CN1058722C - 一种新型重金属促排剂的制备方法及其用于治疗和预防重金属中毒的用途 - Google Patents

Abstract

本发明为一种新型重金属促排剂及其制备方法和用途。本发明的重金属促排剂为α-[D(+)葡萄糖-1-基-氨基]-β-巯基-(S)-丙酸(简称NGP，I)和/或N，N-二[D(+)葡萄糖-1-基]-L-胱氨酸(简称NGCD，II)。制备时，将葡萄糖和半胱氨酸经与碱反应、与还原剂反应，再进一步酸化即可得到NGP，I。它可用于驱排重金属，包括铅、镉、汞、铝、锑、砷等药物、保健品及其保健食品。本发明的化合物的结构特点是，分子中含葡萄糖和半胱氨酸，与现有的重金属驱排药物相比，它具有可口服，驱排能力强，选择性高和毒性低四大优势。

Description

一种新型重金属促排剂的制备方法及其用于治疗和预防重金属中毒的用途

本发明涉及重金属促排剂，特别是一种以葡萄糖为药动团，以半胱氨酸为药效团的新型重金属促排剂的制备方法及其用于治疗和预防重金属中毒的用途。

以铅为代表的重金属对人体有严重危害。人类在日常生活与工作中几乎时时刻刻都经受各种途径重金属污染的影响。例如铅的污染途径就几乎含盖了整个人类生存空间，包括大气铅污染，饮水铅污染及土壤铅污染。这些污染源通过摄入的食物，吸入的空气，饮用的水及吸烟等进入体内，并被吸收、分布和储存在各重要器官中，干扰正常的生命过程，导致中毒。进入体内铅有90％以上分布在骨骼中。铅在人体内蓄积半衰期约为1460天。近年来的研究表明，在细胞内铅可与细胞器以及蛋白质相结合。此种结合主要发生在蛋白质的巯基(-SH)上。人体内铅积蓄的总趋势是随年龄而增加。铅在体内长期积蓄，可导致人体正常生理功能发生某些改变。

虽然严重的急性铅中毒人群主要分布在与铅蒸气及铅烟尘排放相关的工业区，但汽车废气中排放的铅却可以导致全体城市居民慢性铅中毒。虽然儿童由于误吞含铅油漆片(来自玩具、家具、墙壁、土壤等)而偶发铅中毒，但瓷质餐具中的铅却可以造成任何人的慢性铅中毒。

由铅中毒引起的主要症状有食欲不振，失眠，头痛，头昏，肌肉关节酸痛，腹痛，便秘，暖气和口有金属味等。铅对神经系统的毒性尤其严重，铅中毒引起大脑皮质的兴奋和抑制过程紊乱，导致皮质-内脏调节障碍，出现神经衰弱症状群，引起中毒性多发性神经炎和中毒性脑疾病。

临床目前治疗铅中毒的药物可分为氨羧型化合物和巯基化合物两类。氨羧型化合物有依地酸二钠钙(CaNa₂-EDTA)、促排灵(二乙烯三胺五乙酸三钠钙，CaNa₃-DTPA)。巯基化合物有青霉胺和二巯基丁二酸钠。这些药物除不能口服和不能进入细胞外，还有选择性差和毒副作用大等缺点，严重限制了这些药物的应用性。寻找可口服、毒副作用小和容易为人体吸收的重金属解毒剂，具有重大的现实意义。

本发明的目的是提供一种以葡萄糖为药动团，以半胱氨酸为药效团的新型口服重金属促排剂。

本发明的另一个目的是提供一种上述新型口服重金属促排剂的制备方法。

本发明还有一个目的就是提供一种上述重金属促排剂的用途。

本发明的新型口服重金属促排剂的化学正式命名为α-[D(+)葡萄糖-1-基-氨基]-β-巯基-(S)-丙酸(以下简称NGP，I)和/或N，N’-二[D(+)葡萄糖-1-基]-L-胱氨酸(以下简称NGCD，II)，它们的化学结构式分别为：

和

本发明对式(1)和式(II)的化合物进行了动物实验，结果表明，本发明的化合物经口服给药可明显减低蓄积于小鼠多种脏器及骨骼的铅含量。本发明的化合物在治疗期间，动物粪便及尿中的铅含量可明显增高。因而，本发明的化合物具有明确的铅促排能力。

与空白对照组比较，本发明的化合物对小鼠肾脏中的铁、铜、锌、锰和钙的浓度未显示明显的影响。因而本发明的化合物在肾脏中可以选择性排铅。

昆明种小鼠经口服一次给予本发明化合物，剂量高达3.0g/kg体重，动物无一死亡。因而，本发明的化合物为低毒化合物。

在促镉驱排实验中，本发明的化合物显示了同样明显的治疗作用。

本发明的新型口服重金属促排剂NGP.I的制备方法包括将葡萄糖和半胱氨酸经与碱反应、与还原剂反应，再进一步酸化即可得到NGP.I。

本发明的新型口服重金属促排剂NGP.I还可以进一步与有机碱进行反应而得到NGCD，II；所述有机碱可为N-甲基吗啉，反应温度为20-40℃，反应时间为22-26小时。

其中，所述半胱氨酸是人体必需的氨基酸，它的特征巯基使它具有对重金属有较强的亲和力；所述葡萄糖具有主动跨膜转运的能力，因此，本发明将半胱氨酸作为药效团，将葡萄糖作为药动团，制得了可驱排重金属的式(I)和式(II)化合物。

在葡萄糖和半胱氨酸与碱的反应中，所述碱可为有机碱或无机碱，包括氢氧化纳、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钙和三甲胺，溶剂包括甲醇、水，并在氮气的保护下于40-90℃温度下反应10-30小时；在进一步与还原剂的反应中，所述还原剂包括硼氢化钠、硼氢化钾和氢化铝锂，在30-60℃下搅拌反应3-5天；在进一步的酸化反应中，所述酸可为浓盐酸、磷酸和乙酸，使PH达到1-2。

其具体反应过程如下：

1、NGP.I的合成路线

2、NGCD.II的合成路线

本发明的化合物的结构特点是，分子中含葡萄糖和半胱氨酸，与现有的重金属驱排药物相比，它具有可口服，驱排能力强，选择性高和毒性低四大优势。

本发明的新的化合物可用于口服驱排重金属药物、保健品、保健食品。进一步可用于口服驱排铅药物、保健品、保健食品及用于口服驱排镉、汞、铝、锑、砷药物、保健品、保健食品。

下面通过实施例对本发明作进一步说明，应当指出，这些实施例仅仅是本发明的例证，不应理解为对本发明的限制。

实施例1

α-[D(+)葡萄糖-1-基-氨基]-β-巯基-(S)-丙酸，即NGP.I的合成

将12.1g(0.10mol)L-半胱氨酸与等摩尔无机碱或有机碱，例如4.0g(0.10mol)氢氧化钠溶于质子性溶剂，例如10ml去离子水中，搅拌下加入19.8g(0.10mol)D-葡萄糖。氮气保护下，于40-90℃反应10-30小时，冷却后得糖浆样产品，该产品不进行纯化，FAB-MS(m/e)306[M+H]⁺，可直接于搅拌下分批加入过量还原剂，例如加入2.5g固体硼氢化钠。30-60℃搅拌3-5天。得到的糖浆搅拌下滴入浓盐酸，调pH至1-2。滤去不溶物。滤液加100倍去离子水，然后吸附到强酸型离子交换树脂(2N NaOH水溶液活化，2N盐酸转型，并用去离子水洗至中性，柱床体积为Φ＝5.5cm，H＝15cm)上。吸附时将物料溶液缓慢流经树脂，待物料流尽后，小心用去离子水洗涤树脂至流出液接近中性。然后树脂用有机碱例如用3％N-甲基吗啉水溶液洗涤，收集流出液至pH＝10。流出液减压蒸干后，残留物用醇类的水溶液重结晶，得白色固体，收率60％，mp.197-199℃，FAB-MS(m/e)286[M+H]⁺，元素分析：C₉H₁₉NO₇S计算值：C，37.89；H，6.71；N，4.91.实测值：C.37.69；H，6.43；N，4.91。IR：(KBr，cm^-1)，3271，2932，1603，1565，1414，1388，1350，1290，1131，1082，1036。¹HNMR(D₂O)δ3.41(m，2H，6-H)；3.49(m，1H，5-H)；3.55(dd，J＝10.5，3.6Hz，1H，4-H)；3.58(t，J＝2.5Hz，1H，3-H)；3.90(m，1H，2-H)；2.95(dd，J＝12.9，8.4Hz，1H，1-H)；3.09(dd，J＝12.8，3.6Hz，1H，1-H)；3.72(t，J＝5.1Hz，1H，Cys-αCH)；2.86(dd，J＝9.0，4.8Hz，2H，Cys-CH₂)。

实施例2

N，N’-二[D(+)葡萄糖-1-基]-L-胱氨酸，即NGCD，II的合成

将实施例2的产品10g(0.035mol)溶于30ml去离子水中，加入有机碱，例如N-甲基吗啉，20-40℃氧化反应24小时。减压除去溶剂，加入乙醇重结晶，得白色固体，收率93％，mp 199-200℃，FAB-MS(m/e)567[M+H]⁺。元素分析：C₁₈H₃₆N₂O₁₄S₂计算值：C，38.02；H，6.38；N，4.93。实测值：C，37.84；H，6.40；N，4.85。IR(KBr，cm^-1)：3271，2930，1610，1566，1416，1382，1351，1290，1130，1080，1031。

实施例3

本发明化合物NGP.I的小鼠铅促排实验

体重18-20g的雄性昆明种小鼠，随机分成5组，每只小鼠每天一次腹腔注射5.0mg/kg[Pb(CH₃COOH)₂.3H₂O]的0.2ml去离子水溶液，进行染毒。连续染毒7天。自由进食，饮水。停止染毒后小鼠恢复3天。第10天开始各组分别用去离子水或含药的去离子水溶液灌胃。空白组：去离子水

          用药组：0.2mmol/kgNGP

                  0.4mmol/kgNGP

                  0.8mmol/kgNGP

      阳性对照组：0.4mmol/kg青霉胺

每天给药一次，0.2ml溶液/次，连续给药5天。最后一次给药48小时后将动物处死，取肾，肝，股骨，脑。首次给药2小时后连续收集5小时尿液。次日给药后收集前一天的粪便。尿和粪便的样本数按一组一日为1计。共收集5日。

以上生物样品经硝酸∶高氯酸(3∶1)混合液消化后置于5ml容量瓶中，加0.1NHNO₃调至刻线。Varian Spectr AA-40原子吸收(石墨炉法)仪测定其铅含量，结果见表1：

                 表1对小鼠铅驱排效果的评价结果(X±SD)

               肝μg/g(湿重)    肾μg/g(湿重)   脑μg/g(湿重)空白对照          6.27±4.39      3.85±4.72      0.38±0.03NGP0.2mmol/kg      5.73±3.38      2.82±0.66^**   0.28±0.04^aNGP0.4mmol/kg      3.17±0.95^*    2.71±1.09^**   0.23±0.08^aNGP0.8mmol/kg      3.20±1.94^*    2.35±0.38^a    0.22±0.07^a青霉胺0.4mmol/kg    2.97±0.94^*    2.33±0.53^a    0.22±0.03^a

                 股骨μg/g(湿重)    尿μg/g        粪便μg/g(干重)空白对照           31.62±4.81        0.53±0.16     1.23±0.23NGP0.2mmol/kg      25.22±5.89^**     0.96±0.12^a   1.81±0.47^*NGP0.4mmol/kg      24.15±6.09^**     0.92±0.30^*   1.80±0.09^a，bNGP0.8mmol/kg      21.43±4.91^a      1.14±0.16^a   1.92±0.15^a青霉胺0.4mmol/kg     27.35±3.42^*      1.15±0.25^a   1.17±0.31

与空白组比较，^*p＜0.05，^**p＜0.01，^***p＜0.001；与同剂量阳性对照组比较，###p＜0.001.a相当于***，b相当于###；肝，肾，脑和股骨各组n＝10；尿和粪便各组n＝5。

实施例4

本发明化合物NGP.I的小鼠镉促排实验

约18-20g体重的雄性昆明种小鼠腹腔注射3mg/kgCdCL₂.2.5H₂O一日染毒一次，共染毒4天。停止染毒3天后将小鼠随机分为7组，五组腹腔注射给药，两组口服给药。每日给药一次，连续给药5天。最后一次给药48小时后将动物处死，取肾脏。生物样品消化方式与铅样品相同。用HIATCHI原子吸收分光光度计(火焰法)测定镉含量。结果见表2。

                  表2  对小鼠肾镉驱排效果的评价结果(X±SD)

        空白对照组      阳性对照组@     NGP(0.6mmol/kg)    NGP(1.2mmol/kg)    NGP(2.4mmol/kg)腹腔注射    20.13±0.572    17.42±0718^*  18.22±0.166^*     490±0.769^*#      12.47±0.640^*口    服    60.71±2.15     --              --                 --                 45.20±2.83^*

@阳性对照组为N-乙酰-L-半胱氨酸，剂量为1.2mmol/kg；n＝8

*与对照组比较，p＜0.05；#与相同剂量的阳性对照组比较，p＜0.05

实施例5

本发明的化合物NGP.I对动物肾脏内其它金属离子水平的影响实验给药5天对小鼠肾脏中Fe，Cu，Zn，Mn，Ca的水平均无明显影响，结果见表3。

          表3  对小鼠肾脏内其它金属离子的影响(X±SD)

           Fe            Cu          Zn           Mn          Ca空白           91.32±19.38  3.37±0.23  26.29±3.23  1.22±0.13  74.53±9.98NGP0.4mmol/kg  106.59±6.04  3.20±0.30  27.23±4.35  1.19±0.09  75.43±13.51n＝6；生物样品的来源与驱排铅相同

实施例6

本发明化合物NGP.I的急性毒性实验

20只体重约18-20g的雄性昆明种小鼠一次灌胃给予本发明的化合物(I)，剂量为3.0g/kg体重，0.5ml(水溶液)/只。连续观察8天，给药动物未发现异常，也无死亡情况。

实施例7

本发明的化合物NGCD，II按实施例4、实施例5、实施例6和实施例7的方法进行评价，得到与化合物NGP.I类似的结果。

Claims (8)

1、一种新型重金属促排剂，其特征是包括α-[D(+)葡萄糖-1-基-氨基]-β-巯基-(S)-丙酸和/或N，N’-二[D(+)葡萄糖-1-基]-L-胱氨酸。

2、一种新型重金属促排剂的制备方法，其特征是包括将葡萄糖和半胱氨酸经与碱反应、与还原剂反应，再进一步酸化即可得到NGP.I；进一步与有机碱进行反应而得到NGCD，II；

在葡萄糖和半胱氨酸与碱的反应中，所述碱为有机碱或无机碱，反应溶剂包括甲醇和水，并在氮气的保护下于40-90℃温度下反应10-30小时；

在进一步与还原剂的反应中，所述还原剂包括硼氢化纳、硼氢化钾和氢化铝锂，在30-60℃下搅拌反应3-5天。

3、如权利要求2所述的制备方法，其特征是所述碱包括氢氧化纳、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钙和三甲胺。

4、如权利要求2所述的制备方法，其特征是在进一步的酸化反应中，所述酸为浓盐酸、磷酸和乙酸，使PH达到1-2。

5、一种如权利要求1所述的产品作为保健药物在制备重金属中毒药物中的用途。

6、如权利要求5所述的用途，其特征是所述重金属中毒为铅、镉、铝、锑、砷中毒。

7、一种如权利要求1所述的产品作为保健食品在预防重金属中毒中的用途。

8、如权利要求7所述的用途，其特征是所述重金属中毒为铅、镉、铝、锑、砷中毒。