具有快速皮肤穿透速度的带正电荷的水溶性的芥子类化合物及其相关化合物的前药的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及芥子类化合物（mustards)及其相关化合物的带有正电荷，且水溶性 的前药及其在治疗人和动物的任何芥子类化合物及其相关化合物可治疗状态上的应用。具 体地说，本发明旨在使芥子类化合物及其相关化合物能快速穿透皮肤从而减少这些药物在 治疗癌症、牛皮癣和其他疾病时的副作用。
【背景技术】
[0002] 癌症在美国是排名第二的死亡原因，约占死亡总数的25%。癌症的化疗在过去的 40年中得到很大发展，一些以前不能被治愈的癌症现在可以被治愈。
[0003] 但是根据目前的知识几乎不能区分癌细胞和正常细胞。几乎所有治疗癌症的药物 在杀伤癌细胞的同时也会杀伤正常细胞，尤其是快速分裂的正常体细胞，如毛囊、胃肠道粘 膜细胞，和免疫防御系统中的骨髓细胞。目前化疗中最常见的副作用是恶心、头发脱落、以 及容易感染。另外，癌症病人还可能经历其他多种副作用。
[0004] 芥子类化合物是一种烷化剂。它们是反应性化合物，可与DNA、RNA和酶反应从而 杀死癌细胞。芥子类化合物可以治疗白血病、乳腺癌、卵巢癌和肺癌。Springer等人设计 并合成了很多氮芥类化合物用于治疗癌症（Springer，C.J.ea al.美国专利号6, 852, 755， 美国专利号6, 916, 949,以及美国专利号6, 005, 002)。Denny等人讨论了硝基苄基芥季 铵盐类的合成以及其用于低氧选择性的细胞毒药物的用途（Denny，W.A.et al，美国专利 号5, 691，371)。Glazier合成了磷酰胺芥、葡磷酰胺芥及其类似物（Glazier，A. U. S. Pat. No. 5, 659, 061)。Farquhar设计并合成了新型抗肿瘤醛磷酰胺类似物（Glazier， A. U. S. Pat. No. 5, 091, 552) 〇
【发明内容】
[0005] 技术问题
[0006] 根据目前的知识几乎不能区分癌细胞和正常细胞，几乎所有治疗癌症的药物在杀 伤癌细胞的同时也会杀伤正常细胞，尤其是快速分裂的体细胞，如毛囊、胃肠道内粘膜细 胞，以及免疫防御系统中的骨髓细胞。目前化疗中最常见的副作用是恶心、头发脱落、以及 容易感染。癌症病人还可能经历其他多种副作用。
[0007] 解决方案
[0008] Kadow等人提出了一种新的方法，其通过服用一种可与肿瘤细胞结合的肿瘤选择 性的抗体-β-内酰胺酶缀合物，从而将抗肿瘤药物传递到肿瘤细胞上（Kadow，J. et al.美 国专利号5773435)。另外一种抗癌药物的给药方法就是局部给药。抗癌药物的局部给药有 几个优点：该方法帮助避免抗癌药物对胃肠道的直接伤害，并避免了抗癌药物在肝脏及胃 肠道"首过代谢"中的失活。该方法可以在没有系统药物暴露的情况下将药物局部传递至 目的作用位点并达到适当的局部浓度。局部药物传递方法与系统给药方法相比药物使用量 更少，因此可以减少抗癌药物的副作用。
[0009] 木发明涉及新型带有正电荷的、水溶性的芥子类化合物及其相关化合物的前药的 制备及其在医药学上的应用。这些芥子类化合物及其相关化合物的前药具有通式（1) "结 构式1"或通式（2) "结构式2"的结构。
[0010]
[0011] 其中，R1代表H，任一 1-12个碳原子的烷基、1-12个碳原子的烷氧基、1-12个碳原 子的烯基，或1-12个碳原子的炔基，或者芳基或杂芳基；R2代表H，任一 1-12个碳原子的烷 基、1-12个碳原子的烷氧基、1-12个碳原子的烯基，或1-12个碳原子的炔基，或者芳基或杂 芳基；R3代表H，任一 1-12个碳原子的烷基、1-12个碳原子的烷氧基、1-12个碳原子的烯基， 或1-12个碳原子的炔基，或者芳基或杂芳基；代表C厂，Bf，Γ，Γ，Ac(T，柠檬酸根或其他 任何负离子；R代表支链或直链，-(CH2)n-,其中η = 0，1，2,3,4,5,6,7,8,9，10……；Χ代表 0, S，NH $代表Cl，Br，F，I，OSO 2R4 (R4表示低碳烷基，芳基或杂芳基）。X 2代表Cl，Br，F，I， OSO2R4 (R4表示低碳烷基，芳基或杂芳基）；X 3和 X 4代表 H，F，Cl，Br，I，NO 2, CN，CF3, NHCOCH3, OCH3, SCH3, NH2, NHCH3, OCOCH3, OCOC2H5, OC2H5, OC3H7, CH3, C2H5, C3H7：m = 0,1,2,3,4,5,6,7, 8，……；所有的R，- (CH2)n-或-(CH2)m-基团可以是支链或直链，可以含有C，H，0, S，或N 原子，可以有单键，双键，和三键。任一 CH2可以被0, S，或NH取代；Y代表：
[0012]
[0013] 其中，Y1代表CH 2, 0, S，NH ;￥2和Y3分开时各自代表不同，可分别代表H，0H， NHCOCH3, NHCOC2H5, Cl，F，&，I，或结合起来共同代表氧或 2 个氢；Y4代表 CH2, -(CH2)n-, 0， S，NH ;R4代表 H，CH2CONH2, CH2CH2CONH2, CH2COOCH3, CH2COOC2H5, CH2NHC0CH3, CH2CH2NHC0CH3， CH2CH2CH2NHC0CH3，CH 2CH2CH2CH2NHCOCH3，任一 1-12 个碳原子的烷基、1-12 个碳原子的烷 氧基、1-12个碳原子的烯基、1-12个碳原子的炔基，芳基，或杂芳基；A代表α -氨基酸或 0_氨基酸残基，11 = 〇，1，2,3,4,5,6,7……；所有的R，-(CH2)n-或-(CH2) m-基团可以是支 链或直链，可以含有C，H，0, S，或N原子，可以有单键，双键，和三键。任何CH2可以被0, S， 或NH取代。
[0014]
代表包括但不限于以下任一芳基或杂芳基：
[0015]
[0017] 其中，X3, X4, X5，和 X6代表 H，F，Cl，Br，I，NHCOCH3, N02, CN，CF3, 0CH3, SCH3, NH2， NHCH3, 0CH3, OC2H5, OC3H7, CH3, C2H5，和C3H7。当化学键不与芳环或杂芳环的原子相连时，这 表示该化学健可以连接于该芳环或杂芳环上的任何位置。
[0018] 药物无论是经过肠胃道吸收还是其他途径吸收，都需要以分子的形式穿过屏障 膜。药物需首先溶解，且如果药物具有理想的生物药学特性，它会通过高浓度的区域到低 浓度的区域，跨过细胞膜进入血液或全身循环系统。所有的生物膜含有脂类作为主要成份。 生物膜结构中起主导作用的分子都具有含有磷酸盐的高极性的头部结构和，在大多数情况 下，两条高度疏水的碳氢尾链。生物膜具有双层结构，亲水头部结构面向两侧的水相区域。 非常亲水的药物无法通过穿过生物膜的脂质层，而非常疏水性的药物则因相似相容的原因 作为生物膜的一部分停留其中，从而不能有效进入内部的细胞质。
[0019] 本发明的目的是通过提高芥子类化合物及其相关化合物在皮肤表面潮湿水分中 的溶解度以及提高其透过生物膜和皮肤屏障的速度，使其可通过透皮给药（外用），从而避 免损伤胃肠道。这些芥子类化合物及其相关化合物的前药有两个相同的结构特点：它们有 一个亲脂性的部分（油溶性部分）和一个在生理PH条件下以质子化形式存在的一级，二 级，或三级胺基团（水溶性部分）。这样的水溶-油溶的平衡是药物有效穿过生物膜屏障 所必需的[Susan Milosovich，et al.，J. Pharm. Sci.，82, 227 (1993)]。带有正电荷的氨基 大大增加了药物在水中的溶解度。这些芥子类化合物及其相关化合物的前药的溶解度是> 250mg/ml，而母药芥子类化合物及其相关化合物的溶解度是< 0. lmg/ml。多数情况下，药 物的溶解是系列过程中最慢和限制速度的步骤。芥子类化合物及其相关化合物在皮肤表面 潮湿水分中的溶解度非常小，不能以单个分子形式有效穿透皮肤。它们长时间停留在皮肤 外因此会导致皮肤损伤。当这些新型的前药以诸如溶液、喷剂、乳液、软膏、乳胶或凝胶等剂 型透皮给药时，它们将迅速溶解在皮肤表面的水分中。这些前药氨基上的正电荷会与生物 膜上的磷酸盐端基的负电荷结合。因此，药物在生物膜外侧的局部浓度很高从而有助于这 些前药通过高浓度区域到低浓度的区域。当这些前药分子进入到生物膜以后，亲水性部分 会推动前药进入细胞质，一种半液态的浓缩水溶液或悬浮液。由于在皮肤外侧的停留时间 短，因此前药不会对皮肤造成损伤。这些前药在人体皮肤中的穿透速度在体外通过改进的 Franz池中测量。其中人体皮肤分离自大腿部位前面或后面的人体皮肤组织（360-400 μπι 厚）。接受溶液由2ml 2%的pH值7. 4磷酸盐缓冲溶液（0. 2Μ)组成并以600转/分的速 度搅拌。这些前药及其母药穿过皮肤的累积总量对时间的关系是用特定的高效液相色谱法 来测定。以〇. 2ml溶于0. 2M pH 7. 4的磷酸盐缓冲溶液的20%的某些前药溶液或0. 2ml溶 于0. 2M pH 7. 4的磷酸盐缓冲溶液的20%的某些芥子类化合物及其相关化合物的悬浊液 作为供体溶液，结果见图1。计算得到，N，N-二乙氨基乙基-4-[双（2-氯乙基）氨基]苯 丁酸酯?氢溴酸盐、4-[双（2-氯乙基）氨基]-N-乙酰基-L-苯丙氨酸-N，N-二乙氨基乙 酯氢溴酸盐、N，N-双（2-氯乙基）氨基磷酰胺-N，N-二乙氨基乙酯氢溴酸盐、二乙氨基乙 基-4-[双（2-甲基硫酰乙基）氨基]苯丁酸酯?氢溴酸盐、苯丁酸氮芥、左旋苯丙氨酸氮芥 透过人体皮肤的表观穿透值分别为I. 〇lmg、l. 10mg、0. 85mg、0. 94mg、0.0 lmg和0. 01mg/cm2/ h。结果说明前药穿透人体皮肤的速度比芥子类化合物及其相关化合物快约1