葡萄糖-聚乙二醇-姜黃素的合成及其對姜黃素性能的改善*

厲鳳霞， 李曉麗， 李 斌

(東北林業大學 理學院 高分子阻燃新材料的分子設計與制備黑龍江省高校重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150040)

姜黃素(1)被美國國立腫瘤所列為第三代癌化學預防藥，具有廣泛的藥理作用，如抗癌、抗炎、抗氧化、抗腫瘤、抗HIV等。但1存在水溶性差，在中性至堿性條件下不穩定，見光易分解，進入體內后易被代謝，生物利用度低等缺點，極大地限制了其臨床應用。為了改善1的生物性能，可將其放在脂質體[1]、固體分散劑[2]、膠束[3]、納米粒子[4]和微乳液[5]中，形成磷脂-1復合物或合成類似結構的姜黃素衍生物[6，7]。其中，聚乙二醇(PEG)支載1，可以改善其生物相容性，提高水溶性，降低毒副作用，延長在血液中的半衰期等。

Scheme 1

腫瘤治療靶向給藥也是目前的研究熱點之一，如惡性腫瘤細胞表面存在葉酸受體、葡萄糖受體等，將此類物質作為主動靶向頭基[8，9]可以改善靶向給藥。

為了改善1的水溶性及其腫瘤給藥的靶向性，本文通過二環己基碳酰亞胺/二甲氨基吡啶(DCC/DMAP)偶聯法，分別將葡萄糖(Glu)和1引入雙端羧基化的聚乙二醇(2a～2c)鏈兩端，構建了葡萄糖靶向聚乙二醇支載姜黃素[葡萄糖-聚乙二醇-姜黃素(4a～4c), Scheme 1]，其結構經1H NMR和IR表征。用UV測定了4中1的含量及其在緩沖溶液中的穩定性。結果表明，當用PEG 2000, PEG 4000, PEG 6000為支載劑時，4中1的水溶解度分別為651.6 μg·mL-1, 533.3 μg·mL-1, 258.4 μg·mL-1；4在pH 7.4的緩沖溶液中浸泡26 h時，1的質量損失分別為19.05%, 26.33%, 49.96%，即PEG支載可顯著改善1的水溶性和穩定性。

1 實驗部分

1．1 儀器與試劑

T6型紫外分光光度計(UV);Bruker Avance 300MHz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內標);Nicolet Avator 360 FT-IR型紅外光譜儀(KBr壓片)。

1，天津光復精細化工研究所；PEG(Mw 2 000， 4 000， 6 000，用前經干燥處理)，北京益利化學品有限公司；丁二酸酐，天津市化學試劑一廠；DCC，上海科豐化學試劑有限公司；DMAP，國藥基團化學試劑有限公司；Glu，北京益利化學品有限公司；其余所用試劑均為分析純。

1．2 合成

(1) Glu-OH的合成

在圓底燒瓶中依次加入Glu 100 g，乙酸鈉80 g和乙酸酐500 mL，攪拌下于100 ℃反應3 h。倒入冰水中析晶，過濾，濾餅用冷水洗滌三次，用乙醇重結晶得白色棱形晶體全乙酰化葡萄糖(Ⅰ)，產率79.2%, m.p.129. 5 ℃～131. 0 ℃; IRν: 2 969(C-H), 1 746(C=O), 1 225, 1 155, 1 079, 1 038(C-O-C), 913 cm-1。

在反應瓶中加入Ⅰ 40 g的無水乙腈(200 mL)溶液，攪拌下滴加80%水合肼7.5 mL，冰浴冷卻下反應24 h。用5%NaCl溶液洗滌，無水MgSO4干燥,旋蒸脫溶得無色黏稠液體Glu-OH，產率67.8%。

(2)2的合成(以2a為例)

在反應瓶中依次加入PEG2000 10 mmol，丁二酸酐50 mmol,少量DMAP和干燥氯仿150 mL，攪拌使其溶解，于70 ℃(油浴)反應過夜。用飽和NaCl溶液洗滌，加冰乙醚析晶，過濾，濾餅用乙酸乙酯重結晶得白色固體2a。

分別以PEG 4000和PEG 6000代替PEG 2000，用類似方法合成白色固體2b和2c。

2a: 產率78.3%, m.p.45.2 ℃～45.9 ℃。2b: 產率75.6%, m.p.50.7 ℃～51.2 ℃。2c: 產率70.1%, m.p.53.3 ℃～53.5 ℃; IRν: 2 884(羧基O-H), 1 735(C=O), 1 467, 1 343, 1 280, 1 148, 1 113(C-O-C) cm-1。3 400(醇O-H) cm-1峰基本消失，而在2 884(羧酸O-H) cm-1和1 735(C=O) cm-1出現吸收峰，表明產物是聚乙二醇-二酸，并且νC=O峰隨著聚乙二醇分子量的增大而減弱。

(3)3的合成(以3a為例)

在反應瓶中依次加入2a1 mmol, DCC 0.3 g, DMAP 0.05 g和無水二氯甲烷50 mL，攪拌使其溶解，分批加入Glu-OH 1 mmol，于室溫反應72 h。抽濾，加入冰異丙醇析晶，過濾，濾餅干燥得白色固體3a。

用類似方法合成白色固體3b和3c。

3a: 產率70.2%, m.p.37.8 ℃～38.6 ℃。3b: 產率68.3%, m.p.48.2 ℃～48.5 ℃。3c: 產率67.1%, m.p.51.5 ℃～52.0 ℃。

(4)4的合成(以4a為例)

在反應瓶中依次加入3a0.5 mmol， DCC 0.15 g, DMAP 0.025 g和無水二氯甲烷50 mL，攪拌使其溶解，加入10.5 mmol，于室溫反應72 h。抽濾，濾液用冰異丙醇析晶，過濾，濾餅用無水乙醇重結晶得黃色固體4a。

用類似方法合成黃色固體4b和4c。

4a: 產率65.1%, m.p.34.3 ℃～35.0 ℃。4b: 產率62.3%, m.p.46.4 ℃～47.0 ℃。4c: 產率60.9%, m.p.48.4 ℃～49.2 ℃;1H NMRδ: 2.08(s, 12H, CO2CH3), 2.62, 2.72, 2.91～2.93(m, 8H, OCH2), 3.64(m, OCH2in PEG), 3.86(s, 6H, ArOCH3), 4.11(d, 2H, CH2in Glu), 5.06～5.28(d, 4H, CH in Glu), 5.46(s, 2H, CH2in 1), 5.83(s, 1H, ArOH), 6.34～6.35(d, 2H, =CHCO), 6.58～6.59(d, 1H, CH in Glu), 7.00～7.16(s, 6H, ArH), 7.58～7.62(d, 2H, =CHAr); IRν: 3 426(酚O-H), 1 758(C=O), 1 627(C=C), 1 600～1 500(苯環骨架,表明1連接到PEG上) cm-1。

2 結果與討論

2.1 4中1的質量分數測定

1與4的UV譜圖見圖1。 從圖1可以看出，4的λmax相對1(426 nm)明顯藍移，這可能是1接上PEG后，1的共軛結構電子云密度偏移，極性增強所致。

λ/nm

通過UV測定(λex=426 nm)4的乙醇溶液的吸光度，計算出4中1的質量分數[w(1)=m(1)/m(4)×100%]，結果見表1。由表1可見，w(1)隨著PEG分子量的增大而減小。

表1 PEG分子量對w(1)的影響*

*w(1)=m(1)/m(4)×100/%;45 mg,用無水乙醇溶解，定容至25 mL，UV檢測(λex=426 nm)

2.2 4中1的水溶性

配制1與4的飽和水溶液。用移液管準確移取1 mL溶液于25 mL容量瓶中，用無水乙醇定容，搖勻，作UV測定，由吸光度計算1的水溶性[c(1)/g·mL-1],結果見表2。由表2可見，4的c(1)遠遠大于1的c(1)；其中4a的c(1)最大。

表2 1的水溶性*

*配制1與4的飽和水溶液，用移液管準確移取1 mL溶液于25 mL容量瓶中，用無水乙醇定容，搖勻，作UV測定(λex=426 nm)

2.3 4中1的穩定性

將4a～4c分別溶解在磷酸緩沖溶液(pH 7.4)和鹽酸緩沖溶液(pH 1.0)中，各10份，在恒溫水浴(37 ℃)中振蕩，預定時間取出一份，離心除去固體沉淀，溶液作UV測定,計算4中1的質量損失，結果見圖2。

由圖2(pH 7.4)可以看出，4c中1的質量損失最快，在26 h時達到49.96%，在170 h時就達到89.17%；4a中1在26 h時僅損失19.05%，在217 h時損失63.85%；4b和4c中的1在74 h之后，質量損失速度明顯減慢，而4a中的1在146 h后質量損失速度才減慢，在26 h～122 h基本處于勻速。這可能因為在pH 7.4緩沖溶液中1經歷自身降解過程，PEG2 000能更好地包覆在1周圍，減小緩沖溶液對其影響。

由圖2(pH 1.0)還可以看出，在98 h之前4中1的質量損失[mloss(1)]相差不大，并且各自在122 h之后質量損失變化不大，基本處于穩定；在122 h時，4a的mloss(1)已達到90.83%，4b的mloss(1)為95.70%，4c的mloss(1)為76.03%。這是因為在pH 1. 0緩沖溶液中降解是一個酯鍵斷裂的水解過程，PEG鏈段的長短對酯鍵的作用力大小影響不大。

在50 h之前4a和4b的mloss(1)在pH 7.4緩沖溶液中在pH 1. 0緩沖溶液中小；在50 h之后，在pH 7.4緩沖溶液中在pH 1.0緩沖溶液中小多。而4c的mloss(1)在pH 7.4緩沖溶液中一直比在pH 1.0緩沖溶液中多。

t/h

t/h

3 結論

為提高姜黃素藥物的水溶性和穩定性，本實驗合成了葡萄糖-聚乙二醇-姜黃素。結果表明：聚乙二醇支載的姜黃素水溶性明顯提高，其中聚乙二醇2 000支載的水溶性最好并且姜黃素百分含量最高；并且在pH 7.4緩沖溶液中的降解比純姜黃素的要慢的多，增加了姜黃素穩定性，其中聚乙二醇2 000支載的姜黃素降解的最慢。

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