CN112661874A

CN112661874A - 6-位羟丙基取代β-环糊精功能药辅助剂及其制备方法

Info

Publication number: CN112661874A
Application number: CN202011602089.0A
Authority: CN
Inventors: 严正权; 郑晓宇; 邢琳; 赵齐; 童平; 明霞; 岳云霞
Original assignee: Qufu Tianli Medical Supplements Co ltd; Qufu Normal University
Current assignee: Qufu Tianli Medical Supplements Co ltd; Qufu Normal University
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2020-12-30
Publication date: 2021-04-16
Anticipated expiration: 2040-12-30
Also published as: CN112661874B

Abstract

本发明涉及一种6‑位羟丙基取代β‑环糊精功能药辅助剂及其制备方法，属于超分子化学、药辅助剂和功能高分子中间体合成领域；以β‑环糊精和环氧乙烷为原料，采用−5~4 ^oC的温度条件、缓慢滴加环氧乙烷的方法，配以特定的反应介质即饱和碳酸钠溶液、饱和碳酸钾溶液或pH为10的氢氧化钠水溶液，合成系列特定的6‑位上羟丙基取代的β‑环糊精，经水透析、冷冻干燥、分离提纯得到系列6‑位单/多羟丙基取代‑β‑环糊精功能药辅助剂；工艺简单、条件可控，该系列助剂具有不同的包合能力和生物活性，是一类新型的客体分子选择性包合试剂，在功能高分子/超分子化学和药辅助剂等领域具有潜在的应用价值。

Description

6-位羟丙基取代β-环糊精功能药辅助剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及超分子化学、药辅助剂和功能高分子中间体合成技术领域，具体涉及一种6-位羟丙基取代β-环糊精功能药辅助剂及其制备方法。

背景技术

环糊精(Cyclodextrin，简称CD)是直链淀粉在由芽孢杆菌产生的环糊精葡萄糖基转移酶作用下生成的一系列环状低聚糖的总称。其中含有七个葡萄糖单元的环糊精称为β-环糊精，各葡萄糖单元均以1,4-糖苷键结合成略呈锥形的圆环。目前，β-环糊精（β-CD）及其衍生物是一类常用、高效的超分子包合材料，广泛应用于有机化合物分离与合成，也用作医药辅料、食品添加剂等。医疗上，人们将环糊精或环糊精衍生物与一些不具备生物相容性的药物分子进行包合，不仅增加了药物的生物相容性，还起到了缓释的作用。其中，羟丙基化β-环糊精由于羟丙基的引入，能打破β-环糊精的分子内环状氢键，在保持环糊精内部空腔的同时，有效地克服了β-环糊***溶性差的缺点，是一种理想的注射剂增溶剂和药物赋形剂，可以进一步提高难溶性药物的水溶性，增加药物稳定性、提高药物生物利用度，使药剂的疗效增加或服用量减少，可以调整或控制药物的释放速度，降低药物毒副作用。

现有技术中，申请号为201010600228.6的中国发明专利公开了一种羟丙基-β-环糊精的制备方法，采用氢氧化钠、β-环糊精和1，2-环氧丙烷为原料，依次经醚化、中和、脱色、纳滤、树脂纯化、喷雾干燥工序制得产品取代度范围窄、杂志含量低的羟丙基-β-环糊精，其收率达80%，取代度在4.8-5.0。

但是，上述方法得到的羟丙基-β-环糊精存在收率低、产品取代度高的问题，而羟丙基-β-环糊精的溶血性与取代度大小有关，取代度越低，溶血性越大。因此基于该问题，申请号为201410419763.X的中国发明专利申请公开了一种羟丙基-β-环糊精的制备方法，其以自制β-环糊精、1，2-环氧丙烷和氢氧化钠为原料，先将β-环糊精溶解于50-55℃的质量浓度为20％-25％氢氧化钠水溶液中，然后在22-24℃温度条件下向其中滴加1，2-环氧丙烷，控制氢氧化钠、β-环糊精和1，2-环氧丙烷的摩尔比在4:2-3:1-2，最后再经盐酸中和、减压蒸馏、喷雾干燥工序制得白色无定形粉末羟丙基-β-环糊精，具有收率高、取代度低、溶血性大的优点。

诸如上述现有技术的制备方法所制得的羟丙基-β-环糊精还存在如下问题：正如申请号为201010600228.6的申请文件所记载，β-环糊精分子中含有多个反应活性相同的羟基，所以羟丙基-β-环糊精是β-环糊精环上的羟基被羟丙基随机取代生成的混合物，因此该类羟丙基取代实为羟丙基在β-环糊精上的伯仲羟基多位随机取代而得，产物结构复杂，选择性客体包合能力低，且包合性能单一、不具有可控性。而现有技术中尚未有对采用何种方法来实现羟丙基取代β-环糊精上的特定取代位的研究，尤其是在特定的6-位取代位上的取代，以获得6-位羟丙基取代β-环糊精。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种6-位羟丙基取代β-环糊精功能药辅助剂及其制备方法，该方法操作简单、方便，合成过程中未引入新的有机试剂，无毒无污染，且工艺条件方便可控。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：6-位羟丙基取代β-环糊精功能药辅助剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

以β-环糊精为原料，向其中加入反应介质，所述反应介质采用饱和碳酸钠溶液、饱和碳酸钾溶液或pH为10的氢氧化钠水溶液，待完全溶解后，调节体系温度使之保持在−5~4^oC之间；然后将环氧丙烷缓慢、逐滴加入到反应体系中；滴加完毕，在−5~4 ^oC下恒温反应；反应完成后，经去离子水透析的方法除去混合物中的无机盐；通过冷冻干燥的方法得到6-位羟丙基取代β-环糊精功能单体粗产物；再分离提纯得到6-位羟丙基取代-β-环糊精。

进一步的，β-环糊精在反应介质中完全溶解后，将其置于冰盐浴中，使之保持在−5~4 ^oC之间。

进一步的，环氧丙烷的滴加方式采用通过恒压滴液漏斗将环氧丙烷缓慢、逐滴加入反应体系中。

进一步的，通过控制所滴加环氧丙烷与β-环糊精的用量比，来制得主产物为6-位单羟丙基取代-β-环糊精或6-位多羟丙基取代-β-环糊精。

进一步的，控制所滴加环氧丙烷与β-环糊精的摩尔比不超过10.5:1，制得主产物为6-位单羟丙基取代-β-环糊精或6-位多羟丙基取代-β-环糊精。

进一步的，控制所滴加环氧丙烷与β-环糊精的摩尔比不超过1.5:1，制得主产物为6-位单羟丙基取代-β-环糊精；或者控制所滴加环氧丙烷与β-环糊精的摩尔比大于1.5 N:1且不超过1.5（N+1）：1，制得主产物为6-位N羟丙基取代-β-环糊精，其中N为不大于6的正整数，即6-位双、三、四、五、六或七羟丙基取代-β-环糊精。

进一步的，滴加完毕后，在−5~4 ^oC下恒温反应12~24 h。

进一步的，6-位羟丙基取代-β-环糊精的提纯采用葡聚糖凝胶G-25为载体，去离子水为洗脱剂，由6-位羟丙基取代β-环糊精功能单体粗产物分离提纯得到6-位羟丙基取代-β-环糊精

及采用如上所述的制备方法制得的6-位羟丙基取代β-环糊精功能药辅助剂，其特征在于，其结构式如下：

其中：R=

或H，且至少一个R为

。

本发明的有益效果是：

1.本发明为了更有效地对β-环糊精的分子内环状氢键和客体分子进出环糊精内部空腔的调控，调节环糊精对不同客体的包合性能，以β-环糊精（β-CD）为例，利用6-位伯羟基与其它位仲羟基的位阻效应及氧的亲核活性差异，以β-环糊精和环氧乙烷为原料，采用−5~4 ^oC的温度条件、缓慢滴加环氧乙烷的方法，配以特定的反应介质即饱和碳酸钠溶液、饱和碳酸钾溶液或pH为10的氢氧化钠水溶液，选择性地对6-位伯羟基进行羟丙基化，制备系列特定的6-位上羟丙基取代的β-环糊精，通过有效控制环糊精入口孔径的大小，有选择性的改变不同药物分子进入环糊精空腔的可能性，从而提高对不同药物客体的包合能力和选择性，产率在21.8~40.3 %之间；

2.该方法操作简单、方便，合成过程中未引入新的有机试剂，无毒无污染，是一类潜在的功能化药辅助剂；

另外，通过本制备方法的实施，能够实现仅通过简单地调节环氧乙烷与β-环糊精的用量比就能实现控制主产物为单取代或多取代，工艺条件更加方便可控，该系列助剂产物具有不同的包合能力和生物活性，是一类新型的客体分子选择性包合试剂，在功能高分子/超分子化学和药辅助剂等领域具有潜在的应用价值。

附图说明

图1是本发明原料β-环糊精的 ¹H NMR图谱；

图2是本发明实施例1的目标产物6-位单羟丙基取代-β-环糊精功能药辅助剂的¹H NMR图谱；

图3是本发明实施例7的目标产物6-位七羟丙基取代-β-环糊精功能药辅助剂的¹H NMR图谱。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

称取4.54 g (0.4 mmol) 真空干燥过夜的β-环糊精置于100 mL圆底烧瓶中，加入50.0 mL 饱和碳酸钠溶液，超声条件下使其全部溶解后，置于冰盐浴中，待体系温度稳定在−5~4^oC之间，通过恒压滴液漏斗将0.0348 g（0.6 mmol）环氧丙烷缓慢、逐滴地加入反应体系中；滴加完毕，在−5~4^oC之间恒温反应12 h后，经去离子水简单透析的方法除去混合物中无机盐，通过冷冻干燥的方法得到6-位羟丙基单取代-β-环糊精功能单体粗产物，再经葡聚糖凝胶G-25为载体，去离子水为洗脱剂，分离提纯得到纯净的6-位单羟丙基取代-β-环糊精功能药辅助剂，产率37.6 %。

实施例2

称取4.54 g (0.4 mmol) 真空干燥过夜的β-环糊精置于100 mL圆底烧瓶中，加入50.0 mL饱和碳酸钾溶液，超声条件下使其全部溶解后，置于冰盐浴中，待体系温度稳定在−5~4^oC之间，通过恒压滴液漏斗将0.0696 g（1.2 mmol）环氧丙烷逐滴加入反应体系中；滴加完毕，在−5~4^oC之间恒温反应16 h后，经去离子水简单透析的方法除去混合物中无机盐，通过冷冻干燥的方法得到6-位羟丙基多取代-β-环糊精功能单体粗产物，再经葡聚糖凝胶G-25为载体，去离子水为洗脱剂，分离提纯得到主产物6-位双羟丙基取代-β-环糊精功能药辅助剂，产率为32.3 %。

实施例3

称取4.54 g (0.4 mmol) 真空干燥过夜的β-环糊精置于100 mL圆底烧瓶中，加入50.0 mL饱和碳酸钾溶液，超声条件下使其全部溶解后，置于冰盐浴中，待体系温度稳定在−5~4^oC之间，通过恒压滴液漏斗将0.1044 g（1.8 mmol）环氧丙烷逐滴加入反应体系中；滴加完毕，在−5~4^oC之间恒温反应18 h后，经去离子水简单透析的方法除去混合物中无机盐，通过冷冻干燥的方法得到6-位羟丙基多取代-β-环糊精功能单体粗产物，再经葡聚糖凝胶G-25为载体，去离子水为洗脱剂，分离提纯得到主产物6-位三羟丙基取代-β-环糊精功能药辅助剂，产率为27.4 %。

实施例4

称取4.54 g (0.4 mmol) 真空干燥过夜的β-环糊精置于100 mL圆底烧瓶中，加入50.0 mL饱和碳酸钾溶液，超声条件下使其全部溶解后，置于冰盐浴中，待体系温度稳定在−5~4^oC之间，通过恒压滴液漏斗将0.1392 g（2.4 mmol）环氧丙烷逐滴加入反应体系中；滴加完毕，在−5~4^oC之间恒温反应20 h后，经去离子水简单透析的方法除去混合物中无机盐，通过冷冻干燥的方法得到6-位羟丙基多取代-β-环糊精功能单体粗产物，再经葡聚糖凝胶G-25为载体，去离子水为洗脱剂，分离提纯得到主产物6-位四羟丙基取代-β-环糊精功能药辅助剂，产率为32.6 %。

实施例5

称取4.54 g (0.4 mmol) 真空干燥过夜的β-环糊精置于100 mL圆底烧瓶中，加入50.0 mL饱和碳酸钾溶液，超声条件下使其全部溶解后，置于冰盐浴中，待体系温度稳定在−5~4^oC之间，通过恒压滴液漏斗将0.174 g（3.0 mmol）环氧丙烷逐滴加入反应体系中；滴加完毕，在−5~4^oC之间恒温反应24 h后，经去离子水简单透析的方法除去混合物中无机盐，通过冷冻干燥的方法得到6-位羟丙基多取代-β-环糊精功能单体粗产物，再经葡聚糖凝胶G-25为载体，去离子水为洗脱剂，分离提纯得到主产物6-位五羟丙基取代-β-环糊精功能药辅助剂，产率为24.6 %。

实施例6

称取4.54 g (0.4 mmol) 真空干燥过夜的β-环糊精置于100 mL圆底烧瓶中，加入50.0 mL饱和碳酸钾溶液，超声条件下使其全部溶解后，置于冰盐浴中，待体系温度稳定在−5~4^oC之间，通过恒压滴液漏斗将0.2088 g（3.6 mmol）环氧丙烷逐滴加入反应体系中；滴加完毕，在−5~4^oC之间恒温反应24 h后，经去离子水简单透析的方法除去混合物中无机盐，通过冷冻干燥的方法得到6-位羟丙基多取代-β-环糊精功能单体粗产物，再经葡聚糖凝胶G-25为载体，去离子水为洗脱剂，分离提纯得到主产物6-位六羟丙基取代-β-环糊精功能药辅助剂，产率为21.8 %。

实施例7

称取4.54 g (0.4 mmol) 真空干燥过夜的β-环糊精置于100 mL圆底烧瓶中，加入50.0 mL饱和碳酸钾溶液，超声条件下使其全部溶解后，置于冰盐浴中，待体系温度稳定在−5~4^oC之间，通过恒压滴液漏斗将0.2436 g（4.2 mmol）环氧丙烷逐滴加入反应体系中；滴加完毕，在−5~4^oC之间恒温反应24 h后，经去离子水简单透析的方法除去混合物中无机盐，通过冷冻干燥的方法得到6-位羟丙基多取代-β-环糊精功能单体粗产物，再经葡聚糖凝胶G-25为载体，去离子水为洗脱剂，分离提纯得到主产物6-位七羟丙基取代-β-环糊精功能药辅助剂，产率为40.3 %。

本实施例中所用的原料β-环糊精为商用β-环糊精。

参见本发明的目标产物6-位羟丙基取代-β-环糊精功能药辅助剂的结构式，羟丙基的取代率可以通过¹HNMR图谱中δ=1.27 ppm 和δ=5.05 ppm两处峰的积分面积，即H原子个数比来推断。

本发明的原料β-环糊精的 ¹H NMR图谱如图1所示，原料β-环糊精在δ=5.03 ppm有个孤立的双重峰，对应氢原子个数为7，归属于β-环糊精中与糖苷键相连的叔碳上的H，在2 ppm以下没有核磁峰出现。当伯羟基被羟丙基取代后，其衍生物的核磁图谱中在δ=1.27ppm左右出现一个双重峰，归属于羟丙基取代基上的甲基上的H，通过δ=1.27 ppm附近处氢原子数与δ=5.05 ppm附近处氢原子数的比，推导出羟丙基取代基的个数。

本发明实施例1的目标产物6-位单羟丙基取代-β-环糊精功能药辅助剂的¹H NMR图谱如图2所示，δ=1.27 ppm处氢原子数与δ=5.03 ppm处氢原子数的比3:7，所以佐证了该结构是6-位单羟丙基取代-β-环糊精功能药辅助剂。

实施例7的目标产物6-位七羟丙基取代-β-环糊精功能药辅助剂的1H NMR图谱如图3所示，δ=1.18 ppm处氢原子数与δ=5.03 ppm处氢原子数的比21:7，所以佐证了该结构是6-位七羟丙基取代-β-环糊精功能药辅助剂。

Claims

1.6-位羟丙基取代β-环糊精功能药辅助剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

以β-环糊精为原料，向其中加入反应介质，所述反应介质采用饱和碳酸钠溶液、饱和碳酸钾溶液或pH为10的氢氧化钠水溶液，待完全溶解后，调节体系温度使之保持在−5~4 ^oC之间；然后将环氧丙烷缓慢、逐滴加入到反应体系中；滴加完毕，在−5~4 ^oC下恒温反应；反应完成后，经去离子水透析的方法除去混合物中的无机盐；通过冷冻干燥的方法得到6-位羟丙基取代β-环糊精功能单体粗产物；再分离提纯得到6-位羟丙基取代-β-环糊精。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，β-环糊精在反应介质中完全溶解后，将其置于冰盐浴中，使之保持在−5~4 ^oC之间。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，环氧丙烷的滴加方式采用通过恒压滴液漏斗将环氧丙烷缓慢、逐滴加入反应体系中。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，通过控制所滴加环氧丙烷与β-环糊精的用量比，来制得主产物为6-位单羟丙基取代-β-环糊精或6-位多羟丙基取代-β-环糊精。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，控制所滴加环氧丙烷与β-环糊精的摩尔比不超过10.5:1，制得主产物为6-位单羟丙基取代-β-环糊精或6-位多羟丙基取代-β-环糊精。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，控制所滴加环氧丙烷与β-环糊精的摩尔比不超过1.5:1，制得主产物为6-位单羟丙基取代-β-环糊精；或者控制所滴加环氧丙烷与β-环糊精的摩尔比大于1.5 N:1且不超过1.5（N+1）：1，制得主产物为6-位N羟丙基取代-β-环糊精，其中N为不大于6的正整数。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，滴加完毕后，在−5~4 ^oC下恒温反应12~24 h。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，6-位羟丙基取代-β-环糊精的提纯采用葡聚糖凝胶G-25为载体，去离子水为洗脱剂，由6-位羟丙基取代β-环糊精功能单体粗产物分离提纯得到6-位羟丙基取代-β-环糊精。

9.6-位羟丙基取代β-环糊精功能药辅助剂，其特征在于，其结构式如下：

其中：R=

或H，且至少一个R为

。

10.根据权利要求9所述的6-位羟丙基取代β-环糊精功能药辅助剂，其特征在于，其采用如权利要求1-8任一项所述的制备方法制得。