CN105131066A - 一种嘧啶衍生物及其制备方法与用途 - Google Patents
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Abstract
一种嘧啶衍生物及其制备方法与用途。本发明公开了式Ⅰ所示的化合物或其晶型、盐:其中,R1选自氢、卤素、C1~C6烷基、C1~C6烷氧基、氨基或取代的氨基,R2~R4分别或同时选自氢、碱金属、C1~C6烷基。本发明化合物1的SNNP作为药物载体,显著提高了单体类核苷类药物和/或寡聚核苷酸类药物的治疗效果,具有良好的缓释作用,增强药物的治疗效果,降低药物用量和给药频次,提高药物的生物利用度,减轻药物的毒副作用,具有良好的临床应用价值;同时,本发明的制备方法,具有收率高、纯度高、能耗低、步骤少、操作简便、成本低、环保、安全等优点,非常适合产业上的应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种嘧啶衍生物及其制备方法与用途。
背景技术
5-氟尿嘧啶(5-fluoro-2,4(1H,3H)pyrimidinedione,5-FU)是一种传统、经典的化疗药物,广泛应用于头颈部肿瘤、消化系统肿瘤及乳腺癌等肿瘤的化疗;然而,作为一种单体类核苷类药物,5-氟尿嘧啶存在代谢快、毒副作用大、半衰期短等缺点,往往需要加大药物用量和/或增加给药频次,才能达到较为理想的治疗效果。
目前,已报道的5-氟尿嘧啶的载体材料主要有:脂肪族聚酯类聚合物、壳聚糖、氰基丙烯酸正丁酯、卟啉类化合物、磺胺嘧啶、葡萄糖醛酸类糖苷、半乳糖、偕二磷酸等(1、马宝花王少华王宏张娜.5-氟尿嘧啶纳米级给药系统研究进展.药学专论,2009年,第18卷,第17期.2、李楠陈曦梁蓉梅江婉雍小兰.5-氟尿嘧啶靶向衍生物的研究进展.现代生物医学进展,2011年,第11卷第13期.)
目前,未见有本发明式Ⅰ所示的化合物或其晶型、盐作为药物载体的相关报道,特别是,未见有本发明式Ⅰ所示的化合物或其晶型、盐作为5-氟尿嘧啶等单体类核苷类药物或载体的相关报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种作为药物载体的嘧啶衍生物。
本发明提供的式Ⅰ所示的化合物或其晶型、盐:
其中,R1选自氢、卤素、C1~C6烷基、C1~C6烷氧基、氨基或取代的氨基,R2~R4分别或同时选自氢、碱金属、C1~C6烷基。
进一步的,R1选自氨基或C1~C6烷基取代的氨基,R2~R4分别或同时选自氢、锂、钠、钾。
进一步的,所述的化合物为:
进一步的,所述的化合物为1-(β-L-呋喃核糖)-5-氨基-嘧啶并[4,5-d]嘧啶-2,4(1H,3H)-二酮。
本发明还提供了上述式Ⅰ所示化合物的制备方法。
本发明提供的一种式Ⅰ所示化合物的制备方法,所述的制备方法包括以下步骤:
a、1-(2’,3’,5’-O-乙酰基-β-L-呋喃核糖)-5-氨基-嘧啶并[4,5-d]嘧啶-2,4(1H,3H)-二酮与MOR5/R5OH溶液,于70℃~80℃反应20分钟~30分钟,得到反应液;
其中,M选自锂、钠、钾、铷、铯或钫;R5选自甲基、乙基、丙基、丁基或戊基;
1-(2’,3’,5’-O-乙酰基-β-L-呋喃核糖)-5-氨基-嘧啶并[4,5-d]嘧啶-2,4(1H,3H)-二酮与MOR5的摩尔比1:3~5;MOR5/R5OH溶液的浓度为0.1M~0.5M;
b、对步骤a所得反应液进行分离、纯化,得到1-(β-L-呋喃核糖)-5-氨基-嘧啶并[4,5-d]嘧啶-2,4(1H,3H)-二酮。
进一步的,步骤b中,对步骤a所得反应液进行分离、纯化的方法为:将步骤a所得反应液冷却至室温,加入冰醋酸,过滤,得到固体,洗涤,干燥,即得1-(β-L-呋喃核糖)-5-氨基-嘧啶并[4,5-d]嘧啶-2,4(1H,3H)-二酮。
上述的化合物或其晶型、盐作为药物载体的应用。
进一步的,所述的药物为单体类核苷类药物或寡聚核苷酸类药物。
进一步的,所述的单体类核苷类药物选自5-氟尿嘧啶、硫鸟嘌呤、奈拉滨、氯法他滨、替加氟、阿糖胞苷、地西他滨、齐多夫定、扎西他滨、阿昔洛韦、阿德福韦酯中的任意一种或两种以上;所述的寡聚核苷酸类药物选自siRNA、反义寡聚核苷酸中的任意一种或两种。
本发明还提供了一种药物组合物,所述的药物组合物是以上述的化合物或其晶型、盐为载体,加上药物、药学上常用的辅料或辅助性成分制备得到的制剂。
进一步的,所述的药物为单体类核苷类药物或寡聚核苷酸类药物。
进一步的,所述的单体类核苷类药物选自5-氟尿嘧啶、硫鸟嘌呤、奈拉滨、氯法他滨、替加氟、阿糖胞苷、地西他滨、齐多夫定、扎西他滨、阿昔洛韦、阿德福韦酯中的任意一种或两种以上;所述的寡聚核苷酸类药物选自siRNA、反义寡聚核苷酸中的任意一种或两种。
进一步的,所述的单体类核苷类药物为5-氟尿嘧啶。
本发明化合物1自组装形成粒径均一的纳米颗粒SNNP,具有良好的药物包裹能力,体内外毒性低,具有良好的生物相容性及安全性,非常适合用作药物载体;本发明化合物1的SNNP作为药物载体,显著提高了单体类核苷类药物和/或寡聚核苷酸类药物的治疗效果,具有良好的缓释作用,增强药物的治疗效果,降低药物用量和给药频次,提高药物的生物利用度,减轻药物的毒副作用,具有良好的临床应用价值;同时,本发明的制备方法,具有收率高、纯度高、能耗低、步骤少、操作简便、成本低、环保、安全等优点,非常适合产业上的应用。
显然,根据本发明的上述内容,按照本领域的普通技术知识和惯用手段,在不脱离本发明上述基本技术思想前提下,还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
以下通过实施例形式的具体实施方式,对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
附图说明
图1为本发明化合物1自组装单核苷纳米颗粒的SEM和DLS图。
图2为本发明化合物1自组装单核苷纳米颗粒包裹5-氟尿嘧啶后的SEM和DLS图。
图3为MTT法检测SNNP对正常细胞NOK-SI、HOK和口腔鳞癌细胞HSC-3、SCC-9的毒性作用;SNNP浓度:0μg·ml-1、100μg·ml-1、200μg·ml-1、300μg·ml-1、400μg·ml-1、500μg·ml-1,实验均重复三次,结果表示为均数±标准差。
图4为对不同器官通过腹腔注射不同浓度的化合物1自组装单核苷纳米颗粒后的苏木精和伊红染色测定图(H&E)。
图5为5-氟尿嘧啶瘤内给药与化合物1自组装单核苷纳米颗粒装载5-氟尿嘧啶瘤内给药对肿瘤的治疗效果对比:A、B、C为不同浓度用药后的肿瘤生长曲线;D为小鼠体重变化曲线;E为肿瘤平均重量;F为肿瘤直观图。
具体实施方式
本发明具体实施方式中使用的原料、设备均为已知产品,通过购买市售产品获得。
1-(2’,3’,5’-O-乙酰基-β-L-呋喃核糖)-5-氨基-嘧啶并[4,5-d]嘧啶-2,4(1H,3H)-二酮通过市购获得,或者采用以下方法制备得到:
将AT碱基(5-氨基-嘧啶并[4,5-d]嘧啶-2,4(1H,3H)-二酮,参考文献:M.Pan,W.Hang,X.Zhao,H.Zhao,P.Deng,Z.Xing,Y.QingandY.He,Org.Biomol.Chem.,2011,9,5692.)加入60mlHMDS中,在140℃下搅拌大约2-3分钟,随后加入1.2mlTMSCl,回流状态下反应48小时,直到反应变为澄清透明状态。然后,减压下旋蒸得到硅烷化碱基中间产物。在常温下加入糖基供体(1,2,3,5-O-四乙酰基-β-L-呋喃核糖),在冰浴条件下加入1ml催化剂三氟甲磺酸三甲基硅酯,使用薄层层析监测,反应完全后加入饱和NaHCO3水溶液终止反应;加入二氯甲烷萃取有机相(80ml×3),合并有机相并用无水硫酸钠干燥,旋干后用柱层析进行分离,得到白色的粉末状化合物。将化合物再次溶于六甲基二硅烷胺中,加入催化剂二甲苯,然后在140℃下回流反应直至变澄清,旋蒸除去多余的HMDS和二甲苯。将硅烷化后的产物溶于无水乙腈,在室温下加入催化剂TMSOTf,然后回流反应两小时左右。待反应完后,用饱和NaHCO3终止反应,然后用二氯甲烷萃取,合并有机相后用无水Na2SO4干燥,旋干后用硅胶柱分离即可得到1-(2’,3’,5’-O-乙酰基-β-L-呋喃核糖)-5-氨基-嘧啶并[4,5-d]嘧啶-2,4(1H,3H)-二酮(产率为80%,纯度为99%)。
1HNMR(DMSO-d6,400MHz):δ2.01-2.10(9H,t,3OAc),4.30-4.42(3H,m,4′-H,5′-H2),5.54-5.56(1H,3′-H),5.65-5.67(1H,2′-H),6.25-6.29(1H,1′-H),8.60(s,1H,CH),9.05-9.08(1H,d,NH),9.13-9.16(1H,NH),10.85(s,1H,NH)。
13CNMR(DMSO-d6,400MHz):δ20.71,20.80,20.91,63.28,66.40,68.06,69.89,73.01,78.56,157.86,162.19,162.60,162.91,163.26,169.53,169.75,170.34。
HRMS(ESI)calculatedfor(M-H)/z:436.1103,found:436.1102。
实施例1、1-(β-L-呋喃核糖)-5-氨基-嘧啶并[4,5-d]嘧啶-2,4(1H,3H)-二酮(化合物1)
其中,Ac表示乙酰基。
将1-(2’,3’,5’-O-乙酰基-β-L-呋喃核糖)-5-氨基-嘧啶并[4,5-d]嘧啶-2,4(1H,3H)-二酮120mg溶于10mL0.1MNaOMe/MeOH,在75℃条件下反应20分钟,待冷却至室温(25℃)后,用稀释后的冰醋酸中和,有沉淀物产生,过滤,沉淀物用甲醇洗三次,水洗一次,真空干燥后得到白色粉末1-(β-L-呋喃核糖)-5-氨基-嘧啶并[4,5-d]嘧啶-2,4(1H,3H)-二酮(70mg,产率为82%,纯度为99%)。
1-(β-L-呋喃核糖)-5-氨基-嘧啶并[4,5-d]嘧啶-2,4(1H,3H)-二酮:
1HNMR(DMSO-d6,600MHz):δ3.55-3.63(1H,m,5′-H),3.76-3.79(1H,m,5’-Hβ),3.92-3.96(1H,m,4′-H),4.07-4.09(1H,3’-H),4.13-4.15(1H,2′-H),5.09-5.11(1H,5′-OH),5.26-5.30(t,1H,3′-OH),5.55-5.58(1H,d,2′-OH),6.14-6.16(1H,1′-H),8.85(1H,s,CH),8.91(1H,s,NH),8.98(1H,s,NH),10.82(s,1H,NH)。
13CNMR(DMSO-d6,600MHz):δ59.96,68.98,74.96,85.01,87.48,90.29,151.85,157.08,158.18,161.99,165.46。
UV(H2O):λmax(ε):227(10398);289(1817)。
HRMS(ESI)calculatedfor(M+Na+)/z:334.0764,found:334.0766。
实施例2、化合物1通过自组装形成纳米颗粒结构
将一定量的化合物1溶于水中,加热至沸腾,冷却,在室温下静置24h;扫描电镜(SEM)、动态激光光散射(DLS)结果表明,化合物1在水溶液中能够通过自组装形成粒径均一(~150nm)的颗粒状纳米结构,如图1所示。
实施例3、化合物1自组装形成的纳米颗粒用于包裹药物5-氟尿嘧啶
将一定量的化合物1溶于PBS中,加热至100℃左右,冷却至室温,静置24h,加入一定量5-氟尿嘧啶,然后再静置24h;药物包裹后的扫描电镜、动态激光光散射结果表明,本发明化合物1能够有效的包裹5-氟尿嘧啶,形成粒径均一的颗粒状结构,如图2所示。
为了说明本发明的有益效果,本发明提供以下试验例。
试验例1、MTT细胞毒性实验和动物试验
1、MTT细胞毒性实验:
通过检测HSC-3、SCC-9、HOK及NOK-SI四株细胞的细胞生存率评价SNNP(Self-assembledNucleosideNanoparticle,化合物1自组装单核苷纳米颗粒)材料在体外对肿瘤细胞及正常细胞的细胞毒性。分别收集生长良好的细胞,配制成细胞悬液,同时调整其细胞密度接种于96孔板中,等待4~6h细胞贴壁后加入100μl不同浓度的SNNP材料(100、200、300、400、500μg·ml-1),37℃孵育24h、48h、72h后加入20μlMTT,孵育4h加入DMSO(二甲基亚砜)150μl,检测570nm波长的吸光度值。
在体外检测SNNP对细胞的毒性,结果如图3所示;SNNP对正常细胞HOK、NOK-SI和鳞癌细胞HSC-3、SCC-9的毒性很小,具有良好的生物安全性,特别是,SNNP浓度为100μg·ml-1孵育72h后细胞生存率基本不受SNNP药载系统的影响。
2、动物试验:
40只雌性BALB/c小鼠被随机分为5组,随后腹腔注射100μl生理盐水、不同浓度SNNP(0.5mg·kg-1、2.5mg·kg-1、5mg·kg-1),每周1次,每隔3~4天测量动物体重,2周后终止实验,小鼠眼球取血,进行血常规及生化指标的分析,并取其心、肝、脾、肺、肾等重要器官,运用HE染色进行组织学分析。
图4表示动物实验取出的小鼠心、肝、脾、肺、肾等脏器运用HE染色进行的组织学分析,用以评价该SNNP药载系统在体内对组织的损伤作用;横标分别代表空白对照、生理盐水对照,以及SNNP不同浓度实验组(0.5mg·kg-1、2.5mg·kg-1、5mg·kg-1)。
结果表明,本发明不同浓度(0.5mg·kg-1、2.5mg·kg-1、5mg·kg-1)的SNNP药物载体系统对小鼠的心、肝、脾、肺、肾脏器无明显的损伤作用,其染色结果与空白对照组及生理盐水对照组是一致的;本发明化合物1的SNNP在体外和体内生物安全浓度分别为100μg·ml-1和5mg·kg-1,表现出低毒性,具有良好的生物安全性,非常适合用作药物载体。
试验例2、
收集对数生长期的口腔鳞状细胞癌HSC-3细胞,无血清培养基DMEM洗涤3次后重悬,按2×106cell/只的细胞量,皮下接种于裸鼠的右侧胁肋部,构建口腔鳞癌细胞HSC-3移植瘤模型。接种5天后可以扪及肿瘤结节,将其裸鼠随机分组(n>=6只/组),包括生理盐水组、SNNP组(0.5mg·kg-1)、5-FU组及5-FU-SNNP组,并且通过瘤内注射及腹腔注射给予相应的治疗;每隔3~4天测量肿瘤体积,如图5所示,A:75mg·kg-15-FU与SNNP包裹75mg·kg-15-FU对小鼠瘤内用药后小鼠肿瘤随时间变化比较;B:150mg·kg-15-FU与SNNP包裹150mg·kg-15-FU对小鼠瘤内用药后小鼠肿瘤随时间变化比较;C:300mg·kg-15-FU与SNNP包裹300mg·kg-15-FU对小鼠瘤内用药后小鼠肿瘤随时间变化比较;D:不同浓度5-FU与SNNP包裹不同浓度5-FU对小鼠瘤内给药后小鼠体重随时间变化比较,观察动物的毛发、体重及行为等有无异常。肿瘤的体积计算公式为:肿瘤体积(V)=π/6×最大径×(最小径)2。2~3周后终止实验,取肿瘤组织,称重(如图5中E所示)并进行相关的组织学分析;F表示取出肿瘤组织的直观图。
以生理盐水组及SNNP(0.5mg·kg-1)组为对照,治疗口腔鳞癌移植瘤的5-FU浓度为75mg·kg-1、150mg·kg-1、300mg·kg-1,在瘤内注射的给药方式下,比较了SNNP包裹不同浓度的5-FU和游离的5-FU对HSC-3口腔鳞癌移植瘤皮下模型的治疗效果。
如图5中A-C、F所示,在体内,与生理盐水组类似,SNNP组对皮下HSC-3口腔鳞癌没有治疗效果,表明SNNP本身并没有抗肿瘤的效果;本发明化合物1的SNNP作为5-氟尿嘧啶的载体,显著提高了5-氟尿嘧啶的治疗效果:与游离的5-FU相比,SNNP包裹的5-FU能够更有效的抑制皮下HSC-3口腔鳞癌的生长,肿瘤的体积明显减小,且随着浓度的增大,其肿瘤生长抑制更明显(P<0.05),肿瘤的重量也明显减小,如图5中E所示。
所有组的裸鼠体重均未见明显的变化(如图5中D所示),也进一步表明本发明化合物1的SNNP具有良好的生物安全性,非常适合用作药物载体。
在口腔鳞癌细胞HSC-3裸鼠移植瘤模型中,游离5-FU的t1/2z为3.64±2.2h(5-FU浓度150mg·kg-1),SNNP包裹的5-FU的t1/2z为6.43±5.94h(5-FU浓度150mg·kg-1、SNNP浓度0.5mg·kg-1),表明本发明化合物1的SNNP作为5-氟尿嘧啶的载体,可以在更长的时间内保持较高的药物浓度,具有良好的缓释作用,增强5-氟尿嘧啶对于肿瘤的治疗效果,降低药物用量和给药频次,减轻5-氟尿嘧啶的毒副作用。
药物消除半衰期(halflife,t1/2z)是血浆药物浓度下降一半所需要的时间,其长短可反映体内药物消除速度。
综上所述,本发明化合物1自组装形成粒径均一的纳米颗粒SNNP,具有良好的药物包裹能力,体内外毒性低,具有良好的生物相容性及安全性,非常适合用作药物载体;本发明化合物1的SNNP作为药物载体,显著提高了单体类核苷类药物和/或寡聚核苷酸类药物的治疗效果,具有良好的缓释作用,增强药物的治疗效果,降低药物用量和给药频次,提高药物的生物利用度,减轻药物的毒副作用,具有良好的临床应用价值;同时,本发明的制备方法,具有收率高、纯度高、能耗低、步骤少、操作简便、成本低、环保、安全等优点,非常适合产业上的应用。
Claims (12)
1.式Ⅰ所示的化合物或其晶型、盐:
其中,R1选自氢、卤素、C1~C6烷基、C1~C6烷氧基、氨基或取代的氨基,R2~R4分别或同时选自氢、碱金属、C1~C6烷基。
2.根据权利要求1所述的化合物或其晶型、盐,其特征在于:R1选自氨基或C1~C6烷基取代的氨基,R2~R4分别或同时选自氢、锂、钠、钾。
3.根据权利要求1所述的化合物或其晶型、盐,其特征在于:所述的化合物为:
4.根据权利要求3所述的化合物或其晶型、盐,其特征在于:所述的化合物为1-(β-L-呋喃核糖)-5-氨基-嘧啶并[4,5-d]嘧啶-2,4(1H,3H)-二酮。
5.式Ⅰ所示化合物的制备方法,其特征在于:所述的制备方法包括以下步骤:
a、1-(2’,3’,5’-O-乙酰基-β-L-呋喃核糖)-5-氨基-嘧啶并[4,5-d]嘧啶-2,4(1H,3H)-二酮与MOR5/R5OH溶液,于70℃~80℃反应20分钟~30分钟,得到反应液;
其中,M选自锂、钠、钾、铷、铯或钫;R5选自甲基、乙基、丙基、丁基或戊基;
1-(2’,3’,5’-O-乙酰基-β-L-呋喃核糖)-5-氨基-嘧啶并[4,5-d]嘧啶-2,4(1H,3H)-二酮与MOR5的摩尔比1:3~5;MOR5/R5OH溶液的浓度为0.1M~0.5M;
b、对步骤a所得反应液进行分离、纯化,得到1-(β-L-呋喃核糖)-5-氨基-嘧啶并[4,5-d]嘧啶-2,4(1H,3H)-二酮。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于:步骤b中,对步骤a所得反应液进行分离、纯化的方法为:将步骤a所得反应液冷却至室温,加入冰醋酸,过滤,得到固体,洗涤,干燥,即得1-(β-L-呋喃核糖)-5-氨基-嘧啶并[4,5-d]嘧啶-2,4(1H,3H)-二酮。
7.权利要求1~4任意一项所述的化合物或其晶型、盐作为药物载体的应用。
8.根据权利要求7所述的应用,其特征在于:所述的药物为单体类核苷类药物或寡聚核苷酸类药物。
9.根据权利要求8所述的应用,其特征在于:所述的单体类核苷类药物选自5-氟尿嘧啶、硫鸟嘌呤、奈拉滨、氯法他滨、替加氟、阿糖胞苷、地西他滨、齐多夫定、扎西他滨、阿昔洛韦、阿德福韦酯中的任意一种或两种以上;所述的寡聚核苷酸类药物选自siRNA、反义寡聚核苷酸中的任意一种或两种。
10.一种药物组合物,其特征在于:所述的药物组合物是以权利要求1~4任意一项所述的化合物或其晶型、盐为载体,加上药物、药学上常用的辅料或辅助性成分制备得到的制剂。
11.根据权利要求10所述的药物组合物,其特征在于:所述的药物为单体类核苷类药物或寡聚核苷酸类药物。
12.根据权利要求11所述的药物组合物,其特征在于:所述的单体类核苷类药物选自5-氟尿嘧啶、硫鸟嘌呤、奈拉滨、氯法他滨、替加氟、阿糖胞苷、地西他滨、齐多夫定、扎西他滨、阿昔洛韦、阿德福韦酯中的任意一种或两种以上;所述的寡聚核苷酸类药物选自siRNA、反义寡聚核苷酸中的任意一种或两种。
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2015
- 2015-07-31 CN CN201510467490.0A patent/CN105131066B/zh active Active
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