專利名稱：制備高純度聚乙二醇醛衍生物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備高純度聚乙二醇醛衍生物的方法。
背景技術(shù)：
聚乙二醇(PEG)是眾所周知的代表性親水聚合物，與天然聚合物和合成聚合物一 樣，聚乙二醇能與水分子形成氫鍵。PEG可溶于許多有機(jī)溶劑，并且對人類幾乎無毒。由于PEG在水中完全伸展，因此 其可以與各種藥物(蛋白質(zhì)、肽、酶、基因等)綴合以通過空間位阻降低藥物分子的毒性并 保護(hù)藥物分子的活性免受人體免疫系統(tǒng)的影響。因此，可將PEG應(yīng)用于各種藥物以減緩其 從血液中的清除。此外，當(dāng)PEG連接于具有良好藥效但具有高毒性和低溶解性的藥物時(shí)，所得的 PEG-藥物具有改善的溶解性和降低的毒性。為了將PEG引入藥物，在PEG鏈末端連接各種官能團(tuán)。PEG-丙醛用于通過綴合來增加藥物的溶解性和功效。PEG-丙醛和甲氧基PEG-丙醛(mPEG-丙醛)可通過氧化PEG的末端羥基或引入 縮醛基團(tuán)隨后水解而獲得。例如，美國專利第6，465，694號(hào)公開了制備PEG-醛衍生物的方 法，其中將氧氣添加至PEG和催化劑的混合物中以將-CH2OH基團(tuán)氧化為-CH0。然而，在大 多數(shù)氧化條件下，PEG鏈會(huì)分解。并且，在PEG鏈末端引入縮醛基因?yàn)榉磻?yīng)物昂貴而不適于 商業(yè)化。此外，關(guān)于PEG化或PEG與藥物的共價(jià)連接，美國專利第4，002，531號(hào)(Pierce Chemical Company)公開了以MnO2氧化mPEG( 1K)以制備mPEG醛并將其連接于胰蛋白酶 (PEG化)，從而用作藥物遞送系統(tǒng)的方法。然而，該氧化反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致PEG鏈的分解增加。而 且，轉(zhuǎn)化率并不高，為80%以下。在J. Polym. Sci. Ed，1984，22，第 341-352 頁中，通過下述方法制備了 PEG-乙醛 使PEG(3.4K)與溴乙醛反應(yīng)以制備PEG-縮醛，然后水解。根據(jù)該文獻(xiàn)，末端醛基的活化度 為約65%，其他的約35%仍是未反應(yīng)的羥基。因此，不經(jīng)過進(jìn)一步的純化，其不適用于藥物 遞送系統(tǒng)。在美國專利第4，002，531 號(hào)(University of Alabama, Huntsvilie)中，當(dāng) PEG 與具有縮醛基的小分子反應(yīng)時(shí)，PEG鏈末端的羥基被高反應(yīng)性的巰基(-SH)取代?？紤]到 PEG-OH具有低反應(yīng)性且難以通過親核取代與單一分子反應(yīng)，因此預(yù)計(jì)活化度與J. Polym. Sci. Ed，1984，22，第341-352頁的報(bào)道(約65% )不會(huì)有太大差異。美國專利第5，990，237 號(hào)(Shearwater Polymers, Inc)提出 了這樣的方法將PEG 醛與各種具有氨基的水溶性聚合物(蛋白、酶、多肽、藥物、染料、核苷、寡核苷酸、脂質(zhì)、磷 月旨、脂質(zhì)體等)偶聯(lián)，由此制備在水溶液中穩(wěn)定、在聚合物鏈中不具有易水解基團(tuán)(例如，酯 基)的聚合物。然而，實(shí)施例中提供的PEG醛的純度隨反應(yīng)條件變化(85% 98%)。W02004/013205 Al (F. Hoffmann-La Roche AG)和美國專利第 6，956，135 B2 號(hào)(Sun Bio,Inc)提出了在PEG鏈的末端具有醛基而在PEG鏈內(nèi)含有羰基或氮的物質(zhì)。這些 物質(zhì)可顯示出與具有僅由氧和氫構(gòu)成的PEG鏈的物質(zhì)不同的性質(zhì)。此外，由于PEG鏈的末 端官能團(tuán)未經(jīng)中間純化步驟而轉(zhuǎn)化，因此有很高的產(chǎn)生副產(chǎn)物(未反應(yīng)的PEG)的風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供制 備聚乙二醇(PEG)醛衍生物的方法，所述方法能將PEG或 PEG衍生物(PEG鏈末端的一個(gè)醇基被取代為烷氧基的衍生物，在本文中稱為烷氧基-PEG)
的羥基氧化為醛基。更具體而言，本發(fā)明的目的是提供一種能經(jīng)濟(jì)地由PEG或烷氧基-PEG(如mPEG) 制備不含雜質(zhì)的PEG醛或烷氧基-PEG醛的制備方法，所述PEG醛或烷氧基-PEG醛用于通 過與藥物連接而改善藥物的溶解性和功效。技術(shù)方案本發(fā)明的發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)由PEG鏈的分解導(dǎo)致的低分子量PEG的產(chǎn)生可通過在溫和 的條件下氧化聚乙二醇(PEG)或烷氧基-PEG(Pfitzner-M0ffatt氧化)以將末端羥基轉(zhuǎn)化 為醛基，或通過在PEG或烷氧基-PEG的末端引入羥基(C3-C10)烷基而后在溫和條件下氧 化(Pfitzner-Moffatt氧化)以將末端羥基轉(zhuǎn)化為醛基而減至最少。本發(fā)明的制備方法被認(rèn)為是一種適于商業(yè)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)型方法，因?yàn)榇蠓肿踊衔?的末端醇基可定量轉(zhuǎn)化為醛基而不導(dǎo)致PEG鏈的分解，多數(shù)反應(yīng)物是可商購的物質(zhì)，并且 所涉及的反應(yīng)無需特殊的制備裝置(例如，低溫、高溫、高壓等)。在第一實(shí)施方式中，本發(fā)明提供一種通過使化學(xué)式2表示的PEG衍生物與二甲亞 砜和二環(huán)己基碳二亞胺反應(yīng)而制備化學(xué)式1表示的PEG醛的方法[化學(xué)式1] OHC- (CH2) m_r0- (CH2CH2O) n_ (CH2) m_rCH0[化學(xué)式2]HO- (CH2) m-0- (CH2CH2O) n_ (CH2) m_0H其中，η代表3 2000的整數(shù)，且m代表2 10的整數(shù)。在第二實(shí)施方式中，本發(fā)明提供一種通過使化學(xué)式11表示的PEG衍生物與二甲亞 砜和二環(huán)己基碳二亞胺反應(yīng)而制備化學(xué)式10表示的PEG醛的方法[化學(xué)式10]R2O- (CH2CH2O) n_ (CH2) ^1-CHO[化學(xué)式11]R2O-(CH2CH2O)n-(CH2)m-OH其中，η代表3 2000的整數(shù)，m代表2 10的整數(shù)，且R2 選自(C1-C7)烷基或(C6-C20)芳基(C1-C7)烷基。
下面將具體描述本發(fā)明的實(shí)施方式。除非另作規(guī)定，本發(fā)明中所用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科技術(shù)語)具有與本 領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解的含義相同的含義。在本說明書中，為避免使所述實(shí)施方式的 不必要的模糊，可省略對公知特征和技術(shù)的詳細(xì)描述。本發(fā)明第一實(shí)施方式的制備PEG醛的方法使得能夠?qū)⒒瘜W(xué)式2表示的化合物的醇 基氧化為醛而不導(dǎo)致PEG鏈的分解，由此使得能夠制備高純度的化學(xué)式1表示的PEG醛，且 含有較少的如由PEG鏈分解產(chǎn)生的低分子量PEG、PEG酸等雜質(zhì)[化學(xué)式1]OHC- (CH2) m_r0- (CH2CH2O) n_ (CH2) m_rCH0[化學(xué)式2]HO- (CH2) m-0- (CH2CH2O) n_ (CH2) m_0H其中，η代表3 2000的整數(shù)，且m代表2 10的整數(shù)。更具體而言，上述反應(yīng)通過將化學(xué)式2表示的PEG衍生物與二甲亞砜、三氟乙酸和 吡啶混合，然后添加二環(huán)己基碳二亞胺而進(jìn)行。可選的是，在反應(yīng)后可使用庚烷_異丙醇混 合物對產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)晶并使用乙腈(AN) -甲基叔丁基醚(MTBE)混合物進(jìn)行重結(jié)晶。在本發(fā)明第一實(shí)施方式的制備PEG醛的方法中，制備在PEG末端具有C3-C10醛基 的PEG醛的方法具體包括在化學(xué)式3表示的PEG的末端引入羥基(C3-C10)烷基以制備化 學(xué)式4表示的PEG衍生物；和使用二甲基砜和二環(huán)己基碳二亞胺氧化化學(xué)式4表示的衍生 物以制備化學(xué)式1表示的PEG醛[化學(xué)式3]HO- (CH2CH2O)n-H[化學(xué)式4] HO- (CH2) k-0- (CH2CH2O) n_ (CH2) k_0H其中，η代表3 2000的整數(shù)，且k代表3 10的整數(shù)。具體而言，制備化學(xué)式4表示的PEG衍生物的方法包括(a)使化學(xué)式3表示的PEG與化學(xué)式5表示的氰基烯反應(yīng)以制備化學(xué)式6表示的 氰烷基-PEG ；(b)由所述化學(xué)式6表示的氰烷基-PEG制備化學(xué)式7表示的PEG-羧酸；(c)使化學(xué)式7表示的PEG-羧酸與化學(xué)式8表示的醇反應(yīng)以制備化學(xué)式9表示的 PEG-酯化合物；和(d)還原化學(xué)式9表示的PEG-酯化合物以制備化學(xué)式4表示的PEG衍生物[化學(xué)式3]HO- (CH2CH2O)n-H[化學(xué)式4] HO- (CH2) k-0- (CH2CH2O) n_ (CH2) k_0H
[化學(xué)式δ]
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)式1表示的PEG醛的制備方法，所述方法通過使化學(xué)式2表示的PEG衍生 物與二甲亞砜和二環(huán)己基碳二亞胺反應(yīng)而進(jìn)行[化學(xué)式1]OHC- (CH2) ^1-O- (CH2CH2O) n- (CH2)『「CH0 [化學(xué)式2]HO- (CH2) m-0- (CH2CH2O) n- (CH2) m_0H 其中，η代表3 2000的整數(shù)，且 m代表2 10的整數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的PEG醛的制備方法，其中，將所述化學(xué)式2表示的PEG衍生物與 二甲亞砜、三氟乙酸和吡啶混合，然后向其中添加二環(huán)己基碳二亞胺。
3.如權(quán)利要求1所述的PEG醛的制備方法，其中，在所述反應(yīng)后，使用庚烷_異丙醇混 合物進(jìn)行結(jié)晶并使用乙腈_甲基叔丁基醚混合物進(jìn)行重結(jié)晶。
4.如權(quán)利要求1所述的PEG醛的制備方法，其中，所述化學(xué)式2表示的PEG衍生物是化 學(xué)式4表示的PEG衍生物[化學(xué)式4]HO- (CH2) k-0- (CH2CH2O) n- (CH2) k_0H 其中，η代表3 2000的整數(shù)，且 k代表3 10的整數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的PEG醛的制備方法，其中，所述化學(xué)式4表示的PEG衍生物通過 包括下述步驟的方法制備使化學(xué)式3表示的PEG與化學(xué)式5表示的氰基烯反應(yīng)以制備化學(xué)式6表示的氰烷 基-PEG ；由所述化學(xué)式6表示的氰烷基-PEG制備化學(xué)式7表示的PEG-羧酸； 使所述化學(xué)式7表示的PEG-羧酸與化學(xué)式8表示的醇反應(yīng)以制備化學(xué)式9表示的 PEG-酯化合物；和還原所述化學(xué)式9表示的PEG-酯化合物以制備所述化學(xué)式4表示的PEG衍生物 [化學(xué)式3] HO- (CH2CH2O)n-H [化學(xué)式4]HO- (CH2) k-0- (CH2CH2O) n- (CH2) k_0H [化學(xué)式5]
6.如權(quán)利要求5所述的PEG醛的制備方法，所述方法還包括在所述制備化學(xué)式7表 示的PEG-羧酸的步驟和/或在所述還原化學(xué)式9表示的PEG-酯化合物的步驟之后，使用 離子交換樹脂柱分離反應(yīng)副產(chǎn)物。
7.一種化學(xué)式10表示的PEG醛的制備方法，所述方法通過使化學(xué)式11表示的PEG衍 生物與二甲亞砜和二環(huán)己基碳二亞胺反應(yīng)而進(jìn)行[化學(xué)式10]R2O- (CH2CH2O) n- (CH2) ^1-CHO [化學(xué)式11]R2O- (CH2CH2O) n- (CH2) m-0H 其中，η代表3 2000的整數(shù)， m代表2 10的整數(shù)，且R2選自(C1-C7)烷基或(C6-C20)芳基(C1-C7)烷基。
8.如權(quán)利要求7所述的PEG醛的制備方法，其中，將所述化學(xué)式11表示的PEG衍生物 與二甲亞砜、三氟乙酸和吡啶混合，然后向其中添加二環(huán)己基碳二亞胺。
9.如權(quán)利要求7所述的PEG醛的制備方法，其中，在所述反應(yīng)后，使用庚烷_異丙醇混 合物進(jìn)行結(jié)晶并使用乙腈_甲基叔丁基醚混合物進(jìn)行重結(jié)晶。
10.如權(quán)利要求7所述的PEG醛的制備方法，其中，所述化學(xué)式11表示的PEG衍生物是 化學(xué)式13表示的PEG衍生物[化學(xué)式13]R2O- (CH2CH2O) n- (CH2) k-0H 其中，η代表3 2000的整數(shù)， k代表3 10的整數(shù)，并且R2選自(C1-C7)烷基或(C6-C20)芳基(C1-C7)烷基。
11.如權(quán)利要求10所述的PEG醛的制備方法，其中，所述化學(xué)式13表示的PEG衍生物 通過包括下述步驟的方法制備使化學(xué)式12表示的烷氧基-PEG與化學(xué)式5表示的氰基烯反應(yīng)以制備化學(xué)式14表示 的烷氧基-PEG腈化合物；由所述化學(xué)式14表示的烷氧基-PEG腈化合物制備化學(xué)式15表示的烷氧基-PEG羧酸；使所述化學(xué)式15表示的烷氧基-PEG羧酸與化學(xué)式8表示的醇反應(yīng)以制備化學(xué)式16 表示的烷氧基-PEG酯化合物；和還原所述化學(xué)式16表示的烷氧基-PEG酯化合物以制備所述化學(xué)式13表示的PEG衍 生物
12.如權(quán)利要求11所述的PEG醛的制備方法，所述方法還包括在所述制備化學(xué)式15 表示的烷氧基-PEG羧酸的步驟和/或在所述還原化學(xué)式16表示的烷氧基-PEG酯化合物 的步驟之后，使用離子交換樹脂柱分離反應(yīng)副產(chǎn)物。
全文摘要
本發(fā)明提供一種制備高純度聚乙二醇-亞烷基醛及其衍生物的方法。
文檔編號(hào)C08G65/32GK102037056SQ200980118336
公開日2011年4月27日 申請日期2009年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月20日
發(fā)明者崔宇爀, 張鶴淳, 樸炳旭, 權(quán)世昌, 李寬淳, 金晟年 申請人:韓國埃迪碧化學(xué)株式會(huì)社, 韓美控股株式會(huì)社