一種八臂聚乙二醇衍生物、制備方法及其修飾的生物相關(guān)物質(zhì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高分子合成領(lǐng)域，一種八臂聚乙二醇衍生物、制備方法及其修飾的生 物相關(guān)物質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚乙二醇化（PEGylation)是藥物修飾的重要手段之一。其中，官能化聚乙二醇 (PEG)可以利用其含有的活性基團(tuán)與藥物分子（包括蛋白藥物和有機(jī)小分子藥物）、肽類、 糖類、脂類、寡核苷酸、親和配體、輔因子、脂質(zhì)體以及生物材料等通過(guò)共價(jià)鍵進(jìn)行偶聯(lián)，實(shí) 現(xiàn)對(duì)藥物和其他生物相關(guān)物質(zhì)的聚乙二醇修飾。經(jīng)修飾后的藥物分子將具備聚乙二醇的許 多優(yōu)良性質(zhì)（如親水性、柔性、抗凝血性等）。同時(shí)，由于空間排斥效應(yīng)，聚乙二醇修飾后的 藥物避免腎小球的過(guò)濾及生物反應(yīng)如免疫反應(yīng)，使其比未修飾的藥物在血液中有著更長(zhǎng)的 半衰期。例如：Greenwald等人（J. Org. Chem. 1995,331-336)通過(guò)與聚乙二醇偶聯(lián)的手段 修飾紫杉醇，增加其水溶性。
[0003] 自1995年，Monfardini將兩根線性甲氧基聚乙二醇分別接到賴氨酸的兩個(gè)氨基 上得到兩臂的分叉型（V型）聚乙二醇，再將賴氨酸的羧基活化成琥珀酰亞胺活性酯，并用 于蛋白質(zhì)修飾研宄（Bioconjugate Chem. 1995,6,62-69)以后，這種方法被推廣為最普遍的 制備單一官能化的支化聚乙二醇及其藥物衍生物的方法，并已經(jīng)在三種商業(yè)化的藥物中得 到應(yīng)用。相比于相同分子量的線性聚乙二醇，由于具有特殊的分子形態(tài)，帶支鏈的聚乙二醇 可以在藥物的表層形成一層傘形的保護(hù)層，增大了藥物分子周圍的空間位阻，比線性聚乙 二醇能更有效地阻止體內(nèi)其它大分子物質(zhì)對(duì)藥物的進(jìn)攻，減少了藥物在生物體內(nèi)失活或被 酶水解的程度，延長(zhǎng)了藥物在體內(nèi)的作用時(shí)間。
[0004] 除線性單官能化、線性雙官能化聚乙二醇產(chǎn)品外，多臂聚乙二醇如三臂聚乙二醇、 四臂聚乙二醇、六臂聚乙二醇、八臂聚乙二醇等，因其在結(jié)構(gòu)、載藥量上的優(yōu)勢(shì)在市場(chǎng)上也 開始占據(jù)一席之地。尤其是對(duì)于小分子藥物，由于溶解性低、毒副作用大，極大地限制了其 在臨床上的應(yīng)用。而采用傳統(tǒng)的線性結(jié)構(gòu)，不論是單官能化還是雙官能化，在提升溶解性并 降低毒副作用的同時(shí)，也往往由于藥物分子被PEG鏈所包埋，而導(dǎo)致藥物活性大大降低。相 對(duì)于線性結(jié)構(gòu)、多臂支化結(jié)構(gòu)的聚乙二醇衍生物，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)溶解性的提高、毒副作用的降 低和藥物活性的高保持度。此外，多臂結(jié)構(gòu)的體系粘度大大降低，還有利于獲得更佳的藥代 動(dòng)力學(xué)。目前已有兩例四臂聚乙二醇修飾的小分子藥物進(jìn)入臨床II、III期。
[0005] 八臂聚乙二醇衍生物相比于四臂聚乙二醇，可提供更高的載藥量，更好的溶解性 和更高的藥物活性?，F(xiàn)有公開的八臂聚乙二醇結(jié)構(gòu)有三聚季戊四醇（-〇[ch 2c(ch2o-)2ch 20]3-)及六聚甘油（-〇[ch2ch(o-)ch2o] 6-)兩種八價(jià)中心結(jié)構(gòu)，但據(jù)我們所知尚未有進(jìn)入臨 床前研宄或臨床階段的案例。
[0006] 由于現(xiàn)有的八臂聚乙二醇分子結(jié)構(gòu)內(nèi)部的醚鍵比較穩(wěn)定，聚乙二醇分子不可降 解，且由于聚乙二醇的八價(jià)中心結(jié)構(gòu)具有不對(duì)稱性，導(dǎo)致引發(fā)環(huán)氧乙烷聚合時(shí)反應(yīng)活性有 差異，使得聚乙二醇的鏈長(zhǎng)參差不齊，分子量均一性不夠理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明是針對(duì)上述背景，提供一種八臂聚乙二醇衍生物、制備方法及其修飾的生 物相關(guān)物質(zhì)。本發(fā)明所涉及的八臂官能團(tuán)化聚乙二醇分子具有類似中心對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，在產(chǎn) 品合成過(guò)程中，分子量及其分布控制更加精確。分子結(jié)構(gòu)中可引入可降解基團(tuán)，允許在特定 的環(huán)境下發(fā)生降解釋藥，從而提高藥物的主動(dòng)靶向性，可用于制備環(huán)境響應(yīng)性的藥物。
[0008] 本發(fā)明的上述目的通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種八臂聚乙二醇衍生物，其結(jié) 構(gòu)如通式（1)所示：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種八臂聚乙二醇衍生物，其特征在于，所述八臂聚乙二醇衍生物的結(jié)構(gòu)如通式 (1)所示：
其中，八臂聚乙二醇衍生物具有8個(gè)PEG鏈，且具有一個(gè)八價(jià)中心結(jié)構(gòu)⑶RE8;所述八 價(jià)中心結(jié)構(gòu)含有由一個(gè)四價(jià)中心結(jié)構(gòu)U和四個(gè)三價(jià)支化結(jié)構(gòu)Ep E2、E3、E4組合而成的核
O中，U為四價(jià)中心結(jié)構(gòu)；E2、E3、E 4S連接于四價(jià)中心結(jié)構(gòu)U的三 價(jià)支化結(jié)構(gòu)，且在同一分子中，EpEyEy E4可以彼此相同也可以不同； 1^11、1^12、1^21、1^22、1^ 1、1^2、1^41、1^42為連接聚乙二醇鏈段與0)1?的八個(gè)端基的二價(jià)連接基； Ln、L12、L21、L22、L31、L 32、L41、L42各自獨(dú)立地存在或不存在，且在同一分子中相同； n1、n2、n3、n4、n5、n 6、n7、n8為PEG鏈段的聚合度，各自獨(dú)立地選自2至約 1000，且在同一 分子中可以彼此相同或不同； 化、n2、n3、n4、n5、n6、n 7、118對(duì)應(yīng)的PEG鏈段各自獨(dú)立為多分散性或單分散性； G為末端支化基團(tuán)，選自三價(jià)或更高價(jià)態(tài)的連接基，連接PEG鏈段與末端的功能性基 團(tuán)；Ltl為二價(jià)連接基，連接PEG鏈段與末端支化基團(tuán)G ; g為O或1 ;整數(shù)k為1或2~250 ;當(dāng)八個(gè)分支鏈末端的k均大于2時(shí)，八個(gè)分支鏈末 端的k可以各自獨(dú)立地相等或不同； g = 0時(shí)，k = 1，L、G均不不存在； g = 1時(shí)，G存在，Ltl可以存在或不存在，k為2~250 ; F中含有功能性基團(tuán)，F(xiàn)的結(jié)構(gòu)為其中，q、qi各自獨(dú)立地為0或I ;Z 自獨(dú)立地為二價(jià)連接基；Rtll為能與生物相關(guān)物質(zhì)相互反應(yīng)的功能性基團(tuán)； 所述八臂聚乙二醇衍生物可穩(wěn)定存在或可降解；同一分子中，U、Ep E2、E3、E4、Ln、L12、 L21、L22、L31、L32、L41、L 42、Lci、G、（Z2)(Z1) ql各自獨(dú)立地可穩(wěn)定存在或可降解，且上述任一種 與相鄰基團(tuán)形成的連接基各自獨(dú)立地可穩(wěn)定存在或可降解。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述八臂聚乙二醇衍生物，其特征在于，所述EiQ = 1，2, 3, 4)中任 兩個(gè)三價(jià)支化中心之間的最大鏈長(zhǎng)DEmax、DEmax與最短鏈長(zhǎng)D Emin的差值d DE、兩個(gè)分支的長(zhǎng)度 差dE2，滿足以下條件中至少1個(gè)：DEmax< 15、dDE彡2、dE2彡1。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述八臂聚乙二醇衍生物，其特征在于，所述n prvivrvivnj；、]^、 118對(duì)應(yīng)的PEG分支鏈均為多分散性，且η產(chǎn)η η η η η η η 8;數(shù)均分子量 選自5~至約500 ;更優(yōu)選約11至約500 ;更優(yōu)選約22至約500 ;更優(yōu)選約30至約250 ;更 優(yōu)選約34至約150。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述八臂聚乙二醇衍生物，其特征在于，所述n Prvrvrvrvrvrv η8對(duì)應(yīng)的PEG分支鏈均為多分散性，數(shù)均分子量?jī)?yōu)選約500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1500， 2000, 2500, 3000, 3350, 3500, 4000, 5000, 5500, 6000, 6500, 7000, 7500, 8000, 8500, 9000, 95 00, 10000, 11000, 12000, 13000, 14000, 15000, 16000, 17000, 18000, 19000 或 20000Da ;更優(yōu) 選約 1000, 1500, 2000, 2500, 3000, 3350, 3500, 4000, 5000, 5500, 6000, 6500, 7000, 7500, 800 0, 8500, 9000, 9500, 10000, 11000 或 12000Da ;更優(yōu)選約 1000, 1500, 2000, 3000, 3350, 3500， 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000 或 1000 ODa ;更優(yōu)選約 1500, 2000, 3350, 3500, 4000, 5000 或 6000Da。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述八臂聚乙二醇衍生物，其特征在于，所述n Prvrvrvrvrvrv 118對(duì)應(yīng)的PEG分支鏈均為單分散性，且Ii1= η2= η3= η4= η5= η6= η7= η8;其EO單元 數(shù)選自2~70 ;更優(yōu)選3~70 ;更優(yōu)選3~70 ;更優(yōu)選3~50 ;更優(yōu)選3~25。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述八臂聚乙二醇衍生物，其特征在于，其降解性質(zhì)選自以下任一 種情況：（a)僅U可降解； (b) 僅U-Ei (i = 1，2, 3or 4)的4個(gè)連接位置可降解； (c) 僅Ei (i = 1，2, 3, 4)的四個(gè)三價(jià)支化結(jié)構(gòu)可降解； (d) 僅在 Ei-Lil-O (i = 1，2, 3or 4) Ai-Li2-CKi = 1，2, 3or 4)的八個(gè)連接位置可降解； (e) 僅在-(Z2)(Z1) ql-的位置可降解，含其與PEG側(cè)的相鄰基團(tuán)形成的連接基； (f) g = 1，且僅在Ltl的位置可降解； (g) g = 1，且僅在G內(nèi)可降解。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述八臂聚乙二醇衍生物，其特征在于，所述八價(jià)中心CORE 8 (0-) 8、 末端選自以下任一種組合： (1) 具有穩(wěn)定的八價(jià)中心和穩(wěn)定的末端； (2) 具有穩(wěn)定的八價(jià)中心和可降解的末端； (3) 具有可降解的八價(jià)中心和穩(wěn)定的末端； (4) 具有可降解的八價(jià)中心和可降解的末端； 其中，g選自〇或1;當(dāng)g = 〇時(shí)，具有二價(jià)末端-O(Z2)q(Z1)ql-;當(dāng)g = 1時(shí)，具有支化 末端-O-Ltl-G- ((Z2) q (Z上r) k;當(dāng)CORE 8 (0-) 8可降解時(shí)，包含1個(gè)或更多的可降解的連接基。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述八臂聚乙二醇衍生物，其特征在于，所述U支化結(jié)構(gòu)或含環(huán)狀結(jié) 構(gòu)；所述U可穩(wěn)定存在或可降解。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述八臂聚乙二醇衍生物，其特征在于，所述E i、E2、E3、匕具有相同 的結(jié)構(gòu)類型，均具有三價(jià)原子核、或均具有三價(jià)不飽和鍵核、或均具有三價(jià)環(huán)狀核；Ep E2、 E3、E4具有相同的穩(wěn)定性，均可穩(wěn)定存在，或均可降解。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述八臂聚乙二醇衍生物，其特征在于，所述E i、E2、E3、E4具有相 同的結(jié)構(gòu)Etl，且E tl含有原子CM 3、不飽和鍵CB3、環(huán)狀結(jié)構(gòu)0：3中任一個(gè)三價(jià)核結(jié)構(gòu)；其中，CM 3 選自三價(jià)氮原子核、三價(jià)碳原子核、三價(jià)硅原子核、三價(jià)磷原子核中任一種；其中，環(huán)狀結(jié)構(gòu) 選自脂肪族環(huán)、芳香族環(huán)、糖環(huán)、縮合環(huán)中任一種。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述八臂聚乙二醇衍生物，其特征在于，所述E ^含有
中任一個(gè)三價(jià)核結(jié)構(gòu)； 其中，&為氫原子，或選自以下任一種基團(tuán)：甲基、乙基、正丙基、異丙基、丁基、戊基、己 基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、 十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基、芐基、取代的C 1^烷基、取代的芳烴基、取代的 CV2tl開鏈雜烴基、取代的雜芳烴基；R i優(yōu)選為氫原子、甲基、乙基、正丙基、異丙基、丁基、戊 基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、C1M鹵代烴基、鹵代乙酰基或烷氧基取代的CV ltl脂肪烴基； 札最優(yōu)選為氫原子、甲基或乙基； 其中，R37選自C H徑基，更優(yōu)選C H烷基，最優(yōu)選甲基； 其中，M19為氧原子或硫原子； 其中，]\15、1/[6、]/[7、]/[23為成環(huán)原子，各自獨(dú)立地選自碳原子、氮原子、磷原子、娃原子中任一 種；15為為、1/[23所在的環(huán)狀結(jié)構(gòu)為3~50元環(huán)，優(yōu)選3~32元環(huán)，更優(yōu)選3~18元環(huán)，更 優(yōu)選5~18元環(huán)；所述環(huán)狀結(jié)構(gòu)選自以下組中任一種、任一種的被取代形式、或任一種的被 雜化形式：環(huán)己烷、呋喃糖環(huán)、吡喃糖環(huán)、苯、四氫呋喃、吡咯烷、噻唑烷、環(huán)己烷、環(huán)己烯、四 氫吡喃、哌啶、1，4-二氧六環(huán)、吡啶、噠嗪、嘧啶、吡嗪、1，3, 5-三嗪、1，4, 7-三氮雜環(huán)壬烷、 環(huán)三肽、萌、二氫化萌J引噪、異η引噪、嘌呤、萘、二氫蒽、氧雜蒽、硫代咕噸、二氫菲、?ο, Ii-二 氫-5Η-二苯并[a, d]環(huán)庚燒、二苯并環(huán)庚稀、5-二苯并環(huán)庚稀酮、喹啉、異喹啉、荷、味挫、亞 氨基二芐、萘乙環(huán)、二苯并環(huán)辛炔、氮雜二苯并環(huán)辛炔。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述八臂聚乙二醇衍生物，其特征在于，所述E ^含有以下任一結(jié) 構(gòu)：
其中，95為H原子、甲基、乙基或丙基；當(dāng)Q 5位于環(huán)上時(shí)，可以 是一個(gè)或更多個(gè)；當(dāng)大于1個(gè)時(shí)，可以為相同結(jié)構(gòu)，也可以為兩種或兩種以上不同結(jié)構(gòu)的組 合。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述八臂聚乙二醇衍生物，其特征在于，所述E ^含有氧基、硫基、 仲氨基、二價(jià)叔氨基與羰基中1個(gè)、2個(gè)或3個(gè)相同或不同的二價(jià)連接基封端；當(dāng)參與構(gòu)成 活性陰離子聚合的引發(fā)劑分子時(shí)，不含羰基、仲氨基。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述八臂聚乙二醇衍生物，其特征在于，所述E ^選自以下任一結(jié) 構(gòu)：
5 當(dāng)構(gòu)成活性陰離子聚合的引發(fā)劑分子時(shí)不含羰基、仲氨基的結(jié)構(gòu)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述八臂聚乙二醇衍生物，其特征在于，所述E ^為氨基酸或其衍 生物的三價(jià)骨架結(jié)構(gòu)，但不參與構(gòu)成活性陰離子聚合的引發(fā)劑分子；其中，氨基酸為L(zhǎng)-型 或D-型；氨基酸或其衍生物來(lái)來(lái)源于以下任一種：絲氨酸、蘇氨酸、半胱氨酸、絡(luò)氨酸、羥脯 氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、賴氨酸、精氨酸、瓜氨酸、組氨酸、色氨酸。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述八臂聚乙二醇衍生物，其特征在于，所述U包含原子CM 4、不飽 和鍵CB4、環(huán)狀結(jié)構(gòu)CC4中任一個(gè)四價(jià)核結(jié)構(gòu)，或包含兩個(gè)三價(jià)核結(jié)構(gòu)；其中，CM 4選自四價(jià) 碳原子核、四價(jià)硅原子核、四價(jià)磷原子核中任一種；其中，所述環(huán)狀結(jié)構(gòu)選自以下組中任一 種、任一種的被取代形式、或任一種的被雜化形式：呋喃糖環(huán)、吡喃糖環(huán)、輪環(huán)藤寧、環(huán)四肽、 四氫呋喃、吡咯烷、噻唑烷、環(huán)己烷、苯、環(huán)己烯、四氫吡喃、哌啶、1，4-二氧六環(huán)、吡啶、噠嗪、 嘧啶、吡嘆、萌、二氫化?、^引噪、異B引噪、嗓呤、萘、二氫蒽、氧雜蒽（咕噸）、硫代咕噸、二氫 菲、10, 11-二氫-5H-二苯并[a, d]環(huán)庚燒、二苯并環(huán)庚稀、5-二苯并環(huán)庚稀酮、喹啉、異喹 啉、芴、咔唑、亞氨基二芐、四甲基四氫二茚、雙嘧哌胺醇骨架、四價(jià)三聚乙二醛水合物的環(huán) 骨架、四價(jià)的2, 4-位兩個(gè)羥基被保護(hù)的D-山梨糖醇的六元環(huán)骨架。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述八臂聚乙二醇衍生物，其特征在于，所述U含有以下任一種四 價(jià)基團(tuán)Utl:
其中，整數(shù)j選自2~20 ;其中，整數(shù)J1選自2~20 ;其中，dj對(duì)應(yīng)單分散結(jié)構(gòu)，且dj 選自1~70 ;其中，R29選自C3_2(l亞烷基，具有直鏈、支鏈或含環(huán)狀結(jié)構(gòu)；其中，乂 1選自甲基、乙 基、正丙基、異丙基、叔丁基、戊基、己基、稀丙基、辛基、二苯甲基、苯基、辛基、硝基辛基、對(duì) 甲氧基芐基、三氟甲基芐基中任一種；當(dāng)〇?匕(〇-)8可穩(wěn)定存在時(shí)，U不為

18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述八臂聚乙二醇衍生物，其特征在于，所述U以4個(gè)選自氧基、 硫基、仲氨基、二價(jià)叔氨基、羰基的相同或不同的二價(jià)連接基封端；當(dāng)構(gòu)成活性陰離子聚合 的引發(fā)劑分子時(shí)，以4個(gè)選自氧基、硫基、二價(jià)叔氨基的相同或不同的二價(jià)連接基封端。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述八臂聚乙二醇衍生物，其特征在于，所述U ^與4個(gè)選自以下
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述八臂聚乙二醇衍生物，其特征在于，所述U為
*? X 獨(dú)立地選自2~20,在同一分子中可以相同或不同。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1所述八臂聚乙二醇衍生物，其特征在于，所述CORE 8(0-)8不含有 O(CH2CH2O) j3的片段；當(dāng)EO單元數(shù)小于j 3時(shí)，以單分散形式存在；其中，j3> 10,優(yōu)選j3>3， 進(jìn)一步優(yōu)選j3> 2。
22. 根據(jù)權(quán)利要求10所述八臂聚乙二醇衍生物，其特征在于，所述U選自以下的組：由 二