专利名称：作为气体输送乳剂主要成分的全氟环叔胺及其制备方法
技术领域：
本发明涉及氟有机化合物化学，特别是一组新的全氟环叔胺(TPFCA)化合物。本发明化合物可以特别有效地用作制备气体输送介质的基础，所述介质用来保存器官、作为血液代用品和治疗与局部血流紊乱有关的病症。
背景技术：
现有技术中已知一种全氟环叔胺，即全氟-N-(4-甲基环己基)-哌啶，其结构式为 它具有憎油性，单独或与亲脂性全氟有机化合物(PFOCs)例如全氟萘烷联合使用作为气体输送介质的主要成分[见《非离子源性嵌段共聚物稳定的全氟化碳乳剂》，S.I.Vorobyev，G.R.Ivanitskij，K.N.Makarov，V.VMoroz，V.P.Kutyshenko，收载于“医用、生物用全氟化碳活性介质(最新研究进展)”论文集，Pushchino，1993，33-46页(俄文)]。
刊载于专利公报“Izobreteniya...(Zayavki...)”1998年8月27日第24号的RU2088217的说明书中显示将亲脂性TPFCA全氟-N-(4-甲基环己基)-哌啶加入亲脂性碳氟化合物相的制剂中，可以消除其乳剂在大型动物中的毒性。这种毒性是含亲脂性可快速消除PFOCs的气体输送乳剂的典型毒性。然而，尽管以亲脂性PFOCs和憎油性全氟-N-(4-甲基环己基)-哌啶为基础制备的乳剂具有所有这些有利的性质，但这种乳剂的微粒不够稳定。乳剂颗粒在储存过程中冻结、融化状态和进入血流时不稳定。根据计算和模型实验[《全氟化碳乳剂的“生命”》，G.R.Ivanitskij，S.I.Vorobyev，A.A.Deev，载于“含氟化合物的生理活性(实验和临床试验)”论文集，Pushchino，1995年，5-32页(俄文)]，这种不稳定性是由亲脂性、特别是在己烷中的溶解临界温度悬殊的多种PFOC引起的，从而在碳氟化合物相中形成非均相的团粒结构，其特点是乳剂颗粒内持续湍动，扰乱了表面活性成分吸附层的稳定性。
此外，制备全氟-N-(4-甲基环己基)-哌啶是一个高劳动强度、高成本的过程。因此，单使用此化合物涉及许多困难。所有这些因素从根本上限制了该化合物的商业制备，以及在生物医学气体输送介质中的广泛应用。
发明内容
本发明的目的是提供新的全氟环叔胺，它们的物理化学和生物学特性与全氟-N-(4-甲基环己基)-哌啶相似，对大型动物没有毒性，并且可以提高乳剂在冻结、融化状态和进入血流时的稳定性。
本发明的另一个目的是简化、加速适于作为气体输送介质主要成分并显示更好地复合各种有利特性的各种TPFCA的制造工艺过程。
通过应用一组具有通式(1)结构的全氟环叔胺化合物作为气体输送乳剂的主要成分，上述目得以实现。
其中n＝1或2，m＝2或3，X为 或
其中n＝2，X为 上述一组化合物是通过N-哌啶子基七氟甲苯的电化学氟化而制备的。该组化合物包括物理化学特性相似并能成功混合使用的化合物·全氟甲丙基(甲基环戊基)胺的两个异构体，·顺式/反式-全氟甲基丙基(甲基环己基)胺，·全氟甲基丁基-(4-甲基环己基)胺，·顺式/反式-全氟-N-(4-甲基环己基)-2-甲基吡咯烷·顺式/反式-全氟-N-(4-甲基环己基)-哌啶。
应用N-哌啶子基七氟甲苯电化学氟化产物的决定性关键参数是没有未充分氟化的产物具有毒性的含氢或不饱和化合物。单独的全氟-N-(4-甲基环己基)-哌啶与TPFCA混合物的液体状态和在乳剂中的毒性参数几乎完全相同(表1、2)。
该组TPFCAs的所有化合物的亲脂-憎脂特性和在己烷中的溶解临界温度都相近(溶解25mol.％时，CTDH-己烷中的溶解临界温度为34-36℃)。在混合物中，它们形成了特性逐渐变化的多种化合物。因此，无论是仅基于该组化合物，还是与亲脂性全氟有机化合物结合，都可以使乳剂中的氟碳化合物相具有更高的均一性。从而使增强由氧化乙烯-氧化丙烯嵌段共聚物稳定的乳剂颗粒吸附层的稳定性成为可能(表3)。以TPFCA组为主要成分的乳剂与单独含有全氟-N-(4-甲基环己基)-哌啶的乳剂相似，对大型动物都没有毒性(表2)。另外，这些乳剂显示表现为制备的乳剂具有更高稳定性的更好的特性复合(表3)。所有上述特点使这些乳剂适于作为灌注介质和血液代用组合物使用。
电化学氟化在电解池中进行，电解池内装有含10-25％起始N-哌啶子基七氟甲苯无水氟化氢溶液的电解液。温度保持在20-25℃范围内。电流密度为5-6V下200到400A/m2。氟化过程持续10-12小时，定期向反应混合物中补充浓的起始物质无水氟化氢溶液。根据反应条件，氟化产物的收率为起始物的61-78％。去除未充分氟化(含氢和不饱和)的产物后，即获得多种全氟环叔胺，沸点为179-196℃。
所有化合物均通过色谱质谱分析和核磁共振技术鉴定。该组产物中的主要化合物是顺式/反式-全氟-N-(4-甲基环己基)-哌啶(收率为60-70％)。其它TPFCA是电化学氟化过程中起始物质部分降解和异构化的产物。顺式/反式-全氟-N-(4-甲基环己基)-哌啶含量在60-70％的范围内变化，所引起的TPFCA混合物中化合物百分比的变化并不实质上影响所得乳剂的物理化学和生物学参数。所得全氟环叔胺的典型色谱图见
图1(毛细管柱，角鲨烷，100m)。
上述制备TPFCA的方法与任何制备纯的单个全氟-N-(4-甲基环己基)-哌啶的方法相比都要简单和便宜的多，无论后者使用何种制备方法。这是因为上述方法不需要进行如制备性色谱和精馏等高劳动强度的生产过程。制备单一的全氟-N-(4-甲基环己基)-哌啶的方法在文献中未提及。但我们估计，去除制备性色谱和精馏操作(这些操作是分离单个产物时所必须的)可以使制备方法简化、加快和便宜若干倍。
上述TPFCA混合物代替单一的全氟-N-(4-甲基环己基)-哌啶，用来制备气体输送乳剂。简化的生产技术使TPFCAs的生产费用减少，从而可以降低气体输送介质的生产成本，并同时增强了这些介质的稳定性和流变特性。所有这些展现了全氟化合物乳剂商业化生产和在临床与研究领域中更广泛应用的前景。
本发明将通过制备特定TPFCAs的实施例被进一步阐明。该实施例只是为了证明实施本发明的可能性，并不用来限制申请人的权利要求。该权利要求反映在下文的权利要求书部分。
附图的简要说明图1显示所制备的全氟环叔胺混合物的色谱图(毛细管柱，角鲨烷，100m)1.全氟甲基丙基(甲基环戊基)-胺的两个异构体，2.顺式/反式-全氟甲基丙基(甲基环己基)胺，
3.全氟甲基丁基-(4-甲基环己基)胺，4.顺式/反式-全氟-N-(4-甲基环己基)-2-甲基吡咯烷，5.顺式/反式-全氟-N-(4-甲基环己基)-哌啶。
实施例1全氟环叔胺(TPFCAs)的制备一个2升的电解池，电解液外循环，装有面积为3000cm2的镍电极。向电解池内注入含10％N-哌啶子基七氟甲苯无水氟化氢溶液的电解液。电化学氟化过程在22℃进行，初始电流密度为200A/m2，电压为5V。定期加入含60％N-哌啶子基氟甲苯无水氟化氢溶液的电解液。在氟化的10个小时中，电流密度逐渐增加到400A/m2，电压增加到6V。流经的电流总量为800Ah，反应中加入了330gN-哌啶子基七氟甲苯。将氟化后的液态产物从电解液中分离，水洗，并用碳酸氢钠溶液去除氟化氢。去除未充分氟化的混合物后，蒸馏氟化产物混合物，获得388g(61％)完全氟化的化合物，沸点为179-196℃。根据核磁共振谱和质谱分析数据，所得完全氟化的环叔胺包括五种化合物1、全氟甲基丙基(甲基环戊基)-胺的各异构体(1％)，2、顺式/反式-全氟甲基丙基(甲基环己基)胺，3、全氟甲基丁基-(4-甲基环己基)胺(2％)，4、顺式/反式-全氟-N-(4-甲基环己基)-2-甲基吡咯烷(25％)，5、顺式/反式-全氟-N-(4-甲基环己基)-哌啶(64％)(见图1中的色谱图)。
实施例2TPFCA的应用通过实施例1中所述方法而获得的完全氟化产物被用来制备亚微米乳剂。乳剂中含10％体积比的TPFCA，3％质量比的氧化乙烯-氧化丙烯嵌段共聚物，和与血浆等渗的盐水溶液(NaCl 120mM，NaHCO310mM，KH2PO42mM，KCl 5mM，CaCl22mM)，其内含有10mM葡萄糖，1mM琥珀酸钠，1mM丙酮酸钠，1mM 2-羟基丁酸钠(灌注液pH值7.40)。在所制乳剂的帮助下，狗的离体肾脏在正常体温环境中被再循环灌注(每40克肾组织，1升灌注液)。每隔6小时置换灌注组合物，器官的生命机能维持了24个小时，细胞膜没有损伤(没有水肿、毛细血管抗性没有明显增加、灌注液的pH值保持不变、耗氧率没有降低)。
实施例3TPFCA的应用通过实施例1中所述方法获得的TPFCAs混合物与全氟萘烷按1∶2比例混合的混合物，用于制备亚微米乳剂。该乳剂中含10％体积比的碳氟化合物相，4％质量比的氧化乙烯-氧化丙烯嵌段共聚物，和与血浆等渗的盐水溶液(NaCl 120mM，NaHCO38mM，KH2PO41.2mM，KCl5mM)，其内含有10mM葡萄糖。预先给药将10只大鼠全身麻醉，将所制乳剂作为血液等体积替代品替代循环血液体积的65％，在手术过程中以及血液替代后最初的24小时内给大鼠吸入富含氧的空气。所有进行血液替代的大鼠全部存活。
实施例4TPFCA的应用TPFCA与全氟萘烷的混合物用于制备实施例3中所述的亚微米乳剂。按照每千克20毫升的剂量，给10只2.5-3.5kg重的兔子静脉注射所制的乳剂。注射后，兔子的体温偏差不超过0.3℃。没有观察到过敏反应症状。与实验最初时相比，兔子外周血白细胞含量的降低不超过5％，这说明该制剂没有反应原性。所有兔子都存活超过了80天临界期(如果注射纯全氟萘烷乳剂，所有兔子将在此期间内死亡)。在此后跟踪的一段时间内(超过1年)，未观察到动物有病理性异常。
表1单独全氟-N-(4-甲基环己基)-哌啶(PFMCP)与全氟环叔胺混合物(TPFCAs)、以及相应乳剂之间的毒性*比较
*全氟有机化合物的毒性是通过抑制培养的Raji淋巴细胞系生长来进行评估。表2根据小鼠半数致死量和兔子的存活率对不同PFOC乳剂毒性的比较
表3比较以PFD/PFMCP为基础和以PFD/TPFCA为基础制备的乳剂的稳定性
权利要求
1.作为气体输送乳剂的主要成分的具有通式(1)结构的全氟环叔胺 其中n＝1或2，m＝2或3，X为 或 其中n＝2X为
2.根据权利要求1的全氟环叔胺，其特征在于它们包含具有相似的物理化学特征并以混合物使用的包括下列化合物的一组化合物全氟甲基丙基-(甲基环戊基)胺的两个异构体；顺式/反式-全氟甲基丙基(4-甲基环己基)胺；全氟甲基丁基-(4-甲基环己基)胺；顺式/反式-全氟-N-(4-甲基环己基)-2-甲基吡咯烷；顺式/反式-全氟-N-(4-甲基己基)-哌啶。
3.通式(1)全氟环叔胺的制备方法 其中n＝1或2，m＝2或3，X为 或 其中n＝2X为 包括将无水氟化氢中的起始物质进行电化学氟化，其特征在于进行电化学氟化的所述起始物质是N-哌啶子基七氟甲苯。
全文摘要
作为气体输送乳剂的主要成分的具有通式(1)结构的全氟环叔胺(TPFCAs)。TPFCAs包括一组物理化学特性、特别是在己烷中的溶解临界温度与全氟－N－(4－甲基环己基)－哌啶相似的化合物。这些化合物作为混合物使用，形成特性逐渐变化的多种化合物，从而使乳剂中碳氟化合物相具有更大的均一性，使由氧化乙烯－氧化丙烯嵌段共聚物稳定的乳剂颗粒的稳定性增强成为可能，而对大型动物没有毒性。TPFCAs混合物是通过电化学氟化无水氟化氢中的N－哌啶子基七氟甲苯而制备的。用该TPFCAs混合物替代单纯全氟－N－(4－甲基环己基)哌啶，简化并加速了全氟有机化合物的制备过程，降低了成本，为基于该混合物的气体输送乳剂更广泛的应用提供了条件。
文档编号A61P41/00GK1489573SQ00820113
公开日2004年4月14日 申请日期2000年12月29日 优先权日2000年12月29日
发明者列夫·利沃维奇·格尔维茨, 基里尔·尼古拉耶夫奇·马卡罗夫, 叶夫根尼·伊里奇·马耶夫斯基, 亨里希·罗曼诺维奇·伊万尼茨基, 谢尔盖·尤里耶维奇·普希金, 伊戈尔·阿列克谢耶夫奇·马斯连尼科夫, 尤里耶维奇 普希金, 尼古拉耶夫奇 马卡罗夫, 罗曼诺维奇 伊万尼茨基, 阿列克谢耶夫奇 马斯连尼科夫, 列夫 利沃维奇 格尔维茨, 尼 伊里奇 马耶夫斯基 申请人:佩尔夫托拉科研生产公众股份公司