快速和方便的合成聚乳酸Amine-Terminated Macroinitiator-Benzyloxycarbonyl-L-Lysine -N-Carboxyanhydrides

文摘

Amine-terminated保利(NH (L-lactide)₂丙交脂)与不同链长度被连续的叔丁基-成功合成N氨基甲酸- (3-hydroxypropyl)发起批量开环聚合(ROP) L-lactide (L-LA) (2) 2-ethylhexanoate (Sn亚锡的存在(10月)₂),去的N- - - - - -叔-butoxycarbonyl(中行)集团的聚合物链。通过傅立叶变换红外光谱,获得的聚合物¹H NMR, GPC方法。NH₂丙交脂因此被用来准备发起的聚合ω-benzyloxycarbonyl-L-lysine -N-carboxyanhydride(赖氨酸(Z) nca),结果证实了终端组胺的亲核性高。该方法不仅适用于低分子量NH的准备₂丙交脂,但也很高效的合成高分子量的样品。

1。介绍

在过去的几年里,脂肪族聚酯基于羟基烃酸,如聚(丙交脂),polyglycolide (PGA),聚己内酯(PCL),以及它们的共聚物已成为最重要的生物聚合物由于其生物降解性和良好的生物相容性为制药和生物医学应用。然而,进一步应用丙交脂是有限的范围缺乏的高活性组作为化学反应的触发器,和丙交脂是非常疏水的表面1]。化学改性,特别是功能化结束,是一个重要的方法来扩展这些聚合物的应用领域(2]。end-functionalized聚合物也重要中间体反应结束的时候与其他分子链含有酸性氯化物等活性集团,磺酰氯化物,酸酐和活化酯的合成新型高分子材料(3,4]。NH₂丙交脂与乳糖可用于共轭形成一个新的bioabsorbable材料显示高生物降解性,给出了microphase分离结构(1]。特别是,他们调查的macroinitiator开环聚合(ROP)的氨基酸N-carboxyanhydrides (nca)准备一个嵌段共聚物含有多肽片段显示截然不同的属性与其他聚合物(5- - - - - -14]。

NH的合成₂丙交脂方法是基于Gotsche等人于1995年首次报道(5]。他的观点的主要思想是限制的羟基末端包含保护氨基丙交脂与BOC-L-Phe使用N, N′-dicyclohexylcarbodiimide (DCC)作为缩合剂。然而,羟基转变为一个N-protected氨基酸酯的酰化DCC总是不够的,可能是因为终端羟基的低反应性和巨大的聚合物链的位阻7]。风扇等。8BOC-L-Phe]合成混合酸酐和trimethylacetyl氯(麦迪)提高偶联剂的反应性。最后的完整封端羟基丙交脂是通过与混合酸酐反应下4 - (1-pyrrolidinyl)吡啶的存在。最后,保护集团被形成的自由在链端氨基丙交脂。Caillol et al。6)通过开环聚合合成amino-functionalized丙交脂L-LA由锌醇盐的获得diethylzinc和叔丁基-之间的反应N氨基甲酸- (3-hydroxypropyl)。最近,大内et al。1]合成NH₂在干燥的四氢呋喃丙交脂通过阴离子罗普L-LA使用Boc-amino-OK作为发起者。但在我们看来,上面提到的发起者是如此敏感,环境因素如湿度和氧气,他们难以处理和存储。

(2)亚锡2-ethylhexanoate (Sn(10月)₂)是一种使用最广泛的化合物催化罗普的各种内酯和丙交酯(15- - - - - -18]。尽管和启动机制复杂仍不清楚,这两种机制被认为是酒精开始(19- - - - - -23),由于聚合度显然依赖于monomer-to-alcohol比率(24)和端羟基聚合物的功能。在目前的研究中,我们提出了一个新颖的三步方法实现的完整封端与组胺叔丁基-丙交脂N氨基甲酸- (3-hydroxypropyl)发起批量L-LA催化开环聚合的Sn(10月)₂。为了控制分子量,醇被广泛用于启动L-LA批量开环聚合,但据我们所知,NH的合成方法₂丙交脂由叔丁基-N——(3-hydroxypropyl)氨基甲酸酯的催化下Sn(10月)₂还没有发布。合成路线见图的轮廓1。起初,胺组3-amino-1-propanol保护反应与di-tert-butyl碳酸氢钠在三乙胺的存在。然后,叔丁基-N上面(3-hydroxypropyl)氨基甲酸酯合成被用来启动L-LA的聚合准备Boc-amino终止丙交脂(BocNH-PLLA)。最后,中银集团链一端被三氟乙酸的治疗。合成NH₂丙交脂(NH₂丙交脂)被用作macroinitiator罗普的赖氨酸(Z) nca L-lactide的嵌段共聚物和做准备ω-benzyloxycarbonyl-L-lysine(丙交脂-b-PZLys)。

2。实验

2.1。材料

从PURAC L-LA购买,从无水乙酸乙酯重结晶两次。无水三氟乙酸(组织),Sn(10月)₂在使用前是σ和蒸馏两次。Di-tert-butyldicarbonate,三光气ω-benzyloxycarbonyl-L-lysine是从上海GL生化买来的,作为收到。赖氨酸(Z) nca准备根据先前的方法(25]。获得的纯度检查NCA通过DSC分析位置和形状的融化过程。融化的电热赖氨酸(Z) nca约为100°C - 101°C高度不对称的峰,表明残余氯的缺失。其他试剂被商业化和作为收到。所有的溶剂在使用前彻底干燥,蒸馏。

2.2。合成

2.2.1。(合成Tert-Butyl-N) - 3-Hydroxypropyl氨基甲酸酯

3-amino-1-propanol (1.52 g, 20更易)和三乙胺(2.22 g,更易)溶解在氯仿(50毫升)瓶配备电磁搅拌器,和di-tert-butyldicarbonate (4.8 g,更易)在氯仿(20毫升)是一滴一滴地添加到解决方案1 h和连续搅拌。反应后,另一个1 h,浓溶液被稀释5%硫酸氢钾aq。Soln. MgSO与乙酸乙酯提取和干₄。经过过滤和蒸发的溶剂,纯化的化合物是由在硅胶柱层析洗脱液用乙酸乙酯和正己烷。叔丁基-的纯洁性N氨基甲酸- (3-hydroxypropyl)获得无色粘稠油被发现通过高效液相色谱法分析98.7%以上。收益率:86.2%。

2.2.2。制备BocNH-PLLA丙交脂₂₅

丙交脂合成的罗普L-LA由叔丁基-N氨基甲酸- (3-hydroxypropyl)和催化Sn(10月)₂。L-LA(14.4克,100更易)和叔丁基-N——(3-hydroxypropyl)氨基甲酸酯(700毫克,4更易)在手套箱和引入加权烘干的schlenk瓶,和Sn 72毫克(10月)₂L-LA(0.5)被添加为0.02 g / mL在干燥的二氯甲烷的解决方案。真空包装和清除Ar三次后,瓶子是在高真空脱气2 h去除残留二氯甲烷。瓶子是然后flame-sealed沉浸在130°C 6 h油浴。得到白色固体溶解在二氯甲烷,催化剂Sn(10月)₂被沉淀了大量的聚合物溶液冷冻甲醇,过滤和在室温下真空干燥。聚合物是恢复85%的收益率与锡的含量少于20 ppm。

2.2.3。Amine-Terminated丙交脂的合成

1 g的介绍了丙交脂瓶已干,清除Ar和多次抽成真空。新鲜蒸馏二氯甲烷(12毫升)补充说,紧随其后的是大量过剩的无水三氟乙酸(6毫升)。解决方案是在室温下搅拌1小时,这段时间所有溶剂蒸发后,聚合物与水NaHCO重新溶解在二氯甲烷和清洗₃(5%)和水,最后干MgSO₄。过滤后,解决方案是在冰冷的甲醇沉淀,在室温下真空干燥。聚合物是恢复产量80%以上。

2.2.4。合成PLLA-b-PZLys嵌段共聚物

2 g(6.5更易)或5 g(16.3更易)赖氨酸(Z) nca溶解在50毫升的CH₂Cl₂。最终的解决方案是添加到北半球的一个解决方案₂丙交脂₂₅0.27 (1 g,更易)15毫升CH₂Cl₂。的惰性气氛下的反应混合物搅拌在室温下24小时。粘性解获得注入大量的冷冻乙醚,其次是过滤和干燥下减压给白色粉末超过90%的收益率。

2.2.5。体内组织反应

Boc-PLLA (DP_拉= 100),在北半球₂丙交脂(DP_拉= 100),丙交脂-b-PZLys (DP_拉DP = 25日_ZLys溶解在CH = 24)₂Cl₂浓度为10% (w / v)手表玻璃。聚合物薄膜蒸发得到的解决方案在室温和在真空干了3天。裸大鼠体重200 - 250克植入聚合物电影(为每个聚合物)的腿。动物与聚合物电影被允许生存后28天植入,然后终止。手术伤口重新开放,和腿部的肌肉组织被聚合物遗迹和固定在10%福尔马林进行组织学分析。标本准备)染色分析。

2.3。测量

¹核磁共振光谱被记录在室温下力量使用CDCl drx - 500₃作为溶剂。凝胶渗透色谱法(GPC)进行了水高效液相色谱系统上装有2690 d模型分离模块、2410型示差折光检测器,Shodex列(K802.5 K803, 805)。氯仿作为洗脱液流速的1.0 mL / min。校准是实现narrow-molar-mass分布聚苯乙烯标准。红外光谱分析的样品进行傅立叶变换红外分光光度计的那些时光Magna-IR550 (Nicolet)。

3所示。结果和讨论

一般的合成路线制备叔丁基-N氨基甲酸- (3-hydroxypropyl)、BocNH-PLLA NH₂丙交脂、丙交脂-b-PZLys如图1。

3.1。(合成Tert-Butyl-N) - 3-Hydroxypropyl氨基甲酸酯

中行被选为的保护组胺组3-amino-1-propanol因其稳定的设计温度下聚合L-LA在温和条件下,它可以很容易地删除。叔丁基-N——(3-hydroxypropyl)氨基甲酸酯反应得到的3-amino-1-propanol和di-tert-butyldicarbonate在室温下三乙胺的存在。完整的保护胺组红外光谱证实了(图2)。吸收峰在1649.0厘米⁻¹分配给伯胺在叔丁基-完全消失了N氨基甲酸- (3-hydroxypropyl),峰值为1527.0厘米⁻¹(),1689.6厘米⁻¹()是由二酰胺,表明胺组的连续的保护t-butoxycarbonyl。峰值为1366.7厘米⁻¹和1392.8厘米⁻¹属于中银集团也形成叔丁基-的特点N氨基甲酸- (3-hydroxypropyl)。

3.2。NH的合成₂丙交脂

通过罗普的L-LA Amino-functionalized丙交脂合成叔丁基-N氨基甲酸- (3-hydroxypropyl)。可以很容易地进行本体聚合在130°C的稳定中银集团在这个温度在12 h和回收聚合物的高收益率在85%和98%之间。在这项研究中,L-LA的聚合是在严格无水条件下进行,以避免任何起始的水,这将导致羧基酸终止丙交脂和BocNH-PLLA的混合物。BocNH-PLLA被发现的聚合度容易控制通过改变进料摩尔比L-LA叔丁基-N氨基甲酸- (3-hydroxypropyl)。合成聚合物的特点被发表在表1。

聚合物的末端的功能是由比较从GPC,由获得的分子量¹H NMR (6使用的信号),c, e或归因于丙交酯单元的末端,g和f(图3)。在所有情况下,功能被发现接近1,这意味着所有的聚合物链与BocNH集团受限。导致聚合物的GPC跟踪(图4(一))是一个高峰,产品的分子量分布窄,只显示一种聚合物对应期待末端。

下一步的中银集团终端残留的治疗获得实现聚合物的混合溶剂的组织和CH₂Cl₂在室温1小时。这个反应deprotected所有伯胺功能的聚合物,没有降低分子量,GPC跟踪(图如图所示4 (b))。这也证实了¹H NMR(图5)与甲基峰的完全消失在1.43 ppm对应终端中银集团。ch的信号₂从3.16到2.75 ppm - n转移。这个峰值的比值和丙交酯单元(a和b)也保持常数去后,聚合度没有改变。

3.3。块共聚

众所周知,一级胺,比基本亲核,可以用来启动的罗普nca准备包含嵌段共聚物的多肽。在所有多肽,保利(赖氨酸)(锁相环)是独一无二的NH由于其亲水性和功能性一边₂组织可以帮助改善蛋白质和细胞的亲和力,或具有离子结合药物,抗体或dna,从而可能导致靶向药物输送领域的突破和基因传递26,27]。因此,为了测试amine-terminated聚合物的反应准备以上,NH₂丙交脂被用作macroinitiator罗普的赖氨酸nca (Z)。傅立叶变换红外光谱BocNH-PLLA, NH₂丙交脂、丙交脂-b-PZLys见图6。1758厘米的吸收⁻¹属于羰基,1951厘米⁻¹甲基,1046和1098厘米⁻¹C-O-C债券。在嵌段共聚物的光谱,两个酰胺我乐队在1653厘米⁻¹和1704厘米⁻¹观察,最有可能的主链酰胺键和酰胺基,分别。酰胺二世乐队也观察到1540厘米⁻¹。

图7说明了¹H NMR谱的嵌段共聚物。除了丙交脂的信号,新的峰值约为7.23,4.96,3.85,和3.03 ppm的赖氨酸残基出现了。积分比例的丙交酯单元赖氨酸单位,平均聚合度(DP)的多肽块可以很容易地计算21,53岁,这是非常接近提要macroinitiator NCA单体的摩尔比,确认NH起始反应性高₂丙交脂。得到的共聚物(图的GPC跟踪8)显示一个单峰形状。这进一步表明完全amine-end-capping丙交脂,共聚是成功完成,没有均聚物和共聚物。

3.4。体内组织反应

的在活的有机体内生物相容性的Boc-PLLA, NH₂丙交脂、丙交脂-b-PZLys是评估通过聚合物电影的植入老鼠(图9)。聚合物植入物和周围组织收集至28天。尽管分子量和结构的差异,之间没有显著差异在炎症反应评估的聚合物纤维带厚度和淋巴细胞浸润,如图9。三个聚合物电影相同的纤维带厚度和周围组织引起的展示了丰富的血管周围淋巴细胞浸润,这是最有可能退化造成的聚合物薄膜。

4所示。结论

与已发表的方法相比,一部小说,非常简单,高效的合成方法amine-terminated聚交酯(也可以使用其他类型的polylactones和聚)与各种基于叔丁基-链的长度N氨基甲酸- (3-hydroxypropyl)发起批量开环聚合已经开发和证明是成功的。中银集团可以很容易的去在温和条件下进行不分手的聚合物链。这种方法被证实不仅适用于低分子量NH的准备₂丙交脂,但也很高效的合成高分子量的样品。

承认

作者要感谢中国国家基础研究项目(没有。81000105)为金融支持这项工作。

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