CN104341496A - 一种合成来考诺肽的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于药物合成技术领域，公开了一种合成来考诺肽的方法。该方法首先采用固相偶联的方法获得线性粗肽，然后通过液相合成的方法一步氧化产生三对二硫键，获得来考诺肽。本发明采用Trt作为Cys的侧链保护基团，并在相应偶联剂作用下，提高了线性粗肽的纯度，使线性粗肽可不经过纯化直接应用于下一步的氧化过程中。同时，通过优化环化反应中的缓冲体系、氧化剂和pH值，有效缩短了环化反应时间，提高了反应效率。

Description

一种合成来考诺肽的方法
技术领域
本发明涉及药物合成技术领域，具体涉及一种来考诺肽的合成方法。
背景技术
来考诺肽，英文名称为Leconotide，分子结构如下式所示：
来考诺肽是ω-芋螺毒素的一种，是一种可选择性地阻滞N型钙通道的新型非阿片类镇痛药物。与齐考诺肽(Ziconotide)相比，具有较少的副作用，并且可以静脉注射，因此具有更好的应用前景。其氨基酸序列具体如下：
研究表明，多年来，有许多治疗慢性疼痛的药物进行了临床前的研究，但目前仅有少数药物能用于临床治疗慢性疼痛。目前，人们对ω-芋螺毒素（eonotoxins）用于控制人类疼痛予以很大的关注，其中，GVIA和MVIIA是N-型钙通道的强效、选择性阻滞剂，如齐考诺肽(Ziconotide)，鞘内注射后对于急性、慢性及神经病理性疼痛模型均有镇痛效果。临床上此药最大的缺点是需鞘内注射，而传统的给药途径，如静脉或皮下给药，则是经济和实用的方法。来考诺肽（CVID，AM336，CNSB004）是ω-芋螺毒素的一种，是由27个氨基酸组成的肽类物质。与齐考诺肽相似，能够阻断N-型电压敏感性钙通道。来考诺肽作为一种新型的非阿片类镇痛药物很可能具有安全和有效的特点，并且可选择性地阻滞钙通道。
在对多肽进行环化时，常规环化方法采用了多对二硫键逐对进行定向氧化的方法，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，增加了生产成本，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。
此外，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，但是由于氧化性太强易使肽链中易氧化的蛋氨酸、酪氨酸发生氧化反应，也可能会导致巯基配对错误，形成配对错误的三对二硫键，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。
在已授权专利CN101709082B公开的制备齐考诺肽方法中，在采用固相合成齐考诺肽后采用一步氧化法得到了最终的齐考诺肽。虽然，在该专利中采用一步氧化法就得到了高纯度、高收率、二硫键准确定位的产物。但是，该环化反应体系简单，仅仅加入1～10%DMSO或0.2%H2O2来加快反应，并且反应时间较长，通常需要进行48小时。此外，该方法需要采用Acm保护的Cys，价格较Trt保护的昂贵，在脱除过程中需要采用特殊的脱除试剂如AgOTf、Hg(OAc)2、Tl(Tfa)3等，既增加了脱除反应的工艺步骤，也带来了污水处理的问题，增加了生产成本，给生产工艺带来了不便。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述缺陷，根据来考诺肽的自身特点，提供了一种成本低、操作简便、反应条件温和、有利于工业化生产的来考诺肽的合成方法。
为此，本发明提供了一种合成来考诺肽的方法，其包括如下步骤：
1）Fmoc-Cys(Trt)-OH与氨基树脂反应，获得Fmoc-Cys(Trt)-氨基树脂；
2）Fmoc-Cys(Trt)-氨基树脂采用逐一偶联的方式与Fmoc保护的氨基酸反应，获得具有侧链保护的线性来考诺肽-氨基肽树脂；
3）具有侧链保护的线性来考诺肽-氨基肽树脂经裂解反应，获得来考诺肽线性粗肽；
4）来考诺肽线性粗肽经液相一步氧化法，获得来考诺肽粗肽；
5）来考诺肽粗肽经纯化、转盐和冻干后获得来考诺肽精肽。
在本发明合成来考诺肽的方法中，步骤1）的氨基树脂为Rink Amide树脂、Rink Amide-MBHA树脂、Rink Amide-AM树脂、Rink Amide-AM树脂或Siber树脂。
在本发明合成来考诺肽的方法中，在合成来考诺肽线性粗肽时，半胱氨酸全部采用Fmoc-Cys(Trt)-OH，避免使用特殊的保护基团。与使用特殊的保护基团相比，其不仅具有较大的价格优势，大大降低合成成本，有利于工业化生产，而且使得在裂解时可以同时脱除该保护基团，无需采用各类重金属试剂脱除，既降低了生产成本，也避免了产生重金属残留，安全可靠，不会给环境带来破坏。
在本发明一个优选的实施方案中，步骤1）合成Fmoc-Cys(Trt)-氨基树脂采用HATU/HOAt作为偶联试剂，获得的Fmoc-Cys(Trt)-氨基树脂的替代度为0.5-0.2mmol/g，更优选为0.26mmol/g。
在本发明合成来考诺肽的方法中，步骤2）中氨基酸的偶联采用Fmoc固相多肽合成法，偶联试剂为DIPCDI+A或者DIPEA+A+B，其中A为HOBt或HOAt，B为PyBOP、PyAOP、HATU、HBTU或TBTU。
在本发明合成来考诺肽的方法中，步骤2）中所用的有机碱为DIPEA或TMP，其作用在于中和反应中产生的酸。
在本发明合成来考诺肽的方法中，步骤3）中的裂解反应所采用的裂解试剂为TFA:PhSMe:PhOMe:EDT:H2O:TIS=80～90:0～5:0～3:0～5:0～5:0～2（V:V）。
在本发明一个优选的实施方案中，上述裂解试剂优选为TFA:PhSMe:PhOMe:EDT:H2O=85:5:3:5:2。
在本发明合成来考诺肽的方法中，步骤4）中的液相一步氧化法采用辅助氧化试剂将来考诺肽线性粗肽氧化成含三对二硫键的环肽，其中氧化剂为O2，H2O2，I2，DMSO，DTT，DTT/Cys或GSH/GSSH体系，优选为5～20%DMSO和1～10mmol/L EDTA，缓冲体系为80～300mmol/L磷酸二氢钠、8～60mmol/L盐酸胍和40～100mmol/L的醋酸铵组成的水溶液。
在本发明一个优选的实施方案中，缓冲体系为270～285mmol/L磷酸二氢钠、40～55mmol/L盐酸胍和80～95mmol/L的醋酸铵组成的水溶液，缓冲体系pH为7.5～9，氧化剂为10～20%DMSO和4～8mmol/L EDTA。
在本发明合成来考诺肽的方法中，步骤4）中液相一步氧化法的环化反应时间为16-24小时。
在本发明一个优选的实施方案中，环化反应时间优选为20小时。
本发明在形成三对二硫键时，采用价格低廉的磷酸二氢钠、盐酸胍、DMSO等试剂，大大降低了生产成本。同时，环化反应在缓冲溶液中进行，条件温和，产物转化率高，易分离纯化，有利于工业化生产。
在本发明优选的实施方案中，在进行环化反应时，通过大量的实验筛选出适宜的缓冲体系，适宜的氧化剂以及适宜的pH值，通过它们之间的协调作用，有效缩短了环化反应的时间，提高了反应效率。
在本发明合成来考诺肽的方法中，步骤5）的纯化方法为反相高效液相色谱纯化法，其中流动相A相为0.1%TFA/水，B相为乙腈。
与已有技术相比，本发明根据来考诺肽的自身特点，采用了固液结合的方法完成了来考诺肽的合成，即先采用固相偶联的方法获得线性粗肽，然后通过液相合成的方法一步氧化产生三对二硫键，获得来考诺肽。
本发明采用Trt作为Cys的侧链保护基团，并在相应偶联剂作用下，提高了线性粗肽的纯度，使线性粗肽可不经过纯化直接应用于下一步的氧化过程中。同时通过优化环化反应中的缓冲体系、氧化剂和pH值，有效缩短了环化反应时间，提高了反应效率。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的详细说明，旨在用于说明本发明而非限定本发明。应当指出，对于本领域技术人员而言，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也同样落入本发明的保护范围之内。
本发明所使用的缩写的含义列于下表中。
实施例1：Fmoc-Cys(Trt)-Rink Amide Resin树脂的制备
称取干燥Rink Amide Resin树脂224g（替代度为0.6mmol/g）加入到固相反应柱中，首先DMF洗涤树脂2遍，用2～3倍树脂床层体积DCM溶胀树脂1小时，然后用20%体积的六氢吡啶/DMF两次脱除Fmoc，分别反应5分钟和7分钟，DMF洗涤6遍，等待投料。
在冰浴冷却的条件下，将78.7g（135mmol）Fmoc-Cys(Trt)-OH，18.3g HOAt，51.1g HATU，溶于DMF和DCM的混合溶剂中，待氨基酸溶解后，继续保持冰浴，慢慢加入TMP35.4mL，活化5min。然后将活化了的Fmoc-Cys(Trt)-OH加入到反应柱中反应2小时，反应完毕后用DMF洗涤树脂4次，再加入108mL吡啶、254ml乙酸酐与DMF组成的封闭液反应2小时，封闭树脂上未反应的氨基。DMF洗涤3次后，用甲醇收缩树脂3遍，每次收缩10分钟，得到Fmoc-Cys(Trt)-Rink Amide Resin，检测替代度为0.50mmol/g。
实施例2：Fmoc-Cys(Trt)-Rink Amide MBHA Resin树脂的制备
称取干燥Rink Amide-MBHA Resin树脂243g（替代度为0.5mmol/g）加入到固相反应柱中，首先DMF洗涤树脂2遍，用2～3倍树脂床层体积DCM溶胀树脂1小时，然后用20%体积的六氢吡啶/DMF两次脱除Fmoc，分别反应5分钟和7分钟，DMF洗涤6遍，等待投料。
在冰浴冷却的条件下，将64.1g（110mmol）Fmoc-Cys(Trt)-OH，16.6g HOAt，46.2g HATU，溶于DMF和DCM的混合溶剂中，待氨基酸溶解后，继续保持冰浴，慢慢加入TMP29.0mL，活化5min。然后将活化了的Fmoc-Cys(Trt)-OH加入到反应柱中反应2小时，反应完毕后用DMF洗涤树脂4次，再加入97mL吡啶、234ml乙酸酐与DMF组成的封闭液反应2小时，封闭树脂上未反应的氨基。DMF洗涤3次后，用甲醇收缩树脂3遍，每次收缩10分钟，得到Fmoc-Cys(Trt)-Rink Amide MBHA Resin，检测替代度为0.42mmol/g。
实施例3：Fmoc-Cys(Trt)-Rink Amide AM Resin树脂的制备
称取干燥Rink Amide-AM Resin树脂215g（替代度为0.5mmol/g）加入到固相反应柱中，首先DMF洗涤树脂2遍，用2～3倍树脂床层体积DCM溶胀树脂1小时，然后用20%体积的六氢吡啶/DMF两次脱除Fmoc，分别反应5分钟和7分钟，DMF洗涤6遍，等待投料。
在冰浴冷却的条件下，将50.4g（86mmol）Fmoc-Cys(Trt)-OH，11.7gHOAt，32.7g HATU，溶于DMF和DCM的混合溶剂中，待氨基酸溶解后，继续保持冰浴，慢慢加入TMP22.7mL，活化5min。然后将活化了的Fmoc-Cys(Trt)-OH加入到反应柱中反应2小时，反应完毕后用DMF洗涤树脂4次，再加入69mL吡啶、168ml乙酸酐与DMF组成的封闭液反应2小时，封闭树脂上未反应的氨基。DMF洗涤3次后，用甲醇收缩树脂3遍，每次收缩10分钟，得到Fmoc-Cys(Trt)-Rink Amide AM Resin，检测替代度为0.35mmol/g。
实施例4：Fmoc-Cys(Trt)-Rink Amide BHA Resin树脂的制备
称取干燥Rink Amide-BHA Resin树脂208g（替代度为0.42mmol/g）加入到固相反应柱中，首先DMF洗涤树脂2遍，用2～3倍树脂床层体积DCM溶胀树脂1小时，然后用20%体积的六氢吡啶/DMF两次脱除Fmoc，分别反应5分钟和7分钟，DMF洗涤6遍，等待投料。
在冰浴冷却的条件下，将40g（70mmol）Fmoc-Cys(Trt)-OH，9.6g HOAt，26.6g HATU，溶于DMF和DCM的混合溶剂中，待氨基酸溶解后，继续保持冰浴，慢慢加入TMP18.4mL，活化5min。然后将活化了的Fmoc-Cys(Trt)-OH加入到反应柱中反应2小时，反应完毕后用DMF洗涤树脂4次，再加入56mL吡啶、134ml乙酸酐与DMF组成的封闭液反应2小时，封闭树脂上未反应的氨基。DMF洗涤3次后，用甲醇收缩树脂3遍，每次收缩10分钟，得到Fmoc-Cys(Trt)-Rink Amide BHA Resin，检测替代度为0.28mmol/g。
实施例5：Fmoc-Cys(Trt)-Rink Amide Siber Resin树脂的制备
称取干燥Rink Amide-Siber Resin树脂258g（替代度为0.26mmol/g）加入到固相反应柱中，首先DMF洗涤树脂2遍，用2～3倍树脂床层体积DCM溶胀树脂1小时，然后用20%体积的六氢吡啶/DMF两次脱除Fmoc，分别反应5分钟和7分钟，DMF洗涤6遍，等待投料。
在冰浴冷却的条件下，将31.6g（54mmol）Fmoc-Cys(Trt)-OH，7.5gHOAt，20.5g HATU，溶于DMF和DCM的混合溶剂中，待氨基酸溶解后，继续保持冰浴，慢慢加入DIPEA19mL，活化5min。然后将活化了的Fmoc-Cys(Trt)-OH加入到反应柱中反应2小时，反应完毕后用DMF洗涤树脂4次，再加入43mL吡啶、102ml乙酸酐与DMF组成的封闭液反应2小时，封闭树脂上未反应的氨基。DMF洗涤3次后，用甲醇收缩树脂3遍，每次收缩10分钟，得到Fmoc-Cys(Trt)-Rink Amide Siber Resin，检测替代度为0.21mmol/g。
实施例6：具有侧链保护的线性来考诺肽-氨基肽树脂的合成（以实施例2中Fmoc-Cys(Trt)-Rink Amide MBHA Resin树脂为例）
将实施例2中得到的288g Fmoc-Cys(Trt)-Rink Amide MBHA Resin置于固相反应器中，DMF溶胀1小时，用20％DBLK两次脱除Fmoc保护基团（5min+8min），用茚三酮法检测树脂的颜色，然后用DMF洗涤6遍，开始连接氨基酸Fmoc-Arg(Pbf)-OH。将235.5g（362mmol）Fmoc-Arg(Pbf)-OH，50.2g HOBt，57mL DIC溶于DCM和DMF的混合溶剂中，在冰水浴中预活化5min后加入固相反应器中，室温反应2小时。反应终点以茚三酮法检测为准，如果树脂无色透明，则表示反应完全；树脂显色，则表示反应不完全，需再偶联反应1小时，或进行二次投料换用另外的活化剂进行偶联，直到茚三酮对树脂检测透明。此判断标准适用于后续内容中以茚三酮法检测判断反应终点。
重复以上步骤依次偶联完成Fmoc-Gly–OH，Fmoc-Val–OH，Fmoc-Thr(tBu)-OH，Fmoc-Gly–OH，Fmoc-Ser(tBu)-OH，Fmoc-Cys(Trt)-OH，Fmoc-Ser(tBu)-OH，Fmoc-Gly–OH，Fmoc-Ser(tBu)-OH，Fmoc-Cys(Trt)-OH，Fmoc-Cys(Trt)-OH，Fmoc-Asp(OtBu)-OH，Fmoc-Tyr(tBu)-OH，Fmoc-Met–OH，Fmoc-Leu–OH，Fmoc- Lys(Boc)-OH，Fmoc-Ser(tBu)-OH，Fmoc-Cys(Trt)-OH，Fmoc-Lys(Boc)-OH，Fmoc-Ala–OH，Fmoc-Gly–OH，Fmoc-Lys(Boc)–OH，Fmoc-Ser(tBu)–OH，Fmoc-Lys(Boc)-OH，Fmoc-Cys(Trt)-OH得到侧链保护的线性来考诺肽--Rink Amide MBHA Resin。
实施例7：来考诺肽线性粗肽的合成
取实施例6中得到的线性来考诺肽-Rink Amide MBHA Resin300g加入到5L的反应釜中，按TFA：苯甲硫醚：苯甲醚：EDT=90:5:3:2的体积比配制裂解试剂3L，先将裂解试剂预冻2小时，然后将裂解试剂倒入5L的反应釜中，室温反应2小时。反应结束后，滤除树脂，收集滤液。用少量TFA洗涤树脂，合并滤液，将滤液加入到30L冰冻的无水乙醚中沉淀，离心，无水乙醚洗涤，真空干燥，得到来考诺肽粗肽105g，粗肽收率103.5%。MALDI-TOF：(M+H)+=2763.4。
实施例8：来考诺肽线性粗肽的合成
取实施例6中得到的线性来考诺肽-Rink Amide MBHA Resin300g，加入到5L反应釜中，按TFA：苯甲硫醚：水：苯酚：EDT=82.5:5:5:5:2.5的体积比配制裂解试剂3L，先将裂解试剂预冻2小时，然后将裂解试剂倒入5L的反应釜中，室温反应2小时。反应结束，滤除树脂，收集滤液。用少量TFA洗涤树脂，合并滤液，将滤液加入到30L冰冻的无水乙醚中沉淀，离心，无水乙醚洗涤，真空干燥，得到来考诺肽粗肽110g，粗肽收率108.4%。MALDI-TOF：(M+H)+=2763.2。
实施例9：液相氧化制备来考诺肽粗肽
将100g来考诺肽线性粗肽溶解于120L的缓冲溶液中，缓冲溶液体系为80mmol/L磷酸二氢钠、8mmol/L盐酸胍和40mmol/L的醋酸铵的水溶液，采用的氧化试剂为5%DMSO及1mmol/L EDTA，pH为8.0，敞口置于室温中，搅拌18小时，加冰乙酸调节pH到3～5之间进行淬灭，即得到来考诺肽粗肽溶液，按照实施例13的方法进行RP-HPLC纯化、减压浓缩、冷冻干燥，得到来考诺肽精肽28.24g，HPLC纯度99.08%。
实施例10：液相氧化制备来考诺肽粗肽
将100g来考诺肽线性粗肽溶解于150L的缓冲溶液中，缓冲溶液体系为120mmol/L磷酸二氢钠、20mmol/L盐酸胍和75mmol/L的醋酸铵的水溶液，采用的氧化试剂为20%DMSO及3mmol/L EDTA，pH为7.7，敞口置于室温中，搅拌16小时，加冰乙酸调节pH至3～5之间进行淬灭，即得到来考诺肽粗肽溶液，按照实施例13的方法进行RP-HPLC纯化、减压浓缩、冷冻干燥，得到来考诺肽精肽26.88g，HPLC纯度99.2%。
实施例11：液相氧化制备来考诺肽粗肽
将100g来考诺肽线性粗肽溶解于140L的缓冲溶液中，缓冲溶液体系为280mmol/L磷酸二氢钠、45mmol/L盐酸胍和90mmol/L的醋酸铵的水溶液，采用的氧化试剂为20%DMSO及5mmol/L EDTA，pH为7.8，敞口置于室温中，搅拌24小时，加冰乙酸调节pH至3～5之间进行淬灭，即得到来考诺肽粗肽溶液，按照实施例13的方法进行RP-HPLC纯化、减压浓缩、冷冻干燥，得到来考诺肽精肽29.66g，HPLC纯度99.26%。
实施例12：液相氧化制备来考诺肽粗肽
将100g来考诺肽线性粗肽溶解于200L的缓冲溶液中，缓冲溶液体系为110mmol/L磷酸二氢钠、20mmol/L盐酸胍和40mmol/L的醋酸铵的水溶液，采用的氧化试剂为15%DMSO及2mmol/L EDTA，pH为7.8，敞口置于室温中，搅拌20小时，加冰乙酸调节pH至3～5之间进行淬灭，即得到来考诺肽粗肽溶液，按照实施例13的方法进行RP-HPLC纯化、减压浓缩、冷冻干燥，得到来考诺肽精肽25.85g，HPLC纯度99.32%。
实施例13：来考诺肽粗肽的纯化
取实施例11中氧化得到的来考诺肽粗肽，减压过滤除去不溶物，采用Waters2545RP-HPLC系统，波长218nm，色谱柱为50×250mm反相C18柱，柱温为40℃，常规0.1%TFA/水/乙腈流动相纯化、除盐，收集目的峰组分，得到纯度大于98.5%精肽。精肽溶液采用Waters2545RP-HPLC系统，色谱柱为50×250mm反相C18柱，0.1%盐酸/乙腈流动相转盐，收集目的峰组分，减压浓缩，冻干得到来考诺肽精肽29.66g，HPLC纯度99.26%，总收率29.66%。

Claims (10)

1.一种合成来考诺肽的方法，包括如下步骤：
1）Fmoc-Cys(Trt)-OH与氨基树脂反应，获得Fmoc-Cys(Trt)-氨基树脂；
2）Fmoc-Cys(Trt)-氨基树脂采用逐一偶联的方式与Fmoc保护的氨基酸反应，获得具有侧链保护的线性来考诺肽-氨基肽树脂；
3）具有侧链保护的线性来考诺肽-氨基肽树脂经裂解反应，获得来考诺肽线性粗肽；
4）来考诺肽线性粗肽经液相一步氧化法，获得来考诺肽粗肽；
5）来考诺肽粗肽经纯化、转盐和冻干后获得来考诺肽精肽。
2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤1）所述的氨基树脂为RinkAmide树脂、Rink Amide-MBHA树脂、Rink Amide-AM树脂、RinkAmide-AM树脂或Siber树脂。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中步骤1）合成Fmoc-Cys(Trt)-氨基树脂采用HATU/HOAt作为偶联试剂，获得的Fmoc-Cys(Trt)-氨基树脂的替代度为0.5-0.2mmol/g，优选为0.26mmol/g。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中步骤2）氨基酸的偶联采用Fmoc固相多肽合成法，偶联试剂为DIPCDI+A或者DIPEA+A+B，其中A为HOBt或HOAt，B为PyBOP、PyAOP、HATU、HBTU或TBTU。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中步骤2）所用的有机碱为DIPEA或TMP。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中步骤3）所述的裂解反应所采用的裂解试剂为TFA:PhSMe:PhOMe:EDT:H2O:TIS=80～90:0～5:0～3:0～5:0～5:0～2（V:V），优选为TFA:PhSMe:PhOMe:EDT:H2O=85:5:3:5:2。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中步骤4）所述的液相一步氧化法采用辅助氧化试剂将来考诺肽线性粗肽氧化成含三对二硫键的环肽，其中氧化剂为O2，H2O2，I2，DMSO，DTT，DTT/Cys或GSH/GSSH体系，优选为5～20%DMSO和1～10mmol/L EDTA，缓冲体系为80～300mmol/L磷酸二氢钠、8～60mmol/L盐酸胍和40～100mmol/L的醋酸铵组成的水溶液。
8.根据权利要求7所述的方法，其中缓冲体系为270～285mmol/L磷酸二氢钠、40～55mmol/L盐酸胍和80～95mmol/L的醋酸铵组成的水溶液，缓冲体系pH为7.5～9，氧化剂为10～20%DMSO和4～8mmol/L EDTA。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中步骤4）所述的液相一步氧化法的环化反应时间为16-24小时，优选为20小时。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其中步骤5）所述的纯化方法为反相高效液相色谱纯化法，其中流动相A相为0.1%TFA/水，B相为乙腈。
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