CN107098930B - 1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸盐及其制备方法与应用 - Google Patents

1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸盐及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种1‑乙酰胺基乙叉‑1,1‑二膦酸盐,具体为1‑乙酰胺基乙叉‑1,1‑二膦酸钙钠盐,其结构式如式(Ⅰ)所示:本发明还公开了式(Ⅰ)化合物的制备方法。所述的式(Ⅰ)化合物具有抗辐射功效,尤其对锶具有优异的促排效果,而且性质稳定,水溶性好,可作为高效、低毒的放射性锶内污染促排药物。

Description

1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸盐及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于医药领域,具体涉及一种1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸盐及其制备方法与应用。
背景技术
放射性锶是原子核裂变的主要产物之一,是晚期放射性落下灰中危害最大的核素,在核袭击、核恐怖、核事故时,放射性锶主要造成骨骼内照射损伤,产生造血功能异常、再生障碍性贫血、弥漫性骨质疏松或骨折等,长期不排出体外,还可诱发骨肉瘤、白血病等恶性肿瘤。
目前国内外能得到的促排药(如“促排灵注射液”)只对镧、镨、钕、钜、锆、铌等放射性核素有促排作用,对放射性锶则几乎无促排效应。放射性锶主要沉积在含钙较多的组织如骨骼中,难以转移。目前针对放射性锶,已有的促排药有1-乙酰胺基丙叉-1,1-二膦酸(S-186)和1-丙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸(S-106)等,但这些药物单独使用促排效果不理想,且毒性较大(罗梅初等,S106、S86对放射性锶促排效果的研究,辐射防护,1984(3):63-67)。近年来研究的纳米药物促排剂虽有一定效果,又存在针对性不强等问题(舒洪灶,壳聚糖-乙二胺四乙酸纳米粒的制备及小鼠体内~(89)Sr~(2+)促排作用研究,苏州大学学报(医学版),2010,30(5):982-986)。因此,研制针对放射性锶等重要危害核素的高效促排药非常重要,在救治核战争、核恐怖袭击以及核电站等突发事故受伤人员中,具有十分重要的意义。
本领域一直在寻找一种放射性锶内污染促排药物。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的抗辐射药物,特别是一种放射性锶内污染促排药物。
本发明提供了一种1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸盐,具体为1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐,命名为“二磷酸螯合物1号”,其结构式如式(Ⅰ)所示:
本发明的另一目的在于提供所述的1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐的制备方法,合成路线如下:
合成步骤包括:
(a)亚磷酸在140~150℃条件下与乙腈反应完全后生成固体产物,分离后制得乙胺-1,1-二膦酸;
(b)混悬于水中的乙胺-1,1-二膦酸与3个摩尔当量的NaOH反应,反应完全生成的产物于水中析出,分离制得乙胺-1,1-二膦酸三钠盐;
(c)乙胺-1,1-二膦酸三钠盐与醋酐在110℃~130℃条件下反应完全后减压蒸除醋酐,然后加水和浓盐酸酸化后,分离纯化制得1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸;
(d)水溶液中1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸与1个摩尔当量的NaHCO3反应完全后,再与1个摩尔当量的CaO反应,除去未反应的原料和水制得1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐。
较佳的,步骤(a)具体为:亚磷酸加热至140~150℃后,搅拌下0.4~0.6h优选0.5h内滴加3~5优选3.4个摩尔当量的乙腈,反应过夜,反应混合物变为白色饼状物,冷却后加入甲醇,变为糊状物,然后过滤得到的固体即为乙胺-1,1-二膦酸。
较佳的,步骤(b)中NaOH加入方式为向乙胺-1,1-二膦酸的水溶液中缓慢滴加NaOH水溶液。滴加过程中反应液由浑浊逐渐变为澄清,后又变浑浊。滴加完毕后,可继续搅拌1.0h,80℃水浴加热,搅拌,直至固体全部溶解,然后静置过夜,析出固体,减压抽滤,滤饼用水洗涤三次即得乙胺-1,1-二膦酸三钠盐。
较佳的,步骤(c)中,乙胺-1,1-二膦酸三钠盐与醋酐反应时间为3~5h,加水和浓盐酸后的分离纯化具体为:磁力搅拌2~3h,减压抽滤,75~90℃优选80℃水浴下边搅拌边缓慢滴加乙醇,至出现浑浊时停止滴加,趁热减压抽滤,滤液0~10℃优选4℃下静置过夜,析出晶体,过滤,滤饼用乙醇洗涤烘干,烘干后的固体加入DMF,加热溶解,减压抽滤,滤去不溶物(盐),滤液减压蒸干溶剂,得到的固体用乙醇洗涤得到1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸。
本发明的再一目的在于提供1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐在制备抗辐射药物中的应用。
所述的抗辐射药物较优为放射性锶内污染促排药物。
所述的药物以1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐为唯一活性成份。
本发明以1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐作为促排剂,做了Wistar大鼠的排锶实验,结果表明所述的1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐可通过肌肉注射、腹腔注射、灌胃等方式给药,均可以达到较佳的锶促排效果,其中肌肉注射和腹腔注射的促排效果尤佳。
而beagle犬的锶促排效果研究表明:量效研究表明10-50mg/kg肌肉注射促排效果明确,以50mg/kg药效最佳;时效实验结果为沾染前后2小时给药均有效果,但以1小时内促排效果更好;作用量到800mg/kg未观察到明显毒副作用。
本发明的1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐,以及以其为原料药制备的放射性锶内污染促排药物,可用于放射性核素锶的促排。
针对不同的给药方式,所述的1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐作为原料药,可制成溶液剂、片剂、胶囊剂、乳剂以及润悬剂等各种剂型的放射性锶内污染促排药物。
本发明的积极效果如下:
1、本发明的1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐相比于现有的锶促排药物BADE和BADS,对锶具有更优的促排效果,而且性质稳定,水中溶解度可达到100mg/mL,可作为高效、低毒的放射性锶内污染促排药物,将有望填补我军现有放射性锶特异性促排药的空白。
2、本发明的1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐的制备方法中,以亚磷酸和乙腈为原料,经过四步反应制得目标产物,反应路线简短,各步反应条件温和、操作简便,后处理纯化只需通过过滤、洗涤或是重结晶即可,不仅具有较高的收率,且可保证产物纯度,总的收率高达38%,终产物纯度可达98%,适用于大剂量合成。
附图说明
图1为1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐的核磁共振氢谱;
图2为1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐,BADS,BADE等对大鼠体内Sr促排效果的比较;
图3为不同剂量1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐对放射性锶的促排效果;
图4为1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐延缓给药对放射性锶促排效果的影响;
图5为1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐预防给药对放射性锶促排效果的影响;
图6为1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐不同给药次数对放射性锶的排出影响。
具体实施方式
以下结合具体实施例,对本发明作进一步说明。应理解,以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。
实施例1:1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐的制备
合成路线如下:
制备过程如下:
1.1乙胺-1,1-二膦酸的合成
将亚磷酸(1100g,13.4mol)加热至150℃,搅拌下0.5h内滴加乙腈(18mL,3.4mol)。反应过夜,反应混合物变为白色饼状物。冷却,加入甲醇,搅拌,变为糊状物。过滤,烘干得白色粉末,即乙胺-1,1-二膦酸(482g,产率69%),熔点>200℃。
1.2乙胺-1,1-二膦酸三钠盐的合成
称取乙胺-1,1-二膦酸(600.00g,2.9mol)溶于10L水中,磁力搅拌,呈混悬状态。将NaOH(351g,8.7mol)溶于1L水中,缓慢滴加到乙胺-1,1-二膦酸的水溶液中。滴加过程中发现反应液由浑浊逐渐变为澄清,后又变浑浊。滴加完毕后,继续搅拌1.0h,80℃水浴加热,搅拌,直至固体全部溶液,静置过夜,析出固体,减压抽滤,滤饼用水洗涤三次,烘干,得白色固体,即乙胺-1,1-二膦酸三钠盐(729.7g,产率92%)。
1.3 1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸的合成
称取乙胺-1,1-二膦酸三钠盐(831.6g,3mol),加入6000mL醋酐,120℃加热反应4h,减压蒸除醋酐,得淡黄色固体粉末,加入水3000mL,浓盐酸1600mL,磁力搅拌2h,减压抽滤,80℃水浴下边搅拌边缓慢滴加乙醇,至出现浑浊时停止滴加(约加入乙醇8000mL),趁热减压抽滤,滤液4℃下静置过夜,析出晶体,过滤,滤饼用乙醇洗涤,烘干得固体。
精制:因该固体中含有大量盐,将固体加入6000mL的DMF中,加热溶解,减压抽滤,滤去不溶物,滤液减压蒸干溶剂,再用乙醇洗涤三次,烘干得白色固体,即1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸(319g,产率43%)。
1.4 1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐的合成
将1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸(247.1g,1mol)溶于4000mL水中,磁力搅拌,待全部溶解后,加入NaHCO3(84g,1mol,500mL水混悬),有气泡生成,反应液澄清,反应30min后,加入CaO(56.1g,1000mmol,500mL水混悬),继续反应30min,反应液略浑浊,过滤,滤液减压蒸干水,烘箱中干燥(或冻干机中冷冻干燥),得白色固体,即1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐(289g,产率94%)。1H NMR(Bruker AVANCE 500MHz,D2O)δ(ppm)1.997(s,3H,CH3CO),1.619(t,3H,J=15Hz,CH3).(如图1所示)
实施例2:1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐的理化性质研究
2.1 1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐的理化性质
性状:白色或类白色疏松块状物或粉末。
磷、钙、钠的鉴别:
①取样品(1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐,下同)10mg加水2mL溶解,加SnCl2水溶液2滴,显蓝色。其原理是样品经SnCl2还原后释出磷,加钼酸铵试液生成“钼蓝”。
②取样品10mg加水2mL溶解,按药典2005年版附录检钙盐,加草酸铵试液生成白色沉淀。其原理是分子中的钙盐遇草酸铵试液生成草酸钙白色沉淀,不溶于醋酸,溶于盐酸(因生成CaCl2而溶解)。
③样品水溶液按药典2005年版附录检钠盐,铂丝蘸水溶液置无色火焰中灼烧显黄色火焰。
注射剂澄明度:取样品0.5g加注射水5mL溶解,为无色澄明溶液。
酸碱度:取样品0.5g按中国药典2005年版二部附录依法测定,pH为6-7。
2.2 1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐的稳定性试验
如表1所示,依次制得三批1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐,分别分装密封冷藏(5~10℃),于6、12、24月后测定理化性质,并与0月(贮存前)进行比较。
表1 1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐稳定性测试结果
2.3强光照射试验
后两批各0.5g/瓶在注射剂澄明度测定仪下,距离为18cm光照10天(10.11.12~10.11.22)后测定理化性质,结果见表2。
表2强光照射试验结果
2.4高温试验
后两批各0.5g在密闭器中分别于40℃、60℃、80℃恒温箱内放置10天(10.11.12~10.11.22)后测定理化性质。结果见表3:
表3高温试验结果
2.5高湿度试验
后两批各0.5g在恒湿(100%)密闭容器中25℃恒温箱内放置10天(10.11.12~10.11.22)后测定理化性质,结果见表4。
表4 高湿度试验结果
2.6加速试验
后两批各0.5g在恒湿(75%)密闭器中40℃恒温箱内放置3个月(10.11.12~10.11.22)后测定。结果见表5:
表5 加速试验结果
结论:1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐性质稳定,在0~5℃冷藏2年以上无论是外观还是其他物化性质依然能够保持不变;而且在光照、高温以及高湿度等环境中,仍旧表现出较高的稳定性。
实施例3:1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐对放射性锶的促排效果
3.1实验材料和方法
材料:
Wistar大鼠,体重130~180g。
放射性核素,辐照SrCO3粉(85+89SrCO3有大量载体)。辐照SrCO3比活性5~10mCi/g,先用稀盐酸溶解,再稀释。
促排剂,1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐,以及对比用的双(二氨基乙基)醚四乙酸钙(BADE-Ca,中国科学院上海药物研究所)、双乙氨基硫醚四乙酸(BADS,中国科学院上海药物研究所)。其中BADE和BADS在国外动物实验认为是两个较好排锶效果的络合剂(SlatB et al.EFFECT OF BADE ON THE ELIMINATION OF RADIOSTRONTIUM FROM THEORGANISM,Archives of Industrial Hygiene and Toxicology,196819(1):41-5),BADE-Ca(BAETA-Ca)曾应用于人体,有一定的疗效。
鼠排锶实验方法:
放射性核素采用肌肉注射法,85Sr(或85+89Sr)注入量为7.4KBq/鼠;
促排剂的给药方式、剂量和给药时间根据以下具体实验调整;
促排效果确定,给药后于预定时间测定大鼠全身体内Sr蓄积量(占注入量%)和二侧股骨中Sr蓄积量(占注入量%),以二侧股骨Sr蓄积量×10计算出骨骼中Sr蓄积量,并测定尿、粪中的Sr排出量(占注入量%);观察用药后尿、粪中Sr排出量的增加,或体内Sr蓄积量降低或骨骼中Sr蓄积量降低程度,以此确定促排效果;
其中,Sr的注入量、蓄积量和排出量以85Sr计算,85Sr的量采用100×100mm碘化钠晶体探头,连接于DM-160定标器进行放射性测定。
3.2 1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐的促排实验
分实验组和对照组同时进行鼠排锶实验,每组20头,于大鼠肌肉注射85+89Sr的同时,实验组通过肌肉注射法给予1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐,剂量200mg/kg;对照组同时注射等量生理盐水。于第3天测定大鼠全身体内Sr蓄积量(占注入量%)和骨骼中Sr蓄积量(占注入量%,以二侧股骨Sr蓄积量×10计算),并测定尿、粪中Sr排出量(占注入量%),结果见表6。
表6 实验组和对照组大鼠体内Sr的排出量和蓄积量
(注:上标*、**和***与统计学差异p相关,下同;实验组和对照组相比:*表示p<0.05,**表示p<0.01,***表示p<0.001)
由表6可知,Sr在体内主要沉积在骨骼内,促排时主要随尿排出体外,因此主要以骨骼来检测体内沉积,用尿液来检测排出。实验组3天内尿Sr排出量达到注入量的67.4%,比对照组6.5%显著提高;而全身和骨骼中蓄积量明显降低,分别从78.2%降低到22.3%,50.7%降低到14.6%。
3.3 1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐与现有促排剂的促排对比实验
于大鼠肌肉注射85+89Sr的同时,分组通过肌肉注射法给予200mg/kg的1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐、BADE和BADS,剂量均为200mg/kg,同时设置给予生理盐水的对照组,每组大鼠20头。于第3天测定大鼠全身体内Sr蓄积量(占注入量%)和骨骼中Sr蓄积量(占注入量%,以二侧股骨Sr蓄积量×10计算),并测定尿、粪中Sr排出量(占注入量%),结果如图2所示。
于大鼠肌肉注射85+89Sr的同时,通过肌肉注射法给予不同剂量(每个剂量组大鼠20头)的1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐或BADE BADS,同时设置生理盐水对照组。于第3天测定大鼠全身体内Sr蓄积量(占注入量%)和骨骼中Sr蓄积量(占注入量%,以二侧股骨Sr蓄积量×10计算),并测定尿、粪中Sr的排出量(占注入量%),结果见表7。
表7 不同剂量1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐和BADE的排锶效果
(注:实验组与BADE组相比:*表示p<0.05,**表示p<0.01)
由表7可知,当1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐剂量100~800mg/kg时,3天尿Sr排出量增加为对照组的8~10倍;BADE剂量在200~800mg/kg时尿Sr排出量增加为对照组的1.5~4倍,100mg/kg时显示无效。在相同剂量时的排Sr效果1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐明显优于BADE,如剂量200mg/kg时1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐组的尿中Sr排出量比BADE组的增高6倍,在全身和骨骼中Sr蓄积量的降低均明显高于BADE组。
3.4 1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐的剂量与排锶效果关系
于大鼠肌肉注射85+89Sr的同时,分组(每组20头)通过肌肉注射法给予不同剂量(20~800mg/kg)的1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐进行鼠排锶试验,结果如图3所示,Sr排出量随1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐剂量的增加而提高,体内蓄积量随之下降。当剂量增至200mg/kg时,则尿Sr排出量已趋稳定,再增加剂量则排出不见明显增加。给药剂量在200mg/kg时,可使尿锶比对照组增加10.9倍,骨骼蓄积量下降36%。
3.5 1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐的给药方式与排锶效果关系
于大鼠肌肉注射85+89Sr的同时,分组(每组20头)以肌肉注射、腹腔注射、灌胃三种方式给予200mg/kg的1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐进行鼠排锶试验。结果如表8所示,三种给药方式中锶排出量均明显增高,其中肌肉注射的促排效果强于灌胃,而肌肉注射和腹腔注射二者无明显差别。
表8 不同给药方式对促排实验结果
(注:与对照组相比,*表示p<0.05,**表示p<0.01;与灌胃组相比,表示p<0.05,△△表示p<0.01)
3.6不同给药时间对排锶效果的影响
放射性核素参与体内代谢,一旦沉积于组织则甚难排出,长期蓄积于组织导致机体的严重放射性损伤。所以给药时间对锶的促排作用影响较大。
1)治疗给药的排锶效果
于大鼠肌肉注射85+89Sr后,分组分别延迟0h、1h、4h、12h、24h和48h,通过肌肉注射法给予200mg/kg的1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐1次,观察不同时间给药对排锶效果的影响。结果如图4所示,延缓1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐给药后,排锶效果明显下降。在污染12h后给药则促排效果不明显。
2)预防给药对促排效果的影响
通过肌肉注射法于注射85+89Sr前0.5h,1h,2h,4h对大鼠预防性给药,剂量为200mg/kg,然后于大鼠肌肉注射85+89Sr,第三天在检测排锶效果。结果如图5所示,Sr内污染前0.5h给药和立即给药的效果并无统计学差异,提前1h给药仍有较高的排锶效果,但低于立即给药组和提前0.5h组,提前2h给药则无效。
3.7不同给药次数对Sr的排出影响
延缓给药时间疗效会下降,增加给药次数,观察能否提高延缓给药的疗效。大鼠肌肉注射85+89Sr后2天,给予1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐,剂量为200mg/kg,每日给药一次,连续14天,结果如图6所示,观察到尿14天Sr总排出量与给药1次组相比明显增加,骨骼中Sr的蓄积降低明显。

Claims (7)

1.一种1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐,其结构式如式(Ⅰ)所示:
2.如权利要求1所述的1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐的制备方法,合成路线如下:
合成步骤包括:
(a)亚磷酸在140~150℃条件下与乙腈反应完全后生成固体产物,分离后制得乙胺-1,1-二膦酸;
(b)混悬于水中的乙胺-1,1-二膦酸与3个摩尔当量的NaOH反应,反应完全生成的产物于水中析出,分离制得乙胺-1,1-二膦酸三钠盐;
(c)乙胺-1,1-二膦酸三钠盐与醋酐在110℃~130℃条件下反应完全后减压蒸除醋酐,然后加水和浓盐酸酸化后,分离纯化制得1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸;
(d)水溶液中1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸与1个摩尔当量的NaHCO3反应完全后,再与1个摩尔当量的CaO反应,除去未反应的原料和水制得1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤(a)具体为:亚磷酸加热至140~150℃后,搅拌下0.4~0.6h内滴加3~5个摩尔当量的乙腈,反应过夜,冷却后加入甲醇,然后过滤得到的固体即为乙胺-1,1-二膦酸。
4.如权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤(b)中NaOH加入方式为向乙胺-1,1-二膦酸的水溶液中缓慢滴加NaOH水溶液。
5.如权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤(c)中,乙胺-1,1-二膦酸三钠盐与醋酐反应时间为3~5h,加水和浓盐酸后的分离纯化具体为:磁力搅拌2~3h,减压抽滤,75~90℃水浴下边搅拌边缓慢滴加乙醇,至出现浑浊时停止滴加,趁热减压抽滤,滤液0~10℃下静置过夜,析出晶体,过滤,滤饼用乙醇洗涤烘干,烘干后的固体加入DMF,加热溶解,减压抽滤,滤去不溶物,滤液减压蒸干溶剂,得到的固体用乙醇洗涤得到1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸。
6.如权利要求1所述的1-乙酰胺基乙叉-1,1-二膦酸钙钠盐在制备放射性锶内污染促排药物中的应用。
7.如权利要求6所述的应用,其特征在于,所述的药物的剂型为溶液剂、片剂、胶囊剂、乳剂或混悬剂。
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