CN1872866A - 烷基改性氨基葡萄糖亲核no供体及其合成方法 - Google Patents
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Abstract
一种烷基改性氨基葡萄糖亲核NO供体及其合成方法，属于医药工程技术领域。本发明对氨基葡萄糖上的NH2基团进行烷基化改性，使其产生能够与NO反应的亲核NH基团。烷基改性氨基葡萄糖分子上的仲胺NH基团同NO气体分子在甲醇钠的甲醇溶液中进行高压反应，要求Na+/NH＝2，压力为5atm，室温反应5天，产生[N(O)NO]－基团，所得到的烷基改性氨基葡萄糖亲核NO供体分子结构式如右上图所示。本发明新型的亲核NO供体具有不同的NO释放速率和较长的半衰期，能够克服亲核试剂(多胺)的细胞毒性和避免致癌性副产物亚硝胺的生成，具有重要的临床应用价值和应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种医药工程技术领域的药物及其合成方法，具体是一种烷基改性氨基葡萄糖亲核NO供体及其合成方法。
背景技术
含有[N(O)NO]-官能团的化合物是近几年发展起来的一种最重要的NO供体药物。它既可以在生理条件下自发的释放NO分子；经O2取代后又可以在靶器官和靶细胞中被特定酶脱离，具有靶向性的功能；它还具有良好的可调控性；另外它可以制备成各种形态，根据需要应用于不同的医学领域。虽然大量的体外试验已经证明了它可以有效的预防成型术后再狭窄，提高医疗装置的抗血栓性能，减轻肺部高压和血管痉挛然等用途，但亲核试剂(多胺)的细胞毒性和致癌性副产物亚硝胺的生成是限制其临床应用的主要难题。
在最近的十年中，国外对基于含有[N(O)NO]-官能团的NO供体控释材料进行了大量的研究。最初的研究集中于将离子型的亲核NO供体NONOate分散于各种疏水性聚合物中，通过NO的释放增强这些材料的血液相容性。虽然这些研究取得了相当大的成功，但是研究发现，亲水性的NO供体会从聚合物中渗出，在血液中形成致癌性的N-亚硝胺物质。将这类材料应用于临床，还必须考虑以下几点：作为聚合物基体材料的生物相容性和生物可降解性。亲核试剂的细胞毒性和生物相容性。有一些[N(O)NO]-基团载体如二乙烯三胺发现对身体有害；聚乙烯亚胺(PEI)会诱导广泛的细胞死亡，生物相容性较差。因此选用无毒的有良好生物相容性的NO载体引起人们的关注。其中的解决办法之一就是采用对身体无害的具有仲胺基团的亲核载体如(聚氨基酸、小分子多肽)。
D-氨基葡萄糖是由壳聚糖降解得到的单糖，不仅具有治疗关节炎、消炎、刺激蛋白多糖的合成等活性，且可活化N K、LAK细胞，具有免疫调节作用。D-氨基葡萄糖几乎分布于人体所有组织，参与构造人体组织和细胞膜，是蛋白多糖大分子合成的中间物质。由于此类化合物具有生理活性，因此在医药、生物领域应用较为广泛。由于氨基葡萄糖及其改性产物具有良好的生物活性和药用价值，将其改性作为一种无毒的NO药物载体，一方面可克服常用多胺载体的细胞毒性作用，另一方面可克服大分子壳聚糖改性产物负载NO效率低的问题，还可发挥D-氨基葡萄糖药理作用，因此是一种非常有前景的新型NO供体。
经对现有技术的文献检索发现，Smith等人在美国专利中(USP6261594，Chitosan-based nitric oxide donor compositions，2001；USP6451337，Chitosan-basednitric oxide donor compositions，2002)提出了将改性壳聚糖作为亲核NO载体，合成出系列壳聚糖-NO加成物。壳聚糖的具体的改性分为两类：(1)亲水基团改性：N-羧丁基壳聚糖，N-羧乙基壳聚糖，N-羧甲基壳聚糖。(2)疏水性基团改性：N-丙基壳聚糖，N-羧乙基壳聚糖甲酯。其不足之处在于NO的负载程度较低，原因有两点：(1)壳聚糖氨基改性(羧化和烷基化)的取代度一般只有25-27％，低的取代度导致NO的负载量很低。(2)壳聚糖改性产物同NO的反应是非均相反应，使NO不能充分反应。因此限制了其在医学上的用途。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种烷基改性氨基葡萄糖亲核NO供体及其合成方法。通过对氨基葡萄糖进行烷基化改性，产生NH亲核位点，同NO反应后，得到一系列以氨基单糖为载体的含有[N(O)NO]-官能团的新型的NO供体。解决了目前此类亲核NO供体应用于临床时存在的问题(多胺的细胞毒性)，此类新型亲核NO供体药物至今未见文献报道。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明所述的烷基改性氨基葡萄糖亲核NO供体，用氨基葡萄糖作为基体材料，采用烷基化改性产生仲胺亲核位点(NH基团)，与NO反应产生[N(O)NO]-官能团，分子结构式如下：
其中N[N(O)NO]-基团为NH基团同NO反应形成。而NH基团来自于烷基改性的氨基葡萄糖；
R为直链或支链的烷基，包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基，它来自于甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、戊二醛与NH2的Schiff碱反应，或卤代烃(如溴乙烷、氯代正丁烷)与NH2的烷基取代反应。
本发明所述的烷基改性氨基葡萄糖亲核NO供体合成方法，对氨基葡萄糖上的NH2基团进行烷基化改性，使其产生能够与NO反应的亲核NH基团。烷基改性氨基葡萄糖分子同NO气体分子在甲醇钠的甲醇溶液中进行高压反应，要求Na+/NH＝1-3，压力为5-10atm，室温反应3-7天，产生[N(O)NO]-基团。将合成产物用甲醇乙醚分别清洗多次，室温真空干燥，储存于-20℃的干燥器内。
所述的对氨基葡萄糖上的NH2基团进行烷基化改性，通过以下两种方法中一种进行：
方法(1)：采用烷基醛(甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、戊二醛等)同NH2基团进行Schiff碱反应，然后用硼氢化钠还原。
氨基葡萄糖(GS)溶于水中，加入定量的醛(GS∶醛摩尔比＝1∶1-2)，室温反应12h，用配制成15％水溶液的NaBH4还原12h，将反应液浓缩，加入丙酮或乙醇使体系沉淀，将溶液旋转蒸发，得到的产物用甲醇或乙醇进一步提纯。或者将粗品用水溶解，用分离色谱柱进行分离。
方法(2)：采用卤代烃(溴乙烷、氯代正丁烷)与NH2基团在碱性溶液中进行烷基取代反应。
将定量的氨基葡萄糖加入到10％的氢氧化钠的异丙醇溶液中，在70℃搅拌30分钟，逐滴加入卤代烷烃(溴乙烷、氯代正丁烷)，其中卤代烃∶氨基葡萄糖的摩尔比为1∶1-1.2，室温反应12h，用盐酸将溶液中和至中性，旋转蒸发，得到的产物用甲醇、乙醇和丙酮溶解，重结晶，反复多次，得到淡黄色晶体粉末。
烷基改性氨基葡萄糖亲核NO供体的制备
通过上述方法(1)或(2)得到的烷基改性氨基葡萄糖同NO气体分子在甲醇钠的甲醇溶液中进行高压反应，要求Na+/NH＝1-3，压力为5-10atm，室温反应3-7天，得到含有[N(O)NO]-基团的亲核NO供体。
本发明得到的烷基改性氨基葡萄糖亲核NO供体为白色蓬松粉末，储存于-20℃的干燥器内。在室温下能够稳定存在，在酸性或中性水溶液中能够自发分解释放出NO和氨基葡萄糖分子。
本发明制备的烷基改性氨基葡萄糖亲核NO供体，具有稳定的化学性质和较长的释放半衰期，可广泛的应用于治疗心血管系统疾病，肺部高压，促进伤口愈合，有效的预防成型术后再狭窄，提高医疗装置的抗血栓性能。
具体实施方式
实施例1：丙醛(PA)改性氨基葡萄糖/NO的合成
10g(0.0506mol)氨基葡萄糖盐酸盐(GS)加入到100ml的甲醇溶液中，加入50ml水是其溶解，5.5ml丙醛(GS∶PA摩尔比1∶1.5)加入到体系中，室温反应12h，将3.83将3.83g(0.1012mol，GS∶NaBH4的摩尔比＝1∶2)NaBH4溶于25ml水中，缓慢的滴加入溶液中，还原反应12h，得到淡黄色溶液，用100ml丙酮沉淀粘性物质，过滤，滤液旋转蒸发，得到的固体用甲醇加热溶解，再过滤，重复用甲醇提纯产物，最后烘干得到淡黄色晶体粉末5g。
将上述反应产物2.5g(0.01mol)加入到含有2.15g(0.02mol)甲醇钠的100ml无水甲醇溶液中，在高压釜中与NO反应，维持压力5atm，反应3-7天，反应结束后分别用无水甲醇和乙醚洗涤，室温真空干燥，得到白色蓬松粉末约2g。
[N(O)NO]-官能团最直观和有效地表征方法是在230-280处的紫外特征吸收，合成产物GSPA/NO中[N(O)NO]-官能团的特征吸收在262nm，测定了在PBS缓冲液中其吸光率随时间的变化，通过释放曲线的函数拟合求出其半衰期是18h。
实施例2：戊二醛改性氨基葡萄糖盐酸盐/NO的合成
10g(0.0506mol)氨基葡萄糖盐酸盐(GS)加入到100ml的甲醇溶液中，20.24g25％的戊二醛水溶液(GS∶戊二醛的摩尔比＝1∶1)加入到溶液中，室温反应24h。将3.83g(0.1012mol，GS∶NaBH4的摩尔比＝1∶2)NaBH4溶于25ml水中，缓慢的滴加入溶液中，还原反应12h。反应完成后反应液中加入30ml水，置于50-60℃的水浴中搅拌反应一段时间，溶液逐渐变透明，室温放置产生白色粘性沉淀，滤纸过滤，滤液加30ml丙酮出现沉淀，滤液60℃烘干，得到8.1210g黄色粉末。再将此产物加入甲醇溶解过滤，滤液烘干得到7.0g淡黄色粉末。
将上述反应产物5g(0.02mol)加入到含有4.3g(0.04mol)甲醇钠的100ml无水甲醇溶液中，在高压釜中与NO反应，维持压力5atm，反应3-7天，反应结束后分别用无水甲醇和乙醚洗涤，室温真空干燥，得到白色蓬松粉末约6g。
合成产物GSGA/NO中[N(O)NO]-官能团的特征吸收在262nm，在PBS缓冲液中释放半衰期是47h，它的半衰期明显的长于现在已知的所有离子型的小分子亲核NO供体，因此具有重要的临床应用价值。通过升温红外测定发现此产物在80℃时发生分解，分子结构发生明显变化。
实施例3：氯代正丁烷改性氨基葡萄糖盐酸盐/NO供体的合成
10g(0.0506mol)氨基葡萄糖盐酸盐(GS)加入到100ml的10％的异丙醇水溶液中，在70℃搅拌30分钟，逐滴加入氯代正丁烷，其中卤代烃∶氨基葡萄糖盐酸盐的摩尔比为1∶1-1.2，室温反应12h，用盐酸将溶液中和至中性，旋转蒸发，得到的产物先后用甲醇、乙醇溶解，收取滤液，重结晶，反复多次，得到淡黄色晶体粉末约5g。
将上述反应产物1g(0.004mol)加入到含有0.86g(0.008mol)甲醇钠的100ml无水甲醇溶液中，在高压釜中与NO反应，维持压力5atm，反应3天，反应结束后分别用无水甲醇和乙醚洗涤，室温真空干燥，得到白色蓬松粉末约1g。
紫外光谱测定[N(O)NO]-官能团的特定吸收在262nm。在PBS缓冲液中释放半衰期是27h。
Claims (7)
1、一种烷基改性氨基葡萄糖亲核NO供体，其特征在于：用氨基葡萄糖作为基体材料，采用烷基化改性产生仲胺NH亲核位点，与NO反应产生[N(O)NO]-官能团，分子结构式如下：
其中N[N(O)NO]-基团为NH基团同NO反应形成。而NH基团来自于烷基改性的氨基葡萄糖；
R为直链或支链的烷基，包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基，它来自于甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、戊二醛与氨基葡萄糖上NH2基团的Schiff碱反应，或卤代烃与NH2的烷基取代反应。
2、根据权利要求1所述的烷基改性氨基葡萄糖亲核NO供体，其特征是，在酸性和中性水溶液中能够自发的释放NO分子，烷基取代基决定了它们的释放半衰期和释放速率。
3、一种如权利要求1所述的烷基改性氨基葡萄糖亲核NO供体的制备方法，其特征在于：对氨基葡萄糖上的NH2基团进行烷基化改性，使其产生能够与NO反应的亲核NH基团，烷基改性氨基葡萄糖分子上的仲胺NH基团同NO气体分子在甲醇钠的甲醇溶液中进行反应，其中，Na+/NH＝2，压力为5atm，室温反应5天，产生[N(O)NO]-基团，得到含有[N(O)NO]-基团的亲核NO供体。
4、根据权利要求3所述的烷基改性氨基葡萄糖亲核NO供体的制备方法，其特征是，对氨基葡萄糖上的NH2基团进行烷基化改性采用烷基醛同NH2基团进行Schiff碱反应，然后用硼氢化钠还原而制得。
5、根据权利要求3所述的烷基改性氨基葡萄糖亲核NO供体的制备方法，其特征是，对氨基葡萄糖上的NH2基团进行烷基化改性采用卤代烃与NH2在碱性溶液中进行烷基取代反应。
6、根据权利要求3或4或5所述的烷基改性氨基葡萄糖亲核NO供体的制备方法，其特征是，对氨基葡萄糖上的NH2基团进行烷基化改性喉，其产物的分离提纯采用多种有机溶剂通过多次的溶解重结晶分离。
7、根据权利要求3所述的烷基改性氨基葡萄糖亲核NO供体的制备方法，其特征是，得到的NO供体为白色蓬松粉末，储存于-20℃的干燥器内。
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