CN104558627A - 新的树枝状大分子及其制备和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新颖的树枝状大分子化合物的制备和用途，这种树枝状大分子是以不易溶于水的即溶解度小于10克的化合物结构为核心的树枝状大分子化合物，本发明公开了其制备方法和用途。该以不易溶于水的化合物结构为核心的树枝状大分子化合物可以在人或动物的非体外受精即正常生育过程中调控生育子代性别的能力。

Description

新的树枝状大分子及其制备和应用

技术领域

    本发明公开了一种新颖的树枝状大分子化合物的制备和应用，这种树枝状大分子是以不易溶于水的化合物结构为核心的树枝状化合物，本发明公开了其制备方法和用途。该以不易溶于水的化合物结构为核心的树枝状化合物可以在人或动物的非体外受精即正常生育过程中调控生育子代性别的能力。

背景技术

    目前，尚未有一种合适有效的方法能在胎生的哺乳动物体内的性交过程中直接筛选下一代的性别。在面临人口急剧膨胀和许多濒临绝迹物种的课题，科学家们希望可以调控性别，然而体外受精调控性别，目前仅依据于高倍显微镜下观察形态、XY精子的染色、或是通过电泳，流式细胞仪等仪器或技术手段分离XY精子，操作过程中不仅伤害了精子，而且操作繁冗，无法高效且耗时耗力，成功率低。本发明人发明了一种全新的树枝状大分子化合物，可以使精子在体内不受损伤地得到筛选，即该树枝状化合物可以使人或动物在非体外受精即正常生育过程中调控生育子代性别的能力。

    本发明制备的这种以不易溶于水的化合物结构为核心的树枝状化合物可以在哺乳动物性交过后最大程度地阻止X精子与卵子的结合，间接促使Y精子与卵子结合，具有在哺乳动物生殖领域中的自然生育过程中调控性别的能力。可以限制X精子与卵子结合的化合物，该化合物安全高效，在动物实验中体现了积极的效果，不仅有效的控制了雌性动物的出生率，也有效地提高了雄性动物的出生率。该发明的化合物可以使正常生育子代的雄性比雌性为1:1调高至20:1。

发明内容

本发明公开了下式所示的结构，是一种含有化合物结构为核心的新的树枝状大分子，其特点为不易溶于水的化合物在树枝状大分子的核心部分，外周为对称的树枝状大分子，其结构如下：

其中该新的树枝状大分子化合物中的中心结构部分为不易溶于水的化合物，所述不易溶于水的化合物Insoluble代表一种水中溶解度小于10g的化合物，即不易溶于水的化合物，含微溶于水或难溶于水的化合物。其中结构

代表以S-S为内核的，近似球状的高度枝化的m代树枝状大分子聚酰胺-胺，其中m为树枝状大分子的代数，m取0-50之间的整数以及0.5的倍数，其主体为聚酰胺-胺，表面可以为伯胺基，羟基，氨基乙醇，氨基乙基乙醇胺，三（羟甲基）氨基甲烷，3-甲酯基吡咯烷酮，氨基酸，羧酸钠，琥珀酰胺酸，三甲氧基硅烷等的任意一种。

 

和结构

均代表半个树枝状大分子。其中结构中的Linker代表一种带有三个枝岔分支的分枝状结构化合物，一个分枝与不易溶于水的化合物化学连接，另两个分枝与树枝状大分子化学连接，形成以不易溶于水的化合物为核心的外周为树枝状大分子的化合物。该分枝状化合物含有可与-SH反应的活性基团。该分枝状化合物，优选

，

。

本发明的化合物的制备方法，其特征在于：

1）将以S-S为核心的树枝状大分子聚酰胺-胺G_m，其中m为树枝状大分子的代数，m取0-50之间的整数以及0.5的倍数，G_m在维生素C、二硫苏糖醇或是亚硫酸氢钠的催化下分解为带有SH健活性的半个树枝状大分子G_m的A；

2）分枝状化合物Linker与不易溶于水的化合物Insoluble（溶解度小于10g）偶联生成带有分支结构的化合物B；

3）一倍摩尔的化合物B与两倍摩尔的化合物A在0-20度的溶剂中过夜搅拌反应，反应得到含有不易溶于水的化合物结构的树枝状化合物C；

4）将制备所得的以不易溶于水的化合物结构为核心的树枝状化合物C洗涤后冻干，或是加入冻干保护剂，在真空干燥箱中冻干24-96小时，得到最终产品备用；

反应所述结构如下

树枝状大分子化合物Gm：

；

化合物A:

；

化合物B:

其中该结构

属于Linker结构内的结构；

化合物C:

其中所述化学步骤1-4选用溶剂选自：甲醚、乙醚、石油醚、苯、甲苯、吡啶、四氢呋喃、三氟乙酸、氯仿、四氯化碳、3-(2-吡啶二巯基)丙酸N-羟基琥珀酰亚胺酯、磷酸三（2-氯乙基）酯、二氯甲烷、甲醇、乙醇、二氯甲烷、二甲基亚砜、N, N-二甲基甲酰胺、N,N'-二环己基碳二亚胺中的一种或多种。本发明的化合物的用途为在人或动物的非体外受精即正常生育过程中调控生育子代性别的能力。具体指可以使人或动物在正常受精后生育较多的雄性和较少的雌性，正常生育子代的雄性比雌性为1:1，使用该化合物后为20:1。

本发明的制备方法具体如下：

1）将以S-S为核心的树枝状大分子聚酰胺-胺G_m（可商购），其中m为树枝状大分子的代数，m取0-50之间的整数以及0.5的倍数，G_m在维生素C（可商购）、二硫苏糖醇（可商购）或是亚硫酸氢钠（可商购）的催化下在有机溶液中还原分解为带有SH健活性的半个树枝状大分子G_m的A；

2）分枝状化合物Linker（可商购，也可制备）与与不易溶于水的化合物Insoluble（溶解度小于10g）（可商购）在PH为5-9的条件下，常温反应1-48小时反应偶联生成带有分支结构的化合物B，而后冻干备用；

3）一倍摩尔的化合物B与两倍摩尔的化合物A在0-20度的溶剂中过夜低速50rpm-500rpm搅拌反应，反应得到含有不易溶于水的化合物结构的树枝状化合物C；

4）将制备所得的以不易溶于水的化合物结构为核心的树枝状化合物C直接洗涤后冻干，或是加入冻干保护剂（山梨酸钾，甘露醇，羧甲基纤维素钠等），在真空干燥箱中冻干24-96小时，得到最终产品备用；

Gm还原为带有SH健活性的半个树枝状大分子G_m的A

Insoluble+Linker生成B

B与半个树枝状大分子生成C：

+

化合物C冻干后备用，称量重量后用于动物调控性别。本发明的以不易溶于水的化合物（即溶解度在10克以下的）结构为核心的树枝状化合物可以在人或动物性交过后最大程度地阻止X精子与卵子的结合，间接促使Y精子与卵子结合，具有在人或动物生殖领域中的自然生育过程中调控性别的能力。由于本发明的化合物本身的特质，因此也可用于一些药物的辅料应用或是作为基因的载体应用，尤其是其同时偶联化学药物又可携带基因的特点，势必将使其调控性别的同时，又可作为优秀的基因和化学药物载体。

    目前，尚未有一种合适有效的方法能在胎生的哺乳动物体内的性交过程中直接筛选下一代的性别。在面临人口急剧膨胀和许多濒临绝迹物种的课题，科学家们希望可以调控性别，然而体外受精调控性别，目前仅依据于高倍显微镜下观察形态、XY精子的染色、或是通过电泳，流式细胞仪等仪器或技术手段分离XY精子，操作过程中不仅伤害了精子，而且操作繁冗，无法高效且耗时耗力，成功率低。本发明人发明了一种全新的树枝状大分子化合物，可以使精子在体内不受损伤地得到筛选，即该树枝状化合物可以使人或动物在非体外受精即正常生育过程中调控生育子代性别的能力。

    本发明制备的这种以不易溶于水的化合物结构为核心的树枝状化合物可以在哺乳动物性交过后最大程度地阻止X精子与卵子的结合，间接促使Y精子与卵子结合，具有在哺乳动物生殖领域中的自然生育过程中调控性别的能力。可以限制X精子与卵子结合的化合物，该化合物安全高效，在动物实验中体现了积极的效果，不仅有效的控制了雌性动物的出生率，也有效地提高了雄性动物的出生率。该发明的化合物可以使正常生育子代的雄性比雌性为1:1调高至20:1。因此本发明具有重大的科学意义和社会意义。

  

附图说明：

    图1 实施例1的终产物的核磁共振图谱。

具体实施方式

下面具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明不仅局限以下实施例。

制备实施例如下：

实施例1

1）将以S-S为核心的树枝状大分子聚酰胺-胺G3（以氨基为表面）（商购），在亚硫酸氢钠（商购）的催化下24小时在二氯甲烷溶液中还原分解为带有SH健活性的半个树枝状大分子G₃；

还原为

2）分枝状化合物LinkerA（可商购，也可制备）在 N,N-二甲基甲酰胺和三氟乙酸催化下加入乙酸酐生成LinkerB（可商购，也可制备），而后LinkerB与溶解度低的药物多柔比星（商购）在PH为7的条件下，常温反应24小时反应偶联生成带有分支结构的化合物B，而后冻干备用；

，

（linker A）

TFA；anhydr；DMF

（linker B）

+

3）一摩尔的化合物B与两摩尔的化合物A在10度，在氯仿、石油醚互混水溶液中过夜低速100rpm搅拌反应，反应后石油醚和甲醚1:2洗涤得到含有不易溶于水的化合物结构的树枝状化合物C；

+

4）将制备所得的以不易溶于水的化合物结构为核心的树枝状化合物C在水溶液中洗涤后，在真空干燥箱中冻干48小时，得到最终产品备用；

实施例2

1）将以S-S为核心的树枝状大分子聚酰胺-胺G4（以羟基为表面的）（商购），在亚硫酸氢钠（商购）的催化下24小时在二氯甲烷溶液中还原分解为带有SH健活性的半个树枝状大分子G4；

2）分枝状化合物LinkerA（可商购，也可制备）在 N,N-二甲基甲酰胺和三氟乙酸催化下加入乙酸酐生成LinkerB（可商购，也可制备），而后LinkerB与溶解度低的化合物柔红霉素（商购）在PH为7.5的条件下，常温反应20小时反应偶联生成带有分支结构的化合物B，而后冻干备用；

3）一摩尔的化合物B与两摩尔的化合物A在20度，在氯仿溶液中过夜低速200rpm搅拌反应，反应后石油醚和甲醚1:2洗涤得到含有不易溶于水的化合物结构的树枝状化合物C；

4）将制备所得的以不易溶于水的化合物结构为核心的树枝状化合物C在水溶液中洗涤后，在真空干燥箱中冻干24小时，得到最终产品备用；

效果实验如下：

将实施例1-2制备的冻干样品以及柔红霉素和多柔比星均称量相同重量，用蒸馏水溶液配置成10mg/100ml的物用药组，以蒸馏水作对照组，考察本发明化合物对性别的调控。

对小鼠生育调控性别的实验：

实验动物及分组

    购买用于动物实验的7周龄NIH小鼠，雌雄分开后正常饲养2周后用于实验，以此来适应实验的环境，小鼠自由取食、饮水，每天更换新鲜水，每周更换垫料1次。经观察鼠的食料量为5 g/（每只每天）。按随机分组的方法将实验动物分为5组，分别为对照组和4个用药组，每组各40只NIH雌性小鼠，分为用药组4组：具体为实施例1-2组以及柔红霉素组和多柔比星组。以及空白对照组1组。

动物模型的建立

固定小鼠，将用药组4组所有雌鼠的阴道口均滴入3滴对应药物的药物水溶液，浓度均为10mg/100ml，分别为实施例1，实施例2，多柔比星，柔红霉素的水溶液。对照组用蒸馏水滴入。而后立即将雄鼠与雌鼠同笼2天，其中雄鼠和雌鼠比例为1:1，即每组均放入40只雄鼠，2天后分笼。雌鼠饲养2个月，正常喂养，注意收集每组新生育小鼠，以免被成年鼠所伤。2月后统计小鼠数目及性别。

实验结果

    实验结果见表1

表1各组的新生育小鼠的性别及数目

组别	新生育雄性小鼠	新生育雌性小鼠	生育小鼠总数目
				正常对照组	9	10	19
实施例1组	21	1	22
				实施例2组	20	1	21
多柔比星组	8	9	17
				柔红霉素组	8	8	16

通过实验数据可以清晰地看出，实施例组有效地控制了生育子代的性别，雄雌比例从正常组的1:1变化为20:1。

Claims (10)

1.如下式所示的结构中一种含有化合物结构的新的树枝状大分子聚酰胺-胺，其特点为化合物在树枝状大分子聚酰胺-胺的核心部分，其结构如下：

。

2.权利要求1的化合物，其中该新的树枝状大分子化合物中的核心结构部分为化合物，所述化合物Insoluble代表一种水中溶解度小于10g的化合物，即不易溶于水的化合物，含微溶于水或难溶于水的化合物。

3.权利要求1的化合物的结构中的

代表以S-S为内核的，近似球状的高度枝化的m代树枝状大分子聚酰胺-胺，其中m为树枝状大分子的代数，m取0-50之间的整数以及0.5的倍数，其主体为聚酰胺-胺，表面可以为伯胺基，羟基，氨基乙醇，氨基乙基乙醇胺，三（羟甲基）氨基甲烷，3-甲酯基吡咯烷酮，氨基酸，羧酸钠，琥珀酰胺酸，三甲氧基硅烷等的任意一种。

4.权利要求1的化合物，其中结构中的Linker代表一种带有三个枝岔分支的分枝状结构化合物，一个分枝与不易溶于水的化合物化学连接，另两个分枝与树枝状大分子化学连接，形成以不易溶于水的化合物为核心的外部为树枝状大分子的化合物。

5.权利要求4的分枝状化合物，该分枝状化合物含有可与-SH反应的活性基团。

6.权利要求5的分枝状化合物，优选

，

。

7.如权利要求1的化合物的制备方法，其特征在于：

1）将以S-S为核心的树枝状大分子聚酰胺-胺G_m，其中m为树枝状大分子的代数，m取0-50之间的整数以及0.5的倍数，G_m在维生素C、二硫苏糖醇或是亚硫酸氢钠的催化下分解为带有SH健活性的半个树枝状大分子G_m的A；

2）分枝状化合物Linker与不易溶于水的化合物Insoluble（溶解度小于10g）偶联生成带有分支结构的化合物B；

3）一倍摩尔的化合物B与两倍摩尔的化合物A在0-20度的溶剂中过夜搅拌反应，反应得到含有不易溶于水的化合物结构的树枝状大分子化合物C；

4）将制备所得的以不易溶于水的化合物结构为核心的树枝状大分子化合物C在真空干燥箱中冻干24-96小时，得到最终产品备用；

反应所述结构如下

树枝状大分子化合物Gm：

；

化合物A:

；

化合物B:

其中该结构

属于Linker结构内的结构；

化合物C:

。

8.权利要求7的方法，其中所述化学步骤1-4选用溶剂选自：甲醚、乙醚、石油醚、苯、甲苯、吡啶、四氢呋喃、三氟乙酸、氯仿、四氯化碳、3-(2-吡啶二巯基)丙酸N-羟基琥珀酰亚胺酯、磷酸三（2-氯乙基）酯、二氯甲烷、甲醇、乙醇、二氯甲烷、二甲基亚砜、N, N-二甲基甲酰胺、N,N'-二环己基碳二亚胺中的一种或多种。

9.权利要求1的化合物的用途，该以不易溶于水的化合物结构为核心的树枝状大分子化合物用途为在人或动物的非体外受精即正常生育过程中调控生育子代性别的能力。

10.权利要求9的化合物的用途，该发明的化合物可以使人或动物在正常受精后生育较多的雄性和较少的雌性，正常生育子代的雄性比雌性为1:1，使用该化合物后为20:1。