CN1252045C - 端氨基聚氧乙烯的合成方法 - Google Patents

Abstract

一种端氨基聚氧乙烯的合成方法，属于化学和生物化学合成技术领域。该合成方法采用以下的合成路线：端异氰酸酯基聚氧乙烯与二元胺反应，制得端氨基聚氧乙烯的粗制品；提纯端氨基聚氧乙烯的粗制品，制得端氨基聚氧乙烯的精制品。该合成方法有原料来源丰富，成本低；合成路线简单；产物提纯步骤简单；产物产率高；可以通过选择不同碳链长度的二元胺来调节与氧原子相连的疏水端的长度和可用于蛋白质、多肽及酶等药物修饰的优点。

Description

端氨基聚氧乙烯的合成方法

                           技术领域

本发明涉及一种端氨基聚氧乙烯的合成方法，属于化学和生物化学合成技术领域。

                           发明背景

具有生物活性的蛋白质在生化药物方面具有不可估量的潜力，但是大多数多肽和蛋白质的生化药物具有非常快的代谢速度(plasma clearance)，并且能够被免疫，所以需要经常注射以确保其在病人血液中维持稳定的药理学浓度。酶是有生物催化活性的大分子物质，但人体组织来源的酶非常有限，非人体组织来源的酶则易产生抗原性，免疫反应会使酶钝化或加速它在体内的清除，降低药物酶的疗效，甚至因为免疫反应而危及病人的生命。

为了解决这些问题，聚氧乙烯，又称为聚乙二醇衍生物经常被用于耦合多肽、蛋白质、酶，已经证明在降低免疫基因(immunogenicity)和提高血液循环半衰期两方面是非常有效的，并且也可用于生物医用材料。聚氧乙烯及其衍生物具有两亲性、无毒、免疫原性低、生物相容性好、种类多、稳定、能够使蛋白质性能提高等优点。在聚氧乙烯及其衍生物的应用中，端基起着决定性的作用。如果聚氧乙烯的端基为羟基，那么它只能在较激烈的条件下与其他基团发生反应，易破坏修饰物，实际应用时常需要先进行活化，将端羟基转换成其它基团，如端氨基。

美国专利US 6 465 694 B1采用先合成端醛基聚氧乙烯，再与氨盐反应，用硼氢氰化钠(NaBH₃CN)或者硼氢化钠(NaBH₄)作还原剂还原的方法合成端氨基聚氧乙烯，由于制备端醛基聚氧乙烯成本非常高，且分离困难；硼氢氰化钠或者硼氢化钠价格昂贵，并有毒性；导致合成端氨基聚氧乙烯的成本高，且产物精制步骤复杂。

                         发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种端氨基聚氧乙烯的合成方法。

本发明解决该问题的技术方案是采用以下的合成路线：

(a)端异氰酸酯基聚氧乙烯与二元胺反应，制得端氨基聚氧乙烯的粗制品；

(b)提纯端氨基聚氧乙烯的粗制品，制得端氨基聚氧乙烯的精制品。

现详细说明本发明的技术方案。一种端氨基聚氧乙烯的合成方法，其特征在于，具体操作步骤：

第一步制备端氨基聚氧乙烯的粗制品

以端异氰酸酯基聚氧乙烯为原料，加入二元胺和溶剂，端异氰酸酯基聚氧乙烯、二元胺与溶剂的重量比为1∶(1.5×10^-3～6)∶(0～20)，常温～60℃通氮气和搅拌下反应1～4小时，制得端氨基聚氧乙烯的粗制品，二元胺是乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺、癸二胺的烷基胺或脂肪环胺，溶剂是甲苯、二甲苯、苯、醋酸丁酯、甲乙酮、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或二氧六环，端异氰酸酯基聚氧乙烯是一端为异氰酸酯基的聚氧乙烯，其结构式为，

端氨基聚氧乙烯是一端为氨基的聚氧乙烯，其结构式为，

式中，R₁代表烷基或芳环，R₂代表烷基、环烷基或芳环，R₄代表烷基或环烷基，n代表2～500的整数；

第二步 端氨基聚氧乙烯的粗制品的提纯

将第一步制得的产物减压蒸干或者先用苯溶解、过滤、除去不溶物、蒸干，除去过量的二元胺，CM-Sephadex弱酸性阳离子交换柱分离，NaCl水溶液洗脱，蒸干洗脱液，二氯甲烷溶解，过滤除去NaCl，蒸干，制得端氨基聚氧乙烯的精制品，产物产率为0.8～0.92。

本发明的技术方案的进一步特征在于，在第一步中，端异氰酸酯基聚氧乙烯是两端为异氰酸酯基的聚氧乙烯，其结构式为，

端氨基聚氧乙烯是两端为氨基的聚氧乙烯，其结构式为，

式中，R₂代表烷基、环烷基或芳环，R₃代表

R₄代表烷基或环烷基，R₅代表

，n代表2～500的整数。

上述方法中的原料端异氰酸酯的聚氧乙烯可参照《The Synthesis ofpolyethylene glycol with difference functional groups at each end(末端为不同官能团的聚氧乙烯的合成)》Junlian Huang，Youqian Hu，Journal of Polymer Science，1993，47，1503-1511中1504页介绍的方法合成。

与背景技术相比，本发明的有益效果为：

(1)原料来源丰富，成本低。

(2)合成路线简单。

(3)产物提纯步骤简单。

(4)产物产率高。

(5)可以通过选择不同碳链长度的二元胺来调节与氧原子相连的疏水端的长度，与官能团相连的较长的烷基链可以减小氨基与蛋白质反应时的空间位阻。

(6)可用于蛋白质、多肽及酶等药物修饰。

端氨基聚氧乙烯具有生物活性，能通过其氨基跟蛋白质上的羧基、巯基或者酰氨基结合，对蛋白质进行修饰，将聚氧乙烯的一些优点如两亲性、无毒、免疫原性低、生物相容性好、种类多、稳定、能够使蛋白质性能提高等优点赋予所修饰的蛋白质。

                         具体实施方式

现通过实施例进一步说明本发明的技术方案。所有的实施例完全按照上述的合成方法的操作步骤操作。

实施例1

第一步 端异氰酸酯基聚氧乙烯是两端为异氰酸酯基的聚氧乙烯，双端异氰酸酯的聚氧乙烯(PEG)的n＝45，R₂为 二元胺和溶剂分别是乙二胺和甲苯，端异氰酸酯基的聚氧乙烯、二元胺和溶剂的加入量分别是56.0g、4.5g和30.0g，三者的重量比为1∶0.0803∶0.5357，常温下搅拌反应1小时；

第二步制得50.4g产物，即端氨基聚氧乙烯的精制品，产物产率为0.85。

实施例1的第一步中的溶剂甲苯可换成甲乙酮、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二甲苯、苯、醋酸丁酯、或二氧六环。

实施例2

第一步 端异氰酸酯基聚氧乙烯是两端为异氰酸酯基的聚氧乙烯，双异氰酸酯端基的聚氧乙烯的n＝45，R₂为

二元胺和溶剂分别是丙二胺和苯，端异氰酸酯基的聚氧乙烯、二元胺和溶剂的加入量分别是55.5g、4.5g和30.0g，三者的重量比为1∶0.0811∶0.5405，常温下搅拌反应2小时；

第二步 制得51.17g产物，即端氨基聚氧乙烯的精制品，产物产率为0.86。

实施例3

第一步 端异氰酸酯基聚氧乙烯是两端为异氰酸酯基的聚氧乙烯，端双异氰酸酯基的聚氧乙烯的n＝90，R₂为

或者 ，二元胺和溶剂分别是丁二胺和甲苯，端异氰酸酯基的聚氧乙烯、二元胺和溶剂的加入量分别是52.0g、4.5g和30.0g，三者的重量比为1∶0.08653∶0.5769，常温下搅拌反应2小时；

第二步 制得47.2g产物，即端氨基聚氧乙烯的精制品，产物产率为0.87。

实施例4

第一步 端异氰酸酯基聚氧乙烯是两端为异氰酸酯基的聚氧乙烯，端双异氰酸酯基的聚氧乙烯的n＝90，R₂为-(CH₂)₆-，二元胺和溶剂分别是戊二胺和甲苯，端异氰酸酯基的聚氧乙烯、二元胺和溶剂的加入量分别是51.5g、4.5g和15.0g，三者的重量比为1∶0.08738∶0.2913，40℃搅拌反应4小时；

第二步 制得43.7g产物，即端氨基聚氧乙烯的精制品，产物产率为0.81。

实施例5

第一步 端异氰酸酯基聚氧乙烯是两端为异氰酸酯基的聚氧乙烯，双端异氰酸酯基的聚氧乙烯的n＝9，R₂为 无溶剂，二元胺为乙二胺，端异氰酸酯基的聚氧乙烯和二元胺的加入量分别是15.0g和90.0g，三者的重量比为1∶6∶0，常温搅拌反应1小时；

第二步 制得15.6g产物，即端氨基聚氧乙烯的精制品，产物产率为0.80。

实施例6

第一步 端异氰酸酯基聚氧乙烯是两端为异氰酸酯基的聚氧乙烯，双端异氰酸酯基的聚氧乙烯的n＝227，R₂为-(CH₂)₆-，二元胺和溶剂分别为戊二胺和甲苯，端异氰酸酯基的聚氧乙烯和二元胺的加入量分别是10.1g、1.8g和200.0g，三者的重量比为1∶0.1782∶19.80，40℃搅拌反应4小时；

第二步 制得8.3g产物，即端氨基聚氧乙烯的精制品，产物产率为0.81。

实施例7

第一步 端异氰酸酯基聚氧乙烯是两端为异氰酸酯基的聚氧乙烯，双端异氰酸酯基的聚氧乙烯的n＝227，R₂为

二元胺和溶剂分别为丁二胺和甲苯，端异氰酸酯基的聚氧乙烯、二元胺和溶剂的加入量分别是10.2g、0.9g和20.0g，三者的重量比为1∶0.08824∶1.96，40℃搅拌反应4小时；

第二步 制得8.5g产物，即端氨基聚氧乙烯的精制品，产物产率为0.82。

实施例8

第一步 双端异氰酸酯基的聚氧乙烯的n＝454，R₂为 二元胺和溶剂分别为丁二胺和甲苯，端异氰酸酯基的聚氧乙烯、二元胺和溶剂的加入量分别是10.2g、0.09g和20.0g，三者的重量比为1∶0.008824∶1.96，40℃搅拌反应4小时；

第二步 制得9.3g产物，即端氨基聚氧乙烯的精制品，产物产率为0.91。

实施例9

第一步 端氨基聚氧乙烯是一端为氨基的聚氧乙烯，单异氰酸酯基的聚氧乙烯的n＝90，R₁为甲基，R₂为

或者

二元胺和溶剂分别是己二胺和甲苯，端异氰酸酯基的聚氧乙烯、二元胺和溶剂的加入量分别是41.3g、4.0g和60.0g，三者的重量比为1∶0.0968∶1.4528，室温搅拌反应4小时；

第二步 制得38.3g产物，即端氨基聚氧乙烯的精制品，产物产率为0.9。

实施例10

第一步 端氨基聚氧乙烯是一端为氨基的聚氧乙烯，单异氰酸酯基的聚氧乙烯的n＝135，R₁为甲基，R₂为

二元胺和溶剂分别是丁二胺和二氧六环，端异氰酸酯基的聚氧乙烯、二元胺和溶剂的加入量分别是62.0g、4.0g和180.0g，三者的重量比为1∶0.06452∶2.9032，常温搅拌反应4小时；

第二步 制得57.9g产物，即端氨基聚氧乙烯的精制品，产物产率为0.92。

实施例11

第一步 端氨基聚氧乙烯是一端为氨基的聚氧乙烯，单异氰酸酯基的聚氧乙烯的n＝45，R₁为丁基，R₂为

二元胺和溶剂分别是己二胺和二氧六环，端异氰酸酯基的聚氧乙烯、二元胺和溶剂的加入量分别是20.0g、4.0g和60.0g，三者的重量比为1∶0.2∶3，60℃搅拌反应4小时；

第二步 制得19.3g产物，即端氨基聚氧乙烯的精制品，产物产率为0.91。

Claims (2)

1.一种端氨基聚氧乙烯的合成方法，其特征在于，具体操作步骤：

第一步 制备端氨基聚氧乙烯的粗制品

以端异氰酸酯基聚氧乙烯为原料，加入二元胺和溶剂，端异氰酸酯基聚氧乙烯、二元胺与溶剂的重量比为1∶(1.5×10^-3～6)∶(0～20)，常温～60℃通氮气和搅拌下反应1～4小时，制得端氨基聚氧乙烯的粗制品，二元胺是乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺、癸二胺的烷基胺或脂肪环胺，溶剂是甲苯、二甲苯、苯、醋酸丁酯、甲乙酮、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或二氧六环，端异氰酸酯基聚氧乙烯是一端为异氰酸酯基的聚氧乙烯，其结构式为，

端氨基聚氧乙烯是一端为胺基的聚氧乙烯，其结构式为，

式中，R₁代表烷基或芳环，R₂代表烷基、环烷基或芳环，R₄代表烷基或环烷基，n代表2～500的整数；

第二步 端氨基聚氧乙烯的粗制品的提纯

将第一步制得的产物减压蒸干或者先用苯溶解、过滤、除去不溶物、蒸干，除去过量的二元胺，CM-Sephadex弱酸性阳离子交换柱分离，NaCl水溶液洗脱，蒸干洗脱液，二氯甲烷溶解，过滤除去NaCl，蒸干，制得端氨基聚氧乙烯的精制品，产物产率为0.8～0.92。

2.一种端氨基聚氧乙烯的合成方法，其特征在于，具体操作步骤：

第一步 制备端氨基聚氧乙烯的粗制品

以端异氰酸酯基聚氧乙烯为原料，加入二元胺和溶剂，端异氰酸酯基聚氧乙烯、二元胺与溶剂的重量比为1∶(1.5×10^-3～6)∶(0～20)，常温～60℃通氮气和搅拌下反应1～4小时，制得端氨基聚氧乙烯的粗制品，二元胺是乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺、癸二胺的烷基胺或脂肪环胺，溶剂是甲苯、二甲苯、苯、醋酸丁酯、甲乙酮、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或二氧六环，端异氰酸酯基聚氧乙烯是两端为异氰酸酯基的聚氧乙烯，其结构式为，

端氨基聚氧乙烯是两端为胺基的聚氧乙烯，其结构式为，

式中，R₂代表烷基、环烷基或芳环，R₃代表

R₄代表烷基

或环烷基，R₅代表

n代表2～500的

整数；

第二步 端氨基聚氧乙烯的粗制品的提纯

将第一步制得的产物减压蒸干或者先用苯溶解、过滤、除去不溶物、蒸干，除去过量的二元胺，CM-Sephadex弱酸性阳离子交换柱分离，NaCl水溶液洗脱，蒸干洗脱液，二氯甲烷溶解，过滤除去NaCl，蒸干，制得端氨基聚氧乙烯的精制品，产物产率为0.8～0.92。