CN1362419A - 裂褶四糖烷基苷类化合物及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种裂褶四糖长链烷基苷类化合物和它们在抗肿瘤和细菌感染治疗中的应用,该裂褶四糖化合物具有如结构式(I)的通式,本发明同时还提供了该类化合物的基本制备方法。本发明的裂褶四糖衍生物具有与天然裂褶多糖相似的医学用途,可完全取代天然产品用于制药和保健品领域。

Description

裂褶四糖烷基苷类化合物及其制备方法和应用

本发明涉及裂褶多糖类药用化合物，尤其涉及裂褶四糖烷基苷类化合物及该化合物的制备方法与应用。

裂褶多糖(schizophyllan，简称SPG)是从裂褶菌属(schizophyllumcommune fries)提取出来的具有良好水溶特性的天然产物，是与香菇多糖齐名的中药抗癌药物，天然裂褶多糖在日本已成为注册药物。据报道，天然的裂褶多糖对肺癌、胃癌、宫颈癌、卵巢癌等有显著的治疗作用，在部份施用了SPG的患者身上还发现了肿瘤细胞消失或显著减小的现象，特别是对无法进行胃切除的胃癌患者，施用SPG可大大延长患者的存活时间(参见K.Tabata，Carbohydrate Research，1981，89，121-135.)。

研究认为，裂褶多糖的抑制肿瘤作用是通过人体的免疫系统来实现的。普通的化疗药物没有专一性，在杀伤肿瘤细胞的同时也将体内大量正常的细胞杀死，对人体有较大的毒副作用，也损伤了患者的元气，增加了病人完全康复的难度。裂褶多糖的抗癌作用不是通过直接杀死癌细胞，而是通过宿主中介起作用，即刺激机体的各种免疫活性细胞的成熟、分化和繁殖，使机体免疫系统恢复平衡，由机体的本身抵抗力去清除、吞噬癌细胞，因而它对人体细胞无任何毒害作用。

临床证明，施用裂褶多糖以后，总的结果是：机体的免疫功能得到恢复和加强，即机体对疾病的抵抗力增强(参见文献K.Koike，Jpn-J-Antibiot.1976，29(12)，1098-105.；Y.Hamazaki，Nippon-Sanka-Fujinka-Gakkai-Zasshi.1980，32(7)，929-35.；S.Fujimoto，Gan-To-Kagaku-Ryoho.1983，10(4 Pt 2)，1135-45.)，具体表现在将导致：

1、白细胞介素-1和3的诱导力显著增加，加速了免疫活性细胞的成熟、分化和繁殖，进而又使机体的淋巴细胞因子大量增加；

2、被肿瘤抑制的辅助T细胞活力恢复正常，增加机体的特异性和非特异性的细胞免疫反应和体液反应；

3、刺激单核吞噬细胞，通过免疫球蛋白的固定区Fc及补体阻断微生物病原体对靶细胞的吸附，使机体消炎、脱敏、抗感染。

裂褶多糖的临床功能勿庸质疑，天然产物具有复杂的化学组成和空间结构，研究和探索其中对生物活性起决定作用的成分的具体化学与空间结构是长期以来困扰科学家的问题，也是糖化学领域的热点，由此进一步引发了对一些特定多糖化合物的合成研究，特别是对于以裂褶四糖为活性中心的多糖化合物的合成。所以，本发明的第一个目的是提供一类裂褶四糖烷基苷化合物，该化合物具有明确的化学结构，其与天然药物的活性成分相一致，并具有良好的药用前景，可取代天然产品用于制药和保健品领域。

本发明的第二个目的是提供上述裂褶四糖烷基苷化合物的合成方法。

本发明的第三个目的是提供上述合成产物在制药及保健食品中的应用，尤其是作为药物组合物的有效活性成份，用于治疗胃癌、肺癌、宫颈癌、卵巢癌和抗细菌或病毒感染。

首先，本发明提供了一种具有通式(I)显示结构的裂褶四糖烷基苷类化合物，式中：Z、R为H或寡糖，并且，

当R为H时，n为1-18的整数，

当R为寡糖时，n为2-8的整数。其中，所说的寡糖Z、R为包括葡萄糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖等的低聚糖，优选为三聚或四聚的葡萄糖。式(I)中R和Z不同时为糖，亦可同时为糖取代基。当R为寡糖时，优选地，n取2、6或8。

本发明提供的一类裂褶四糖烷基苷化合物，与天然裂褶多糖的活性成分相符合，但在不损失天然药物结构的前提下，具有易于大量合成，易于质量控制等天然产物不可比拟的优点，所以具备取代天然产品用于制药和保健品领域的良好前景。

从抗肿瘤和抗细菌感染作用考虑，本发明特别公开了具有以下三种结构通式的裂褶四糖烷基苷衍生物：

Z＝R＝H时，该化合物结构为：n＝1，2，...18

Z＝H时，化合物通式为：

                 R(CH₂)_nR      n＝2-8       (III)

式中R定义为裂褶四糖取代基：

R＝H，Z为三糖：时，

则该化合物为

n＝1，2，...18

根据本发明的第二个目的，还提供了上述烷基苷类化合物的制备方法，该方法包括：采用具有如下结构的三糖供体和3位羟基的葡萄糖衍生物为反应物，以路易斯酸作催化剂，在非极性溶剂中利用醚键将两者结合在一起，式中，L为可离去基团，A为羟基保护基，可以全相同或不全相同。

根据本发明的制备方法，三糖供体与单糖受体结合时，可以使用任何可行的路易斯酸作催化剂，对所用的非极性溶剂亦没有特别限定。在实际操作中，路易斯酸催化剂可选择常用的三甲基硅三氟甲磺酸酯(TMSOTf)、三氟化硼-乙醚(BF₃-Et₂O)、N-碘代琥珀酰亚胺(NIS)、或三氟甲磺酸(TfOH)等，非极性溶剂则包括如乙醚、乙腈、二氯甲烷、甲苯等。

根据本发明的制备方法，只需通过选择合适的三糖供体和3位羟基的葡萄糖单体反应物在适当条件下的进行合成即可得到目的产物。有关本发明方法中提到和使用的三糖供体和单糖衍生物的制备，在本发明之前已有公开记载，可以有多种方法得到，对于本领域普通技术人员来说，完全可以在公开文献的教导下，根据最终目的产物的结构特点实现该三糖供体和单糖受体反应物的选择和制备，再按照本发明的制备方法合成出目的产物，而无需花费创造性劳动。

根据本发明的制备方法，可以先合成一个3，6支化的三糖供体(参见公开文献H.Yamada，T.Harada，T.Takahashi，J.Am.Chem.Soc.，1994，116，7919-7920；和N.Hong，T.Ogawa，Tetrahdsr.Lett.，1990，31，3179-3182)，再合成一个3位苄基化的单糖供体(参见公开文献Y.Du，M.Zhang and F.Kong，Org.Lett.，2000，2，3979-3800)与烷基醇或烷基二醇反应，形成单糖烷基苷化合物受体，最后将二者结合成裂褶四糖的烷基苷化合物。具体的合成过程也可以参见实施例部分中相关四糖衍生物9、13、17的合成。

其中，该三糖供体结构中的离去基团L可以为三氟乙酸酯、三氯乙酸酯、1-戊烯基、2，2，2，-三氯乙酰亚胺酯基、卤素如氯、溴等任何可行的离去基团，羟基保护基A则可选自乙酰基、苯甲酰基、丙酰基、苄基、取代的乙酰基、取代的苯甲酰基等。

根据本发明提供的方法合成烷基苷化合物时的反应进程可通过薄层色谱(TLC)在乙酸乙酯-石油醚体系中的展开来检测，溶剂比可为1∶2-5∶1，该检测方法是本领域的常规检测方法，不再详述。

发明人进行的各种应用试验表明，本发明提供的裂褶四糖烷基苷化合物不仅保持了天然裂褶多糖的抗肿瘤活性，并且由于经特别优选的结构单元体的含量和纯度相对提高，表现出更强的抗肿瘤活性，在抗肿瘤和抗细菌感染方面有良好的效果，特别是在用于治疗肺结核、胃癌、宫颈癌、卵巢癌等病症方面。

发明人还应用本发明实施例中提供的具体化合物进行了活性试验，结果显示：

1、注射了本发明药物化合物的病鼠体内白细胞介素3和1的释放量显著增加，平均是对照组的2-3倍，个别达到6倍。

2、体外实验条件下，各类细胞的存活率达100％，说明本发明的寡糖化合物无细胞毒素作用，而在体内，抗肿瘤细胞的活性达30-90％。

3、可明显延长患癌鼠的寿命。

在临床治疗中，本发明化合物可以单独使用或与其它抗生素、抗肿瘤药合用，及与放疗、化疗药物合用。目前的试验表明，合用的治疗效果更佳，尤其是对胃癌、肺癌和各种细菌感染疾病。

本发明进一步提供的药物组合物是以所述裂褶四糖化合物尤其是通式化合物II、III、IV或合成实施例中的产物作为活性成份，使用药学上可接受的载体或填充料，用常规制药方法可以制成注射剂或口服制剂剂型，其中注射剂的制备可用注射用蒸馏水作溶剂，口服制剂可直接服用纯品或通过加入适当添加剂如包括增量剂、润湿剂、缓冲剂、防腐剂、香料等进行适当组配制成片剂、散剂、颗粒剂或胶囊剂。

以下通过具体实例说明本发明实现，但不以此构成对本发明实施范围的任何限定，但凡具备本领域基础知识的人员，结合本发明前的现有技术，在以上阐述及后面具体实施例的启发引导下，均可通过原料和条件的改变合成出符合本发明特征的不同产物。

合成实施例1：

称取2.6克(10mmol)的化合物1(有商购品)溶解在10ml二甲基甲酰胺(DMF)中，0℃下依次加入2个当量的氢化钠(NaH)、1.1当量的溴化苄(BnBr)，和1个当量的四丁基碘化铵(TBAI)，然后在室温下反应过夜，收集产物经常规处理及硅胶柱粗分后溶于2ml二氯甲烷中，再加入10ml 90％的三氟乙酸，反应2小时后直接减压蒸干，用10ml乙酸酐和30ml吡啶全乙酰化，经常规处理，硅色谱分离后得蜡状的产物3，总产率81％。

15克化合物3溶于100ml甲醇-四氢呋喃(3∶7)的混合溶剂中，通入氨气约15分钟，直接减压蒸干后溶于无水二氯甲烷，再加入5个当量的三氯乙腈和8个当量的碳酸钾，反应8小时后经常规处理，硅色谱分离后得油状的产物5，总产率56％。

3克化合物5和1个当量的辛醇溶于20毫升无水二氯甲烷中，0℃下加入15％当量的TMSOTf，反应1小时后，加入三乙胺中和，混合物蒸干上柱分离，得一个单糖产物6(80％产率)。该产物6溶于100ml乙酸乙酯中，加入3个当量的溴酸钠水溶液(300mg/6ml)和连二亚硫酸钠水溶液(250mg/9ml)，避光反应3-6小时，分离有机相，经常规处理，硅色谱分离后得油状的产物7，产率83％。1.45克化合物7与1.1个当量的三糖供体8(按文献H.Yamada，T.Harada，T.Takahashi，J.Am.Chem.Soc.，1994，116，7919-7920；和N.Hong，T.Ogawa，Tetrahdsr.Lett.，1990，31，3179-3182制备)溶解于40毫升无水二氯甲烷中，0℃下加入15％当量的TMSOTf，反应1小时后，加入三乙胺中和，混合物蒸干上柱分离，所得产物溶于甲醇，并用0.5N的甲醇钠溶液处理10小时(保持pH＝10)，以醋酸中和后蒸干得产物9(78％产率)。该化合物的¹³C NMR数据：

¹³C NMR(D₂O，100MHz)：105.4(3C-1)，103.6(C-1)，73.8，73.9，74.0，74.9(C-2)，87.9，87.8，86.8，77.8(C-3)，63.7(2C-6)，62.3，62.0(C-6)，53.4(CH₂CO)，29.6(CH₂)，14.0(CH₃)。

上述合成过程可参照以下路线：

合成实施例2

称取按合成实施例1方法制备出化合物52.2克与0.5个当量的己二醇一起溶于30毫升无水二氯甲烷中，室温下加入15％当量的TMSOTf，反应3小时后，加入三乙胺中和，混合物蒸干后上柱分离，得二糖衍生物11(60％产率)。该二糖11溶于100ml乙酸乙酯中，加入3个当量的溴酸钠水溶液(300mg/6ml)和连二亚硫酸钠水溶液(250mg/9ml)，避光反应6-8小时，分离有机相，经常规处理，硅色谱分离后得油状产物12，产率81％。1.55克该产物12与2.1个当量的三糖供体8(按文献H.Yamada，T.Harada，T.Takahashi，J.Am.Chem.Soc.，1994，116，7919-7920；和N.Hong，T.Ogawa，Tetrahdsr.Lett.，1990，31，3179-3182制备)溶于40毫升无水甲苯中，0℃下加入15％当量的BF₃-Et₂O，反应2小时后，加入三乙胺中和，混合物蒸干后上柱分离，所得产物溶于甲醇，并用0.5N的甲醇钠溶液处理10小时(保持pH＝10)，以醋酸中和后蒸干得产物13(78％产率)。该化合物的¹³C NMR数据：

¹³C NMR(D₂O，100MHz)：105.5，104.2(C-1)，73.8，73.9，74.0，74.9(C-2)，87.5，87.8，86.2，77.8(C-3)，71.4，69.9，69.7(C-4)，77.6，77.3，76.0(C-5)，69.7，62.3，62.0(C-6)，54.0(CH₂CO)，28.1(CH₂)。

该合成过程的路线表示如下：

合成实施例3

按文献(N.Hong，T.Ogawa，Tetrahdsr.Lett.，1990，31，3179-3182)制备化合物14。1.2克该化合物14与1.05个当量的三糖供体8(来源同实施例1和2)一起溶于20毫升无水二氯甲烷中，0℃下加入10％当量的TMSOTf，反应1小时后，加入三乙胺中和，混合物蒸干后上柱分离，所得四糖15(63％产率)溶于1ml二氯甲烷中，再加入6ml 90％的三氟乙酸，反应2小时后直接减压蒸干，经常规处理，硅色谱分离后得蜡状的16，总产率68％。

1.32克化合物16和1.05个当量的三糖供体8溶于20毫升无水二氯甲烷中，-15℃下加入15％当量的TMSOTf，反应1小时后，加入三乙胺中和，混合物蒸干后上柱分离，得一个七糖中间体(60％产率)。所得产物溶于甲醇，并用0.5N的甲醇钠处理10小时(保持PH＝10)，以醋酸中和后蒸干得产物17(90％产率)。该化合物的¹³C NMR数据：

¹³C NMR(D₂O，100MHz)：95.8，100.5，101.9，104.2，105.6，(7C-1)，55.0(CH₂CO)，29.1(CH₂).

合成过程的路线：

试验例

1、抑瘤试验

取小鼠70只，随机分成七组，每组10只，雌雄各半。其中五组分别为：阴性对照组(注射等容量生理盐水)；环磷酰胺(CTX)阳性对照组(80mg/kg，皮下注射一次)，使用合成实施例1制备的化合物9的大剂量给药组(5.0mg/kg)，中剂量给药组(1.5mg/kg)，小剂量给药组(0.5mg/kg)，在小鼠右腋皮下接种小鼠肉瘤S180，接种量2×10⁶细胞/ml，0.2ml/只细胞悬液。于接种次日静脉注射给药，连续给药7天，于接种后第10天处死动物，称体重和瘤重，按以下公式计算抑瘤率：

从试验结果看，化合物9的三个剂量组的抑瘤率与阴性对照组相比均表现出了显著性差异，在此结果的基础上，用合成实施例2和3制备出的化合物13和17按照小剂量给药，对另外二组小鼠同样进行抑瘤试验，结果也表现出显著性的差异。结果见表1。表1：化合物9，13，17对S180小鼠的抗肿瘤作用组  别        剂  量         体重(g)        瘤   重       抑瘤率       P值

          (mg/kg)      前      后       (X±S)          ％对  照          --        19.9    28.6      1.68±0.63      --CTX           80.0×1     21.3    27.4      0.19±0.11      89.3     ＜0.001化合物9       5.0×7      20.1    29.7      1.09±0.63      35.1     ＜0.01化合物9       1.5×7      20.0    26.9      1.11±0.60      33.9     ＜0.01化合物9       0.5×7      19.0    29.6      1.15±0.41      31.5     ＜0.01化合物13      0.5×7      20.1    26.7      0.73±0.50      56.5     ＜0.01化合物17      0.5×7      19.9    29.4      1.05±0.31      37.5     ＜0.01

2、对肺癌细胞PC-6的抑制试验

试验发现，给移殖了PC-6细胞的老鼠注射100mg-200mg/kg/每周的合成实施例中的化合物9或13，可显著地抑制老鼠肺癌的恶化，若与环磷酰胺合用，可大大延长老鼠的存活期，若将剂量改为20-50mg/kg/每天，也可达到上述同样的效果，说明本发明的裂褶四糖化合物对肺癌细胞PC-6具有抑制作用。

3、对胃癌症的治疗和辅助治疗

给老鼠每周注射40mg/次或2×20mg/次化合物9或13，可明显延长患胃癌鼠的寿命。手术后注射0.4-0.2mg/kg丝裂霉素C及40mg/kg化合物9或13，可使病鼠的50％寿命延长率提高35％。

4、在抗病毒感染方面的应用

给患病鼠肌注化合物9，可增加该鼠抵抗sendai病毒感染的能力，表现为病鼠体内的NK细胞数目大于对照组病鼠115％。若与抗菌素生素(庆大霉素)合用，其抗感染能力强于只用庆大霉素的对照组。

Claims (10)

1、具有通式(I)的结构的裂褶四糖烷基苷类化合物，

式中：Z、R为H或寡糖，并且，

当R为H时，n为1-18的整数，

当R为寡糖时，n为2-8的整数。

2、权利要求1所述的化合物，其中，Z、R为寡糖时，所说的寡糖包括低聚葡萄糖、低聚阿拉伯糖、低聚甘露糖或低聚半乳糖。

3、权利要求1所述的化合物，其中，Z＝R＝H，该化合物是具有通式(II)的裂褶四糖衍生物：

n＝1，2，...18

4、权利要求1所述的化合物，其中，Z＝H，该化合物为具有通式(III)的裂褶四糖衍生物：

                 R(CH₂)_nR      n＝2-8           (III)

式中R为以下结构的裂褶四糖取代基：

5、权利要求1所述的化合物，其中，R＝H，Z为下述结构的三糖：

n＝1，2，...，18

6、前述任一权利要求所述裂褶四糖烷基苷类化合物的制备方法，其包括采用具有如下结构的三糖供体和3位羟基的葡萄糖衍生物为反应物，以路易斯酸作催化剂，在非极性溶剂中利用醚键将两者结合在一起的过程，

式中，L为可离去基团，A为羟基保护基。

7、权利要求6所述的制备方法，其中，路易斯酸催化剂选自三甲基硅三氟甲磺酸酯或三氟化硼-乙醚。

8、权利要求1-4的裂褶四糖烷基苷类化合物在制备抗肿瘤和抗细菌感染药物中的应用。

9、权利要求8所述的应用，其中，该化合物用于制备治疗肺癌、胃癌、宫颈癌和卵巢癌的药物。

10、在放疗、化疗中用于辅助治疗的药物组合物，其包括治疗有效量的权利要求1-4所述裂褶四糖烷基苷类化合物和药剂学上可接受的添加剂。