丙氨酸酯衍生物的合成及其对吲哚美辛的经皮促渗活性

李伟杰

·研究论文·

丙氨酸酯衍生物的合成及其对吲哚美辛的经皮促渗活性

李伟杰

(韩山师范学院 化学与环境工程学院，广东 潮州 521041)

以N,N-二乙基-l-丙氨酸为原料，N,N′-二环己基碳二亚胺为缩合剂，4-甲氨基吡啶为催化剂，合成了7个新型的2-(N,N′-二乙基氨基)丙酸酯(1a～1g)，其结构经1H NMR，MS(ESI)和元素分析表征。研究了其对药物吲哚美辛的体外经皮促渗活性。结果表明：1g对吲哚美辛的经皮促渗活性最好(94.2%)。

丙氨酸酯衍生物;N,N-二乙基-l-丙氨酸；催化合成;吲哚美辛;经皮促渗活性

氮酮是目前使用最广泛的一种高效透皮剂，广泛用于外用药、化妆品、农药、兽药、印染和纺织等多个领域[1]，但氮酮与强酸或强碱类药物有配伍禁忌，不能被生物体降解代谢，且有一定的毒副作用。因此，寻找高效、无毒、可生物降解的透皮剂仍然是医药和化妆品工业研究的热点之一。

丙氨酸酯衍生物是一种新型高效和可生物降解的无毒透皮剂[2-9]，在医药和化妆品领域具有广泛的应用前景。目前，研究最多的丙氨酸酯衍生物是2-(N,N-二甲基氨基)丙酸月桂醇酯(DDAIP)，其对五氟尿嘧啶和消炎痛的经皮促渗活性分别是氮酮的3倍和4倍[2-4]。DDAIP的合成方法主要有3种[3,7-11]：(1)2-卤代丙酸经酰化、酯化合成中间体2-卤代丙酸月桂醇酯，然后与二甲胺发生亲核取代反应合成目标分子。该方法属于多步反应，副反应较多，产率较低(59.7%～74.8%)；(2)2-(N,N-二甲基氨基)丙酸乙酯与月桂醇进行酯交换反应合成目标分子。

Scheme 1

该方法需要先制备2-(N,N-二甲基氨基)丙酸乙酯，而且酯交换反应是一个可逆反应，反应需要使用甲醇钠作催化剂和对环境有害溶剂甲苯；(3)N,N-二甲基-l-丙氨酸与月桂醇在N,N′-羰基二咪唑的催化下反应合成目标分子。该方法副反应多，产率低。

与DDAIP相比，2-(N,N-二乙基氨基)丙酸酯(1)的研究报道很少。本文以N,N-二乙基-l-丙氨酸为原料，N,N′-二环己基碳二亚胺(DCC)为缩合剂，4-甲氨基吡啶为催化剂，合成了7个新型的2-(N,N-二乙基氨基)丙酸酯(1a～1g)(Scheme 1)，其结构经1H NMR，MS(ESI)和元素分析表征。并研究了其对药物吲哚美辛(Chart 1)的体外经皮促渗活性。

Chart 1

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

DU800 UV-Vis型紫外分光光度计；Bruker Advance DPX-300型核磁共振仪(CDCl3为溶剂，TMS为内标)；Perkin-Elmer 240C型元素分析仪；LCQ DECA XP型液相色谱-质谱联用仪；TT-18型透皮吸收仪。

氮酮(医用级，质量分数≥98%)，新乡高金药业有限公司；吲哚美辛(医用级，质量分数≥99%)，江苏太仓制药厂；N,N-二乙基-l-丙氨酸按文献[12]方法自制；其余所用试剂均为分析纯或化学纯；SD种大鼠(体重180～200 g，雄性，7～9 w)，汕头大学医学院动物中心。

1.2 1a～1g的合成通法

在100 mL圆底烧瓶中加入醇10.0 mmol,N,N-二乙基-l-丙氨酸 1.45 g(10.0 mmol)和无水四氢呋喃30 mL，于室温反应5 min，加入4-二甲氨基吡啶(DMAP)36.7 mg(0.30 mmol)和DCC 2.06 g(10.0 mmol)，继续反应4 h。抽滤，滤液依次用20%碳酸钠溶液(3×20 mL)和饱和氯化钠水溶液洗涤，无水硫酸镁干燥，减压除去溶剂得粗产物，经硅胶柱层析(洗脱剂:二氯甲烷)纯化得1a～1g。

2-(N,N-二乙基氨基)丙酸正己酯(1a)：淡黄色液体，产率90.7%;1H NMRδ：0.90(t,J=6.9 Hz,3H),1.09(t,J=6.9 Hz,6H),1.28～1.38(m,9H),1.62～1.65(m,2H),2.68(q,J=7.2 Hz,4H),3.33(q,J=7.5 Hz,1H),4.11(t,J=6.9 Hz,2H);MS(ESI)m/z：230{[M+H]+};Anal.calcd for C13H27NO2:C 68.08,H 11.87,N 6.11;found C 68.00,H 11.91,N 6.09。

2-(N,N-二乙基氨基)丙酸正辛酯(1b)：淡黄色液体，产率91.5%;1H NMRδ：0.88(t,J=6.9 Hz,3H),1.08(t,J=6.9 Hz,6H),1.27～1.35(m,13H),1.61～1.64(m,2H),2.69(q,J=7.2 Hz,4H),3.34(q,J=7.5 Hz,1H),4.10(t,J=6.9 Hz,2H);MS(ESI)m/z：258{[M+H]+};Anal.calcd for C15H31NO2:C 69.99,H 12.14,N 5.44;found C 69.87,H 12.18,N 5.42。

2-(N,N-二乙基氨基)丙酸正癸酯(1c)：淡黄色液体，产率94.2%;1H NMRδ：0.89(t,J=7.2 Hz,3H),1.08(t,J=7.2 Hz,6H),1.37(d,J=7.5 Hz,3H),1.55～1.66(m,16H),2.68(q,J=7.2 Hz,4H),3.33(q,J=7.5 Hz,1H),4.11(t,J=6.9 Hz,2H);MS(ESI)m/z：286{[M+H]+};Anal.calcd for C17H35NO2:C 71.53,H 12.36,N 4.91;found C 71.41,H 12.39,N 4.90。

2-(N,N-二乙基氨基)丙酸月桂醇酯(1d)：黄色液体，产率92.1%;1H NMRδ：0.88(t,J=6.9 Hz,3H),1.07(t,J=6.9 Hz,6H),1.25～1.29(m,18H),1.37(d,J=7.5 Hz,3H),1.56～1.66(m,2H),2.67(q,J=6.9 Hz,4H),3.32(q,J=7.5 Hz,1H),4.10(t,J=6.9 Hz,2H);MS(ESI)m/z：314{[M+H]+};Anal.calcd for C19H39NO2:C 72.79,H 12.54,N 4.47;found C 72.61,H 12.59,N 4.48。

2-(N,N-二乙基氨基)丙酸正十四烷醇酯(1e)：黄色液体，产率89.4%;1H NMRδ：0.88(t,J=7.0 Hz,3H),1.08(t,J=7.0 Hz,6H),1.26～1.37(m,25H),1.61～1.63(m,2H),2.66(q,J=7.0 Hz,4H),3.32(q,J=7.5 Hz,1H),4.10(t,J=7.0 Hz,2H);MS(ESI)m/z：342{[M+H]+};Anal.calcd for C21H43NO2:C 73.84,H 12.69,N 4.10;found C 73.58,H 12.72,N 4.11。

2-(N,N-二乙基氨基)丙酸正十六烷醇酯(1f)：黄色液体，产率87.8%;1H NMRδ：0.88(t,J=7.0 Hz,3H),1.07(t,J=7.0 Hz,6H),1.26～1.35(m,26H),1.36(d,J=7.5 Hz,3H),1.63～1.65(m,2H),2.66(q,J=7.0 Hz,4H),3.32(q,J=7.5 Hz,1H),4.08(t,J=7.0 Hz,2H);MS(ESI)m/z：370{[M+H]+};Anal.calcd for C23H47NO2:C 74.74,H 12.82,N 3.79;found C 74.63,H 12.85,N 3.80。

2-(N,N-二乙基氨基)丙酸香叶醇酯(1g)：黄色液体，产率86.3%;1H NMRδ：1.06(t,J=9.0 Hz,6H),1.37(d,J=7.5 Hz,3H),1.61(s,3H),1.69(s,3H),1.72(s,3H),2.05～2.11(m,4H),2.65(q,J=9.0 Hz,4H),3.30(q,J=7.5 Hz,1H),4.08～4.25(m,1H),4.62(d,J=9.0Hz,1H),5.07(br s,1H),5.36(t,J=9.0 Hz,1H);MS(ESI)m/z：282{[M+H]+};Anal.calcd for C17H31NO2:C 72.55,H 11.10,N 4.98;found C 72.39,H 11.13,N 4.97。

1.3 1的体外经皮促渗活性

(1) 标准曲线方程

准确称取吲哚美辛2 g至100 mL容量瓶中，用70%乙醇溶解定容至刻度，振荡摇匀，备用。准确量取适量的标准溶液，用pH 7.4磷酸盐缓冲液配制成浓度依次为5、10、15、20和25 μg·mL-1的吲哚美辛标准溶液，于波长320 nm处测定各标准溶液的吸光度A，以浓度对吸光度进行线性回归，得到吲哚美辛的标准曲线方程：C=35.3A+392.3(C/μg·mL-1)，r=0.999 6。

(2) 离体鼠皮的制备

大鼠称重后用3%水合氯醛注入其腹腔麻醉，剪去大鼠腹部的毛，然后用沾有8%硫化钠的棉球来回涂抺2 min，清水清洗干净。处死大鼠，选择无肉眼可见伤痕的皮肤供实验用。剥离腹部皮肤，把皮下脂肪组织剥离干净，用生理盐水反复冲洗，直至冲洗液无混浊出现为止，并浸于生理盐水中备用。

(3) 释放液的制备

准确称取吲哚美辛，用70%乙醇溶解，配成含w=1%的吲哚美辛溶液作为储备液，以此液制备下列释放液。分别精密量取1a～1g，然后用上述储备液配成含w=2.5%透皮剂的吲哚美辛的乙醇溶液。氮酮实验组浓度为含w=2.5%氮酮的溶液。

(4) 药物吲哚美辛的体外透皮吸收试验

药物吲哚美辛的体外透皮吸收试验在TT-18型透皮吸收仪上进行。将大鼠皮剪成适当大小并贴于供给室和接受室之间，角质层朝向供给室，扩散面积为2.55 cm2。接受室中加入5 mL pH 7.4磷酸盐缓冲液作为接收液，排净气泡，置于(37±0.05) ℃的循环水浴中，接受室中电磁搅拌转速400 r·min-1。待温度恒定后，于供给室内加入1 mL释放液。在1、2、4、5和6 h分别取50 μL接收液，取样后补加50 μL pH 7.4磷酸盐缓冲液，取出的接收液用DU800 UV-Vis分光光度计在波长为320 nm处测定其吸光度A值，所测得A值代入标准曲线方程求浓度，计算单位面积的累积透过量，并求出吲哚美辛的经皮吸收参数，实验共重复3次，实验结果见表1。

2 结果与讨论

2.1 1的合成

在酸或酸酐和醇进行酯化反应中，常采用DCC作缩合剂和DMAP作催化剂，反应在比较温和的条件下合成目标物，反应产率高[13-19]，但该方法未见用于合成2-(N,N-二乙基氨基)丙酸酯。

本文以DCC作缩合剂，DMAP作催化剂，THF作溶剂，N,N-二乙基-l-丙氨酸和脂肪醇在室温下一步反应合成了目标分子1a～1g，最佳的反应条件为：n(脂肪醇)：n(DCC)：n(N,N-二乙基-l-丙氨酸)：n(DMAP) =1：1：1.1：0.03，在无水THF中室温反应4 h，产率为86.3%～94.2%。

2.2 1体外对药物吲哚美辛的经皮促渗活性

吲哚美辛对炎症的镇痛作用显著，但对胃肠道和中枢神经系统的不良反应较为严重，10%～20%的患者不能耐受[20-21]，制成经皮吸收剂可减轻不良反应，提高耐受性。以吲哚美辛为药物模型，离体大鼠皮作生物膜，研究了1a～1g对药物吲哚美辛的体外经皮促渗活性，并与空白对照组、氮酮组和DDAIP组作了比较，实验结果见表1。

透皮剂稳定态流量(×10-2)a渗透系数bER1cER2d空白对照8.12±0.638.12±0.631.00-氮酮12.06±0.8912.06±0.891.491.00DDAIP18.84±0.7618.84±0.762.321.561a14.83±0.4314.83±0.431.821.231b15.87±0.3115.87±0.311.951.321c17.68±0.4517.68±0.452.181.471d16.32±0.3616.32±0.362.011.351e14.55±0.6514.55±0.651.791.211f13.93±0.7213.93±0.721.721.161g19.48±0.8619.48±0.862.401.62

a稳定态流量/(μg·cm-2·h-1)：药物的单位面积透过量与时间曲线的斜率(P<0.05)；b药物的渗透系数/(cm·h-1)=稳定态流量/C0，C0为扩散池供给室中药物的初始浓度；c增渗比ER1是促渗剂组与空白对照组的渗透系数比；d增渗比ER2是促渗剂组与氮酮组的渗透系数比。

从表1可知，含1%吲哚美辛的空白对照组(不含透皮剂)的稳定态流量是8.12×10-2μg·cm-2·h-1，含2.5%氮酮实验组的稳定态流量为12.06×10-2μg·cm-2·h-1，而含w=2.5% 1a～1g实验组的稳定态流量依次是14.83×10-2、15.87×10-2、17.68×10-2、16.32×10-2、14.55×10-2、13.93×10-2和19.48×10-2μg·cm-2·h-1，表明1a～1g对吲哚美辛具有良好的体外经皮促渗活性。增渗比ER2显示1a～1g对吲哚美辛的体外经皮促渗作用分别是氮酮的1.23、1.32、1.47、1.35、1.21、1.16和1.62倍，其对药物吲哚美辛的经皮促渗活性均比氮酮的强。

初步的构效关系研究表明，1d和DDAIP相比较，两者的亲脂性碳链相同，氮原子上的取代基不同，取代基为甲基时的促渗活性比乙基的好。从1a～1f可知，亲脂性烷基链不是越长，该类透皮剂对药物吲哚美辛的促渗活性就越好，而是当烷基链含10个碳原子时，其对药物的促渗活性最好。1g对吲哚美辛的体外经皮促渗活性最强，说明亲脂性基团中引入碳碳双键有利于改善透皮剂对药物的经皮促透活性。

(1)以DCC为缩合剂，DMAP为催化剂，2-(N,N-二乙基氨基)丙酸和脂肪醇在无水THF中室温下反应4 h，合成了7个新型2-(N,N-二乙基氨基)丙酸酯(1a～1g)，产率86.3%～94.2%。

(2)在药物吲哚美辛的体外经皮促渗试验中，实验结果表明：1a～1g对吲哚美辛的经皮促渗活性均比氮酮的强；当亲脂性基团为烷基链时，烷基链含10个碳原子的透皮剂1c对吲哚美辛的经皮促渗活性最好(94.2%)；1g在亲脂性基团中引入碳碳双键有利于改善其对吲哚美辛的经皮促透活性，其增渗比是氮酮的1.62倍。

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Synthesis of Alanine Ester Derivatives and Their Enhancing Effects on the Transdermal Drug Delivery of Indomethacin

LI Wei-jie

(School of Chemical and Environmental Engineering,Hanshan Normal University,Chaozhou 521041,China)

Seven novel 2-(N,N-diethylamino)propanoates (1a～1g) were synthesized usingN,N-diethyl-l-alanine as material,N,N-dicyclohexylcarbodiimide as condensation agent and 4-dimethylaminopyridine as catalyst.The structures were characterized by1H NMR,MS(ESI) and elemental analysis.Invitropenetration enhancing activities of 1 were evaluated using rat skins as biomembrane and indomethacin as model drug in TT-18-type diffusion cells.The results showed that 1g exhibited good skin penetration enhancement of indomethacin(94.2%).

alanine ester;N,N-diethyl-l-alanine；catalytic synthesis;indomethacin;skin penetration enhancing activity

2016-03-31;

2016-10-11

广东省科技计划资助项目(2013B021800092)

李伟杰(1966-)，男，汉族，广东兴宁人，博士后，研究员，主要从事有机合成化学和药物化学的研究。 E-mail:weijieli1688@126.com

O622.5;O622.6

A

10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2016.12.16092