CN102127172B - 水溶性辅酶q10复合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
水溶性辅酶Q10复合物及其制备方法,属精细化工技术领域。产品是单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精与辅酶Q10的复合物。制备方法:1)将辅酶Q10溶入四氢呋喃中,再将所得溶液加入单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精水溶液中,20-40℃下搅拌2~4天进行反应,投入的辅酶Q10与投入的单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精的摩尔比为1∶1至1∶3;2)蒸发除去四氢呋喃,抽滤除去未参与包结的辅酶Q10,将所得的滤液蒸干,得晶体,真空干燥。本发明采用超分子方法制备并分离得到的固态复合物可迅速溶于水,使辅酶Q10的水溶解度从原有的8.0×10-5mg/mL提高到1.52mg/mL,增溶19000倍。所得复合物可以作为辅酶Q10的替代品应用于临床,为辅酶Q10的临床试用提供了新的水溶性缓释复合物。
Description
技术领域
本发明涉及水溶性辅酶Q10复合物及其制备方法,属精细化工技术领域,具体涉及用单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精功能分子制备辅酶Q10的水溶性复合物。水溶性辅酶Q10复合物可以对辅酶Q10起到增溶和缓释作用,进而增强和延长药效。
背景技术
辅酶Q10(1)的结构如下所示,化学名为2,3-二甲氧基-5-甲基-6-癸异戊烯基苯醌(2,3-Dimethoxy-5-methyl-6-decaprenyl-1,4-benzoquinone),是一种醌环类化合物。1940年Moore等发现辅酶Q10是一类与维生素类有共同特征的脂溶性醌类化合物,它广泛存在于动物、植物、微生物等细胞线粒体上,在各种生物的氧化还原反应中能够输送电子,是细胞自身产生的天然抗氧化剂,具有重要的生理作用。辅酶Q10可应用于治疗心绞痛、心力衰竭、冠心病、心肌病、肾炎、慢性阻塞性肺疾病、流行性乙型脑炎、急性脑梗塞、褥疮、坏血病、心脏病、病毒性肝炎、先天性再生性贫血、肺气肿、支气管哮喘等疾病。目前,一些科学家的研究结果表明辅酶Q10还具有清除自由基的作用,可显著降低化疗药阿霉素的心脏毒性,并发现辅酶Q10是所有类型细胞发挥正常功能不可或缺的基础,补充辅酶Q10有益于治疗多种疾病。动物实验结果还表明辅酶Q10具有抗肿瘤作用。
辅酶Q10具有较大的应用价值和经济效益,但辅酶Q10几乎不溶于水的特性(水溶解度仅为8.0×10-5mg/mL,M.M.Fir,A.Smidovnik,L.Milivojevic,J.Zmitek,M.Prosek.J.Incl.Phenom.Macrocycl.Chem.2009,64,225.),限制了辅酶Q10在临床上的使用。
环糊精(cyclodexrin,CD)系淀粉经酶解环合后得到的由6~12个葡萄糖分子连接而成的环状低聚糖化合物,具有“外亲水,内疏水”的特点(刘育,尤长城,张衡益.《超分子化学-合成受体的分子识别与组装》,南开大学出版社,2001年),是良好的天然合成包合材料。药物与环糊精形成环糊精复合物后,能显著地改善药物的理化性质,有利于药物在胃肠道中的快速溶解,使难溶性药物的溶解度和生物利用度提高,还能解决一些药物制剂生产中遇到的诸多困难,为药物新制剂、新剂型的发展提供了有效手段(K.Uekama,F.Hirayama,T.Irie,Chem.Rev.1998,98,2045.)。常见的环糊精是由6、7、8个葡萄糖分子通过α-1,4-苷键连接而成的环状化合物,分别称之为α,β和γ环糊精。其中应用较多的是β-环糊精及其衍生物。
因此,很多科学家致力于辅酶Q10和环糊精复合物的研究。然而结果表明,天然环糊精对辅酶Q10分子的包结配位作用较微弱,对辅酶Q10的增溶仅有100-1000倍(M.M.Fir,A.Smidovnik,L.Milivojevic,J.Zmitek,M.Prosek.J.Incl.Phenom.Macrocycl.Chem.2009,64,225.)。如果引入一些水溶性较好的功能基团对天然环糊精进行修饰后,得到的修饰环糊精不仅可扩展其原有的分子键合能力,增大其对药物分子的键合能力,还可通过形成复合物后大幅度提高药物的溶解度。单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精是一类水溶性较好且无毒的多胺修饰环糊精,其合成方法为已有技术(例如可见:I.Tabushi,N.Shimizu,T.Sugimoto,M.Shiozuka,K.Yamamura,J.Am.Chem.Soc.1977,99,7100;I.Tabushi,N.Shimizu,Jpn.Kodai Tokkyo Koho 78102985,1978[Chem.Abstr.,1979,90,39196b])。单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精可作为一种功能受体对辅酶Q10进行水溶性复合物的开发应用。但迄今为止,用多胺修饰环糊精包结辅酶Q10分子得到固态复合物未见报道。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足,开发能大幅度提高辅酶Q10水溶解度的技术,即提供一种新的水溶性辅酶Q10复合物及其制备方法,具体是提供单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精功能分子制备的辅酶Q10水溶性复合物及其制备方法。
本发明水溶性辅酶Q10复合物是单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精与辅酶Q10的复合物,复合物中辅酶Q10与单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精的复合比为1∶1(即辅酶Q10与单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精的重量比为1∶1.4)。
本发明水溶性辅酶Q10复合物的制备方法包括以下步骤:
1)将辅酶Q10溶入四氢呋喃中,再将所得溶液加入单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精水溶液中,20-40℃下搅拌2~4天进行反应,投入的辅酶Q10与投入的单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精的摩尔比为1∶1至1∶3。
2)蒸发除去四氢呋喃,抽滤除去未参与包结的辅酶Q10,将所得的滤液蒸干,得晶体,真空干燥,得单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精与辅酶Q10的复合物。
本发明水溶性辅酶Q10复合物的最佳制备方法是按以下步骤:
1)室温下将单-(6-氧-6-对甲苯磺酰基)-β-环糊精加入到过量的,经蒸馏提纯过的二乙烯三胺中,氮气保护下搅拌至溶解后升温到76℃反应7小时,然后减压蒸馏掉大部分二乙烯三胺,把剩余的液体加入到丙酮中,抽滤收集沉淀,重复次操作一次,在把丙酮换成无水乙醇进行此操作一次,得粗产物。
2)将所得粗产物溶于水,使用Sephadex G-25凝胶柱分离,以二次蒸馏水为洗脱剂,得到单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精。
3)将辅酶Q10溶入少量四氢呋喃中至溶解,再将辅酶Q10四氢呋喃溶液加入单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精水溶液中,常温下搅拌3天;
4)蒸发除去四氢呋喃,抽滤除去未参与包结的辅酶Q10,将所得的滤液蒸干,即得晶体,真空干燥,可得单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精与辅酶Q10的复合物。
本发明所得固体产物经过1H NMR、X射线粉末衍射(XRD)、热重-差热(TG-DTA)分析、IR等手段证明。
有益效果:单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精作为一种无毒性且易溶于水的药物载体,在对辅酶Q10包结后,能大大提高该药物在水中的溶解度。本发明采用超分子方法制备并分离得到单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精与辅酶Q10的固态复合物,它可迅速溶于水,使辅酶Q10的水溶解度从原有的8.0×10-5mg/mL提高到1.52mg/mL,增溶19000倍。所得复合物可以作为辅酶Q10的替代品应用于临床,为辅酶Q10的临床试用提供了新的水溶性缓释复合物。
附图说明
图1中a、b、c分别为单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精、所得的复合物和辅酶Q10的1H NMR谱图。
图2中a、b、c分别为辅酶Q10、单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精和所得的复合物的X射线粉末衍射图。
图3中a、b、c分别为辅酶Q10、单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精和所得的复合物的热重-差热分析联用图。
图4中a、b、c分别为辅酶Q10、单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精和所得的复合物的红外光谱图。
图5为单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精的合成路线图。
图6为25℃时单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精/辅酶Q10复合物的相溶解度图
具体实施方式
实施例1。本发明所涉及的单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精与辅酶Q10的复合物按下述方法制备:
1)单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精的合成路线见图5。(按照文献合成,I.Tabushi,N.Shimizu,T.Sugimoto,M.Shiozuka,K.Yamamura,J.Am.Chem.Soc.1977,99,7100;I.Tabushi,N.Shimizu,Jpn.Kodai Tokkyo Koho 78 102 985,1978[Chem.Abstr.,1979,90,39196b])
在100mL干燥圆底烧瓶中先加入蒸馏提纯过的二乙烯三胺40mL,搅拌中加入单-(6-氧-6-对甲苯磺酰基)-β-环糊精5.0g,氮气保护,溶解后升温至76℃左右反应7小时,然后减压蒸馏掉大部分二乙烯三胺,把剩余的液体加入到丙酮中,抽滤收集沉淀,重复次操作一次,在把丙酮换成无水乙醇进行次操作一次,得粗产物。将上面所得的产品溶于水,使用SephadexG-25凝胶柱分离,以二次蒸馏水为洗脱剂,得到单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精(2)。最后产率为31%。化合物2的1H NMR表征数据为:1H NMR(D2O,TMS,ppm)δ2.70-2.90(m,8H),δ3.50-4.00(m,42H),δ3.05-3.10(m,4H),5.10(s,7H)。
2)将34.0mg(约0.03mmol)单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精溶于14mL二次蒸馏水中,将38.83mg(约0.045mmol)辅酶Q10溶于7mL四氢呋喃中,将所得7mL辅酶Q10的四氢呋喃溶液加入到14mL单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精水溶液中,常温下搅拌3天。投入的辅酶Q10与投入的单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精的摩尔比为1∶1.5。旋转蒸发除去反应液中的四氢呋喃,过滤除去没反应的辅酶Q10,再减压蒸干滤液,真空干燥后即得黄色粉末状的单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精与辅酶Q10的复合物,产率49.0%。
1HNMR(500MHz,D2O,TMS):1.75-2.22(m,>30H,辅酶Q10侧链上的部分H),2.71-3.15(m,14个H,环糊精边臂上的12个H,辅酶Q10侧链上的2个H),3.51-3.89(m,42个H,环糊精的H-2~6上的H),4.23(d,6个H,辅酶Q10甲氧基上H),5.02-5.11(s,17H,环糊精H-1上7个H,及辅酶Q10侧链上的10个双键H)。
单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精与辅酶Q10的复合物的复合比通过相溶解度曲线确定。
相溶解度曲线按照文献制作(T.Higuchi,K.A.Conners,Adv.Anal.Chem.Instrum.,1965,4,117.)。由图6可见,单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精可以增溶辅酶Q10,随着修饰β-环糊精浓度的增大,辅酶Q10的溶解度呈线性增长,符合Higuchi的AL型曲线,表明单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精与辅酶Q10形成了1∶1的复合物。
该复合物可通过以下方法表征:
1H NMR(瑞士Bruker DRX-500核磁共振氢谱仪)
图11H NMR谱图中,1a,1b溶剂都为D2O,而1c溶剂为CDCl3。如图1c所示,由于辅酶Q10极差的水溶性,它在D2O中不能给出1H NMR信号,只能用CDCl3作溶剂,大多数辅酶Q10分子的质子峰出现在δ1.58-2.20ppm附近。如图1a所示,单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精在δ1.58-2.20ppm附近没有质子峰的出现。而图1b中,复合物在δ1.58-2.20ppm附近有质子峰的出现,由此可知单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精和辅酶Q10的复合物生成。且由于辅酶Q10极低的溶解度,它自身并不能在D2O溶剂中得到1H NMR谱图,图1b进一步表明了复合物的生成对其具有显著的增溶作用。
X-射线粉末衍射(德国D8ADVANCE X-射线粉末衍射仪)
图2给出了辅酶Q10、单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精及本发明所得复合物的X-射线粉末衍射图。图2a表明辅酶Q10呈晶态特征,图2b表明单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精呈无定形态。而图2c中的复合物主要以无定形态为主,但并非是前面两物质衍射峰的简单叠加。辅酶Q10于22°(2θ)处的一个特征峰在图2c中消失。图2c中在12°(2θ)区域出现了一个强度较大的尖峰,这可归因于辅酶Q10被包结后形态的改变。这也说明环糊精空腔对辅酶Q10具有的包结作用。
热重-差热(TG-DTA)分析联用(高温差热分析仪CRY-2P)
通过热重(TG)和差热分析(DTA)研究了辅酶Q10(图3a)、单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精(图3b)及本发明所得的复合物(图3c)的热稳定性。从图3a TG曲线可见,从330℃辅酶Q10开始分解失重,380℃后失重速率加快,至600℃时基本不再失重,约失重95%;对应在DTA曲线上340℃和480℃分别有一个小吸热峰和一个大吸热峰,另DTA曲线上在275℃有一宽的小吸热峰,但没有出现失重。从图3b TG曲线可看出,从250℃单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精开始分解失重,325℃后失重速率减少,至610℃时基本不再失重,约失重97%;对应在DTA曲线上320℃有一宽的吸热峰,另DTA曲线上在240℃有一吸热峰,但没有出现失重。而图3c复合物的DTA谱图显示,从220℃复合物开始分解失重,325℃后失重速率减少,至550℃时基本不再失重,约失重97%;对应在DTA曲线上320℃和530℃分别有一个小吸热峰和一个大吸热峰。
红外光谱(德国Bruker FL-IR红外光谱仪)
辅酶Q10、单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精和它们复合物的红外光谱图如图4所示。由图4b可见,环糊精的红外光谱在3300-3500cm-1以及2900-3000cm-1区域内的特征吸收可分别归属于参与形成氢键的羟基以及-CH和-CH2基团的振动。环糊精与辅酶Q10形成复合物后(图4c)羟基带位移,从3387cm-1移动到3385cm-1。图4a中辅酶Q10在2851cm-1,1610cm-1,1382cm-1,1263cm-1,875cm-1处的特征峰在形成复合物(图4c)后部分消失,部分强度减弱并伴随微小位移。且复合物的谱图(图4c)不是辅酶Q10和单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精谱图的简单加和,说明包合物已形成。
溶解度
制备辅酶Q10复合物的主要目的就是提高其在水中的溶解度。将一定量的复合物溶于5mL水中,超声振荡至不再有固体溶解,离心,小心倾倒出上层清夜,旋干滤液称量所得的固体,可大约得知本复合物的溶解度值。结果表明辅酶Q10复合物将辅酶Q10几乎为零的水溶性,提高到1.52mg/mL。
实施例2。水溶性辅酶Q10复合物的制备方法是:
1)将辅酶Q10溶入四氢呋喃中,再将所得溶液加入单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精水溶液中,投入的辅酶Q10与投入的单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精的摩尔比为1∶1。
将溶液密封20℃下搅拌4天进行反应;
2)蒸发除去四氢呋喃,抽滤除去未参与包结的辅酶Q10,将所得的滤液蒸干,得棕红色晶体,真空干燥,得单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精与辅酶Q10的复合物。所得复合物中辅酶Q10与单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精的重量比为1∶1.4。
其余同实施例1。
实施例3:水溶性辅酶Q10复合物的制备方法是:将辅酶Q10溶入四氢呋喃中,再将所得溶液加入单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精水溶液中,投入的辅酶Q10与投入的单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精的摩尔比为1∶3。38℃下搅拌2天进行反应;其余同实施例2。
Claims (3)
1.一种水溶性辅酶Q10复合物,其特征在于:是单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精与辅酶Q10的复合物,复合物中辅酶Q10与单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精的复合摩尔比为1:1。
2.一种水溶性辅酶Q10复合物的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
1)将辅酶Q10溶入四氢呋喃中,再将所得溶液加入单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精水溶液中,20-40℃下搅拌2~4天进行反应,投入的辅酶Q10与投入的单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精的摩尔比为1:1至1:3;
2) 蒸发除去四氢呋喃,抽滤除去未参与包结的辅酶Q10,将所得的滤液蒸干,得晶体,真空干燥,得单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精与辅酶Q10的复合物。
3.如权利要求2所说的水溶性辅酶Q10复合物的制备方法,其特征在于是按以下步骤:
1) 室温下将单-(6-氧-6-对甲苯磺酰基)-β-环糊精加入到过量的,经蒸馏提纯过的二乙烯三胺中,氮气保护下搅拌至溶解后升温到76℃反应7小时,然后减压蒸馏掉大部分二乙烯三胺,把剩余的液体加入到丙酮中,抽滤收集沉淀,重复操作一次,再把丙酮换成无水乙醇进行此操作一次,得粗产物;
2) 将所得粗产物溶于水,使用Sephadex G-25凝胶柱分离,以二次蒸馏水为洗脱剂,得到单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精;
3)将辅酶Q10溶入少量四氢呋喃中至溶解,再将辅酶Q10四氢呋喃溶液加入单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精水溶液中,常温下搅拌3天;
4) 蒸发除去四氢呋喃,抽滤除去未参与包结的辅酶Q10,将所得的滤液蒸干,即得晶体,真空干燥,得到单-[6-(二乙烯三胺基)-6-脱氧]-β-环糊精与辅酶Q10的复合物。
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GR01 | Patent grant | ||
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