高反应活性聚乙二醇修饰试剂的合成

2016-11-29张宇佳谭李玉毕群杰

安徽化工 2016年4期

关键词：酰亚胺甲醚琥珀酸

张宇佳，谭李玉，王　婵，毕群杰，陈　卓

（西安医学院，陕西西安710021）

高反应活性聚乙二醇修饰试剂的合成

张宇佳，谭李玉，王婵，毕群杰，陈卓

（西安医学院，陕西西安710021）

以聚乙二醇2000单甲醚为底物，经两步反应，制备了聚乙二醇单甲醚偶联试剂。其可以与多种抗肿瘤药物进行偶联，从而减少抗肿瘤药物的副作用，增加其EPR效应，是一种具有广泛前途的化学试剂。

聚乙二醇衍生物；合成

近年来，恶性肿瘤的发病率呈上升趋势，已成为目前我国医药界面临的重大课题。陆小环对广东省人口死亡原因进行了系统性分析，其中，恶性肿瘤长期占据死亡原因的首位[1]。目前，医药界对恶性肿瘤的治疗尚无完善的手段，多数常规化疗药物存在肿瘤组织针对性差、毒性大等缺陷，许多患者往往因为机体难以耐受化疗药物的毒副作用而导致停药。提高肿瘤靶向性给药增加疗效、减轻毒副作用成为重要的研究方向。

目前，伴随生命科学领域的重大突破及进展，人们对肿瘤组织所特有的组织结构有了深入的认识，为研发新型抗肿瘤药物提供了必不可少的微观基础。正常组织中的微血管内皮间隙致密、结构完整，大分子颗粒不易透过血管壁，而在肿瘤组织中，为满足其快速增长的需要，组织血管生成增加，构造不规则，血管上皮细胞间隙大且淋巴回流障碍，这有利于在血液中的大分子透过血管壁进入肿瘤组织并产生蓄积，从而使高毒性的化疗药物“靶向”于肿瘤组织，减少对正常组织的损害。这种大分子在肿瘤组织蓄积增加，贮留时间延长的现象被称为EPR效应（Enhanced Permeabilityand Retention Effect）[2]。

2015年以来，PEG-紫杉醇等一系列在传统化疗药的基础上经高分子修饰得到的大分子化疗药已经进入临床试验阶段甚至上市，取得了较好的临床表现及经济效益。这一趋势开拓了大分子化疗的新时代，一系列大分子化疗药物进入立项及研究阶段。可以预计，未来化学试剂及医药中间体市场将对活化的高分子修饰试剂产生巨大的需求。

聚乙二醇（Polyethylene Glycol，PEG）为线性结构，具有良好的水溶性和生物相溶性，无毒、无免疫性、无致畸性且无抗原性[3]，是获得美国食品药品监督管理局（FDA）批准的药用合成聚合物之一[4]。在药物化学研究领域，PEG可以被用来与药物通过化学反应形成共价键结合得到新药，其中最经典的应用范例是用PEG修饰紫杉醇的7-OH，修饰后使紫杉醇获得了理想的水溶性及EPR效应[5]。

PEG的接枝主要靠其端基的羟基作为化学反应的功能基团，由于PEG的分子质量一般较大，两端的羟基活性较差，所以必须依靠激烈的条件才能与其它基团发生反应。因此，一般情况下对化疗药物进行修饰时，PEG不直接与药物反应，而是采用连接臂对PEG活化，引入更加活泼的基团与药物连接。

PEG与药物偶联常用的连接臂有乙酰基[6]、琥珀酸[7]、曼尼希基[8]等。其中较常用的是琥珀酸，作为一个二元酸，琥珀酸的一个羧基可以与PEG以酯键连接，在其与化疗药物进行连接修饰时，由于高分子的盘曲、缠绕，其另一个羧基不易参与反应，为了提高反应收率，N-琥珀酰亚胺（NHS）活化的mPEG琥珀酸酯（mPEG-NHS，化合物1）成为了重要的商品化试剂（图1）。然而，由于高分子PEG的反应位点相对于分子整体所占比例极低，加之分子的盘曲缠绕，对其进行结构改造往往比较困难，因此对其制备技术开展研究具有重要的意义。

1　实验部分

1.1仪器和试剂

UV-1780型紫外分光光度计（日本岛津制作所）；FD-1000型冷冻干燥机（日本东京理化株式会社）；PSL-1810型磁力搅拌低温槽（日本东京理化株式会社）；聚乙二醇2000单甲醚（化学纯，上海瀚鸿化工）；琥珀酸酐（分析纯，成都科龙）；百里酚蓝（分析纯，Aladdin试剂）；二环己基碳二亚胺（DCC）（分析纯，Aladdin试剂）；N-羟基琥珀酰亚胺（分析纯，Aladdin试剂）；N-甲基吗啉（分析纯，Aladdin试剂）；N，N-二异丙基乙胺（DIEA）（分析纯，Aladdin试剂）；其它常见有机溶剂、试剂均为分析纯，必要时干燥。

1.2聚乙二醇琥珀酸酯（化合物2）的制备

将mPEG2000 20g（10mmol）与琥珀酸酐7.5g（75mmol）加入500mL圆底瓶中，使用250mL无水四氢呋喃溶解，滴入5mL吡啶，交换氮气保护，加热至回流反应24h，蒸去四氢呋喃，剩余物用饱和碳酸氢钠溶液溶解后用60mL乙酸乙酯萃取，水相调pH至2，用60mL氯仿提取，氯仿层干燥后蒸干，得白色固体13.1g，m.p.为49℃～52℃。

1.3聚乙二醇琥珀酰亚胺琥珀酸酯（mPEG-NHS，化合物1）的制备

向500mL圆底瓶中加入化合物（2）15g（7.5mmol），琥珀酰亚胺5g（44mmol），DCC 24mmol及5mLN-甲基吗啉，加入四氢呋喃300mL溶解后，交换氮气保护，在氮气保护下回流反应8h，蒸去溶剂，剩余物用氯仿溶解，60mL2N盐酸洗涤，氯仿层干燥后蒸干，得黄色油状物7g，氮气保护下保存。

1.4聚乙二醇2000琥珀酰亚胺琥珀酸酯（mPEGNHS，化合物1）的试用

称取百里酚蓝2.33g（5mmol）、DIEA 0.77g（6mmol）于5mL无水四氢呋喃中，搅拌下将溶有mPEG2000 -NHS 4.6g（2mmol）的2mL无水四氢呋喃溶液滴入，滴毕升温至50℃反应24h。反应完毕后，将反应液直接倾入20mL水中，混匀后加入截留分子量为2000透析袋中，透析4d，期间每隔24h更换外液一次，通过TLC法检测外液中的百里酚蓝，至无百里酚蓝检出后结束透析。此后将袋内液体冷冻干燥得黄色粉末1.4g。

图1　 mPEG-NHS（化合物1）的合成

2　结果与讨论

将上步所得黄色粉末7mg及百里酚蓝2mg分别用双蒸水溶解后分别转移入250mL容量瓶中，定容得待测液，分别使用紫外分光光度计扫描其最大吸收波长，可知其上步所得黄色粉末与百里酚蓝的紫外最大吸收波长基本一致，均为594nm。由于该粉末在截留分子量2000的透析袋中保留，可知其为mPEG2000化的高分子化合物，其紫外最大吸收波长又与百里酚蓝一致，因此可确证其为mPEG-百里酚蓝，从而证实所获得mPEG-NHS的可靠性。

3　结论

[1]陆小环.广东人口死亡状况研究[J].南方人口，2004，20（2）：21 -30.

[2]Greish K.Enhanced Permeability and Retention of Macromolecular Drugs in Solid Tumors：A Royal Gate for Targeted Anticancer Nanomedicines[J].Journal of Drug Targeting，2007，15（7-8）：457-464.

[3]Harris J M.Introduction toBiotechnical and Biomedical Applications of Poly（ethylene glycol）[A].Poly（ethylene glycol）Chemistry[C]. NewYork：PlenumPress，1992：1-14.

[4]Greenwald R B.PEG Drugs：An Overview[J].Controlled Release. 2001，74（3）：1592-1711.

[5]熊成东，王亚辉.聚乙二醇衍生物的合成研究进展[J].高分子通报，2000（1）：39-45.

[6]徐蓓华，周惠燕，沃联群.聚乙二醇-异黄酮复合物的合成[J].合成化学，2008，16（1）：77-80.

[7]蒋福升，刘霞，王平，等.聚乙二醇负载葛根素前药的合成、表征及体外特性初步研究[J].中国药学杂志，2011，46（7）：48-52.

[8]Zhao Y J.Poly（Ethylene Glycol）Prodrug for Anthracylines Via Mannich Base Linker：Design，Synthesis and Biological，Evaluation [J].Int J Pharm，2003，379：90-99.

Synthesis of mPEG-NHS

ZHANG Yu-jia，TAN Li-yu，WANG Chan，BI Qun-jie，CHEN Zhuo
（College ofPharmacy，Xi′an Medical University，Xi′an 710021，China）

The PEG derivative mPEG-NHS was synthesized by two-step reaction，based on polyethylene glycol 2000 monomethyl ether as substrates.Usage ofthe derivative was characterized byUVmethod.

PEGderivative；synthesis

10.3969/j.issn.1008-553X.2016.04.010

O632

1008-553X（2016）04-0033-02

2016-02-03

陕西省教育厅专项科研计划项目（15JK1620）；西安医学院大学生创新基金项目（2015DXS1-20）

张宇佳（1995-），女，在读本科生；通讯联系人：陈卓（1985-），男，讲师，从事药物化学研究工作，13363986370，chenzhuo_imm@126.com。