，但是通常的结构，如：

这种结构由于旁侧的烷氧基存在，促使烯醇负离子的生成，使缩合反应容易进行。在制备和储存中极易发生羟醛缩合反应而导致副产物，产品质量和储存使用均难以得到有效控制，在国内外未得到很好的开发和利用。

本发明用酰胺键取代了烷氧基类型的基团，使乙醛类衍生物具有了较高的稳定性，产品质量和稳定性得到大幅度提高，和蛋白质的连接也较为顺利。极大的提高了醛类聚乙二醇衍生物的应用领域。

本发明所提供的一系列聚乙二醇(PEG)乙醛衍生物克服了醛类聚乙二醇在乙醛类衍生物的合成障碍，并且其优异的反应活性使其可以替代现有的醛类产品，可以有效的提高相应药物的稳定性和生物降解特性。

发明内容

本发明提供了一种通式I的化合物：

其中，

所述的PEG是分子量为150～60,000的聚乙二醇聚合物或其衍生物，所述的聚乙二醇聚合物或其衍生物具有分支、直链、星形或树形的结构；

所述的X是选自由O、C_1-12烷基、芳烷基、酯基、碳酸酯基、酰胺基、酰胺酯基、醚基、氨基甲酸酯基组成的组的连接基团；

所述的Y是聚乙二醇聚合物或其衍生物的一个或多个末端基团，所述的Y可以相同或不同，选自H，RO或者靶向性基团，其中，所述的R为含有1-12个碳原子的烷基、环烷基或者芳烷基。

直链聚乙二醇(PEG)的结构通式如下所示：

其中：n为任何整数，表征其聚合度。

直链聚乙二醇有两个末端羟基，当一端羟基被一个惰性基团取代，则称聚乙二醇的一端封端。其结构通式如下所示：

其中：

R’为H、C_1-12烷基、环烷基或芳烷基；

n为任何整数，表征其聚合度。

R’为低级烷基时，R’可以是含有1-6个碳原子的任何低级烷基，如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、正戊基或正己基。当R’为环烷基时，R’优选为含3-7个碳原子的环烷基，如环丙基、环丁基和环己基。优选的环烷基为环己基。其典型的化合物是甲氧基聚乙二醇(mPEG)，其他聚乙二醇类似物或聚乙二醇共聚物也可用于此发明应用。

对聚乙二醇而言，一般采用分子量予以表示，只要使形成结合物的聚乙二醇的分子量为300～60,000道尔顿，这相当于n为大约6～1300。更优选为，n为28、112和450，这分别相应于分子量为1325、5000和20,000。由于通常由其平均分子量而非自重复单元限定的起始PEG化合物的潜在不均一性，优选用分子量表征聚乙二醇聚合物，而不是用整数n表示PEG聚合物中的自重复单元。各种分子量的起始PEG化合物可以通过本领域中的已知方法制备或者可以从商业来源得到。

根据本发明的优选实施方案，直链聚乙二醇(PEG)乙醛衍生物可以具有以下通式的结构(Ia)：

聚乙二醇衍生物除直链结构以外，还可以有分支结构，此时，本发明的化合物可以表示如下：

其中：

R”为中心分支原子，选自C或N，或其他原子；

X₁，X₂为连接基团，所述的X₁和X₂可以相同或不同，分别选自由O、C_1-12烷基、芳烷基、酯基、碳酸酯基、酰胺基、酰胺酯基、醚基和氨基甲酸酯基组成的组；

Y₁，Y₂为末端基团，，所述的Y₁和Y₂可以相同或不同，分别选自由H，RO或者靶向性基团组成的组，其中，所述的R为含有1-12个碳原子的烷基、环烷基或者芳烷基。

根据本发明的一个优选实施方案，所述的分支形聚乙二醇(PEG)乙醛衍生物具有以下通式的结构(IIa)：

根据本发明的另一个优选实施方案，所述的分支形聚乙二醇(PEG)乙醛衍生物包括具有以下通式的结构(IIb)：

根据本发明的再一个优选实施方案，所述的分支形聚乙二醇(PEG)乙醛衍生物包括具有以下通式的结构(IIc)：

根据本发明的又一个优选实施方案，所述的分支形聚乙二醇(PEG)乙醛衍生物包括具有以下通式的结构(IId)：

根据本发明的再又一个优选实施方案，所述的分支形聚乙二醇(PEG)乙醛衍生物包括具有以下通式的结构(IIe)：

本发明中所称的聚乙二醇聚合物衍生物是指本领域中公知的那些具有聚乙二醇的乙二醇单元聚合物，并在聚乙二醇基础上进行结构化修饰以满足其分子空间拓扑结构的需求，如本发明所特别提到的各种分支结构的聚乙二醇，所有这些结构都必须和本发明所强调的以酰胺基为侧位的醛基为主要活性官能团。

根据本发明的另一个方面，其提供包含上述聚乙二醇(PEG)-药物结合物作为活性成分的药物组合物。

根据本发明的再一个方面，其提供所述结合物在制备药物组合物中的用途。

本发明还提供了本发明的化合物与蛋白质药物的结合物，所述的蛋白质选自由溶纤酶、促白细胞生成素(GCSF)、促红细胞生成素(EPO)、生长素(GH)、白介素(IL)、干扰素、水蛭素、抗体(antibody)和抗体片段(Fab)组成的组。

根据本发明的结合物可改善药物吸收，延长作用时间，增强疗效，降低给药剂量及避免某些毒副作用。

附图说明

图1为末端含靶向糖分子的聚二醇乙醛与蛋白质结合物的凝胶电泳图。

具体实施方式

在本发明的聚乙二醇(PEG)醛类衍生物中所用的聚乙二醇是一种亲水性聚合物，包括聚乙二醇与聚丙二醇、聚乙烯醇、或者聚丙烯吗啉的共聚物，其中特别优选是聚乙二醇。并且可根据实际需要，选择适当的聚乙二醇结构进行相应的修饰，使其具有活性醛基。该聚合物能够提供与药物分子的连接点，由此与蛋白质、多肽或者其他天然药物活性成分中的氨基连接在一起。

在本发明的聚乙二醇(PEG)醛类衍生物中，醛基是通过一个稳定酰胺键与聚乙二醇衍生物连接起来，旁侧的酰胺键对醛基的稳定性有较大提高。

现在以聚乙二醇衍生物为例，说明本发明中亲水性聚合物醛基改造过程。

本发明聚乙二醇(PEG)醛类衍生物可以采用两种方法获得：

方法一：

方法二：

实施例

下面结合实例描述本发明的结合物及其制备方法，它不限制本发明，本发明的范围由权利要求限定。

实施例1

甲氧基聚乙二醇乙醛的制备

10克甲氧基聚乙二醇乙酸-N-羟基丁二酰亚胺酯(分子量为20000)溶解在50毫升二氯甲烷中，加入0.1ml 2，2-二乙氧基乙胺，氮气保护下搅拌过夜。减压浓缩溶液，加入100毫升乙醚。过滤收集沉淀真空干燥，产率：9.5克(95％)。

9克甲氧基聚乙二醇二乙缩醛(分子量为20000，由上步制得)溶解在pH＝5的磷酸盐缓冲溶液中，室温下反应48小时。加30克氯化钠溶解，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，减压浓缩，乙醚沉淀，过滤收集沉淀，乙醚洗涤。产率：7.2克(80％)。NMR(D₂O)：1.80(q，1个氢)，2.72(t，1个氢)，3.29(s，3个氢)，3.61(s，PEG中氢)，5.06(t，1个氢)。熔点：56-58℃。

实施例2

甲氧基聚乙二醇乙醛的制备

10克甲氧基聚乙二醇乙酸-N-羟基丁二酰亚胺酯(分子量为20000)溶解在50毫升二氯甲烷中，加入0.1ml乙醇胺，氮气保护下搅拌过夜。减压浓缩溶液，加入100毫升乙醚。过滤收集沉淀真空干燥，产率：9.5克(95％)。

9克甲氧基聚乙二醇乙酸-2-羟基乙酰胺(分子量为20000，由上步制得)溶解在DMSO中，加入二氯乙酸(DCAA)，搅拌溶解，再加入二环己基碳二酰亚胺(DCC)，室温下搅拌反应过夜。乙醚沉淀，过滤收集沉淀，乙醚洗涤。产率：4.5克(50％)。NMR(D₂O)：1.80(q，1个氢)，2.72(t，1个氢)，3.29(s，3个氢)，3.61(s，PEG中氢)，5.06(t，1个氢)。熔点：56-58℃。

实施例3

Y形聚乙二醇乙醛的制备

10克Y形聚乙二醇乙酸-N-羟基丁二酰亚胺酯(分子量为40000)溶解在50毫升二氯甲烷中，加入70ul 2，2-二乙氧基乙胺，氮气保护下搅拌过夜。减压浓缩溶液，加入100毫升乙醚。过滤收集沉淀真空干燥，产率：10.1克(99％)。

9克Y形聚乙二醇乙酸二乙缩醛(分子量为40000，由上步制得)溶解在200ml去离子水中，氮气保护，滴加10％磷酸调pH＝2.0。反应36小时，用5％磷酸氢二钠调pH＝6，加氯化钠30克，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，减压浓缩，异丙醇沉淀，过滤收集沉淀，乙醚洗涤。产率：7.2克(80％)。NMR(D₂O)：1.20(q，1个氢)，，3.29(s，3个氢)，3.61(s，PEG中氢)，4.13(t，1个氢)。熔点：59-61℃。

实施例4

末端含靶向糖分子的聚二醇乙醛的制备

10克氨基葡萄糖聚乙二醇乙酸-N-羟基丁二酰亚胺酯(分子量为35000)溶解在50毫升二氯甲烷中，加入70ul 2，2-二乙氧基乙胺，氮气保护下搅拌过夜。减压浓缩溶液，加入100毫升乙醚。过滤收集沉淀真空干燥，产率：10.1克(99％)。NMR(DMSO)：1.22(t，6个氢)，1.43(s，1个氢)，2.70(s，1个氢)，3.64(PEG中的氢)，4.02(d，4个氢)，4.50(t，2个氢)，5.26(s，1个氢)。

9克氨基葡萄糖聚乙二醇二乙缩醛(分子量为35000，由上步制得)溶解在200ml去离子水中，氮气保护，滴加10％磷酸调pH＝2.0。反应36小时，用5％磷酸氢二钠调pH＝6，加氯化钠30克，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，减压浓缩，异丙醇沉淀，过滤收集沉淀，乙醚洗涤。产率：7.2克(80％)。NMR(D₂O)：1.43(s，1个氢)，2.70(s，1个氢)，3.64(PEG中的氢)，4.02(d，4个氢)，4.50(t，2个氢)，5.26(s，1个氢)。

实施例5

末端含靶向糖分子的聚二醇乙醛与蛋白质结合物的制备

2.0毫克溶菌酶溶解在2毫升100mM磷酸盐缓冲液pH＝5～6，加入20mM氰硼氢化钠。加入20毫克末端含靶向糖分子的聚二醇乙醛(由实施例4制备)，室温下震摇反应2小时。SDS-PAGE检测反应：(条件：堆积胶浓度5％，分离胶浓度15％，电泳约40分钟，染色半小时，脱色1小时)。

图1显示所述末端含靶向糖分子的聚二醇乙醛与蛋白质结合物的凝胶电泳图，其中，M：标准蛋白及分子量；1：蛋白与PEG质量比为1∶10；2：蛋白与PEG质量比为1∶15。

Claims

1.通式I的化合物：

其中，

所述的Y是所述聚乙二醇聚合物或其衍生物的一个或多个末端基团，所述的Y可以相同或不同，选自H，RO或者靶向性基团，其中，所述的R为含有1-12个碳原子的烷基、环烷基或者芳烷基。

2.如权利要求1所述的化合物，其中，所述的R选自甲氧基、乙氧基、环己基或苄基。

3.如权利要求1所述的化合物，其中，所述的R是靶向性基团，所述的靶向性基团选自氨基葡萄糖、氨基半乳糖或单克隆抗体。

4.如权利要求1所述的化合物，其中，所述的PEG的分子量在300-60000Da的范围内。

5.如权利要求1所述的化合物，所述的化合物具有通式II的结构。

其中：

所述的R”为中心分支原子，选自C或N；

所述的X₁和X₂为连接基团，所述的X₁和X₂可以相同或不同，分别选自由O、C_1-12烷基、芳烷基、酯基、碳酸酯基、酰胺基、酰胺酯基、醚基、氨基甲酸酯基组成的组；

所述的Y₁，Y₂为末端基团，所述的Y₁，Y₂可以相同或不同，分别选自由H，RO或者靶向性基团组成的组，其中，所述的R为含有1-12个碳原子的烷基、环烷基或者芳烷基。

6.如权利要求1所述的化合物，所述的化合物具有通式Ia的结构：

7.如权利要求5所述的化合物，其中，所述的化合物具有选自如下通式IIa至IIe之一的结构：

8.权利要求1中所述的化合物，其中，所述的聚乙二醇聚合物是聚乙二醇的均聚物，或者，聚乙二醇与聚丙二醇、聚乙烯醇或聚丙烯吗啉的共聚物。

9.如权利要求1-8之一的化合物与蛋白质药物的结合物。

10.如权利要求9所述的结合物，其中，所述的蛋白质药物选自由溶纤酶、促白细胞生成素、促红细胞生成素、生长素、白介素、干扰素、水蛭素、抗体和抗体片段组成的组。