一种单一官能化支化聚乙二醇制造技术

本发明专利技术公开了一种单一官能化支化聚乙二醇，其结构如通式(1)所示，含有两个烃氧基封端的聚乙二醇分支链，La、Lb为相同或不同的二价连接基，L2为亚甲基、羰基或硫代羰基，Lc为碳链连接基，Ld为二价连接基且含有经偶合反应生成的共价键，Z不存在或为任意合适的二价连接基，F为醛基等功能性端基。本发明专利技术的单一官能化支化聚乙二醇具有较高的端基取代率，大于95％，最高可达99％～100％。可用于生产高性能的聚乙二醇化药物。

【技术实现步骤摘要】
一种单一官能化支化聚乙二醇
本专利技术涉及高分子合成领域，特别涉及一种单一官能化支化聚乙二醇。
技术介绍
聚乙二醇化(PEGylation)是药物修饰的重要手段之一。其中，官能化聚乙二醇(PEG)可以利用其含有的活性基团与药物分子(包括蛋白药物和有机小分子药物)、肽类、糖类、脂类、寡核苷酸、亲和配体、辅因子、脂质体以及生物材料等通过共价键进行偶联，实现对药物和其他生物相关物质的聚乙二醇化修饰。经修饰后的药物分子将具备聚乙二醇的许多优良性质，如亲水性、柔性、抗凝血性等。此外，由于空间排斥效应，聚乙二醇修饰后的药物能避免肾小球的过滤及生物反应如免疫反应，使其比未修饰的药物在血液中有着更长的半衰期。例如：Greenwald等人(J.Org.Chem.1995,331-336)通过与聚乙二醇偶联的手段修饰紫杉醇，增加其水溶性。聚乙二醇化修饰逐渐发展成为一个热门的研究领域。其中，研究最早也最多的，是单一官能化的聚乙二醇衍生物，该类型具有单一的可反应基团，药物修饰过程、产物结构及质量的可控性好。Monfardini将两根线性甲氧基聚乙二醇分别偶联到赖氨酸的两个氨基上得到两臂分叉型(支化)聚乙二醇，再将赖氨酸的羧基活化成琥珀酰亚胺活性酯，用于蛋白质修饰研究(BioconjugateChem.1995,6,62-69)。上述制备方法中，在最后步骤中通过对端羧基进行改造获得单一反应性基团琥珀酰亚胺活性酯，在此过程中，由于被改造端基被两个聚合物链所包埋、空间位阻大等因素，导致端基的修饰率(取代率、官能化率)受到局限；而且由于端基改造前后的分子量很大且相接近，也给产品的分离纯化带来难度。而端基取代率、产品纯度，对于聚乙二醇化药物的质量控制都是至关重要的。因此，有必要开发一种高取代率的单一官能化支化聚乙二醇。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术制备两臂支化聚乙二醇衍生物时，端基取代率、产品纯度不够理想的技术瓶颈，提供一种高端基修饰率(取代率)的单一官能化支化聚乙二醇，其端基取代率大于95％。本专利技术提供一种单一官能化支化聚乙二醇，其是通过以下技术方案实现的：所述单一官能化支化聚乙二醇的结构如通式(1)所示：其中，PEGa、PEGb为相同或不同的聚乙二醇组分，各自独立，均由C1～20烃基连接PEG组分的末端氧原子；La、Lb为相同或不同的二价连接基，各自独立，分别连接PEGa、PEGb的另一个氧端；L2为亚甲基、羰基或硫代羰基；Lc为碳链连接基；Ld为二价连接基，含有经偶合反应生成的共价连接基；Z不存在或为任意合适的二价连接基；X1具有0～8个碳，选自氢原子、烷基、含环的烷基或上述任一种的O、S、三价N杂化结构；端基F选自以下功能性端基：醛基、被保护的醛基、马来酰亚胺基、被保护的马来酰亚胺基、氨基、被保护的氨基、胺盐、羧基、酯保护的羧基、酰卤、酰胺、被保护的酰胺、酰肼、被保护的酰肼、叠氮基、炔基、被保护的炔基、烯基；其端基取代率大于95％。所述端基取代率更优选大于96％；更优选大于98％，更优选99％～100％。其中，99％～100％的区间包括99％、大于99％且小于100％、100％。Lc为亚烃基或侧基含杂原子的碳链连接基；优选碳原子数为C1～24，即C1～24亚烃基或C1～24侧基含杂原子的碳链连接基。Lc的优选组之一为Lc包含C3～6二价环烷基、取代的C3～6二价环烷基、苯撑、取代的苯撑中至少一个；其中，A1、A2、A3为含有1～10个碳原子的取代基，且各自独立，任两个彼此相同或不同；i、j、k为0～24的整数。A1、A2、A3各自独立地选自包括但不限于：烷基、环烷基、苯基、芳烷基、取代的烷基、取代的环烷基、取代的苯基、取代的芳烷基、杂化的烷基、杂化的环烷基、杂化的苯基、杂化的芳烷基。Lc的优选组之一为C1～24亚烃基，更优选C1～12亚烃基，更优选C1～10亚烃基，更优选C1～6亚烃基。具体地，优选亚甲基、1,2-亚乙基、1,3-亚丙基、–Ph–、–CH2–Ph–。Lc的优选之一为–CH(R20)；其中，R20优选H、–CH3、–CH(CH3)2、–CH2CH(CH3)2、–CH(CH3)–CH2CH3、–Bn(其中Bn为苄基)、–CH2CH2–SCH3，更优选氢原子或甲基，最优选氢原子。Lc的优选之一为L5；其中，L5为亚烷基、二价环烷基、芳撑中任一种、或任两种或两种以上的组合，且含有至少两个碳原子。Ld优选含有醚键、硫醚键、酰胺键、酯键、一硫代酯键、二硫代酯键、尿烷键、一硫代氨基甲酸酯键、二硫代氨基甲酸酯键、碳酸酯键、一硫代碳酸酯键、二硫代碳酸酯键、三硫代碳酸酯键、二硫键、亚胺键、三氮唑基、4,5-二氢异恶唑连接基、中任一种共价连接基。更优选含有酰胺键。特别优选之一F为醛基或缩醛基。特别优选之一F为马来酰亚胺基或呋喃保护的马来酰亚胺基。Z为任意合适的基团。优选之一，F距离支化中心N原子不超过50个原子间隔，进一步优选不超过10个原子间隔。Z优选组之一是碳链连接基，具体优选方式与Lc一致。Z的另一组优选为含有醚键、硫醚键、酰胺键、酯键、一硫代酯键、二硫代酯键、尿烷键(氨基甲酸酯键)、硫代氨基甲酸酯键、碳酸酯键、一硫代碳酸酯键、二硫代碳酸酯键、三硫代碳酸酯键、二硫键、三氮唑基、4,5-二氢异恶唑连接基、中任一种连接基。Z的另一组优选为含有通过烷基化反应、酰胺化反应、酯化反应、硫酯化反应、click反应(点击反应，如叠氮-炔基环加成反应、Diels-Alder加成反应、生成肟或酰腙的反应、巯基-乙烯基加成反应、巯基-炔基加成反应、巯基-异氰酸酯基反应等)、环加成反应、Diels-Alder加成反应(狄尔斯-阿尔德反应)、1,3-偶极环加成反应中任一种偶合反应生成的连接基。Z的另一组优选为Z中含有重复单元CH2CH2O，且重复单元数不超过20，更优选不超过10，更优选不超过5；更优选不超过2。本专利技术中的“重复单元”指数量至少为2个。2个重复单元对应–CH2CH2OCH2CH2O–结构。仅有一个CH2CH2O时，不视为具有重复单元。Z的另一组优选为Z中含有主链杂原子但不含重复单元CH2CH2O。Z的另一组优选为任意合适的稳定的二价连接基STAG、或可降解的二价连接基DEGG。优选La、Lb相同。进一步优选La、Lb为相同的亚烃基，更优选La、Lb均为C1～12亚烃基；更优选La、Lb均为亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基或亚戊基，最优选La、Lb均为亚甲基。所述La、Lb与PEG之间的连接满足以下任一种：(1)所述La与PEG之间形成酯键、氨基甲酸酯键或碳酸酯键连接；(2)所述Lb与PEG之间形成酯键、氨基甲酸酯键或碳酸酯键连接；(3)所述La、Lb相同，且均与PEG之间形成酯键、氨基甲酸酯键或碳酸酯键连接。优选通式(1)中La、Lb相同，且含羰基、-CONH-、-COO-中任一种端基，分别与PEG之间形成酯键、氨基甲酸酯键、碳酸酯键连接。酯键、碳酸酯键具有较好的可降解性，而氨基甲酸酯键的可降解性相对较弱。优选PEGa、PEGb均为甲基封端的mPEG。优选PEGa、PEGb具有相同的分子量(含化合物的产品为多分散性时分子量相近，为单分散性时分子量数值严格相等)。优选PEGa、PEGb同为多分散的mPEG；分子量优选2kDa～2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述单一官能化支化聚乙二醇的结构如通式(1)所示：

【技术特征摘要】
1.一种单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述单一官能化支化聚乙二醇的结构如通式(1)所示：其中，PEGa、PEGb为相同或不同的聚乙二醇组分，各自独立，均由C1～20烃基连接PEG组分的末端氧原子；La、Lb为相同或不同的二价连接基，各自独立，分别连接PEGa、PEGb的另一个氧端；L2为亚甲基、羰基或硫代羰基；Lc为碳链连接基；Ld为二价连接基，含有经偶合反应生成的共价连接基；Z不存在或为任意合适的二价连接基；X1具有0～8个碳，选自氢原子、烷基、含环的烷基或上述任一种的O、S、三价N杂化结构；F选自以下功能性端基：醛基、被保护的醛基、马来酰亚胺基、被保护的马来酰亚胺基、氨基、被保护的氨基、胺盐、羧基、酯保护的羧基、酰卤、酰胺、被保护的酰胺、酰肼、被保护的酰肼、叠氮基、炔基、被保护的炔基、烯基；其端基取代率大于95％。2.根据权利要求1所述单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述端基取代率大于96％。3.根据权利要求2所述单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述端基取代率大于98％。4.根据权利要求3所述单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述端基取代率选自99％～100％，包括99％、大于99％且小于100％、100％。5.根据权利要求1所述单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述Lc的结构满足以下任一种：(1)Lc包含C3～6二价环烷基、取代的C3～6二价环烷基、苯撑、取代的苯撑中至少一个；其中，A1、A2、A3为含有1～10个碳原子的取代基，且各自独立，任两个彼此相同或不同；i、j、k为0～24的整数；(2)Lc为C1～24亚烃基；(3)Lc为–CH(R20)；其中，R20选自H、–CH3、–CH(CH3)2、–CH2CH(CH3)2、–CH(CH3)–CH2CH3、–Bn、–CH2CH2–SCH3；(4)Lc为L5；其中，L5为亚烷基、二价环烷基、芳撑中任一种、或任两种或两种以上的组合，且含有至少两个碳原子。6.根据权利要求1所述单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述Ld选自含有醚键、硫醚键、酰胺键、酯键、一硫代酯键、二硫代酯键、尿烷键、一硫代氨基甲酸酯键、二硫代氨基甲酸酯键、碳酸酯键、一硫代碳酸酯键、二硫代碳酸酯键、三硫代碳酸酯键、二硫键、亚胺键、三氮唑基、4,5-二氢异恶唑连接基、中任一种共价连接基。7.根据权利要求1所述单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述F距离支化中心N原子不超过100个原子间隔，选自2、2～12、12～20、20～50、50～100中任一种。8.根据权利要求1所述单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述Z的结构选自以下任一种：(1)Z为碳链连接基；(2)Z中含有醚键、硫醚键、酰胺键、酯键、一硫代酯键、二硫代酯键、尿烷键、硫代氨基甲酸酯键、碳酸酯键、一硫代碳酸酯键、二硫代碳酸酯键、三硫代碳酸酯键、二硫键、三氮唑基、4,5-二氢异恶唑连接基、中任一种连接基；(3)Z中含有通过烷基化反应、酰胺化反应、酯化反应、硫酯化反应、点击反应、环加成反应、Diels-Alder加成反应、1,3-偶极环加成反应中任一种偶合反应生成的连接基。9.根据权利要求1所述单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述Z选自以下任一种：(1)Z中含有主链杂原子但不含重复单元CH2CH2O；(2)Z中含有重复单元CH2CH2O，且重复单元数不超过20。10.根据权利要求1所述单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述Z的结构选自以下任一种：(1)稳定的STAG：由亚烷基、二价环烷基、二价环烯基、二价环炔基、二价环二烯烃基、芳撑、碳碳双键、碳碳三键、共轭的碳碳双键、二价脂杂环基、二价芳杂环基、侧基含杂原子的碳链连接基、取代的二价环烯基、取代的二价环炔基、取代的二价环二烯烃基、取代的芳撑、取代的碳碳双键、取代的共轭碳碳双键、取代的二价脂杂环基、取代的二价芳杂环基、醚键、硫醚键、脲键、硫脲键、氨基甲酸酯基、硫代氨基甲酸酯基、磷酸酯基、膦酸酯基、不含活泼氢的二价硅基、含硼原子的二价连接基、二价叔氨基、羰基、硫代羰基、酰胺基、硫代酰胺基、磺酰胺基、烯胺基、三氮唑基、4,5-二氢异恶唑连接基、NH2-L5-COOH、中性氨基酸及其衍生物骨架中任一种二价连接基、任两种或任两种以上基团任意组合构成的二价连接基；所述中性氨基酸选自甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、肌氨酸中任一种；其中L5为亚烷基、二价环烷基、芳撑中任一种、或任两种或两种以上的组合，且含有至少两个碳原子；(2)可降解的DEGG：含有二硫键、乙烯醚键、酯基、硫酯基、硫代酯基、二硫代酯基、碳酸酯基、硫代碳酸酯基、二硫代碳酸酯基、三硫代碳酸酯基、氨基甲酸酯基、硫代氨基甲酸酯基、二硫代氨基甲酸酯基、缩醛基、环缩醛基、缩硫醛基、氮杂缩醛基、氮杂环缩醛基、氮硫杂缩醛基、二硫代缩醛基、半缩醛基、硫代半缩醛基、氮杂半缩醛基、缩酮基、缩硫酮基、氮杂缩酮基、氮杂环缩酮基、氮硫杂缩酮基、亚胺键、腙键、酰腙键、肟键、硫肟醚基、半卡巴腙键、硫代半卡巴腙键、肼基、酰肼基、硫代碳酰肼基、偶氮羰酰肼基、硫代偶氮羰酰肼基、肼基甲酸酯基、肼基硫代甲酸酯基、卡巴肼基、硫代卡巴肼基、偶氮基、异脲基、异硫脲基、脲基甲酸酯基、硫脲基甲酸酯基、胍基、脒基、氨基胍基、氨基脒基、亚氨酸基、亚氨酸硫酯基、磺酸酯基、亚磺酸酯基、磺酰肼基、磺酰脲基、马来酰亚胺基、原酸酯基、苄氧羰基、磷酸酯基、亚磷酸酯基、次磷酸酯基、膦酸酯基、磷硅烷酯基、硅烷酯基、碳酰胺基、硫代酰胺基、磺酰胺基、聚酰胺基、磷酰胺基、亚磷酰胺基、焦磷酰胺基、环磷酰胺基、异环磷酰胺基、硫代磷酰胺基、乌头酰基、肽键、核苷酸及其衍生物骨架、脱氧核苷酸及其衍生物骨架中任一种二价连接基、任两种或任两种以上二价连接基的组合；所述肽键由选自甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、肌氨酸的任两个相同或不同的氨基酸键合而成。11.根据权利要求1所述单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述La、Lb相同，且选自以下任一种结构：(1)La、Lb为亚烃基或侧基含杂原子的碳链连接基；(2)La、Lb含有醚键、硫醚键、酰胺键、酯键、一硫代酯键、二硫代酯键、尿烷键、硫代氨基甲酸酯键、碳酸酯键、一硫代碳酸酯键、二硫代碳酸酯键、三硫代碳酸酯键、二硫键、三氮唑基、4,5-二氢异恶唑连接基、中任一种连接基；(3)La、Lb中含有通过烷基化反应、酰胺化反应、酯化反应、硫酯化反应、click反应、环加成反应、Diels-Alder加成反应、1,3-偶极环加成反应中任一种偶合反应生成的连接基。12.根据权利要求1所述单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述La与PEG之间形成酯键、氨基甲酸酯键或碳酸酯键连接。13.根据权利要求1所述单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述Lb与PEG之间形成酯键、氨基甲酸酯键或碳酸酯键连接。14.根据权利要求1所述单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述通式(1)中La、Lb相同，且选自含羰基、-CONH-、-COO-中任一种端基。15.根据权利要求1所述单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述PEGa、PEGb均为mPEG。16.根据权利要求15所述单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述PEGa、PEGb均为多分散性，且数均分子量相同，并选自2kDa～20kDa。17.根据权利要求16所述单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述PEGa、PEGb分子量选2kDa、5kDa、10kDa或20kDa。18.根据权利要求15所述单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述PEGa、PEGb均为单分散性，EO单元平均数选自2～70，且EO单元数相差不超过1。19.根据权利要求18所述单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述La等于Lb，PEGa、PEGb具有相等的EO单元平均数。20.根据权利要求1所述单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述单一官能化支化聚乙二醇的结构如通式(4)所示：其中，L2为–CH2–、–C(＝O)–或–C(＝S)–；其中，M9为–O–、–S–或–NH–。21.根据权利要求20所述单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述F选自以下任一种结构：(1)F为–CHO或其缩醛保护形式；M9为–O–或–NH–；(2)F为或其呋喃保护形式；M9为–O–或–NH–；(3)F为–NH2、或其被保护形式、或其盐形式；(4)F为–COOH或其酯保护形式；M9为–O–；(5)F为–N3；M9为–O–或–NH–；(6)F为–C≡CH或其被保护形式；M9为–O–或–NH–。22.根据权利要求20所述单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述单一官能化支化聚乙二醇的结构为通式(5)或通式(6)：其中，R20选自H、–CH3、–CH(CH3)2、–CH2CH(CH3)2、–CH(CH3)–CH2CH3、–Bn、–CH2CH2–SCH3；其中，j1选自2～20的整数。23.根据权利要求20所述单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述单一官能化支化聚乙二醇的结构如通式(7)或通式(8)所示。24.根据权利要求1所述单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述单一官能化支化聚乙二醇的结构如通式(11)所示：其中，Ld选自含有中任一种共价连接基。25.根据权利要求1所述单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述单一官能化支化聚乙二醇的结构如通式(3)所示：其中，两个PEGa由相同的C1～20烃氧基封端，且具有相同的分子量；两个La具有相同的结构。26.根据权利要求25所述单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述La与PEG之间形成酯键、氨基甲酸酯键或碳酸酯键连接。27.根据权利要求1所述单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述单一官能化支化聚乙二醇的结构如通式(10)所示：其中，L3为亚甲基或羰基；其中，PT为NH2-PT-COOH的组成部分，NH2-PT-COOH由甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、肌氨酸、NH2-L5-COOH中至少两个分子缩合而成，且N-端不是肌氨酸；其中L5为亚烷基、二价环烷基、芳撑中任一种、或任两种或两种以上的组合，且含有至少两个碳原子；其中，F为甲羧基、甲酸酯基、酰卤、酰胺、酰肼中任一种。28.根据权利要求1所述的单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述单一官能化支化聚乙二醇选自以下任一结构：其中，R22选自–CH3、–CH(CH3)2、–CH2CH(CH3)2、–CH(CH3)–CH2CH3、–Bn、–CH2CH2–SCH3；其中，R20选自H原子或R22；其中p为1～16的整数。29.一种单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述单一官能化支化聚乙二醇的结构如通式(13)所示：其中，两个PEGa由相同的C1～20烃氧基封端，且两个PEGa具有相同的分子量；两个La相同，且选自亚烷基、二价环烷基、苯撑的任意组合；Lc选自亚烷基、二价环烷基、苯撑的任意组合；La、Lc各自独立；Ld不存在或Ld为含醚键、硫醚键、二价烷基氮中任一种的二价连接基；X1具有0～8个碳，选自氢原子、烷基、含环的烷基或上述任一种的O、S、三价N杂化结构；F为-CHO或其缩醛结构；其端基取代率为100％。30.一种单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述单一官能化支化聚乙二醇的结构如通式(15)所示：其中，PEGa、PEGb为相同或不同的聚乙二醇组分，各自独立，均由C1～20烃基连接PEG组分的末端氧原子；La、Lb为相同或不同的二价连接基，各自独立，分别连接PEGa、PEGb的另一个氧端；L2为亚甲基、羰基或硫代羰基；Lc为碳链连接基；其中，M9为–O–、–S–或–NH–；Z不存在或为任意合适的二价连接基；F选自以下功能性端基：醛基、被保护的醛基、马来酰亚胺基、被保护的马来酰亚胺基、氨基、被保护的氨基、胺盐、羧基、酯保护的羧基、酰卤、酰胺、被保护的酰胺、酰肼、被保护的酰肼、叠氮基、炔基、被保护的炔基、烯基；其端基取代率大于95％。31.根据权利要求30所述单一官能化支化聚乙二醇，其特征在于，所述单一官能化支化聚乙二醇的结构如通式(16)或通式(17)所示：其中，L6为亚甲基或L5，两个L6具有相同的结构；所述L5为亚烷基、二价环烷基、芳撑中任一种、或任两种或两种以上的组合，且含有至少两个碳原子。32.一种利用权利要求1～31任一项单一官能化支化聚乙二醇获得的单一功能化支化聚乙二醇，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁文桂，刘超，闫策，姜琰琰，周纯，
申请(专利权)人：厦门赛诺邦格生物科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35