葡萄糖-聚乙二醇-姜黄素的合成及其对姜黄素性能的改善*

厉凤霞， 李晓丽， 李 斌

(东北林业大学 理学院 高分子阻燃新材料的分子设计与制备黑龙江省高校重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150040)

姜黄素(1)被美国国立肿瘤所列为第三代癌化学预防药，具有广泛的药理作用，如抗癌、抗炎、抗氧化、抗肿瘤、抗HIV等。但1存在水溶性差，在中性至碱性条件下不稳定，见光易分解，进入体内后易被代谢，生物利用度低等缺点，极大地限制了其临床应用。为了改善1的生物性能，可将其放在脂质体[1]、固体分散剂[2]、胶束[3]、纳米粒子[4]和微乳液[5]中，形成磷脂-1复合物或合成类似结构的姜黄素衍生物[6，7]。其中，聚乙二醇(PEG)支载1，可以改善其生物相容性，提高水溶性，降低毒副作用，延长在血液中的半衰期等。

Scheme 1

肿瘤治疗靶向给药也是目前的研究热点之一，如恶性肿瘤细胞表面存在叶酸受体、葡萄糖受体等，将此类物质作为主动靶向头基[8，9]可以改善靶向给药。

为了改善1的水溶性及其肿瘤给药的靶向性，本文通过二环己基碳酰亚胺/二甲氨基吡啶(DCC/DMAP)偶联法，分别将葡萄糖(Glu)和1引入双端羧基化的聚乙二醇(2a～2c)链两端，构建了葡萄糖靶向聚乙二醇支载姜黄素[葡萄糖-聚乙二醇-姜黄素(4a～4c), Scheme 1]，其结构经1H NMR和IR表征。用UV测定了4中1的含量及其在缓冲溶液中的稳定性。结果表明，当用PEG 2000, PEG 4000, PEG 6000为支载剂时，4中1的水溶解度分别为651.6 μg·mL-1, 533.3 μg·mL-1, 258.4 μg·mL-1；4在pH 7.4的缓冲溶液中浸泡26 h时，1的质量损失分别为19.05%, 26.33%, 49.96%，即PEG支载可显著改善1的水溶性和稳定性。

1 实验部分

1．1 仪器与试剂

T6型紫外分光光度计(UV);Bruker Avance 300MHz型核磁共振仪(CDCl3为溶剂，TMS为内标);Nicolet Avator 360 FT-IR型红外光谱仪(KBr压片)。

1，天津光复精细化工研究所；PEG(Mw 2 000， 4 000， 6 000，用前经干燥处理)，北京益利化学品有限公司；丁二酸酐，天津市化学试剂一厂；DCC，上海科丰化学试剂有限公司；DMAP，国药基团化学试剂有限公司；Glu，北京益利化学品有限公司；其余所用试剂均为分析纯。

1．2 合成

(1) Glu-OH的合成

在圆底烧瓶中依次加入Glu 100 g，乙酸钠80 g和乙酸酐500 mL，搅拌下于100 ℃反应3 h。倒入冰水中析晶，过滤，滤饼用冷水洗涤三次，用乙醇重结晶得白色棱形晶体全乙酰化葡萄糖(Ⅰ)，产率79.2%, m.p.129. 5 ℃～131. 0 ℃; IRν: 2 969(C-H), 1 746(C=O), 1 225, 1 155, 1 079, 1 038(C-O-C), 913 cm-1。

在反应瓶中加入Ⅰ 40 g的无水乙腈(200 mL)溶液，搅拌下滴加80%水合肼7.5 mL，冰浴冷却下反应24 h。用5%NaCl溶液洗涤，无水MgSO4干燥,旋蒸脱溶得无色黏稠液体Glu-OH，产率67.8%。

(2)2的合成(以2a为例)

在反应瓶中依次加入PEG2000 10 mmol，丁二酸酐50 mmol,少量DMAP和干燥氯仿150 mL，搅拌使其溶解，于70 ℃(油浴)反应过夜。用饱和NaCl溶液洗涤，加冰乙醚析晶，过滤，滤饼用乙酸乙酯重结晶得白色固体2a。

分别以PEG 4000和PEG 6000代替PEG 2000，用类似方法合成白色固体2b和2c。

2a: 产率78.3%, m.p.45.2 ℃～45.9 ℃。2b: 产率75.6%, m.p.50.7 ℃～51.2 ℃。2c: 产率70.1%, m.p.53.3 ℃～53.5 ℃; IRν: 2 884(羧基O-H), 1 735(C=O), 1 467, 1 343, 1 280, 1 148, 1 113(C-O-C) cm-1。3 400(醇O-H) cm-1峰基本消失，而在2 884(羧酸O-H) cm-1和1 735(C=O) cm-1出现吸收峰，表明产物是聚乙二醇-二酸，并且νC=O峰随着聚乙二醇分子量的增大而减弱。

(3)3的合成(以3a为例)

在反应瓶中依次加入2a1 mmol, DCC 0.3 g, DMAP 0.05 g和无水二氯甲烷50 mL，搅拌使其溶解，分批加入Glu-OH 1 mmol，于室温反应72 h。抽滤，加入冰异丙醇析晶，过滤，滤饼干燥得白色固体3a。

用类似方法合成白色固体3b和3c。

3a: 产率70.2%, m.p.37.8 ℃～38.6 ℃。3b: 产率68.3%, m.p.48.2 ℃～48.5 ℃。3c: 产率67.1%, m.p.51.5 ℃～52.0 ℃。

(4)4的合成(以4a为例)

在反应瓶中依次加入3a0.5 mmol， DCC 0.15 g, DMAP 0.025 g和无水二氯甲烷50 mL，搅拌使其溶解，加入10.5 mmol，于室温反应72 h。抽滤，滤液用冰异丙醇析晶，过滤，滤饼用无水乙醇重结晶得黄色固体4a。

用类似方法合成黄色固体4b和4c。

4a: 产率65.1%, m.p.34.3 ℃～35.0 ℃。4b: 产率62.3%, m.p.46.4 ℃～47.0 ℃。4c: 产率60.9%, m.p.48.4 ℃～49.2 ℃;1H NMRδ: 2.08(s, 12H, CO2CH3), 2.62, 2.72, 2.91～2.93(m, 8H, OCH2), 3.64(m, OCH2in PEG), 3.86(s, 6H, ArOCH3), 4.11(d, 2H, CH2in Glu), 5.06～5.28(d, 4H, CH in Glu), 5.46(s, 2H, CH2in 1), 5.83(s, 1H, ArOH), 6.34～6.35(d, 2H, =CHCO), 6.58～6.59(d, 1H, CH in Glu), 7.00～7.16(s, 6H, ArH), 7.58～7.62(d, 2H, =CHAr); IRν: 3 426(酚O-H), 1 758(C=O), 1 627(C=C), 1 600～1 500(苯环骨架,表明1连接到PEG上) cm-1。

2 结果与讨论

2.1 4中1的质量分数测定

1与4的UV谱图见图1。 从图1可以看出，4的λmax相对1(426 nm)明显蓝移，这可能是1接上PEG后，1的共轭结构电子云密度偏移，极性增强所致。

λ/nm

通过UV测定(λex=426 nm)4的乙醇溶液的吸光度，计算出4中1的质量分数[w(1)=m(1)/m(4)×100%]，结果见表1。由表1可见，w(1)随着PEG分子量的增大而减小。

表1 PEG分子量对w(1)的影响*

*w(1)=m(1)/m(4)×100/%;45 mg,用无水乙醇溶解，定容至25 mL，UV检测(λex=426 nm)

2.2 4中1的水溶性

配制1与4的饱和水溶液。用移液管准确移取1 mL溶液于25 mL容量瓶中，用无水乙醇定容，摇匀，作UV测定，由吸光度计算1的水溶性[c(1)/g·mL-1],结果见表2。由表2可见，4的c(1)远远大于1的c(1)；其中4a的c(1)最大。

表2 1的水溶性*

*配制1与4的饱和水溶液，用移液管准确移取1 mL溶液于25 mL容量瓶中，用无水乙醇定容，摇匀，作UV测定(λex=426 nm)

2.3 4中1的稳定性

将4a～4c分别溶解在磷酸缓冲溶液(pH 7.4)和盐酸缓冲溶液(pH 1.0)中，各10份，在恒温水浴(37 ℃)中振荡，预定时间取出一份，离心除去固体沉淀，溶液作UV测定,计算4中1的质量损失，结果见图2。

由图2(pH 7.4)可以看出，4c中1的质量损失最快，在26 h时达到49.96%，在170 h时就达到89.17%；4a中1在26 h时仅损失19.05%，在217 h时损失63.85%；4b和4c中的1在74 h之后，质量损失速度明显减慢，而4a中的1在146 h后质量损失速度才减慢，在26 h～122 h基本处于匀速。这可能因为在pH 7.4缓冲溶液中1经历自身降解过程，PEG2 000能更好地包覆在1周围，减小缓冲溶液对其影响。

由图2(pH 1.0)还可以看出，在98 h之前4中1的质量损失[mloss(1)]相差不大，并且各自在122 h之后质量损失变化不大，基本处于稳定；在122 h时，4a的mloss(1)已达到90.83%，4b的mloss(1)为95.70%，4c的mloss(1)为76.03%。这是因为在pH 1. 0缓冲溶液中降解是一个酯键断裂的水解过程，PEG链段的长短对酯键的作用力大小影响不大。

在50 h之前4a和4b的mloss(1)在pH 7.4缓冲溶液中在pH 1. 0缓冲溶液中小；在50 h之后，在pH 7.4缓冲溶液中在pH 1.0缓冲溶液中小多。而4c的mloss(1)在pH 7.4缓冲溶液中一直比在pH 1.0缓冲溶液中多。

t/h

t/h

3 结论

为提高姜黄素药物的水溶性和稳定性，本实验合成了葡萄糖-聚乙二醇-姜黄素。结果表明：聚乙二醇支载的姜黄素水溶性明显提高，其中聚乙二醇2 000支载的水溶性最好并且姜黄素百分含量最高；并且在pH 7.4缓冲溶液中的降解比纯姜黄素的要慢的多，增加了姜黄素稳定性，其中聚乙二醇2 000支载的姜黄素降解的最慢。

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