本发明属于医药和化学合成领域，具体涉及一种新药帕利哌酮聚乙二醇缀合前药的发明，本申请还提供帕利哌酮聚乙二醇缀合前药的制备方法与应用。
背景技术：
帕利哌酮(paliperidone)是美国johnson公司开发上市的非典型性抗精神病药，属于苯并异恶唑衍生物类的5-ht拮抗剂。帕利哌酮(paliperidone)也叫9-羟利培酮(9-hydroxy-risperidone)，是利培酮(risperidone)的主要活性代谢产物，其药理学特点与利培酮相似,主要通过拮抗5-羟色胺受体和多巴胺dz受体发挥抗精神病作用,与其他非典型抗精神药物相比,展现出了较高的受体亲和力,治疗效果好。
帕利哌酮的化学名：(±)-3-2-[4-(6-氟-1，2-苯并异恶唑-3-基)-1-哌啶基]乙基]-6，7，8，9-四氢-9-羟基-2-甲基-4h-吡啶并[1，2-a]嘧啶-4-酮，分子式为c23h27fn4o3，化学结构式：
精神分裂症是一组病因未明的常见精神病,具有感知、思维、情感、意志和行为等多方面的障碍,以精神活动的不协调或脱离现实为特征。患者通常意识清晰,智能多完好,病程多迁延,部分患者可发展为精神活动的衰退。精神分裂症易反复发作、病程迁延、患者顺应性差的特点也给临床治疗带来一定困难。
帕利哌酮半衰期很短，不能做成普通口服制剂，市场上仅存的帕利哌酮缓释片由于患者依顺性差，使用效果不佳。棕搁酸帕利哌酮是一种帕利哌酮的棕搁酸酯化产物，利用其难溶性和纳米晶技术，杨森制药研发了新型2代抗精神分裂症药物-棕搁酸帕利哌酮注射液(善思达@),用于精神分裂症急性期和维持期的治疗,是目前国内唯一既能在急性期快速起效又能在长期维持治疗中有效预防复发,每月注射1次的新型抗精神分裂症药物。棕搁酸帕利哌酮是一种前药,进入体内后分解成帕利哌酮而起作用。
但是，棕搁酸帕利哌酮注射液(善思达@)为白色至灰白色的混悬液，有如下缺陷：(1)研发难度大，制剂设备要求高，纳米晶的粒径及其分布难以控制，生产方面需要特殊的纳米结晶技术和相应的特殊设备，目前国内生产设备难以达到且无响应的检测设备；(2)质控要求高，质量方面除需控制注射液常规项目外，还需控制重混悬性与抽针试验、粒径分布、释放度、储存稳定性、含量均匀度等特殊项目；(3)价格昂贵，每支(1ml：100mg)进口2000元人民币；(4)使用剂量需严格控制，建议患者在起始治疗首日注射善思达150mg，一周后再次注射100mg，前2剂起始治疗药物的注射部位均为三角肌。维持治疗剂量为每月75mg，根据患者的耐受情况和/或疗效，可在25-150mg的范围内增加或降低每月的注射剂量。第2剂药物之后，每月1次注射的部位可以为三角肌或臀肌。每个月都可以调整维持治疗的剂量。调整剂量时，需考虑到善思达的长效释放特点，剂量调整所产生的全部效应可能需要几个月的时间才能体现出来；(5)给药方式复杂：仅供肌肉注射使用(前2次均为三角肌，以后可以是臀肌或三角肌)，每次注射都必须由专业的卫生技术人员操作，注射时，应缓慢地注入肌肉深部。注意不要将药物注射入血管中。每剂药物都应一次性注射完毕，不能分次注射。不要将药物注射到血管内或皮下；(6)注射液的处方组成复杂，使用了表面活性剂聚山梨醇20(善思达处方组成是聚山梨醇20、聚乙二醇4000、一水柠檬酸、磷酸氢二钠、一水磷酸二氢钠、氢氧化钠和注射用水)。
棕搁酸帕利哌酮注射液(善思达@)之所以做成如此复杂的长效制剂除了药物本身理化性质外，还有药物经济学的考虑：(1)帕利哌酮分子本身半衰期很短，不能做成普通口服制剂；(2)帕利哌酮缓释片的口服绝对生物利用度低(28％左右)；(3)棕搁酸帕利哌酮尽管半衰期有效延长，但水溶性很差；(4)纳米晶技术，尤其是靠纳米晶的不同粒径分布结合难溶性达到缓释的目的，是一项技术含量很高的专有技术，难以仿制；(5)尽管棕搁酸帕利哌酮注射液(善思达@)有药物进入血管可能形成血栓的潜在风险，但由于精神病人用药的特殊性，该产品还是收益远大于风险。
聚乙二醇(peg)是美国fda批准的少数几个可用于静脉给药的合成聚合物之一，peg修饰技术是近年来迅速发展起来的一项新型给药技术，主要应用于注射给药系统。
针对帕利哌酮存在的上述问题，利用帕利哌酮中的羟基，通过聚乙二醇修饰技术制备帕利哌酮聚乙二醇缀合前药，使其在明显增加水溶性的同时，也显著延长了帕利哌酮的半衰期。聚乙二醇帕利哌酮可以做成水溶性注射剂，注射进入体内后，可按设计要求在体内以一定的水解速度释放出帕利哌酮，产生精神分裂症急性期和维持期的治疗效应，既能达到棕搁酸帕利哌酮注射液(善思达@)的长效、缓释效果，又避免了其生产成本高、使用不方便的缺点，降低患者的医疗费用，提高用药依顺性。聚乙二醇帕利哌酮做成冻干、注射液所需的辅料相对较少，处方组成简单，避免使用表面活性剂(增溶作用)聚山梨醇20，减少不良反应；制备工艺易于国内工业化生产，避免采用纳米结晶技术及特殊的生产设备，生产成本大幅度降低。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种新的帕利哌酮前药，即帕利哌酮聚乙二醇缀合前药(peg-帕利哌酮)以及制备方法。与帕利哌酮和棕榈酸帕利哌酮相比，它大大增加了水溶性，在体内分解为活性的帕利哌酮，发挥药效，并且通过设计，可以使之成为1天、1周、2周、1个月甚至更长时间注射一次的具有缓释作用的新型药物。
帕利哌酮聚乙二醇缀合前药(peg-帕利哌酮)具有如下结构：
单臂：
双臂：
四臂：
上述前药结构中，单臂、双臂peg-帕利哌酮中n是20～500的整数，代表聚乙二醇的聚合度。(aa)w、(aa)v代表相同或不同的氨基酸或氨基酸缩合形成的小分子寡肽，作为连接基团。w、v是0-12的整数，代表氨基酸数量，优选w、v是1。
上述前药结构中，四臂peg-帕利哌酮中a、b、c、d是10～200的整数，代表聚乙二醇的聚合度。(aa)w、(aa)v、(aa)x、(aa)y代表相同或不同的氨基酸或氨基酸缩合形成的小分子寡肽，作为连接基团。w、v、x、y是0-12的整数，代表氨基酸数量，优选w、v、x、y是1。
peg-帕利哌酮通过一定的技术手段合成，举例以下结构：
单臂：
双臂：
四臂：
本发明举例peg-帕利哌酮结构式，有单臂、双臂、四臂，如上所示(包括但不限于如上的结构)，为便于理解，本发明实施例合成了双臂peg-帕利哌酮和四臂peg-帕利哌酮及四臂peg-甘氨酸帕利哌酮。
peg-帕利哌酮的制备：帕利哌酮与聚乙二醇乙酸直接缩合反应成酯。
peg-甘氨酸帕利哌酮：帕利哌酮与甘氨酸反应成酯，然后帕利哌酮甘氨酸酯再与聚乙二醇乙酸结合。
本发明的另一个方面，提供了包含peg-帕利哌酮或者药学上可接受的药物组合物，在一些实施方案中，药物组合物可以构成注射液、冻干粉针、皮下注射剂、植入剂等。本发明的优点在于制备的peg-帕利哌酮相对于棕榈酸帕利哌酮，具有良好的溶解性能、稳定性和较长的体内半衰期，实现了长效缓释的目标，同时避免了纳米晶技术的困扰和悬浮乳剂的潜在制剂风险。
本发明的另一个方面，提供了peg-帕利哌酮或与药用辅料组成的药学上可接受的制剂形式，应用于精神分裂症急性期和维持期的治疗。
具体实施方式
以下实施例用来说明本发明，但不用来限制本发明。
实施例1(双臂peg-帕利哌酮的制备)：
将双臂聚乙二醇乙酸(平均分子量2000，分布系数<1.05)20.0g(10.0mmol)，二环己基碳二亚胺(dcc)4.9g(24.0mmol)，在室温下溶于200ml无水二氯甲烷中，搅拌，加入帕利哌酮9.4g(22.0mmol)和0.12g(1.0mmol)dmap,常温反应16h，滤除不溶物，将溶剂旋转蒸发除去，添加100ml异丙醇(ipa)重结晶，过滤，产物真空干燥，得双臂聚乙二醇-帕利哌酮酯16.7g。
1h-nmr(400mhz，cdcl3)δ：7.75-7.68(m，2h)，7.25-7.21(m，2h)，7.07-7.01(m，2h)，5.80(t，j＝5.4hz，2h)，4.22(s，4h)，4.06-3.72(m，4h)，3.77-3.72(m，4h)3.65-3.58(m，188h)，3.33-3.23(m，4h)，3.18-3.10(m，2h)，2.86-2.78(m，4h)，2.72-2.63(m，4h)，2.55-2.36(m，4h)，2.30-1.92(m，22h)。
实施例2(四臂peg-帕利哌酮的制备)：
将四臂聚乙二醇乙酸(平均分子量20000，分布系数<1.05)20.0g(1.0mmol)，1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(edci)0.92g(4.8mmol)，在室温下溶于200ml无水二氯甲烷中，搅拌，加入帕利哌酮1.88g(4.4mmol)和0.01g(0.1mmol)dmap,常温反应16h，滤除不溶物，将溶剂旋转蒸发除去，添加100ml异丙醇(ipa)重结晶，过滤，产物真空干燥，得四臂聚乙二醇-帕利哌酮酯15.8g。
1h-nmr(400mhz，cdcl3)δ：7.63-7.59(m，4h)，7.25-7.21(m，4h)，7.20-7.11(m，4h)，4.58-4.50(m，8h)，4.25(s，8h)，4.16-4.08(m，8h)，3.93-3.02(m，1830h)，3.01-2.87(m，8h)，2.50-2.48(m，8h)，2.38-2.05(m，44h)，1.90-1.73(m，8h)。
实施例3(四臂peg-甘氨酸帕利哌酮的制备)：
四臂聚乙二醇-乙酸(平均分子量20000,分布系数<1.04)20.0g(1.0mmol)、帕利哌酮-甘氨酸酯3.88g(8.0mmol)、4-二甲氨基吡啶(dmap)0.98g(8.0mmol)、1-羟基苯并三唑(hobt)1.08g(8.0mmol)，溶于200ml二氯甲烷中，在氮气保护下滴加二环己基碳二亚胺(dcc)1.65g(8.0mmol)的二氯甲烷(16ml)溶液,滴毕,氮气保护反应过夜。过滤除去固体物质，多余溶剂旋转蒸发除去，残余物添加200ml异丙醇(ipa)重结晶，过滤，产品经真空干燥，得到四臂聚乙二醇-甘氨酸-帕利哌酮17.2g。
1h-nmr(400mhz，cdcl3)δ：7.74-7.65(m，4h)，7.21-7.15(m，4h)，7.12-7.05(m，4h)，4.58-4.52(m，8h)，4.40-4.35(m，8h)，4.16(s，8h)，3.93-3.05(m，1852h)，3.12-2.78(m，8h)，2.55-2.43(m，8h)，2.32-2.03(m，44h)，1.92-1.78(m，8h)。
试验1：peg-帕利哌酮与棕榈酸帕利哌酮的溶解度比较试验
根据2015版《中国药典》，对实施例进行溶解性的考察：精确称取样品(实施例的产物)和帕利哌酮、棕榈酸帕利哌酮各适量，分别加入一定量纯化水后，每隔5min强力振摇30s，并进行观察，若30min内无肉眼可见溶质颗粒即视为完全溶解，结果见表1。
表1、peg-帕利哌酮与帕利哌酮的溶解度比较试验结果
从上述实验结果得出，本发明的帕利哌酮聚乙二醇缀合物水中易溶，相对帕利哌酮和棕榈酸来说，水溶性明显增加。
试验2：注射用peg-帕利哌酮的稳定性试验
将样品(实施例1、2、3的产物)溶于水中，配制成浓度为2mg/ml(以帕利哌酮计)的水溶液，加入甘露醇适量，用0.22微米滤膜过滤，滤液分装于10ml西林瓶中(5ml/支)，冷冻干燥，压盖，得实施例4、5、6。冻干后的样品分别在光照、高温条件下放置10天，加速条件(温度40℃，湿度75％)放置6月，参照帕利哌酮原料的检测方法，利用高效液相色谱仪检测是否有游离的帕利哌酮，结果表2。
仪器：岛津lc-16高效液相色谱仪
检测波长：275nm
柱温：35℃
流速：1.2ml/min
流动相：
流动性a:0.01mol/l醋酸胺溶液1000ml加入1ml甲酸；流动相b：取700ml乙腈，加入300ml异丙醇，加1ml甲酸。流动相a：b＝25：75
稀释溶剂：四氢呋喃-二甲基甲酰胺＝5:95
表2、注射用peg-帕利哌酮稳定性试验结果---游离帕利哌酮量(％)
由上述试验可知，注射用peg-帕利哌酮加速6个月，出现游离帕利哌酮的迹象，但是不影响产品的质量(溶液的澄清度)及临床的安全性。
试验3注射用peg-帕利哌酮与善思达的水解试验比较
分别用实施例4、5、6样品和棕榈酸帕利哌酮注射液(善思达，对比实例)做对比试验：
1)取实施例4、5、6样品和善思达，分别制备6份，取适量(相当于10mg帕利哌酮/容量瓶)置于25ml容量瓶中；
2)上述所有样品加10ml0.0025mol/l的氢氧化钠(0.01％)水溶液溶解，在40℃水解0、5、10、30、60、90、150min后加入2ml0.02mol/l的盐酸水溶液终止水解，加溶剂(四氢呋喃-二甲基甲酰胺＝5:95)稀释至刻度，摇匀；
3)用hplc测定水解产物-帕利哌酮，检测方法同试验2。
表3、不同样品水解试验结果
由上述试验可知，注射用peg-帕利哌酮在一定环境下可以进行水解，释放出有效成分帕利哌酮，而善思达的水解速度明显慢于实施例4、5、6，分析原因为二者的水解机理存在一定的差别，实施例为聚乙二醇帕利哌酮直接水解，而善思达是通过棕榈酸帕利哌酮的粒度大小先进行溶解，再进行水解释放帕利哌酮。总之，通过将帕利哌酮进行结构修饰--聚乙二醇化，可以按照一定的要求控制其水解速度，从而达到缓慢释放的效果，使之有望成为每周1次甚至每月1次的注射液。