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布洛芬是临床上常用的用于治疗风湿性关节炎、类风湿性关节炎和骨关节炎的非甾体抗炎药物。与其它大多数非甾体抗炎药类似,长期服用布洛芬可引起胃肠道毒副反应,因而限制了其临床应用。为降低布洛芬的毒副作用、提高其药理活性,寻找有更好生物利用度的布洛芬衍生物,本论文通过引入糖苷基团对其进行了结构改造。本论文利用固定化脂肪酶成功合成了全新结构的布洛芬糖苷衍生物前药:布洛芬α-甲基葡萄糖苷酯(Ⅱ)、布洛芬乙基葡萄糖苷酯(Ⅲ)和布洛芬丙基葡萄糖苷酯(Ⅳ),并对新化合物的生物活性进行了研究。
论文内容分为三部分,在第一部分中研究了以离子交换树脂催化合成乙基和丙基葡萄糖苷反应过程,确定了最佳条件,在此条件下葡萄糖的转化率达到90%以上。
在第二部分,首先构建了脂肪酶催化合成布洛芬烷基葡萄糖苷酯的适宜的反应体系。分别以α-甲基、乙基和丙基葡萄糖苷作为酰基受体与布洛芬反应制备了布洛芬α-甲基葡萄糖苷酯(Ⅱ)、布洛芬乙基葡萄糖苷酯(Ⅲ)和布洛芬丙基葡萄糖苷酯(Ⅳ),并建立了有效分析布洛芬葡萄糖苷衍生物的高效液相色谱(HPLC)分析条件以及分离纯化工艺。用质谱、红外光谱和核磁共振氢谱等对合成化合物的结构加以了表征与确认。其次,以在有机溶剂中用脂肪酶催化的布洛芬与α-甲基葡萄糖苷的酯合成反应作为研究对象,考察了反应体系中主要参数(如有机溶剂种类、反应温度、酶用量和底物浓度等)对反应初速度和目标产物产率的影响,确定了最适反应条件,同时建立了动力学模型。鉴于水分在非水相酶反应中的作用,实验考察了体系中初始水含量和水活度对酯化反应平衡的影响。结果表明水活度能够更准确地反映出水对酯化反应的作用。在酯化反应中,随着水活度的增大,体系中布洛芬酸α-甲基葡萄糖苷酯的浓度随之减少。当水活度较小时,反应初速度变化很小,在aw为0.06时反应初速度达到最大,当水活度减小到0.02时,初速度反而降低。
在第三部分对所合成化合物的理化性质和生物活性进行了研究。首先研究了所合成布洛芬糖苷衍生物前药的理化性质,如水溶性和油/水分配系数,并考察了前药的稳定性。研究结果显示,前药的水溶性明显得到改善,溶解度提高了13.3倍以上,而且具有合适的分配系数LogP。不同pH值缓冲溶液中的水解实验表明,布洛芬烷基葡萄糖苷酯(Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ)在酸性条件下比较稳定,而在pH7.4条件下半衰期在13天以上,随着溶液pH值升高前药的水解速率加快,呈现出碱催化水解规律。同时,随着烷基葡萄糖苷直链烷基长度的增加,水解速率也逐渐加快。其次,研究了所合成布洛芬糖苷前药在模拟体内环境下释放布洛芬的特性。结果显示在不同组织匀浆中,布洛芬烷基葡萄糖苷酯(Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ)均可快速降解释放出布洛芬,其中在50%的大鼠血浆和肝匀浆中的半衰期分别在2.7h和5.5h以下。同时,与在肝匀浆中的降解速率相比较,所合成的布洛芬烷基葡萄糖苷酯在血浆中具有较好的稳定性。最后,研究了布洛芬烷基葡萄糖苷酯前药(Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ)的抗炎镇痛活性、毒副作用和药代动力学。结果表明,所合成的布洛芬烷基葡萄糖苷衍生物前药对二甲苯致小鼠耳肿胀的抗炎治疗和对醋酸致小鼠扭体反应的镇痛效果明显,耳肿胀抑制率均在40%以上,而镇痛百分率也都在67%以上,与原药布洛芬相近或稍强。同时,与布洛芬组相比,所合成的布洛芬糖苷衍生物前药(Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ)均能显著降低胃溃疡的形成,溃疡数显著降低了53.3%以上,而溃疡指数也显著降低了50.8%以上。另外,灌胃给药200mgKg-1的布洛芬或等摩尔剂量的布洛芬糖苷衍生物前药的药物代谢动力学结果表明,前药可以在体内迅速水解释放出布洛芬,而且与布洛芬的药物代谢动力学参数没有显著性差异,血浆峰浓度Cmax和达峰时间Tmax相近。所以,布洛芬糖苷衍生物前药毒副作用的降低可能与其对前列腺素具有较低的抑制作用有关。体外透皮实验结果表明布洛芬烷基葡萄糖苷酯前药(Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ)可以有效改善布洛芬的皮肤渗透性,布洛芬的稳态流量提高了4.2倍以上,而渗透系数也提高了1.6倍以上,突破了布洛芬应用的限制。
因此,有理由认为所合成的布洛芬烷基葡萄糖苷酯可能是高效低毒的布洛芬前药,极具研究价值和开发前景。