CN1663968A - 羟丁基环糊精衍生物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通式(I)的羟丁基环糊精衍生物。其中R1，R2，R3，R4，R5，R6是H或－CH3或－CH2CH3或－CH2CH2OH或－CH2CH(OH)CH3或－CH2COOH或－CH2CH(OH) CH2CH3；且R1，R2，R3中至少一项是－CH2CH(OH)CH2CH3，n是6，7，或8。本发明还涉及该化合物的制备方法，即将环糊精或环糊精衍生物溶于碱性溶液中；滴入1，2－环氧丁烷，搅拌；用酸中和，得粗产品溶液；除盐；干燥；得白色粉状羟丁基环糊精衍生物。
Description
技术领域
本发明涉及一种环糊精衍生物及其制备方法，尤其涉及一种羟丁基(-CH2CH(OH)CH2CH3或HB-)环糊精衍生物及其制备方法，属有机功能材料领域。
背景技术
环糊精(cyclodextrin，CD)是由6、7、8或更多D-吡喃葡萄糖单元通过α-1，4糖苷键键连而成的(依次称为α，β，γ-CD等)，其结构颇似锥形圆筒，拥有“锥筒状空腔”。环糊精的外侧因存在众多的羟基而有一定的水溶性、内侧则有一定的脂溶性。环糊精的结构特点使其在以下几个方面显示了重要的作用[童林荟，《环糊精化学》，中国科技出版社，2002年]：
1)使挥发性物质长期保持稳定——降低挥发性物质的挥发性，并保持其气味、风味；将有毒液态物质制成固体，容易保存，减少毒害；除去发臭物质的臭气，并改善加工和使用条件；调节芳香物质和其他挥发性物质的释放。
2)使受热、光、氧不稳定的物质稳定化——使不耐热物质在高温中保持稳定；使紫外线和可见光下不稳定性物质保持稳定；使易被氧化和分解的物质稳定。
3)改变物质的物理、化学性质——增大难溶或不溶于水的物质的溶解度；防止色素、荧光变化；掩盖怪味、苦味，增加物质的使用价值；易自行分解、潮解、粘性物质稳定性的改善。
4)水不溶物的乳化、液化，如油、脂肪、脂肪酸等的乳化。
5)液体变固体，如烃、醇、酯、油、脂肪等。
6)用做有机化学的催化剂，选择合成反应试剂，物质的分离、分析、医疗化验等。
7)如果毒理等方面允许，环糊精可广泛应用于生命学、药学、材料学等现代科学关键领域，如增加药物等功能分子的溶解度、调整或控制药物等功能分子的释放、提高药物等功能分子的稳定性、提高药物等功能分子的生物利用度、降低药物等功能分子的刺激性、降低药物等功能分子的毒副作用等。
不过，环糊精、尤其是空腔适中、刚性好、价格便宜的β-环糊精，存在复合药物等客体分子后，水溶性变小等诸多不足之处，使其应用有一定的局限性，因此，改性环糊精日益受到重视。目前羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)、羟乙基-β-环糊精(HE-β-CD)及甲基-β-环糊精(Me-β-CD)等改性环糊精已在药品、食品、化妆品、日用品等领域得到了广泛的应用。
但是，含羟丁基的环糊精衍生物及其制备目前还未见公开报道。
发明内容
针对现有环糊精衍生物功能品种方面的不足，本发明的目的是提供一种羟丁基环糊精衍生物及其制备方法。
本发明涉及的羟丁基环糊精衍生物用下述通式(I)的化学结构表示：
其中，R1是H或-CH3或-CH2CH3或-CH2CH2OH或-CH2CH(OH)CH3或-CH2COOH或-CH2CH(OH)CH2CH3；
其中，R2是H或-CH3或-CH2CH3或-CH2CH2OH或-CH2CH(OH)CH3或-CH2COOH或-CH2CH(OH)CH2CH3；
其中，R3是H或-CH3或-CH2CH3或-CH2CH2OH或-CH2CH(OH)CH3或-CH2COOH或-CH2CH(OH)CH2CH3；
且R1，R2，R3中至少一项是-CH2CH(OH)CH2CH3；
其中，R4是H或-CH3或-CH2CH3或-CH2CH2OH或-CH2CH(OH)CH3或-CH2COOH或-CH2CH(OH)CH2CH3；
其中，R5是H或-CH3或-CH2CH3或-CH2CH2OH或-CH2CH(OH)CH3或-CH2COOH或-CH2CH(OH)CH2CH3；
其中，R6是H或-CH3或-CH2CH3或-CH2CH2OH或-CH2CH(OH)CH3或-CH2COOH或-CH2CH(OH)CH2CH3；
其中，n是6，7，或8。
其中，R1，R2，R3优选是H或-CH2CH(OH)CH2CH3；R4，R5，R6优选是H或-CH2CH(OH)CH2CH3；且R1，R2，R3中至少一项是-CH2CH(OH)CH2CH3；n优选是6或7。
其中R1，R3，R4，R5，R6优选是H；R2优选是-CH2CH(OH)CH2CH3；
其中n优选是7。
本发明涉及的羟丁基环糊精衍生物的制备方法，由以下步骤组成：
(1)将环糊精(α，β或γ-CD)或环糊精衍生物1重量份溶于0.5-50重量份pH为7.1-14的碱性溶液中；
(2)滴入0.5-50重量份的1，2-环氧丁烷，搅拌反应0.5-50小时；
(3)将上述反应液用酸中和，得粗产品溶液；
(4)采用常规分子膜滤、离子交换、电渗析或反渗透法将粗产品溶液除盐；再经常规喷雾干燥，或常规浓缩、真空干燥，得白色粉状羟丁基环糊精衍生物。
其中，步骤(1)环糊精衍生物优选是甲基-环糊精(Me-CD)、乙基-环糊精(Et-CD)、羟乙基-环糊精(HE-CD)、羟丙基-环糊精(HP-CD)、羧甲基-环糊精之一；
其中，步骤(1)所述碱性溶液中所用的碱优选是NaOH、KOH、Na2CO3、NaHCO3、K2CO3、NaH、Na之一；
其中，最优选NaOH、KOH、NaH之一；
其中，步骤(1)所述碱性溶液中的溶剂优选是水、酒精、吡啶、DMF(N，N-二甲基甲酰胺)之一；
其中，步骤(2)所述的1，2-环氧丁烷的0.5-50重量份与环糊精或环糊精衍生物的配比不同，可得不同平均取代度(DS)的羟丁基环糊精及其衍生物；
其中，步骤(3)所述的酸优选是盐酸、磷酸、醋酸、硫酸之一；
利用本发明的方法得到的羟丁基环糊精其衍生物具有良好的水溶性和稳定性，可广泛应用于药品、食品、化妆品、香料、日用品及材料等领域，也可广泛用于化学、生命学，及农业、环境等基础研究领域。
本发明涉及的羟丁基环糊精其衍生物的制备方法简便、实用、投资小、产率高、成本低、特别适用于中小企业的生产。
具体实施方式
实施例1：
在250ml的三口烧瓶中，加入1.5g NaOH，100ml水，搅拌至溶解。随后加入6.6gβ-环糊精(β-CD)，并搅拌0.5小时。搅拌下，在1小时内滴加4.5ml的1，2-环氧丁烷后，再继续反应12小时。用1mol/l的盐酸中和反应液至pH值为中性，并用离子交换树脂脱盐，再经减压浓缩、真空干燥，可得5.2g含羟丁基组分的β-环糊精(HB-β-CD)，羟丁基的平均取代度DS约为0.4。
实施例2：
在250ml的三口烧瓶中，加入1.5g KOH，100ml水，搅拌至溶解。随后加入7.2g羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)，并搅拌0.5小时。搅拌下，在1小时内滴加3.5ml的1，2-环氧丁烷后，再继续反应24小时。用1mol/l的盐酸中和反应液至pH值为中性，并用离子交换树脂脱盐，再经减压浓缩、真空干燥，可得6.7g含羟丁基组分的羟丙基-β-环糊精衍生物(HB-HP-β-CD)，羟丁基平均取代度DS约为0.3。
实施例3：
在250ml的三口烧瓶中，加入0.5g NaH，100ml DMF(N，N-二甲基甲酰胺)，搅拌至溶解。随后加入7.0g甲基-β-环糊精(Me-β-CD)，并搅拌1.5小时。搅拌下，在1小时内滴加4.5ml的1，2-环氧丁烷后，再继续反应48小时。用1mol/l的盐酸中和反应液至pH值为中性，经减压浓缩，再用离子交换树脂脱盐、脱DMF，喷雾干燥，可得5.2g含羟丁基组分的甲基-β-环糊精衍生物(HB-Me-β-CD)，羟丁基平均取代度DS约为0.4。
实施例4：
在250ml的三口烧瓶中，加入0.5g NaH，100ml DMF，搅拌至溶解。随后加入7.0g乙基-β-环糊精(Et-β-CD)，并搅拌0.5小时。搅拌下，在1小时内滴加4.5ml的1，2-环氧丁烷后，再继续反应36小时。用1mol/l的盐酸中和反应液至pH值为中性，经减压浓缩，再用分子膜滤脱盐、脱DMF，喷雾干燥，可得5.2g含羟丁基组分的乙基-β-环糊精衍生物(HB-Et-β-CD)，羟丁基平均取代度DS约为0.4。
实施例5：
在250ml的三口烧瓶中，加入1.5g NaOH，100ml水，搅拌至溶解。随后加入7.0g含羟丁基组分的β-环糊精，并搅拌0.5小时。搅拌下，在1小时内加入3.5ml的1，2-环氧乙烷，并继续反应4小时。用1mol/l的醋酸中和反应液至pH值为中性，并用离子交换树脂脱盐，再经减压浓缩、真空干燥，可得6.7g含羟丁基组分的羟乙基-β-环糊精衍生物(HB-HE-β-CD)，羟乙基平均取代度DS约为0.3。
实施例6：
在250ml的三口烧瓶中，加入0.5g Na2CO3，100ml吡啶，搅拌至溶解。随后加入7.1gMe-β-CD，并搅拌1小时。搅拌下，在1小时内滴加4.5ml的1，2-环氧丁烷后，再继续反应18小时。用1mol/l的磷酸中和反应液至pH值为中性，经减压浓缩，再用电渗析脱盐，喷雾干燥，可得5.4g含羟丁基组分的甲基-β-环糊精衍生物(HB-Me-β-CD)，羟丁基平均取代度DS约为0.4。
实施例7：
在250ml的三口烧瓶中，加入1.5g NaOH，100ml水，搅拌至溶解。随后加入6.7gα-环糊精(α-CD)，并搅拌0.5小时。搅拌下，在1小时内滴加4.5ml的1，2-环氧丁烷后，再继续反应12小时。用1mol/l的盐酸中和反应液至pH值为中性，并用离子交换树脂脱盐，再经减压浓缩、真空干燥，可得5.3g含羟丁基组分的α-环糊精(HB-α-CD)，羟丁基的平均取代度DS约为0.4。
实施例8：
在250ml的三口烧瓶中，加入1.5g NaOH，100ml水，搅拌至溶解。随后加入6.8gγ-环糊精(γ-CD)，并搅拌0.5小时。搅拌下，在1小时内滴加4.5ml的1，2-环氧丁烷后，再继续反应12小时。用1mol/l的盐酸中和反应液至pH值为中性，并用离子交换树脂脱盐，再经减压浓缩、真空干燥，可得5.2g含羟丁基组分的γ-环糊精(HB-γ-CD)，羟丁基的平均取代度DS约为0.3。
实施例9：
HB-β-CD与奥扎格雷(Ozagrel)复合后，可将其水溶液的稳定性提高3倍以上。
奥扎格雷可抑制TXA2合成酶，具有抗血小板聚集和解除血管痉挛的作用。临床上用于蛛网膜下腔出血手术后血管痉挛及其并发脑缺血症状的改善。适用于治疗急性血栓性脑梗死和脑梗死所伴随的运动障碍。其化学名称为：反式-3-[4-(1H-咪唑-1-基甲基)苯基]-2-丙烯酸，其结构式：
奥扎格雷(Ozagrel)
实施例10：
再如，将HB-β-CD(取代度0.4)作为手性选择剂用于毛细管电泳分离手性药物，其分离效率是相应结构的HP-β-CD(取代度0.4)的2倍以上。实验结果见表1。
表1以β-环糊精及其衍生物为手性选择剂
在毛细管电泳中分离山莨菪碱、异丙嗪和肾上腺素
| 手性药物 | 分离度(Rs) | |||
| β-CD | HB-β-CD(n＝3.0) | HB-β-CD(n＝4.0) | HP-β-CD(n＝4.0) | |
| 山莨菪碱异丙嗪肾上腺素 | 1.052.100 | 2.792.543.05 | 2.322.480.78 | 1.352.240 |
毛细管电泳：硅胶柱，有效长度36cm，内径75μm；
样品浓度：100μg/ml；缓冲剂：磷酸二氢钠50mmol/l(pH＝2.5)；
选用电压：15Kv；
手性选择剂β-CD、HP-β-CD、HB-β-CD浓度C分别为5mmol/l。
Claims (10)
1.下述通式(I)的化合物：
其中，R1是H或-CH3或-CH2CH3或-CH2CH2OH或-CH2CH(OH)CH3或-CH2COOH或-CH2CH(OH)CH2CH3；
其中，R2是H或-CH3或-CH2CH3或-CH2CH2OH或-CH2CH(OH)CH3或-CH2COOH或-CH2CH(OH)CH2CH3；
其中，R3是H或-CH3或-CH2CH3或-CH2CH2OH或-CH2CH(OH)CH3或-CH2COOH或-CH2CH(OH)CH2CH3；
且R1，R2，R3中至少一项是-CH2CH(OH)CH2CH3；
其中，R4是H或-CH3或-CH2CH3或-CH2CH2OH或-CH2CH(OH)CH3或-CH2COOH或-CH2CH(OH)CH2CH3；
其中，R5是H或-CH3或-CH2CH3或-CH2CH2OH或-CH2CH(OH)CH3或-CH2COOH或-CH2CH(OH)CH2CH3；
其中，R6是H或-CH3或-CH2CH3或-CH2CH2OH或-CH2CH(OH)CH3或-CH2COOH或-CH2CH(OH)CH2CH3；
其中，n是6，7，或8。
2.按照权利要求1所述的化合物，其中R1，R2，R3是H或-CH2CH(OH)CH2CH3；R4，R5，R6是H或-CH2CH(OH)CH2CH3；且R1，R2，R3中至少一项是-CH2CH(OH)CH2CH3；n是6或7。
3.按照权利要求2所述的化合物，其中R1，R3，R4，R5，R6是H；R2是-CH2CH(OH)CH2CH3；n是7。
4.权利要求1～3之一所述的化合物的制备方法，由以下步骤组成：
(1)将α，β或γ环糊精或环糊精衍生物1重量份溶于0.5-50重量份pH为7.1-14的碱性溶液中；
(2)滴入0.5-50重量份的1，2-环氧丁烷，搅拌反应0.5-50小时；
(3)将上述反应液用酸中和，得粗产品溶液；
(4)采用常规分子膜滤、离子交换、电渗析或反渗透法将粗产品溶液除盐；再经常规喷雾干燥，或常规浓缩、真空干燥，得白色粉状羟丁基环糊精衍生物。
5.如权利要求4所述的化合物的制备方法，其中，步骤(1)所述的环糊精衍生物是甲基-环糊精(Me-CD)、乙基-环糊精(Et-CD)、羟乙基-环糊精(HE-CD)、羟丙基-环糊精(HP-CD)、羧甲基-环糊精之一。
6.如权利要求4所述的化合物的制备方法，其中，步骤(1)所述碱性溶液中所用的碱是NaOH、KOH、Na2CO3、NaHCO3、K2CO3、NaH、Na之一。
7.如权利要求6所述的化合物的制备方法，其中所述的碱是NaOH、KOH、NaH之一。
8.如权利要求4所述的化合物的制备方法，其中，步骤(1)所述碱性溶液中的溶剂是水、酒精、吡啶、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)之一。
9.如权利要求4所述的化合物的制备方法，其中，步骤(2)所述的1，2-环氧丁烷的0.5-50重量份与环糊精或环糊精衍生物的配比不同，可得不同平均取代度(DS)的羟丁基环糊精及其衍生物。
10.如权利要求4所述的化合物的制备方法，其中，步骤(3)所述的酸是盐酸、磷酸、醋酸、硫酸之一。
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