一種膽酸改性氨基葡萄糖衍生物及制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及膽酸改性氨基葡萄糖衍生物及其制備方法。本發明中的膽酸改性氨基 葡萄糖衍生物可用于治療骨關節炎的藥物、軟骨修復材料的有機基質，并可用于構建原位 成型改性氨基葡萄糖功能化水凝膠軟骨修復材料。
【背景技術】
[0002] D-氨基葡萄糖作為甲殼素的最終降解產物，具有治療關節炎、消炎、刺激蛋白多 糖的合成，免疫調節作用，并參與構造人體組織和細胞膜，是蛋白多糖大分子合成的中間物 質。由于此類化合物具有生理活性，因此在醫藥、生物領域應用較為廣泛，相關領域的研宄 也越來越受重視。膽酸來源于人和動物體內的具有特殊生物活性和良好生物相容性的兩親 性物質，其分子的留環上有羧基和羥基，易于進行化學修飾，因此，用膽酸對氨基葡萄糖進 行化學改性可以制備無可聚合基團的衍生物，作為治療骨關節炎的藥物；或進一步制備有 可聚合功能基團的衍生物，作為具有生物活性的生物醫用材料應用。現有的軟骨修復材料 存在諸多亟待解決的問題，如生物活性、生物相容性、降解產物是否安全無毒、材料力學強 度，植入排斥反應等。
[0003] 在氨基葡萄糖衍生物的合成方面，文獻已有報導。根據官能團的不同，分為N-位 衍生物（酰化衍生物、烷基化衍生物、氨基酸衍生物等），〇-位衍生物（羧酸化衍生物、磷脂 化衍生物、烯烴衍生物、芳香衍生物等）以及金屬配合物等。而用留體類化合物對氨基葡萄 糖的改性報道較少，目前還沒有關于具有可聚合功能基團的膽酸改性氨基葡萄糖的單體報 道。

【發明內容】

[0004] 本發明提出采用膽酸改性氨基葡萄糖的方法，解決現有治療骨關節炎的藥物，以 及軟骨修復材料所存在的問題。
[0005] 本發明的目的通過以下技術方案實現：
[0006] 一種膽酸改性氨基葡萄糖衍生物，具體結構如式（I):
[0007]
[0008] 其中，R1Sh 或 OH，R2Sh 或 OH，R 3為瓜 CH2= CHCO-或 CH2= C(CH3) CO-。
[0009] 上述膽酸改性氨基葡萄糖衍生物的制備方法，包括下述步驟：
[0010] 1)由膽酸與過量N-羥基琥珀酰亞胺或1-羥基苯并三唑，在碳二酰亞胺作催化劑， 四氫呋喃為溶劑體系條件下反應制得膽酸活性酯；
[0011] 2)室溫下，膽酸活性酯與D-氨基葡萄糖在有機叔胺作催化劑的條件下反應6-12 小時，制得無可聚合基團的衍生物；或在-20°C到-15°C下，膽酸活性酯先與含乙烯基的酰 氯反應110-130分鐘后，回復到室溫反應過夜，進而在室溫下，與D-氨基葡萄糖在有機叔胺 作催化劑的條件下反應6-12小時，制得有可聚合基團的衍生物。
[0012] 所述的碳二酰亞胺是Ν，Ν' -二環己基碳二亞胺、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳 二亞胺鹽酸鹽和Ν，Ν' -二異丙基碳二亞胺中的一種或兩種以上。
[0013] 所述的D-氨基葡萄糖是D-氨基葡萄糖鹽酸鹽。
[0014] 所述的含乙烯基的酰氯是丙烯酰氯或甲基丙烯酰氯。
[0015] 所述的有機叔胺是N，N-二異丙基乙胺或二乙胺。
[0016] 所述N-羥基琥珀酰亞胺或1-羥基苯并三唑是過量的，膽酸與N-羥基琥珀酰亞胺 或1-羥基苯并三唑的物質的量之比為1:1~1:1. 5。
[0017] 所述碳二酰亞胺是過量的，膽酸與碳二酰亞胺的物質的量之比為1:1. 5~1:2。
[0018] 所述有機叔胺是過量的，膽酸活性酯與有機叔胺的物質的量之比為1:1~1:1. 5 ; 含乙烯基的酰氯是過量的，膽酸活性酯與含乙烯基的酰氯的物質的量之比為1:2~1:2. 5 ; D-氨基葡萄糖是過量的，膽酸活性酯與D-氨基葡萄糖的物質的量之比為1:1~1:1.5。
[0019] 上述制得的膽酸改性氨基葡萄糖衍生物在制備治療骨關節炎的藥物中的應用，或 在軟骨修復材料中的應用，或在構建原位成型的氨基葡萄糖功能化水凝膠中的應用。
[0020] 與現有技術相比，本發明具有如下優點：
[0021] (1)本發明所述的制備上述膽酸改性氨基葡萄糖衍生物具有路線簡短，操作方便， 提純容易，收率較高等優點。
[0022] (2)本發明所制備的無可聚合基團的衍生物，可用于作為治療骨關節炎的藥物。
[0023] (3)本發明所制備的有可聚合基團的衍生物，具有獨特的生物活性，良好的生物相 容性，可用于軟骨修復材料的有機基質，并可用于構建原位成型改性氨基葡萄糖功能化水 凝膠軟骨修復材料。
【附圖說明】
[0024] 圖1為實施例1、2制備的無可聚合基團的膽酸改性氨基葡萄糖衍生物的結構式；
[0025] 圖2為實施例1制備的無可聚合基團的膽酸改性氨基葡萄糖衍生物的核磁共振氫 譜；
[0026] 圖3為實施例1制備的無可聚合基團的膽酸改性氨基葡萄糖衍生物的細胞增殖毒 性實驗結果圖；
[0027] 圖4為實施例1制備的無可聚合基團的膽酸改性氨基葡萄糖衍生物的細胞死活染 色圖；
[0028] 圖5為實施例3制備的有可聚合基團的膽酸改性氨基葡萄糖衍生物的結構式；
[0029] 圖6為實施例3制備的有可聚合基團的膽酸改性氨基葡萄糖衍生物的核磁共振氫 譜。
[0030] 圖7為實施例3制備的無可聚合基團的膽酸改性氨基葡萄糖衍生物的細胞增殖毒 性實驗結果圖；
[0031] 圖8為實施例1制備的無可聚合基團的膽酸改性氨基葡萄糖衍生物的細胞死活染 色圖；
[0032] 圖9為實施例4制備的有可聚合基團的膽酸改性氨基葡萄糖衍生物的結構式。
【具體實施方式】
[0033] 下面結合具體實施例對本發明作進一步具體詳細描述，但本發明的實施方式不限 于此，對于未特別注明的工藝參數，可參照常規技術進行。
[0034] 實施例1
[0035] 制備無可聚合基團的衍生物：膽酸改性氨基葡萄糖衍生物，包括如下步驟：
[0036] 4. 0858g(0.0 lmol)膽酸，I. 1509g(0.0 lmoDN-羥基琥珀酰亞胺加入 150ml 三頸 瓶，攪拌溶解于30ml四氫呋喃，在0°C下，緩慢滴加含3. 0949g(0. 015mol)N，Ν' -二環己基 碳二亞胺的IOml四氫呋喃溶液，保溫2h后，回到室溫，繼續反應18h后停止反應，抽濾取濾 液，旋轉蒸發除去溶劑。用硅膠柱層析提純，洗脫劑為石油醚/乙酸乙酯（1/4)，得膽酸活性 酯 A4. 258g，產率為 84. 21%。
[0037] 2. 1563g(0.0 lmol)的氨基葡萄糖加入100mL單頸瓶中，加入30ml的N, N-二 甲基甲酰胺/去離子水（2/1)，再滴入1.0119g(0.01mol)的三乙胺，攪拌lOmin，后加入 5. 057g(0.0 lmol)的膽酸活性酯A，反應6h后停止反應，旋轉蒸發除去溶劑。用硅膠柱層析 提純，洗脫劑為二氯甲烷/甲醇（8/1)，得到產物4. 134g，產率為72. 65%。
[0038] 上述合成的膽酸改性氨基葡萄糖衍生物的結構式如圖1所示。
[0039] 如圖 2 所示1H-NMR (DMS0-d6, 400MHz)分析證實：0· 57 (s, 3H)，0· 80 (s, 3H)，0· 92 (d ，3H)，1. 20 ~2. 25 (m，24H)，3. 15 ~4. 90 (m，16H)，6. 35 (d，1H)，7. 48 (d，1H) ·
[0040] 圖3為實施例1合成的的膽酸改性氨基葡萄糖衍生物不同濃度溶于培養基對細胞 增殖（L929小鼠成纖維細胞系，該細胞系為國標GB/T 16886. 5-2003體外細胞毒性實驗指 定細胞）的影響情況。控制組為正常培養基，結果表明當濃度達到ImM濃度時才出現輕微 細胞毒性，I. 5mM出現明顯毒性，說明該改性氨糖在ImM以下對細胞安全。
[0041] 圖4為合成的的膽酸改性氨基葡萄糖衍生物不同濃度溶于培養基對細胞存活 (L929細胞）的死活細胞染色結果圖（標尺為50 μ m)，結果與定量結果基本一致，細胞在 ImM改性氨糖濃度培養基中仍然能大量存活。
[0042] 實施例2
[0043] 制備無可聚合基團的衍生物：膽酸改性氨基葡萄糖衍生物，包括如下步驟：
[0044] 4. 0858g(0.0 lmol)膽酸，2. 0269g(0. 015mol) 1-羥基苯并三唑加入 150ml 三頸瓶， 攪拌溶解于30ml四氫呋喃，在0°C下，緩慢滴加含3. 8340g(0. 02mol)的1-乙基-(3-二甲 基氨基丙基）碳二亞胺鹽酸鹽的IOml四氫呋喃溶液，保溫2h后，回到室溫，繼續反應24h 后停止反應，抽濾取濾液，旋轉蒸發除去溶劑。用硅膠柱層析提純，洗脫劑為石油醚/乙酸 乙酯（1/4)，得膽酸活性酯B3. 833