CN101709082B - 一种齐考诺肽制备的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种齐考诺肽制备的方法,本发明的技术方案包括以下步骤:1)由Fmoc-Cys(Acm)-OH和氨基树脂得到Fmoc-Cys(Acm)-氨基树脂;2)将Fmoc-Cys(Acm)-氨基树脂与采用Fmoc基团保护的氨基酸采用固相合成法得到Cys侧链含有Acm的线性齐考诺肽-氨基树脂;3)将Cys侧链含有Acm的线性齐考诺肽-氨基树脂进行裂解,得到Cys侧链含有Acm的线性粗肽,脱除Acm,纯化、冻干得到线性齐考诺肽;4)将线性齐考诺肽环化,纯化、冻干得到齐考诺肽。本发明工艺具有反应操作简单、后处理容易、原料投入少、成本低、收率高等特点,具有可观的经济实用价值,同时在多肽药物设计合成领域具有广泛的应用前景。

Description

一种齐考诺肽制备的方法
技术领域
本发明涉及一种多肽的合成方法,尤其齐考诺肽的固相合成方法。
背景技术
齐考诺肽(Ziconotide)是N型钙离子通道(N-type calcium channel(NCC))阻滞剂,系从南太平洋一种食鱼芋螺(Conus magus)分泌的毒素中提取的包含25个氨基酸,三对二硫键的肽类毒素合成物。
目前使用的止痛药主要包括以下两个方面的机制:非甾体类抗炎药物(如布洛芬)和COX-2抑制剂(如万络和西乐葆)的机理是阻断引起疼痛、诱发关节周围炎症的COX酶;麻醉药(如吗啡、可卡因和羟考酮等)阻断大脑中感受疼痛的阿片样受体,用于更加严重的疼痛。
阿片样止痛药是目前疗效最佳的止痛药,能减轻任何类型的疼痛,但因其成瘾性而大大地限制了该类药物的使用。非甾体类抗炎药也有副作用,最主要的是胃出血;而COX-2抑制剂最近“风靡”心血管不良事件。齐考诺肽(Ziconotide)是首个应用于临床的具有神经元特异性的N-型电压敏感型性钙通道(voltage-sensitive calciumchannel,VSCC)阻滞剂。作为一种新型非吗啡类镇痛剂,该药物(商品名Prialt)已分别于2004年底和2005年初获得美国FDA和欧盟(EC)的上市许可。通过鞘内(in-trathecal)输注本品用于治疗严重慢性疼痛,可缓解其他治疗手段包括鞘内注射吗啡无效的疼痛,且长时间使用该药物不会产生耐受性和成瘾性。
齐考诺肽是25个氨基酸组成的聚合阳离子肽(polycationic peptide),含有的碱性氨基酸包括4个赖氨酸和2个精氨酸;等电点pI是11.215,相对分子质量是2639.1,化学分子式如下:H-Cys-Lys-Gly-Lys-Gly-Ala-Lys-Cys-Ser-Arg-Leu-Met-Tyr-Asp-Cys-Cys-Thr-Gly-Ser-Cys-Arg-Ser-Gly-Lys-Cys-NH2。分子中的6个半胱氨酸残基通过3对二硫相连的结构对其药理活性起重要作用。
齐考诺肽没有成瘾的迹象,这一点比阿片类药物有优势。它通过阻断一种将疼痛信号传递到大脑的神经纤维末端的钙通道而止痛。研究人员估计齐考诺肽的疗效可好过吗啡上百倍,然而齐考诺肽同样具有很大的毒性,不能以口服或注射的方法使用。替换的方法是,通过植入导管和泵,在脊髓周围直接注入少量齐考诺肽。此外,美国FDA限制了齐考诺肽的使用,只用于对吗啡不耐受的病人,使齐考诺肽的市场缩小。据行家估计,在美国约有12万病人需要齐考诺肽。
调查结果显示,至少40%~50%的慢性疼痛(持续3个多月或以上)病人缺乏治疗。2004年,美国人在止痛药物上的支出为180亿美元。
齐考诺肽具有以下的分子结构式:
Figure G2009101886860D00021
齐考诺肽的合成技术主要是液态合成法,很少有故乡合成法的报道。其专利相关主要集中在药理和治疗方面。如US2007269528,US2006234939,LU91181。2009年中国专利局公布一篇相关专利CN101412752A介绍了一种采用Fmoc策略固相合成齐考诺肽的方法该方法的优势在于采用的是纯固相方法,操作比较简便。但是,由于采用了多对二硫键定向氧化方法,使用了多种侧链脱除和氧化试剂,每一个步骤必然带来杂质的增多,因此不利于得到高纯度,高收率的产物,也不利于工艺的放大。
发明内容
本发明的目的是提供了一种高收率、低成本、反应条件温和、环境污染小、有利于实现产业化的齐考诺肽的合成工艺。
为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:一种齐考诺肽制备的方法,包括以下步骤:
1)由Fmoc-Cys(Acm)-OH和氨基树脂得到Fmoc-Cys(Acm)-氨基树脂;
2)将Fmoc-Cys(Acm)-氨基树脂与采用Fmoc基团保护的氨基酸采用固相合成法得到Cys侧链含有Acm的线性齐考诺肽-氨基树脂;
3)将Cys侧链含有Acm的线性齐考诺肽-氨基树脂进行裂解,得到Cys侧链含有Acm的线性粗肽,脱除Acm,纯化、冻干得到线性齐考诺肽;
4)将线性齐考诺肽环化,纯化、冻干得到齐考诺肽;
其中所述的“粗肽”是指齐考诺肽粗肽。所述氨基树脂包括RinkAmide树脂、RinkAmide-MBHA树脂、RinkAmide-BHA树脂、RinkAmide-AM树脂或Sieber树脂,替代度为0.3~1.5mmol/g,优选替代度为0.5~0.8mmol/g。本发明的方法可采用多种氨基树脂实现,经过实验结果发现优选RinkAmide树脂、RinkAmide-MBHA树脂、RinkAmide-BHA树脂、RinkAmide-AM树脂或Sieber树脂。
其中,步骤1)所述的Fmoc-Cys(Acm)-OH与氨基树脂在HATU/HOAt的作用得到Fmoc-Cys(Acm)-氨基树脂。
步骤2)中固相合成法采用的偶联剂为DIC+A或B+A+C,其中A为HOBt或HOAt,B为HBTU、HATU、TBTU或PyBOP,C为DIPEA或TMP。
由于齐考诺肽的分子链相对较长,因此在线性肽过程中存在比较强的折叠效应,采用常规,单一的偶联试剂合成反应效率低下。意外的发现,采用本发明多种偶联剂体系,能够显著提高反应效率。
步骤3)裂解试剂是:三氟乙酸、苯甲硫醚、苯甲醚和乙二硫醇,优选三氟乙酸/苯甲硫醚/苯甲醚/乙二硫醇,配比为:90∶5∶3∶2。
本发明采用单一的Acm侧链保护基,可以采用同一方法一次性脱除,避免引入产生过多杂质,有利于提高产物纯度和收率。而且,本发明采用Acm侧链保护基,相对于传统的Trt保护基而言,有利于提高产物纯度和收率。本发明脱除Acm采用的试剂为AgOTf、Hg(OAc)2或Tl(TFA)3
所述的固相合成法采用的有机碱为TMP或DIPEA。
有机碱,作用在于中和反应中产生的酸。实验发现,本反应的有机碱使反应体系处于微碱性条件下,有利于反应速率的提高。微碱性指pH为7-9。
采用氧化试剂所述将线性齐考诺肽环化,其中的辅助的氧化试剂为O2、H2O2、I2、DMSO、DTT或DTT/Cys,其中O2、DMSO、DTT或DTT/Cys质量浓度为1~10%,I2、H2O2质量浓度为0.1-0.3%。
在固相氧化法中采用高浓度的I2或双氧水能够加快氧化过程,但是极易使肽链中的Met被氧化。本发明将三对二硫键自然氧化,需要二硫键准确定位。因此需要采用温和的氧化体系,可有效地避免副反应,有利于提高收率。本发明含有DTT的氧化体系,产物的收率最高。
本发明的氨基酸均采用Fmoc基团保护,各种氨基酸分别以Fmoc-Cys(Acm)-OH,Fmoc-Lys(Boc)-OH,Fmoc-Gly-OH,Fmoc-Ser(tBu)-OH,Fmoc-Arg(Pbf)-OH,Fmoc-Asp(OtBu)-OH,Fmoc-Thr(tBu)-OH,Fmoc-Tyr(tBu)-OH,Fmoc-Ala-OH,Fmoc-Leu-OH,Fmoc-Met-OH的形式应用。
与已有技术相比,本发明采用固液结合的方法,先采用固相合成线性齐考诺肽后采用一步氧化方法得到最终的齐考诺肽。优势就在于固相方法合成线性肽方法简便,而且对于中间产物纯度可控,有利于下一步的氧化反应。本发明根据齐考诺肽的本身特性,采用一步氧化方法就得到了高纯度,高收率,二硫键准确定位的产物,避免了采用多种氧化试剂对肽链的影响。液相氧化方法条件温和、高效,环保,有利于工艺的放大。本发明工艺具有反应操作简单、后处理容易、原料投入少、成本低、收率高等特点,具有可观的经济实用价值,同时在多肽药物设计合成领域具有广泛的应用前景。
以下是本发明的固相合成法流程示意:
Figure G2009101886860D00051
具体实施方式
下面给出实施例以对本发明进行具体描述,有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明作进一步的说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,该领域的技术熟练人员根据本发明内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整,仍属于本发明的保护范围。
说明书和权利要求书中所使用的缩写的含义列于下表中:
  Fmoc   9-芴甲氧羰基
  HBTU   O-苯并三唑-N,N,N’,N’-四甲基脲鎓六氟磷酸盐
  HATU   O-(7-偶氮苯并三氮唑-1-氧)-N,N,N’,N’-四甲基脲鎓六氟磷酸盐
  TBTU   O-(苯并三唑-1-氧)-N,N,N’,N’-四甲基脲鎓四氟硼酸盐
  PyBOP   (苯并三唑-1-氧)三吡咯烷基磷鎓六氟磷酸盐
  DIC   二异丙基碳二亚胺
  HOBt   1-羟基苯并三唑
  HOAt   1-羟基-7-偶氮苯并三唑
  DIPEA   二异丙基乙胺
  TMP   2,4,6-三甲基吡啶
  tBu   叔丁基
  DMF   N,N-二甲基甲酰胺
  DCM   二氯甲烷
  DBLK   六氢吡啶/DMF溶液
  Trt   三苯甲基
  Acm   乙酰氨甲基
  H2O2   双氧水
  TFA   三氟乙酸
  AgOTf   三氟甲磺酸银
  Hg(OAc)2   醋酸汞
  Tl(TFA)3   三氟乙酸铊
氨基树脂为RinkAmide树脂、RinkAmide-MBHA树脂、RinkAmide-BHA树脂、RinkAmide-AM树脂和Sieber树脂。
Figure G2009101886860D00061
Figure G2009101886860D00071
具体实施例说明
实施例1:Fmoc-Cys(Acm)-Rink Amide树脂的合成
将Rink Amide树脂14.3g,替代度为0.7mmol/g,加入到固相反应柱中,加入DCM溶胀树脂30分钟后,用20%六氢吡啶/DMF脱除Fmoc,DMF洗涤6次,将1.87gFmoc-Cys(Acm)-OH,1.71gHATU,0.73gHOAt在冰浴情况下溶于DMF中,加入上述树脂中反应平衡10min后,加入1.2ml TMP,室温反应45min。DMF洗涤3次后,DCM洗3次,用甲醇三次,分别为3min、5min和8min,收缩得到Fmoc-Cys(Acm)-RinkAmide树脂,检测替代度为0.4mmol/g。路线如下:
Figure G2009101886860D00081
实施例2:Fmoc-Cys(Acm)-Rink Amide MBHA树脂的合成
将Rink Amide MBHA树脂13.8g,替代度为0.6mmol/g,加入到固相反应柱中,加入DCM溶胀树脂30分钟后,用20%六氢吡啶/DMF脱除Fmoc,DMF洗涤6次,将1.87g Fmoc-Cys(Acm)-OH,1.71gHATU,0.73gHOAt在冰浴情况下溶于DMF中,加入上述树脂中反应平衡10min后,加入1.2ml TMP,室温反应45min。DMF洗涤3次后,DCM洗3次,用甲醇三次,分别为3min、5min和8min,收缩得到Fmoc-Cys(Acm)-Rink Amide MBHA树脂,检测替代度为0.35mmol/g。
实施例3:Fmoc-Cys(Acm)-Rink Amide BHA树脂的合成
将Rink Amide BHA树脂15.6g,替代度为0.6mmol/g,加入到固相反应柱中,加入DCM溶胀树脂30分钟后,用20%六氢吡啶/DMF脱除Fmoc,DMF洗涤6次,将1.87g Fmoc-Cys(Acm)-OH,1.71gHATU,0.73g HOAt在冰浴情况下溶于DMF中,加入上述树脂中反应平衡10min后,加入1.2ml TMP,室温反应45min。DMF洗涤3次后,DCM洗3次,用甲醇三次,分别为3min、5min和8min,收缩得到Fmoc-Cys(Acm)-Rink Amide BHA树脂,检测替代度为0.37mmol/g。
实施例4:Fmoc-Cys(Acm)-Rink Amide AM树脂的合成
将Rink Amide AM树脂14.7g,替代度为0.6mmol/g,加入到固相反应柱中,加入DCM溶胀树脂30分钟后,用20%六氢吡啶/DMF脱除Fmoc,DMF洗涤6次,将1.87g Fmoc-Cys(Acm)-OH,1.71gHATU,0.73gHOAt在冰浴情况下溶于DMF中,加入上述树脂中反应平衡10min后,加入1.2ml TMP,室温反应45min。DMF洗涤3次后,DCM洗3次,用甲醇三次,分别为3min、5min和8min,收缩得到Fmoc-Cys(Acm)-Rink Amide AM树脂,检测替代度为0.32mmol/g。
实施例5:Fmoc-Cys(Acm)-Sieber树脂的合成
将Sieber树脂16.7g,替代度为0.6mmol/g,加入到固相反应柱中,加入DCM溶胀树脂30分钟后,用20%六氢吡啶/DMF脱除Fmoc,DMF洗涤6次,将1.87gFmoc-Cys(Acm)-OH,1.71gHATU,0.73gHOAt在冰浴情况下溶于DMF中,加入上述树脂中反应平衡10min后,加入1.2ml TMP,室温反应45min。DMF洗涤3次后,DCM洗3次,用甲醇三次,分别为3min、5min和8min,收缩得到Fmoc-Cys(Acm)-Sieber树脂,检测替代度为0.36mmol/g。
实施例6:H-Cys(Acm)-Lys(Boc)-Gly-Lys(Boc)-Gly-Ala-Lys(Boc)-Cys(Acm)-Ser(tBu)-Arg(Pbf)-Leu-Met-Tyr(tBu)-Asp(OtBu)-Cys(Acm)-Cys(Acm)-Thr(tBu)-Gly-Ser(tBu)-Cys(Acm)-Arg(pbf)-Ser(tBu)-Gly-Lys(Boc)-Cys(Acm)-氨基树脂的合成。
称取1mmol Fmoc-Cys(Acm)-氨基树脂加入反应器中,用DCM溶胀0.5h,再用20%DBLK两次去除Fmoc保护,时间分别为5min和10min,洗涤。将2.34g Fmoc-Lys(Boc)-OH,0.81g HOBt,0.94ml DIC溶于DCM中(可以加入少量DMF助溶),在-3~-5℃活化7min后(或采用在冰水浴活化7min的方法),加入固相反应器中,室温反应1~2h。反应终点以茚三酮法检测为准。重复以上步骤,依次完成剩余的氨基酸的连接,得到Cys侧链含有Acm的线性齐考诺肽-氨基树脂,即Cys侧链含有Acm的线性齐考诺肽-RinkAmide树脂、Cys侧链含有Acm的线性齐考诺肽-Rink Amide MBHA树脂、Cys侧链含有Acm的线性齐考诺肽-Rink Amide BHA树脂、Cys侧链含有Acm的线性齐考诺肽-RinkAmide AM树脂及Cys侧链含有Acm的线性齐考诺肽-Sieber树脂。
实施例7:H-Cys(Acm)-Lys-Gly-Lys-Gly-Ala-Lys-Cys(Acm)-Ser-Arg-Leu-Met-Tyr-Asp-Cys(Acm)-Cys(Acm)-Thr-Gly-Ser-Cys(Acm)-Arg-Ser-Gly-Lys-Cys(Acm)-NH2的合成
称取Cys侧链含有Acm的线性齐考诺肽-氨基树脂10g,加入100ml裂解液(TFA/苯甲硫醚/苯甲醚/乙二硫醇,配比为:90∶5∶3∶2)。室温反应1~2h。滤去树脂,将裂解液倒入1L冰乙醚中,得到白色固体沉淀。离心,洗涤,真空干燥,最终得到Cys侧链含有Acm保护的线性齐考诺肽粗肽。
实施例8:H-Cys-Lys-Gly-Lys-Gly-Ala-Lys-Cys-Ser-Arg-Leu-Met-Tyr-Asp-Cys-Cys-Thr-Gly-Ser-Cys-Arg-Ser-Gly-Lys-Cys-NH2的合成
将Cys侧链含有Acm的线性齐考诺肽粗肽用10%醋酸配制成浓度为5-10mg/ml的溶液。用冰醋酸将溶液的pH精确的调至4.0。加入0.2mmol/L的醋酸汞,用醋酸或氨水将pH重新调至4.0。充氮气,在室温下温和搅拌反应。加入0.4mmol/L的β-巯基乙醇,放置5h。离心,除去沉淀,将上清液除盐。
实施例9:H-Cys-Lys-Gly-Lys-Gly-Ala-Lys-Cys-Ser-Arg-Leu-Met-Tyr-Asp-Cys-Cys-Thr-Gly-Ser-Cys-Arg-Ser-Gly-Lys-Cys-NH2的合成
用TFA-anisole溶解Cys侧链含有Acm的线性齐考诺肽粗肽,配制成浓度约为1.1mg/ml的溶液。将溶液降温至0℃。加入Tl(TFA)3,4℃下反应5~18h。将反应液浓缩,加入冰乙醚沉淀得到粗品。乙醚洗涤2min(打碎固体),过滤除去乙醚。重复洗涤3次,确保洗去所有的铊盐。真空干燥,最终得到线性齐考诺肽。
实施例10:齐考诺肽的合成
用醋酸水溶液溶解线性齐考诺肽,配制成浓度约为10-3M的溶液。将pH调至7.5后在室温下敞口搅拌反应48h。可以选择性的加入1~10%DMSO或0.2%H2O2来加快反应进行。用Ellman反应检测巯基反应完全与否。齐考诺肽粗肽经过纯化,得到精肽。纯度>98%,总收率在30%以上。

Claims (10)

1.一种齐考诺肽制备的方法,包括以下步骤:
1)由Fmoc-Cys(Acm)-OH和氨基树脂得到Fmoc-Cys(Acm)-氨基树脂;
2)将Fmoc-Cys(Acm)-氨基树脂与采用Fmoc基团保护的氨基酸采用固相合成法得到Cys侧链含有Acm的线性齐考诺肽-氨基树脂;
3)将Cys侧链含有Acm的线性齐考诺肽-氨基树脂进行裂解,得到Cys侧链含有Acm的线性粗肽,脱除Acm,纯化、冻干得到线性齐考诺肽;
4)将线性齐考诺肽环化,纯化、冻干得到齐考诺肽;
其中:所述氨基树脂包括RinkAmide树脂、RinkAmide-MBHA树脂、RinkAmide-BHA树脂、RinkAmide-AM树脂或Sieber树脂。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:由Fmoc-Cys(Acm)-OH和氨基树脂在HATU/HOAt的作用下得到Fmoc-Cys(Acm)-氨基树脂。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述的固相合成法采用的偶联剂为DIC+A或B+A+C,其中A为HOBt或HOAt,B为HBTU、HATU、TBTU或PyBOP,C为DIPEA或TMP。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于:所述的固相合成法采用的偶联剂为DIC+A或B+A+C,其中A为HOBt或HOAt,B为HBTU、HATU、TBTU或PyBOP,C为DIPEA或TMP。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的方法,其特征在于:Fmoc-Cys(Acm)-OH和氨基树脂缩合反应中采用的有机碱为TMP或DIPEA。
6.根据权利要求1至4任意一项所述的方法,其特征在于:采用辅助氧化试剂所述将线性齐考诺肽环化,其中的氧化试剂为O2、H2O2、I2、DMSO、DTT或DTT/Cys,其中O2、DMSO、DTT或DTT/Cys质量浓度为1~10%,I2、H2O2质量浓度为0.1~0.3%。
7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:采用辅助氧化试剂所述将线性齐考诺肽环化,其中O2、DMSO、DTT或DTT/Cys质量浓度为1~10%,I2、H2O2质量浓度为0.1~0.3%。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于:所述的脱除Acm的试剂为AgOTf、Hg(OAc)2或Tl(TFA)3
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于:裂解所采用的试剂是:三氟乙酸、苯甲硫醚、苯甲醚和乙二硫醇。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于:采用Fmoc基团保护的氨基酸分别以Fmoc-Cys(Acm)-OH,Fmoc-Lys(Boc)-OH,Fmoc-Gly-OH,Fmoc-Ser(tBu)-OH,Fmoc-Arg(Pbf)-OH,Fmoc-Asp(OtBu)-OH,Fmoc-Thr(tBu)-OH,Fmoc-Tyr(tBu)-OH,Fmoc-Ala-OH,Fmoc-Leu-OH,Fmoc-Met-OH的形式应用。
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