Page 221 - 精细化工2019年第8期
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第 8 期 刘 佳,等: 氨基叠氮聚乙二醇的制备 ·1709·
域中的广泛应用,归功于其具有无毒、无免疫原性、 择性地合成氨基叠氮聚乙二醇(NH 2 -PEG 1500 -N 3 )。
生物相容性良好等优点,能够与多种药物通过共价 两相反应过程中三苯基膦为还原剂,先将同处于有
键甚至非共价键的方式组合。目前,PEG 修饰药物 机相中的 N 3 -PEG 1500 -N 3 还原,当其一端叠氮基还原
的合成己有诸多文献与专利报道 [4-7] ,聚乙二醇及其 水解成 氨 基后( 氨 基叠氮 聚 乙二醇,
衍生物能大大提高药物水溶性,并增加药物在体内 NH 2 -PEG 1500 -N 3 ),反应体系的强酸环境将其转移至
的稳定性,延长药物半衰期 [8-9] 。PEG 修饰的药用分 水相,终止另一端叠氮基团与三苯基膦的进一步反
子也是美国食品药物管理局(FDA)极少数批准的 应(还原过程如图 1 所示),从而实现同一分子中双
可被用于体内注射的药用聚合物。 叠氮基团的单端选择性还原。考察了该步反应的有
由于 PEG 链末端的羟基活性很小,直接应用受 机相组成,即混合溶剂种类及其体积比,来解决相
到限制,故可将 PEG 末端羟基转变为活性更高的基 对分子质量较高的聚乙二醇溶解性差所造成的反应
团,如氨基、羧基等 [10] 。为了增加纳米粒子在生物体 转化率低的问题。并考察了水相酸浓度、反应温度、
内的长循环属性,常规修饰 PEG 会采用一端羟基被 时间等因素对反应过程的影响。对具有较高相对分
[11]
甲基封闭的方法合成单甲氧基聚乙二醇(mPEG) 。 子质量聚乙二醇衍生物的合成提供了一种新的思路。
随着生物技术的发展,mPEG 的应用范围受限,异
端基聚乙二醇(两端为不同活性基团)开始在 PEG
修饰中得到广泛应用 [12] 。这类 PEG 衍生物的通式为
X-PEG-Y,X 和 Y 可分别连接两个不同特性的实
体,是构建高级生物医药的关键材料 [13-15] 。Nicolas
等人 [16] 报道了由双羟基聚乙二醇合成异端基聚乙二
醇的方法,通过物料比的优化,将两端羟基非选择
性地引入羧基,得到单羧基产物、双羧基产物及未反
图 1 单端选择性还原过程示意图
应原料混合物,再通过离子交换色谱 DEAE Sephadex Fig. 1 Single end selective reduction
进行分离,这种分离方法的收率往往只有 30%~
40% [17-19] 。近年也有文献报道 [20-21] ,以相对分子质 1 实验部分
量较小的聚乙二醇和叠氮化钠为原料,制备两端叠
1.1 试剂与仪器
氮基聚乙二醇,再经 Stuadinger 反应,单一有机相,
对甲苯磺酰氯(TsCl),AR,北京伊诺凯科技
得到相对分子质量较小的异端基聚乙二醇,反应收
公司;1-(3-二甲胺基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDCI)、
率在 60%~75%。本课题组曾利用该法合成相对分子
N-羟基丁二酰亚胺(NHS)、叠氮化钠(NaN 3 ),AR,
质量为 600、1000、1500 的异端基聚乙二醇,使用 上海萨恩化学公司;正己烷、二氯甲烷(DCM)、
乙酸乙酯为溶剂时,合成异端基聚乙二醇 600 的收 甲醇(MeOH)、无水乙醇、石油醚(PE)、乙酸乙
率达 72%,但聚乙二醇相对分子质量超过 1000 时, 酯(EtOAc)、Na 2 SO 4 (无水),NaHCO 3 ,AR,辽
收率在 26%~31%、选择性 41%~55%。结果表明, 宁泉瑞试剂公司;4-二甲氨基吡啶(DMAP)、戊二
该法只针对相对分子质量较小的聚乙二醇有效,考 酸酐、甲酸铵、甲酸、乙腈(MeCN)、聚乙二醇 1500
虑聚乙二醇的溶解性会随其相对分子质量的增加而 (PEG 1500 )、甲苯、盐酸(HCl)、三苯基膦(PPh 3 )、
变小,导致该法在合成较高相对分子质量的聚乙二 三乙胺(TEA)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF),AR,
醇衍生物时,具有转化不完全,产物不易分离,后 上海阿拉丁生物科技公司;硅胶,200~300 目,青
处理复杂等问题。 岛海洋化工公司;二硬脂酰磷脂酰乙醇胺(DSPE),
为解决传统色谱手段无法对异端基聚乙二醇分 AR,上海艾伟拓医药科技科技公司。
离定量的问题,建立一套高分辨率质谱(HRMS) C-MAG HS 10 数显智能控温磁力搅拌器,德国
评价方法,并以此评价不同反应条件下各组分的含 IKA 公司;AVance 500 超导核磁共振波谱仪,德国
量,来准确判断最佳反应条件。同时,针对相对分 Bruker 公司;LCT Premier XE 质谱仪,美国 Waters
子质量较高的聚乙二醇单端选择性修饰的低效能、 公司;FTIR- 8400S 傅里叶变换红外光谱仪,日本岛
低纯度等问题,选用聚乙二醇 1500 为起始原料,经 津公司。
过两步非选择性的端基衍生化反应,得到双叠氮基 1.2 方法
聚乙二醇(N 3 -PEG 1500 -N 3 )。以此为关键反应原料, 1.2.1 双(对甲基苯磺酰氧基)聚乙二醇酯(中间
利用其在不同溶剂中的溶解性不同,设计一种两相 体Ⅰ)的合成
还原系统(混合溶剂为有机相,盐酸为水相),高选 合成路线如下: