PEG修饰化学药物的新方法

PEG修饰化学药物的新方法庄小璐宋春梅*薛海丽张以群（华东师范大学化学系上海200062）摘要：本文以烟酸为模型药物，把烟酸以可降解的酯键连接到聚乙二醇（PEG）上，通过酯键的降解以达到小分子药物的缓释效果。对于所合成的大分子前药进行纯化，纯化后的大分子前药用IR,1H-NMR进行表征。关键词：聚乙二醇烟酸小分子药物大分子前药修饰把小分子药物连接到高分子上以获得具有缓释或靶向性能的高分子药物的研究一直受到人们的关注[1－2]。在本文中，以烟酸为模型药物，经二氯亚砜氯甲酰化后，键合于聚乙二醇上，获得PEG修饰的高分子药物。聚乙二醇（PEG）无毒、无致畸性、无免疫原性，具有非常好的水溶性和生物相容性，当偶联药物分子时，可以将其优良性质赋予修饰后的药物分子，改变它们在水溶液中的生物分配行为和溶解性，在其修饰的药物周围产生空间屏障，减少药物的酶解，避免在肾脏代谢中很快消除，并使药物能被免疫系统细胞识别[3]。烟酸是临床上有意义的小分子药物，它是目前一种广谱调节血脂药物，可用于治疗混合型高血脂症，高血浆蛋白症等多种病症，但存在诸如诱发溃疡病、加重糖尿病及痛风等许多副作用，从而限制了它的临床应用。把烟酸以可降解的酯键连接到PEG上，期望通过生成的大分子的两亲性而减少该药的毒副作用，同时又通过酯键的水解达到药物的缓释。以二氯亚砜为交联剂，反应十分完全，提高了目标修饰物的纯度，便于纯化。1.实验部分1.1原料聚乙二醇4000（国药集团化学试剂有限公司CP）经90℃油浴抽真空5小时，干燥除水；二氯亚砜(上海凌峰化学试剂有限公司，AR，直接使用)；苯（上海试剂一厂，AR）用4A分子筛放置过夜，氮气氛下蒸出放入分子筛备用；烟酸（国药集团化学试剂有限公司，CP）用蒸馏水重结晶两次；无水乙醚（常熟市杨园化工厂）；三乙胺（国药集团化学试剂有限公司，AR）用无水CaCl2放置过夜，氮气氛下蒸出放入分子筛备用。1.2烟酸－氯甲酰化物的合成取烟酸1.24g（10mmol），于50ml圆底烧瓶中，加入精制的二氯亚砜3ml（40mmol），在磁力搅拌下慢慢滴加，滴加完毕，70℃油浴，反应1h，反应有气泡产生，待反应混合物中无固体和不再有气泡产生时，停止反应。减压蒸去过量的二氯亚砜，加入干燥苯，煮沸数分钟，减压蒸除苯，蒸干后，得白色固体，即得烟酸－氯甲酰化物。11.3聚乙二醇修饰的烟酸的合成取聚乙二醇10.6g（2.4mmol），于100ml圆底烧瓶中加入30ml无水苯，在磁力搅拌*通讯联系人Email:[e-mail]下使其溶解。将溶解的聚乙二醇滴加至氯甲酰化物中，加毕，缓慢加入3.5ml的三乙胺，氮气氛下磁力搅拌于80℃油浴下回流24h，待反应结束后，滤除沉淀物，滤液浓缩，用无水乙醚沉淀得粗产物，粗品用苯溶解放置过夜，抽滤，除去不溶物，滤液浓缩，无水乙醚沉淀重复三次得精制后的产物，收率85﹪。反应过程如下：NCOOHCOClNSOCl270oCSO2HClPEGOHHOTEA80oCC6H6PEGOOCCOONN1.4测试与表征红外光谱用Nicoletnexus670FT-IR红外仪测定KBr压片；核磁共振测定：1H-NMR谱用BrukerDRX500MHz核磁共振波谱仪测定，四甲基硅烷（TMS）为内标，氘代氯仿（CDCl3）为溶剂。2.结果与讨论2.1所键合的大分子前药的表征530.11704.09744.50842.63962.651060.861113.071147.761242.011281.371343.821359.751383.791468.081591.941637.681723.661969.482695.572741.072886.95530.11704.09744.50842.63962.651060.861113.071147.761242.011281.371343.821359.751383.791468.081591.941637.681723.661969.482695.572741.072886.953035404550556065707580859095100%T50010001500200025003000Wavenumbers(cm-1)Fig.1TheIRspectrumofPEG-(nicotinicacid)2Fig.1所示为PEG修饰烟酸的IR谱图，在波数1723.66cm-1处出现较强的羰基吸收峰,证明产物中有酯基基团存在；1591.94,1468.08,1343.82cm-1为吡啶环上的C－H伸缩振动；2886.95cm-1为C-H伸缩振动；1113.07cm-1为C-O-C反对称伸缩振动。Fig.2The1H-NMRspectrumofPEG-(nicotinicacid)2Fig.2为PEG修饰的烟酸1H-NMR谱，δ9.2、8.7、8.3、7.4ppm为吡啶环质子峰，δ4.5、3.8ppm为与酯键直接相连的质子峰，即－OCH2CH2OCO-中的质子峰，主链（OCH2CH2）n质子峰在δ3.6－3.7ppm。2.2PEG修饰烟酸的合成聚乙二醇的酯化有广泛的用途，本文通过聚乙二醇与酰氯反应，但过程中有HCl生成，故而引入三乙胺，与生成的HCl成盐加以除去，从而避免了因HCl存在而使聚乙二醇断链的可能。有关文献报道[4]，采用二环己基碳二亚胺（DCC）脱水，对二甲氨基吡啶（DMAP）催化下将聚乙二醇酯化，实验条件虽然温和，但是产物收率太低，只有40％～50％，本文的方法大大的提高了有效产物的收率，达到85％左右。2.3交联剂二氯亚砜的用量及实验温度二氯亚砜作为交联剂是合成反应中常用的方法，在该方法的使用过程中二氯亚砜的用量控制是合成反应的关键之一，一般是药物反应量的1－2倍，过多的二氯亚砜会影响氯甲酰化物的收率。反应温度的控制是合成反应的另一关键，反应温度一般控制在70～80℃之间。从薄层色谱的跟踪反应过程发现，用二氯亚砜作为交联剂的反应十分完全，但反应完全后，需将过量的二氯亚砜抽去，否则会对下一步的反应产生影响。2.4PEG修饰烟酸的水溶性室温下1g烟酸溶解在60ml水中，只有在沸水中易于溶解，试验表明PEG修饰后的烟酸室温极易溶于水，故而便于口服后人体吸收。3结论本文采用交联剂二氯亚砜，通过将小分子药物氯甲酰化，将该药物以可降解的酯键键合到聚乙二醇上，反应十分完全，与文献[4]上的二环己基碳二亚胺（DCC）脱水法相比大大的提高了目标修饰物的收率，而且键合率高；该方法可适于各种带有羧基且不含干扰基团的小分子药物的PEG修饰。聚乙二醇（PEG）无毒，又易溶于水，用PEG修饰后的烟酸经试验表明，水溶性更好。参考文献[1]NichiforM.CoessensV.SchachtEH.Macromolecularprodrugsof5-fluorouracil1:syntyesisandhydrolyticstability.JBiodctComppolymers,1995,10:199.[2]ZalipskyS.GilonC.Zilkha.Attachmentofdrugstopolyethyleneglycol.EurPolymJ,1983,19:1177[3]张修建，王清明，陈惠鹏，陈吉中，范国才，刘刚.药物的聚乙二醇修饰研究进展.解放军药学学报，2003，19：213.[4]沈良骏，李庆海.含药物端基PEG大单体的合成.安徽师范大学学报，2002，25：154TheNewMethodofPEGylatedChemicalMedicineXiaoluZhuang,ChunmeiSong＊,HailiXue,YiqunZhang(DepartmentofChemistry,EastChinaNormalUniversity,Shanghai200062)Abstract:ThePEGylatedprodrugsaresynthesizedwithdegradablePEG-ester-drugbondsforeventualdeliveryoffreedrugfromtheformulation.InthisworknicotinicacidisusedasthemodeldrugwhichisPEGylatedviadegradableesterbondstothePEG.Then,theproductionwaspurified.ThepurifiedmacromolecularprodrugwascharacterizedwithIR,1H-NMR.Keyword:polyethyleneglycolnicotinicacidsmallmoleculedrugsmacromolecularprodrugsmodification