乙烯基砜衍生物的制備方法
【專利摘要】乙烯基砜衍生物的制備方法，該乙烯基砜衍生物具有通式I的結(jié)構(gòu)，所述制備方法是化合物i與二乙烯基砜在催化劑存在條件下進行反應，其中所述的R選自H或C1?8烷基；n≥1且n是整數(shù)；所述的催化劑選自三芳基膦化合物或含氮雜環(huán)化合物。在本發(fā)明所選定的催化劑作用下，可以在室溫條件下快速反應獲得產(chǎn)物。該方法具有條件溫和、反應速度快、轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點，所制備的產(chǎn)品具有耐水解性、耐堿性和反應廣譜性等優(yōu)點，具有很高的應用價值。
【專利說明】
乙烯基砜衍生物的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一類乙烯基砜衍生物、尤其是聚乙二醇乙烯基砜衍生物的制備方法。 技術(shù)背景
[0002] 聚乙二醇是一類具有獨特理化性質(zhì)的大分子聚合物，它具有良好的水溶性，也能 溶于多種有機溶劑。生物分子的聚乙二醇化能夠改善其許多方面的性質(zhì)，如增大在水和有 機溶劑中的溶解性、顯著調(diào)高生物分子的酸堿穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性、增強其對酶的穩(wěn)定性等。 尤其是藥物分子，聚乙二醇化修飾能夠提高藥物的溶解性和在體內(nèi)的循環(huán)時間，從而提高 藥物的生物利用率和減少用藥次數(shù)。
[0003] 鑒于聚乙二醇化在生物醫(yī)學中的重要作用，國內(nèi)外發(fā)展了多種聚乙二醇衍生物以 實現(xiàn)生物分子的聚乙二醇化。目前最常用的聚乙二醇衍生物包括聚乙二醇琥珀酰亞胺酯和 馬來酰亞胺酯，分別與生物分子中的氨基和巰基反應。這些反應大多具有專一性，只能與含 有固定官能團的生化分子反應。而且，琥珀酰亞胺與馬來酰亞胺類化合物在生理條件下易 發(fā)生水解副反應，不利于生物化學分子聚乙二醇化反應的進行。已有報道的聚乙二醇衍生 物還包含聚乙二醇對硝基苯基碳酸酯和聚乙二醇疊氮衍生物等，這些化合物通常價格昂 貴，而且部分化合物還需要對生物分子進行前處理。因而，目前亟需一種具有廣譜性和耐水 解性的聚乙二醇化方法。
[0004] 乙烯基砜基團由于其具有反應廣譜性和強耐水解能力近年來得到了廣泛的關(guān)注。 乙烯基砜基團可以在水溶液中通過控制反應條件分別與巰基、氨基反應，實現(xiàn)對多種生物 分子的修飾。而且該基團有較強的耐堿性和耐水解性，在生理環(huán)境下有良好的穩(wěn)定性，成為 了一種潛力巨大的分子偶聯(lián)劑。已有的乙烯基砜引入方法有兩類，一類是通過引入巰基乙 醇，氧化得到砜基后通過消除反應得到乙烯基砜。該方法過程復雜，且聚乙二醇產(chǎn)物難以分 離。另一類是利用氫化鈉、叔丁醇鉀等強堿通過二乙烯基砜反應引入，該方法需要在無水無 氧條件下進行，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。專利(US 5414135)介紹了一種使用氫氧化鈉溶液制備 聚乙二醇乙烯基砜衍生物的方法，由于反應體系中水分子的競爭反應，該方法的收率較低， 而且產(chǎn)物中存在乙烯基砜基團水解的副產(chǎn)物;此外，產(chǎn)物聚乙二醇難以從水相體系中分離。 因此，新的制備方法亟待開發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0005] 本發(fā)明首先提供了一類乙烯基砜衍生物的制備方法，該乙烯基砜衍生物具有通式 I的結(jié)構(gòu)，所述制備方法是化合物i與二乙烯基砜在催化劑存在條件下進行反應，
[0007] 通式I和通式i中，所述的R選自HSCh烷基;nM且n是整數(shù)；
[0008] 所述的催化劑選自三芳基膦化合物或含氮雜環(huán)化合物。
[0009] 本發(fā)明提供的乙烯基砜衍生物制備方法使用無溶劑體系或者有機溶劑體系，反應 中無副反應發(fā)生，目標產(chǎn)物收率高達90%以上。在本發(fā)明所選定的催化劑作用下，可以在室 溫條件下快速反應獲得產(chǎn)物。該方法具有條件溫和、反應速度快、轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點，所制備 的產(chǎn)品具有耐水解性、耐堿性和反應廣譜性等優(yōu)點，具有著很高的應用價值。該聚乙二醇乙 烯基砜衍生物具有高穩(wěn)定性、反應廣譜性和耐水解性，在生物分子聚乙二醇化方面有著很 好的應用價值。
【附圖說明】
[0010] 本發(fā)明附圖4幅：
[0011] 圖1是不同催化劑催化合成效果對比實驗結(jié)果。
[0012] 圖2是谷胱甘肽在pH 7.5(a)和8.5(b)條件下與甲基三聚乙二醇乙烯基砜衍生物 反應產(chǎn)物質(zhì)譜檢測結(jié)果。
[0013]圖3是CT酶(a)，商業(yè)化產(chǎn)品聚乙二醇化CT酶(b)和本發(fā)明的聚乙二醇化CT酶(c)的 凝膠電泳結(jié)果；圖中，D是CT酶雙聚乙二醇化產(chǎn)物條帶，S是CT酶單聚乙二醇化產(chǎn)物條帶;Z是 CT酶條帶。
[0014]圖4是CT酶(A)，本發(fā)明的甲基聚乙二醇乙烯基砜衍生化CT酶(B)和商業(yè)化的甲基 聚乙二醇琥珀酰亞胺酯衍生化CT酶(C)在5M尿素溶液中孵育15小時后相對酶活性比較結(jié) 果。
【具體實施方式】
[0015]本發(fā)明旨在提供一類乙烯基砜衍生物的制備方法，該乙烯基砜衍生物具有通式I 的結(jié)構(gòu)，所述制備方法是化合物i與二乙烯基砜在催化劑存在條件下進行反應，
[0017] 上述通式I和通式i中，所述的R選自HSCn烷基;1且n是整數(shù)。優(yōu)選P2,即所 述的通式I的化合物是具有極高工業(yè)應用價值的聚乙二醇乙烯基砜衍生物。
[0018] 所述的催化劑選自三芳基膦化合物或含氮雜環(huán)化合物。
[0019] 作為本發(fā)明最重要的發(fā)明點之一的催化劑，上述制備方法中所述的三芳基膦類化 合物中的芳基未取代或由磺酸基、烷基任意取代。所述芳基優(yōu)選苯基。
【具體實施方式】 [0020] 中，上述制備方法中所述的含氮雜環(huán)化合物含有二氮雜環(huán)結(jié)構(gòu)或 由-NRA2取代的單氮雜環(huán)結(jié)構(gòu)，其中的心和辦各自獨立地選自Ch烷基。其中的含氮雜環(huán)化 合物其余部分由!1或&- 8烷基任意取代。作為優(yōu)選，所述的含氮雜環(huán)化合物是5-6元含氮雜環(huán) 化合物。進一步，所述的含氮雜環(huán)化合物優(yōu)選自咪唑、-NRA2取代的吡咯、嘧啶、-NRJ2取代 的吡啶或含雙叔胺結(jié)構(gòu)橋環(huán)化合物。
[0021] 更為具體地實施方式中，上述制備方法中所述的催化劑選自三苯基膦，三(4-磺酸 基苯基)膦，1 -甲基咪唑，1，4-二氮雜二環(huán)(DABC0)，4-二甲氨基吡啶(DMAP)。最優(yōu)選DMAP。
[0023]進一步的【具體實施方式】中，本發(fā)明的制備方法中，所述催化劑用量為化合物i的物 質(zhì)的量(mol)的1-10%。優(yōu)選5-10%。
[0024]所述的化合物i與二乙烯基砜投料摩爾比為1:3-1:10。優(yōu)選1: 4。
[0025] 所述的反應溫度為20-60°C。優(yōu)選在室溫條件下進行，即25-30°C。
[0026] 所述的反應時間1-12小時。優(yōu)選2-6小時。
[0027] 所述的反應溫度條件下液態(tài)的化合物i參與的反應體系不使用溶劑；固態(tài)的化合 物i參與的反應體系使用乙腈溶劑。
[0028] 下述的實施例僅為進一步說明本發(fā)明的內(nèi)容，不應當被理解為對本發(fā)明任意形式 的限定。
[0029] 實施例1
[0030] DMAP催化甲基三聚乙二醇乙烯基砜衍生物(n = 3)的制備：
[0031] 取lmL甲基三聚乙二醇(Me-PEG3)溶于4mL二乙烯基砜(DVS)中，加入60mg DMAP，室 溫條件下反應2小時，柱色譜純化得到甲基三聚乙二醇乙烯基砜衍生物（收率為93%)。咕 NMR(400MHz，D2〇):S6.63(dd，lH，S〇2CH=CH2)，6.42(d，lH，S〇2CH=CH2)，6.18(d，lH，S〇2CH= CH 2)，3.91(t，2H，S〇2CH2CH2)，3.57(t，2H，S〇2CH2CH2〇CH2)，3.48(t，2H，S〇2CH 2CH2)，3.33(m， 3H,CH30),3.63(m,10H,others CH2).
[0032] 實施例2
[0033]三苯基膦催化甲基三聚乙二醇乙烯基砜衍生物(n = 3)的制備：
[0034] 取lmL甲基三聚乙二醇(Me-PEG3)溶于4mL二乙烯基砜(DVS)中，加入125mg三苯基 膦，室溫條件下反應2小時，柱色譜純化得到甲基三聚乙二醇乙烯基砜衍生物（收率為 76%)。咕 NMR(400MHz，D2〇):S6.63(dd，lH，S〇2CH=CH2)，6.42(d，lH，S〇2CH=CH2)，6.18(d， 1H，SO2CH = CH2)，3 ? 91 (t，2H，SO2CH2CH2)，3 ? 57 (t，2H，SO2CH2CH2OCH2)，3 ? 48 (t，2H， SO2CH2CH2),3.33(m,3H,CH30),3.63(m, 10H.others CH2).
[0035] 實施例3
[0036] 1 -甲基咪唑催化甲基三聚乙二醇乙烯基砜衍生物(n = 3)的制備：
[0037] 取lmL甲基三聚乙二醇(Me-PEG3)溶于4mL二乙烯基砜(DVS)中，加入40mg 1-甲基 咪唑，室溫條件下反應2小時，柱色譜純化得到甲基三聚乙二醇乙烯基砜衍生物（收率32 為％)。咕 NMR(400MHz，D2〇) :S6.63(dd，lH，S〇2CH=CH2)，6.42(d，lH，S〇2CH=CH2)，6.18(d， 1H，SO2CH = CH2)，3 ? 91 (t，2H，SO2CH2CH2)，3 ? 57 (t，2H，SO2CH2CH2OCH2)，3 ? 48 (t，2H， SO2CH2CH2),3.33(m,3H,CH30),3.63(m, 10H.others CH2).
[0038] 實施例4
[0039] DABC0催化甲基三聚乙二醇乙烯基砜衍生物(n = 3)的制備：
[0040] 取lmL甲基三聚乙二醇（Me-PEG3)溶于4mL二乙烯基砜（DVS)中，加入50mg DABC0， 室溫條件下反應2小時，柱色譜純化得到甲基三聚乙二醇乙烯基砜衍生物（收率為8 % )。咕 NMR(400MHz，D2〇):S6.63(dd，lH，S〇2CH=CH2)，6.42(d，lH，S〇2CH=CH2)，6.18(d，lH，S〇2CH= CH 2)，3.91(t，2H，S〇2CH2CH2)，3.57(t，2H，S〇2CH2CH2〇CH2)，3.48(t，2H，S〇2CH 2CH2)，3.33(m， 3H,CH30),3.63(m,10H,others CH2).
[0041 ] 實施例5
[0042] DMAP催化乙二醇雙乙烯基砜衍生物的制備(n = l):
[0043] 取620mg乙二醇溶于4.5mL二乙烯基砜(DVS)中，加入60mg DMAP，室溫條件下反應2 小時，柱色譜純化得到乙二醇雙乙烯基砜衍生物（收率為89% )。咕Mffi(400MHz，DCC13): S 6.63(dd，2H，S〇2CH = CH2)，6.42(d，2H，S〇2CH = CH2)，6.18(d，2H，S〇2CH=CH2)，3.92(t，4H， SO2CH2CH2), 3.57 (t, 4H, SO2CH2CH2OCH2), 3.48 (t, 4H, SO2CH2CH2).
[0044] 實施例6
[0045] DMAP催化六聚乙二醇雙乙烯基砜衍生物(n = 6)的制備：
[0046] 取lmL六聚乙二醇溶于6mL DVS中，加入50mg DMAP，室溫條件下反應2小時，柱色譜 純化得到六聚乙二醇雙乙烯基砜衍生物（收率為91%)。4匪1?(40010^，020):66.63((1(1，211， S02CH = CH2)，6.42(d，2H，S〇2CH = CH2)，6.18(d，2H，S〇2CH = CH2)，3.92(t，4H，S〇2CH2CH2)， 3.55(t,4H,SO2CH2CH2OCH2),3.48(t,4H,SO2CH2CH2),3.63(m,20H.others CH2).
[0047] 實施例7
[0048] DMAP催化甲基聚乙二醇5000乙烯基砜衍生物的制備：
[0049] 稱取5g甲基聚乙二醇5000溶于20mL乙腈中，加入lmL DVS與10mg DMAP，室溫條件 下反應6小時，重結(jié)晶得到甲基聚乙二醇5000乙烯基砜衍生物（收率為90 %)。咕NMR (400MHz，CDC13) :S6.63(dd，lH，S〇2CH=CH2)，6.42(d，lH，S〇2CH = CH2)，6.18(d，lH，S02CH = CH2)，3.78(t，2H，S〇2CH2CH2)，3.50(t，2H，S〇2CH2CH2)，3.38(m，3H，CH 30)，3.63(m，284H， others CH2).
[0050] 實施例8
[0051 ]不同催化劑催化合成效果對比試驗結(jié)果：
[0053]取上述七種化合物作為催化劑：三乙胺、吡啶、3,5-吡啶二甲酸、三乙基二胺 (DABC0)、1-甲基咪唑、4-二甲氨基吡啶(DMAP)和三苯基膦，催化劑結(jié)構(gòu)如上圖所示。其中三 乙胺、吡啶和3，5_吡啶二甲酸為單氮中心催化劑;DAB⑶、1-甲基咪唑和DMAP為雙氮中心雜 環(huán)催化劑;三苯基膦為磷中心催化劑。取lmL甲基三聚乙二醇(Me-PEG 3)溶于4mL二乙烯基砜 (DVS)中，分別加入10% (摩爾分數(shù)）催化劑，室溫條件下反應2小時。使用咕匪R根據(jù) S02CH2CH2峰(3.9 lppm)與CH30峰(3.33ppm)積分面積測定聚乙二醇轉(zhuǎn)化率，結(jié)果如圖1所示。 無催化劑作用時，核磁中未檢測到產(chǎn)物，表明該反應在室溫條件下難以進行。加入單氮中心 催化劑，核磁中也未檢測到產(chǎn)物，表明單氮中心催化劑無催化作用或催化效率很低，室溫下 反應難以進行或反應很慢。加入雙氮中心催化劑后，核磁檢測到響應的聚乙二醇衍生物，且 原料轉(zhuǎn)化率DMAP>1-甲基咪唑〉CABCO，表明雙氮中心催化劑能催化該反應進行，且催化效率 DMAP最高，2小時內(nèi)轉(zhuǎn)化率高達93.5 %。加入三苯基膦催化劑后，2小時內(nèi)轉(zhuǎn)化率達84.0 %， 表明三苯基膦也能高效催化該反應的進行，但是催化效率較DMAP低。
[0054] 實施例9
[0055]谷胱甘肽的聚乙二醇化試驗：
[0056] 稱取50mg谷胱甘肽分別溶于pH 7.5和8.5的磷酸鹽緩沖液中，加入50yL甲基三聚 乙二醇乙烯基砜衍生物，室溫反應8小時，使用質(zhì)譜測定產(chǎn)物分子量。結(jié)果（圖2)表明pH 7.5 條件下傾向于生成單聚乙二醇化產(chǎn)物(巰基反應），pH8.5條件下傾向于生成雙聚乙二醇化 產(chǎn)物(巰基和氨基均反應）。該實驗結(jié)果表明通過控制反應條件，本方法可以實現(xiàn)巰基與氨 基的聚乙二醇化反應。
[0057] 實施例10
[0058]牛胰凝乳蛋白酶的聚乙二醇化試驗：
[0059] 稱取2mg牛胰凝乳蛋白酶(CT酶)溶于lmL磷酸鹽緩沖液中（pH 8.5)，加入50mg甲基 聚乙二醇5000乙烯基砜衍生物，25°C反應12小時。對照組加入50mg商業(yè)化甲基聚乙二醇 5000琥珀酰亞胺酯衍生物，25°C反應30分鐘，4°C反應12小時。采用凝膠電泳測定蛋白分子 量，結(jié)果如圖3所示。經(jīng)過聚乙二醇乙烯基砜衍生物修飾，蛋白分子量增大，表明蛋白分子上 成功偶聯(lián)了聚乙二醇分子。與商業(yè)化產(chǎn)品相比，本方法聚乙二醇化產(chǎn)物分布集中，以單聚乙 二醇化產(chǎn)品為主。
[0060] 實施例11
[0061] 聚乙二醇化的牛胰凝乳蛋白酶在尿素中的穩(wěn)定性測試：
[0062] 分別配置CT酶，甲基聚乙二醇5000乙烯基砜衍生化CT酶和商業(yè)化的甲基聚乙二醇 5000琥珀酰亞胺酯衍生化CT酶溶液（10yg/mL，pH 7.5)，分別在511尿素中孵育15小時，加入 酶底物37°C孵育5分鐘測定其相對酶活性，結(jié)果如圖4所示。經(jīng)過聚乙二醇化的CT酶，其在5M 尿素溶液中孵育15小時后相對酶活性比未聚乙二醇化的CT酶高2倍，表明使用本方法聚乙 二醇化能明顯增強蛋白在堿溶液中的穩(wěn)定性。且使用本方法聚乙二醇化CT酶與商業(yè)化的聚 乙二醇琥珀酰亞胺酯相對酶活性相近，表明使用本方法聚乙二醇化對蛋白的保護作用于已 有商業(yè)產(chǎn)品接近。但是，使用本方法制備的聚乙二醇乙烯基砜衍生物方法簡單，條件溫和， 且產(chǎn)品耐水解，耐堿性強，具有很大的應用潛力。
【主權(quán)項】
1. 乙烯基砜衍生物的制備方法，該乙烯基砜衍生物具有通式I的結(jié)構(gòu)，所述制備方法是 化合物i與二乙烯基砜在催化劑存在條件下進行反應，通式I和通式i中，所述的R選自11或&-8烷基;η 2 1且η是整數(shù)； 所述的催化劑選自三芳基膦化合物或含氮雜環(huán)化合物。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的三芳基膦類化合物中的芳基未 取代或由磺酸基、&-8烷基任意取代。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的芳基是苯基。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的含氮雜環(huán)化合物含有二氮雜環(huán) 結(jié)構(gòu)或由-NRifc取代的單氮雜環(huán)結(jié)構(gòu)，其中的辦和辦各自獨立地選自&- 8烷基。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的催化劑選自三苯基膦，三(4-磺 酸基苯基)膦，1 -甲基咪唑，1，4-二氮雜二環(huán)(DABCO)，4-二甲氨基吡啶(DMAP)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的催化劑用量為化合物i的物質(zhì) 的量(m〇l)的 1-10%。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的化合物i與二乙烯基砜投料摩 爾比為1:3-1:10。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的反應溫度為20-60°C。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的反應時間1-12小時。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，反應溫度條件下液態(tài)的化合物i參與 的反應體系不使用溶劑;固態(tài)的化合物i參與的反應體系使用乙腈溶劑。
【文檔編號】C07C315/04GK105820095SQ201610256594
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月24日
【發(fā)明人】程昉, 王漢奇, 孫澹逸, 何煒, 曲景平
【申請人】大連理工大學