一种单端氨基聚乙二醇单甲醚及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于医药领域，具体涉及一种单端氨基聚乙二醇单甲醚及其制备方法。 技术背景
[0002] 聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG)是合成的高分子生物可降解材料，在生物 医药学领域应用广泛，具有良好的生物、血液相容性和亲水性，无免疫原性，无毒副作用。目 前在药物修饰及药物载体的研宄领域，大多采用只具有一个活性端羟基的聚乙二醇单甲醚 (methoxypolyethylene glycol，mPEG)，又称甲氧基聚乙二醇，分子式为CH3(0CH2CH2)n0H， 是美国国家处方集收载的新辅料，具有与PEG类似的理化性质。然而，mPEG的端羟基活性 很弱，通常需要把端羟基变成活泼性更高的功能性基团，如对甲苯磺酸酯、氨基、羧基、醛基 等，从而扩展其应用范围。其中，氨基作为重要的官能团，能够通过化学反应进一步与一些 多肽如精氨酸、2_天门冬氨酸（RGD)以及2-甘氨酸结合，而且它与羧酸反应生成的酰胺键 要比羟基与羧基反应生成的酯键稳定性好。因此，将氨基引入到高分子材料mPEG的表面， 使其端羟基转化成氨基以后，得到的单端氨基聚乙二醇单甲醚（mPEG-NH2)反应活性显著 提高，可用于蛋白质、多肽、小分子有机药物和脂质体等的药物PEG修饰，延长药物的半衰 期，增强其稳定性，扩大疗效和临床应用范围。同时作为高分子合成的中间体，可用于制备 缓释、控释及靶向作用的药物载体材料，制备成包载药物的纳米粒、胶束、水凝胶等，临床上 用于抗肿瘤，利于药物更好地发挥长效、高效、低毒作用。
[0003] 关于端氨基聚乙二醇合成方法的报道，研宄思路主要有两种：①从聚乙二醇的末 端羟基着手，通过氨解反应用氨基取代其末端羟基，一般称之为催化还原胺化法；②从聚乙 二醇末端羟基的活泼氢入手，用带有易离去基团或不饱和基团的化合物与末端的活泼氢发 生反应进行封端，然后通过相应的处理后即可得到。目前最常见的方法就是利用盖布瑞尔 反应。
[0004] 但现有技术反应收率低，反应产物纯度不高，反应成本高，并且反应大多以吡啶作 为缚酸剂，中和反应中生成的盐酸，但吡啶毒性大，易损害实验人员健康，并且回收困难。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种单端氨基聚乙二醇单甲醚及其制备方法，具有收率 高、产品纯度高、毒性小、操作简单、成本低和回收简单的优点。
[0006] 为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案： 一种单端氨基聚乙二醇单甲醚的制备方法，所述制备方法包括以下步骤： (1)聚乙二醇单甲醚-对甲苯磺酸酯（mPEG-OTs)的制备； (2)聚乙二醇单甲醚-邻苯二甲酰亚胺（mPEG-PI)的制备； (3)单端氨基聚乙二醇单甲醚（mPEG-NH2)的制备。
[0007] 以下是对上述技术方案的进一步优化： 所述单端氨基聚乙二醇单甲醚的制备方法中采用的有机溶剂为：无水乙醚，二氯甲烷 和N，N-二甲基甲酰胺（DMF)。
[0008] 所述聚乙二醇单甲醚-对甲苯磺酸酯（mPEG-OTs)的制备方法包括以下步骤： (1) 反应步骤； (2) 提纯步骤。
[0009] 所述反应步骤中：聚乙二醇单甲醚（mPEG)与对甲苯磺酰氯（TsCl)的摩尔比为 1~3 :3~9〇
[0010] 所述聚乙二醇单甲醚-邻苯二甲酰亚胺（mPEG-PI)的制备方法包括以下步骤： (1) 反应步骤； (2) 提纯步骤。
[0011] 所述反应步骤中：聚乙二醇单甲醚-对甲苯磺酸酯（mPEG-OTs)与邻苯二甲酰亚胺 钾（PPI)的摩尔比为1~6 :3~18。
[0012] 所述单端氨基聚乙二醇单甲醚（mPEG-NH2)的制备方法包括以下步骤： (1) 反应步骤； (2) 提纯步骤。
[0013]所述mPEG-OTs的收率为84. 54%以上，mPEG-PI的收率为88. 96%以上，mPEG-NH2 的收率为88. 72%以上。
[0014]所述mPEG-OTs的纯度为95. 74%以上，mPEG-PI的纯度为96. 88%以上，mPEG-NH2 的纯度为99. 51%以上。
[0015] 本发明的反应原理为：借鉴离去基团的方法，利用对甲苯磺酸酯（-OTs)这一非常 好的离去基团，在缚酸剂三乙胺的作用下，使mPEG与对甲苯磺酰氯进行酯化，先将mPEG的 端基通过酯化反应引入对甲苯磺酸酯基团，生成mPEG-OTs，然后根据盖布瑞尔反应原理，使 mPEG-OTs与邻苯二甲酰亚胺钾（PPI)反应，生成mPEG的邻苯二甲酰亚胺盐（mPEG-PI)，最 后通过肼解反应得到单端氨基聚乙二醇单甲醚（mPEG-NH2)。
[0016] 本发明采用以上技术方案，具有以下有益效果： 1.本发明中mPEG主链在各步反应中未发生断裂，各步产物纯化处理均采用二氯甲烷 溶解-无水乙醚沉淀，简单易得。
[0017]2.本发明采用三乙胺为缚酸剂，毒性小，反应回收简单。
[0018]3.二氯甲烷直接作本发明反应中的溶剂，减少了操作步骤，操作简单，并可减少反 应成本。
[0019] 4.mPEG-OTs的收率为84. 54%以上，纯度为95. 74%以上。
[0020]5.以邻苯二甲酰亚胺钾为亲核试剂与mPEG-OTs反应，生成mPEG-PI，收率为 88. 96%以上，纯度为96. 88%以上。
[0021] 6.单端氨基聚乙二醇单甲醚（mPEG-NH2)的收率为88. 72%以上，纯度为99. 51%以 上。
【具体实施方式】
[0022] 实施例1 : (1)聚乙二醇单甲醚-对甲苯磺酸酯（mPEG-OTs)的制备 精密称取2.Ommol聚乙二醇单甲醚mPEG，置于装有回流冷凝管和机械搅拌器的干燥三 口瓶中，加入适量二氯甲烷，待mPEG完全溶解之后，通氮气，少量多次共加入6.Ommol对甲 苯磺酰氯TsCl，再加入适量三乙胺TEA，在室温下通氮气保护，搅拌回流反应4h。反应结束 后，反应混合物过滤除去不溶性固体，滤液转移至分液漏斗中，用稀盐酸萃取洗涤3次，得 到的有机相用饱和碳酸钠溶液中和至pH为7,之后再用蒸馏水洗绦。有机相用无水硫酸钠 干燥，静置过夜，抽滤，将滤液于50°C旋转蒸发，得到的浓缩溶液在剧烈搅拌的条件下，加入 大量无水乙醚至出现白色沉淀，抽滤，白色滤饼通风除去残留的无水乙醚，得到纯化后的产 物 1 即为mPEG-OTs。
[0023] (2)聚乙二醇单甲醚-邻苯二甲酰亚胺（mPEG-PI)的制备 精密称取0. 5mmolmPEG-OTs，置于装有温度计、回流冷凝管和机械搅拌器的干燥三口 瓶中，加入适量N，N-二甲基甲酰胺DMF，待mPEG-OTs完全溶解之后，通氮气，缓慢升温到 120°C以后，加入1. 5mmol邻苯二甲酰亚胺钾PPI，在120°C通氮气保护，搅拌回流反应4h。 反应结束后，反应混合物冷却至室温，过滤除去未反应的过量PPI，滤液减压蒸馏除去溶剂 DMF，得到的残留物溶于适量二氯甲烷，旋转蒸发，得到的浓缩溶液在剧烈搅拌的条件下，加 入大量无水乙醚至出现白色沉淀，抽滤，白色滤饼通风除去残留的无水乙醚，得到纯化后的 产物2即为mPEG-PI。
[0024] (3)单端氨基聚乙二醇单甲醚（mPEG-NH2)的制备 精密称取0. 5mmolmPEG-PI，置于装有温度计、回流冷凝管和机械搅拌器的干燥三口瓶 中，加入适量无水乙醇中，待mPEG-PI完全溶解之后，通氮气，缓慢升温到90°C回流开始以 后，缓慢滴加适量水合肼至反应液中，在90°C通氮气保护，搅拌回流反应4h。反应结束后， 反应混合物冷却至室温，旋转蒸发，除去无水乙醇，残留物溶于适量二氯甲烷，转移至分液 漏斗，加入蒸馏水除去水合肼，少量多次用二氯甲烷洗涤水相，合并有机相。有机相用无水 硫酸钠干燥，静置过夜，抽滤，将滤液旋转蒸发，得到的浓缩溶液在剧烈搅拌的条件下，加入 大量无水乙醚至出现白色沉淀，抽滤，白色滤饼通风除去残留的无水乙醚，得到纯化后的产 物 3 即为mPEG-NH2。
[0025] 实施例2: (1)聚乙二醇单甲醚-对甲苯磺酸酯（mPEG-OTs)的制备 精密称取3.Ommol聚乙二醇单甲醚mPEG，置于装有回流冷凝管和机械搅拌器的干燥 三口瓶中，加入适量二氯甲烷，待mPEG完全溶解之后，通氮气，少量多次共加入9.Ommol对 甲苯磺酰氯TsCl，再加入适量三乙胺TEA，在室温下通氮气保护，搅拌回流反应6h。反应结 束后，反应混合物过滤除去不溶性固体，滤液转移至分液漏斗中，用稀盐酸萃取洗涤3次， 得到的有机相用饱和碳酸钠溶液中和至pH为7,之后再用蒸馏水洗涤。有机相用无水硫酸 钠干燥，静置过夜，抽滤，将滤液于50°C旋转蒸发，得到的浓缩溶液在剧烈搅拌的条件下，加 入大量无水乙醚至出现白色沉淀，抽滤，白色滤饼通风除去残留的无水乙醚，得到纯化后的 产物1即为mPEG-OTs。
[0026] (2)聚乙二醇单甲醚-邻苯二甲酰亚胺（mPEG-PI)的制备 精密称取1. 5mmolmPEG-OTs，置于装有温度计、回流冷凝管和机械搅拌器的干燥三口 瓶中，加入适量N，N-二甲基甲酰胺DMF，待mPEG-OTs完全溶解之后，通氮气，缓慢升温到 120°C以后，加入4. 5mmol邻苯二甲酰亚胺钾PPI，在120°C通氮气保护，搅拌回流反应6h。 反应结束后，反应混合物冷却至室温，