一种聚ε-己内酯负载的抗肿瘤前药及其制备方法

摘要

本发明公开了一种聚ε-己内酯负载的抗肿瘤前药及其制备方法，制备方法是将α位溴代ε-己内酯通过开环聚合生成聚α位溴代ε-己内酯；再在聚α位溴代ε-己内酯的α位上发生硫代苹果酸的巯基–α位溴代酯的点击化学反应，得到含羧基侧基的聚ε-己内酯；得到的含羧基侧基的聚ε-己内酯与抗肿瘤药物分子发生取代反应后，用碱金属的强碱弱酸盐溶液中和，萃取出杂质，除杂质后的溶液经透析后，即得；本发明的抗肿瘤前药水溶解性好，可完全生物降解，载药量高，纯度高，含可进一步修饰基团；制备方法经济、高效和无毒，可以工业生产。

权利要求

1.一种聚ε-己内酯负载的抗肿瘤前药，其特征在于，具有式1和/或式2结构：式1

式2

M为碱金属原子中一种或几种；

D为抗肿瘤药物分子基团；

R选自C1～6的烷氧基中一种；

x为1～100，y为1～100，z为3～300，且z＞x+y，x、y和z都为整数；

n为10～300；

所述的抗肿瘤药物分子基团为紫杉醇基团、多烯紫杉醇基团、阿霉素基团或喜树碱基团中一种或几种。

2.如权利要求1所述的抗肿瘤前药，其特征在于，所述的M为锂原子、钠原子或者钾原子中一种或几种。

3.如权利要求1所述的抗肿瘤前药，其特征在于，R为C1～6的直链烷氧基中一种。

4.一种如权利要求1～3任一项所述的抗肿瘤前药的制备方法，其特征在于，将α位溴代ε-己内酯先通过开环聚合生成聚α位溴代ε-己内酯；再在聚α位溴代ε-己内酯的α位上发生硫代苹果酸的巯基–α位溴代酯的点击化学反应，得到含羧基侧基的聚ε-己内酯；将得到的含羧基侧基的聚ε-己内酯与抗肿瘤药物分子发生取代反应后，用碱金属的强碱弱酸盐溶液中和，萃取出杂质，除杂质后的溶液经透析后，即得。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的碱金属的强碱弱酸盐溶液为碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、碳酸钾溶液或碳酸氢钾溶液中一种或几种。

说明书

一种聚ε-己内酯负载的抗肿瘤前药及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种聚ε-己内酯负载的抗肿瘤前药及其制备方法，属于抗肿瘤药物改性领域。

背景技术

[0002] 紫杉醇属于抗肿瘤药物，它已经被证明在乳腺癌、卵巢癌、非小细胞肺癌和前列腺癌有很好的临床效果。紫杉醇的毒性是通过与细胞中的微管相互作用引起的，这种相互作用扰乱了癌细胞的有丝分裂从而导致癌细胞死亡。虽然紫杉醇是很好的抗癌剂，但是它们的超亲油性导致在水中的溶解性很差。

[0003] 为了克服紫杉醇在水中溶解性的问题，目前在临床上用的紫杉醇制剂是将紫杉醇溶于聚氧乙烯蓖麻油与无水乙醇(50:50,v/v)的混合溶液中，浓度为7mmol/L。这种制剂的商标为

[0004] 虽然紫杉醇制剂 已得到了广泛的应用，但是仍存在不足：

[0005] (1)聚氧乙烯蓖麻油不是惰性的，它能引起许多副反应，如过敏反应和神经毒性。

[0006] (2)注射药物前，常常需要加入皮质类固醇和抗组胺药，从而可能出现不良反应。

[0007] (3)2006年，Figg的研究表明： 中的聚氧乙烯蓖麻油降低了药物的抗肿瘤疗效。

[0008] 为了克服 中的问题，人们提出了四种策略：(1)设计新的紫杉醇衍生物；(2)改变紫杉醇配方；(3)同其它抗肿瘤药物合用；(4)制备紫杉醇前药。其中，前药是活性原药的生物可逆性衍生物，它常被用来克服原药的一些缺点，如低的水溶性，低的渗透性，低的口服吸收，低的稳定性，毒性和非靶向性。前药的术语也可以定义为：一种几乎没有活性的化学药品，但是它在体内吸收或分布后，能转化为原药而发挥药效。

[0009] 2001年到2002年期间，全世界得到批准的药物至少有14%是前药。这种趋势引起研究着对前药的研究，尤其是关于癌症药前药的研究，紫杉醇的衍生物是研究热点之一。

[0010] 从目前文献报道来看，紫杉醇前药主要分两类：

[0011] 一类是小分子修饰的紫杉醇前药，被引入的小分子基团大部分是可电离的，包括铵盐、羧酸盐、磺酸盐和磷酸盐。

[0012] 另一类是水溶性聚合物紫杉醇前药，从而提高药物分子的水溶性、稳定性和生物利用度，改善药物分子的药代动力学，通过增强渗透和保留(EPR)效应被动靶向肿瘤组织。同时聚合物载体在药物释放以后，不会在体内长时间积累，可以排出体外或水解后被吸收。
目前报道的这种水溶性聚合物有：聚乙二醇(PEG)，N-(2-羟丙基)甲基丙烯酰胺，羧甲基环糊精，聚谷氨酸，树枝状聚合物。

[0013] 目前对聚合物前药体系的研究成为当今新药开发的热点，由于聚合物对肿瘤组织独特的增强渗透和保留特性，设计聚合物前药能够有效地将原药输送至肿瘤部位，同时改善其水溶性，这些是以改善药物水溶性进行小分子修饰原药的方法所达不到的效果。另外，聚合物前药相对于小分子修饰的原药来说，前者在相对低廉的价格下就可以制成前药。

[0014] 聚合物修饰剂的选择是药物分子修饰的关键，脂肪族聚酯如聚乳酸(PLA)，聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)和聚ε-己内酯(PCL)属于生物可降解聚合物。由于其分子量可控制在相当宽的范围而受到重视。特别是在与PEG形成嵌段共聚物后，不仅具有生物可降解性，而且大大地改善了材料与人体的生物相容性，作为药物载体材料时，延长了药物在体内的循环时间，提高了药效，降低了免疫响应性，成为人们研究的热点。

[0015] 中国专利CN1629150A公开的可生物降解的紫杉醇前药即聚乙二醇-脂肪族聚酯嵌段共聚物和紫杉醇键合而成。该前药具有两亲性，能够制成水基制剂，克服了现有紫杉醇制剂水溶性差和过敏反应严重等缺点。中国专利CN101543632A公开了一种以PEG为载体，以羟基乙酸、L-乳酸或者他们的齐聚物为连接臂，与紫杉醇或多烯紫杉醇发生键合反应，得到了新型紫杉醇或多烯紫杉醇前药。中国专利CN101618220A公开了一种基于甘油为支化单元的新型可降解树枝状大分子为载体的抗肿瘤前药及制备方法。该新型可生物降解两亲性树枝状大分子是基于甘油及羟基乙酸齐聚物，乳酸齐聚物，羟基乙酸和乳酸的交替齐聚物，羟基乙酸、乳酸与氨基酸的交替齐聚物、以及它们的共聚齐聚物和PEG而构筑的。所得树枝状聚合物在缩合剂存在下与抗肿瘤药物，进行键合反应，得到抗肿瘤药物的前药。中国发明专利CN1425706A和CN1711989A公开了聚乙二醇单甲醚-聚ε-己内酯两亲性嵌段共聚物能够通过化学键合的方法，使一些难溶性的治疗剂如紫杉醇、阿霉素等进入到所形成的胶束中，形成胶束载药体系，进而实现对药物的控释。上述修饰方法中，作为修饰剂的连接臂都是一些易于降解且对生物体无害的低分子量聚酯，但是由于PEG本身不具有生物降解性，另外只有分子量小于5000的PEG才能被细胞吞噬或是通过肾脏排出体外，并且一些聚乙二醇-脂肪族聚酯两亲性嵌段共聚物对药物分子的载药量也有限，同时也难以对其结构进行进一步修饰，限制了其应用。

[0016] 在现有的文献中，还未见环状酯单体的均聚物或共聚物作为主链，不使用PEG，而直接用小分子修饰制成水溶性聚合物前药的。

发明内容

[0017] 本发明针对现有技术中抗肿瘤前药主要通过PEG-ε-己内酯嵌段共聚物为载体，存在载药性低，PEG无生物降解性，不能对分子进行进一步修饰的缺陷，目的之一是在于提供一种水溶解性好，可完全生物降解，载药量高，纯度高，含可修饰基团的聚ε-己内酯负载的抗肿瘤前药。

[0018] 本发明的另一个目的是在于还提供了一种经济、高效和无毒的制备上述聚ε-己内酯负载的抗肿瘤前药的方法。

[0019] 本发明提供了一种聚ε-己内酯负载的抗肿瘤前药，该抗肿瘤前药具有式1和/或式2结构：

[0020]

[0021] 式1

[0022]

[0023] 式2

[0024] M为碱金属原子中一种或几种；

[0025] D为抗肿瘤药物分子基团；

[0026] R选自C1～6的烷氧基中一种；

[0027] x为1～100，y为1～100，z为3～300，且z＞x+y，x、y和z都为整数；

[0028] n为10～300。

[0029] 所述的抗肿瘤药物分子基团优选为紫杉醇基团、多烯紫杉醇基团、阿霉素基团或喜树碱基团中一种或几种。

[0030] 所述的抗肿瘤药物分子基团为抗肿瘤药物分子与聚ε-己内酯上的羧基侧基发生取代反应后形成的基团。

[0031] 所述的M优选为锂原子、钠原子或者钾原子中一种或几种；特别优选为钠原子或钾原子中一种或两种。

[0032] 所述的抗肿瘤前药，R优选为C1～6的直链烷氧基中一种。

[0033] 本发明还提供了一种如上所述的抗肿瘤前药的制备方法，该制备方法是将α位溴代ε-己内酯先通过开环聚合生成聚α位溴代ε-己内酯；再在聚α位溴代ε-己内酯的α位上发生硫代苹果酸的巯基–α位溴代酯的点击化学反应，得到含羧基侧基的聚ε-己内酯；将得到的含羧基侧基的聚ε-己内酯与抗肿瘤药物分子发生取代反应后，用碱金属的强碱弱酸盐溶液中和，萃取出杂质，除杂质后的溶液经透析后，即得。

[0034] 所述的开环聚合反应温度为80～200°C；优选为80～140°C。

[0035] 所述的开环聚合反应时间42～54h。

[0036] 所述的开环聚合过程中使用的催化剂为无毒或低毒的辛酸亚锡、烷基锌或烷基铝；所述催化剂的用量是α位溴代ε-己内酯质量的0.5～2%。

[0037] 所述的开环聚合是在溶剂无水甲苯、四氢呋喃或二甲苯中进行。

[0038] 所述的开环聚合采用的引发剂为C1～6的醇类，优选为C1～6的直链醇。

[0039] 所述聚α位溴代ε-己内酯的分子量由单体与引发剂的物质的量之比，及反应时间来决定。

[0040] 所述的巯基–α位溴代酯点击化学反应温度为0～40°C。

[0041] 所述的巯基-α位溴代酯点击化学反应时间为18～30h。

[0042] 所述的巯基-α位溴代酯点击化学反应是在溶剂N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜中进行；采用三乙胺或脂肪族胺类为缚酸剂。

[0043] 所述的抗肿瘤药物分子为紫杉醇、多烯紫杉醇、阿霉素或喜树碱一种或几种。

[0044] 所述的碱金属的强碱弱酸盐溶液为碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、碳酸钾溶液或碳酸氢钾溶液中一种或几种。

[0045] 所述的中和以pH在8～9之间为终点。

[0046] 所述的取代反应反应温度为0～40°C。

[0047] 所述的取代反应反应时间为20～28h。

[0048] 所述的取代反应加入DMAP作为酰化试剂。

[0049] 上述方法中得到的含羧基侧基的聚ε-己内酯与抗肿瘤药物分子发生取代反应后，过滤除去不溶物，然后加入碱金属的强碱弱酸盐溶液中和直到PH值稳定在8～9之间后，用有机溶剂萃取出杂质；将剩余可溶性盐溶液用蒸馏水透析，过滤，最后冷冻干燥得水溶性抗肿瘤前药；所述的萃取采用的萃取剂为三氯甲烷、二氯甲烷或乙酸乙酯；所述的碱金属的强碱弱酸盐溶液为碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、碳酸钾溶液或碳酸氢钾溶液中一种或几种。

[0050] 本发明的α位溴代ε-己内酯的制备方法：

[0051] 将环己酮在醋酸铵催化作用下和N-溴代丁二酰亚胺在0～100°C下发生自由基取代反应，得到α位溴代环己酮；得到的α位溴代环己酮用间氯过氧苯甲酸通过Baeyer-Villiger氧化反应后，即得α位溴代ε-己内酯；其中，自由基取代反应采用的溶剂为无水乙醚、四氯化碳、三氯甲烷、二氯甲烷、四氢呋喃、乙腈或甲醇；Baeyer-Villiger氧化反应温度为0～40°C，采用的溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、乙腈、丙酮或四氢呋喃。

[0052] 本发明的聚ε-己内酯负载的抗肿瘤前药合成路线如下：

[0053] 以抗肿瘤药物分子，Paclitaxcl= 碱金属的强碱弱酸盐采用NaHCO3为例：

[0054]

[0055]

[0056]

[0057] 本发明的有益效果：

[0058] 与现有脂肪族聚酯前药相比，本发明的优点在于：本发明的聚ε-己内酯通过硫代苹果酸作为连接臂，每个ε-己内酯结构单元上的α位碳含两个侧羧基，从而使其载药量和聚合物钠盐的水溶性都增加；如紫杉醇在负载量最高可达到66wt%；本发明的聚ε-己内酯负载的抗肿瘤前药避免了使用PEG，聚ε-己内酯的生物分解性强，且侧基数目的增加，从而克服了一些聚乙二醇-脂肪族聚酯两亲性嵌段共聚物存在对药物分子的载药量有限、难以对PEG结构进行进一步修饰和高分子量的PEG难以排出体外的缺点；本发明方法中通过中和，萃取及透析过程，达到了一个很好的纯化本发明的聚ε-己内酯负载的抗肿瘤前药；本发明的制备方法成本低，产率高，安全无毒，可以广泛应用。

附图说明

[0059] 【图1】为聚α位溴代ε-己内酯的核磁氢谱图。

[0060] 【图2】为含羧基侧基的聚ε-己内酯的核磁氢谱图。

[0061] 【图3】为侧链键接上紫杉醇药物分子的聚ε-己内酯的核磁氢谱图。

[0062] 【图4】为本发明聚α位溴代ε-己内酯负载抗肿瘤药物前后的凝胶色谱图：a为聚α位溴代ε-己内酯，b为含羧基侧基的聚ε-己内酯，c为侧链键接上紫杉醇药物分子的聚ε-己内酯。

[0063] 【图5】为本发明聚α位溴代ε-己内酯负载抗肿瘤药物前后的红外光谱图：a为聚α位溴代ε-己内酯，b为含羧基侧基的聚ε-己内酯，c为侧链键接上紫杉醇药物分子的聚ε-己内酯。

具体实施方式

[0064] 以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明。

[0065] 实施例1

[0066] 1、α位溴代环己酮的制备

[0067] 在装有磁石的500mL底烧瓶中加入20.00g(0.20mol)环己酮、38.14g(0.21mol)N-溴代丁二酰亚胺、1.54g(0.02mol)醋酸铵和300mL无水乙醚，夹入铁架台上，然后装上冷凝管，冷凝管上接一个氮气包，于25°C下反应0.5h；反应完成后，过滤，滤液用蒸馏水洗三遍；有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，浓缩溶剂后，硅胶柱走柱分离(石油醚/乙酸乙酯=10:1)，得到30.09g(85.0%)浅黄色油状液体。

[0068] 2、α位溴代ε-己内酯的制备

[0069] 在装有磁石的500mL单口圆底烧瓶中加入17.70g(0.10mol)α位溴代环己酮和20.64g(0.12mol)间氯过氧苯甲酸，再加入300mL二氯甲烷，于25°C下反应48h。反应完成后，过滤，滤液置入冰箱中一个晚上，然后再过滤除去间氯苯甲酸；滤液分别用饱和硫代硫酸钠洗三遍，饱和碳酸氢钠三遍，蒸馏水洗三遍；有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，浓缩溶剂后，硅胶柱走柱分离(石油醚/二氯甲烷=10:1)，得到无色油状液体α位溴代ε-己内酯8.68g(44.9%)；聚合前，α位溴代己内酯用无水乙醚和石油醚的混合溶剂于-25°C下重结晶三遍。

[0070] 3、聚α位溴代ε-己内酯的制备

[0071] 在氮气保护下将1.00g(0.005mol)单体α位溴代ε-己内酯，1.7mg(0.52mmol)引发剂无水甲醇，21mg(0.5mmol)催化剂辛酸亚锡，5mL溶剂甲苯加入干燥的schlenk瓶中，抽真空再充入氮气三次，氮气保护下置于110°C；油浴锅中反应48h，反应结束后，旋干甲苯，经二氯甲烷溶解，用冷冻的无水甲醇沉降三次，抽干后真空干燥一晚上，即得。（核磁如图1所示，分子量分布见图4a，红外见图5a）。

[0072] 4、含羧基侧基的聚ε-己内酯的制备

[0073] 在氮气保护下将1g硫代苹果酸溶解于10mLDMF中，待完全溶解后，向反应体系中慢慢滴加6mL三乙胺，然后将用DMF溶解好的0.5g聚α位溴代ε-己内酯慢慢滴加到反应体系中，室温反应24h。反应结束后，用NaCO3水溶液将体系调至pH为8～9，用二氯甲烷和乙酸乙酯各萃取三次，然后滴加稀盐酸将水溶剂调至pH为3～5，体系有固体析出，倾倒出上层水溶液，然后用蒸馏水洗三次，最后冷冻干燥或真空干燥得产物（核磁如图2所示，分子量分布见图4b，红外见图5b）。

[0074] 5、一种ε-己内酯主链的水溶性聚合物紫杉醇前药的制备

[0075] 将0.1g(0.45mmol)侧羧基聚α位溴代己内酯溶解在5mLDMF中，加入0.065g(0.08mmol)紫杉醇，在10min内将0.024g(0.085mmol)DCC在DMF中的溶液加入到
25mL反应瓶中，再加入催化量的DMAP，在常温下搅拌24h；反应结束后，过滤除去不溶物；用NaHCO3水溶液将体系调至pH为8～9，用二氯甲烷和乙酸乙酯各萃取三次，将可溶性盐溶液用蒸馏水透析，过滤，最后冷冻干燥得水溶性抗肿瘤前药0.15g，产率89.1%。

[0076] 在所得前药中滴加稀盐酸溶液调至pH为3～5，体系析出粘稠状物质，抽干后冷冻干燥，得到含羧基侧基的聚ε-己内酯主链上键接上紫杉醇的聚合物，核磁如图3所示，分子量分布见图4c，红外见图5c），此步骤所得聚合物主要用于测试表征。