第34卷第2期魏海南等:聚乙二醇單甲醚衍生物的合成151化學試劑,2012,34(2),151~153聚乙二醇單甲醚衍生物的合成魏海南2,石亮亮2,成昌梅2,陳朗秋”,趙興俄(1.湘潭大學環(huán)境友好化學與應用教育部重點實驗室湖南湘潭411105;2清華大學生命有機磷化學及化學生物學教育部重點實驗室,北京100084江蘇先聲藥物研究有限公司,江蘇南京210042)摘要:以聚乙二醇單甲醚為原料,分別合成了活性端基為羧基氨基和巰基的聚乙二醇單甲醚,其結構用HNMR、CNMR和IR進行了表征。關鍵詞:聚乙二醇單甲醚;溴乙酸叔丁酯;合成;聚乙二醇單甲醚衍生物中圖分類號:0626.3文獻標識碼:A文章編號:0258-3283(2012)02015103聚乙二醇( Polyethylene glycol,PEC),是由環(huán)基、氨基、異氰酸酯基、羧基、巰基和烯基等基團取氧乙烷或乙二醇單體聚合而成的線性高分子,結代羥基。構式為:HO—(CH2CH2O)。一H,易溶于水和有機本文以mPEG為原料,采用不同方法合成了溶劑,具有良好的生物相容性,無免疫原性,低毒活性端基分別為羧基、氨基、巰基的聚乙二醇單甲無副作用等特點,常被作為藥物載體,用來修飾蛋醚,其結構經FTIR、HNMR和CNMR表征。白質、多肽、酶等大分子藥物,同時也是獲FDA批準的極少數(shù)能作為體內藥用的合成聚合物之1實驗部分近年來,使用PEG修飾小分子藥物成為1.1主要儀器與試劑前藥合成中的熱點,用化學法將PEG連接到藥物傅里葉紅外光譜儀(KBr固體壓片, Perkin分子上,可以改善一些藥物的膜透性和難溶藥物 Elmer公司); JNM-ECA300核磁共振儀(溶劑的溶解性,還可以延長藥物在體內的半衰期,具有CDC,內標TMs,日本電子公司)。緩釋作用。單甲氧基聚乙二醇(Mr=2000,上海臺界化聚乙二醇單甲醚( Methoxy polyethylene glycol,工有限公司);溴乙酸叔丁酯(山東濟南偉都化工mPEC),是PEG兩端羥基中的一端以甲基封閉得到有限公司);硫脲、二氯甲烷等常規(guī)試劑均為分析的線性分子,分子式為CH2O(CH2CH2O)。一H。純;實驗所用溶劑使用前均已作干燥處理。用mPEG對藥物進行修飾時,可以避免PEG兩端1.2實驗方法基團引起不期望的交聯(lián)。由于聚乙二醇端羥基活1.2.1羧基聚乙二醇單甲醚的合成(mPEG2x性較低,通常在一些反應中只有在較激烈的條件c00H,3)下才與其他基團發(fā)生反應,所以,在用聚乙二醇修稱取20.023g(10mmol)干燥的mPEG2x溶于飾某些藥物分子時,需將其端羥基進行活化。100m的無水二氯甲烷中,通人干燥氮氣后,降mPEG傳統(tǒng)活化方法有酯化法、氰脲酰氯法和羥溫至0℃,并在此溫度下加入1.205g(30mmol)基琥珀酰亞胺法等。目前根據(jù)不同需要,可用醛氫氧化鈉固體攪拌1-2h。然后加入8002g(40mmol)溴乙酸叔丁酯,保持0℃下反應1h后自然升溫至25℃,繼續(xù)攪拌48h,反應過程用,0o3 -cOoH TLC監(jiān)測。反應完畢將反應液靜置過夜或離心后,過濾除去白色固體。再旋除濾液中的二氯甲中國煤化工收稿日期:20{0c作者簡介CNMHG士,主要從事有機合成的研究訊作者:陳朗秋,E-mail; chengood2003@263,com152化學試劑2012年2月烷殘留物用正己烷萃取除去未反應的溴乙酸叔氫氧化鈉催化反應,然后在酸性條件下水解,共兩丁酯,得到淡黃色半固體化合物2。將此固體溶步反應得到 mPEG-COOH。此方法引人羧基的于60mL水中并冷卻至0℃,再用濃鹽酸調節(jié) pH mPEG,與傳統(tǒng)的mPEG丁二酸(8mPEG)相比,1.0,攪拌05h后升溫至60℃,反應4h,反應過減少了一個分子內易水解的酯鍵,從而可以有效程用TCL監(jiān)測。反應完畢,減壓除去HCl和水,避免PEG載藥體系因酯鍵而引起不期望的分子得到淡黃色半固體粗品。粗品用乙酸乙酯重結內分解6·;而同其他使用苛性堿催化劑或氧化羥晶,得到白色顆粒狀固體,過濾,減壓干燥得到基法相比,此方法成本更低操作簡單、產率較16.881g化合物3(產率為84.43%)。髙。mPEG端羥基胺化方法有包括甲苯磺酸酯1.22氨基聚乙二醇單甲醚的合成(mPEG2x法、疊氮化物還原法及 Mitsunobu-Staudinger法NH2,5等012·。我們以mPEG為原料,經氯化、高壓氨1.22.1mPEG2x-Cl(4)的合成化制得mPEG-NH2,此法同 Mitsunobu- Staudinger稱取100.01g(10mmol)干燥的mPEG2x置于法相比,操作簡便,易得到較高產率的純產品。500mL的單口瓶中,加入300mL氯化亞砜,氮氣2.2表征保護下加熱回流24h,反應過程用TLC監(jiān)測。反2.2.1紅外應完畢,常壓蒸除大部分溶劑,再減壓除去殘余的以KBr固體壓片,mPEG2x,mPEC2 -COOH,氯化亞砜,得到淡黃色半固體化合物4。" CNMR mPEG-NH2,mPEG3x-SH的紅外光譜如圖1所(CDCl2,300MHz),8:43.44,58.63,70.22-示。與mPEG相比,化合物3和5在3430cm-171.57(m)。的吸收峰可能分別為羧基和氨基的吸收峰,而化1.22.2mPEG2x-NH2(5)的合成合物3在1735cm的吸收峰則為羰基特有的吸稱取80.023g(40mmol) mPEGzx-CI置于100收峰,表明羥基已經轉化為羧基?；衔?的紅mL的高壓反應釜中,加入400mL25%的氨水,密外光譜中,由于大量一CH2CH2O-的影響,SH閉。在140℃下反應24h,TLC監(jiān)測反應完全。的振動吸收峰又較弱,所以觀察不到巰基的吸收在50℃下旋除大部分氨水,將殘留物溶于500峰,但是在>3000cm中已沒有吸收峰,說明mL的水中,用二氯甲烷萃取(250mLx2)。靜置mPEG的羥基已經發(fā)生轉化過夜,有機層無水硫酸鎂干燥,過濾,旋除溶劑,殘留物乙酸乙酯重結晶,得到573.563g白色固體廣化合物1產率為92.06%。化合物51.2.3巰基聚乙二醇單甲醚的合成(mPEG2x化合物3稱取8.011g(4mmol)mPEG2x-CI,置于250mL的單口瓶中,加人80mL蒸餾水,1.824g(2430002000mmol)硫脲,0.863g(5.2mmol)碘化鉀,氮氣條件下加熱至100℃,回流6h,反應過程用TIC監(jiān)圖1聚乙二醇單甲醚及衍生物的紅外光譜圖測。反應完畢,加入2.5mol氫氧化鈉溶液80FIg 1 FT-IR spectrum of mPEG and its derivativesmL,繼續(xù)回流4h,反應完全,將反應體系冷卻至222HNMR和CNMR室溫,用濃鹽酸調節(jié)pH1~2,二氯甲烷萃取(50圖2和圖3分別為化合物3、5、6的氫譜和碳mL×2)得到的二氯甲烷層依次用飽和食鹽水,譜。6n33(8,3H)和859.0左右的化學位移分純水洗滌,分液,二氯甲烷層用無水硫酸鎂干燥過別為化合物中一0CH的氫位移和碳位移,重復夜旋轉蒸餾除去二氯甲烷得棕黃色半固體化合片段一0CH2CH2一中氫的6n和6分別為34物6。用乙酸乙酯重結晶,得到5792g白色粉末36(m)、70-72(m)?；衔?基團一狀固體 mPEG+SH,產率72.42%。CH, -CoO骨其的影響Sn為4.08(8,2H),δc為中國煤化工為171.292結果與討論化合物CNMHG移分別為82.1合成1.48(t,1H)和δn1.91(8,2H),與其連接的次甲本文以mPEG與溴乙酸叔丁酯為原料,固體基化學位移分別為δ2.86(m,2H)、6n2.56(q,第34卷第2期魏海南等:聚乙二醇單甲醚衍生物的合成1532H)和δ23.97、6c41.57。techniques[J]. International Journal of Hematology1998,68(1):1-18COOH[4]熊成東,王亞輝,袁明龍,等.聚乙二醇衍生物的合成研究進展[J].高分子通報,200,(1):3945.[5]ZALIPSKY S. Functionalized poly( ethylene glycol)forpreparation of biologically relevant conjugates [ J].Bio-conyjugafe Chemistry, 1995, 6(2): 150-165.cot oL-NH,[6JABUCHOWSKI A, KAZO G M, VERHOEST C RCancernerapy with chemically modified enzymes. 1.Antitumor圖2mPEG2x-COOH,mPEG2x-NH2,mPEG2x-SH的properties of polyethylene glyco-asparaginase conjugates核磁共振氫譜圖[J]. Cancer Biochem Biophys, 1984, 7(2): 175-189Fig 2 HNMR spectrum of mPEGxK-COOH[7]李先紅,崔萍劉棒棒雙端羧基聚乙二醇的合成[門]mPEG2x-NH, and mPEGxK SH化學與生物工程,2005,22(10):4243[8]孫建平,王孝杰,李效東,等.一種合成端羧基聚乙二醇單甲醚的新方法[J]合成化學,2006,14(4):405-[9]GEHRHARDT H, MUTTER M Soluble polymers in or-terminal polyethylene glycol of low molecular weight[J]otoyPolymer Bulletin, 1987, 18(6): 487-493[10 ]MUTTER M. Soluble polymers in organic synthesis: 1圖3mPEG2 <-COOH,mPEC2x-NH2,mPEG2x-SH的preparation of polymer reagents using polyethylene gly核磁共振碳譜圖col with terminal amino groups as polymeric componentFig. 3CNMR spectrum of mPEGaK-COOH[J]. Tetrahedron Letters,1978,19(31):28392842mPEG.NH and mPEG.SH[]劉敏徐雯,朱葉歡,等雙氨基聚乙二醇的制備及分結合FTR、HNMR和"CNMR,可以確認離純化[]中國醫(yī)藥工業(yè)雜志,2007,38(6):423mPEG的羥基已經轉化為所需目標化合物的羧基、氨基和巰基。[12]王琴梅,潘仕榮,張靜夏雙端氨基聚乙二醇的制備及表征[J].中國醫(yī)藥工業(yè)雜志,2003,34(10):4904923結論通過不同路線分別合成了3類不同活化端基 Synthesis of methoxy polyethylene glycol derivatives WEI的聚乙二醇單甲醚用FTR、HNMR和" CNMR Hai;nanl2, SHI Liang-lang2, CHENG Chan,me2,CHEN表征,結果表明端羥基已經轉化為目標基團。其 Lang-giu', ZHAo Xing'e(1. Key Laboratory of Environ-中操作步驟簡單,原料易得,更適合大規(guī)模生產。 mentally Friendly Chemistry and Applications of Ministry ofEducation, Xiangtan University, Xiangtan 411105, China參考文獻2. Key LaboratoryPhosphorus Che[1]DEIBLE CR, PETROSKO P, JOHNSON P C, et al. Mo- Chemical Biology of Ministry of Education, Tsinghua Universi-lecular barriers to biomaterial thrombosis by modification ty, Beijingof surface proteins with polyethylene glycol[J]. Biomate- Research Institute, Nanjing 210042, China), Huaxue Shijirials,1998,19(20):1885-1893.2012,34(2),151~153[2]GREENWALD R B PEG drugs: an overview[ J] Journal Abstract: Carboxyl, amino, sulfhydryl derivatives of mPEGof Controlled Release, 2001, 74(1/3): 159-171were synthesized starting from mPEG. The sructure of mPEG3】 FRANCISGE, ISHER D, DELGADO0 C,et al. PEGyla. derivatives were"V凵中國煤化工ICNMRtion of cytokines and other therapeutic proteins and pep-Key words: metheCNMHGIbromoace-tides: the importance of biological optimization of coupling tate; synthesis; m PEG derivative