CN101161290B

CN101161290B - β-榄香烯聚乙二醇胺衍生物及其合成方法和用途

Info

Publication number: CN101161290B
Application number: CN2006101170081A
Authority: CN
Inventors: 沈玉梅; 成康民; 冯翠兰; 孙艳红
Original assignee: Shanghai Institute of Applied Physics of CAS
Current assignee: Shanghai Institute of Applied Physics of CAS
Priority date: 2006-10-11
Filing date: 2006-10-11
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2026-10-11
Also published as: CN101161290A

Abstract

本发明公开了一种式I所示的β-榄香烯聚乙二醇胺衍生物，

式I其中，R₁、R₂独自地为H或-NH(CH₂CH₂O)_nCH₃，条件是R₁、R₂不同时为H，n为1～454的整数；或其药学上可接受的盐。本发明还公开了β-榄香烯聚乙二醇胺衍生物的合成方法及其在制备抗癌药物中的用途。本发明的β-榄香烯聚乙二醇衍生物具有良好的水溶性并较β-榄香烯有更高的抗癌活性。

Description

β-榄香烯聚乙二醇胺衍生物及其合成方法和用途

技术领域

本发明涉及一种抗癌药物β-榄香烯衍生物，尤其涉及一种β-榄香烯聚乙二醇胺衍生物及其合成方法和用途。

背景技术

癌症是目前严重危害人们生命健康的常见病，β-榄香烯(β-Elemene)是近年来我国首先从姜科植物温郁金(温莪术)的根茎中提取的抗癌有效成分，其分子式为C₁₅H₂₄，结构式如下：

董金华等报道了一系列β-榄香烯抗癌化合物(董金华，β-榄香烯系列抗癌化合物的研究，中国科学院大连化学物理研究所博士论文，1995)；一些专利文献也公开了各种从中间体β-榄香烯氯代物(氯代β-榄香烯)出发合成的β-榄香烯衍生物，例如CN1462745专利申请公开了β-榄香烯嘧啶类衍生物，CN1462746公开了β-榄香烯五元氮杂环衍生物及其合成方法，CN1153168专利公开了榄香烯羟基类衍生物及其作为抗癌药物。β-榄香烯作为中药已经应用于临床，但由于水溶性极差，限制了它的临床应用，因此，如何提高其水溶性一直倍受关注。另一方面，聚乙二醇PEG是一种水溶性良好、无毒的高聚物，广泛地应用于医药工业以改善医药产品的溶解特性。

发明内容

本发明要解决的技术问题即是通过在β-榄香烯分子中引入聚乙二醇胺基团，提供一种β-榄香烯聚乙二醇胺衍生物，以提高β-榄香烯水溶性及抗肿瘤效果；同时也提供一种β-榄香烯聚乙二醇胺衍生物的合成方法及其用途。

因此，本发明提供式I所示的β-榄香烯聚乙二醇胺衍生物，

式I

其中，R₁、R₂独自地为H或-NH(CH₂CH₂O)_nCH₃，条件是R₁、R₂不同时为H，即其中至少有一个为-NH(CH₂CH₂O)_nCH₃，n为1～454的整数，较佳地是7～80；

或其药学上可接受的盐。

显然，本发明的β-榄香烯聚乙二醇胺衍生物有下列3种具体结构：

所述的盐可为各种盐，如有机酸或无机酸与β-榄香烯聚乙二醇胺衍生物上的N形成的各种盐。

本发明上述β-榄香烯聚乙二醇胺衍生物的合成方法，包括下列步骤：将式II化合物β-榄香烯氯代物与聚乙二醇胺NH₂(CH₂CH₂O)_nCH₃溶于乙腈中，加入碱性催化剂，在30～100℃下反应1～20小时；其中，

式II

X₁、X₂独自地为H或Cl，条件是X₁、X₂不同时为H，n定义如上所述，即为1～454的整数，优选7～80。

本发明合成方法(以合成式I′化合物为例)的反应式为：

本发明的合成方法与现有方法相比，采用了沸点较低的乙腈代替了DMF，给后处理带来了方便，并且不必要求溶剂无水。

本发明的合成方法制得的反应产物混合物冷却至室温后，加入饱和食盐水，然后用二氯甲烷萃取，干燥，过滤，减压蒸去溶剂，得淡黄色产品，经硅胶柱层析后，用石油醚和二氯甲烷梯度洗脱后即可得到纯化了的β-榄香烯聚乙二醇胺衍生物。

在本发明的合成方法中，β-榄香烯氯代物与聚乙二醇胺的物质的量比无特殊要求，较佳地为1∶1～10。

所述的碱性催化剂可为各种无机碱性催化剂，如K₂CO₃、Na₂CO₃、KOH和NaOH，以及有机碱性催化剂，如1，8-二氮二环[5.4.0]-7-十一烯(DBU)和1，5-二氮二环[4.3.0]-5-辛烯(DBN)中的一种或几种。所述的碱性催化剂与β-榄香烯氯代物的物质的量比为1∶1～10。

较佳地，本发明合成方法中的反应温度优选50～70℃，反应时间为5～8小时。

更佳地，本发明上述反应体系中还可加入KI，KI可以与氯代β榄香烯发生置换反应，从而使反应速度更快。其用量为β榄香烯氯代物的5-30％(摩尔比)，优选15％。

本发明的β-榄香烯聚乙二醇胺衍生物较β-榄香烯具有良好的水溶性、无毒，可提高生物利用度，较β-榄香烯具有更佳的抗肿瘤药效等特点。

具体实施方式

下面用实施例来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制。

下列实施例中所用的原料β-榄香烯氯代物可根据现有技术，如上述背景技术内容中提及的各份文献自行合成；聚乙二醇胺是百灵威公司产品。

①β-榄香烯氯代物的合成

根据文献(贾卫民，抗癌新药β-榄香烯及其衍生物的合成、结构和构效研究，中国科学院大连化学物理研究所博士论文，1991)合成β-榄香烯氯代物，具体步骤如下：将0.01mol β-榄香烯溶于10mL二氯甲烷中，加入2mL甲酸，温度控制在0～5℃，于2小时内缓慢滴加15mL次氯酸钠溶液，继续反应3～5小时。反应完毕，加入饱和的碳酸氢钠水溶液调节pH至7～8，将反应混合液静止分层，分出有机相，水相用3×10mL的二氯甲烷萃取，合并有机相，并用无水硫酸钠干燥，过滤，除去溶剂二氯甲烷，得淡黄色油状物，经硅胶柱层析后可得到无色油状物，经气相色谱分析为β-榄香烯氯代物与β-榄香烯的混合物(简称β-榄香烯氯代混合物)，β-榄香烯氯代物的含量约为40～50％。该反应混合物中的β-榄香烯氯代物主要有下列三种化合物：

由于β-榄香烯在这一步不易从β-榄香烯氯代混合物中分离，而其极性与最终产物β-榄香烯衍生物的极性相差很大，极易分离，故可将β-榄香烯氯代混合物直接用于反应。其中的β-榄香烯氯代物主要是单取代的，即上述式1和式2化合物的混合物(Cl-βE)，其中主要的为式1化合物，而式2化合物的含量很少。

实施例1式I化合物(n＝1)，简称β-榄香烯PEG(1)衍生物

将5.8mmol H₂NCH₂CH₂OCH₃、9mmol β-榄香烯氯代混合物(含Cl-βE 4.5mmol)、0.6mmol KI、6.3mmol K₂CO₃和5mL乙腈的反应混合物在50℃搅拌反应8小时。反应完毕，冷却，加入20mL饱和食盐水，然后用3×10mL二氯甲烷萃取，合并有机相，有机物用无水Na₂SO₄干燥，过滤，除去溶剂二氯甲烷，得淡黄色粗产品，经硅胶柱层析，用二氯甲烷和甲醇(体积比20∶1)梯度洗脱得黄色液体。该产品经¹H-NMR和¹³C-NMR鉴定为β-榄香烯的聚乙二醇胺衍生物(是纯的单取代化合物I′)。

¹H-NMR(CDCl₃，TMS，500MHz)，δ1.03(s，3H，CH₃)，1.45-1.77(m，6H)，1.73(s，3H)，2.05-2.11(m，2H)，3.00(t，J＝5.15，2H)，3.41(s，3H)，3.51(s，2H)，3.66(t，J＝4.99，2H)，4.61(s，1H)，4.86(s，1H)，4.91(s，1H)，4.94(d，J＝5.42，1H)，5.10(s，1H)，5.14(s，1H)，5.80(dd，J＝18.00，11.31，1H)；

¹³C-NMR(CD₃OD，TMS，125MHz)，δ16.54，24.80，27.12，33.14，39.72，42.18，47.30，52.12，52.49，58.85，69.29，69.80，109.97，111.61，112.15，145.39，147.44，149.97。

实施例2式I化合物(n＝7)，简称β-榄香烯PEG350衍生物

将5.8mmol H₂N(CH₂CH₂O)₇CH₃、9mmol β-榄香烯氯代混合物(含Cl-βE 4.5mmol)、0.6mmol KI、6.3mmol K₂CO₃和5mL乙腈的反应混合物在50℃搅拌反应8小时。反应完毕，冷却，加入20mL饱和食盐水，然后用3×10mL二氯甲烷萃取，合并有机相，有机物用无水Na₂SO₄干燥，过滤，除去溶剂二氯甲烷，得淡黄色粗产品，经硅胶柱层析，用二氯甲烷和甲醇(体积比20∶1)梯度洗脱得黄色液体。该产品经¹H-MR和¹³C-NMR鉴定为β-榄香烯的聚乙二醇胺衍生物(是纯的单取代化合物I′)。

IR V_max：3080(C＝C-H)，1640(C＝C)，1109(C-O-C)；

¹H-NMR(CDCl₃，TMS，500MHz)，δ：0.93(s，3H，CH₃)，1.15-1.55(m，6H)，1.64(s，3H，CH₃)，1.90-2.06(m，2H)，2.95-3.01(m，2H)，3.08(q，J＝7.36，2H)，3.31(s，3H，OCH₃)，3.45-3.49(m，4H)，3.53-3.63(m，20H)，3.71-3.76(m，2H)，4.51(s，1H)，4.75(s，1H)，4.82(s，1H)，4.84(d，J＝6.03，1H)，5.04(s，1H)，5.11(s，1H)，5.75(dd，J＝17.29，10.57，1H)；

¹³C-NMR(CDCl3，TMS，125MHz)，：17.17，25.31，27.85，33.92，40.33，40.48，42.99，49.06，53.29，53.75，59.51，70.75，70.86，71.11，72.47，109.22，110.41，112.68，143.00，150.71，152.33。

实施例3式I化合物(n＝16)，简称β-榄香烯PEG750衍生物

将0.8mmol H₂N(CH₂CH₂O)₁₆CH₃、1.52mmol β-榄香烯氯代混合物(含Cl-βE 0.76mmol)、0.09mmol KOH、5mL乙腈的反应混合物在60℃反应6小时。反应完毕，冷却，加入20mL饱和食盐水，然后用3×10mL二氯甲烷萃取，合并有机相，有机物用无水Na₂SO₄干燥，过滤，除去溶剂二氯甲烷，得淡黄色粗产品，经硅胶柱层析，用二氯甲烷和甲醇(体积比20∶1)梯度洗脱得黄色液体(是纯的单取代化合物I′)。

IR V_max：3080(C＝C-H)，1640(C＝C)，1110(C-O-C)；

¹H-NMR(CDCl₃，TMS，500MHz)，δ：0.94(s，3H，CH₃)，1.38-1.53(m，6H)，1.64(s，3H，CH₃)，1.95～2.01(m，2H)，3.31(s，3H，OCH₃)，3.47-3.52(m，6H)，3.52-3.62(m，56H)，3.94(t，J＝12.73，2H)，4.51(s，1H)，4.75(s，1H)，4.82(s，1H)，4.85(d，J＝6.49，1H)，4.89(s，1H)，4.96(s，1H)，5.75(dd，J＝17.88，11.39，1H)；

¹³C-NMR(CDCl₃，TMS，125MHz)，δ17.10，25.18，27.68，33.78，40.28，41.70，42.11，53.06，53.42，59.36，60.29，69.09，70.95，71.22，72.32，110.23，110.70，112.57，147.91，150.67，152.78。

实施例4式I化合物(n＝80)，简称β-榄香烯PEG3550衍生物

将0.5mmol H₂N(CH₂CH₂O)₈₀CH₃、1.1mmol β-榄香烯氯代混合物(含Cl-βE 0.5mmol)、0.08mmol KOH、10mL乙腈的反应混合物在70℃反应5小时。反应完毕，冷却，加入30mL饱和食盐水，然后用3×10mL二氯甲烷萃取，合并有机相，有机物用无水Na₂SO₄干燥，过滤，除去溶剂二氯甲烷，得淡黄色粗产品，经硅胶柱层析，用二氯甲烷和甲醇(体积比20∶1)梯度洗脱得黄色固体(是纯的单取代化合物I′)。

¹H-NMR(CDCl₃，TMS，500MHz)，δ：0.94(s，3H，CH₃)，1.38-1.56(m，6H)，1.64(s，3H，CH₃)，1.92～2.07(m，2H)，3.31(s，3H，OCH₃)，3.47-3.51(m，6H)，3.51-3.71(m，312H)，3.82-3.99(m，2H)，4.51(s，1H)，4.75(s，1H)，4.82(s，1H)，4.85(d，J＝6.49，1H)，4.89(s，1H)，4.96(s，1H)，5.75(dd，J＝17.88，11.39，1H)。

实施例5式I化合物(n＝454)，简称β-榄香烯PEG20000衍生物

将0.5mmol H₂N(CH₂CH₂O)₄₅₄CH₃、1.3mmol β-榄香烯氯代混合物(含Cl-βE 0.45mmol)、0.09mmol KOH、10mL乙腈的反应混合物在70℃反应5小时。反应完毕，冷却，加入30mL饱和食盐水，然后用3×10mL二氯甲烷萃取，合并有机相，有机物用无水Na₂SO₄干燥，过滤，除去溶剂二氯甲烷，得淡黄色粗产品，经硅胶柱层析，用二氯甲烷和甲醇(体积比20∶1)梯度洗脱得黄色固体(是纯的单取代化合物I′)。

¹H-NMR(CDCl₃，TMS，500MHz)，δ：0.94(s，3H，CH₃)，1.38-1.56(m，6H)，1.64(s，3H，CH₃)，1.92～2.07(m，2H)，3.31(s，3H，OCH₃)，3.47-3.73(m，1814H)，3.82-3.99(m，2H)，4.51(s，1H)，4.75(s，1H)，4.82(s，1H)，4.85(d，J＝6.49，1H)，4.89(s，1H)，4.96(s，1H)，5.75(dd，J＝17.88，11.39，1H)。

试验实施例1本发明式I化合物体外抗癌活性试验

1.材料

受试药物：取实施例1-3的β-榄香烯的三个PEG衍生物，分别为PEG(1)、PEG350、PEG750衍生物，用培养基配成10umol/ml的浓度备用(用1％的DMSO助溶)。

对照药物：β-榄香烯纯品，46.7umol/ml(10mg/ml，用1％的DMSO助溶)溶液备用。

细胞株：人白血病细胞株K562，人宫颈癌细胞Hela细胞株，购自中科院上海细胞所。

试剂：新生牛血清、RPMI-1640培养基、0.25％的胰酶，美国GIBCO公司；WST-1细胞增殖及毒性检测试剂盒，碧云天生物技术研究所。

2.方法及结果

2.1对人白血病K562细胞的影响

K562细胞复苏后，传代培养，取对数生长期的细胞调浓度为2×10⁵个/ml，加入到96孔培养板，每孔100ul，取用培养基配好的药物原液，用培养基做对倍稀释，加入96孔板中使终浓度分别为1、0.5、0.25、0.125、0.062、0.031μmol/ml，在CO₂培养箱37℃孵育48h后，用WST-1法(按试剂盒操作说明书操作)，在酶标仪上450nm波长测定吸光度，计算癌细胞增殖抑制率，结果见下表。

表1 β-榄香烯PEG衍生物对人白血病K562细胞的影响

2.2对人宫颈癌Hela细胞的影响

人宫颈癌Hela细胞复苏后，传代培养，取处于对数生长期的细胞，0.25％胰酶消化后调浓度为1×10⁵个/ml，加入到96孔培养板，每孔100ul，在37℃培养箱里过夜。次日取用培养基配好的药物原液，用培养基做对倍稀释，加入96孔板中使终浓度分别为1、0.5、0.25、0.125、0.062、0.031μmol/ml，在CO₂培养箱孵育48h后，用WST-1法(按试剂盒操作说明书操作)，在酶标仪上450nm波长测定吸光度，计算癌细胞增殖抑制率，结果见下表。

表2 β-榄香烯PEG衍生物对人宫颈癌Hela细胞的影响

可见，本发明的β-榄香烯聚乙二醇胺衍生物较β-榄香烯有更佳的抗肿瘤效果，且随着聚合度n的增大，抗肿瘤效果增强。