способ получения конъюгатов альгиновой кислоты
Классы МПК: | C08B37/04 альгиновая кислота; ее производные A61K31/734 альгиновая кислота |
Автор(ы): | Понеделькина Ирина Юрьевна (RU), Одиноков Виктор Николаевич (RU), Лукина Елена Сергеевна (RU), Валиева Лилия Валерьевна (RU), Джемилев Усеин Меметович (RU), Башкатов Сергей Александрович (RU), Суфиярова Роза Шайхальнуровна (RU), Парфенова Тамара Ильинична (RU), Серик Евгений Михайлович (RU) |
Патентообладатель(и): | Институт нефтехимии и катализа РАН Республика Башкортостан (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2005-06-16 публикация патента:
20.09.2006 |
Описан способ получения конъюгатов альгиновой кислоты путем взаимодействия ее с аминосодержащими соединениями (RNH2 ) в присутствии конденсирующего реагента 1-этил-3-[3-(диметиламино)пропил]карбодиимида в водной среде при комнатной температуре, рН 4.7-4.8. В качестве аминосодержащих соединений используют ряд фармакологически значимых аминов: n- и о-аминофенолы, 5- и 4-аминосалициловые, антраниловую и n-аминобензойную кислоты, этиловый эфир n-аминобензойной кислоты (анестезин), -диэтиламиноэтиловый эфир n-аминобензойной кислоты (новокаин), 1-фенил-2,3-диметил-4-аминопиразолон-5(4-аминоантипирин), гидразид изоникотиновой кислоты (изониазид), 2-аминоэтансульфоновую кислоту (таурин), 7-аминоцефалоспориновую кислоту, а также сульфаниламидные препараты, такие как n-аминобензолсульфамид (стрептоцид), n-аминобензолсульфацетамид-натрий (сульфацил-натрий). Производные альгиновой кислоты могут быть использованы в медицине и фармакологии. 1 табл.
Формула изобретения
Способ получения конъюгатов альгиновой кислоты (АК) путем ее взаимодействия с аминосодержащими соединениями в водной среде, рН 4,7-4,8, в присутствии конденсирующего реагента 1-этил-3-[3-(диметиламино)пропил]карбодиимида (EDC), отличающийся тем, что в качестве аминосодержащих веществ используют соединения общей формулы RNH2, где R=С 6Н4OH (остатки n- или о-аминофенола), С 6H4СООН (остатки n-аминобензойной или антраниловой кислот), С6Н3(ОН)СООН (остатки 4- или 5-аминосалициловых кислот), С6Н4СООС2Н5 (остаток этилового эфира n-аминобензойной кислоты), C6 H4COO(CH2)2N(C2H 5)2 (остаток -диэтиламиноэтилового эфира n-аминобензойной кислоты), C5H4NCONH (остаток гидразида изоникотиновой кислоты), CH2СН2SO3Н (остаток 2-аминоэтансульфоновой кислоты), C9O5NSH 10 (остаток 7-аминоцефалоспориновой кислоты), C9 ON2H11 (остаток 1-фенил-2,3-диметил-4-аминопиразолона-5(4-аминоантипирина), а также остатки сульфаниламидных препаратов, содержащих свободную аминогруппу, таких как C6H4SO2 NH2 (остаток n-бензолсульфамида), C6H 4SO2N(Na)COCH3 (остаток n-аминобензолсульфацетамид-натрия) при мольном соотношении реагентов AK:RNH2:EDC=1:1:1.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области химии и биохимии, в частности к способу получения новых веществ, производных альгиновой кислоты, которые могут быть использованы в медицине, фармакологии.
Альгиновая кислота, полисахарид линейного строения, содержится в бурых водорослях, впервые выделена Е.Стендфордом в 1881 году и состоит из остатков -D-маннуроновой и L-гулуроновой кислот, связанных между собой (1 4)-гликозидными связями. В природе альгиновая кислота находится в виде натриевой соли - альгината натрия. Химический состав и молекулярная масса альгината зависят от вида водорослей, используемых в качестве сырья, а также от способов выделения, при этом выход альгината составляет не менее 30% в расчете на высушенное сырье [Методы химии углеводов. Под редакцией чл.-корр. АН СССР Кочеткова Н.К. - Москва: 1967. - 317 С.]. Из альгинатов производятся натрий-, кальций-альгинатные, кальциево-хромовые волокна; последние устойчивы к воспламенению. Альгинаты включают в состав ряда композиционных материалов.
Свойства альгината, как неиммуногенного полисахарида, высокозаряженного полиэлектролита и комплексона, образующего очень вязкие растворы даже при умеренных концентрациях в воде, позволяют применять его в качестве загустителя в пищевом производстве, для изготовления фотографических пленок, извлечения различных металлов (в ионизированной форме) из загрязненной воды [Takeshi G., Matsushima К., Kikuchi Ken-Ichi. Preparation of aiginate-chitosan hybrid gel beads and adsorption of divalent metal ions. Short Communication. // Chemosphere 2004. V.55. P.135-140]. Альгинат также используют в фармакологии в качестве носителя лекарственных средств, например, для капсулирования инсулина [Leung Y.F., O'Shea G.M., Goosen M.F., Sun A.M. Microencapsulation of crystalline insulin or islets of Langerhans: an insulin diffusion study. // Artif. Organ. 1983. V.7(2). P.208-212], дипиридамола [Gursoy A., Kalkan F., Okar I. Preparation and tabletting of dipyridamole alginate-Eudragit microspheres. // J. Microencapsul. 1998. V.15(5). P.621-628] и других субстанций [Hughes M., Vassilakos A., Andrews D.W., Hortelano G., Belmont J.W., Chang P.L. Delivery of a secretable adenosine deaminase through microcapsules a novel approach gene therapy. // Hum. Gene Ther. 1994. V.5(12). P.1445-1455].
На основе альгиновой кислоты или ее натрий-кальциевых солей известны фармакопейные препараты: «Альгимаф» (в сочетании с сульфаниламидным препаратом «Мафенид») и «Альгипор» (в сочетании с антисептиком фурацилином) - ранозаживляющие средства с резорбтивным и регенерирующим действием [Машковский М.Д. Лекарственные средства. - Харьков: Торсинг, 1997. - Т.1, 2. - 590 С.]. Из альгинатного волокна производятся стерильные повязки для обработки раневых поверхностей с обильным отделением экссудата: «Супрасорб-А», «Мелгисорб» и «Калтостат».
В последние годы проявляется большой интерес к получению и исследованию биологических свойств кислых полисахаридов, химически модифицированных по карбоксильной функции. Модификация полисахаридов позволяет изменить их физико-химические и биологические свойства. Конъюгаты полисахаридов с лекарственными субстанциями могут обладать большей растворимостью или продолжительностью действия по сравнению с самими лекарствами, могут использоваться как препараты комбинированного действия. В результате ковалентного связывания с полимерной матрицей может снизиться токсичность аминосодержащих соединений.
Для ковалентного связывания аминосодержащих соединений с кислыми полисахаридами (ПС-СООН) в качестве водоотнимающих реагентов применяются водорастворимые карбодиимиды, например 1-этил-3-[3-(диметиламино)пропил]карбодиимид (EDC). При этом образуются соответствующие амиды
Этим методом (в водной среде при рН 6) был синтезирован конъюгат альгината с биотином, применяемый в качестве биосенсора [Polyak В., Geresh S., Marks R.S. Synthesis and characterization of a biotin-alginate conjugate and its application in a biosensor construction. // Biomacromolecules. 2004. V.5(2). P.389-396]. Конверсия карбоксигрупп альгината составила 20% мольн.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения конъюгатов альгиновой кислоты (альгината) с некоторыми -аминокислотами: лизином, фенилаланином, аргинином и аспарагиновой кислотой в присутствии EDC [Huiguang Zhu, Rongyi Lin, Changyou Gao, Linxian Feng, Jiacong Shen. Surface engineering of poly (DL-lactic acid) by entrapment of alginate-amino asid derivatives for promotion of chondrogenesis. // Biomaterials. 2002. V.23. P.3141-3148]. При этом применяется предварительное активирование карбоксильных групп альгината карбодиимидом в течение 2 ч в фосфатном буфере при 4°С и рН 5. Затем в реакционную смесь добавляется соответствующая аминокислота, и реакция проводится в течение 24 ч. При этих условиях с альгиновой кислотой реагирует 2-4 мас.% соответствующей аминокислоты. Синтезированные конъюгаты полезны в качестве активаторов хондрогенеза.
Авторами предлагается способ получения конъюгатов альгиновой кислоты с соединениями, содержащими первичную аминогруппу, путем их взаимодействия с альгиновой кислотой в водной среде (рН 4.7-4.8) в присутствии 1-этил-3-[3-(диметиламино)пропил]карбодиимида. Предварительного активирования карбоксигрупп альгиновой кислоты не требуется. Реакция протекает при комнатной температуре в течение 30 минут с образованием соответствующих конъюгатов с высокой конверсией карбоксильных групп альгиновой кислоты. В качестве аминосодержащих соединений были использованы фармакологически значимые n- и о-аминофенолы, 5- и 4-аминосалициловые, антраниловая и n-аминобензойная кислоты, этиловый эфир n-аминобензойной кислоты (анестезин), -диэтиламиноэтиловый эфир n-аминобензойной кислоты (новокаин), 1-фенил-2,3-диметил-4-аминопиразолон-5 (4-аминоантипирин), гидразид изоникотиновой кислоты (изониазид), 2-аминоэтансульфоновая кислота (таурин), 7-аминоцефалоспориновая кислота, а также сульфаниламидные препараты, содержащие свободную аминогруппу, такие как n-аминобензолсульфамид (стрептоцид), n-аминобензолсульфацетамид-натрий (сульфацил-натрий) и др. (биологические свойства перечисленных соединений приведены в таблице).
где R=С6Н4ОН (остатки п- или о-аминофенола), С6Н4СООН (остатки п-аминобензойной и антраниловой кислот), C6Н3 (ОН)СООН (остатки 4- или 5-аминосалициловых кислот), С6 Н4СООС2Н5 (остаток этилового эфира п-аминобензойной кислоты), C6H4COO(CH 2)2N(C2H5)2 (остаток бета-диэтиламиноэтилового эфира п-аминобензойной кислоты), C5H4NCONH (остаток гидразида изоникотиновой кислоты), CH2CH2SO3H (остаток 2-аминоэтансульфоновой кислоты), C9O5NSH 10 (остаток 7-аминоцефалоспориновой кислоты), C9 ON2H11 (остаток 1-фенил-2,3-диметил-4-аминопиразолона-5 (4-аминоантипирина), а также остатки сульфаниламидных препаратов, содержащих свободную аминогруппу, таких как C6H 4SO2NH2 (остаток п-бензолсульфамида), C6H4SO2N(Na)COCH, (остаток п-аминобензолсульфацетамид-натрия).
Пример 1. К смеси 29.7 мг (0.15 ммоль) альгината (АК) и 16.4 мг (0.15 ммоль) n-аминофенола в 15 мл Н2О добавляют 0.1 н. NaOH (или, если требуется, 0.1 н. HCl) до рН 4.7-4.8, затем при интенсивном перемешивании и температуре 20-22°С вносят 28.8 мг (0.15 ммоль) карбодиимида (соотношение реагентов АК:RNH 2:EDC=1:1:1), поддерживая рН 4.7-4.8 титрованием 0.1 н. HCl. Через 0.5 ч к охлажденной до 0°С реакционной смеси последовательно добавляют 0.1 н. NaOH (до рН 7-8), 2-3 мл насыщенного раствора NaCl и 15-20 мл охлажденного этанола. Выпавший осадок отделяют центрифугированием, растворяют в 10 мл 6% NaCl, добавляют 10-15 мл этанола. Вновь выпавший осадок центрифугируют, промывают этанолом (10×3 мл), затем эфиром (10×3 мл) и сушат при температуре 60°С и пониженном давлении. Получают 30 мг конъюгата в виде белого порошка. Конверсия карбоксигрупп альгиновой кислоты в конъюгате с n-аминофенолом - 100%.
Конверсию карбоксильных групп альгиновой кислоты определяют по данным 1Н-ЯМР-спектроскопии из соотношения приведенных к одному протону суммарных интенсивностей сигналов протонов, отвечающих остаткам аминов, и сигналов в области 3.5-4.5 м.д. (Н и ОН-групп пиранозного цикла альгиновой кислоты).
Спектры 1Н-ЯМР регистрировали для растворов в D 2O на спектрометре Bruker АМХ-300 (рабочая частота для 1Н-ЯМР-300.13 МГц), в качестве внутреннего стандарта использовали натриевую соль 3-(триметилсилил)-1-пропансульфоновой кислоты. УФ-спектры получали на спектрофотометре Specord M-40. Контроль рН растворов проводили с помощью рН-метра «рН-340».
Пример 2-14. Реакцию альгиновой кислоты с соответствующим амином (2-14) и очистку продуктов проводят аналогично примеру 1. Конверсия карбоксигрупп альгиновой кислоты во всех случаях составляла 100%.
В таблице для каждого конъюгата АК приведены сигналы ароматических протонов (кроме таурина и 7-аминоцефалоспориновой кислоты), отвечающих остаткам аминов, относительно которых определяют конверсию карбоксигрупп альгиновой кислоты. Также приведены данные УФ-спектроскопии и охарактеризованы свойства конъюгатов.
Класс C08B37/04 альгиновая кислота; ее производные
Класс A61K31/734 альгиновая кислота