CN110343238B - 一种酸敏感全降解两亲性化合物及其制备方法与用途 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明涉及有机合成领域,更具体的说是涉及一种酸敏感全降解两亲性化合物及其制备方法与用途。
背景技术
癌症已成为危害人类健康的最主要疾病,治疗癌症的重要手段之一是药物治疗,然而许多抗癌药物存在着难溶于水、稳定性差等缺陷。如喜树碱、紫杉醇、阿霉素、5-氟尿嘧啶等都因溶解度差而难以被生物体很好地利用;目前,最可行的方式是将抗癌药物包封于药物载体中,通过药物载体将抗癌药物输送至病灶区,使病灶区的药物浓度相对增高,进而降低药物的毒性并提高其疗效。
药物载体的种类众多,较为成熟的有微囊与微球、纳米材料和脂质体。其中纳米材料能够穿越许多生物屏障到达病灶区,例如通过血脑屏障把药物输送到脑部,因此纳米药物载体的相关研究受到了业界越来越多的关注;但现有的纳米材料其降解率较低,无法实现全降解;同时还难以被人体所排出,容易对人体造成一定伤害,大大限制了其在药物载体上的实际应用。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种酸敏感全降解两亲性化合物及其制备方法与用途,该化合物能够作为药物载体使用
为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:一种酸敏感全降解两亲性化合物,包括下列摩尔份物质组成:
三乙二醇单甲醚0.5-1.5份;
乙烯基二乙二醇醚32-40份;
乙烯基羟丁基醚5-8份。
作为本发明的进一步改进,所述三乙二醇单甲醚、乙烯基二乙二醇醚和乙烯基羟丁基醚的反应是在溶剂中进行,所述溶剂为二氯甲烷。
作为本发明的进一步改进,所述三乙二醇单甲醚、乙烯基二乙二醇醚和乙烯基羟丁基醚在溶剂中反应时,还向溶剂中加入了催化剂,所述催化剂为对甲苯磺酸。
作为本发明的进一步改进,所述化合物的分子结构式为
其中n1,m1均为聚合度,n1为5-20、m1为5-10;所述化合物的数均分子量为1000-3500。
作为本发明的进一步改进,一种酸敏感全降解两亲性化合物的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一:将三乙二醇单甲醚和催化剂放入盛有溶剂的反应容器中,在温度为0-10℃,转速为200-600r/min的条件下搅拌混合,形成第一混合液;
步骤二:将乙烯基二乙二醇醚放入盛有溶剂的反应容器中搅拌混合,形成第二混合液;
步骤三:将第二混合液倒入第一混合液中搅拌混合,然后进行反应;反应结束后,进行过滤提纯,得到产物A;
步骤四:将产物A和催化剂依次放入盛有溶剂的反应容器中,在转速为200-600r/min的条件下搅拌混合,形成第三混合液;
步骤五:将乙烯基羟丁基醚放入盛有溶剂的反应容器中搅拌混合,形成第四混合液;
步骤六:将第四混合液倒入第三混合液中搅拌混合,然后进行反应;反应结束后,进行过滤提纯,得到化合物B。
作为本发明的进一步改进,步骤三和步骤六中然后进行反应均是指在温度为0-5℃,转速为1500-2000r/min的条件下进行反应,反应时间为1-3h。
作为本发明的进一步改进,所述化合物的分子结构式为
其中n2,m2均为聚合度,n2为3-7,m2为5-13;所述化合物的数均分子量为1000-2600。
作为本发明的进一步改进,一种酸敏感全降解两亲性化合物的制备方法,包括以下步骤:
S1:将三乙二醇单甲醚和催化剂放入盛有溶剂的反应容器中,在温度为0-10℃,转速为200-600r/min的条件下搅拌混合,形成第一混合液;
S2:将乙烯基羟丁基醚放入盛有溶剂的反应容器中搅拌混合,形成第二混合液;
S3:将第二混合液倒入第一混合液中搅拌混合,然后进行反应;反应结束后,进行过滤提纯,得到产物C;
S4:将产物C和催化剂依次放入盛有溶剂的反应容器中,在转速为200-600r/min的条件下搅拌混合,形成第三混合液;
S5:将乙烯基二乙二醇醚放入盛有溶剂的反应容器中搅拌混合,形成第四混合液;
S6:将第四混合液倒入第三混合液中搅拌混合,然后进行反应;反应结束后,进行过滤提纯,得到化合物D。
作为本发明的进一步改进,S3和S6中然后进行反应均是指在温度为0-5℃,转速为1500-2000r/min的条件下进行反应,反应时间为1-3h。
作为本发明的进一步改进,所述化合物作为药物载体使用。
本发明的有益效果:通过以三乙二醇单甲醚、乙烯基二乙二醇醚和乙烯基羟丁基醚这三种物质作为反应物进行反应,整个反应在以二氯甲烷作为溶剂的反应体系中进行反应,同时加入了催化剂对甲苯磺酸以加快反应速率;本发明分两步进行反应,反应步骤较少,适合工业化生产;同时反应温度在0-10℃之间,整个反应在常压下进行,反应条件十分温和,不会对人体造成影响,保证了工作人员的安全;同时原料无毒,容易得到;在反应时不产生任何有毒有害物质,绿色环保,利于可持续发展
作为本发明的创造性之一,本发明中反应物加入反应体系中顺序的不同,会使得最终制得的化合物的结构式也不同;如果在反应时,先加入的反应物为三乙二醇单甲醚和乙烯基二乙二醇醚这两种物质,等这两种物质反应完全后,再加入乙烯基羟丁基醚进行反应,最终得到的产物是化合物B,化合物B的结构式为
其中n1为5-20、m1为5-10;化合物B的数均分子量为1000-3500;而如果在反应时,先加入的反应物为三乙二醇单甲醚和乙烯基羟丁基醚这两种物质,等这两种物质反应完全后,再加入乙烯基二乙二醇醚进行反应,那么最终得到的产物是化合物D,化合物D的结构式为
化合物B和化合物D的一端为甲基,为亲油基团,另一端为羟基,为亲水基团,即化合物B和化合物D均是两亲性化合物,能够在水中自组装成纳米胶束;并且该纳米胶束能够封装药物,实现对药物的运输;同时该纳米胶束在酸性条件下就可以发生降解,降解形成小分子,最终变成水和二氧化碳,实现了真正意义上的全降解,降解率视为100%,不会对人体造成任何伤害;该化合物能够作为药物载体使用,特别适合作为一些抗癌药物的靶向载体;
附图说明
图1为本发明实施例1的反应方程式;
图2为本发明实施例1制得的产物化合物B的核磁共振氢谱图;
图3为本发明实施例1制得的产物化合物B的红外光谱图;
图4为本发明实施例1制得的产物化合物B酸降解前后的的DLS粒径图;
图5为本发明实施例1制得的产物化合物B降解前后的GPC图;
图6为本发明实施例4的反应方程式;
图7为本发明实施例4制得的产物化合物D的核磁共振氢谱图;
图8为本发明实施例4制得的产物化合物D的红外光谱图;
图9为本发明实施例4制得的产物化合物D酸降解前后的的DLS粒径图;
图10为本发明实施例4制得的产物化合物D降解前后的GPC图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明进一步详细说明。
实施例1
一种酸敏感全降解两亲性化合物的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:将1.64g(10mmol)三乙二醇单甲醚、0.095g(0.5mmol)对甲苯磺酸放入盛有20ml二氯甲烷的反应容器中,在温度为5℃,转速为400r/min的条件下搅拌混合,形成第一混合液;
步骤二:将52.9g(0.4mol)份乙烯基二乙二醇醚放入盛有20ml二氯甲烷的反应容器中搅拌混合,形成第二混合液;
步骤三:将第二混合液倒入第一混合液中搅拌混合,然后在温度为3℃,转速为1800r/min的条件下进行反应,反应时间为1h;反应结束后,用二氯甲烷洗涤三次,收集有机相,在35℃、0.09Mpa下干燥5-10min,获得粗产物;粗产物用硅胶柱层析(展开剂为石油醚:乙酸乙酯=1:1)分离得到纯产物A;
步骤四:将步骤三得到的产物A和0.095g(0.5mmol)对甲苯磺酸依次放入盛有20ml二氯甲烷的反应容器中,在转速为600r/min的条件下搅拌混合,形成第三混合液;
步骤五:将7.78g(67mmol)乙烯基羟丁基醚放入盛有20ml二氯甲烷的反应容器中搅拌混合,形成第四混合液;
步骤六:将第四混合液倒入第三混合液中搅拌混合,然后在温度为3℃,转速为1800r/min的条件下进行反应,反应时间为1h;反应结束后,用二氯甲烷洗涤三次,收集有机相,在35℃、0.09Mpa下干燥5-10min,获得粗产物;粗产物用硅胶柱层析(展开剂为石油醚:乙酸乙酯=1:1)分离得到化合物B,通过GPC测得该化合物B的分子量为2569。
实施例2
将实施例1步骤二中乙烯基二乙二醇醚的添加量设置成47.6g(0.36mol),步骤五中乙烯基羟丁基醚的添加量设置成9.92g(80mmol),其他条件不变,最终制得化合物B,通过GPC测得该化合物B的分子量为3028。
实施例3
将实施例1步骤二中乙烯基二乙二醇醚的添加量设置成42.3g(0.32mol),步骤五中乙烯基羟丁基醚的添加量设置成6.39g(55mmol),其他条件不变,最终制得化合物B,通过GPC测得该化合物B的分子量为1472。
实施例1至3的反应方程式均为:
实施例4
一种酸敏感全降解两亲性化合物的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:将1.64g(10mmol)三乙二醇单甲醚、0.095g(0.5mmol)对甲苯磺酸放入盛有20ml二氯甲烷的反应容器中,在温度为4℃,转速为600r/min的条件下搅拌混合,形成第一混合液;
步骤二:将7.78g(67mmol)乙烯基羟丁基醚放入盛有20ml二氯甲烷的反应容器中搅拌混合,形成第二混合液;
步骤三:将第二混合液倒入第一混合液中搅拌混合,然后在温度为3℃,转速为1800r/min的条件下进行反应,反应时间为1h;反应结束后,用二氯甲烷洗涤三次,收集有机相,在35℃、0.09Mpa下干燥8min,获得粗产物;粗产物用硅胶柱层析(展开剂为石油醚:乙酸乙酯=1:1)分离得到纯产物C;
步骤四:将产物C和0.095g(0.5mmol)对甲苯磺酸依次放入盛有20ml二氯甲烷的反应容器中,在转速为600r/min的条件下搅拌混合,形成第三混合液;
步骤五:将52.9g(0.4mol)份乙烯基二乙二醇醚放入盛有20ml二氯甲烷的反应容器中搅拌混合,形成第四混合液;
步骤六:将第四混合液倒入第三混合液中搅拌混合,然后在温度为2℃,转速为1800r/min的条件下进行反应,反应时间为1h;反应结束后,用二氯甲烷洗涤三次,收集有机相,在35℃、0.09Mpa下干燥5-10min,获得粗产物;粗产物用硅胶柱层析(展开剂为石油醚:乙酸乙酯=1:1)分离得到化合物D,通过GPC测得该化合物D的分子量为1841。
实施例5
将实施例4步骤二中乙烯基羟丁基醚的添加量设置成9.92g(80mmol),步骤五中乙烯基二乙二醇醚的添加量设置成47.6g(0.36mol),其他条件不变,最终制得化合物D,通过GPC测得该化合物D的分子量为2356。
实施例6
将实施例4步骤二中乙烯基羟丁基醚的添加量设置成6.39g(55mmol),步骤五中乙烯基二乙二醇醚的添加量设置成42.3g(0.32mol),其他条件不变,最终制得化合物D,通过GPC测得该化合物D的分子量为1279。
实施例4至6的反应方程式均为:
将实施例1制得的产物化合物B用核磁共振仪进行检测,制得的图像如图2.
实施例1产物化合物B的核磁共振氢谱图:(1H NMR 500MHz,CDCl3)δ5.03–4.58(m,57H),δ3.94–3.84(m,44H),δ3.79–3.53(m,196H),δ3.40(s,J=22.2Hz,3H),δ1.77–1.55(m,88H),δ1.36–1.21(m,171H)。
图3为实施例1产物化合物B的红外光谱图;从红外谱图中可以看出,在吸收波数为3453cm-1处的宽峰,判定为羟基的伸缩振动;在吸收波数为1058cm-1处有一强吸收峰,为C-O-C醚键的伸缩振动;在吸收波数为2870cm-1的中强峰,判定为亚甲基的对称伸缩振动;在吸收波数为1448cm-1处的是亚甲基的变形振动峰;在吸收波数为1381cm-1处的吸收峰,为甲基的对称变形振动。
图2和图3同时证明了实施例1所得产物化合物B的合成成功,其结构式为:
将实施例1制得的化合物B制成纳米胶束,其制备方法为:
S1:将20mg化合物B(实施例1制得)溶于2ml四氢呋喃中,形成溶液;
S2:取20ulS1中制得的溶液加入到2ml去离子水中,混合搅拌制得纳米胶束。酸降解试验:
将0.1g化合物B纳米胶束放入pH=7.0的0.2mol/L的磷酸盐缓冲溶液(PBS溶液)中,用粒径测试仪测得其DLS粒径,用GPC测其分子量;测试完后,加入0.2mol/L的磷酸氢二钠水溶液直至溶液pH为4.6,2h后再用粒径测试仪测得其DLS粒径,同时用GPC测其分子量。
参照图4所示:化合物B纳米胶束酸降解前后的DLS粒径图。由图4可知,加酸前后,粒径发生明显变化,证明纳米胶束在酸性条件下发生了降解,证明了该化合物B在酸性条件下能够发生降解。
参照图5所示:化合物B纳米胶束酸降解前后的GPC图。由图5可知,加酸前后,分子量发生明显变小,证明纳米胶束在酸性条件下发生了降解,进一步证明了该化合物B在酸性条件下能够发生降解。
其降解机理如下反应式所示:
实施例1制得的化合物B在酸性条件下会发生降解,形成小分子物质,这些小分子物质最终能够分解成水和二氧化碳,实现真正意义上的全降解,降解率可视为100%。
装载尼罗红实验:
将0.1g实施例1制得化合物B溶于10ml四氢呋喃中,形成溶液A,将0.5ml溶液A与5ml去离子水混合,然后加入0.05g尼罗红,在100rad/min的条件搅拌10min,形成混合液;然后对混合液进行紫外测试;
实验结果:由于尼罗红不溶于水,所以在只有尼罗红时,紫外光谱图中没有吸收峰;而当用本发明的化合物纳米胶束装载尼罗红后,在其紫外光谱中发现在497cm-1处有一个吸收峰,因此可证明本发明制得的化合物B纳米胶束封装药物的可行性,即本发明制得的化合物B能够作为药物载体使用。
将实施例4制得的产物化合物D用核磁共振仪进行检测,制得的图像如图7.
实施例4产物化合物D的核磁共振氢谱图:(1H NMR 500MHz,CDCl3)δ5.00–4.65(m,41H),δ3.94–3.84(m,70H),δ3.79–3.55(m,249H),δ1.71(dt,J=37.7,25.0Hz,24H),δ1.36–1.23(m,123H)。
图8为实施例4产物化合物B的红外光谱图;从红外谱图中可以看出,在吸收波数为3486cm-1处的宽峰,判定为羟基的伸缩振动;在吸收波数为1060cm-1处有一强吸收峰,为C-O-C醚键的伸缩振动;在吸收波数为2870cm-1的中强峰,判定为亚甲基的对称伸缩振动,在吸收波数为1455cm-1处的是亚甲基的变形振动峰;在吸收波数为1383cm-1处的吸收峰,为甲基的对称变形振动。
图7和图8同时证明了实施例4所得产物化合物D的合成成功,其结构式为:
将实施例4制得的化合物D制成纳米胶束,其制备方法为:
S1:将20mg化合物D(实施例4制得)溶于2ml四氢呋喃中,形成溶液;
S2:取20ulS1中制得的溶液加入到2ml去离子水中,混合搅拌制得纳米胶束。
酸降解试验:
将0.1g化合物D纳米胶束放入pH=7.0的0.2mol/L的磷酸盐缓冲溶液(PBS溶液)中,用粒径测试仪测得其DLS粒径,并用GPC测其分子量;测试完后,加入0.2mol/L的磷酸氢二钠水溶液直至溶液pH为4.6,2h后再用粒径测试仪测得其DLS粒径,同时用GPC测其分子量。
参照图9所示:化合物D纳米胶束酸降解前后的DLS粒径图。由图9可知,加酸前后,粒径发生明显变化,证明纳米胶束在酸性条件下发生了降解,证明了该化合物D在酸性条件下能够发生降解。
参照图10所示:化合物D纳米胶束酸降解前后的GPC图。由图10可知,相较于加酸前,加酸后化合物D纳米胶束的分子量发生明显变小,从而证明纳米胶束在酸性条件下发生了降解,进一步证明了该化合物D在酸性条件下能够发生降解。
其降解机理如下反应式所示:
实施例4制得的化合物D在酸性条件下会发生降解,形成小分子物质,这些小分子物质最终能够分解成水和二氧化碳,实现真正意义上的全降解,降解率可视为100%。
装载尼罗红实验:
将0.1g实施例4制得的化合物D溶于10ml四氢呋喃中,形成溶液A,将0.5ml溶液A与5ml去离子水混合,然后加入0.05g尼罗红,在100rad/min的条件搅拌10min,形成混合液;然后对混合液进行紫外测试;
实验结果:由于尼罗红不溶于水,所以在只有尼罗红时,紫外光谱图中没有吸收峰;而当用本发明的化合物纳米胶束装载尼罗红后,在其紫外光谱中发现在494cm-1处有一个吸收峰,因此可证明本发明制得的化合物D纳米胶束封装药物的可行性,即本发明制得的化合物能够作为药物载体使用。
本发明制备的酸敏感全降解两亲性化合物,通过以三乙二醇单甲醚、乙烯基二乙二醇醚和乙烯基羟丁基醚这三种物质作为反应物进行反应,整个反应在以二氯甲烷作为溶剂的反应体系中进行反应,同时加入了催化剂对甲苯磺酸以加快反应速率;本发明分两步进行反应,反应步骤较少,适合工业化生产;同时反应温度为0-10℃之间,整个反应在常压下进行,反应条件十分温和,不会对人体造成影响,保证了工作人员的安全;同时原料无毒,容易得到,在反应时不产生任何有毒有害物质,绿色环保,利于可持续发展
作为本发明的创造性之一,本发明中反应物加入反应体系中顺序的不同,会使得最终制得的化合物的结构式也不同;如果在反应时,先加入的反应物为三乙二醇单甲醚和乙烯基二乙二醇醚这两种物质,等这两种物质反应完全后,再加入乙烯基羟丁基醚进行反应,最终得到的产物是化合物B,化合物B的结构式为
其中n1为5-20、m1为5-10;化合物B的数均分子量为1000-3500;而如果在反应时,先加入的反应物为三乙二醇单甲醚和乙烯基羟丁基醚这两种物质,等这两种物质反应完全后,再加入乙烯基二乙二醇醚进行反应,那么最终得到的产物是化合物D,化合物D的结构式为
化合物B和化合物D的一端为甲基,为亲油基团,另一端为羟基,为亲水基团,即化合物B和化合物D均是两亲性化合物,能够在水中自组装成纳米胶束;并且该纳米胶束能够封装药物,实现对药物的运输;同时该纳米胶束在酸性条件下就可以发生降解,降解形成小分子,最终变成水和二氧化碳,实现了真正意义上的全降解,降解率视为100%,不会对人体造成任何伤害;该化合物能够作为药物载体使用,特别适合作为一些抗癌药物的靶向载体;
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种酸敏感全降解两亲性化合物,其特征在于:由下列摩尔份物质反应制成:
三乙二醇单甲醚0.5-1.5份;
乙烯基二乙二醇醚32-40份;
乙烯基羟丁基醚5-8份。
2.根据权利要求1所述的一种酸敏感全降解两亲性化合物,其特征在于:所述三乙二醇单甲醚、乙烯基二乙二醇醚和乙烯基羟丁基醚的反应是在溶剂中进行,所述溶剂为二氯甲烷。
3.根据权利要求2所述的一种酸敏感全降解两亲性化合物,其特征在于:所述三乙二醇单甲醚、乙烯基二乙二醇醚和乙烯基羟丁基醚在溶剂中反应时,还向溶剂中加入了催化剂,所述催化剂为对甲苯磺酸。
5.如权利要求4所述的一种酸敏感全降解两亲性化合物的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一:将三乙二醇单甲醚和催化剂放入盛有溶剂的反应容器中,在温度为0-10℃,转速为200-600r/min的条件下搅拌混合,形成第一混合液;
步骤二:将乙烯基二乙二醇醚放入盛有溶剂的反应容器中搅拌混合,形成第二混合液;
步骤三:将第二混合液倒入第一混合液中搅拌混合,然后进行反应;反应结束后,进行过滤提纯,得到产物A;
步骤四:将产物A和催化剂依次放入盛有溶剂的反应容器中,在转速为200-600r/min的条件下搅拌混合,形成第三混合液;
步骤五:将乙烯基羟丁基醚放入盛有溶剂的反应容器中搅拌混合,形成第四混合液;
步骤六:将第四混合液倒入第三混合液中搅拌混合,然后进行反应;反应结束后,进行过滤提纯,得到化合物B。
6.根据权利要求5所述的一种酸敏感全降解两亲性化合物的制备方法,其特征在于:步骤三和步骤六中然后进行反应均是指在温度为0-5℃,转速为1500-2000r/min的条件下进行反应,反应时间为1-3h。
8.如权利要求7所述的一种酸敏感全降解两亲性化合物的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1:将三乙二醇单甲醚和催化剂放入盛有溶剂的反应容器中,在温度为0-10℃,转速为200-600r/min的条件下搅拌混合,形成第一混合液;
S2:将乙烯基羟丁基醚放入盛有溶剂的反应容器中搅拌混合,形成第二混合液;
S3:将第二混合液倒入第一混合液中搅拌混合,然后进行反应;反应结束后,进行过滤提纯,得到产物C;
S4:将产物C和催化剂依次放入盛有溶剂的反应容器中,在转速为200-600r/min的条件下搅拌混合,形成第三混合液;
S5:将乙烯基二乙二醇醚放入盛有溶剂的反应容器中搅拌混合,形成第四混合液;
S6:将第四混合液倒入第三混合液中搅拌混合,然后进行反应;反应结束后,进行过滤提纯,得到化合物D。
9.根据权利要求8所述的一种酸敏感全降解两亲性化合物的制备方法,其特征在于:S3和S6中然后进行反应均是指在温度为0-5℃,转速为1500-2000r/min的条件下进行反应,反应时间为1-3h。
10.如权利要求4或7所述的一种酸敏感全降解两亲性化合物的用途,其特征在于:所述化合物作为药物载体使用。
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