骨靶向抗腫瘤藥物中間體N-Boc-N′-3,3-雙(二乙氧膦酰基)丙基甘氨酰胺的合成

廖昌軍, 袁立華, 蔣慶琳

(1. 四川大學 化學學院,四川 成都 610064; 2. 成都醫學院 藥學院，四川 成都 610083)

骨腫瘤在臨床上是一種常見病，其危害性和治療難度相當大，因其來源不同，可分為原發與繼發兩種[1]。研究發現各種癌癥50%以上都會有骨轉移瘤的出現[2]。骨疾病治療中普遍存在的難點是由于骨組織硬度大、滲透性差和生理生化過程特殊，治療藥物難以有效的轉運到作用部位，并且某些藥物需要全身給藥，才能在骨組織中達到治療濃度，既增加劑量，經濟費用高，對病人的非骨組織和器官也帶來了不必要的毒副作用。因此針對骨腫瘤疾病設計的靶向抗腫瘤藥物應運而生，迄今已有多種結構單元被研究用來作為骨靶向連接藥物的載體，例如:四環素類[3]、鄰羥基羧酸小雜環類[4]、聚丙二酸酯類[5]和偕二磷酸[6]，其中以偕二磷酸骨靶向性最為顯著。

骨組織中無機鹽占骨干重的2/3，其成分主要為羥磷灰石結晶，而偕二磷酸化合物含有P-C-P結構和磷羥基結構，能通過磷酸基團上的氧原子和羥基與羥磷灰石晶體中的鈣離子發生多位點協同鰲合而發揮其骨靶向作用[7，8]，利用偕二磷酸良好的趨骨性，將化療藥物與偕二磷酸骨靶向載體通過化學方法偶聯起來，使化療藥物集中于骨組織中，發揮其靶向化療殺滅腫瘤細胞的功能，減少其全身分布和毒副作用。在以偕二磷酸做為載體的骨靶向抗腫瘤藥物合成中，有無橋偶聯[9]和有橋偶聯[10]兩種方式。無橋偶聯相對于有橋偶聯，靶向性低；有橋鏈接目前大多采用醇做橋，以醚鍵鏈接[11]，進入體內后不易代謝。

本文在偕二磷酸載體上設計延長一個橋鏈，采用甘氨酸二肽(Ⅱ)作橋，以酰胺鍵作偶聯，合成了骨靶向前藥的關鍵中間體——N-Boc-N′-3,3-雙(二乙氧膦酰基)丙基甘氨酰胺(4, Scheme 1)。

本設計不僅可以使二磷酸更好地暴露在外，從而有更高的骨親和性，而且用Ⅱ作橋，可使其在體內酰胺水解酶的作用下水解酰胺鍵釋放出原藥，代謝成甘氨酸，在起到治療疾病作用的同時不至于對人體產生毒副作用。

1 實驗部分

1．1 儀器與試劑

瓦里安400 MHz型核磁共振儀[CDCl3(1H)或DMSO-d6(13C)為溶劑，TMS為內標]；島津FR-8400型紅外光譜儀(KBr壓片)；安捷倫Q-TOF型高分辨質譜儀。

亞甲基偕二膦酸四乙酯(Ⅰ),分析純,上海杰爾遜醫藥技術有限公司；N,N′-二環己基碳二亞胺(DCC)和1-乙基-3-(3-二甲胺丙基)碳二亞胺鹽酸鹽(EDCI),分析純,國藥集團化學試劑有限公司；N-羥基苯并三氮唑(HOBT),分析純,武漢嘉凱隆精細化工有限公司;其余所用試劑均為分析純。

1.2 合成

(1) 亞乙烯基偕二膦酸四乙酯(1)的合成

在反應瓶中加入無水二乙胺10.20 g(140 mmol),混合多聚甲醛20.80 g(700 mmol)和無水甲醇250 mL,攪拌下回流反應至透明;于室溫滴加Ⅰ 40 g(140 mmol),滴畢,回流反應24 h。減壓濃縮后加入干燥甲苯200 mL，再減壓濃縮(盡可能除去甲醇)得透明深棕色油狀液體;用甲苯(150 mL)溶解后加入對甲苯磺酸(TsOH)，攪拌下回流反應12 h。濃縮后用氯仿(150 mL)溶解,用水(2×50 mL)洗滌,無水硫酸鈉干燥，濃縮后經硅膠快速柱層析[洗脫劑: A=V(石油醚) ∶V(丙酮)=3 ∶1]純化得無色油狀液體139.6 g，產率86%(79.0%[12])。

(2) 3,3-雙(二乙氧基膦酰基)-1-硝基丙烷(2)的合成

在反應瓶中加入19.75 g(32.3 mmol)的氯仿(120 mL)溶液，攪拌下依次加入水20 mL，硝基甲烷39.5 g(323 mmol), KOH 1 g和三乙基芐基氯化銨(TEBA) 500 mg,劇烈攪拌下于室溫反應24 h。 分液，水層用氯仿(2×50 mL)萃取，合并有機層，用飽和氯化鈉溶液洗滌，無水硫酸鈉干燥，濃縮后經硅膠快速柱層析(洗脫劑: A=4 ∶1)純化得黃色油狀液體210 g,產率85%(91.5%[13])。

(3) 3,3-雙(二乙氧基膦酰基)丙基胺(3)的合成

在反應瓶中加入2200 mg(0.55 mmol)的甲醇溶液和10%Pd/C 20 mg，常壓通H2反應24 h。抽濾，濾液用甲醇洗滌，旋干溶劑得3粗品(遇硅膠不穩定，直接用于下一步反應)。

(4)4的合成

在反應瓶中加入3粗品184.2 mg(0.56 mmol), Ⅱ 174.2 mg(0.75 mmol)的THF(10 mL)溶液，DCC 146.9 mg(0.70 mmol)和HOBT 98.6 mg(0.72 mmol),攪拌下于室溫反應24 h。抽濾，濾液用THF洗滌，旋干后用二氯甲烷溶解，經硅膠快速柱層析[洗脫劑:V(二氯甲烷) ∶V(甲醇)=70 ∶1]純化得淡黃色油狀液體4174 mg，產率57%;1H NMRδ: 4.15(m, 8H, f-H), 3.95(s, 2H, b-H), 3.89(s, 2H, a-H), 3.45(s, 2H, c-H), 2.39(m, 1H, e-H), 2.15(m, 2H, d-H), 1.44(s, 9H, CH3in Boc), 1.34(t, 12H, g-H);13C NMRδ: 169.8, 168.8, 156.0, 78.3, 62.1, 43.6, 42.1, 40.3, 39.2, 28.3, 16.4; IRν: 3 295, 2 981, 2 933, 1 668, 1 532, 1 245, 1 097, 1 024 cm-1; MSm/z: Calcd for C20H41N3O10P2546.233 9, found 546.233 0{[M+H]+}。

2 結果與討論

在合成2時，分別采用TEBA和三乙基芐基碘化銨(TEIA)為相轉移催化劑，雖然產率分別達到85%和90%，但由于TEIA價格較高，為了降低了成本，本文選用TEBA為催化劑。

合成4時，用DCC或EDCI為縮合劑，TLC分析都取得理想效果，但收率EDCI法明顯低于DCC法。其原因可能是4的結構由親水的二肽部分和親油的二磷酸部分組成，類似于表面活性劑，在后處理過程中用水洗滌易造成產率損失。

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