聚乙二醇支载水溶性紫杉醇衍生物的合成

天津大学学报第34卷 第6期2001年11月JOURNAL OF TIANJIN UNIVERSITY Vol,34 No.6 Nov. 2001实验研究25公50525公5089聚乙二醇支载水溶性紫杉醇衍生物的合成李金亮，冯霞，刘斌，元英进(天津大学化工学院,天津300072)摘要:对聚乙二醇(PEG)进行官能团化,依次引入丁二酸和氨基酸.制得含有两个羧基的聚乙二醇衍生物(PEG- DA-AA),利用这两个羧基与紫杉醇2'-羟基的酯化反应把紫杉醇支载到聚乙二醇骨架上,合成了-系列水溶性的紫杉醇衍生物，测定了衍生物中紫杉醇的含量.关键词:合成;紫杉醇;水溶性;聚乙二醇;氨基酸中图分类号:O621.3文献标识码:A文章编号:0493- -2137(2001 )06 -0808-04 .紫杉醇(paclitaxel, Taxol")是 由太平洋杉树中分天泰精细化学品有限公司;丁二酸酐,AR,红光化工离出的一种天然产物],它具有良好的抗癌活性和独，厂;羟基丁二酰亚胺,99%,ACROS;二甲氨基吡啶,特的作用机制,成为继阿霉素和顺铂后的一类新型抗99%,ACROS;二环己基碳二亚胺,LR,上海余山化工肿瘤药物,相继被美国FDA批准用于治疗卵巢癌、乳厂腺癌、肺癌、非小细胞癌以及与艾滋病有关的癌症.然1.2仪器而，因其供应问题和水溶性极差的原因,大大限制了其IR谱图用BIO-RADFTS3000型傅立叶变换红临床应用及发展.化学半合成紫杉醇的出现基本解决外光谱仪测定，H NMR谱图由BRUKER ACP-200了供应问题,而其水溶性研究一直是近几年的热型核磁共振波谱仪在室温下、在CDCI3中,以Me.Si点[2~8].为内标测定.紫杉醇为具有三环二萜结构的多羟基醇,在其7-1.3中间 体的合成OH或2'-OH进行化学反应是制备水溶性衍生物的1.3.1聚乙二 醇- 2000-二酸(PEG- DA)2的合成[10]最理想方法,已制备出的衍生物包括氨基酸盐类、磺酸10 g(5 mmol) PEG-2000溶于100 mL氯仿盐类、羧酸酯类、碳酸酯类和磷酸酯类.最近又出现了(CaH2存在下蒸出)中,加入2.5g(25mmol)丁二酸水溶性聚合物支载紫杉醇的报道.但是,所有这些水溶酐,2mL干燥的吡啶,搅拌下回流反应48h,反应混合性衍生物不是在体内不稳定、迅速降解,就是在体内排物减压蒸发至干,残余物溶于50mL饱和NaHCOs水泄太快,达不到治疗效果.本文拟利用聚乙二醇(PEG)溶液 ,过滤,滤液冷至0 C~5 C,盐酸酸化,氯仿萃取的水溶性，通过各种氨基酸把PEG与Taxol连接起(3X 25 mL),合并的氯仿液用水洗涤(3X25 mL),经来,合成三者的结合物(PEG- DA-AA).这种紫杉醇衍无水Na2SO,干燥,除去干燥剂后将滤液浓缩至30生物不仅具有良好的水溶性,而且可在体内酶的作用ml左右，加入大量乙醚沉淀出产物,过滤,干燥至恒下,通过氨基酸酯的调控作用达到缓释目的,从而延长重,产物重9.8 g,产率89%,熔点46.5 C~47.5 C.疗效,降低成本.IR(KBr):3 013,2 909,2 871,1 730,1 451,1 349,1298,1 215,1 135,1 092,951 cm- 1.1实验1.3.2聚乙二醇-2000-二酸活泼酯(PEG- DA-NHS)中国煤化工1.1试剂YHCNMHGDA溶于25mL干燥的Taxol自制(化学半合成);PEG 2000,AR,天津二氯中炕中,水冶皮王0 i~5 C,加入0.58 g(5. 0。收稿日期:2001-03-28.基金项具得家糖土后科学基金资助项目(9979).作者简介:李金亮(1972-).男,博士.天津大学学报李金亮等:聚乙二醇支载的水溶性紫杉醇衍生物的合成●809●mmol)N_羟基丁二酰亚胺(NHS)和1.04g(5.0C~47.0 C.IR (KBr):2 885，1 964，1 735，1 673,mmol)二环己基碳二亚胺(DCC)溶于25 mL干燥二1541，1458，1359，1280，1115，963，843cm氯甲烷溶液,此温度下搅拌2h,室温反应24 h.过滤，1.4 水溶性紫杉醇衍生物5的合成滤液浓缩至15 mL左右,再过滤,滤液倾入过量的干通法:100 mg (0. 041 8 mmol)PEG- DA-AA溶于燥乙醚中,沉淀出产物.真空干燥后称重,产物重5.010 mL干燥的二氯甲烷中,冰浴冷至0 C,加入100g.产率92%. IR (KBr):3016, 2 876, 1 742，1 451,mg(0. 117 mmol)紫杉醇,30 mg(0.145 mmol)DCC及1 349，1 214，1 093 cm-.15 mg(0. 103 mmol)N ,N-二甲氨基吡啶(DMAP),搅1.3.3 聚乙二醇-2000-二酸脯氨酸(PEG-DA- Pro)拌反应,自然升温至室温,继续反应24 h.加入1mL4a的合成10% HAc/THF分解过量的DCC,10 min后,反应液1.0 g (0.418 mmol)的PEG-DA-NHS溶于3用10mL0.1 N HCl洗涤一次,经无水Na2SO,干燥，mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺中,滴加0.115g (1.0滤液蒸干(微热,<40 C), 残余物用异丙醇重结晶,得mmol)的l-脯氨酸溶于4 mL碳酸氢钠(1M)的水溶到产品.液,反应液立即变为白色浑浊液,室温搅拌反应24 h,按此法分别制得PEG 2000-二酸脯氨酸紫杉醇减压除去溶剂，残余物用10 mL 2%的稀盐酸溶解,放(PEG-DA-Pro- Taxol )5a,PEG- 2000-二酸-甘甘二肽-出二氧化碳气体,得到的溶液用3X10 mL二氯甲烷紫杉醇(PEG _DA GG- Taxol) 5b, PEG-2000-二酸-异萃取，合并的二氯甲烷用3X10 mL蒸馏水洗涤后,用亮氨酸紫杉醇(PEG- DA-Ile- Taxol)5c , PEG- 2000- -无水硫酸钠干燥.过滤,滤液浓缩后加入大量干燥的乙酸-亮氨酸=紫杉醇(PEG- DA-Leu-Taxol ) 5d, EPG-醚沉淀出产物.产品用二氯甲烷和乙醚重结晶,干燥后2000-二酸-丙氨酸紫杉醇(PEG -DA-AIa-Taxol)5e,称重,产物重0.98 g,熔点41.2 C~42. 5 C. IRPEG- 2000-二酸紫杉醇(PEG- DA Taxol)5f.(KBr):3 010,2 875,1 734,1 646,1 450,1 349,1 297，1.5 紫杉醇衍生物 5中紫杉醇含量的测定1 215,1 094,950 cm- .紫杉醇标准品溶于无水乙醇,分别配成从1.01.3.4聚乙二醇-2000-二酸-甘甘二肽(PEG _DA-μmol/L到20.0 pmol/L 五个样品溶液,测定在227GG)4h的合成nm紫外吸收.由吸光度A/浓度C图,求出紫杉醇的按方法1.3.3由1.0 gPEG -DA-NHS和0.221 g摩尔吸光系数ε,(e=4.51X 10* L●mol-1●cm-.然甘甘二肽制得,产物重0. 68 g,产率67%,熔点49.8后配制紫杉醇衍生物5的无水乙醇溶液,浓度约0.1C~50. 7 C. IR(KBr):2 887,1 966,1 736,1 650,1mg/mL,测定在227 nm的吸光度,由公式C= A/(be)368,1 360,1 280,1 241,1 113,963,843,521 cm-'.求出样品中紫杉醇的浓度,式中b为比色皿厚度,b=11.3.5 聚乙二醇2000-二酸-异亮氨酸(PEG- DA-Ile)cm.用此浓度除以紫杉醇衍生物5的浓度,即得到样4c的合成品中紫杉醇的含量.结果见表1.按方法1.3.3由1.0 gPEG-DA-NHS和0.200 g表1紫杉醇衍生物5 中紫杉醇的含量l-异亮氨酸制得,产物重0. 76g,产率75%,熔点39. 6Tab.1 Content of Taxol in derivative 5C~40.5 C.IR (KBr):2 886，1 736，1 673，1 541，衍生物5a5b55c5e1468，1359,1281,1115，963,843cmi1.含量/%225. 122:1.3.6 聚乙二醇-2000-二酸亮氨酸(PEG-DA-Leu)4d的合成2结果与讨论按方法1.3.3由1.0 gPEG DA-NHS和0.200 gl亮氨酸制得,产物重0. 69g,产率68%,熔点46.0 C2.1 聚合物的选择~47.2 C.IR (KBr):2 886，1 978，1 736， 1 672,中国煤化工PEG水溶性好、毒性低、l 651, 1 468，1 359，1 280，1 114, 963，843，532生物.JCHCNMH经用于支载很多类型药cm-'物.由时PEG分子重大十2 000时,其水溶性相近,而1. 3.7聚乙二醇 -2000-二酸-丙氨酸(PEG -DA-Ala)PEG分子量过高则Taxol的相对含量降低,因而选择4e的合成分子量为2000左右的PEG..按方法力数据由1. 0 gPEG- DA-NHS和0.100 g2.2 中间体的合成的l-丙氨酸制得,产物重0.75 g,产率77%,熔点45.0 .中间体的合成流程如图1所示..●810●天津大学学报.2001年第34卷第6期N-OHqPEG(OH),-- 2 PECHCH.COOH)DCC,DMAPPEG(0COCH,CH,0O-AA .- PEG(OCOCH,CH.CO-AA)AA:Pro,Glyly.,le, Leu,AlaTaxolPEG(OCOCH.CH,CO-AA2-TaxoL).图1PEG-DA的合成Fig. 1 Synthesis of EPG-DA在合成PEG-DA(见图1)时,原料PEG -般均含基酸溶于NaHCO,溶液,使得氨基酸的羧基成为负离少量的水,而水的存在会产生副反应,因此反应前一般子形式，游离出的氨基与活泼酯发生氨解反应,得到加入甲苯,共沸蒸馏除去水.反应完毕后的分离十分简PEG- DA-AA.单,在碱性条件下PEG _DA很容易从有机相进入水2.3 PEG DA-AA-Taxol的合成相，而在酸性条件下,又可以从水相被萃取到有机相利用PEG-DA-AA的羧基与Taxol的2'-羟基的(CH2Cl2),浓缩后加入大量乙醚即可沉淀出产品,这样酯化反应,即可将Taxol连接到PEG上(见图1).该经过2次循环,便得到很纯的PEG_DA.酯化反应是在DMAP催化下,DCC为缩合剂完成的.PEG _DA与氨基酸连接时,尝试了两种方法. (1)反应很快,通常几小时内即可完成,但为使反应更彻PEG- DA制成活泼的酰基咪唑,与氨基酸反应即可得底,一般反应24h.反应条件十分温和,只需室温搅到PEG -DA-AA;(2)PEG-DA转化为活泼酯,与氨基拌,此可避免剧烈的条件导致Taxol降解.酸反应也得到PEG- DA- AA.但酰基咪唑十分活泼,遇2.4结构鉴定水很快分解变为PEG DA.用它制备PEG DA-AA时红外光谱对于鉴定在高分子骨架上引入官能团最常含有一部分PEG _DA,因此一般选用方法(2). 本实有效,以引入脯氨酸为例，从PEG到PEG-DA到验所用活泼酯是由N-羟基丁二酰亚胺与PEG-DAPEG-DA-Pro(见图2),只要观察红外光谱上羰基的吸反应制得.活泼酯与氨基酸连接反应为碱性条件下氨收峰就能断定这些小分子是否连接到PEG的主链上.PEG广PEG-COOHPEG-ProV]350025001900170015001300! 10090波数/cm"中国煤化工MYHCNMHG图2 PEG COOH、PEG、PEG- Pro红外光谱Fig. 2 IR spectrum of PEG-COOH ,PEG ,PEG -Pro .天津大学学报李金亮等:聚乙二醇支载的水溶性紫杉醇衍生物的合成●811●PEG无羰基吸收,PEG- _DA在1 736cm-'出现一个羰ol derivatives[P]. US 5 608 087,1997-03-04. .基吸收峰,而PEG- DA-Pro分别在1 734 cm-1和1. [3] Nicolaou K C , Riemer C G, Kere M A. Water soluble tax-641cm-'出现酯羰基和酰胺羰基的吸收，此证实脯氨ol derivatives[P].US 5 817 840,1998- 10- 06.[4] Gollk J,Madison D V ,Wright J J,et al. Phosphonooxy-酸已引入PEG主链上.methyl ethers of taxane derivatives[P]. US 5 646 176,1997- 07-08.3.结语[5] Digenis G . Kortright K H. Soluble prodrugs of paclitaxel[P]. WO 98/59 927. .从PEG2000出发,对其两端的羟基进行官能团[6] Greenwald R B, Pendri A ,Zhao H. High molecular wei-化,分别引入丁二酸、氨基酸,最后引入Taxol.按此方ght polymer. based prodrugs[P]. WO 98/07 713.法,合成了-系列水溶性紫杉醇衍生物,为研究水溶性[7] Greenwald R B, Pendri A. High molecular weight poly-紫杉醇前药奠定了基础.mer- based prodrugs[P].US 5 614 549,1997-03-25.[8] Greenwald R B, Pendri A. High molecular weight poly参考文献:mer- based prodrugs[P].US 5 880 131,1999- 03- 09.[1] Wani M C,Taylor H L,Welis M E,et al. [J]. Plant anti-[9] Paolo F. Succinic Half-esters of poly (ethylene glycol )sind their benzotriazole and imidazole derivatives astumor agent VI. The isolation and structure of taxol,aoligomeric drug binding matrices [J]. Macromol Chem,novel antileukemic and antitumor agent from taxus brevi-1981 ,182 :2183- 2192.folia[J].J Am Chem Soc,1971 ,93(9) :2325 - 2327.[2] Nicolaou K C ,Riemer C G ,Kere M A. Water soluble tax-SYNTHESIS OF WATER -SOLUBLE TAXOL PRODRUGS BONDED WITH PEGLI Jin-liang, FENG Xia, LIU Bin, YUAN Ying-jin(School of Chemical Engineering and Technology , Tianjin University ,Tianjin，300072 ,China)Abstract : Suceinic acids and amino acids were introduced into the molecular skeleton of Polyethylene glycol (PEG)through functionalization to give PEG -DA-AA. Esterification of 2' -OH of taxol with different PEG DA-AA pro-duced a series of water-soluble taxol derivatives.Key words :synthesis ;taxol ; water- soluble ;polyethylene glycol ;amino acid(本文编辑王新英)中国煤化工MYHCNMHG