高反應(yīng)活性聚乙二醇修飾試劑的合成

張宇佳，譚李玉，王　嬋，畢群杰，陳　卓

（西安醫(yī)學(xué)院，陜西西安710021）

高反應(yīng)活性聚乙二醇修飾試劑的合成

張宇佳，譚李玉，王嬋，畢群杰，陳卓

（西安醫(yī)學(xué)院，陜西西安710021）

以聚乙二醇2000單甲醚為底物，經(jīng)兩步反應(yīng)，制備了聚乙二醇單甲醚偶聯(lián)試劑。其可以與多種抗腫瘤藥物進行偶聯(lián)，從而減少抗腫瘤藥物的副作用，增加其EPR效應(yīng)，是一種具有廣泛前途的化學(xué)試劑。

聚乙二醇衍生物；合成

近年來，惡性腫瘤的發(fā)病率呈上升趨勢，已成為目前我國醫(yī)藥界面臨的重大課題。陸小環(huán)對廣東省人口死亡原因進行了系統(tǒng)性分析，其中，惡性腫瘤長期占據(jù)死亡原因的首位[1]。目前，醫(yī)藥界對惡性腫瘤的治療尚無完善的手段，多數(shù)常規(guī)化療藥物存在腫瘤組織針對性差、毒性大等缺陷，許多患者往往因為機體難以耐受化療藥物的毒副作用而導(dǎo)致停藥。提高腫瘤靶向性給藥增加療效、減輕毒副作用成為重要的研究方向。

目前，伴隨生命科學(xué)領(lǐng)域的重大突破及進展，人們對腫瘤組織所特有的組織結(jié)構(gòu)有了深入的認識，為研發(fā)新型抗腫瘤藥物提供了必不可少的微觀基礎(chǔ)。正常組織中的微血管內(nèi)皮間隙致密、結(jié)構(gòu)完整，大分子顆粒不易透過血管壁，而在腫瘤組織中，為滿足其快速增長的需要，組織血管生成增加，構(gòu)造不規(guī)則，血管上皮細胞間隙大且淋巴回流障礙，這有利于在血液中的大分子透過血管壁進入腫瘤組織并產(chǎn)生蓄積，從而使高毒性的化療藥物“靶向”于腫瘤組織，減少對正常組織的損害。這種大分子在腫瘤組織蓄積增加，貯留時間延長的現(xiàn)象被稱為EPR效應(yīng)（Enhanced Permeabilityand Retention Effect）[2]。

2015年以來，PEG-紫杉醇等一系列在傳統(tǒng)化療藥的基礎(chǔ)上經(jīng)高分子修飾得到的大分子化療藥已經(jīng)進入臨床試驗階段甚至上市，取得了較好的臨床表現(xiàn)及經(jīng)濟效益。這一趨勢開拓了大分子化療的新時代，一系列大分子化療藥物進入立項及研究階段?？梢灶A(yù)計，未來化學(xué)試劑及醫(yī)藥中間體市場將對活化的高分子修飾試劑產(chǎn)生巨大的需求。

聚乙二醇（Polyethylene Glycol，PEG）為線性結(jié)構(gòu)，具有良好的水溶性和生物相溶性，無毒、無免疫性、無致畸性且無抗原性[3]，是獲得美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準的藥用合成聚合物之一[4]。在藥物化學(xué)研究領(lǐng)域，PEG可以被用來與藥物通過化學(xué)反應(yīng)形成共價鍵結(jié)合得到新藥，其中最經(jīng)典的應(yīng)用范例是用PEG修飾紫杉醇的7-OH，修飾后使紫杉醇獲得了理想的水溶性及EPR效應(yīng)[5]。

PEG的接枝主要靠其端基的羥基作為化學(xué)反應(yīng)的功能基團，由于PEG的分子質(zhì)量一般較大，兩端的羥基活性較差，所以必須依靠激烈的條件才能與其它基團發(fā)生反應(yīng)。因此，一般情況下對化療藥物進行修飾時，PEG不直接與藥物反應(yīng)，而是采用連接臂對PEG活化，引入更加活潑的基團與藥物連接。

PEG與藥物偶聯(lián)常用的連接臂有乙酰基[6]、琥珀酸[7]、曼尼?；鵞8]等。其中較常用的是琥珀酸，作為一個二元酸，琥珀酸的一個羧基可以與PEG以酯鍵連接，在其與化療藥物進行連接修飾時，由于高分子的盤曲、纏繞，其另一個羧基不易參與反應(yīng)，為了提高反應(yīng)收率，N-琥珀酰亞胺（NHS）活化的mPEG琥珀酸酯（mPEG-NHS，化合物1）成為了重要的商品化試劑（圖1）。然而，由于高分子PEG的反應(yīng)位點相對于分子整體所占比例極低，加之分子的盤曲纏繞，對其進行結(jié)構(gòu)改造往往比較困難，因此對其制備技術(shù)開展研究具有重要的意義。

1　實驗部分

1.1儀器和試劑

UV-1780型紫外分光光度計（日本島津制作所）；FD-1000型冷凍干燥機（日本東京理化株式會社）；PSL-1810型磁力攪拌低溫槽（日本東京理化株式會社）；聚乙二醇2000單甲醚（化學(xué)純，上海瀚鴻化工）；琥珀酸酐（分析純，成都科龍）；百里酚藍（分析純，Aladdin試劑）；二環(huán)己基碳二亞胺（DCC）（分析純，Aladdin試劑）；N-羥基琥珀酰亞胺（分析純，Aladdin試劑）；N-甲基嗎啉（分析純，Aladdin試劑）；N，N-二異丙基乙胺（DIEA）（分析純，Aladdin試劑）；其它常見有機溶劑、試劑均為分析純，必要時干燥。

1.2聚乙二醇琥珀酸酯（化合物2）的制備

將mPEG2000 20g（10mmol）與琥珀酸酐7.5g（75mmol）加入500mL圓底瓶中，使用250mL無水四氫呋喃溶解，滴入5mL吡啶，交換氮氣保護，加熱至回流反應(yīng)24h，蒸去四氫呋喃，剩余物用飽和碳酸氫鈉溶液溶解后用60mL乙酸乙酯萃取，水相調(diào)pH至2，用60mL氯仿提取，氯仿層干燥后蒸干，得白色固體13.1g，m.p.為49℃～52℃。

1.3聚乙二醇琥珀酰亞胺琥珀酸酯（mPEG-NHS，化合物1）的制備

向500mL圓底瓶中加入化合物（2）15g（7.5mmol），琥珀酰亞胺5g（44mmol），DCC 24mmol及5mLN-甲基嗎啉，加入四氫呋喃300mL溶解后，交換氮氣保護，在氮氣保護下回流反應(yīng)8h，蒸去溶劑，剩余物用氯仿溶解，60mL2N鹽酸洗滌，氯仿層干燥后蒸干，得黃色油狀物7g，氮氣保護下保存。

1.4聚乙二醇2000琥珀酰亞胺琥珀酸酯（mPEGNHS，化合物1）的試用

稱取百里酚藍2.33g（5mmol）、DIEA 0.77g（6mmol）于5mL無水四氫呋喃中，攪拌下將溶有mPEG2000 -NHS 4.6g（2mmol）的2mL無水四氫呋喃溶液滴入，滴畢升溫至50℃反應(yīng)24h。反應(yīng)完畢后，將反應(yīng)液直接傾入20mL水中，混勻后加入截留分子量為2000透析袋中，透析4d，期間每隔24h更換外液一次，通過TLC法檢測外液中的百里酚藍，至無百里酚藍檢出后結(jié)束透析。此后將袋內(nèi)液體冷凍干燥得黃色粉末1.4g。

圖1　 mPEG-NHS（化合物1）的合成

2　結(jié)果與討論

將上步所得黃色粉末7mg及百里酚藍2mg分別用雙蒸水溶解后分別轉(zhuǎn)移入250mL容量瓶中，定容得待測液，分別使用紫外分光光度計掃描其最大吸收波長，可知其上步所得黃色粉末與百里酚藍的紫外最大吸收波長基本一致，均為594nm。由于該粉末在截留分子量2000的透析袋中保留，可知其為mPEG2000化的高分子化合物，其紫外最大吸收波長又與百里酚藍一致，因此可確證其為mPEG-百里酚藍，從而證實所獲得mPEG-NHS的可靠性。

3　結(jié)論

以聚乙二醇2000單甲醚為底物，經(jīng)兩步反應(yīng)，制備了聚乙二醇單甲醚偶聯(lián)試劑。其可以與多種抗腫瘤藥物進行偶聯(lián)，從而減少抗腫瘤藥物的副作用，增加其EPR效應(yīng)，是一種具有廣泛前途的化學(xué)試劑。

[1]陸小環(huán).廣東人口死亡狀況研究[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]熊成東，王亞輝.聚乙二醇衍生物的合成研究進展[J].高分子通報，2000（1）：39-45.

[6]徐蓓華，周惠燕，沃聯(lián)群.聚乙二醇-異黃酮復(fù)合物的合成[J].合成化學(xué)，2008，16（1）：77-80.

[7]蔣福升，劉霞，王平，等.聚乙二醇負載葛根素前藥的合成、表征及體外特性初步研究[J].中國藥學(xué)雜志，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

A

1008-553X（2016）04-0033-02

2016-02-03

陜西省教育廳專項科研計劃項目（15JK1620）；西安醫(yī)學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新基金項目（2015DXS1-20）

張宇佳（1995-），女，在讀本科生；通訊聯(lián)系人：陳卓（1985-），男，講師，從事藥物化學(xué)研究工作，13363986370，chenzhuo_imm@126.com。