一种具有靶向性和响应性的二硒醚及其制备方法与应用

本发明涉及自组装研究领域，涉及一种具有靶向性和响应性的二硒醚及其制备方法与应用。

背景技术：

1、细胞表面的糖复合物包括糖蛋白和糖脂，由蛋白或脂类分子与聚糖以糖苷键相连接，聚糖由包括β-半乳糖在内的多种单糖以糖苷键连接成糖链分支而携带复杂信息，凡是含糖苷键的物质统称为糖苷。在肿瘤细胞和免疫细胞表面糖复合物中也发现了β-半乳糖苷，半乳糖凝集素(galectin)能识别和特异性结合糖复合物中的β-半乳糖苷，它们之间的相互作用不仅存在于肿瘤细胞发生发展的病理过程以及免疫细胞分化活化的生理过程中，还参与免疫细胞对肿瘤细胞的免疫识别和应答，故galectin在肿瘤免疫领域日益受关注。

2、含硒(se)化合物作为抗氧化剂在药物化学中被广泛应用于谷胱甘肽过氧化物酶(gpx)活性，其中二烯酰胺由于在氧化剂或还原剂存在下具有良好的活性，是一种很有前途的双氧化还原反应候选。通常情况下，硒-硒键在氧化剂存在的情况下会生成硒烯酸，并在还原性环境中还原为硒醇，在肿瘤微环境中具有药物的响应释放性。二硒键用作动态共价键，在温和条件下进行动态交换反应，这种反应是由可见光辐照引起的，并在黑暗中停止。这是因为与二硫键相比，二硒化物键具有较低的键能(二硒化物键：172kj/mol；二硫键：240kj/mol)。而与可见光相比，紫外线照射可以缩短动态交换反应的时间。动态二硒化物键及其复分解在生物分子的修饰中有潜在的用途，例如某些含有二硒化物键的蛋白质。此外，二硒化物的复分解能够合成不同的二硒化物链接的两亲性聚合物和制造可见光诱导的含有二硒化物键的自修复材料。随着硒相关化学的发展，二硒化物复分解的更多应用将被发现。

3、两亲性分子可以在水中通过自组装形成多种有序聚集体(最典型的如胶束和囊泡)，这些有序聚集体均处于一定的相态(包括单一相态或多元混合相态)。两亲性分子通常包括一个极性区域和一个非极性区域，当分散于水中时，可以形成多种形貌的聚集体，包括单分子层膜、双分子层或多层膜、球形胶束、棒状胶束、乳液、圆盘状、囊泡、立方结构以及纳米图案化结构等。因其特殊聚集形态，从而在生物医药、纳米技术等领域有广泛的用途。然而两亲分子自组装成聚集体用作药物载体时仍存在对肿瘤细胞无靶向性、在肿瘤微环境中无响应性以及生物相容性差等问题，研究分子自组装及智能型分子自组装是未来研究的热点。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的中两亲性小分子自组装成药物载体对肿瘤细胞缺乏靶向性，在肿瘤微环境处缺乏响应性，无法按需释放药物以及生物相容性差等问题，提供一种具有良好靶向性、响应性和生物相容性的两亲性二硒醚化合物，即半乳糖-胆固醇二硒醚(gal-c11-se-se-c10-chol)，其在水溶液中自组装形成胶束。

2、发明思路：半乳糖二硒醚((gal-c11-se)2)和胆固醇二硒醚((chol-c10-se)2)中含有的se-se键是动态化学键，可以在紫外线照射下发生se-se键的动态交换，得到一端亲水性半乳糖，另一端疏水性胆固醇的两亲性二硒醚化合物(gal-c11-se-se-c10-chol)，该两亲性二硒醚化合物在水溶液中自组装成具有载药能力的胶束。

3、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

4、本发明公开了一种两亲性二硒醚化合物，所述两亲性二硒醚化合物的结构式如式vi所示：

5、

6、本发明进一步公开了上述的两亲性二硒醚化合物的制备方法，包括如下步骤：将化合物ⅲ溶于第一溶剂，得到第一混合液；将化合物ⅴ溶于第二溶剂，得到第二混合液；将第一混合液与第二混合液混匀后置于光反应器中，进行动态交换光反应，即得含有两亲性二硒醚化合物的反应液，将反应液后处理即得两亲性二硒醚化合物，即化合物vi；

7、

8、在一些实施例中，所述化合物ⅲ的制备方法包括如下步骤：

9、(1)α-d-五乙酰半乳糖与11-溴-1-十一醇在第一催化剂的作用下进行醚化反应，制备得到化合物i；

10、

11、(2)硒粉与硼氢化钠、水进行还原反应，得到含有二硒化钠的反应液；向含有二硒化钠的反应液中加入步骤(1)得到的化合物i和第二催化剂，进行第一偶联反应，制备得到化合物ii；

12、

13、(3)步骤(2)得到的化合物ii在碱的作用下进行水解反应，制备得到半乳糖二硒醚，即化合物iii；

14、

15、在一些实施例中，步骤(1)中，所述第一催化剂为无水氯化锌；所述α-d-五乙酰半乳糖与11-溴-1-十一醇、第一催化剂的摩尔比为1：1.33：1.33；所述醚化反应，反应温度为60℃～80℃，反应时间为6～9h。

16、在一些实施例中，优选地，步骤(1)中，所述第一催化剂为无水氯化锌；所述α-d-五乙酰半乳糖与11-溴-1-十一醇、第一催化剂的摩尔比为1：1.33：1.33；所述醚化反应，反应温度为80℃，反应时间为9h。

17、其中，所述醚化反应中所用的溶剂为无水甲苯；溶剂的用量为使得反应体系中的固体原料溶解且粘度适中即可。

18、在一些实施例中，步骤(2)中，所述第二催化剂为四丁基溴化铵；所述硒粉与硼氢化钠、化合物i、第二催化剂的摩尔比为1～1.5：1～1.5：1：0.3；所述还原反应，反应温度为0℃～50℃，反应时间为35～70min；所述第一偶联反应，反应温度为室温，反应时间为8～12h。

19、在一些实施例中，优选地，步骤(2)中，所述第二催化剂为四丁基溴化铵；所述硒粉与硼氢化钠、化合物i、第二催化剂的摩尔比为1.5：1.5：1：0.3；所述还原反应，反应温度为0℃～50℃，反应时间为65min；所述第一偶联反应，反应温度为室温，反应时间为12h。

20、其中，所述还原反应中所用的溶剂为超纯水；溶剂的用量为使得反应体系中的固体原料溶解且粘度适中即可。

21、其中，所述还原反应在惰性气体保护下进行；所述惰性气体优选为氮气。

22、其中，所述第一偶联反应中所用的溶剂为四氢呋喃；溶剂的用量为使得反应体系中的固体原料溶解且粘度适中即可。

23、其中，所述第一偶联反应在惰性气体保护下进行；所述惰性气体优选为氮气。

24、在一些实施例中，步骤(3)中，所述碱为甲醇钠；所述化合物ii与碱的摩尔比为1：1.8；所述水解反应，反应温度为室温，反应时间为1～2h。

25、在一些实施例中，优选地，步骤(3)中，所述碱为甲醇钠；所述化合物ii与碱的摩尔比为1：1.8；所述水解反应，反应温度为室温，反应时间为1h。

26、其中，所述水解反应中所用的溶剂为甲醇和二氯甲烷任意比例的混合液，优选为甲醇与二氯甲烷体积比为1：2的混合液；溶剂的用量为使得反应体系中的固体原料溶解且粘度适中即可。

27、在一些实施例中，所述化合物ⅴ的制备方法包括如下步骤：

28、(i)硒粉与硼氢化钠、水进行还原反应，得到含有二硒化钠的反应液；向含有二硒化钠的反应液中加入11-溴十一酸，进行第二偶联反应，制备得到化合物iv；

29、

30、(ii)步骤(i)得到的化合物iv与胆固醇在脱水剂、第三催化剂的作用下进行酯化反应，制备得到胆固醇二硒醚，即化合物v；

31、

32、在一些实施例中，步骤(i)中，所述硒粉与硼氢化钠、11-溴十一酸的摩尔比为1：1：1；所述还原反应，反应温度为0℃～50℃，反应时间为35～70min；所述第二偶联反应，反应温度为室温，反应时间为8～12h。

33、在一些实施例中，优选地，步骤(i)中，所述硒粉与硼氢化钠、11-溴十一酸的摩尔比为1：1：1；所述还原反应，反应温度为0℃～50℃，反应时间为65min；所述第二偶联反应，反应温度为室温，反应时间为12h。

34、其中，所述还原反应中所用的溶剂为超纯水；溶剂的用量为使得反应体系中的固体原料溶解且粘度适中即可。

35、其中，所述还原反应在惰性气体保护下进行；所述惰性气体优选为氮气。

36、其中，所述第二偶联反应中所用的溶剂为四氢呋喃；溶剂的用量为使得反应体系中的固体原料溶解且粘度适中即可。

37、其中，所述第二偶联反应在惰性气体保护下进行；所述惰性气体优选为氮气。

38、在一些实施例中，步骤(ii)中，所述脱水剂为n,n-二环己基碳二亚胺；所述第三催化剂为4-二甲氨基吡啶；所述化合物iv与胆固醇、脱水剂、第三催化剂的摩尔比为1：2：2.1：0.03；所述酯化反应，反应温度为室温，反应时间为10～15h。

39、在一些实施例中，优选地，步骤(ii)中，所述脱水剂为n,n-二环己基碳二亚胺；所述第三催化剂为4-二甲氨基吡啶；所述化合物iv与胆固醇、脱水剂、第三催化剂的摩尔比为1：2：2.1：0.03；所述酯化反应，反应温度为室温，反应时间为12h。

40、其中，所述酯化反应中所用的溶剂为超干二氯甲烷；溶剂的用量为使得反应体系中的固体原料溶解且粘度适中即可。

41、在一些实施例中，在所述的两亲性二硒醚化合物的制备方法中，所述第一溶剂为氘代甲醇或甲醇；所述第二溶剂为氘代氯仿或二氯甲烷；所述化合物ⅲ和化合物ⅴ的总质量与第一溶剂和第二溶剂的总体积的质量体积比为1mg/ml～10mg/ml；所述化合物ⅲ与化合物ⅴ的摩尔比为5：1～1：5；所述动态交换光反应中，光波长为390nm，功率为12w，转速为600～800rpm，反应温度为室温，反应时间为1min～6min。

42、在一些实施例中，优选地，所述化合物ⅲ与化合物ⅴ的摩尔比为5：1、4：1、3：1、2：1、1：1、1：2、1：3、1：4、1：5，进一步优选为1：1；所述动态交换光反应中，光波长为390nm，功率为12w，转速为700rpm，反应温度为室温，反应时间为1min～6min。

43、其中，所述第一混合液中第一溶剂的用量为将反应原料溶解且粘度适中即可；所述第二混合液中第二溶剂的用量为将反应原料溶解且粘度适中即可。

44、上述的两亲性二硒醚化合物在作为纳米载药载体通过超声波震荡法自组装制备包裹药物的胶束中的应用也在本发明的保护范围之内。

45、具体地，上述的两亲性二硒醚化合物在作为纳米载药载体通过超声波震荡法自组装制备包裹药物的胶束的具体方法包括如下步骤：

46、(a)将化合物ⅲ溶于第一溶剂，得到第一混合液；将化合物ⅴ溶于第二溶剂，得到第二混合液；将第一混合液与第二混合液混匀后置于光反应器中，进行动态交换光反应，即得含有两亲性二硒醚化合物的反应液，即含有化合物vi的反应液；

47、(b)将药物溶于第三溶剂，得到第三混合液；将第三混合液与步骤(a)中含有化合物vi的反应液混匀后，得到第四混合液；将第四混合液加入到去离子水中，在加入第四混合液的同时进行超声波震荡，第四混合液添加结束后继续进行超声波震荡，超声结束后静置，即得包裹药物的胶束。

48、在一些实施例中，步骤(a)中，所述第一溶剂为氘代甲醇或甲醇；所述第二溶剂为氘代氯仿或二氯甲烷；所述化合物ⅲ和化合物ⅴ的总质量与第一溶剂和第二溶剂的总体积的质量体积比为1mg/ml～10mg/ml；所述化合物ⅲ与化合物ⅴ的摩尔比为5：1～1：5；所述动态交换光反应中，光波长为390nm，功率为12w，转速为600～800rpm，反应温度为室温，反应时间为1min～6min。

49、在一些实施例中，优选地，步骤(a)中，所述化合物ⅲ与化合物ⅴ的摩尔比为5：1、4：1、3：1、2：1、1：1、1：2、1：3、1：4、1：5，进一步优选为1：1；所述动态交换光反应中，光波长为390nm，功率为12w，转速为700rpm，反应温度为室温，反应时间为1min～6min。

50、在一些实施例中，步骤(b)中，所述第三溶剂为二氯甲烷或乙醇；所述药物为疏水性药物；所述疏水性药物为尼罗红；所述第三混合液中药物与第三溶剂的摩尔体积比为1.89μmol～3.8μmol：0.6ml～1.2ml。

51、在一些实施例中，步骤(a)中化合物ⅲ与步骤(b)中药物的摩尔比为1：0.95～1.9；步骤(a)中化合物ⅲ、化合物ⅴ与步骤(b)中药物的总质量与步骤(b)中去离子水的质量体积比为1mg：1ml。

52、在一些实施例中，步骤(b)中，所述在加入第四混合液的同时进行超声波震荡，超声功率为80w；所述第四混合液添加结束后继续进行超声波震荡，超声功率为80w，超声时间为10～20min。

53、进一步地，本发明公开了一种半乳糖二硒醚，所述半乳糖二硒醚的结构式如式iii所示：

54、

55、本发明进一步公开了上述的半乳糖二硒醚的制备方法，包括如下步骤：

56、(1)α-d-五乙酰半乳糖与11-溴-1-十一醇在第一催化剂的作用下进行醚化反应，制备得到化合物i；

57、

58、(2)硒粉与硼氢化钠、水进行还原反应，得到含有二硒化钠的反应液；向含有二硒化钠的反应液中加入步骤(1)得到的化合物i和第二催化剂，进行第一偶联反应，制备得到化合物ii；

59、

60、(3)步骤(2)得到的化合物ii在碱的作用下进行水解反应，制备得到半乳糖二硒醚，即化合物iii；

61、

62、其中，上述的半乳糖二硒醚，即化合物iii，记为(gal-c11-se)2。

63、在一些实施例中，步骤(1)中，所述第一催化剂为无水氯化锌；所述α-d-五乙酰半乳糖与11-溴-1-十一醇、第一催化剂的摩尔比为1：1.33：1.33；所述醚化反应，反应温度为60℃～80℃，反应时间为6～9h。

64、在一些实施例中，优选地，步骤(1)中，所述第一催化剂为无水氯化锌；所述α-d-五乙酰半乳糖与11-溴-1-十一醇、第一催化剂的摩尔比为1：1.33：1.33；所述醚化反应，反应温度为80℃，反应时间为9h。

65、其中，所述醚化反应中所用的溶剂为无水甲苯；溶剂的用量为使得反应体系中的固体原料溶解且粘度适中即可。

66、在一些实施例中，步骤(2)中，所述第二催化剂为四丁基溴化铵；所述硒粉与硼氢化钠、化合物i、第二催化剂的摩尔比为1～1.5：1～1.5：1：0.3；所述还原反应，反应温度为0℃～50℃，反应时间为35～70min；所述第一偶联反应，反应温度为室温，反应时间为8～12h。

67、在一些实施例中，优选地，步骤(2)中，所述第二催化剂为四丁基溴化铵；所述硒粉与硼氢化钠、化合物i、第二催化剂的摩尔比为1.5：1.5：1：0.3；所述还原反应，反应温度为0℃～50℃，反应时间为65min；所述第一偶联反应，反应温度为室温，反应时间为12h。

68、其中，所述还原反应中所用的溶剂为超纯水；溶剂的用量为使得反应体系中的固体原料溶解且粘度适中即可。

69、其中，所述还原反应在惰性气体保护下进行；所述惰性气体优选为氮气。

70、其中，所述第一偶联反应中所用的溶剂为四氢呋喃；溶剂的用量为使得反应体系中的固体原料溶解且粘度适中即可。

71、其中，所述第一偶联反应在惰性气体保护下进行；所述惰性气体优选为氮气。

72、在一些实施例中，步骤(3)中，所述碱为甲醇钠；所述化合物ii与碱的摩尔比为1：1.8；所述水解反应，反应温度为室温，反应时间为1～2h。

73、在一些实施例中，优选地，步骤(3)中，所述碱为甲醇钠；所述化合物ii与碱的摩尔比为1：1.8；所述水解反应，反应温度为室温，反应时间为1h。

74、其中，所述水解反应中所用的溶剂为甲醇和二氯甲烷任意比例的混合液，优选为甲醇与二氯甲烷体积比为1：2的混合液；溶剂的用量为使得反应体系中的固体原料溶解且粘度适中即可。

75、更进一步地，本发明公开了一种胆固醇二硒醚，所述胆固醇二硒醚的结构式如式v所示：

76、

77、本发明进一步公开了上述的胆固醇二硒醚的制备方法，包括如下步骤：

78、(i)硒粉与硼氢化钠、水进行还原反应，得到含有二硒化钠的反应液；向含有二硒化钠的反应液中加入11-溴十一酸，进行第二偶联反应，制备得到化合物iv；

79、

80、(ii)步骤(i)得到的化合物iv与胆固醇在脱水剂、第三催化剂的作用下进行酯化反应，制备得到胆固醇二硒醚，即化合物v；

81、

82、其中，上述胆固醇二硒醚，即化合物v，记为(chol-c10-se)2。

83、在一些实施例中，步骤(i)中，所述硒粉与硼氢化钠、11-溴十一酸的摩尔比为1：1：1；所述还原反应，反应温度为0℃～50℃，反应时间为35～70min；所述第二偶联反应，反应温度为室温，反应时间为8～12h。

84、在一些实施例中，优选地，步骤(i)中，所述硒粉与硼氢化钠、11-溴十一酸的摩尔比为1：1：1；所述还原反应，反应温度为0℃～50℃，反应时间为65min；所述第二偶联反应，反应温度为室温，反应时间为12h。

85、其中，所述还原反应中所用的溶剂为超纯水；溶剂的用量为使得反应体系中的固体原料溶解且粘度适中即可。

86、其中，所述还原反应在惰性气体保护下进行；所述惰性气体优选为氮气。

87、其中，所述第二偶联反应中所用的溶剂为四氢呋喃；溶剂的用量为使得反应体系中的固体原料溶解且粘度适中即可。

88、其中，所述第二偶联反应在惰性气体保护下进行；所述惰性气体优选为氮气。

89、在一些实施例中，步骤(ii)中，所述脱水剂为n,n-二环己基碳二亚胺；所述第三催化剂为4-二甲氨基吡啶；所述化合物iv与胆固醇、脱水剂、第三催化剂的摩尔比为1：2：2.1：0.03；所述酯化反应，反应温度为室温，反应时间为10～15h。

90、在一些实施例中，优选地，步骤(ii)中，所述脱水剂为n,n-二环己基碳二亚胺；所述第三催化剂为4-二甲氨基吡啶；所述化合物iv与胆固醇、脱水剂、第三催化剂的摩尔比为1：2：2.1：0.03；所述酯化反应，反应温度为室温，反应时间为12h。

91、其中，所述酯化反应中所用的溶剂为超干二氯甲烷；溶剂的用量为使得反应体系中的固体原料溶解且粘度适中即可。

92、上述的半乳糖二硒醚或上述的胆固醇二硒醚在制备上述的两亲性二硒醚化合物中的应用也在本发明的保护范围之内。

93、有益效果：

94、(1)本发明使用α-d-五乙酰半乳糖、11-溴十一醇、11-溴十一酸、胆固醇和硒粉为原料，分别合成了含有二硒键和碳链的小分子半乳糖二硒醚((gal-c11-se)2)和胆固醇二硒醚((chol-c10-se)2)，相较于传统方法中合成二硒醚需要用到昂贵或有毒的硒亲核试剂，本发明选择了廉价且安全的硒粉，大大降低了安全隐患和合成成本。

95、(2)本发明中，半乳糖二硒醚((gal-c11-se)2)合成过程中的α-半乳糖苷端构型会发生翻转变成β-半乳糖苷端，从而具有靶向肿瘤细胞的能力；胆固醇二硒醚((chol-c10-se)2)除了作为疏水端，为自组装过程提供了疏水作用力以外，还可以增加载体在生物体内的生物相容性。

96、(3)本发明中的半乳糖-胆固醇二硒醚(gal-c11-se-se-c10-chol)在自组装过程中，半乳糖作为亲水端，胆固醇作为疏水端以及中间碳链在水溶液中进行自组装，自发形成以亲水基朝向水、亲油基处于内部的胶束；gal-c11-se-se-c10-chol胶束可以均匀分散在水溶液中，且内部疏水的核可以在纳米载药体系中充当包裹抗肿瘤疏水性药物的载体，在肿瘤治疗中具有很好的发展和应用前景。

97、(4)本发明中的gal-c11-se-se-c10-chol胶束，亲水性半乳糖端暴露在胶束表面，可以靶向特定的肿瘤细胞，且肿瘤细胞表面有对应半乳糖苷的受体，胶束可以更好地内吞进肿瘤细胞内部，更好地起到抗肿瘤效果；疏水端胆固醇可以增强胶束的生物相容性和稳定性，可以避免胶束对正常细胞的损伤。

98、(5)本发明提供的制备方法具有操作简单、绿色环保和经济性高等优点。