CN103232347A - 一种cns药物的脑靶向前药及其制备方法以及冰片在cns药物脑靶向前药中的用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种CNS药物的脑靶向前药及其制备方法以及冰片在CNS药物脑靶向前药中的用途，其中CNS药物的脑靶向前药的结构由如下通式（I）和通式（II）表示：

Description

一种CNS药物的脑靶向前药及其制备方法以及冰片在CNS药物脑靶向前药中的用途

一、技术领域

本发明属于医药技术领域，涉及一种CNS药物的脑靶向前药及其制备方法以及冰片在CNS药物脑靶向前药中的用途。

二、背景技术

中枢神经系统(Central Neurous System,CNS)疾病，如脑血管病（脑中风）、脑肿瘤、阿尔茨海默病（Alzheimer`s Disease,AD）等是威胁人类健康的一大类疾病。许多CNS疾病药物的疗效都受到血脑屏障(Blood Brain Barrier,BBB)的影响，BBB是一个介于血液和脑脊液之间的通透性较低的有选择性通过能力的动态界面，它限制和控制亲水性、大分子药物进入脑组织，即只有分子量低于600的亲脂性小分子药物才易透过BBB；同时脑微血管内皮细胞膜上存在的P-糖蛋白（P-glycoprotein，P-gp），其结构与肿瘤细胞的P-gp类似，具有ATP依赖性的药物外排泵的功能。P-gp的高表达、多特异性以及高转运能力不足以使损伤脑区获得有效的药物浓度。因此，实现CNS药物脑靶向性就成为其疗效提高的关键。

在实现脑靶向给药的策略中，前体药物具有制备方法简便、靶向机理明确、载体选择范围广的特点，被认为是很有前途的脑靶向方法。

穿透BBB是实现脑靶向修饰的前提条件。P-gp作为BBB的“看门人”，对于药物通过BBB转运具有重要意义。加入P-gp抑制剂维拉帕米(Verapamil,Ver)预处理能提高丹参素在正常大鼠脑组织的浓度及脑血浓度，而保持血浆浓度不变(Evidence-based Complementary andAlternative Medicine2011,1-5)。

现代研究表明，冰片(龙脑)是一小分子脂溶性单萜类物质，口服后能迅速透过BBB，服用5分钟后即可在脑组织中检测到，并且在脑内以较高浓度蓄积。此外，冰片还能促进多种CNS药物通过BBB，如：冰片可增加川芎嗪(Intenational Journal of Pharmaceutics,2007,337:74-79)、阿魏酸(中草药，2008,39(4):551-556)、丹皮酚(浙江大学2005年陈群硕士论文)、丹参素(药物分析杂志,2008,28(10):1612-1615)、天麻素(Journal of Drug Targeting2008,16(2):178-184)在脑组织的浓度。事实上，冰片对P-gp的活性也有明显的抑制作用，如：冰片能抑制P-gp对长春新碱(抗肿瘤药)、木通皂苷D的外排作用，提高其细胞内浓度(Archives ofPharmacal Research2011,34(7):1161-1170；中药新药与临床药理学，2003,14(2):96-99)。另有报道显示冰片与其它药物竞争与P-gp结合，从而使药物在脑内浓度蓄积(天津中医药，2006,23(3):261-262)。

三、发明内容

本发明旨在提供一种CNS药物的脑靶向前药及其制备方法以及冰片在CNS药物脑靶向前药中的用途，所要解决的技术问题是遴选合适的CNS药物的载体与CNS药物组合形成CNS药物前药，使其具有较优的脑靶向性，并且具有长效性和低毒性。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明CNS药物的脑靶向前药，其结构由如下通式(I)表示：

…………（I）；

通式(I)中Drug选自丹参素、阿魏酸、咖啡酸、乙酰水杨酸、烟酸或布洛芬，所述Drug以其所含羧基与冰片的羟基连接脱去一个水分子得到丹参素冰片酯、阿魏酸冰片酯、咖啡酸冰片酯、乙酰水杨酸冰片酯、烟酸冰片酯或布洛芬冰片酯，即通式(I)所示化合物。

通式(I)中A部分为冰片，B部分为具有中枢活性的药物丹参素、阿魏酸、咖啡酸、乙酰水杨酸、烟酸或布洛芬。B部分Drug以其所含羧基与A部分冰片的羟基连接脱去一个水分子得到丹参素冰片酯、阿魏酸冰片酯、咖啡酸冰片酯、乙酰水杨酸冰片酯、烟酸冰片酯或布洛芬冰片酯，即通式(I)所示化合物。

本发明CNS药物的脑靶向前药的制备方法，通过酸催化方法制备：

将冰片、Drug及对甲苯磺酸按摩尔比1：1-1.5：0.1-0.15的比例加入甲苯中，回流反应6-12小时，柱层析分离纯化即得目标产物(I)；柱层析分离纯化所用的洗脱剂为CHCl₃和MeOH混合溶剂(体积比15-10:1)。

所述Drug选自丹参素、阿魏酸或咖啡酸。乙酰水杨酸、烟酸或布洛芬采用酸催化方法仅得到极少量酯化产物。

本发明CNS药物的脑靶向前药的制备方法，通过酰氯化方法制备：

首先将Drug、SOCl₂及催化剂二甲基甲酰胺按摩尔比1：1.5-2.0：0.1的比例加入甲苯中，在60-90℃下搅拌3-5小时，减压浓缩得到酰氯；将吡啶或三乙胺、所述酰氯和冰片按摩尔比1-1.5：1-1.5：1的比例加入二氯甲烷中，室温下反应3-5小时，柱层析分离纯化即得目标产物(I)；柱层析分离纯化所用的洗脱剂为CHCl₃和MeOH混合溶剂(体积比15-10:1)。

所述Drug选自乙酰水杨酸、烟酸或布洛芬。丹参素、阿魏酸、咖啡酸结构中含有酚羟基，不适合采用酰氯法制备，需要先保护酚羟基再生成酰氯。丹参素、阿魏酸、咖啡酸直接与SOCl₂反应得到酰氯的产率低，而酰氯难于提纯。

本发明CNS药物的脑靶向前药，其结构由如下通式(II)表示：

…………（II）；

通式(II)中n=2-3；Drug选自美金刚、L-多巴、他克林或丹皮酚；所述Drug以其所含胺基或羟基与冰片的羟基通过二羧酸连接脱去两个水分子得到丁二酸-1-冰片酯-4-美金刚酰胺、戊二酸-1-冰片酯-5-美金刚酰胺、丁二酸-1-冰片酯-4-L-多巴酰胺、戊二酸-1-冰片酯-5-L-多巴酰胺、丁二酸-1-冰片酯-4-他克林酰胺、戊二酸-1-冰片酯-5-他克林酰胺、丁二酸-1-冰片酯-4-丹皮酚酯或戊二酸-1-冰片酯-5-丹皮酚酯，即通式(II)所示化合物。

通式(II)中A部分为冰片与二羧酸的修饰基，B部分为具有中枢活性的药物美金刚、L-多巴、他克林、丹皮酚,n=2-3。B部分Drug以其所含胺基或羟基与A部分冰片与二羧酸的修饰基上的羧基通过脱去水分子得到丁二酸-1-冰片酯-4-美金刚酰胺、戊二酸-1-冰片酯-5-美金刚酰胺、丁二酸-1-冰片酯-4-L-多巴酰胺、戊二酸-1-冰片酯-5-L-多巴酰胺、丁二酸-1-冰片酯-4-他克林酰胺、戊二酸-1-冰片酯-5-他克林酰胺、丁二酸-1-冰片酯-4-丹皮酚酯或戊二酸-1-冰片酯-5-丹皮酚酯，即通式(II)所示化合物。

本发明CNS药物的脑靶向前药的制备方法，包括单酯化反应、酰胺化反应和后处理各单元过程：

所述单酯化反应是将冰片、酸酐及N,N′-二甲基甲酰胺按摩尔比1：1.5-2：0.1的比例加入有机溶剂中，回流反应6-10小时，经水洗、干燥、浓缩得中间体A；

所述酸酐结构通式为：

其中n=2-3；

所述中间体A的结构通式为：

其中n=2-3。

所述酰胺化反应是将Drug、所述中间体A、脱水剂和催化剂按摩尔比1：1-1.5：1-1.5：0.1的比例加入有机溶剂中，室温反应15-20小时，柱层析分离纯化得目标产物(II)；柱层析分离纯化所用的洗脱剂为CHCl₃和MeOH混合溶剂(体积比20-15：1)。

所述脱水剂为二环己基碳酰亚胺，所述催化剂为4-二甲氨基吡啶(DCC/DMAP)；或所述脱水剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺，所述催化剂为4-二甲氨基吡啶(EDC/DMAP)；或所述脱水剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺，所述催化剂为1-羟基苯并三唑(EDC/HOBt)；

所述Drug选自美金刚或L-多巴。而他克林结构中的芳香胺活性较低，与所述中间体A难于发生酰胺化反应得到产物。

单酯化反应中所述有机溶剂选自四氢呋喃、丙酮、N,N′-二甲基甲酰胺或二氯甲烷。

酰胺化反应中所述有机溶剂选自乙腈、四氢呋喃、丙酮、N,N′-二甲基甲酰胺、二氯甲烷中的一种或几种。

本发明CNS药物的脑靶向前药的制备方法，包括与酸酐的反应、酯化反应和后处理各单元过程：

所述与酸酐的反应是将Drug、酸酐及吡啶按摩尔比1：1.5-2.0：0.1的比例混合于有机溶剂中，回流反应6-10小时，经水洗、干燥、浓缩得中间体B；

所述酸酐结构通式为：

其中n=2-3；

所述中间体B的结构通式为：

其中n=2-3，Drug以其所含羟基或氨基与酸酐发生酯化或酰胺化反应。

所述Drug优选自他克林或丹皮酚；而美金刚和L-多巴也可采用与酸酐反应再酯化的方法制备前药，但此方法的总产率较低。

所述酯化反应是将冰片、中间体B、脱水剂和催化剂按摩尔比1：1-1.5：1-1.5：0.1的比例加入有机溶剂中，室温反应15-20小时，柱层析分离纯化得目标产物(II)。柱层析分离纯化所用的洗脱剂为CHCl₃和MeOH混合溶剂(体积比20-15：1)；

所述脱水剂为二环己基碳酰亚胺，所述催化剂为4-二甲氨基吡啶(DCC/DMAP)；或所述脱水剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺，所述催化剂为4-二甲氨基吡啶(EDC/DMAP)；或所述脱水剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺，所述催化剂为1-羟基苯并三唑(EDC/HOBt)。

与酸酐的反应中所述有机溶剂选自四氢呋喃、丙酮、N,N′-二甲基甲酰胺或二氯甲烷。

酯化反应中所述有机溶剂选自乙腈、四氢呋喃、丙酮、N,N′-二甲基甲酰胺、二氯甲烷中的一种或几种。

本发明冰片的用途，是冰片在CNS药物脑靶向前药中作为BBB促透载体的应用；所述CNS药物选自丹参素、阿魏酸、咖啡酸、乙酰水杨酸、烟酸、布洛芬、美金刚、L-多巴、他克林或丹皮酚。

本发明冰片的用途，是冰片在CNS药物脑靶向前药中作为P-gp抑制载体的应用；所述CNS药物选自丹参素、阿魏酸、咖啡酸、乙酰水杨酸、烟酸、布洛芬、美金刚、L-多巴、他克林或丹皮酚。

本发明利用冰片作为BBB促透载体和P-gp抑制载体设计CNS药物的脑靶向前药，这类前药提高了脑组织的药物浓度，延长了药物的脑部作用时间，减少了药物外周器官分布而降低毒副作用，从而有望提高CNS药物的疗效，拓宽其临床应用范围。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、与冰片促进CNS药物透过BBB或竞争P-gp从而增加脑部浓度相比，本发明中冰片是作为载体来制备CNS药物的脑靶向前药，前药是一个结构全新的单一化合物，而非冰片和CNS药物的组合物。与冰片和CNS药物组合使用相比，前药由于BBB通透性增加且有效抑制P-gp对CNS药物的外排，从而使CNS药物的脑靶向效率大为提高。

2、与目前脑靶向前药的一般载体相比，冰片具有BBB促透和P-gp抑制作用，这两种作用都有利于实现脑靶向性，从而使前药的脑靶向效率大大提高；同时该类前药减小外周器官分布而降低毒副作用，有效规避长期用药的安全隐患。

3．冰片本身对脑缺血等CNS疾病具有一定的神经保护作用，它作为载体设计的前药不仅靶向性提高，其在体内分解后还有望实现增效。

四、附图说明

图1是阿魏酸及其前药给药后的脑部阿魏酸平均浓度-时间曲线。从图1中可以看出注射阿魏酸冰片酯(FAB)后，在脑部检测到阿魏酸的瞬时浓度均高于直接注射阿魏酸(FA)的脑部浓度，这说明将阿魏酸修饰为阿魏酸冰片酯后其脑部有效浓度明显增加，即阿魏酸冰片酯具有脑靶向性。

图2是他克林尾静脉给药后各组织的AUC分布比例图。从图2中可以看出注射他克林后全身分布广泛，其中血浆、肝、肾的AUC比例高达89%以上，而脑部AUC分布仅为1.24%，这说明他克林尽管易透过BBB，但脑部分布量依然很低。

图3是丁二酸-1-冰片酯-4-他克林酰胺尾静脉给药后各组织的AUC分布比例图。从图3中可以看出注射丁二酸-1-冰片酯-4-他克林酰胺后，其脑部他克林分布量提高近1倍，AUC比例由1.24%提高至2.36%，这说明与他克林相比，他克林前药的脑靶向性得以较明显的提高；同时肝、肾AUC比例均低于他克林在肝、肾的分布，这说明前药减少了外周器官分布，从而降低毒副作用。

五、具体实施方式

下边将以治疗脑血管疾病的药物阿魏酸、治疗AD的药物美金刚、布洛芬以及他克林为例，对本发明的实施技术路线进行说明，但是整体的实施方案不限于阿魏酸、美金刚、布洛芬和他克林。

阿魏酸(ferulic acid,FA)是来源于多种植物的一种酚酸，具有抗氧化、抗炎、抗淀粉样蛋白聚集、神经保护等作用。但体内生物利用度低，较难透过BBB，阻碍了其在CNS疾病治疗中的应用。采用脑靶向冰片修饰的方式促进其脑部靶向性对于提高药效具有重要的意义。

盐酸美金刚是第一个在AD和血管性痴呆（vascular dementia,VD）方面有显著疗效的NMDA受体拮抗剂，已被FDA批准用于中、重度AD的治疗，它本身可以通过BBB。采用脑靶向冰片修饰的方式促进其脑部靶向性对于减少给药剂量、便于患者长期服用具有重要的意义。

布洛芬在非甾体抗炎药(NSAID)中具有疗效高、毒性低的特点，极具临床应用价值。但是传统的布洛芬制剂难以透过BBB，在脑内的分布极少，这在很大程度上限制了布洛芬作为神经保护剂用于AD和神经性病变方面的广泛应用。因此采用脑靶向冰片修饰的方式，提高布洛芬在脑内分布浓度，对于拓宽其应用范围具有重要的意义。

他克林是第一个被FDA批准用于治疗AD的药物，其脂溶性高，易透过BBB，是一个临床有效的乙酰胆碱酯酶抑制剂(AChEI)。然而，他克林的外周不良反应较多，尤其是肝毒性，这大大限制其临床使用。因此，采用脑靶向冰片修饰的方式，促进其脑部靶向性，减少外周不良反应对于扩大临床应用具有重要意义。

实施例1：目标产物(I-1)的合成—阿魏酸冰片酯

目标产物I-1

称取1.94g阿魏酸和2.3g冰片于反应瓶中，然后加入85mg对甲苯磺酸作为催化剂及60ml四氢呋喃作为反应溶剂，65℃下反应12h。反应结束后减压蒸馏除去反应溶剂，再由油泵减压抽除冰片，所得粘稠物加入30ml乙酸乙酯溶解，随后用饱和NaHCO₃溶液洗涤以除去未反应的阿魏酸和对甲苯磺酸，乙酸乙酯萃取液减压浓缩，柱层析分离纯化，洗脱剂为石油醚/乙酸乙酯=2:1（体积比），收集相应的洗脱液，减压浓缩得到淡黄色油状物1.6g，产率49%。

¹H NMR(CDCl₃,500MHz)：7.64(m,1H),6.79-7.12(m,3H),6.39(m,1H),4.54(m,1H),3.87(s,3H),1.19-2.33(m,7H),0.85-0.98(m,9H).

实施例2：目标产物(I-2)的合成—布洛芬冰片酯

目标产物I-2

称取3.1g布洛芬、1.7ml SOCl₂及110mg二甲基甲酰胺于反应瓶中，加入20ml甲苯作为反应溶剂，该反应在70℃搅拌反应4小时，减压除去甲苯及未反应的SOCl₂，即得相应的布洛芬酰氯，加入加入20ml二氯甲烷稀释备用。

向1.54g冰片及2.1ml三乙胺的反应瓶中滴加上述酰氯的二氯甲烷溶液，滴毕，室温反应5小时，反应结束后加水洗涤，二氯甲烷层减压浓缩，粗产品经柱层析分离纯化，洗脱剂为CHCl₃/MeOH=15:1（体积比），收集相应组分的洗脱液，减压浓缩后即得目标产物(I-2)2.3g，产率67%。

¹H NMR(CDCl₃,500MHz)：7.09-7.21(m,4H),4.38(m,1H),3.75(q,1H),2.43(d,2H),1.19-2.33(m,11H),0.85-0.98(m,15H).

实施例3：中间体A的合成—丁二酸单冰片酯

称取1.8g丁二酸酐及1.54g冰片于反应瓶中，加入20ml四氢呋喃为反应溶剂，并加入73mg二甲基甲酰胺作为催化剂。该体系加热回流反应5h，减压蒸馏得粗品，硅胶柱层析分离纯化，洗脱剂为石油醚/乙酸乙酯=15:1（体积比），收集相应组分的洗脱液，减压浓缩得淡黄色油状物1.14g，产率45%。

¹H NMR(d-DMSO,500MHz)4.43(m,1H),2.54-2.63(m,4H),1.09-2.35(m,7H),0.86-0.92(m,9H).

实施例4：目标产物(II-1)的合成—丁二酸-1-冰片酯-4-美金刚酰胺

目标产物II-1

称取1.79g美金刚和3.05g丁二酸单冰片酯于反应瓶中，加入60ml CH₃CN作为反应溶剂。冰水浴搅拌下，分次加入122mg DMAP和2.3g EDC·HCl。加毕，冰水浴继续反应1h，室温反应16h。反应结束后，反应液减压浓缩至干，粗产物溶于乙酸乙酯，随后用5% NaHCO₃水溶液洗2次，饱和食盐水洗1次，收集乙酸乙酯萃取液，无水Na₂SO₄干燥。减压浓缩得粗品，硅胶柱层析分离纯化，洗脱剂为CHCl₃：MeOH=15：1（体积比），收集相应组分的洗脱液，减压浓缩得白色固体2.45g，产率59%。

¹H NMR(d-DMSO,500MHz)：4.52(m,1H),4.24(br,1H),2.53-2.57(m,4H),1.09-2.32(m,20H,13H),0.87-0.92(m,9H),0.82(s,6H).

实施例5：中间体B的合成—丁二酸单他克林酰胺

称取2.0g丁二酸酐、1.98g他克林于反应瓶中，随后加入80mg吡啶作为催化剂、20ml四氢呋喃作为反应溶剂。该反应体系加热回流8h，减压蒸馏得粗品，硅胶柱层析分离纯化，洗脱剂为石油醚/乙酸乙酯=5:1（体积比），收集相应组分的洗脱液，减压浓缩得淡黄色油状物1.58g，产率53%。

¹H NMR(d-DMSO,500MHz)：7.99-8.10(m,2H),7.83(s,1H),7.53-7.64(m,2H),2.45-2.73(m,8H),1.57-1.63(m,4H).

实施例6：目标产物(II-2)的合成—丁二酸-1-冰片酯-4-他克林酰胺

目标产物II-2

称取1.54g冰片和3.57g丁二酸单他克林酰胺于反应瓶中，加入60ml CH₃CN作为反应溶剂。冰水浴搅拌下，分次加入122mg DMAP和2.3g EDC·HCl。加毕，冰水浴继续反应1小时，室温反应约20h。反应液减压浓缩至干，粗产物溶于乙酸乙酯，并用5% NaHCO₃水溶液洗两次，饱和食盐水洗一次，收集乙酸乙酯萃取液，无水Na₂SO₄干燥。减压浓缩得粗品，硅胶柱层析分离纯化，洗脱剂为CHCl₃：MeOH=10：1（体积比），收集相应组分的洗脱液，减压浓缩得到白色固体2.9g，产率67%。

¹H NMR(d-DMSO,500MHz):7.97-8.11(m,2H),7.79(s,1H),7.47-7.63(m,2H),4.52(m,1H),2.45-2.73(m,8H),1.57-1.63(m,4H).1.12-2.25(m,7H),0.87-0.92(m,9H).

实施例7：前药在体外血浆和脑匀浆中的稳定性实验

分别吸取1ml目标产物(I-1)、(I-2)、(II-1)、(II-2)溶液(300μg/ml)，加到4ml于37℃水浴预热的血浆或10%脑匀浆中，涡旋混合1min后置于37℃水浴摇床中，于不同时间点(0h、0.5h、1h、2h、4h、8h、12h、24h)取样，用HPLC方法测定血浆和脑匀浆中各前药及原药的浓度变化，计算前药降解的t_1/2，结果如表1所示。

表1体外血浆和脑匀浆中前药降解t_l/２

前药	体外血浆(h)	体外脑匀浆（h)
			(I-1)	18.3	1.9
(I-2)	15.4	3.2
			(II-1)	21.5	0.9
(II-2)	14.6	2.6

上述结果表明，前药在血浆中稳定性较好，有足够的时间分配入脑。在脑浆中，前药降解较为迅速，提示前药在脑浆中可迅速水解成原药发挥疗效。

实施例8：目标产物的脂水分配系数(logP)及P-gp结合力

BBB通透性通常取决于药物本身的相对分子量、脂溶性以及特定的载体或受体转运系统等。亲脂性、小分子量（400～600Da）药物易通过BBB。

脂溶性大小常用脂水分配系数来表征，而正辛醇-水分配系数是新药开发中预测透膜转运能力的重要参数，亦是药物定量构效关系研究中常用系数之一。正辛醇/水分配系数以logP表示，其计算公式为：

$\log P=\log \left(\frac{C_o}{C_w}\right)$

式中：C_o表示化合物在正辛醇中的浓度；C_w表示化合物在水相中的浓度。

ALOGPS 2.1是基于DragonX软件而实现的在线预测化合物的logP，一般认为logP 2.0左右时有较好的BBB透过性。借助ALOGPS 2.1程序预测的logP数值如表3所示，从表3可以看出，阿魏酸、布洛芬、美金刚、他克林的logP预测值与实验值较为吻合；前药的logP数值与原药相比都有较大提高，如：阿魏酸前药(I-1)的logP由阿魏酸的1.42提高至4.46，这说明前药的BBB通透性增大，即冰片作为载体具有较优的BBB促透作用。

表2前药的logP数值及P-gp亲和力

	logP预测值(实验值)	P-gp亲和力大小(MolDock Score)
			(I-1)	4.46	-107.7684
阿魏酸	1.42(1.51)	-99.5909
			(I-2)	6.52	-88.0197
布洛芬	3.49(3.97)	-84.7117
			II-1)	5.41	-100.847
姜金刚	2.92(3.28)	-89.8823
			(II-2)	5.33	-127.496
他克林	2.72(2.71)	-79.2645
			冰片	2.32(2.51)	-76.4108

Molegro Virtual Docker(MVD)软件是一款半柔性对接程序，可以模拟配体分子与受体蛋白的结合力或亲和力，能够根据配体准确预测大分子蛋白的活性位点，适合于处理小分子和大分子之间的对接，可通过增加限定条件，对结合模式的识别有较好的准确度。

根据MVD的亲和力大小预测分子被P-gp外排的优先次序，MolDock Score绝对值越大，与P-gp亲和力越大，其亲和力越大，越易被P-gp外排，从而可以使同时存在的其它分子的脑内浓度升高。以表3中他克林为例说明，他克林前药(II-2)的亲和力（-127.496）远大于他克林（-79.2645）本身，这就表明(II-2)进入脑内在酶作用下分解得到原药他克林时，其同时有(II-2)\、他克林、冰片三者共存，(II-2)由于P-gp亲和力大易被外排出脑，从而有效避免了亲和力小的他克林或冰片被外排出脑，最终使他克林的脑内浓度升高，再加上（II-2）的BBB透过性(logP=5.33)大于他克林（logP=2.72），这样前药（II-2）进入脑内多而被外排出脑的减少，结果会造成他克林前药（II-2）的脑靶向性得以明显提高；而仅当他克林和冰片共存时(即组合给药)，他克林或冰片被P-gp外排出脑而不易在脑内保持较高浓度，所以组合用药的脑靶向效率不如前药。

实施例9：前药的小鼠体内分布和脑靶向性研究

试验过程如下：昆明小鼠64只，雌雄各半，体重范围为20±2g，随机分为16组，每组4只。前8组为原药阿魏酸对照组，按8mg/kg剂量尾静脉注射给药，后8组为前药(I-1)试验组，按13.6mg/kg尾静脉注射给药，剂量相当于阿魏酸8mg/kg。给药后各组于5分钟、15分钟、30分钟、1小时、2小时、4小时、8小时、12小时分别取一组，获得血浆、肝、肾、脾、心、肺及脑组织，称重，加入9倍重量的生理盐水制成匀浆，-80℃冷冻备用。

精密吸取血浆或匀浆液200μl，加入内标溶液20μl，涡旋混匀，加入1ml乙酸乙酯涡旋混合5min进行提取，4000rpm离心10min，取上清液800μl，氮吹法至干，残渣加入400μl甲醇复溶，10000rpm离心10min，取上清液1μl注入ABI公司的HPLC/MS/MS，记录色谱图及前药(I-1)、阿魏酸(A_s)及内标(A_i)的峰面积，根据线性方程计算血浆和各组织匀浆中阿魏酸的含量。

类似地，进行了前药(I-2)、(II-1)、(II-2)的体内分布和脑靶向性研究。

小鼠经尾静脉注射阿魏酸冰片酯(FAB)及阿魏酸(FA)后，FAB组分解得到的阿魏酸脑内浓度都显著高于直接注射阿魏酸的浓度，而其它组织浓度未见显著升高，提示阿魏酸冰片酯具有显著的脑靶向性。于是，FAB在脑匀浆及其它组织分解的阿魏酸浓度与直接注射原药阿魏酸的浓度进行比较分析，结合3P97药代动力学计算软件，分析确定FAB分解得到阿魏酸与直接注射原药阿魏酸的房室模型均为二房室模型，权重系数为1/c²（c表示浓度），分别计算出脑匀浆和其它组织中的AUC_0→∞、AUC_0→12、MRT、t_1/2等参数。根据以上参数计算总靶向效率(TE)、靶向指数(TI)和相对靶向效率(RTE)，其公式分别为：

$\mathrm{TE}=\frac{{\left({\mathrm{AUC}}_{0\→\∞}\right)}_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\left({\mathrm{AUC}}_{0\→\∞}\right)}_i}\×100\%$

$\mathrm{TI}=\frac{{\left({\mathrm{AUC}}_{0\→\∞}\right)}_P}{{\left({\mathrm{AUC}}_{0\→\∞}\right)}_D}\×100\%$

$\mathrm{RTE}=\frac{{\mathrm{TE}}_P-{\mathrm{TE}}_D}{{\mathrm{TE}}_P}\×100\%$

其中，P表示注射前药，如阿魏酸冰片酯、布洛芬冰片酯等，D表示注射原药，如：阿魏酸、布洛芬等，TE表示组织中药物浓度的分布百分率，即各组织的AUC分布比例；TI反映P分解释放的原药D与直接注射D在组织中浓度的改变程度，而RTE则反映出P与D的浓度分布改变的相对程度。以脑组织为靶向部位，表3列出四种前药的脑靶向参数结果，根据计算结果评价其靶向性优劣。

表3前药在小鼠体内的脑靶向参数结果

由表3结果可以看出，四种前药在脑内分解得到原药的AUC较直接注射原药的AUC明显增大，靶向指数TI均大于200%，TI数值大于1表明具有脑靶向性，TI值越大，脑靶向效率就越高。以上结果与实施例8中的预测分析结果较为吻合，这也充分表明冰片作为BBB促透和P-gp抑制载体在CNS药物脑靶向前药设计中的优势。

图1列出了尾静脉注射阿魏酸冰片酯(FAB)及阿魏酸(FA)后的脑部阿魏酸浓度经时分布，其中曲线FAB代表注射阿魏酸冰片酯后分解得到的阿魏酸平均浓度-时间曲线，而FA代表直接注射阿魏酸后的脑部平均浓度-时间曲线；图2列出了他克林（TA)尾静脉注射后各组织的AUC分布比例图；图3列出了丁二酸-1-冰片酯-4-他克林酰胺(TAB)尾静脉注射后各组织的AUC分布比例图。

实施例10：目标产物(I-1)(II-2)的小鼠急性毒性实验

实验动物：昆明鼠，体重18-22g，雌雄各半，适应性饲养3-4天后进行预试验及正式试验。

药品配制：将目标产物(I-1)、目标产物(II-2)溶于PEG₄₀₀/EtOH中，最大溶解度分别达到105mg/ml和120mg/ml。

实验方法：分别通过小鼠尾静脉注射目标产物(I-1)及(II-2)（400、280、196、137、96、67.2、47.0、32.9mg/kg），注射体积以0.1ml/20g体重计算，采用等容量不等浓度单次尾静脉注射给药，每天观察记录动物的外观、精神、行为、摄食等毒性反应和死亡分布情况，连续观察小鼠14天。

实验结果：用Bliss法计算半数致死剂量(LD₅₀)及其95%可信限，小鼠尾静脉注射目标产物(I-1)的LD₅₀为274.81mg/Kg，95%可信区间为(199.14～507.95)mg/kg；目标产物(II-2)的LD₅₀为97.255mg/kg，95%可信区间为(58.646～148.63)mg/kg。这表明前药的毒性相对较低，临床使用相对安全。

Claims (10)

1.一种CNS药物的脑靶向前药，其特征在于其结构由如下通式(I)表示：

…………（I）；

通式(I)中Drug选自丹参素、阿魏酸、咖啡酸、乙酰水杨酸、烟酸或布洛芬。

2.一种权利要求1所述的CNS药物的脑靶向前药的制备方法，通过酸催化方法制备，其特征在于：

将冰片、Drug及对甲苯磺酸按摩尔比1：1-1.5：0.1-0.15的比例加入甲苯中，回流反应6-12小时，柱层析分离纯化即得目标产物(I)；

所述Drug选自丹参素、阿魏酸或咖啡酸。

3.一种权利要求1所述的CNS药物的脑靶向前药的制备方法，通过酰氯化方法制备，其特征在于：

首先将Drug、SOCl₂及催化剂N,N′-二甲基甲酰胺按摩尔比1：1.5-2.0：0.1的比例加入甲苯中，在60-90℃下搅拌3-5小时，减压浓缩得到酰氯；将吡啶或三乙胺、所述酰氯和冰片按摩尔比1-1.5：1-1.5：1的比例加入二氯甲烷中，室温下反应3-5小时，柱层析分离纯化即得目标产物(I)；

所述Drug选自乙酰水杨酸、烟酸或布洛芬。

4.一种CNS药物的脑靶向前药，其特征在于其结构由如下通式(II)表示：

…………（II）；

通式(II)中n=2-3；Drug选自美金刚、L-多巴、他克林或丹皮酚。

5.一种权利要求4所述的CNS药物的脑靶向前药的制备方法，包括单酯化反应、酰胺化反应和后处理各单元过程，其特征在于：

所述单酯化反应是将冰片、酸酐及N,N′-二甲基甲酰胺按摩尔比1：1.5-2：0.1的比例加入有机溶剂中，回流反应6-10小时，经水洗、干燥、浓缩得中间体A；

所述酸酐结构通式为：

其中n=2-3；

所述酰胺化反应是将Drug、所述中间体A、脱水剂和催化剂按摩尔比1：1-1.5：1-1.5：0.1的比例加入有机溶剂中，室温反应15-20小时，柱层析分离纯化得目标产物(II)；

所述脱水剂为二环己基碳酰亚胺，所述催化剂为4-二甲氨基吡啶；或所述脱水剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺，所述催化剂为4-二甲氨基吡啶；或所述脱水剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺，所述催化剂为1-羟基苯并三唑；

所述Drug选自美金刚或L-多巴。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：

单酯化反应中所述有机溶剂选自四氢呋喃、丙酮、N,N′-二甲基甲酰胺或二氯甲烷。

酰胺化反应中所述有机溶剂选自乙腈、四氢呋喃、丙酮、N,N′-二甲基甲酰胺、二氯甲烷中的一种或几种。

7.一种权利要求4所述的CNS药物的脑靶向前药的制备方法，包括与酸酐的反应、酯化反应和后处理各单元过程，其特征在于：

所述与酸酐的反应是将Drug、酸酐及吡啶按摩尔比1：1.5-2.0：0.1的比例混合于有机溶剂中，回流反应6-10小时，经水洗、干燥、浓缩得中间体B；

所述酸酐结构通式为：

其中n=2-3；

所述Drug优选自他克林或丹皮酚；

所述酯化反应是将冰片、中间体B、脱水剂和催化剂按摩尔比1：1-1.5：1-1.5：0.1的比例加入有机溶剂中，室温反应15-20小时，柱层析分离纯化得目标产物(II)；

所述脱水剂为二环己基碳酰亚胺，所述催化剂为4-二甲氨基吡啶；或所述脱水剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺，所述催化剂为4-二甲氨基吡啶；或所述脱水剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺，所述催化剂为1-羟基苯并三唑。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：

与酸酐的反应中所述有机溶剂选自四氢呋喃、丙酮、N,N′-二甲基甲酰胺或二氯甲烷。

酯化反应中所述有机溶剂选自乙腈、四氢呋喃、丙酮、N,N′-二甲基甲酰胺、二氯甲烷中的一种或几种。

9.一种冰片的用途，其特征在于：

冰片在CNS药物脑靶向前药中作为BBB促透载体的应用；

所述CNS药物选自丹参素、阿魏酸、咖啡酸、乙酰水杨酸、烟酸、布洛芬、美金刚、L-多巴、他克林或丹皮酚。

10.一种冰片的用途，其特征在于：

冰片在CNS药物脑靶向前药中作为P-gp抑制载体的应用；

所述CNS药物选自丹参素、阿魏酸、咖啡酸、乙酰水杨酸、烟酸、布洛芬、美金刚、L-多巴、他克林或丹皮酚。

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