抗高血压药物合成及其电纺载药纳米纤维膜的制备研究

论文摘要

高血压病是最常见的心血管疾病,也是全球范围内的重大公共卫生问题。由于高血压的频发性和容易引发心脑血管病、肾脏病的发生,使它成为了死亡的首位危险因素和致残的主要因素,因此防治高血压显得尤其重要。而肺动脉高压（PAH）属于高血压病的一种,是非常严重的致残或致死疾病。已经有一些用于治疗PAH的药物应用于临床,例如抗凝血类药物、利尿剂等等,口服内皮素受体拮抗剂波生坦就是其中一种。安贝生坦和达卢生坦也属于口服内皮素受体拮抗剂。安贝生坦于2007年被FDA批准上市。关于这两种药物,近些年文献报道集中在药理和合成目标分子上,而对合成中所需要的两种重要中间体以及此类药物的新剂型涉及较少。基于前人的工作,本论文完成了安贝生坦和达卢生坦的合成,探讨了中间体4,6-二甲（氧）基-2-甲磺酰基嘧啶合成情况。探讨了催化下含巯基化合物的碳酸二甲酯（DMC）甲基化反应情况及机理特征。并以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和聚丙烯腈（PAN）为载体材料,采用静电纺丝技术制备了含有抗高血压药物的两种类型载药纤维膜,对载药纤维膜的结构和性能进行了表征,评价了其体外药物缓释性能。主要研究成果总结如下：（1）以2-巯基苯并噻唑（MBT）与DMC合成2-甲硫基苯并噻唑为模型反应,研究了季铵盐型相转移催化剂与K2CO3联用的催化效果。考察几种反应条件对反应的影响情况。从实验结果分析,Bu4NBr催化效果最好；甲基化反应最佳物料配比为：n（MBT）:n（DMC）:n（K2CO3）:n（Bu4NBr）=1:18：1.5：0.2,90℃下反应3小时,收率76.4%；副产物为N-甲基化物,讨论了生成副产物的可能机理。同时对几类含巯基的杂环化合物的甲基化做了初步探索,发现DMC用于巯基的甲基化是方便而有效的。特别是4,6-二甲基-2-巯基嘧啶的巯基甲基化反应,高收率获得4,6-二甲基-2-甲硫基嘧啶,对优化4,6-二甲基-2-甲磺酰基嘧啶的合成路线提供了有益帮助。所有目标化合物经1H NMR、13C NMR、MS确证其化学结构。（2）选用MBT与DMC合成2-甲硫基苯并噻唑为模型反应,研究了离子液催化下以及改变几种反应条件对该反应的影响情况。从实验结果分析,[Bmim]Cl是所考察对象中最好的催化剂；甲基化反应最佳物料配比为：n（MBT）:n（DMC）:n（[Bmim]Cl）=1:2:2,110℃下反应3小时,收率82.0%,副产物为N-甲基化物。扩大反应底物的适应范围,对几类含巯基的杂环化合物甲基化做了初步探索。得到了一些反应规律：温度对反应产物的收率及副反应影响明显；脂肪烃类硫醇活性明显较低；芳香类和杂环类活性明显较高。考察了[Bmim]Cl的催化循环能力。对于所关注的4,6-二甲基-2-巯基嘧啶的巯基甲基化反应,以92.3%收率获得了甲基化产物,对合成4,6-二甲基-2-甲磺酰基嘧啶打下了基础。所有目标化合物经1H NMR、13C NMR,MS确证其化学结构。选用氢质子相对简单的2-巯基嘧啶作为目标物,利用1H NMR追踪反应物的氢质子化学位移变化情况,讨论了离子液催化下DMC甲基化可能的反应机理,推测含巯基的化合物和DMC甲基化反应符合BAl2反应机理,并提出了催化循环机理图。（3）完成了4,6-二甲基-2-甲磺酰基嘧啶合成。甲基化反应一步中,离子液[Bmim]Cl为溶剂和催化剂,4,6-二甲基-2-巯基嘧啶（DLMP）与DMC可在适宜条件下反应并以高收率得到4,6-二甲基-2-甲硫基嘧啶。确定了反应的最佳工艺条件：常压下,反应温度110℃,物料配比为n（DLMP）：n（DMC）：n（[Bmim]Cl）=1:1.5:2,3小时反应,收率93.5%。[Bmim]Cl重复使用四次,收率略有下降。经氧化反应,以92.7%收率得到4,6-二甲基-2-甲磺酰基嘧啶。该工艺总收率86.7%；完成了4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶合成。以硫酸二甲酯（DMS）甲基化方法为参考,以2-硫代巴比妥酸为原料进行甲基化,收率66.7%。经氧化反应,以91.2%收率得到4,6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶。该工艺总收率60.8%。目标化合物经FTIR、1H NMR、13C NMR、MS确证其化学结构。完成了安贝生坦和达卢生坦这两种内皮素受体拮抗剂的全合成。以二苯甲酮为原料,经与氯乙酸甲酯进行Darzens缩合,然后该中间体在对甲苯磺酸催化下醇解,经碱条件下水解,生成2-羟基-3-甲氧基-3,3-二苯基丙酸。再以甲基叔丁基醚为溶剂,与（S）-对氯苯乙胺成盐反应进行对应异构体拆分,得到（S）-2-羟基-3-甲氧基-3,3-二苯基丙酸与（S）-对氯苯乙胺成的盐（9）,总收率为20.5%。达卢生坦的合成：（9）与2-甲磺酰基-4,6-二甲氧基嘧啶缩合,然后调节反应溶液为酸性,得到目标化合物达卢生坦,该工艺总收率为16.8%。安贝生坦的合成：（9）与2-甲磺酰基-4,6-二甲基嘧啶缩合,经调节反应溶液为酸性,得到目标化合物安贝生坦,该工艺总收率为16.2%。对2-羟基-3-甲氧基-3,3-二苯基丙酸外消旋体的化学拆分效果进行了分析,确定了（S）-2-羟基-3-甲氧基-3,3-二苯基丙酸的液相分离条件。确定了达卢生坦和安贝生坦的液相分离条件。重要中间体和目标化合物经FTIR、1H NMR、13C NMR、MS确证其化学结构。（4）以安贝生坦为模型药物,应用静电纺丝技术以PVPK60为载体高分子材料制备出两组载药量不同的安贝生坦／PVP载药纳米纤维膜,确定了电纺过程的工艺参数。对所制备的载药纤维进行了表征和体外快速溶解实验,结果表明：SEM显示药物分子很好地分散于PVP高分子中,随着PVP载药纳米纤维中载药量的增加,载药纤维的表面没有安贝生坦药物晶体析出。DSC和XRD分析表明药物分子很好地分散于PVP高分子中,IR分析表明药物安贝生坦与PVP之间能以氢键方式相结合,两者具有较好的相容性。体外快速溶解实验结果表明PVP载药纳米纤维具有明显的快速溶解现象,对可能的原因做了解释。这种快速溶解的载药纤维膜可能在高血压药物的新剂型上有所应用。（5）以卡托普利（Cpl）为模型药物,应用静电纺丝技术以PAN为载体高分子材料制备出三组载药量不同的Cpl/PAN载药纳米纤维膜,确定了电纺过程的工艺参数。对所制备的载药纤维进行了表征和体外释药性研究,结果如下：SEM显示药物分子很好地分散于PAN高分子中,随着PAN载药纳米纤维中载药量的增加,载药纤维的表面没有Cpl药物晶体析出。DSC和XRD分析表明药物分子很好地分散于PAN高分子中,IR分析表明药物Cpl与PAN之间能以氢键方式相结合,两者具有较好的相容性。体外溶出实验结果表明PAN载药纳米纤维具有明显的初期突释现象,随着PAN载药纳米纤维中载药量增加,初期突释现象更加明显,而药物释放度也会随之提高。载药纤维（d）的最高释放量在48小时内达到79.7%。拟合结果表明,PAN载药纳米纤维（d）释放最符合Ritger-Peppas模型。按照Ritger-Peppas方程处理三种载药纳米纤维1-8小时的药物释放数据,结果表明药物按照扩散机制从所制备的载药纳米纤维中释放出来。这种载药纤维可能在治疗高血压病的透皮给药系统上具有实际应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 抗高血压药概述
• 1.1.1 利尿降压药
• 1.1.2 p受体阻滞剂
• 1.1.3 作用于离子通道的药物
• 1.1.4 血管紧张素转化酶抑制剂
• 1.1.5 管紧张素Ⅱ受体拮抗剂
• 1.1.6 α受体阻断剂
• 1.1.7 其它抗高血压药物
• 1.2 内皮素受体拮抗剂
• 1.2.1 内皮素受体拮抗剂概况
• 1.2.2 内皮素受体拮抗剂的分类及代表物
• 1.2.3 安贝生坦和达卢生坦开发概况
• 1.2.4 安贝生坦和达卢生坦的药理性质
• 1.2.5 安贝生坦和达卢生坦的合成
• 1.3 基于电纺载药纤维的递药系统
• 1.3.1 递药系统简述
• 1.3.2 基于电纺载药纤维的递药系统
• 1.4 本论文研究目的、内容及创新点
• 1.4.1 本论文研究目的与内容
• 1.4.2 本论文的创新点
• 参考文献
• 第二章 相转移催化下碳酸二甲酯甲基化反应的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料及仪器
• 2.2.1 原料与试剂
• 2.2.2 主要仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 2-甲硫基苯并噻唑合成反应
• 2.3.2 其它含巯基化合物甲基化反应
• 2.4 结果与讨论
• 4NBr用量对主产物收率的影响'>2.4.1 （14）合成中催化剂的选择及Bu₄NBr用量对主产物收率的影响
• 2.4.2 （14）合成中碱试剂种类和用量对主产物收率的影响
• 2.4.3 （14）合成中n（MBT）/n（DMC）对主产物收率的影响
• 2.4.4 （14）合成中反应温度对主产物收率的影响
• 2.4.5 （14）合成中反应时间对主产物收率的影响
• 2.4.6 （14）合成可能的反应机理
• 2.4.7 对不同底物的反应结果
• 2.4.8 反应产物结构表征
• 2.5 小结
• 参考文献
• 第三章 离子液催化下碳酸二甲酯甲基化反应的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料及仪器
• 3.2.1 原料与试剂
• 3.2.2 主要仪器
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 2-甲硫基苯并噻唑合成反应
• 3.3.2 其它含巯基化合物甲基化反应
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 （14）合成中离子液的选择
• 3.4.2 （14）合成中反应温度对主产物收率的影响
• 3.4.3 [Bmim]Cl用量对主产物收率的影响
• 3.4.4 （14）合成中n（MBT）/n（DMC）对主产物收率的影响
• 3.4.5 （14）合成中反应时间对主产物收率的影响
• 3.4.6 对不同底物的反应结果
• 3.4.7 离子液循环次数实验
• 3.4.8 离子液催化下碳酸二甲酯甲基化反应可能的反应机理
• 3.4.9 反应产物结构表征
• 3.5 小结
• 参考文献
• 第四章 安贝生坦和达卢生坦的全合成
• 4.1 引言
• 4.2 实验材料及仪器
• 4.2.1 原料与试剂
• 4.2.2 主要仪器
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 4,6-二甲基-2-甲磺酰嘧啶的合成
• 4.3.2 4,6-二甲氧基-2-甲磺酰嘧啶的合成
• 4.3.3 3,3-二苯基-2,3-环氧丙酸甲酯的合成
• 4.3.4 2-羟基-3-甲氧基-3,3-二苯基丙酸甲酯的合成
• 4.3.5 2-羟基-3-甲氧基-3,3-二苯基丙酸的合成
• 4.3.6 2-羟基-3-甲氧基-3,3-二苯基丙酸成盐反应
• 4.3.7 达卢生坦的合成
• 4.3.8 安贝生坦的合成
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 4,6-二甲基-2-甲磺酰嘧啶的合成讨论
• 4.4.2 4,6-二甲氧基-2-甲磺酰嘧啶的合成讨论
• 4.4.3 3,3-二苯基-2,3-环氧丙酸甲酯的合成讨论
• 4.4.4 2-羟基-3-甲氧基-3,3-二苯基丙酸甲酯的合成讨论
• 4.4.5 2-羟基-3-甲氧基-3,3-二苯基丙酸的合成讨论
• 4.4.6 2-羟基-3-甲氧基-3,3-二苯基丙酸成盐反应讨论
• 4.4.7 达卢生坦的合成反应讨论
• 4.4.8 安贝生坦的合成反应讨论
• 4.4.9 反应产物结构表征
• 4.5 小结
• 参考文献
• 第五章 安贝生坦/PVP速溶纳米纤维膜的制备与表征
• 5.1 引言
• 5.2 实验材料及仪器
• 5.2.1 原料与试剂
• 5.2.2 主要仪器
• 5.3 实验方法
• 5.3.1 纺丝液的制备
• 5.3.2 安贝生坦/PVP载药纳米纤维的制备
• 5.3.3 SEM观察
• 5.3.4 DSC测试
• 5.3.5 XRD测试
• 5.3.6 FTIR鉴定
• 5.3.7 PVP载药纳米纤维膜速溶效果测试
• 5.4 实验结果与讨论
• 5.4.1 SEM观察
• 5.4.2 DSC测试分析
• 5.4.3 XRD晶体衍射分析
• 5.4.4 FTIR分析
• 5.4.5 PVP载药纳米纤维膜速溶效果测试
• 6.5 小结
• 参考文献
• 第六章 卡托普利载药纳米纤维膜的制备及性能研究
• 6.1 前言
• 6.2 实验材料及仪器
• 6.2.1 原料与试剂
• 6.2.2 主要仪器
• 6.3 实验方法
• 6.3.1 纺丝液的制备
• 6.3.2 卡托普利/PAN载药纳米纤维的制备
• 6.3.3 SEM观察
• 6.3.4 DSC测试
• 6.3.5 XRD测试
• 6.3.6 FTIR鉴定
• 6.3.7 PAN载药纳米纤维膜的体外释放性能测试
• 6.4 实验结果与讨论
• 6.4.1 SEM观察
• 6.4.2 DSC测试分析
• 6.4.3 XRD晶体衍射分析
• 6.4.4 FTIR分析
• 6.4.5 载药纤维体外释放实验结果分析及讨论
• 6.4.6 载药纳米纤维体外释放曲线的动力学模型拟合
• 6.5 小结
• 参考文献
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 附录
• 博士期间发表的论文及专利申请
• 致谢