用于治疗尘肺的内二聚体4-乙烯基吡啶或2-甲基-5-乙烯基吡啶和N-乙烯基吡啶酮技术领域
本发明属于化学领域中具有生物活性的聚合物。更具体地，本发明涉及基于N-吡
咯烷酮的内二聚体，所述N-吡咯烷酮含有作为终端片段的氰基戊酸或氢原子，其通式(I)
为：
其中单体单元是4-乙烯基吡啶的片段(4VP)，其中Х是
或2-甲基-5-乙烯基吡啶(2-M-5-VP)，
其中X是，
其中单体单元(即4-VP或2-М-5-VP片段)的含量是20-90mol％，内二聚体的粘均
分子量Mμ是10350kDa，并且酸度指数是(0.1-5.6)·10-3mg KOH/g。
所提到的内二聚体具有活性，使其能够作为治疗肺尘埃沉着病的药物。
背景技术
专利RU 2415876(公开号10.04.2011)描述了一种N-吡咯烷酮内二聚物的合成，其
中2-甲基-5-乙烯基吡啶单体的含量为25-90mol.％，粘均分子量是46-150kDa，在制造流感
疫苗时用作辅料。这种指定的内二聚体是通过N-吡咯烷酮和2-甲基-5-乙烯基吡啶的自由
基共聚作用获得的，以偶氮二腈异丙基甲酸(0.4％)作为共聚反应引发剂，过氧化氢
(0.2％)和环己烷(5.4-7.1％)作为分子量调节剂，并使用乙醚回收所需的产物。
最接近本发明的是《Molecular design of polyvinylpyrrolidone-conjugated
interleukin-6for enhancement of in vivo thrombopoietic activity in mice》
(S.Tsunoda et al./Journal of Controlled Release,68(2000)335-341)，该文章描述了
含有氰基戊酸残基终端片段和氢原子的N-吡咯烷酮聚合物，其分子量的范围为2至
15.2kDa，采用凝胶渗透色谱法测定，根据通式(II)制备：
通过N-吡咯烷酮的自由基聚合法制备所述聚合物，使用4,4'-偶氮双(4-腈异丙基
甲酸)作为聚合引发剂和氰基戊酸的来源，使用3-巯基丙酸片段作为自由基链终止过程控
制剂的载体以及终端氢原子的来源。为进行处理，将所有组分溶解在二甲基甲酰胺中并在
60℃下温育6小时。通过改变反应物中异油酸(4％)与3-巯基丙酸的比例可以调节所述聚合
物的分子量(表1)。表1。
用于合成各种数量载体自由基的聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量
使用Spectra/Por MWCO53500(美国加州Spectrum公司)薄膜分离经过过滤的聚合
物。通过凝胶渗透色谱法，使用聚乙二醇作为标准试剂，测定了聚乙烯基吡咯烷酮的平均分
子量(Mn)。
所描述的方法无法获得分子式(I)所示N-VP和4-VP或2M-5-VP的内二聚体，而是生
成聚乙烯基吡咯烷酮和聚乙烯吡啶均聚物的混合物，因为N-VP和4-VP或2M-5-VP聚合的常
数差异超过一个数量级。
与本发明类似的，将聚合物用作尘肺治疗剂的化合物是聚乙烯基吡啶氧化物系N-
2-乙烯基-和4-乙烯基吡啶，参阅《聚(乙烯基吡啶氧化物)用于尘肺治疗》，Research
British journal of industrial medicine，1971，28,72-77，Katznelson B.A.，Alekseev
O.G.，Privalova L.I.，Polzik E.V。“尘肺病：发病机理和生物防治”。叶卡捷琳堡市俄罗斯
科学院乌拉尔分院，1995年。
本发明的目的是推动将基于N-乙烯基吡咯烷酮内二聚物的生物活性化合物用于
于尘肺的治疗尘肺病。
发明内容
本发明的作者已进行了广泛的研究，并发现N-乙烯基吡咯烷酮(N-VP)和4-乙烯基
吡啶(4-VP)或2-甲基-5-乙烯基吡啶(2-M-5-VP)的内二聚体含有氰基戊酸残基或作为末端
片段的氢原子，与已知的类似物不同，这可能对于尘肺的治疗是有用的。
研究者发现，N-VP和乙烯基吡啶的聚合常数之差超过一个数量级，如果以含量小
于4wt％的4,4'-偶氮双(4-腈异丙基甲酸)作为聚合反应引发剂和酸性部分氰基戊酸的来
源，以含量最高为1wt％的巯基丙酸作为自由基载体，链反应终止剂和末端氢原子的来源，
环己烷作为分子量调节剂，可获得具有通式(I)的内二聚体：
通过改变反应成分的比例并通过已制备的混合物补偿反应消耗，改变所述内二聚
体的分子量。对于初始混合物的组成成分，应该注意的是N-二VP和乙烯基吡啶的恒定聚合
反应差异超过一个数量级。记录发现的因素和模式，以获得根据本发明的内二聚体。
因此根据本发明，基于含有作为终端片段的氰基戊酸或氢原子的N-乙烯基吡咯烷
酮的内二聚体符合通式(I)：
其中单体单元是4-乙烯基吡啶的片段
(4VP)，如果Х是
或2-甲基-5-乙烯基吡啶(2-M-5-VP)的片段，
如果Х是，
其中，作为4-VP或2M-5-VP片段的单体单元的含量是20-90mol％，内二聚体的平均
分子量Mμ是10.350kDa，酸度值是(0.1-5.6)·10-3mgKOH/g。
通常，作为4-VP或2-M-5-VP片段的单体单元的含量是25-40mol％，内二聚体的平
均分子量Mμ是15-30kDa，酸度值是(1.87-3.7)·10-3mgKOH/g。
同时，本发明提供了一种通过哺乳动物尘肺的方法，其中为需要治疗的
哺乳动物提供治疗有效量的，含有氰基戊酸残基和氢原子作为末端片段的N-乙烯
基吡咯烷酮，如通式(I)所示：
其中单体单元是4-乙烯基吡啶的片段
(4VP)，如果Х是
或2-甲基-5-乙烯基吡啶(2-M-5-VP)的片段，
如果Х是，
其中，作为4-VP或2-M-5-VP片段的单体单元的含量是20-90mol％，内二聚体的平
均分子量Mμ是10.350kDa，酸度值是(0.1-5.6)·10-3mgKOH/g。
为了获得通式(I)所示的内二聚物，在存在4,4'-偶氮双(4-腈异丙基甲酸)(AIBN)
和3-巯基丙酸的条件下，进行N-VP和VP-4或2-M-5-VP的自由基共聚反应。N-VP和4-VP或2-
M-5-VP的内二聚物比例恒定，末端片段氰基戊酸和氢原子可以补偿混合物中消耗的成分。
在乙醚(DE)中通过沉淀分离反应产物。
最初反应混合物中含有83.5-92.0wt％N-VP，1.5-9.5wt％VP，6.5-7.0wt％CH，0-
1wt％3-MP.4，和1-4wt％AIBN，其中VP是4-VP或2-M-5-VP。
配制合物含有7-72wt％N-VP，28-93wt％2-M-5-VP，0-1wt％3-MP和1-4wt％AIBN。
每20分钟计算一次配制混合物的量，即反应混合物中单体的测定浓度比例。所述共聚反应
的温度为65-70℃。反应后，单体的转化率约20％，将反应物质冷却至20℃，并在乙醚中沉
淀。
所获得产物的结构特征在于，特别是，含有吡啶环的单体单元数量(n)，平均分子
量和酸度值。通过NMR光谱测定含有吡啶环的单体单元数量，例如1H-、13C-或15N-NMR，某些
核的信号的积分强度之比。本领域中的普通技术人员可获得这个问题的解决方案。
可以根据内二聚体的内部粘度计算粘均分子量。选择过程和粘度测量条件使用的
是本领域中的普通技术人员可以获得的常规方法。例如，可以在由85％(体积)DMF和15％
(体积)0.1M溴化锂水溶液组成溶剂中测定特性粘度。
酸度值(X)定义为中和1g内二聚物所含所有羰基所需的氢氧化钾(KOH)的毫克数。
为确定酸值(mg KOH/g)，对聚合物和氢氧化钠的水溶液进行电位滴定，并根据下式进行计
算：
Х＝V·5.6·10-3/m,
其中V-达到等当点时消耗的0.0001N氢氧化钠溶液的体积，ml；m-聚合物样品的质
量，g；5.6·10-3-对应于1ml 0.0001N滴定溶液的氢氧化钾的质量。
如果需要提高根据本发明的某类内二聚体的活性，通过凝胶色谱等方法可以进一
步对分子量分布范围较宽的反应产物进行分级。实施分级的条件对于本领域中的普通技术
人员是公知的。此外，根据本发明的方法能够在合成阶段调节内二聚物的粘均分子量Mμ的
范围，改变3-巯基丙酸和环己烷的含量。
根据本发明的内二聚物无毒，并且可用于尘肺治疗，通过体内研究已经证实。研究
方法以及实验动物(可能使用白色远交小鼠或近交系白鼠)的选择对于本领域技术人员是
显而易见的。试验动物出现内二聚体毒性迹象，例如死亡，体重减轻，步态和行为变化，尿液
变色，粪便量变化，眼和耳状态，牙齿和皮毛腐烂，注射部位皮肤过敏。
具体实施方式
以下是本发明的说明性实施例，确认其工业适用性，目标的实现并促进对其本质
有更准确和完整的理解。对研究方法等进行可能的改动和变化，也属于本发明的范围之内，
其结构式对于本领域技术人员是显而易见的。
在实施例和表2中，VP是4-VP或2-M-5-VP，这是每种情况下唯一确定的。
实施例1制备N-乙烯基吡咯烷酮(N-VP)，含有氰基戊酸残基和氢原子作为末端片
段的4-乙烯基吡啶(4-VP)。
向反应器中加入含有2.30kg N-VP(89.56wt.％))、45g VP(1.75wt.％),100g环己
烷(3.89wt％),21g 3-巯基丙酸(3-MP)(0.82wt％)和102.0g AIBN(3.97wt％)的初始反应
混合物。将反应物加热至60-70℃，并在给定温度下进行合成反应，定期取样进行色谱分析
(HPLC Sferisorb C-18.5μm，4.6×250mm，EtOH/H2O 6:94,2.5ml/min(50℃)，254nm)，并加
入含有450g N-VP(75.13wt％)，120.0g VP(20.03wt％)，6g3-巯基丙酸(3-MP)(1.0wt％)和
23g AIBN(3.84wt％)的混合物。
当单体转化率达到20-25％时，将反应物冷却至20℃，在二乙醚(DE)中沉淀。使用
2L DE在过滤器中清洗所需产物，首先在40～60℃的常压条件下通过过滤和干燥进行分离，
然后放入80-90℃的真空炉中。获得570克无定形白色粉末，易溶于水(pH＝6.9-7.0的
10wt％水溶液),总含量为EP mol％的22份，粘均分子量为28kDa，酸度值为1.47·10-3mg
KOH/g。
实施例2-9在实施例1所描述的条件下进行内二聚体的合成和分离。表2中列出了
原料和配制混合物的成分，内二聚体产物中VP的含量(mol％)，和内二聚体的平均分子量范
围Mμ。
表2
实施例10根据本发明的内二聚体的体内急性毒性研究
分组进行研究，每组包括6只体重19-22g的健康白色小鼠。将根据实施例1-9获得
的内二聚体溶解在5wt％无菌等渗氯化钠溶液中，每只小鼠给予1.0ml此溶液。如果在7天观
察期内，一组中没有小鼠死亡，则认为此化合物通过测试。在对实施例1-9获得的内二聚体
进行的研究中，没有观察到小鼠死亡。
实施例11研究了根据本发明的内二聚体作为治疗尘肺病的药物。
本研究使用了63只重210-230g的白色大鼠。为了使试验大鼠染上尘肺，使其吸入
含8-10％游离SiO2的煤烟，粉尘颗粒的尺寸达到5微米(85％)，气管内注射50ml 1ml的生理
盐水溶液。
根据每个实施例1-9制备的内二聚体被溶解在1wt％无菌等渗溶液中，气管内给
药，剂量为每30天给予25mg/kg，或在第30，45和60天分次给药。
为了研究根据每个实施例1-9制备的内二聚体的效应，实验动物被分为21组，每组
有3只大鼠：
对照组-没有给予药物和无烟煤粉尘的动物。
第1组-单次气管内给药50mg无烟煤粉尘的动物。
第2-10组-气管内给药50mg无烟煤粉尘30天后，每天给予根据实施例1-9的内二聚
体25mg/kg。
第11-20组-气管内给药50mg无烟煤粉尘后，分次给予根据实施例1-9的内二聚体：
30天后-0mg/kg；45天后-5mg/kg；60天后-10mg/kg。
每月通过生理测试、生化测试、免疫测试和形态学研究对实验动物进行一次检查。
对结果进行统计学处理。通过下列指标可以确定药物是否富有显著的治疗效果：
-对照组动物体重的变化动态；
-观测结束时，氧消耗量和总和阈值指数与对照组相当；
-外周血、血红蛋白、血清总蛋白形态含量的波动限制与对照组保持同一水平；
-改变氧化还原过程(巯基含量和过氧化氢酶指数)，转氨过程(ALT、ACT)并在观察
期结束时恢复血胆碱酯酶的活性；
-形态学研究表明肺气肿斑块数量下降，肺泡间孔增厚的数量下降，浸润和水肿减
少，无细胞纤维结节。
每月一次的检查表明，对照组动物的体重均匀增加。在未给予内二聚体的组中(第
1组)，从气管内给予无烟煤粉尘之后的第2个月开始，观察到显著地体重下降。对于单次给
予25mg/kg内二聚体进行组(第2-10组)，从气管内给予无烟煤粉尘之后的第4个月开始观察
到体重下降。对于分次(10-5-10mg/kg)给药25mg/kg内二聚体的组(11-20)，从6个月开始，
体重增加与对照组没有不同。
在没有经过内二聚体治疗第1组中，从气管内给予无烟煤粉尘的第1个月开始，一
直可以观察到大鼠的耗氧量增加。在第2-10组中，每次给予实验动物25mg/kg内二聚体，给
予无烟煤粉尘之后的第1.3个月和第4个月开始，检测到耗氧量的增加；6个月之后，各组的
耗氧量与对照组没有不同。在分次使用内二聚体治疗的第11-20组中，整个观测期间内动物
耗氧量与对照组没有显著不同。
在使用内二聚体治疗的第2-20组中，外周血、血红蛋白、血清总蛋白水平的波动限
制仍然可以控制。
形态学研究表明，在接受肺部内二聚物治疗的第2-20组中，3个月后，与没有接受
内二聚体的第1组相比，肺气肿斑块数量下降，肺泡间孔增厚的数量下降，浸润和水肿减少，
无细胞纤维结节。
因此，根据本发明的内二聚体可用于治疗哺乳动物的尘肺。