CN101402676A - 聚乙二醇类修饰的杀菌/中和内毒素多肽及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚乙二醇类修饰的杀菌/中和内毒素多肽,由下式组成:X-Y-BNEP-OH或H-BNEP(i-Y-X)-OH其中,X为聚乙二醇或单甲氧基聚乙二醇;Y为连接基;i为1或3或13或14,代表侧链氨基被修饰的赖氨酸在氨基酸序列中的位数;BNEP为杀菌/中和内毒素多肽,具有如SEQ ID No.1所示的氨基酸序列;本发明的修饰多肽在保留BNEP的中和内毒素活性的同时,延长了BNEP的体内半衰期,显示了进一步开发成为新型中和内毒素药物的潜力,可为脓毒症、脓毒性休克等危重病患者的治疗提供新的治疗药物;本发明还公开了该修饰多肽的制备方法,产品收率高、纯度高,可以实现合成多肽的聚乙二醇类定点修饰。
Description
技术领域
本发明涉及一种多肽,特别涉及一种聚乙二醇类修饰的杀菌/中和内毒素多肽,还涉及该修饰多肽的制备方法和应用。
背景技术
脓毒症(sepsis)是革兰氏阴性(G-)菌感染所致的全身性炎症反应综合征(systemic inflammatory response syndrome,SIRS),是严重创伤、大面积烧伤等临床急危重患者的严重并发症之一,也是诱发脓毒性休克(septic shock)、多器官功能障碍综合征(multiple organ dysfunction syndrome,MODS)的重要原因。根据美国疾病控制中心的统计调查结果,美国每年大约有75万人感染脓毒症,超过21万人因此而丧生。已经证明,存在于G-菌细胞外膜上的内毒素(lipopolysaccha-rides,LPS)在SIRS中起着启动子的作用,进入血中的LPS能诱导多种炎症因子如肿瘤坏死因子(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)的释放,并激活凝血、纤溶、补体系统,通过这些因子直接或间接导致微循环障碍、器官功能衰竭。
近年来虽然大量广谱、高效抗生素的应用,为临床治疗感染性疾病提供了有力武器,但并没有从根本上改变脓毒症患者高死亡率的现状,原因在于抗生素虽然能抑制和杀灭细菌,但却不能拮抗内毒素的作用,而且可能在杀灭细菌同时引起内毒素的释放,从而加重炎症反应。国际上关于脓毒症的防治研究已有数十年历史,直接针对LPS或针对由LPS介导的各种炎症因子的调控措施不断提出,主要有抗类脂A抗体、各种抗炎症因子抗体及受体拮抗剂等,但至今尚无一种安全有效的药物应用于临床。因此,寻找既能杀菌又能中和LPS的药物是许多医学工作者研究的目标。
杀菌性/通透性增加蛋白(bactericidal/permeability increasing protein,BPI)是一种存在于人及哺乳动物中性粒细胞(PMN)嗜天青颗粒中的带正电荷的蛋白质,由456个氨基酸组成,具有特异性杀灭G-菌及中和LPS的活性。BPI经弹性蛋白酶有限水解后生成两个主要片段,其中N端第1~199位氨基酸的25kDa片段(BPI25)具有BPI的全部生物学活性。国外基于N端靶点设计的重组BPI23(rBPI23)及其突变体rBPI21的开发研究已进入扩大的III期临床试验,初步结果证明,rBPI23和rBPI21对严重G-菌感染具有显著的疗效,但其生物半衰期短,存在需连续给药、用药量大、成本高等问题,难以推广应用。
Little等研究发现,rBPI23的杀菌、中和LPS及与肝素结合活性分别对应N端三个分离的功能区域:第17~45位、第65~99位、第142~169位氨基酸(LittleRG,et al.J.Bio.Chem.,1994,269(3):1865~1872)。基于此发现,许多医学工作者开始进行具有杀菌和中和LPS活性的小分子多肽的研究,以利用小分子多肽合成可靠、成本低、活性强的优点来克服rBPI23和rBPI21的缺陷。
中国专利ZL 94191894.7和ZL 94194835.8公开了来自BPI的功能区的生物活性肽的氨基酸序列或其亚序列,以及这些序列的变异体,它们具有BPI的至少一种生物学活性,如肝素结合、肝素中和、LPS结合、LPS中和或杀菌活性。
中国专利ZL 01104591.4根据对BPI N端三个loop区的空间构象分析及物理性质分析,利用计算机辅助药物设计技术,设计并合成了一系列小分子模拟肽,通过生物活性筛选,得到66个杀菌/中和LPS模拟肽(bactericidal/neutralizing-endotoxin peptide,BNEP),体内外试验显示:BNEPs对E.coliβ-HI、E.coli J5、E.coli V517、MSSA25923、PSPNC49619和PA103等细菌有不同程度的杀菌活性;可明显降低血清中TNF-α高峰浓度,具有延长脓毒症动物生存时间、提高动物生存率的作用;具有中和LPS的能力,对LPS诱导的人单核细胞TNF-α和IL-6的分泌具有抑制作用;对内毒素攻击小鼠具有保护作用,对内毒素介导的大鼠TNF-α和IL-6的产生具有抑制作用,对大鼠内毒素血症具有治疗作用;可以用于治疗G-菌感染和人内毒素血症。
与rBPI23和rBPI21相比,上述中国专利中公开的具有杀菌和中和LPS活性的小分子多肽具有分子量小,可以稳定重复生产,成本低的优点,但仍然存在半衰期较短、需连续给药的问题。
文献报道中,对分子结构进行修饰或改造是解决半衰期较短、需连续给药问题的常用方法,其中以化学修饰应用最为广泛,常用的化学修饰剂有聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)、葡聚糖、聚氨基酸、聚酸酐等。PEG具有无毒、无免疫原性、水溶性好的特点,被美国食品与药物管理局(FDA)认可作为药品的辅助原料和修饰剂。蛋白质类药物经PEG修饰后,分子量增加,肾小球的滤过率减少,PEG的屏障作用保护了蛋白质不易被蛋白水解酶水解,同时减少了中和抗体的产生,这些均有助于蛋白质类药物生物半衰期的延长。目前已有多种PEG修饰的蛋白质类药物上市销售。但PEG修饰同时也可能影响蛋白质的生物学活性,其影响大小与修饰剂、修饰条件及蛋白质本身的性质有关。对于具体的蛋白质,其最佳修饰需通过制备PEG修饰的蛋白质及生物活性研究来决定。合成小分子多肽的PEG修饰研究起步较晚,但已引起不少研究者的关注。
本发明人在中国专利申请200710092699.9中公开了一种肽链碳(C)端被PEG类修饰的BNEP,具有下列结构通式:Y-BNEP-Z-amPEG(Y是氢或其它修饰基团,Z是各种连接基或没有连接基)。生物活性检测表明,该衍生物不仅保留了BNEP的中和内毒素活性,而且延长了BNEP的体内半衰期,显示了进一步开发成为新型中和内毒素药物的潜力。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的之一在于提供一种肽链氮(N)端或侧链氨基被PEG类修饰的BNEP,在保留BNEP的中和内毒素活性的同时,延长BNEP的体内半衰期。
为达到此目的,本发明的PEG类修饰的BNEP,由下式组成:
X-Y-BNEP-OH或H-BNEP(i-Y-X)-OH
其中,X为PEG或单甲氧基聚乙二醇(mPEG);Y为连接基;i为1或3或13或14,代表侧链氨基被修饰的赖氨酸在氨基酸序列中的位数;BNEP为杀菌/中和内毒素多肽,具有如SEQ ID No.1所示的氨基酸序列。
进一步,所述连接基选自-NHCO(CH2)mCO-(m为1至8的任一整数)、-NH(CH2)nCO-(n为1至8的任一整数)、-NHCOArCO-(Ar为各种芳香环)、-NH(CH2)pAr(CH2)pCO-(p为1至6的任一整数,Ar为各种芳香环)、-NHCOCyCO-(Cy为各种环状结构)和-NH(CH2)qZCO-(q为1至10的任一整数,Z为O、S或NH)中的任一种;
进一步,所述连接基为-NHCO(CH2)mCO-(m为1至8的任一整数);
进一步,所述连接基为-NHCOCH2CH2CO-;
进一步,所述PEG或mPEG的平均分子量为2000至20000。
本发明的目的之二在于提供一种制备所述PEG类修饰的BNEP的方法,具有产品收率高、纯度高的特点。
本发明的制备所述PEG类修饰的BNEP的方法,包括以下步骤:
a、母体肽树脂的制备通法
在合成柱中加入多肽合成树脂(Resin),洗涤、溶胀树脂,备用;称取Fmoc-Lys(Boc)-OH或Fmoc-Lys(Y-X)-OH,加入二氯甲烷(DCM)或二氯甲烷-N,N-二甲基甲酰胺(DCM-DMF)混合溶液使其溶解,再加入N,N′-二异丙基碳二亚胺(DIC)/1-羟基苯并三唑(HOBt)/N,N-二异丙基乙胺(DIPEA)活化羧基,转移至合成柱中,与树脂进行偶联反应,反应完毕后除去反应液,充分洗涤树脂,再加入乙酸酐(Ac2O)和吡啶(Py)反应以封闭树脂末端氨基,反应完毕后除去反应液,充分洗涤树脂,再取出树脂,真空干燥,制得Fmoc-Lys(Boc)-Resin或Fmoc-Lys(Y-X)-Resin;
在合成柱中加入Fmoc-Lys(Boc)-Resin或Fmoc-Lys(Y-X)-Resin,洗涤、溶胀树脂后,加入浓度为100~500mL/L的哌啶的DMF溶液反应以脱除树脂上氨基的Fmoc保护基,反应完毕后除去反应液,充分洗涤树脂;按照合成多肽的氨基酸序列,称取从肽链C端计第2位的保护氨基酸(Fmoc-AA-OH),加入DCM或DCM-DMF的混合溶液使其溶解,再加入偶联剂DIC/HOBt/DIPEA活化羧基,转移至合成柱中,与树脂进行偶联反应,反应完毕后除去反应液,充分洗涤树脂,再加入浓度为100~500mL/L的哌啶的DMF溶液反应以脱除树脂上氨基的Fmoc保护基,反应完毕后除去反应液,充分洗涤树脂;重复上述“加入羧基被活化的Fmoc-AA-OH-偶联-洗涤-脱除氨基的Fmoc保护基-洗涤”步骤,使肽链从C端逐个向N端延伸直至完成整个肽链的合成,充分洗涤树脂,取出树脂,冷冻干燥,制得母体肽树脂;
b、PEG类修饰的BNEP的制备
采用固相逐步合成法或者液相片段合成法制备。
固相逐步合成法如下:
b1、X-Y-BNEP-OH的制备
b2、H-BNEP(1-Y-X)-OH的制备
b3、H-BNEP(3-Y-X)-OH的制备
按照母体肽树脂的制备通法,先制得再与Fmoc-Lys(Y-X)-OH偶联制得再继续与Fmoc-AA-OH逐步偶联,最后脱除氨基的Fmoc保护基制得肽树脂将 与体积比为90∶5∶3∶2的TFA-PhSMe-TES-PhOMe混合溶液进行裂解反应,制得H-BNEP(3-Y-X)-OH;
b4、H-BNEP(13-Y-X)-OH的制备
按照母体肽树脂的制备通法,将Fmoc-Lys(Boc)-Resin与Fmoc-Lys(Y-X)-OH偶联制得再继续与Fmoc-AA-OH逐步偶联,最后脱除氨基的Fmoc保护基制得肽树脂将 与体积比为90∶5∶3∶2的TFA-PhSMe-TES-PhOMe混合溶液进行裂解反应,制得H-BNEP(13-Y-X)-OH;
b5、H-BNEP(14-Y-X)-OH的制备
将肽树脂与体积比为90∶5∶3∶2的TFA-PhSMe-TES-PhOMe混合溶液进行裂解反应,制得H-BNEP(14-Y-X)-OH;
液相片段合成法如下:
b2’、H-BNEP(1-Y-X)-OH的制备
将肽树脂与体积比为2∶1∶7的TFE-AcOH-DCM混合溶液进行裂解反应,制得将与H-Lys(Boc)-OtBu偶联制得以DIC/HOBt/DIPEA为偶联剂;将与浓度为100~500mL/L的哌啶的DMF溶液反应制得 再与Fmoc-Lys(Y-X)-OH偶联制得以DIC/HOBt/DIPEA为偶联剂;将与浓度为100~500mL/L的哌啶的DMF溶液反应制得将 与体积比为90∶5∶3∶2的TFA-PhSMe-TES-PhOMe混合溶液进行裂解反应,制得H-BNEP(1-Y-X)-OH;
b3’、H-BNEP(3-Y-X)-OH的制备
将肽树脂与体积比为2∶1∶7的TFE-AcOH-DCM混合溶液进行裂解反应,制得将肽树脂 与体积比为2∶1∶7的TFE-AcOH-DCM混合溶液进行裂解反应,制得将与H-Lys(Boc)-OtBu偶联制得以DIC/HOBt/DIPEA为偶联剂;将与浓度为100~500mL/L的哌啶的DMF溶液反应制得再与偶联制得以DIC/HOBt/DIPEA为偶联剂;将与浓度为100~500mL/L的哌啶的DMF溶液反应制得将与体积比为90∶5∶3∶2的TFA-PhSMe-TES-PhOMe混合溶液进行裂解反应,制得H-BNEP(3-Y-X)-OH;
b4’、H-BNEP(13-Y-X)-OH的制备
将肽树脂与体积比为2∶1∶7的TFE-AcOH-DCM混合溶液进行裂解反应,制得将Fmoc-Lys(Y-X)-OH与H-Lys(Boc)-OtBu偶联制得以DIC/HOBt/DIPEA为偶联剂;将与浓度为100~500mL/L的哌啶的DMF溶液反应制得再与偶联制得以DIC/HOBt/DIPEA为偶联剂;将 与浓度为100~500mL/L的哌啶的DMF溶液反应制得 将与体积比为90∶5∶3∶2的TFA-PhSMe-TES-PhOMe溶液进行裂解反应,制得H-BNEP(13-Y-X)-OH;
b5’、H-BNEP(14-Y-X)-OH的制备
将肽树脂与体积比为2∶1∶7的TFE-AcOH-DCM混合溶液进行裂解反应,制得将与H-Lys(Y-X)-OBzl偶联制得以DIC/HOBt/DIPEA为偶联剂;将与浓度为100~500mL/L的哌啶的DMF溶液反应制得将与H2反应制得 以活性炭负载的氢氧化钯[Pd(OH)2/C]为催化剂;将 与体积比为90∶5∶3∶2的TFA-PhSMe-TES-PhOMe混合溶液进行裂解反应,制得H-BNEP(14-Y-X)-OH;
在上述各化合物的分子式中,X为PEG或mPEG;Y为连接基。
进一步,所述连接基选自-NHCO(CH2)mCO-(m为1至8的任一整数)、-NH(CH2)nCO-(n为1至8的任一整数)、-NHCOArCO-(Ar为各种芳香环)、-NH(CH2)pAr(CH2)pCO-(p为1至6的任一整数,Ar为各种芳香环)、-NHCOCyCO-(Cy为各种环状结构)和-NH(CH2)qZCO-(q为1至10的任一整数,Z为O、S或NH)中的任一种;
进一步,所述连接基为-NHCO(CH2)mCO-(m为1至8的任一整数)。
进一步,所述连接基为-NHCOCH2CH2CO-。
在本发明中,Fmoc是9-芴甲氧羰基,Boc是叔甲氧羰基,二者均为氨基的保护基;Bzl是苄基,tBu是叔丁基,二者均为羧基的保护基;X’-Lys(Y’)-O(Z’)表示α-氨基未被保护(X’为H)或被X’基团保护、ε-氨基被Y’基团保护或修饰、羧基未被保护(Z’为H)或被Z’基团保护的赖氨酸;或表示侧链被全部保护的BNEP或BNEP多肽片段(第a~b位氨基酸);BNEP表示全部脱保护的多肽。
本发明的目的之三在于提供所述PEG类修饰的BNEP在制备中和内毒素药物中的应用。
本发明的有益效果在于:本发明以中国专利ZL 01104591.4中公开的BNEP9901315(氨基酸序列如SEQ ID No.1所示)为母体分子,对其肽链N端以及侧链氨基进行了定点PEG类修饰,制得多种PEG类修饰的BNEP,并考察了这些修饰多肽的生物学活性,结果显示,PEG类修饰的BNEP不仅具有延长生物半衰期的特性,而且保留了与Lipid A结合的能力,结合的强度随PEG类修饰位点的变化而不同,个别位点被修饰后,其结合Lipid A的能力增强,显示了进一步开发成为新型中和LPS药物的潜力,可为脓毒症、脓毒性休克等危重病患者的治疗提供新的治疗药物和方法;本发明的PEG类衍生物的制备方法、Lys的PEG类衍生物的制备方法以及PEG类修饰的BNEP的制备方法,具有产品收率高、纯度高的特点,可以实现合成多肽的PEG类定点修饰,具有良好的推广应用价值和广阔的发展前景。
具体实施方式
本发明以中国专利ZL 01104591.4中公开的BNEP 9901315(氨基酸序列如SEQ ID No.1所示)为母体分子,对其肽链N端的α-氨基和Lys的ε-氨基进行了定点PEG类修饰,制得多种PEG类修饰的BNEP,并考察了这些修饰多肽的生物学活性。
PEG类分子的末端醇羟基不活泼,为了实现PEG类分子的稳定/有效修饰,需要先对PEG类分子进行活化,即采用不同的化学反应使PEG类分子的末端羟基连接上不同的活化官能团,使PEG修饰反应能够在比较温和的条件下进行。PEG类分子活化的常用方法是羟基氨基化或羧基化,然后根据待修饰多肽的分子特点,采用直接连接或进一步修饰后再连接的方法。
活化的PEG类分子(平均分子量一般为2000~20000)可与多肽分子主链或侧链上的各种化学基团反应而与多肽相连接。其中,亲核性官能团为主要反应位点,包括巯基、氨基、羧基、羟基等。但在多肽分子中,巯基较为少见且常常为药物活性位点;羧基在PEG与分子中的氨基连接之前不容易被修饰,因此,多肽的PEG类修饰主要选择分子中的氨基,主要是肽链N端的α-氨基和Lys的ε-氨基。
肽链N端的α-氨基修饰采用如下方法:首先,制备PEG类的衍生物,包括但不限于:mPEG-NHCO(CH2)mCOOBt(m为1至8的任一整数)、mPEG-NH(CH2)nCOOBt(n为1至8的任一整数)、mPEG-NHCOArCOOBt(Ar为各种芳香环)、mPEG-NH(CH2)pAr(CH2)pCOOBt(p为1至6的任一整数,Ar为各种芳香环)、mPEG-NHCOCyCOOBt(Cy为各种环状结构)和mPEG-NH(CH2)qZCOOBt(q为1至10的任一整数,Z为O、S或NH);然后,采用固相逐步合成法将PEG类的衍生物偶联到BNEP肽链的N端,制得N端修饰的BNEP。
Lys的ε-氨基修饰采用如下方法:首先,制备Lys的PEG类衍生物,包括但不限于:Fmoc-Lys[CO(CH2)mCONH-mPEG)]-OH、H-Lys[CO(CH2)mCONH-mPEG)]-OBzl(m为1至8的任一整数)、Fmoc-Lys[CO(CH2)nNH-mPEG)]-OH、H-Lys[CO(CH2)nNH-mPEG)]-OBzl(n为1至8的任一整数)、Fmoc-Lys(COArCONH-mPEG)-OH、H-Lys(COArCONH-mPEG)-OBzl(Ar为各种芳香环)、Fmoc-Lys[CO(CH2)pAr(CH2)pNH-mPEG)]-OH、H-Lys[CO(CH2)pAr(CH2)pNH-mPEG)]-OBzl(p为1至6的任一整数,Ar为各种芳香环)、Fmoc-Lys(COCyCONH-mPEG)-OH、H-Lys(COCyCONH-mPEG)-OBzl(Cy为各种环状结构)、Fmoc-Lys[COZ(CH2)qNH-mPEG)]-OH、H-Lys[COZ(CH2)qNH-mPEG)]-OBzl(q为1至10的任一整数,Z为O、S或NH)等;然后,采用固相逐步合成法将Lys的PEG类衍生物适时偶联到BNEP肽链中,或者采用液相片段合成法将Lys的PEG类衍生物与合成的多肽片段相连接,制得侧链氨基修饰的BNEP。
PEG类修饰可以采用具有两个醇羟基的PEG,也可以采用具有一个醇羟基的mPEG(CH3O-PEG),mPEG的特点是在反应时不容易发生交联和团聚。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1、mPEG-NHCOCH2CH2CO-BNEP-OH的制备(固相逐步合成法)
1、mPEG-NH2的制备
(1)mPEG-OTs的制备
称取18.000g(3mmol)mPEG(分子量6000),加入45mL DCM使其溶解,再加入14.958g(75mmol)对甲苯磺酰氯(TsOCl)和6mL Py,在室温、氮气保护条件下搅拌反应,用薄层色谱法(TLC)监测反应进度,40小时后停止反应,在温度32℃条件下减压蒸馏至原体积的1/3后,在室温、氮气保护条件下继续搅拌反应3小时,再在温度32℃条件下减压蒸馏至无液体馏出,在冰浴、剧烈搅拌条件下加入150mL冰乙醚(即预冷至温度4℃的乙醚),搅拌10分钟,在温度4℃条件下静置1小时,抽滤,滤渣用冰乙醚洗涤后,用乙醇(EtOH)重结晶,置放有五氧化二磷(P2O5)的真空干燥器中真空干燥,得白色粉末状固体21.577g,收率116.5%;红外光谱(IR)和核磁共振氢谱(1HNMR)鉴定为mPEG-OTs,IR:1705cm-1处出现羰基特征吸收峰;1HNMR:7.80ppm(d,J=9.0Hz)和7.33ppm(d,J=9.0Hz)处出现苯环氢的一组对称特征峰;
(2)mPEG-Th的制备
称取21.927g(3.563mmol)mPEG-OTs和9.180g(49.6mmol)邻苯二甲酰亚胺钾盐(Th-K),加入60mL DCM使其溶解,在温度170℃、氮气保护条件下回流反应,用TLC法监测反应进度,12小时后停止反应,在室温下搅拌过夜,抽滤,滤液在温度42℃条件下减压蒸馏至无液体馏出,在冰浴、搅拌条件下加入300mL冰乙醚,有固体析出,搅拌10分钟,在温度4℃条件下静置1小时,抽滤,滤渣用冰乙醚洗涤后,用体积比为1∶10的DCM-乙醚混合溶液重结晶,置放有P2O5的真空干燥器中真空干燥,得浅黄色粉末状固体19.235g,收率88.1%;IR和1HNMR鉴定为mPEG-Th,IR:1713cm-1处出现强的羰基特征吸收峰,强度超过mPEG-OTs;1HNMR:7.85ppm(m,J=3.0Hz)和7.73ppm(m,J=3.0Hz)处出现苯环氢的一组对称特征峰;
(3)mPEG-NH2的制备
称取19.038g(3.1mmol)mPEG-Th,加入56mL无水EtOH,再在搅拌条件下加入11mL水合肼,在温度100℃条件下回流反应,用TLC法监测反应进度,24小时后停止反应,在室温下静置冷却,抽滤,滤液在冰浴、搅拌条件下加入200mL冰乙醚,搅拌10分钟,在温度4℃条件下静置1小时,抽滤,滤渣用冰乙醚洗涤后,用体积比为1∶10的DCM-乙醚混合溶液重结晶,置放有P2O5的真空干燥器中真空干燥,得浅黄色粉末状固体16.778g,收率90.1%,茚三酮反应显深蓝色,表明mPEG被氨基化;IR和1HNMR鉴定为mPEG-NH2,IR:1713cm-1处的羰基特征吸收峰消失;1HNMR:7.85ppm(m,J=3.0Hz)和7.73ppm(m,J=3.0Hz)处苯环氢的一组对称特征峰消失,表明mPEG-Th被肼解,转化为氨基;
2、mPEG-NHCOCH2CH2COOBt的制备
(1)mPEG-NHCOCH2CH2COOH的制备
称取6.000g(1.0mmol)mPEG-NH2,加入3mL DCM,搅拌使其溶解;另称取0.150g(1.5mmol)丁二酸酐(Suc2O),加入4mL DCM使其溶解,再加入0.128mL Py和18mg(0.15mmol)4-二甲氨基吡啶(DMAP);混合上述两种溶液,在室温下搅拌反应,用茚三酮反应监测反应进度,43小时后停止反应,减压蒸馏至无液体馏出,在冰浴、搅拌条件下加入100mL冰乙醚,搅拌10分钟,在温度4℃条件下静置1小时,抽滤,滤渣用冰乙醚洗涤后,用体积比为1∶5的无水乙醇-无水乙醚混合溶液重结晶,置放有P2O5的真空干燥器中真空干燥,得浅黄色粉末状固体5.806g,收率95.2%,茚三酮反应显无色,IR鉴定为mPEG-NHCOCH2CH2COOH,1737cm-1处附近出现两重吸收峰;
(2)mPEG-NHCOCH2CH2COOBt的制备
称取1.396g(0.2mmol)mPEG-NHCOCH2CH2COOH,加入6mL DCM使其溶解,再在冰浴、搅拌条件下加入0.061g(0.3mmol)N,N′-二环己基碳二亚胺(DCC),在冰浴下搅拌反应30分钟,再加入0.037g(0.3mmol)HOBt,在室温下搅拌反应,用TLC法监测反应进度,19小时后停止反应,在室温下静置至固体析出完全,抽滤,滤液减压蒸馏至无液体馏出,在冰浴、搅拌条件下加入50mL冰乙醚,搅拌10分钟,在温度4℃条件下静置1小时,抽滤,滤渣用冰乙醚洗涤后,置放有P2O5的真空干燥器中真空干燥,得白色固体1.156g,收率93.2%,鉴定为mPEG-NHCOCH2CH2COOBt。
2、mPEG-NHCOCH2CH2CO-BNEP-OH的制备
(1)Fmoc-Lys(Boc)-Wang Resin的制备
称取1.500g王树脂(Wang Resin,sub=0.85mmol/g,sub为替代度,即每1g样品中所含氨基的摩尔数)加至合成柱中,依次用DMF和DCM洗涤树脂,再加入15mL DCM,浸泡30分钟溶胀树脂,除去DCM;称取0.375g(0.8mmol)Fmoc-Lys(Boc)-OH,加入少量体积比为1∶1的DCM-DMF混合溶液使其溶解,再在冰浴下加入0.101g(0.8mmol)DIC和0.099g(0.7mmol)HOBt,反应30分钟活化羧基,转移至合成柱中,与树脂偶联反应过夜,取少量树脂,用紫外分光光度法(UV)测得sub=0.217mmol/g,除去反应液,依次用DMF、DCM、MeOH、DMF、DCM和DMF洗涤树脂,再加入1mL Ac2O和0.85mL Py,反应12小时以封闭树脂末端氨基,除去反应液,依次用DMF、DCM、MeOH、DMF、DCM、DMF和MeOH洗涤树脂,取出树脂,置放有P2O5的真空干燥器中真空干燥,得Fmoc-Lys(Boc)-Wang Resin 1.761g,用UV法测得sub=0.223mmol/g;
称取1.741g(0.388mmol)Fmoc-Lys(Boc)-Wang Resin加至合成柱中,依次用DCM和DMF洗涤,再加入浓度为200mL/L的哌啶的DMF溶液,反应5分钟,除去反应液,用DMF洗涤1次,再加入浓度为200mL/L的哌啶的DMF溶液,反应10分钟,用茚三酮反应监测反应进度,待树脂上氨基的Fmoc保护基全部脱除后除去反应液,依次用DCM、MeOH、DMF、DCM和DMF洗涤树脂;按照BNEP的氨基酸序列(SEQ ID No.1)称取第13位的Fmoc-AA-OH,加入少量DCM-DMF(1∶1,体积比)使其溶解,再在冰浴下按Fmoc-AA-OH/DIC/HOBt/DIPEA的投料摩尔比为4∶6∶4.4∶4加入DIC、HOBt和DIPEA,反应6分钟活化羧基,转移至合成柱中,与树脂进行偶联反应,用茚三酮监测反应进度,反应完毕后除去反应液,用DMF洗涤树脂,再加入浓度为200mL/L的哌啶的DMF溶液,反应5分钟,除去反应液,用DMF洗涤1次,再加入浓度为200mL/L的哌啶的DMF溶液,反应10分钟,用茚三酮反应监测反应进度,待树脂上氨基的Fmoc保护基全部脱除后除去反应液,依次用DCM、MeOH、DMF、DCM和DMF洗涤树脂;重复上述“加入羧基被活化的Fmoc-AA-OH-偶联-洗涤-脱除氨基的Fmoc保护基-洗涤”步骤,使肽链从C端逐个向N端延伸直至完成整个肽链的合成,Fmoc-AA-OH、DIC、HOBt和DIPEA的投料量见表1;用MeOH洗涤树脂,取出树脂,冷冻干燥,得1.801g;
(3)的制备
称取0.318g(0.05mmol)加至合成柱中,加入3mLDCM,浸泡30分钟使溶胀,再加入1.156g(0.2mmol)mPEG-NHCOCH2CH2COOBt,在温度32℃、氮气保护条件下反应,用茚三酮反应监测反应进度,6天后停止反应,砂芯漏斗抽滤,用DCM洗涤树脂,置放有P2O5的真空干燥器中真空干燥,得0.337g;
(4)mPEG-NHCOCH2CH2CO-BNEP-OH的制备
称取0.200g在冰浴、氮气保护条件下加入1.5mL体积比为90∶5∶3∶2的TFA-PhSMe-TES-PhOMe混合溶液,在室温、搅拌条件下进行裂解反应,用TLC法监测反应进度,150分钟后停止反应,抽滤,滤液中加入30mL冰乙醚,在温度4℃条件下静置至固体析出完全,离心,沉淀用冰乙醚洗涤后,用2mL浓度为200mL/L的EtOH水溶液溶解,冷冻干燥,得固体0.075g,鉴定为mPEG-NHCOCH2CH2CO-BNEP-OH。
实施例2、H-BNEP(1-COCH2CH2CONH-mPEG)-OH的制备(固相逐步合成法)
1、mPEG-NH2的制备
(1)mPEG-OTs的制备
称取18.000g(3mmol)mPEG(分子量6000),加入150mL四氢呋喃(THF),搅拌使其溶解,再加入3mL浓度为1mol/L的萘钠的THF溶液,在室温、搅拌条件下通氮气30分钟,再加入0.686g(3.6mmol)TsOCl,在氮气保护条件下搅拌反应,用TLC法监测反应进度,5小时后停止反应,抽滤,滤液在搅拌条件下加入100mL冰乙醚,搅拌10分钟,在温度4℃条件下静置1小时,抽滤,滤渣用冰乙醚洗涤后,用EtOH重结晶,置P2O5的真空干燥器中真空干燥,得白色粉末状固体16.605g,收率89.9%,IR和1HNMR鉴定为mPEG-OTs;
(2)mPEG-Th的制备和(3)mPEG-NH2的制备与实施例1所述方法相同。
2、Fmoc-Lys(COCH2CH2CONH-mPEG)-OH的制备
(1)Fmoc-Lys(Boc)-OBzl的制备
称取5.05g(11mmol)Fmoc-Lys(Boc)-OH,加入15mL乙酸乙酯(EtOAc)使完全溶解,再加入1.5mL(11mmol)三乙胺(Et3N),缓慢滴加2.2mL(11mmol)溴化苄(PhCH2Br),在温度78~82℃回流反应5小时,再在室温下搅拌反应12小时,抽滤,滤液依次用浓度为0.5mol/L的碳酸氢钠溶液和饱和氯化钠溶液洗涤,最后用浓度为1.7mol/L的氯化钠溶液洗至中性,无水硫酸钠干燥,抽滤,滤液减压蒸馏至无液体馏出,在冰浴、研磨条件下加入100mL石油醚,有固体析出,抽滤,滤渣用石油醚洗涤后,置放有P2O5的真空干燥器中真空干燥,得粗品6.278g,用柱层析法纯化(石油醚-EtOAc梯度洗脱),得白色固体5.823g,收率90.3%,熔点78.5~79.4℃;IR、1HNMR和MS鉴定为Fmoc-Lys(Boc)-OBzl;
IRυmax(cm-1):3352(s,NH),1750(s,COOR),1718(s,CONH),1689(vs,CONH),1527(vs,Ar),1268(vs,C-N-C),1252/1172(vs,C-O-C),737/697(s,C-H(Ar));
1HNMR δ:1.32(m,2H,γ-CH2),1.43(s,9H,CH3),1.64(m,2H,δ-CH2),1.69(m,2H,β-CH2),3.06(t,2H,CH2N),4.21(t,1H,J=6.1Hz,CH-N),4.40(m,3H,CH2CH),5.18(dd,2H,J=12.3Hz,PhCH2),7.42~7.26(m,9H,Ar-H),7.60(d,2H,J=7.2Hz,Ar-H),7.76(d,2H,J=7.5Hz,Ar-H);
MS:459.2(M-100),460.2(M-99),581.2(M+22),582.2(M+23);
(2)Fmoc-Lys-OBzl·HCl的制备
称取1.114g(2mmol)Fmoc-Lys(Boc)-OBzl,加入10mL饱和盐酸的乙酸乙酯(HCl-EtOAc)溶液(将氯化钠与浓硫酸反应产生的HCl气体经浓硫酸和无水氯化钙干燥后,在冰浴条件下通入无水EtOAc中,待无水EtOAc中的HCl浓度达到饱和后,即得HCl-EtOAc溶液,密闭冷冻保存,备用),在室温下搅拌反应,用TLC法监测反应进度,1.5小时后停止反应,打开瓶塞,搅拌至无白烟冒出,再减压蒸馏至无液体馏出,残余液用EtOAc洗涤(10mL/次×2次)后,加入5mL冰EtOAc(即预冷至温度4℃的EtOAc),在温度4℃条件下静置至固体析出完全,抽滤,滤渣用冰EtOAc洗涤后,置放有P2O5的真空干燥器中真空干燥,得淡黄色固体0.968g,经TLC法(以体积比为8∶1的DCM-EtOH混合溶液为展开剂)检验为纯品,收率98.0%,熔点119.9~120.9℃,IR、1HNMR和MS鉴定为Fmoc-Lys-OBzl·HCl;
IRυmax(cm-1):3322(vs,NH),2949(vs,d,NH),1720(s,COOR),1689(vs,CONH),1526(s,Ar),1271(vs,C-N-C),1251/1170(vs,C-O-C),736/687(vs,C-H(Ar));
1HNMR δ:1.25(s,2H,NH2),1.40~1.76(m,6H,CH2CH2CH2),2.90(t,2H,CH2N),4.04~4.17(m,1H,NCH),4.28~4.34(m,3H,CHCH2),5.12(s,2H,PhCH2),7.28~8.18(m,13H,Ar-H);
MS:459.1(M-37),460.2(M-36),461.1(M-35);
(3)Fmoc-Lys(COCH2CH2COOH)-OBzl的制备
称取0.494g(1mmol)Fmoc-Lys-OBzl·HCl,加入5mL DCM使完全溶解,再缓慢滴加153μL(1.1mmol)Et3N,在室温下搅拌反应30分钟,再加入0.156g(1.5mmol)Suc2O,缓慢滴加121μL(1.5mmol)Py,在室温下搅拌反应,用TLC法监测反应进度,5小时后停止反应,减压蒸馏至无液体馏出,加入30mL冰水,有固体析出,抽滤,滤渣用冰水洗涤后,干燥,得粗品0.530g,用柱层析法纯化(石油醚-EtOAc-丙酮梯度洗脱),置放有P2O5的真空干燥器中真空干燥,得浅黄色固体0.469g,收率78.5%,熔点131.4~132.8℃,IR、1HNMR和MS鉴定为Fmoc-Lys(COCH2CH2COOH)-OBzl;
IRυmax(cm-1):3317(vs,NH),1737(vs,COOR),1689(vs,d,CONH),1269(vs,C-N-C),1256/1178(vs,C-O-C),736/696(vs,C-H(Ar));
1HNMRδ:1.31~1.69(m,6H,CH2CH2CH2),2.41~2.64(m,4H,COCH2CH2CO),2.90(t,2H,CH2N),4.04~4.16(m,1H,NCH),4.22~4.46(m,3H,CHCH2),5.05~5.19(m,2H,PhCH2),5.65(s,1H,NH),7.33~7.78(m,13H,Ar-H);
MS:559.2(M),560.2(M+1),561.2(M+2),581.2(M+22);
(4)Fmoc-Lys(COCH2CH2CONH-mPEG)-OBzl的制备
称取0.335g(0.6mmol)Fmoc-Lys(COCH2CH2COOH)-OBzl,加入6mL体积比为1∶1的DCM-DMF混合溶液使其溶解,在冰浴、搅拌条件下加入0.075g(0.6mmol)DIC、0.081g(0.6mmol)HOBt和0.077g(0.6mmol)DIPEA,在冰浴下搅拌反应30分钟,再在室温、搅拌条件下加入3.000g mPEG-NH2,用TLC法监测反应进度,20小时后停止反应,减压蒸馏至无液体馏出,在冰浴、搅拌条件下加入60mL冰乙醚,搅拌10分钟,在温度4℃条件下静置2小时,抽滤,滤渣用冰乙醚洗涤后,置放有P2O5的真空干燥器中真空干燥,得浅黄色固体2.656g,收率81.2%;将此固体用10mL蒸馏水溶解,抽滤,滤液用DCM萃取(10mL/次×6次),合并萃取液,无水硫酸钠干燥,抽滤,滤液减压蒸馏至无液体馏出,在冰浴、搅拌条件下加入60mL冰乙醚,搅拌10分钟,在温度4℃条件下静置过夜,抽滤,滤渣用乙醚洗涤后,置放有P2O5的真空干燥器中真空干燥,得浅黄色固体2.160g,收率66.1%,茚三酮反应显浅蓝色;将此固体用Ac2O和Py封闭末端氨基后,得浅黄色固体1.938g,茚三酮反应显无色,表明已无游离氨基存在,1HNMR鉴定为Fmoc-Lys(COCH2CH2CONH-mPEG)-OBzl,用UV法测定sub=0.117mmol/g;
(5)Fmoc-Lys(COCH2CH2CONH-mPEG)-OH的制备
称取2.142g Fmoc-Lys(COCH2CH2CONH-mPEG)-OBzl,加入30mL EtOH和3滴AcOH,搅拌使其溶解,再加入0.214g质量百分浓度为5%的Pd(OH)2/C,重复“抽真空、通氢气”3次后,在温度36℃、搅拌条件下进行氢解反应,用TLC法监测反应进度,11小时后停止反应,抽滤,滤液减压蒸馏至无液体馏出,加入100mL冰乙醚,在温度4℃条件下静置至固体析出完全,抽滤,滤渣用冰乙醚洗涤后,置放有P2O5的真空干燥器中真空干燥,得白色粉末状固体1.835g,收率86.5%,鉴定为Fmoc-Lys(COCH2CH2CONH-mPEG)-OH。
3、H-BNEP(1-COCH2CH2CONH-mPEG)-OH的制备
(1)Fmoc-Lys(Boc)-Wang Resin的制备
称取1.500g Wang Resin(sub=0.85mmol/g)加至合成柱中,依次用DMF和DCM洗涤树脂,再加入15mL DCM,浸泡30分钟溶胀树脂,除去DCM;称取0.375g(0.8mmol)Fmoc-Lys(Boc)-OH,加入少量体积比为1∶1的DCM-DMF混合溶液使其溶解,再在冰浴下加入0.101g(0.8mmol)DIC和0.099g(0.7mmol)HOBt,反应6分钟活化羧基,转移至合成柱中,与树脂偶联反应过夜,取少量树脂,用UV法测得sub=0.217mmol/g,除去反应液,依次用DMF、DCM、MeOH、DMF、DCM和DMF洗涤树脂,加入1mL Ac2O和0.85mL Py,反应12小时以封闭树脂末端氨基,除去反应液,依次用DMF、DCM、MeOH、DMF、DCM、DMF和MeOH洗涤树脂,取出树脂,置放有P2O5的真空干燥器中真空干燥,得Fmoc-Lys(Boc)-Wang Resin 1.761g,用UV法测得sub=0.223mmol/g;
称取1.741g(0.388mmol)Fmoc-Lys(Boc)-Wang Resin加至合成柱中,依次用DCM和DMF洗涤,再加入浓度为200mL/L的哌啶的DMF溶液,反应5分钟,除去反应液,用DMF洗涤1次,再加入浓度为200mL/L的哌啶的DMF溶液,反应10分钟,用茚三酮反应监测反应进度,待树脂上氨基的Fmoc保护基全部脱除后除去反应液,依次用DCM、MeOH、DMF、DCM和DMF洗涤树脂;按照BNEP的氨基酸序列称取第13位的Fmoc-AA-OH,加入少量体积比为1∶1的DCM-DMF混合溶液使其溶解,再在冰浴下按Fmoc-AA-OH/DIC/HOBt/DIPEA的投料摩尔比为4∶6∶4.4∶4加入DIC、HOBt和DIPEA,反应6分钟活化羧基,转移至合成柱中,与树脂进行偶联反应,用茚三酮监测反应进度,反应完毕后除去反应液,用DMF洗涤树脂,再加入浓度为200mL/L的哌啶的DMF溶液,反应5分钟,除去反应液,用DMF洗涤1次,再加入浓度为200mL/L的哌啶的DMF溶液,反应10分钟,用茚三酮反应监测反应进度,待树脂上氨基的Fmoc保护基全部脱除后除去反应液,依次用DCM、MeOH、DMF、DCM和DMF洗涤树脂;重复上述“加入羧基被活化的Fmoc-AA-OH-偶联-洗涤-脱除氨基的Fmoc保护基-洗涤”步骤,依照KT-13的氨基酸序列,使肽链从C端逐个向N端延伸直至完成整个肽链的合成,Fmoc-AA-OH、DIC、HOBt和DIPEA的投料量见表2;用MeOH洗涤树脂,取出树脂,冷冻干燥,得0.668g;
表2、制备投料表
称取0.200g(0.03mmol)加至合成柱中,加入2mLDCM,浸泡30分钟溶胀树脂,再加入1.500g(0.2mmol)Fmoc-Lys(COCH2CH2CO-NH-mPEG)-OH、2滴DIC、0.022g HOBt和4滴DIPEA,在温度32℃、氮气保护条件下反应,用茚三酮反应监测反应进度,6天后停止反应,砂芯漏斗抽滤,用DCM洗涤树脂,再加入5mL浓度为200mL/L的哌啶的DMF溶液,反应5分钟,除去反应液,用DMF洗涤1次,再加入浓度为200mL/L的哌啶的DMF溶液,反应10分钟,用茚三酮反应监测反应进度,待树脂上氨基的Fmoc保护基全部脱除后除去反应液,依次用DMF和DCM洗涤树脂,取出树脂,置放有P2O5的真空干燥器中真空干燥,得 0.199g;
(4)H-BNEP(1-COCH2CH2CONH-mPEG)-OH的制备
称取0.150g在冰浴、氮气保护条件下加入1.5mL体积比为90∶5∶3∶2的TFA-PhSMe-TES-PhOMe混合溶液,在室温、搅拌条件下进行裂解反应,用TLC法监测反应进度,200分钟后停止反应,抽滤,滤液中加入30mL冰乙醚,在温度4℃条件下静置至固体析出完全,离心,沉淀用冰乙醚洗涤后,用2mL浓度为200mL/L的AcOH水溶液使其溶解,冷冻干燥,得固体0.041g,鉴定为H-BNEP(1-COCH2CH2CONH-mPEG)-OH。
实施例3、H-BNEP(3-COCH2CH2CONH-mPEG)-OH的制备(固相逐步合成法)
参照实施例2所述方法进行制备:
先制得再与Fmoc-Lys(COCH2CH2CONH-mPEG)-OH偶联制得再继续与Fmoc-AA-OH逐步偶联,最后脱除氨基的Fmoc保护基制得 将 与体积比为90∶5∶3∶2的TFA-PhSMe-TES-PhOMe混合溶液进行裂解反应,制得H-BNEP(3-COCH2CH2CONH-mPEG)-OH。
实施例4、H-BNEP(13-COCH2CH2CONH-mPEG)-OH的制备(固相逐步合成法)
参照实施例2所述方法进行制备:
将Fmoc-Lys(Boc)-Wang Resin与Fmoc-Lys(COCH2CH2CONH-mPEG)-OH偶联制得再继续与Fmoc-AA-OH逐步偶联,最后脱除氨基的Fmoc保护基制得 将 与体积比为90∶5∶3∶2的TFA-PhSMe-TES-PhOMe混合溶液进行裂解反应,制得H-BNEP(13-COCH2CH2CONH-mPEG)-OH。
实施例5、H-BNEP(14-COCH2CH2CONH-mPEG)-OH的制备(固相逐步合成法)
参照实施例2所述方法进行制备:
以Wang Resin和Fmoc-Lys(COCH2CH2CONH-mPEG)-OH为起始原料,先制得Fmoc-Lys(COCH2CH2CONH-mPEG)-Wang Resin,再按照BNEP的氨基酸序列,与Fmoc-AA-OH逐步偶联,最后脱除氨基的Fmoc保护基制得 将 与体积比为90∶5∶3∶2的TFA-PhSMe-TES-PhOMe混合溶液进行裂解反应,制得H-BNEP(14-COCH2CH2CONH-mPEG)-OH。
实施例6、H-BNEP(14-COCH2CH2CONH-mPEG)-OH的制备(液相片段合成法)
1、mPEG-NH2的制备
与实施例1所述方法相同。
2、H-Lys(COCH2CH2CONH-mPEG)-OBzl的制备
(1)Fmoc-Lys(Boc)-OBzl的制备
称取0.469g(1mmol)Fmoc-Lys(Boc)-OH,加入5mL无水DMF使其溶解,再加入180μL(1.5mmol)PhCH2Br和0.332g(1mmol)碳酸铯(Cs2CO3),在室温下搅拌反应,用TLC法监测反应进度,12小时后停止反应,抽滤,滤液加入10mL EtOAc,依次用饱和氯化铵溶液、饱和碳酸氢钠溶液和饱和氯化钠溶液洗涤,最后用浓度为1.7mol/L的氯化钠溶液洗至中性,无水硫酸钠干燥,抽滤,滤液减压蒸馏至无液体馏出,在冰浴、研磨条件下加入10mL石油醚,有固体析出,抽滤,滤渣用石油醚洗涤后,置放有P2O5的真空干燥器中真空干燥,得白色固体0.433g,经TLC法检验为纯品,收率77.6%,熔点78.5~79.4℃;IR、1HNMR和MS鉴定为Fmoc-Lys(Boc)-OBzl;
(2)Fmoc-Lys-OBzl·HCl的制备、(3)Fmoc-Lys(COCH2CH2COOH)-OBzl的制备、(4)Fmoc-Lys(COCH2CH2CONH-mPEG)-OBzl的制备与实施例2所述方法相同;
(5)H-Lys(COCH2CH2CONH-mPEG)-OBzl的制备
称取1.209g Fmoc-Lys(COCH2CH2CONH-mPEG)-OBzl,加入10mL浓度为200mL/L的哌啶的DMF溶液,在室温下搅拌反应,用TLC法监测反应进度,30分钟后停止反应,在冰浴、搅拌条件下加入80mL冰乙醚,搅拌10分钟,在温度4℃条件下静置至固体析出完全,抽滤,滤渣用冰乙醚洗涤后,置放有P2O5的真空干燥器中真空干燥,得淡黄色固体1.085g,收率89.7%,茚三酮反应显深蓝色,鉴定为H-Lys(COCH2CH2CONH-mPEG)-OBzl。
3、H-BNEP(14-COCH2CH2CONH-mPEG)-OH的制备
(1)Fmoc-Lys(Boc)-CTC-R的制备
称取3.000g 2-氯三苯甲基氯树脂(CTC-Resin,sub=0.65mmol/g)加至合成柱中,用DCM洗涤树脂,再加入10mL DCM,浸泡30分钟溶胀树脂,除去DCM;称取1.124g(2.4mmol)Fmoc-Lys(Boc)-OH,加入4mL DCM使其溶解,再加入0.604g(4.8mmol)DIPEA,反应6分钟活化羧基,转移至合成柱中,与树脂偶联反应2小时,取少量树脂,用UV法测得sub=0.473mmol/g,除去反应液,依次用体积比为17∶3∶1的DMF-MeOH-Py混合溶液、DMF和DCM洗涤树脂,取出树脂,置放有P2O5的真空干燥器中真空干燥,得Fmoc-Lys(Boc)-CTC-Resin,用UV法测得sub=0.291mmol/g;
称取1.718g(0.5mmol)Fmoc-Lys(Boc)-CTC-Resin加至合成柱中,依次用DCM和DMF洗涤,再加入浓度为200mL/L的哌啶的DMF溶液,反应30分钟,除去反应液,用DMF洗涤1次,再加入浓度为200mL/L的哌啶的DMF溶液,反应30分钟,用茚三酮反应监测反应进度,待树脂上氨基的Fmoc保护基全部脱除后除去反应液,依次用DCM、MeOH、DMF、DCM和DMF洗涤树脂;按照BNEP的氨基酸序列称取第12位的Fmoc-AA-OH,加入少量DCM使其溶解,再在冰浴下按Fmoc-AA-OH/DIC/HOBt/DIPEA的投料摩尔比为4∶6∶4∶6加入DIC、HOBt和DIPEA,反应6分钟活化羧基,转移至合成柱中,与树脂进行偶联反应,用茚三酮监测反应进度,反应完毕后,用DMF洗涤树脂,再加入含有浓度为20mL/L的1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一烯-7(DBU)和浓度为200mL/L的哌啶的DMF溶液,反应5分钟,除去反应液,用DMF洗涤1次,再加入含有浓度为20mL/L的DBU和浓度为200mL/L的哌啶的DMF溶液,反应5分钟,用茚三酮反应监测反应进度,待树脂上氨基的Fmoc保护基全部脱除后除去反应液,依次用DCM、MeOH、DMF、DCM和DMF洗涤树脂;重复上述“加入羧基被活化的Fmoc-AA-OH-偶联-洗涤-脱除氨基的Fmoc保护基-洗涤”步骤,使肽链从C端逐个向N端延伸直至完成整个肽链的合成,最后1个氨基酸偶联后不脱除Fmoc保护基,Fmoc-AA-OH、DIC、HOBt和DIPEA的投料量见表3;取出树脂,冷冻干燥,得用UV法测得sub=0.291mmol/g;
称取0.876g加入10mL体积比为2∶1∶7的TFE-AcOH-DCM混合溶液,在室温、搅拌条件下进行裂解反应,用TLC法监测反应进度,2小时后停止反应,抽滤,滤液中加入100mL正己烷,在温度32℃条件下减压蒸馏至无液体馏出,加入100mL冰乙醚,在温度4℃条件下静置至固体析出完全,抽滤,滤渣用冰乙醚洗涤后,先置放有氢氧化钾(KOH)的真空干燥器中真空干燥,再置放有P2O5的真空干燥器中真空干燥,得浅黄色晶体0.400g,纯度70.72%,鉴定为
称取0.270g(0.092mmol)加入13mL体积比为3∶10的DCM-DMF混合溶液,搅拌使其溶解,再在冰浴、搅拌条件下加入30mg(0.238mmol)DIC和18mg(0.113mmol)HOBt,在冰浴下搅拌反应50分钟,再加入0.800g H-Lys(COCH2CH2CONH-mPEG)-OBzl(sub=0.117mmol/g),搅拌使其溶解,加入DIPEA调节pH值至8~9,在温度17℃条件下反应5小时,再在温度32℃条件下反应36小时,抽滤,滤液在温度32℃条件下减压蒸馏至无液体馏出,在搅拌条件下加入80mL冰乙醚,在温度4℃条件下静置至固体析出完全,抽滤,滤渣用冰乙醚洗涤后,加入20mL双蒸水,搅拌使其溶解,抽滤,滤渣用双蒸水洗涤后,冷冻干燥,得固体0.910g,鉴定为 用UV法测得sub=0.074mmol/g;
称取0.533g Fmoc-BNEP(14-COCH2CH2CONH-mPEG)-OBzl,加入5mL浓度为200mL/L的哌啶的DMF溶液,在室温下搅拌反应,用TLC法监测反应进度,30分钟后停止反应,加入100mL冰乙醚,在温度4℃条件下静置至固体析出完全,抽滤,滤渣用无水乙醚洗涤后,置放有P2O5的真空干燥器中真空干燥,得白色粉末状固体0.395g,收率87.6%,用UV法测得波长301nm处无吸收峰,表明氨基的Fmoc保护基已经全部脱除,鉴定为
(6)的制备
称取0.300g加入10mL EtOH和2滴AcOH,搅拌使其溶解,再加入30mg质量百分浓度为5%的Pd(OH)2/C,重复“抽真空、通氢气”3次后,在温度36℃条件下搅拌反应,用TLC法监测反应进度,23小时后停止反应,抽滤,滤液减压蒸馏至无液体馏出,加入50mL冰乙醚,在温度4℃条件下静置至固体析出完全,离心,沉淀用冰乙醚洗涤后,冷冻干燥,得白色粉末状固体0.227g,收率76%,鉴定为
(7)H-BNEP(14-COCH2CH2CONH-mPEG)-OH的制备
称取0.200g在冰浴、氮气保护条件下加入2.0mL体积比为90∶5∶3∶2的TFA-PhSMe-TES-PhOMe混合溶液,在室温、搅拌条件下进行裂解反应,用TLC法监测反应进度,150分钟后停止反应,抽滤,滤液中加入30mL冰乙醚,在温度4℃条件下静置至固体析出完全,离心,沉淀用冰乙醚洗涤后,用2mL浓度为200mL/L的AcOH水溶液使溶解,冷冻干燥,得固体0.169g,鉴定为H-BNEP(14-COCH2CH2CONH-mPEG)-OH。
实施例7、H-BNEP(1-COCH2CH2CONH-mPEG)-OH的制备(液相片段合成法)
参照实施例6所述方法进行制备:
将与浓度为100~500mL/L的哌啶的DMF溶液反应制得
实施例8、H-BNEP(3-COCH2CH2CONH-mPEG)-OH的制备(液相片段合成法)
参照实施例6所述方法进行制备:
实施例9、H-BNEP(13-COCH2CH2CONH-mPEG)-OH的制备(液相片段合成法)
参照实施例6所述方法进行制备:
先制得再与体积比为2∶1∶7的TFE-AcOH-DCM混合溶液进行裂解反应,制得
将与体积比为90∶5∶3∶2的TFA-PhSMe-TES-PhOMe混合溶液进行裂解反应,制得H-BNEP(13-COCH2CH2CONH-mPEG)-OH。
参照上述实施例,可以制备出本发明其它PEG类修饰的BNEP,同样可以达到发明目的。
PEG类修饰的BNEP与Lipid A的亲和力鉴定
方法:根据生物传感器疏水样品池(Thermo公司)的操作说明书,将LipidA(Samonella Lipid A Re595,Sigma公司)包被于疏水样品池,并计算Lipid A的包被量,具体步骤如下:仪器参数设定为温度25℃、搅拌速率85次/秒、数据采集频率2次/秒;将疏水样品池置仪器中,加入异丙醇清洗(50μL/次×5次),采集数据1分钟;加入PBS/AE(含有质量百分浓度为0.025%的叠氮化钠和浓度为1mmol/L的乙二胺四乙酸的磷酸盐缓冲液,调节pH值至6.0)清洗(60μL/次×7次),采集数据10分钟;加入异丙醇清洗(50μL/次×7次),采集数据1分钟;加入浓度为2mg/mL的Lipid A的氯仿溶液20μL,留置1分钟;加入PBS/AE清洗(50μL/次×7次),采集数据5分钟;加入浓度为1mol/L的盐酸清洗(50μL/次×5次),留置1分钟;加入PBS/AE清洗(60μL/次×7次),采集数据5分钟;计算Lipid A的包被量;加入浓度为5mg/mL的牛血清白蛋白(BSA)90μL,留置5分钟;加入PBS/AE清洗(60μL/次×5次),留置1分钟;
用浓度为20mmol/L、pH值为6.0的无热原磷酸盐缓冲液(PBS)配制样品溶液进行生物传感器检测,具体步骤如下:仪器参数设定为温度25℃、搅拌速率98次/秒、数据采集频率3次/秒;将样品制成浓度为100μg/mL的溶液;将对照品多粘菌素B(Polymyxin B,PMB)用PBS溶解,分别制成浓度为1.28、12.8和128μmol/L的对照溶液;在包被有Lipid A的疏水样品池中,加入PBS冲洗(50μL/次×5次),基线平衡后吸出;加入PBS 45μL和对照溶液5μL,结合反应平衡后吸出;加入PBS冲洗(50μL/次×3次),解离反应平衡后吸出;加入浓度为0.1mol/L的HCL冲洗(50μL/次×3次),再生反应平衡后吸出;加入PBS冲洗(50μL/次×3次),曲线回至基线后吸出;加入PBS 45μL和对照溶液5μL,进行下一次测定;共进行3个浓度的对照溶液的测定,用Thermo公司提供的FASTfit程序和FASTplot程序作图,计算PMB与Lipid A的亲和力;同法,取样品溶液5μL上样测定,并与PMB与Lipid A的亲和力相比较;
结果:见表4,样品1为mPEG的衍生物,样品2为Lys的mPEG衍生物,二者与Lipid A均无亲和力;样品3、4和5为未修饰的BNEP或其片段,样品6~9为mPEG修饰的BNEP,等摩尔浓度的样品与Lipid A的亲和力大小顺序为:BNEP(14-COCH2CH2CONH-mPEG)-OBzl>BNEP≈BNEP(14-COCH2CH2CONH-mPEG)-OH>mPEG-NHCOCH2CH2CO-BNEP-OH>PMB>BNEP1-13≈BNEP(1-COCH2CH2CONH-mPEG)-OH>BNEP2-14;BNEP(14-COCH2CH2CONH-mPEG)-OBzl具有比BNEP更强的结合Lipid A的能力。
表4、样品与Lipid A的亲和力测定结果
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述,但本领域的普通技术人员应当理解,可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变,而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
<110>西南大学
<120>聚乙二醇类修饰的杀菌/中和内毒素多肽及其制备方法和应用
<160>1
<210>1
<211>14
<212>PRT
<213>人工序列
<220>
<223>人工序列的描述:杀菌/中和内毒素多肽(BNEP)
<400>1
Lys Thr Lys Gly Gly Trp Leu Ile Gln Leu Phe His Lys Lys
1 5 10
Claims (10)
1、聚乙二醇类修饰的杀菌/中和内毒素多肽,由下式组成:
X-Y-BNEP-OH或H-BNEP(i-Y-X)-OH
其中,X为聚乙二醇或单甲氧基聚乙二醇;Y为连接基;i为1或3或13或14,代表侧链氨基被修饰的赖氨酸在氨基酸序列中的位数;BNEP为杀菌/中和内毒素多肽,具有如SEQ ID No.1所示的氨基酸序列。
2、根据权利要求1所述的聚乙二醇类修饰的杀菌/中和内毒素多肽,其特征在于:所述连接基选自-NHCO(CH2)mCO-(m为1至8的任一整数)、-NH(CH2)nCO-(n为1至8的任一整数)、-NHCOArCO-(Ar为各种芳香环)、-NH(CH2)pAr(CH2)pCO-(p为1至6的任一整数,Ar为各种芳香环)、-NHCOCyCO-(Cy为各种环状结构)和-NH(CH2)qZCO-(q为1至10的任一整数,Z为O、S或NH)中的任一种。
3、根据权利要求2所述的聚乙二醇类修饰的杀菌/中和内毒素多肽,其特征在于:所述连接基为-NHCO(CH2)mCO-(m为1至8的任一整数)。
4、根据权利要求3所述的聚乙二醇类修饰的杀菌/中和内毒素多肽,其特征在于:所述连接基为-NHCOCH2CH2CO-。
5、根据权利要求1所述的聚乙二醇类修饰的杀菌/中和内毒素多肽,其特征在于:所述聚乙二醇或单甲氧基聚乙二醇的平均分子量为2000至20000。
6、制备权利要求1所述的聚乙二醇类修饰的杀菌/中和内毒素多肽的方法,包括以下步骤:
a、母体肽树脂的制备通法
在合成柱中加入多肽合成树脂,洗涤、溶胀树脂,备用;称取Fmoc-Lys(Boc)-OH或Fmoc-Lys(Y-X)-OH,加入DCM或DCM-DMF混合溶液使其溶解,再加入偶联剂DIC/HOBt/DIPEA活化羧基,转移至合成柱中,与树脂进行偶联反应,反应完毕后除去反应液,充分洗涤树脂,再加入Ac2O和Py反应以封闭树脂末端氨基,反应完毕后除去反应液,充分洗涤树脂,再取出树脂,真空干燥,制得Fmoc-Lys(Boc)-Resin或Fmoc-Lys(Y-X)-Resin;
在合成柱中加入Fmoc-Lys(Boc)-Resin或Fmoc-Lys(Y-X)-Resin,洗涤、溶胀树脂后,加入浓度为100~500mL/L的哌啶的DMF溶液反应以脱除树脂上氨基的Fmoc保护基,反应完毕后除去反应液,充分洗涤树脂;按照合成多肽的氨基酸序列,称取从肽链C端计第2位的Fmoc-AA-OH,加入DCM或DCM-DMF混合溶液使其溶解,再加入偶联剂DIC/HOBt/DIPEA活化羧基,转移至合成柱中,与树脂进行偶联反应,反应完毕后除去反应液,充分洗涤树脂,再加入浓度为100~500mL/L的哌啶的DMF溶液反应以脱除树脂上氨基的Fmoc保护基,充分洗涤树脂;重复上述“加入羧基被活化的Fmoc-AA-OH-偶联-洗涤-脱除氨基的Fmoc保护基-洗涤”步骤,使肽链从C端逐个向N端延伸直至完成整个肽链的合成,充分洗涤树脂,再取出树脂,冷冻干燥,制得母体肽树脂;
b、PEG类修饰的BNEP的制备
采用固相逐步合成法或液相片段合成法制备。
固相逐步合成法如下:
b1、X-Y-BNEP-OH的制备
b2、H-BNEP(1-Y-X)-OH的制备
按照母体肽树脂的制备通法,先制得再与Fmoc-Lys(Y-X)-OH偶联制得最后脱除氨基的Fmoc保护基制得肽树脂将与体积比为90∶5∶3∶2的TFA-PhSMe-TES-PhOMe混合溶液进行裂解反应,制得H-BNEP(1-Y-X)-OH;
b3、H-BNEP(3-Y-X)-OH的制备
按照母体肽树脂的制备通法,先制得再与Fmoc-Lys(Y-X)-OH偶联制得再继续与Fmoc-AA-OH逐步偶联,最后脱除氨基的Fmoc保护基制得肽树脂将 与体积比为90∶5∶3∶2的TFA-PhSMe-TES-PhOMe混合溶液进行裂解反应,制得H-BNEP(3-Y-X)-OH;
b4、H-BNEP(13-Y-X)-OH的制备
按照母体肽树脂的制备通法,将Fmoc-Lys(Boc)-Resin与Fmoc-Lys(Y-X)-OH偶联制得再继续与Fmoc-AA-OH逐步偶联,最后脱除氨基的Fmoc保护基制得肽树脂将 与体积比为90∶5∶3∶2的TFA-PhSMe-TES-PhOMe混合溶液进行裂解反应,制得H-BNEP(13-Y-X)-OH;
b5、H-BNEP(14-Y-X)-OH的制备
液相片段合成法如下:
b2’、H-BNEP(1-Y-X)-OH的制备
将肽树脂与体积比为2∶1∶7的TFE-AcOH-DCM混合溶液进行裂解反应,制得将与H-Lys(Boc)-OtBu偶联制得以DIC/HOBt/DIPEA为偶联剂;将与浓度为100~500mL/L的哌啶的DMF溶液反应制得 再与Fmoc-Lys(Y-X)-OH偶联制得以DIC/HOBt/DIPEA为偶联剂;将与浓度为100~500mL/L的哌啶的DMF溶液反应制得将 与体积比为90∶5∶3∶2的TFA-PhSMe-TES-PhOMe混合溶液进行裂解反应,制得H-BNEP(1-Y-X)-OH;
b3’、H-BNEP(3-Y-X)-OH的制备
将肽树脂与体积比为2∶1∶7的TFE-AcOH-DCM混合溶液进行裂解反应,制得将肽树脂 与体积比为2∶1∶7的TFE-AcOH-DCM混合溶液进行裂解反应,制得将与H-Lys(Boc)-OtBu偶联制得以DIC/HOBt/DIPEA为偶联剂;将与浓度为100~500mL/L的哌啶的DMF溶液反应制得再与偶联制得以DIC/HOBt/DIPEA为偶联剂;将与浓度为100~500mL/L的哌啶的DMF溶液反应制得将与体积比为90∶5∶3∶2的TFA-PhSMe-TES-PhOMe混合溶液进行裂解反应,制得H-BNEP(3-Y-X)-OH;
b4’、H-BNEP(13-Y-X)-OH的制备
将肽树脂与体积比为2∶1∶7的TFE-AcOH-DCM混合溶液进行裂解反应,制得将Fmoc-Lys(Y-X)-OH与H-Lys(Boc)-OtBu偶联制得以DIC/HOBt/DIPEA为偶联剂;将与浓度为100~500mL/L的哌啶的DMF溶液反应制得再与偶联制得以DIC/HOBt/DIPEA为偶联剂;将 与浓度为100~500mL/L的哌啶的DMF溶液反应制得 将与体积比为90∶5∶3∶2的TFA-PhSMe-TES-PhOMe溶液进行裂解反应,制得H-BNEP(13-Y-X)-OH;
b5’、H-BNEP(14-Y-X)-OH的制备
将肽树脂与体积比为2∶1∶7的TFE-AcOH-DCM混合溶液进行裂解反应,制得将与H-Lys(Y-X)-OBzl偶联制得以DIC/HOBt/DIPEA为偶联剂;将与浓度为100~500mL/L的哌啶的DMF溶液反应制得将与H2反应制得 以Pd(OH)2/C为催化剂;将与体积比为90∶5∶3∶2的TFA-PhSMe-TES-PhOMe混合溶液进行裂解反应,制得H-BNEP(14-Y-X)-OH;
在上述各化合物的分子式中,X为PEG或mPEG;Y为连接基。
7、根据权利要求6所述的方法,其特征在于:所述连接基选自-NHCO(CH2)mCO-(m为1至8的任一整数)、-NH(CH2)nCO-(n为1至8的任一整数)、-NHCOArCO-(Ar为各种芳香环)、-NH(CH2)pAr(CH2)pCO-(p为1至6的任一整数,Ar为各种芳香环)、-NHCOCyCO-(Cy为各种环状结构)和-NH(CH2)qZCO-(q为1至10的任一整数,Z为O、S或NH)中的任一种。
8、根据权利要求7所述的方法,其特征在于:所述连接基为-NHCO(CH2)mCO-(m为1至8的任一整数)。
9、根据权利要求8所述的方法,其特征在于:所述连接基为-NHCOCH2CH2CO-。
10、权利要求1所述的聚乙二醇类修饰的杀菌/中和内毒素多肽在制备中和内毒素药物中的应用。
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