骨靶向抗腫瘤藥物中間體N-Boc-N′-3,3-雙(二乙氧膦?；?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(yī)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(fā)與繼發(fā)兩種[1]。研究發(fā)現(xiàn)各種癌癥50%以上都會有骨轉移瘤的出現(xiàn)[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(jīng)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(huán)素類[3]、鄰羥基羧酸小雜環(huán)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(fā)生多位點協(xié)同鰲合而發(fā)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(lián)起來，使化療藥物集中于骨組織中，發(fā)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(lián)[9]和有橋偶聯(lián)[10]兩種方式。無橋偶聯(lián)相對于有橋偶聯(lián)，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(nèi)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(lián)，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(nèi)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(chǎn)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(nèi)標]；島津FR-8400型紅外光譜儀(KBr壓片)；安捷倫Q-TOF型高分辨質(zhì)譜儀。

亞甲基偕二膦酸四乙酯(Ⅰ),分析純,上海杰爾遜醫(yī)藥技術有限公司；N,N′-二環(huán)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(jīng)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(chǎn)率86%(79.0%[12])。

(2) 3,3-雙(二乙氧基膦?；?-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(jīng)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(chǎn)率85%(91.5%[13])。

(3) 3,3-雙(二乙氧基膦?；?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(wěn)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(jīng)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)率損失。

[1] 徐萬鵬, 馮傳漢. 骨科腫瘤學[M].北京:人民軍醫(yī)出版社,2001.

[2] Fleisch H, Russell R G G, Straumann F. Effect of pyrophosphate on hydroxyapatite and Its implicaitons in calcium homeostasis[J].Nature,1966,212:901-903.

[3] Pierce W M, Waite Leonard C. Bone targeted inhibitors of carbonic anhydrase[P].EP 201 057,1997.

[4] Fleisch H, Russel R G G, Francis M D. Diphosphonates inhibit formation of calcium Phosphate crystals in vitro and pathological calcification in vivo[J].Science,1969,165:1262- 1264.

[5] Fleisch Herbert. Bisphosphonates mechanisms of action Endocr[J].Rev,1998,19(1):80-100.

[6] Russel R G G, Rogers M J. Bisphosphonates from the laboratory to the clinic and back again[J].Bone,1999,25(1):97-106.

[7] Sturtz Georges, Voison Patricia. Preparation of gemdiphosphonate analogs of metrotrexate as antitumor agents[P].WO 806 158,1998.

[8] Thompson Wayne J, Thompson David D, Anderson Paul S. Polymalonic acids as bone affinity agents[P].EP 034,1961.

[9] 陳慧,吳林艷. 3-(1′,1′-雙膦酸)乙基-5-氟尿嘧啶的合成及其初步的骨靶向性研究[J].華西藥學雜志,2005,20(1):010-012.

[10] Gil L, Han Y, Opas E E,etal. Prostaglandin E2-bisphosphonate conjugates potential agents for treatment of osteoporosis[J].Bioorg Med Chem,1999,7:901-919.

[11] Sugioka Tatsuo, Inazu Mizuho. Preparation of estrogen bisphosphonates for treatment of Bone disease[P].EP 548 884,1993.

[12] Degenhardt Charles R, BurdsaIL Don C. Synthesis of ethemlidenebis(phosphonic acid) and its tetraalkyl esters[J].Org Chem,1986,51:3488-3490.

[13] Winckler W, Pieper T H, Keppler B K. Preparation of octaethyl-3-aminopentane-1,1,5,5-tetra kisphosphonate by catalvtic hvdrogenation of the corresponding 3-nitrocompound phosphorus[J].Sulfur and Silicon,1996,112:137-14.