具有快速皮膚穿透速度的帶正電荷的水溶性的芥子類化合物及其相關(guān)化合物的前藥的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及芥子類化合物（mustards)及其相關(guān)化合物的帶有正電荷，且水溶性 的前藥及其在治療人和動(dòng)物的任何芥子類化合物及其相關(guān)化合物可治療狀態(tài)上的應(yīng)用。具 體地說，本發(fā)明旨在使芥子類化合物及其相關(guān)化合物能快速穿透皮膚從而減少這些藥物在 治療癌癥、牛皮癬和其他疾病時(shí)的副作用。
【背景技術(shù)】
[0002] 癌癥在美國(guó)是排名第二的死亡原因，約占死亡總數(shù)的25%。癌癥的化療在過去的 40年中得到很大發(fā)展，一些以前不能被治愈的癌癥現(xiàn)在可以被治愈。
[0003] 但是根據(jù)目前的知識(shí)幾乎不能區(qū)分癌細(xì)胞和正常細(xì)胞。幾乎所有治療癌癥的藥物 在殺傷癌細(xì)胞的同時(shí)也會(huì)殺傷正常細(xì)胞，尤其是快速分裂的正常體細(xì)胞，如毛囊、胃腸道粘 膜細(xì)胞，和免疫防御系統(tǒng)中的骨髓細(xì)胞。目前化療中最常見的副作用是惡心、頭發(fā)脫落、以 及容易感染。另外，癌癥病人還可能經(jīng)歷其他多種副作用。
[0004] 芥子類化合物是一種烷化劑。它們是反應(yīng)性化合物，可與DNA、RNA和酶反應(yīng)從而 殺死癌細(xì)胞。芥子類化合物可以治療白血病、乳腺癌、卵巢癌和肺癌。Springer等人設(shè)計(jì) 并合成了很多氮芥類化合物用于治療癌癥（Springer，C.J.ea al.美國(guó)專利號(hào)6, 852, 755， 美國(guó)專利號(hào)6, 916, 949,以及美國(guó)專利號(hào)6, 005, 002)。Denny等人討論了硝基芐基芥季 銨鹽類的合成以及其用于低氧選擇性的細(xì)胞毒藥物的用途（Denny，W.A.et al，美國(guó)專利 號(hào)5, 691，371)。Glazier合成了磷酰胺芥、葡磷酰胺芥及其類似物（Glazier，A. U. S. Pat. No. 5, 659, 061)。Farquhar設(shè)計(jì)并合成了新型抗腫瘤醛磷酰胺類似物（Glazier， A. U. S. Pat. No. 5, 091, 552) 〇

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 技術(shù)問題
[0006] 根據(jù)目前的知識(shí)幾乎不能區(qū)分癌細(xì)胞和正常細(xì)胞，幾乎所有治療癌癥的藥物在殺 傷癌細(xì)胞的同時(shí)也會(huì)殺傷正常細(xì)胞，尤其是快速分裂的體細(xì)胞，如毛囊、胃腸道內(nèi)粘膜細(xì) 胞，以及免疫防御系統(tǒng)中的骨髓細(xì)胞。目前化療中最常見的副作用是惡心、頭發(fā)脫落、以及 容易感染。癌癥病人還可能經(jīng)歷其他多種副作用。
[0007] 解決方案
[0008] Kadow等人提出了一種新的方法，其通過服用一種可與腫瘤細(xì)胞結(jié)合的腫瘤選擇 性的抗體-β-內(nèi)酰胺酶綴合物，從而將抗腫瘤藥物傳遞到腫瘤細(xì)胞上（Kadow，J. et al.美 國(guó)專利號(hào)5773435)。另外一種抗癌藥物的給藥方法就是局部給藥。抗癌藥物的局部給藥有 幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：該方法幫助避免抗癌藥物對(duì)胃腸道的直接傷害，并避免了抗癌藥物在肝臟及胃 腸道"首過代謝"中的失活。該方法可以在沒有系統(tǒng)藥物暴露的情況下將藥物局部傳遞至 目的作用位點(diǎn)并達(dá)到適當(dāng)?shù)木植繚舛?。局部藥物傳遞方法與系統(tǒng)給藥方法相比藥物使用量 更少，因此可以減少抗癌藥物的副作用。
[0009] 木發(fā)明涉及新型帶有正電荷的、水溶性的芥子類化合物及其相關(guān)化合物的前藥的 制備及其在醫(yī)藥學(xué)上的應(yīng)用。這些芥子類化合物及其相關(guān)化合物的前藥具有通式（1) "結(jié) 構(gòu)式1"或通式（2) "結(jié)構(gòu)式2"的結(jié)構(gòu)。
[0010]
[0011] 其中，R1代表H，任一 1-12個(gè)碳原子的烷基、1-12個(gè)碳原子的烷氧基、1-12個(gè)碳原 子的烯基，或1-12個(gè)碳原子的炔基，或者芳基或雜芳基；R2代表H，任一 1-12個(gè)碳原子的烷 基、1-12個(gè)碳原子的烷氧基、1-12個(gè)碳原子的烯基，或1-12個(gè)碳原子的炔基，或者芳基或雜 芳基；R3代表H，任一 1-12個(gè)碳原子的烷基、1-12個(gè)碳原子的烷氧基、1-12個(gè)碳原子的烯基， 或1-12個(gè)碳原子的炔基，或者芳基或雜芳基；代表C廠，Bf，Γ，Γ，Ac(T，檸檬酸根或其他 任何負(fù)離子；R代表支鏈或直鏈，-(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(xiàn)，I，OSO 2R4 (R4表示低碳烷基，芳基或雜芳基）。X 2代表Cl，Br，F(xiàn)，I， OSO2R4 (R4表示低碳烷基，芳基或雜芳基）；X 3和 X 4代表 H，F(xiàn)，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-基團(tuán)可以是支鏈或直鏈，可以含有C，H，0, S，或N 原子，可以有單鍵，雙鍵，和三鍵。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分開時(shí)各自代表不同，可分別代表H，0H， NHCOCH3, NHCOC2H5, Cl，F(xiàn)，&，I，或結(jié)合起來共同代表氧或 2 個(gè)氫；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 個(gè)碳原子的烷基、1-12 個(gè)碳原子的烷 氧基、1-12個(gè)碳原子的烯基、1-12個(gè)碳原子的炔基，芳基，或雜芳基；A代表α -氨基酸或 0_氨基酸殘基，11 = 〇，1，2,3,4,5,6,7……；所有的R，-(CH2)n-或-(CH2) m-基團(tuán)可以是支 鏈或直鏈，可以含有C，H，0, S，或N原子，可以有單鍵，雙鍵，和三鍵。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雜芳基：
[0015]
[0017] 其中，X3, X4, X5，和 X6代表 H，F(xiàn)，Cl，Br，I，NHCOCH3, N02, CN，CF3, 0CH3, SCH3, NH2， NHCH3, 0CH3, OC2H5, OC3H7, CH3, C2H5，和C3H7。當(dāng)化學(xué)鍵不與芳環(huán)或雜芳環(huán)的原子相連時(shí)，這 表示該化學(xué)健可以連接于該芳環(huán)或雜芳環(huán)上的任何位置。
[0018] 藥物無論是經(jīng)過腸胃道吸收還是其他途徑吸收，都需要以分子的形式穿過屏障 膜。藥物需首先溶解，且如果藥物具有理想的生物藥學(xué)特性，它會(huì)通過高濃度的區(qū)域到低 濃度的區(qū)域，跨過細(xì)胞膜進(jìn)入血液或全身循環(huán)系統(tǒng)。所有的生物膜含有脂類作為主要成份。 生物膜結(jié)構(gòu)中起主導(dǎo)作用的分子都具有含有磷酸鹽的高極性的頭部結(jié)構(gòu)和，在大多數(shù)情況 下，兩條高度疏水的碳?xì)湮叉?。生物膜具有雙層結(jié)構(gòu)，親水頭部結(jié)構(gòu)面向兩側(cè)的水相區(qū)域。 非常親水的藥物無法通過穿過生物膜的脂質(zhì)層，而非常疏水性的藥物則因相似相容的原因 作為生物膜的一部分停留其中，從而不能有效進(jìn)入內(nèi)部的細(xì)胞質(zhì)。
[0019] 本發(fā)明的目的是通過提高芥子類化合物及其相關(guān)化合物在皮膚表面潮濕水分中 的溶解度以及提高其透過生物膜和皮膚屏障的速度，使其可通過透皮給藥（外用），從而避 免損傷胃腸道。這些芥子類化合物及其相關(guān)化合物的前藥有兩個(gè)相同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：它們有 一個(gè)親脂性的部分（油溶性部分）和一個(gè)在生理PH條件下以質(zhì)子化形式存在的一級(jí)，二 級(jí)，或三級(jí)胺基團(tuán)（水溶性部分）。這樣的水溶-油溶的平衡是藥物有效穿過生物膜屏障 所必需的[Susan Milosovich，et al.，J. Pharm. Sci.，82, 227 (1993)]。帶有正電荷的氨基 大大增加了藥物在水中的溶解度。這些芥子類化合物及其相關(guān)化合物的前藥的溶解度是> 250mg/ml，而母藥芥子類化合物及其相關(guān)化合物的溶解度是< 0. lmg/ml。多數(shù)情況下，藥 物的溶解是系列過程中最慢和限制速度的步驟。芥子類化合物及其相關(guān)化合物在皮膚表面 潮濕水分中的溶解度非常小，不能以單個(gè)分子形式有效穿透皮膚。它們長(zhǎng)時(shí)間停留在皮膚 外因此會(huì)導(dǎo)致皮膚損傷。當(dāng)這些新型的前藥以諸如溶液、噴劑、乳液、軟膏、乳膠或凝膠等劑 型透皮給藥時(shí)，它們將迅速溶解在皮膚表面的水分中。這些前藥氨基上的正電荷會(huì)與生物 膜上的磷酸鹽端基的負(fù)電荷結(jié)合。因此，藥物在生物膜外側(cè)的局部濃度很高從而有助于這 些前藥通過高濃度區(qū)域到低濃度的區(qū)域。當(dāng)這些前藥分子進(jìn)入到生物膜以后，親水性部分 會(huì)推動(dòng)前藥進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，一種半液態(tài)的濃縮水溶液或懸浮液。由于在皮膚外側(cè)的停留時(shí)間 短，因此前藥不會(huì)對(duì)皮膚造成損傷。這些前藥在人體皮膚中的穿透速度在體外通過改進(jìn)的 Franz池中測(cè)量。其中人體皮膚分離自大腿部位前面或后面的人體皮膚組織（360-400 μπι 厚）。接受溶液由2ml 2%的pH值7. 4磷酸鹽緩沖溶液（0. 2Μ)組成并以600轉(zhuǎn)/分的速 度攪拌。這些前藥及其母藥穿過皮膚的累積總量對(duì)時(shí)間的關(guān)系是用特定的高效液相色譜法 來測(cè)定。以〇. 2ml溶于0. 2M pH 7. 4的磷酸鹽緩沖溶液的20%的某些前藥溶液或0. 2ml溶 于0. 2M pH 7. 4的磷酸鹽緩沖溶液的20%的某些芥子類化合物及其相關(guān)化合物的懸濁液 作為供體溶液，結(jié)果見圖1。計(jì)算得到，N，N-二乙氨基乙基-4-[雙（2-氯乙基）氨基]苯 丁酸酯?氫溴酸鹽、4-[雙（2-氯乙基）氨基]-N-乙?；?L-苯丙氨酸-N，N-二乙氨基乙 酯氫溴酸鹽、N，N-雙（2-氯乙基）氨基磷酰胺-N，N-二乙氨基乙酯氫溴酸鹽、二乙氨基乙 基-4-[雙（2-甲基硫酰乙基）氨基]苯丁酸酯?氫溴酸鹽、苯丁酸氮芥、左旋苯丙氨酸氮芥 透過人體皮膚的表觀穿透值分別為I. 〇lmg、l. 10mg、0. 85mg、0. 94mg、0.0 lmg和0. 01mg/cm2/ h。結(jié)果說明前藥穿透人體皮膚的速度比芥子類化合物及其相關(guān)化合物快約1