CN111333664A - 生物素交联剂、应用及其制备方法 - Google Patents

生物素交联剂、应用及其制备方法 Download PDF

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CN111333664A CN202010226124.7A CN202010226124A CN111333664A CN 111333664 A CN111333664 A CN 111333664A CN 202010226124 A CN202010226124 A CN 202010226124A CN 111333664 A CN111333664 A CN 111333664A
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Suzhou Highfine Biotech Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种新型的生物素交联剂、应用及其制备方法，所述生物素交联剂为6‑(生物素酰胺)己酸基琥珀酰亚胺酯磺酸钠盐，所述制备方法包括如下步骤：步骤S1,使生物素与N‑羟基琥珀酰亚胺发生缩合反应，生成生物素‑N‑琥珀酰亚胺基酯；步骤S2，使所述生物素‑N‑琥珀酰亚胺基酯与6‑氨基己酸反应生成生物素氨基己酸；步骤S3,使所述生物素氨基己酸与N‑羟基琥珀酰亚胺磺酸钠盐发生缩合反应，生成6‑(生物素酰胺)己酸基琥珀酰亚胺酯磺酸钠盐。根据本发明实施例的生物素交联剂的制备方法，合成路线简单、反应条件温和、操作简便、成本低、产率高、易于工业化生产；该生物素交联剂是一种水溶性的生物素交联剂，可以用于肿瘤治疗用药物靶向性修饰。

Description

生物素交联剂、应用及其制备方法
技术领域
本发明涉及化合物制备技术领域，具体涉及一种生物素交联剂、应用及其制备方法。
背景技术
生物素(Biotin)是存在于生物体中的生物活性小分子,是一种水溶性维生素，是人体和动物新陈代谢中不可缺少的物质。肿瘤细胞会过度表达生物素受体，需要大量的生物素供给才能满足其生长需求，因此将生物素连接到载体或药物上可以实现对肿瘤的靶向治疗。
近来，生物素衍生物成为人们研究的热点之一，其衍生物有生物素-肿瘤药物、生物素-蛋白、生物素-亲和素标记物等，该类化合物在肿瘤靶向治疗与诊断、基因治疗、化学蛋白质组学与药物靶点的发现等领域有着广泛的应用。
生物素衍生物引起众多学者的广泛关注，其原因主要有两个方面:一方面可用于肿瘤治疗，以期提高肿瘤药物的靶向性；另一方面，可用于肿瘤药物靶点的发现。此外，生物素衍生物在多药耐药性方面的研究也有重要的应用。
因此，生物素-药物衍生物的设计、制备及应用成为药物靶向性修饰的一个重要研究方向。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种新型的生物素交联剂，其具有水溶性，能够应用于肿瘤靶向治疗用药物。
本发明的目的还在于提供该生物素交联剂的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
根据本发明的一方面，提供一种生物素交联剂，所述生物素交联剂为6-(生物素酰胺)己酸基琥珀酰亚胺酯磺酸钠盐。
进一步地，所述6-(生物素酰胺)己酸基琥珀酰亚胺酯磺酸钠盐的结构式如下述式(1)所示：
Figure BDA0002427702720000021
根据本发明的另一方面，提供一种将上述生物素交联剂在肿瘤靶向治疗用药物修饰中的应用。
根据本发明的又一方面，提供一种生物素交联剂的制备方法，所述生物素交联剂为6-(生物素酰胺)己酸基琥珀酰亚胺酯磺酸钠盐，所述制备方法包括如下步骤：
步骤S1,使生物素与N-羟基琥珀酰亚胺发生缩合反应，生成生物素-N-琥珀酰亚胺基酯；
步骤S2，使所述生物素-N-琥珀酰亚胺基酯与6-氨基己酸反应生成生物素氨基己酸；
步骤S3,使所述生物素氨基己酸与N-羟基琥珀酰亚胺磺酸钠盐发生缩合反应，生成6-(生物素酰胺)己酸基琥珀酰亚胺酯磺酸钠盐。
进一步地，所述步骤S1中，使所述生物素与N-羟基琥珀酰亚胺在第一缩合剂的作用下发生所述缩合反应，所述第一缩合剂为DCC、DIC、EDC·HCl或其混合物。
进一步地，所述步骤S2中，在反应结束后，对于所述生物素氨基己酸进行纯化。
进一步地，所述纯化为利用异丙醇或甲醇进行重结晶。
进一步地，所述步骤S3中，使所述生物素氨基己酸与N-羟基琥珀酰亚胺磺酸钠盐在第二缩合剂的作用下发生缩合反应，所述第二缩合剂为DCC、DIC、EDC·HCl或其混合物。
需要说明的是，上述第一缩合剂和第二缩合剂彼此独立，也就是说，可以相同也可以不同。
进一步地，还包括如下步骤：
步骤S4，在反应结束后，对所述6-(生物素酰胺)己酸基琥珀酰亚胺酯磺酸钠盐进行纯化。
进一步地，所述步骤S1至步骤S3中，使用N,N-二甲基甲酰胺作为溶剂。
本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：
根据本发明实施例的生物素交联剂的制备方法，该方法具有合成路线简单、反应条件温和、操作简便、成本低、产率高、易于工业化生产的优点；
根据本发明实施例的生物素交联剂，是一种水溶性的生物素交联剂，可以用于肿瘤治疗用药物靶向性修饰。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明实施例的生物素交联剂，是6-(生物素酰胺)己酸基琥珀酰亚胺酯磺酸钠盐。
具体地，其结构式可以如下述式(1)所示：
Figure BDA0002427702720000041
该生物素交联剂具有水溶性，可以用于肿瘤治疗用药物靶向性修饰。
作为其制备方法，例如可以包括如下步骤：
步骤S1,使生物素与N-羟基琥珀酰亚胺发生缩合反应，生成生物素-N-琥珀酰亚胺基酯。
其中，所述生物素与N-羟基琥珀酰亚胺可以在第一缩合剂的作用下发生所述缩合反应，所述第一缩合剂为DCC、DIC、EDC·HCl或其混合物。
更具体地，例如：在生物素的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，加入DCC(或DCC的N,N-二甲基甲酰胺溶液)，并接着加入N-羟基琥珀酰亚胺，温度升至40-60℃进行反应，液相监控反应结束。待反应结束后，进行抽滤，其中的滤液通过旋转蒸发仪去除掉溶剂(即N,N-二甲基甲酰胺)，得到生物素-N-琥珀酰亚胺基酯。
步骤S2，使所述生物素-N-琥珀酰亚胺基酯与6-氨基己酸反应生成生物素氨基己酸。
更具体地，例如：将氨基己酸溶于1mol/l碳酸氢钠溶液中，控温在15℃左右，向其中滴加生物素-N-琥珀酰亚胺基酯溶于1L的N,N-二甲基甲酰胺的清液，滴加结束后，使其在室温下发生反应，生成生物素氨基己酸。
进一步地，在反应结束后，对于所述生物素氨基己酸进行纯化。
例如：在室温过夜反应后，通过TLC监控显示原料反应结束。此后通过调节体系的PH值＜5，使得大量固体析出，接着进行抽滤，滤饼为所得到的生物素氨基己酸粗品。对该生物素氨基己酸粗品，直接用异丙醇或甲醇进行重结晶，可以使其纯化。
步骤S3,使所述生物素氨基己酸与N-羟基琥珀酰亚胺磺酸钠盐发生缩合反应，生成6-(生物素酰胺)己酸基琥珀酰亚胺酯磺酸钠盐。
其中，可以使所述生物素氨基己酸与N-羟基琥珀酰亚胺磺酸钠盐在第二缩合剂的作用下发生缩合反应，所述第二缩合剂为DCC、DIC、EDC·HCl或其混合物。
具体地，例如：将生物素氨基己酸加热溶于N,N-二甲基甲酰胺中，再向其中加入DCC、N-羟基琥珀酰亚胺磺酸钠盐，室温下进行反应，生成6-(生物素酰胺)己酸基琥珀酰亚胺酯磺酸钠盐。
步骤S4，在反应结束后，对所述6-(生物素酰胺)己酸基琥珀酰亚胺酯磺酸钠盐进行纯化。
具体地，例如：将体系冷至20℃以下，过滤，滤液用旋转蒸发仪减压浓缩掉N,N-二甲基甲酰胺，加入异丙醇回流打浆，趁热抽滤，滤饼部分即为6-(生物素酰胺)己酸基琥珀酰亚胺酯磺酸钠盐。滤饼还可以进一步进行异丙醇回流打浆、洗涤、抽滤、干燥等。
下面，通过具体实施例进一步详细描述本发明。
实施例1：
2L三口烧瓶中，加入50g生物素和1L N,N-二甲基甲酰胺，搅拌十分钟后，室温(25℃)下，向其中加入55.2g DCC溶于100ml N,N-二甲基甲酰胺的溶液，接着加入28.1g N-羟基琥珀酰亚胺，升温至45℃左右反应12h，液相监控反应结束。停止反应，抽滤，滤液用旋转蒸发仪减压浓缩掉N,N-二甲基甲酰胺，得到生物素-N-琥珀酰亚胺基酯65.1g，此步骤摩尔收率93.1％。
5L三口烧瓶中，强磁力搅拌，26.2g氨基己酸溶于800ml 1mol/l碳酸氢钠溶液中，控温在15℃左右，向其中滴加65.1g生物素-N-琥珀酰亚胺基酯溶于1L N,N-二甲基甲酰胺的清液，滴加过程中，有白色浑浊析出，室温过夜反应，TLC监控显示原料反应完。用1mol/l的稀盐酸1L调体系PH＜5，期间有大量固体析出，抽滤，滤饼用0.1mol/l的稀盐酸洗涤两遍，再用少量异丙醇洗涤。
得到的生物素氨基己酸粗品不烘干，直接用2L异丙醇重结晶，降温至10℃，抽滤，滤饼用少量异丙醇洗涤，真空干燥，得白色固体粉末生物素氨基己酸56.7g，此步骤摩尔收率83.2％。
5L三口烧瓶中，磁力搅拌，56.7g生物素氨基己酸加热溶于2L的N,N-二甲基甲酰胺中，再向其中加入63.2g DCC，31.5g N-羟基琥珀酰亚胺磺酸钠盐，室温反应半小时后，缓慢升温至40-45℃反应，期间体系变澄清。维持40-45℃反应24小时左右，液相监控反应结束。
将体系冷至20℃以下，过滤，滤液用旋转蒸发仪减压浓缩掉N,N-二甲基甲酰胺，加2L异丙醇回流打浆，趁热抽滤，滤饼继续用2L异丙醇回流打浆一遍，抽滤，滤饼真空干燥，得70.5g产品，此步骤摩尔收率79.8％。
对反应产物进行核磁共振表征，数据如下：
HNMR(400MHz,DMSO)：δ1.2-1.5(m,10H,CH2)，δ1.6(m,2H,CH2)，δ2.0(m,2H,CH2)，δ2.5(m,1H,CH)，δ2.6-3.1(m,8H,CH2)，δ3.9(m,1H,CH)，δ4.1(m,1H,CH)，δ4.3(m,1H,CH)，δ6.3-6.4(m,2H,CHCH)，δ7.7(m,1H,CH)
实施例2：
2L三口烧瓶中，加入50g生物素和1L N,N-二甲基甲酰胺，搅拌十分钟后，室温(25℃)下，向其中加入50.6g DIC，接着加入28.1g N-羟基琥珀酰亚胺，升温至45℃左右反应12h，液相监控反应结束。停止反应，抽滤，滤液用旋转蒸发仪减压浓缩掉N,N-二甲基甲酰胺，固体再加200ml甲醇打浆半小时，得到生物素-N-琥珀酰亚胺基酯63.6g，此步骤摩尔收率90.9％。
5L三口烧瓶中，强磁力搅拌，25.6g氨基己酸溶于800ml 1mol/l碳酸氢钠溶液中，控温在15℃左右，向其中滴加63.6g生物素-N-琥珀酰亚胺基酯溶于1L N,N-二甲基甲酰胺的清液，滴加过程中，有白色浑浊析出，室温过夜反应，TLC监控显示原料反应完。用1mol/l的稀盐酸1L调体系PH＜5，期间有大量固体析出，抽滤，滤饼用0.1mol/l的稀盐酸洗涤两遍，再用少量异丙醇洗涤。
得到的生物素氨基己酸粗品不烘干，直接用2L异丙醇重结晶，降温至10℃，抽滤，滤饼用少量异丙醇洗涤，真空干燥，得白色固体粉末生物素氨基己酸52.2g，此步骤摩尔收率78.4％。
5L三口烧瓶中，磁力搅拌，52.2g生物素氨基己酸加热溶于2L的N,N-二甲基甲酰胺中，再向其中加入63.2g DCC，29.0g N-羟基琥珀酰亚胺磺酸钠盐，室温反应半小时后，缓慢升温至40-45℃反应，期间体系变澄清。维持40-45℃反应24小时左右，液相监控反应结束。
将体系冷至20℃以下，过滤，滤液用旋转蒸发仪减压浓缩掉N,N-二甲基甲酰胺，加2L异丙醇回流打浆，趁热抽滤，滤饼继续用2L异丙醇回流打浆一遍，抽滤，滤饼真空干燥，得62.1g产品，此步骤摩尔收率75.6％。
对反应产物进行核磁共振表征，数据如下：
HNMR(400MHz,DMSO)：δ1.2-1.5(m,10H,CH2)，δ1.6(m,2H,CH2)，δ2.0(m,2H,CH2)，δ2.5(m,1H,CH)，δ2.6-3.1(m,8H,CH2)，δ3.9(m,1H,CH)，δ4.1(m,1H,CH)，δ4.3(m,1H,CH)，δ6.3-6.4(m,2H,CHCH)，δ7.7(m,1H,CH)
实施例3：
2L三口烧瓶中，加入50g生物素和1L N,N-二甲基甲酰胺，搅拌十分钟后，室温(25℃)下，向其中加入50.6g DIC，接着加入28.1g N-羟基琥珀酰亚胺，升温至45℃左右反应12h，液相监控反应结束。停止反应，抽滤，滤液用旋转蒸发仪减压浓缩掉N,N-二甲基甲酰胺，固体再加200ml甲醇打浆半小时，得到生物素-N-琥珀酰亚胺基酯63.6g，此步骤摩尔收率90.9％。
5L三口烧瓶中，强磁力搅拌，25.6g氨基己酸溶于800ml 1mol/l碳酸氢钠溶液中，控温在15℃左右，向其中滴加63.6g生物素-N-琥珀酰亚胺基酯溶于1L N,N-二甲基甲酰胺的清液，滴加过程中，有白色浑浊析出，室温过夜反应，TLC监控显示原料反应完。用1mol/l的稀盐酸1L调体系PH＜5，期间有大量固体析出，抽滤，滤饼用0.1mol/l的稀盐酸洗涤两遍，再用少量异丙醇洗涤。
得到的生物素氨基己酸粗品不烘干，直接用2L异丙醇重结晶，降温至10℃，抽滤，滤饼用少量异丙醇洗涤，真空干燥，得白色固体粉末生物素氨基己酸52.2g，此步骤摩尔收率78.4％。
5L三口烧瓶中，磁力搅拌，52.2g生物素氨基己酸加热溶于2L的N,N-二甲基甲酰胺中，再向其中加入46.4g DIC，29.0g N-羟基琥珀酰亚胺磺酸钠盐，室温反应半小时后，缓慢升温至40-45℃反应，期间体系变澄清。维持40-45℃反应24小时左右，液相监控反应结束。
将体系冷至20℃以下，过滤，滤液用旋转蒸发仪减压浓缩掉N,N-二甲基甲酰胺，加2L异丙醇回流打浆，趁热抽滤，滤饼继续用2L异丙醇回流打浆一遍，抽滤，滤饼真空干燥，得60.2g产品，此步骤摩尔收率75.1％。
对反应产物进行核磁共振表征，数据如下：
HNMR(400MHz,DMSO)：δ1.2-1.5(m,10H,CH2)，δ1.6(m,2H,CH2)，δ2.0(m,2H,CH2)，δ2.5(m,1H,CH)，δ2.6-3.1(m,8H,CH2)，δ3.9(m,1H,CH)，δ4.1(m,1H,CH)，δ4.3(m,1H,CH)，δ6.3-6.4(m,2H,CHCH)，δ7.7(m,1H,CH)
实施例4：
2L三口烧瓶中，加入50g生物素和1L N,N-二甲基甲酰胺，搅拌十分钟后，室温(25℃)下，向其中加入50.6g DIC，接着加入28.1g N-羟基琥珀酰亚胺，升温至45℃左右反应12h，液相监控反应结束。停止反应，抽滤，滤液用旋转蒸发仪减压浓缩掉N,N-二甲基甲酰胺，固体再加200ml甲醇打浆半小时，得到生物素-N-琥珀酰亚胺基酯63.6g，此步骤摩尔收率90.9％。
5L三口烧瓶中，强磁力搅拌，25.6g氨基己酸溶于800ml 1mol/l碳酸氢钠溶液中，控温在15℃左右，向其中滴加63.6g生物素-N-琥珀酰亚胺基酯溶于1L N,N-二甲基甲酰胺的清液，滴加过程中，有白色浑浊析出，室温过夜反应，TLC监控显示原料反应完。用1mol/l的稀盐酸1L调体系PH＜5，期间有大量固体析出，抽滤，滤饼用0.1mol/l的稀盐酸洗涤两遍，再用少量异丙醇洗涤。
得到的生物素氨基己酸粗品不烘干，直接用2L异丙醇重结晶，降温至10℃，抽滤，滤饼用少量异丙醇洗涤，真空干燥，得白色固体粉末生物素氨基己酸52.2g，此步骤摩尔收率78.4％。
5L三口烧瓶中，磁力搅拌，52.2g生物素氨基己酸加热溶于2L的N,N-二甲基甲酰胺中，再向其中加入70.6g EDC·HCl，29.0g N-羟基琥珀酰亚胺磺酸钠盐，室温反应半小时后，缓慢升温至40-45℃反应，期间体系变澄清。维持40-45℃反应24小时左右，液相监控反应结束。
将体系冷至20℃以下，过滤，滤液用旋转蒸发仪减压浓缩掉N,N-二甲基甲酰胺，加2L异丙醇回流打浆，趁热抽滤，滤饼继续用2L异丙醇回流打浆一遍，抽滤，滤饼真空干燥，得55.8g产品，此步骤摩尔收率69.6％。
对反应产物进行核磁共振表征，数据如下：
HNMR(400MHz,DMSO)：δ1.2-1.5(m,10H,CH2)，δ1.6(m,2H,CH2)，δ2.0(m,2H,CH2)，δ2.5(m,1H,CH)，δ2.6-3.1(m,8H,CH2)，δ3.9(m,1H,CH)，δ4.1(m,1H,CH)，δ4.3(m,1H,CH)，δ6.3-6.4(m,2H,CHCH)，δ7.7(m,1H,CH)
实施例5：
2L三口烧瓶中，加入50g生物素和1L N,N-二甲基甲酰胺，搅拌十分钟后，室温(25℃)下，向其中加入50.6g DIC，接着加入28.1g N-羟基琥珀酰亚胺，升温至45℃左右反应12h，液相监控反应结束。停止反应，抽滤，滤液用旋转蒸发仪减压浓缩掉N,N-二甲基甲酰胺，固体再加200ml甲醇打浆半小时，得到生物素-N-琥珀酰亚胺基酯63.6g，此步骤摩尔收率90.9％。
5L三口烧瓶中，强磁力搅拌，25.6g氨基己酸溶于800ml 1mol/l碳酸氢钠溶液中，控温在15℃左右，向其中滴加63.6g生物素-N-琥珀酰亚胺基酯溶于1L N,N-二甲基甲酰胺的清液，滴加过程中，有白色浑浊析出，室温过夜反应，TLC监控显示原料反应完。用1mol/l的稀盐酸1L调体系PH＜5，期间有大量固体析出，抽滤，滤饼用0.1mol/l的稀盐酸洗涤两遍，再用少量异丙醇洗涤。
得到的生物素氨基己酸粗品不烘干，直接用1L甲醇重结晶，降温至10℃，抽滤，滤饼用少量异丙醇洗涤，真空干燥，得白色固体粉末生物素氨基己酸51.0g，此步骤摩尔收率76.6％。
5L三口烧瓶中，磁力搅拌，51.0g生物素氨基己酸加热溶于2L的N,N-二甲基甲酰胺中，再向其中加入69.0g EDC·HCl，29.0g N-羟基琥珀酰亚胺磺酸钠盐，室温反应半小时后，缓慢升温至40-45℃反应，期间体系变澄清。维持40-45℃反应24小时左右，液相监控反应结束。
将体系冷至20℃以下，过滤，滤液用旋转蒸发仪减压浓缩掉N,N-二甲基甲酰胺，加2L甲醇回流打浆，趁热抽滤，滤饼继续用2L甲醇回流打浆一遍，抽滤，滤饼真空干燥，得52.2g产品，此步骤摩尔收率65.1％。
对反应产物进行核磁共振表征，数据如下：
HNMR(400MHz,DMSO)：δ1.2-1.5(m,10H,CH2)，δ1.6(m,2H,CH2)，δ2.0(m,2H,CH2)，δ2.5(m,1H,CH)，δ2.6-3.1(m,8H,CH2)，δ3.9(m,1H,CH)，δ4.1(m,1H,CH)，δ4.3(m,1H,CH)，δ6.3-6.4(m,2H,CHCH)，δ7.7(m,1H,CH)
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种生物素交联剂，其特征在于，所述生物素交联剂为6-(生物素酰胺)己酸基琥珀酰亚胺酯磺酸钠盐。
2.根据权利要求1所述的生物素交联剂，其特征在于，所述6-(生物素酰胺)己酸基琥珀酰亚胺酯磺酸钠盐的结构式如下述式(1)所示。
Figure FDA0002427702710000011
3.根据权利要求1或2所述的生物素交联剂在肿瘤靶向治疗用药物修饰中的应用。
4.一种生物素交联剂的制备方法，其特征在于，所述生物素交联剂为6-(生物素酰胺)己酸基琥珀酰亚胺酯磺酸钠盐，所述制备方法包括如下步骤：
步骤S1,使生物素与N-羟基琥珀酰亚胺发生缩合反应，生成生物素-N-琥珀酰亚胺基酯；
步骤S2，使所述生物素-N-琥珀酰亚胺基酯与6-氨基己酸反应生成生物素氨基己酸；
步骤S3,使所述生物素氨基己酸与N-羟基琥珀酰亚胺磺酸钠盐发生缩合反应，生成6-(生物素酰胺)己酸基琥珀酰亚胺酯磺酸钠盐。
5.根据权利要求4所述的生物素交联剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，使所述生物素与N-羟基琥珀酰亚胺在第一缩合剂的作用下发生所述缩合反应，所述第一缩合剂为DCC、DIC、EDC·HCl或其混合物。
6.根据权利要求4所述的生物素交联剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，在反应结束后，对于所述生物素氨基己酸进行纯化。
7.根据权利要求6所述的生物素交联剂的制备方法，其特征在于，所述纯化为利用异丙醇或甲醇进行重结晶。
8.根据权利要求4所述的生物素交联剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，使所述生物素氨基己酸与N-羟基琥珀酰亚胺磺酸钠盐在第二缩合剂的作用下发生缩合反应，所述第二缩合剂为DCC、DIC、EDC·HCl或其混合物。
9.根据权利要求4所述的生物素交联剂的制备方法，其特征在于，还包括如下步骤：
步骤S4，在反应结束后，对所述6-(生物素酰胺)己酸基琥珀酰亚胺酯磺酸钠盐进行纯化。
10.根据权利要求4至9任一项所述的生物素交联剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1至步骤S3中，使用N,N-二甲基甲酰胺作为溶剂。
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