CN101530619B - 一种水溶性聚乙二醇化羟基喜树碱衍生物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明利用固体光气制备水溶性聚乙二醇化羟基喜树碱衍生物的方法，属于水溶性高分子合成和可降解医用技术领域。采用BTC为偶联剂，选择三氯甲烷为溶剂，吡啶为催化剂，利用羟基喜树碱的双官能度特点，通过碳酸酯键在羟基喜树碱的10位和20位羟基上引入亲水性聚乙二醇。经无水甲醇和无水乙醚的混合溶液沉淀、干燥，可得到黄色固体产品。此聚合物是通过酯键连接而成，在体内可经代谢降解，将能有效的避免产生肾累积问题，并能显著提高羟基喜树碱的水溶性、结构稳定性等。
Description
技术领域
本发明属于水溶性高分子合成和可降解医用高分子技术领域，涉及水溶性聚乙二醇化羟基喜树碱衍生物的制备方法，具体涉及用固体光气制备水溶性聚乙二醇化羟基喜树碱衍生物的方法，。
背景技术
喜树碱(Camptothecin，CPT)是美国化学家Wall等首先从中国特有的珙桐科植物喜树中提取出来的一种生物碱，具有强的抗肿瘤活性。喜树碱抗肿瘤作用机理可以简单的描述为：内酯环形式的喜树碱作用于DNA-Topo|复合物的结合位点，形成稳定的CPT-DNA-Topo|三元复合物，使DNA断裂。在细胞周期的S期，DNA复制又遇到三元复合物形成的路障，抑制了DNA的合成，最终导致细胞在S周期的凋亡。自从喜树碱独特的抗癌作用机理被发现以来引起了全世界医药界和科学界的极大兴趣，先后有数百种新的喜树碱衍生物或类似物被合成，其中10-羟基喜树碱(10-hydroxycamptothecin，10-HCPT)在抗癌方面已显示出较好的应用前景。然而，这些化合物在水中的溶解度极差，且难以制成合适的剂型；制成水溶性钠盐其抗癌活性大大降低，毒副作用增大；稳定性差，药物的内酯环对pH敏感，从而使临床应用受到很大的限制。为了增加药物的溶解性，提高药物的治疗效果，降低毒副作用，适应制剂要求，可以利用亲水性聚乙二醇(PEG)对其进行结构修饰。近几十年来，一些文献曾对CPT的PEG化修饰进行了报道，然而对羟基喜树碱(HCPT)的PEG化修饰却不多见。
CN101199857公开了一种新型的基于两亲性嵌段聚合物的喜树碱前体药物：甲氧基聚乙二醇-聚乳酸与喜树碱类药物的结合物(mPEG-X-PLA-T)。mPEG是甲氧基聚乙二醇。X是连接基团，例如丁二酸等。PLA是聚乳酸。T是药物分子，例如喜树碱、10-羟基喜树碱、7-乙基-10-羟基喜树碱等喜树碱类药物。聚乳酸与喜树碱类药物通过酯键相连接。
CN1708540公开了一种喜树碱的水溶性衍生物，它具有优异的治疗效果，适合用于癌症的化学治疗。也就是说，喜树碱的水溶性高分子等衍生物，通过聚乙二醇-聚羧酸聚合物中的羧酸基团与酚喜树碱中的酚羟基之间的酯连接而获得，具有优良的持续释放效果。
CN1875944公开了一种静脉注射用的聚乙二醇修饰的羟基喜树碱隐形脂质纳米球及其制备方法。该脂质纳米球含有治疗有效量的羟基喜树碱、聚乙二醇酯类、注射用油、磷脂、药学上可接受的辅料，重量百分比分别为0.01～0.2％、1～10％、5～25％、0～10％、0～10％，余量为水。其制备方法为：将羟基喜树碱、注射用油、磷脂等脂溶性材料溶于有机溶剂中，以旋转蒸发仪挥干有机溶剂作为有机相，将水溶性辅料及添加剂溶于水中，与有机相混合，均质或超声即得，灭菌后低温密封保存或制成冻干制剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种水溶性聚乙二醇化羟基喜树碱衍生物的制备方法。
本发明水溶性聚乙二醇(PEG)化羟基喜树碱(HCPT)衍生物的制备方法，采用固体光气(BTC)为偶联剂，选择溶剂为三氯甲烷，吡啶为催化剂，利用羟基喜树碱(HCPT)的双官能度特点，通过碳酸酯键在羟基喜树碱(HCPT)的10位和20位羟基上同时引入亲水性聚乙二醇(PEG)。
一种水溶性聚乙二醇(PEG)化羟基喜树碱(HCPT)衍生物的制备方法，包括下列步骤：
(1)将单体聚乙二醇(PEG)和羟基喜树碱(HCPT)按摩尔比为1∶1～1∶5溶于三氯甲烷中，在密闭条件下搅拌至完全溶解；
(2)在步骤(1)的体系中加入催化剂，搅拌后置于冰水浴中；选择催化剂为吡啶；
(3)将固体光气(BTC)溶解于三氯甲烷中，使固体光气的浓度为0.8-1.2mol/L；然后缓慢滴加到步骤(2)的体系中，边滴加边快速搅拌；固体光气与两种单体总量的摩尔投料比为1∶1～3∶1；催化剂与固体三光气的摩尔比为6∶1～9∶1；
(4)滴完后，室温反应50min，然后在40～60℃回流反应3～8h，反应终止，得黄色混合液；
(5)减压蒸馏以除去催化剂，加入三氯甲烷洗涤固体，倒入无水甲醇和无水乙醚的混合溶液中沉淀出固体，过滤后真空干燥，得到黄色水溶性的聚乙二醇(PEG)化羟基喜树碱(HCPT)衍生物固体产品。
固体光气，又名三光气，化学名称叫二(三氯甲基)碳酸酯，英文名称为bis(trichloromethyl)carbonate，简称BTC。固体光气分子式为C3Cl6O3，分子量296.75。固体光气为白色结晶固体，有类似光气的气味，熔点78-81℃，沸点203--206℃(部分分解)。
结构式为：
固体光气在化学反应中可完全替代剧毒的光气和双光气。
所述聚乙二醇(PEG)的分子量为4000～8000，优选聚乙二醇6000、聚乙二醇4000或聚乙二醇8000
上述步骤(4)中回流温度最佳为40～45℃。
优选的，步骤(4)中回流反应时，在回流冷凝管上端加一只无水氯化钙干燥管。
上述步骤(4)中时间根据聚合体系中两种单体总物质的量与固体光气的比、催化剂加量及聚合物温度等条件的不同，聚合完全所要求的时间也不同，可为3～8h，如果按上述最佳条件投料，最佳回流反应时间为5～8h。
优选的，步骤(5)中无水甲醇和无水乙醚的体积比为2∶8。
具体操作如下：
(1)称取一定量的聚乙二醇(PEG)和羟基喜树碱(HCPT)加入到装有冷凝管、温度计、恒压滴液漏斗和磁力搅拌的圆底烧瓶中，并量取一定量的三氯甲烷倒入，密闭，磁力搅拌使固体完全溶解，冷凝管上带有无水氯化钙干燥管。
(2)移取一定量的吡啶加入到混合物中，搅拌后置于冰水浴中。
(3)称取一定量的BTC溶解在一定量的三氯甲烷中，使固体光气的浓度为0.8～1.2mol/L，快速倒入滴液漏斗中。在冰水浴中，将固体光气溶液缓慢滴加到上述混合液中，边滴边快速搅拌。
(4)滴完后先在室温下反应50min，然后将反应装置移至40～60℃的恒温水浴中反应3～8h，得均一黄色混合液。
(5)将上述混合液减压抽滤，加入三氯甲烷洗涤固体，再用无水甲醇和无水乙醚的混合溶液(无水甲醇和无水乙醚的体积比为2∶8)沉淀出固体，干燥，得到水溶性聚乙二醇(PEG)化羟基喜树碱(HCPT)衍生物固体产品。
下面对本发明方法的原理说明如下：
羟基喜树碱(HCPT)是优良的抗肿瘤药物之一，其在中国已被批准上市。但是临床用药羟基喜树碱(HCPT)是未经修饰的天然产物，毒性较大，抗肿瘤活性较低，因而在临床应用中受到了限制。因此开发高效低毒的喜树碱类抗肿瘤新药是药学工作者的当务之急。在保持活性不变的前提下，对其进行合理的结构修饰，达到增加羟基喜树碱(HCPT)的水溶性与其在血液中的稳定性、减少毒性、提高其体内吸收和增加疗效的目的，具有重要的科学意义和应用价值。
从羟基喜树碱(HCPT)的结构可以看出，其反应活性点主要有10位酚羟基和20位醇羟基。羟基喜树碱(HCPT)中羟基的存在为其结构修饰提供了很好的接入点。通过成醚或成酯可将药物接入到大分子上，而成醚反应活性不高，且水解不易，故一般选择酯化反应。利用羟基喜树碱(HCPT)的双官能度特点，以固体光气为偶联剂，通过碳酸酯键在羟基喜树碱(HCPT)的10位和20位羟基上同时引入具有良好生物相容性和高度亲水性的聚乙二醇(PEG)，可以有效阻止分子内氢键的形成从而抑制内酯环的水解，增加母药的水溶性。制备出的水溶性聚乙二醇(PEG)化羟基喜树碱(HCPT)衍生物由生物可降解的酯键链接而成，进入体内后将经过酶解或水解释放出母药及分子量较小的聚乙二醇(PEG)，小分子量的聚乙二醇(PEG)将可以以较快的速度排除体外，不会产生肾累积问题。
本发明的优良效果如下：
1.原料易得，使用安全，储存方便，绿色环保。
2.改善药物的水溶性和生物利用度。
3.有利于药物与受体或酶的相互作用，引起相应的生物化学和生物物理的转变。
4.合成方法简便，试验表明，本发明固体光气(BTC)为偶联剂，选择溶剂为三氯甲烷，吡啶为催化剂，相互可以产生协同作用，可以在温和的条件下合成水溶性聚乙二醇化羟基喜树碱衍生物。
上述诸多特点表明，本发明适于工业化生产，并且具有广阔的市场前景。
附图说明
图1是实施例1制备的水溶性聚乙二醇(PEG)化羟基喜树碱(HCPT)衍生物的1H-NMR谱图。其中A为羟基喜树碱(HCPT)的核磁谱图，B为聚乙二醇(PEG)化羟基喜树碱(HCPT)衍生物的核磁谱图。
图2是实施例1制备的水溶性聚乙二醇(PEG)化羟基喜树碱(HCPT)衍生物的傅立叶变换红外光谱(FT-IR)谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。实施例中所用原料说明如下：
偶联剂：固体光气，工业纯，尧舜进出口有限公司。
单体：聚乙二醇(PEG)，化学纯，广州南方化玻公司分装；羟基喜树碱(HCPT)，含量大于99％，成都福润德实业有限公司。
催化剂：吡啶，化学纯，天津市巴斯夫化工有限公司。
下列实施例中所用的其他原料：无水氯化钙，分析纯，天津市博迪化工有限公司；三氯甲烷，分析纯，天津市巴斯夫化工有限公司；无水甲醇，分析纯，山东济南巨业化工有限公司；无水乙醚，分析纯，天津市巴斯夫化工有限公司。
本发明提供的水溶性聚乙二醇(PEG)化羟基喜树碱(HCPT)衍生物，其结构如下列通式所示：
其中：n＝91～182，p＝3～5，重均分子量为20000～30000。
优选的，n＝91～136，p＝4～5.
实施例1.水溶性聚乙二醇(PEG)化羟基喜树碱(HCPT)衍生物的制备
(1)称取6.00g聚乙二醇(PEG)6000和0.36g羟基喜树碱(HCPT)加入到装有冷凝管、温度计、恒压滴液漏斗和磁力搅拌的圆底烧瓶中，并量取35mL三氯甲烷倒入，密闭，磁力搅拌使固体完全溶解，冷凝管上带有无水氯化钙干燥管。
(2)移取2.9mL吡啶加入到上述混合物中，搅拌后置于冰水浴中。
(3)称取1.78g固体光气溶解在5mL三氯甲烷中，使固体光气的浓度为1.2mol/L，快速倒入滴液漏斗中。在冰水浴中，将固体光气溶液缓慢滴加到上述混合液中，边滴边快速搅拌，1.5h后滴加完毕。
(4)滴完后先在室温下反应50min，然后将反应装置移至40℃的恒温水浴中反应8h，得均一粘稠黄色混合液。
(5)将上述混合液减压抽滤，加入三氯甲烷洗涤固体，再用无水甲醇和无水乙醚的混合溶液(无水甲醇和无水乙醚的体积比为2∶8)沉淀出固体，干燥，得到水溶性聚乙二醇(PEG)化羟基喜树碱(HCPT)衍生物固体产品4.50g，产率为55.31％，重均分子量为24300(重均分子量凝胶渗透色谱法测定)。
通过核磁共振和红外光谱对共聚物进行了分析鉴定(如图1和图2所示)，证明聚乙二醇(PEG)和羟基喜树碱(HCPT)与固体光气发生了偶联反应。
实施例2.
如实施例1所述，所不同的是改用聚乙二醇4000，投入4.00g，得到水溶性聚乙二醇(PEG)化羟基喜树碱(HCPT)衍生物固体产品3.70g，产率为60.21％，重均分子量为22500。
实施例3.
如实施例1所述，所不同的是羟基喜树碱(HCPT)投入1.09g，BTC投入3.56g，得到水溶性聚乙二醇(PEG)化羟基喜树碱(HCPT)衍生物固体产品6.73g，产率为63.18％，重均分子量为30800。
实施例4.
如实施例1所述，所不同的是加入催化剂吡啶4.3mL，得到水溶性聚乙二醇(PEG)化羟基喜树碱(HCPT)衍生物固体产品4.92g，产率为60.39％，重均分子量为28400。
Claims (7)
1.一种水溶性聚乙二醇化羟基喜树碱衍生物的制备方法，采用固体光气为偶联剂，选择溶剂为三氯甲烷，吡啶为催化剂，利用羟基喜树碱的双官能度特点，通过碳酸酯键在羟基喜树碱的10位和20位羟基上引入亲水性聚乙二醇；包括下列步骤：
(1)将单体聚乙二醇和羟基喜树碱按摩尔比为1∶1～1∶5溶于三氯甲烷中，在密闭条件下搅拌至完全溶解；
(2)在步骤(1)的体系中加入催化剂，搅拌后置于冰水浴中；选择催化剂为吡啶；
(3)将固体光气溶解于三氯甲烷中，使固体光气的浓度为0.8-1.2mol/L；然后缓慢滴加到步骤(2)的体系中，边滴加边快速搅拌；固体光气与两种单体总量的摩尔投料比为1∶1～3∶1；催化剂与固体光气的摩尔比为6∶1～9∶1；
(4)滴完后，室温反应50min，然后在40～60℃回流反应3～8h，反应终止，得黄色混合液；
(5)减压蒸馏以除去催化剂，加入三氯甲烷洗涤固体，倒入无水甲醇和无水乙醚的混合溶液中沉淀出固体，过滤后真空干燥，得到黄色水溶性的聚乙二醇化羟基喜树碱衍生物固体产品。
2.如权利要求1所述的水溶性聚乙二醇化羟基喜树碱衍生物的制备方法，其特征是，所述聚乙二醇的分子量为4000～8000。
3.如权利要求2所述的水溶性聚乙二醇化羟基喜树碱衍生物的制备方法，其特征是，所述聚乙二醇选自聚乙二醇6000、聚乙二醇4000或聚乙二醇8000。
4.如权利要求1所述的水溶性聚乙二醇化羟基喜树碱衍生物的制备方法，其特征是，步骤(4)中回流温度为40～45℃。
5.如权利要求1所述的水溶性聚乙二醇化羟基喜树碱衍生物的制备方法，其特征是，步骤(4)中回流反应时，在回流冷凝管上端加一只无水氯化钙干燥管。
6.如权利要求1所述的水溶性聚乙二醇化羟基喜树碱衍生物的制备方法，其特征是，步骤(4)中回流反应时间为5～8h。
7.如权利要求1所述的水溶性聚乙二醇化羟基喜树碱衍生物的制备方法，其特征是，步骤(5)中无水甲醇和无水乙醚的体积比为2∶8。
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