使有机化合物在脂肪体系中可溶的方法，这类化合物的新配合物以及配合物的各种应用

摘要

含有至少一个亲水基的有机化合物通过与选自具有通式(I)结构的多元羟基烷烃的脂肪酸的载体形成化学配合物而变得在脂肪体系中溶解。其中R

说明书

本发明涉及使含亲水基有机化合物变得在脂肪体系中可溶解的方法。本发明进一步涉及在所述方法中形成的一组新配合物以及这些配合物在下文更具体定义的各个方面上的应用。

更具体地讲，本发明涉及使含亲水基化合物变成更亲脂性，即脂溶的方法。该目的得以实现是由于本发明亲水化合物能与亲脂性载体形成稳定、脂溶性配合物。

传统上是通过衍生作用，即化学改性化合物，使其变得脂溶性。这种方式包括如引入能使化合物变得更加亲脂性的脂族铡链。在教科书“Drug Formulation”中(I.Racz，Chapter 4，John Wiley andSons，1989)，提到与合适脂肪酸的酯化作用可作为使化合物更加亲脂性的方法。然而，衍生作用带来若干问题。化学改性化合物之后常常显示出另一种一定程度的活性，而所希望的活性可能会丧失。此外，衍生已知无害的化合物有可能产生新化合物，其毒性必须从根本上重新评估，而这种评估是复杂且昂贵的。

60年代，脂质体的发现引起人们关注。脂质体系由一个或多个包含含水层的脂质双层同心球构成。具有代表性的是脂质体用于包封水溶液中的亲水化合物，以得到改进的稳定性或生物摄入率，即在化妆品方面应用。如果脂质体被掺入脂肪相内，亲水化合物仍保持与脂肪相分离，这是因为亲水化合物实际上以多相分散体型存在。从技术上，以及从药物制剂方面来看，脂质体的成功应用仍是相当有限的(参见“DrugTargeting and Delivery”，Chapter 6，edited by H.E.Junginger，EllisHorwood 1992)。

脂质体不代表本发明的一个变种，因为脂质体不能使亲水化合物变得亲脂。在脂质体中掺入化合物可能会进一步产生问题，因此需要衍生化合物。

药物文献中提到了配合物形成，但仅用于改善化合物的水溶解性，并且在某些结合药物中存在着沉积问题。

大量天然存在的酚类化合物，即众多黄酮类化合物，黄酮糖苷类化合物，酚类二-和三-萜类化合物，姜醇类化合物以及其它物质，在脂肪中以及含水体系中显示出有限的溶解度。尽管有许多化合物具有十分有意义的化学及药理作用，但仅发现有限少数在如药物，食品及化妆品中用作活性剂。例如，姜中含有大量4-羟基-3-甲氧基苯基(HMP)化合物，这些化合物具有有意义的化学和药理作用，如强有力的抗氧化作用和对某些免疫细胞功能的调节作用，然而，由于这些化合物的低溶解性，这些化合物的作用只有很少部分被利用。

唇形科香料植物，如洋苏叶，迷迭香和麝香草，含有酚类二萜化合物(Schwarz and Ternes，Z.Lebensmittenluntersuch.und Forsch.195，99(1992))，提取这些植物可产生具有可与普通抗氧化剂BHA(丁基化羟基茴香醚)相比强度的抗氧化剂。上述酚类化合物可通过提取植物的含油树脂(精油和树脂混合物)由树脂中得到。传统上是采用有机溶剂如乙醇或甲醇提取含油树脂，随后蒸去溶剂方式进行。提取含油树脂的一种较温和方式是使用CO₂超临界提取(参见美国专利5017397号，Nguyen等人)。

从姜中提取出的HMP化合物实例包括6-姜醇(5-羟基-1-(4-羟基-3-甲氧基苯基)-3-癸酮)和6-生姜酚(1-(4-羟基-3-甲氧基苯基)-4-癸烯-3-酮)。

不仅上述天然存在的酚类化合物，而且许多通常含有亲水基的化合物在脂肪体系中不是完全不溶，就是溶解性极差。因此，这类化合物的许多有价值的特性通常未被利用。

因此，本发明的目的是使含有亲水基团的有机化合物(包括上述天然存在物质)变得更能溶解，从而更便于利用各种用途。更准确地讲，本发明的目的是利用载体(配位剂)将有机化合物组合成新配合物形式，该配合物：(1)能使有机化合物在极性变化的植物和动物脂肪中变得溶解；(2)使有机化合物变得更加生物相容，从而使得化合物在活性生物体中的吸收变得更加容易；(3)便于有机化合物在药物和化妆品以及在各种食品中的掺入。

上述目的通过本发明方法得以实现，其中含至少一个亲水基团的有机化合物在脂肪体系中变得可溶。本发明方法的特征是在有机化合物和载体之间形成化学配合物。发明人惊奇地发现，一组多元羟基烷烃的脂肪酸酯特别适宜作为本发明的载体，所述酯具有下列通式：其中R₁为H或-CH₂OR₅，R₂为H或-CH₂OR₆，R₃，R₄，R₅和R₆各自独立为含有1-30个碳原子的饱和或不饱和脂肪酸部分或者为含有1-3个碳原子的饱和脂肪酸部分，其条件是R₃，R₄，R₅和R₆中至少一个为含有1-30碳原子的饱和或不饱和脂肪酸部分，以及R₃，R₄，R₅和R₆中至少一个或者，当R₁和R₂中任一个不为氢时，至少两个为含有1-3个碳原子的饱和脂肪酸部分。

优选的一组这类酯为具有下述通式结构的脂肪酸甘油酯：其中R₁，R₂或R₃中之一表示含有4-30个碳原子，尤其是10-22个碳原子的饱和或不饱和脂肪酸部分，以及R₁，R₂或R₃中的剩余两个表示含1-3个碳原子的饱和脂肪酸部分。

可被上述载体配合的有机化合物含有一个或多个官能团，这些官能团优先选自羟基(-OH)，氨基(-NH₂)，单-和二-取代的氨基(-NHR和-NR₂)，羧基(-COOH)，硝基(-NO₂)，巯基(-SH)，氧代(＝O)，亚氨基(＝NH)，氰基(＝N)及酰氨基(-CONH₂)。同样含有一个或多个亲水基团的亲脂性较强的化合物如维生素E，维生素A以及辅酶Q₁₀也可被这些载体配合。

如上所述，与载体结合的化合物可选自各种有机化合物。其中某些酚类化合物特别令人感兴趣，这些化合物中，下述物质应被提到：(a)4-羟基-3-甲氧苯基化合物，如从姜中得到的姜醇和生育酚和从Curcuma Longa中得到的姜黄素(urcuminoids)；(b)从草本植物或其它天然源中得到的酚酸及其衍生物；(c)蜂胶，草本植物或其它天然源的类黄酮部分。

研究表明，本发明的配合物，特别是同上述物质(a)-(c)偶合的乙酸酯(I)是稳定的，甚至在极限pH值情况下也如此。此外，这些配合物很容易溶于各种脂肪物中，尽管在配合物形成之前，酚类化合物几乎不溶于同一脂肪物中。

申请人提出下述假设，本发明意想不到的有效且稳定的配合物形成归因于HMP化合物上的邻近羟基-甲氧基基团和载体乙酸残基上的亲核氧原子之间的非共价相互作用(偶极-偶极相互作用)。由于乙酸残基短链长的结果，使得上面最后提及的亲核部位适合配合物形成。这就是为什么象这种配合物能形成，而与中或长链脂肪酸的甘油三酯不形成配合物的原因。基于此，建议乙酰化单酸甘油酯一般能与任何含有亲水基团的化合物形成脂溶性配合物，所述化合物的亲水基团能与载体的有效亲核部位相互作用。

上述酯(I)能与大量有机化合物形成配合物，这些配合物可溶于各种脂肪物中并且是稳定的，甚至可以为相当高的浓度，它们将在下面试验部分详细描述。本发明配合物的这种特殊性质导致大量潜在应用。作为食物的抗氧化剂和着色剂。

食物中使用抗氧化剂是为了防止酸败作用大量从药草中提取的酚类，如鼠尾草酚，迷迭香酚和某些类黄酮和酚酸是有效的抗氧化剂。然而，它们在食品方面的应用由于其在脂肪中十分低的溶解性而受限制。当这些抗氧化物与酯(I)形成配合物时，它们在脂肪物中的溶解度将显著增加，因此它们是保护食品的高效抗氧化剂。比较已知食品抗氧化剂dl-α-生育酚(一种广泛用于食品保护的物质)和含有从姜中得到的HMP化合物的本发明配合物在30小时对亚油酸氧化的抗氧化效力。本发明配合物的抗氧化效力明显大于相应量的dl-α-生育酚。这些结果产生下述假设，即本发明配合物的形成同样也适用于从药草中得到的酚类食品色素，而有效色素如类黄酮和姜黄素由于它们的溶解性和分散性很低，目前仅发现有限的用途。供食物补充和口服药物中使用的活性化合物

大量上述从草本植物中得到的几乎不溶的化合物具有有意义的药理性质，如抗炎作用，包括抗氧化作用。然而，主要问题是这些化合物具有很难通过消化道吸收，因为化合物以溶液形式存在是吸收的先决条件。现在看来与本发明的酯(I)形成配合物是解决此难题的方法。例如现已证明本发明配合物满足了满意吸收的基本条件：(1)在胆汁酸盐存在下，配合物形成胶囊；(2)配合物与消化道内的脂肪物质是混溶/相容的；(3)通过体外模拟，发现配合物在典型的消化道的决定性第一部分环境中是稳定的。

因此，配合物很可能进入具有化合物总的最小排泌率的胶囊内。活性化合物通过扩散从胶囊中进入到肠壁内。

至于口服药物，配合物形成的下述用途可被展望：(1)与纯净物质如作为药物的物质的配合物形成。这方面已成功地进行了与大量其它化合物如纯净黄酮，黄酮醇，姜黄素，辅酶Q₁₀，α-生育酚的配合物形成。(2)与作为食品添加物或天然药物的全植物提取物的配合物形成。这方面已成功地进行了与蜂胶提取物以及各种不同植物材料如姜，姜黄，银杏，白果，人参，辣椒，迷迭香，洋苏叶和Oregano的提取物的配合物形成。供化妆品中使用的活性化合物

近十年来，已发现抗氧化剂可以在化妆品中广泛应用，因为它们可以阻止由于曝露于太阳下而引起的变性氧化过程。

供作为护肤产品中活性化合物之用，天然抗氧化剂(如姜醇)与式(I)酯形式载体的配合物是十分显然的选择物。正是通过皮肤吸收化合物的条件才使化合物能渗入皮肤的脂肪障壁。已证明本发明配合物完全能与象与皮肤那些脂肪物一样的脂肪相容。特殊药物制剂

本发明配合物可用作药物，不管是特殊的制剂还是特殊的给药用途。这是因为与本发明可被配位的化合物相比，本发明配合物具有较好的生物相容性。这类例子是开发了经皮药物，即通过皮肤吸收的药物。本发明配合物被认为能增加经皮传送药物的适用性。工艺化学应用

除上述用途之外，本发明配合物可发现在各种工艺化学方面的应用，如作为油漆，塑料，石油产物等的染料，抗氧化剂或其它添加剂。本发明配合物的主要优点是(象其它应用一样)避免了衍生作用，对于各种化合物在众多技术方面的应用，与脂肪的良好相容性是必需的。

例如已成功地与黄色色素姜黄素形成了稳定可溶的配合物，姜黄素本身在脂肪体系中仅有很低的溶解度。相反，配合物被证明在数种脂肪物中能完全溶解。

本发明进一步用下述实验部分加以说明。实验部分实施例1A.配合物形成及评估

下述研究的目的是测试本发明有关配合物的形成，稳定性及脂肪相容性。配合物的制备

将5g纯试验化合物或5g试验化合物的乙醇溶液与20g下述每一种载体混合。强混合之后，蒸去乙醇。

至于载体，使用两种二乙酰化单酸甘油酯：1.单酸甘油酯上具有下述脂肪酸组成的二乙酰化单酸甘油酯(以下称作C-12)：约50％月桂酸(12∶0)，20％肉豆蔻酸(14∶0)，15％辛酸/癸酸(8∶0和10∶0)以及10％棕榈酸(16∶0)。2.单酸甘油酯上具有下述脂肪酸组成的二乙酰化单酸甘油酯(以下称作C-18)：80％油酸(18∶1)和10％硬脂酸(18∶0)。

采用下述试验化合物进行配合物形成：·由姜(衍源于中国姜)得到的HMP化合物提浓物。·具有高含量类黄酮的蜂胶的酚部分提浓物(PFP)。·具有高含量黄酮糖苷和萜类内酯的白果提取物。·具有高含量姜黄素的姜黄提取物。·具有高含量辣椒碱的辣椒提取物。·纯净辅酶Q₁₀。

根据下述检测，认为配合物的形成是成功的：1.配合物形成之后，试样在800G下离心15分钟。通过显微镜检查法(400-900x相衬放大)，仅观察到很小程度的沉降。2.配合物在下文中通过色谱法(TCL和反相HPLC)测定，配合物的形成通过试验化合物的定量加溶作用确认。相对于pH值的稳定性

按下所述测试配合物在中性，酸性和碱性环境下的稳定性：1.在磁力搅拌下向50ml 0.2M HCl溶液中加入0.5g配合物。在15和120分钟之后，测定配合物的稳定性和分散程度。2.在磁力搅拌下，向50ml 0.2M NaOH溶液内加入0.5g配合物，在15和120分钟之后，测定配合物的稳定性和分散程度。3.在磁力搅拌下，向50ml水(Milli-Q)中加入0.5g配合物，在15和120分钟之后，测定配合物的稳定性和分散程度。

发现所有上述试验化合物在中性，酸性和碱性环境中均是稳定的。在不同脂肪体系中的溶解性

按下所述测定配合物的脂肪相容性。

将0.100g配合物与0.900g下述脂肪物质混合：1.花生油(“Aextreff CT”，Aarhus Oliefabrik A/S)。2.丙二醇的辛酸和癸酸酯。3.辛酸十六烷酯。4.液体石蜡。

在剧烈摇动之后，于1500G离心15分钟，借助显微镜检查法(400-900x相衬放大)肉眼检查配合物的溶解性。

形成配合物之前，所有试验化合物在试验的脂肪体系中具有十分有限的溶解度。在所有试验脂肪体系中，配合物的形成导致溶解度的明显改进，在长链甘油三酯和丙二醇的辛酸/癸酸酯中能完全溶解，并且在辛酸十六烷酯和液体石蜡中的溶解性是良好的并具有颗粒形成的边缘倾向。B.生物利用率的模拟

由于它们在肠道中的溶解性和分散性较差，许多化合物仅具有有限生物利用率。下述研究的目的是确定本发明配合物的形成是否能引起试验化合物消化系统中的吸收具有改进的生物利用率。配合物的制备

将5g纯试验化合物或5g试验化合物的乙醇溶液与5-20g下述载体混合。强烈混合之后，蒸发除去乙醇。

使用下述载体：单酸甘油酯上具有下述脂肪酸组成的二乙酰化单酸甘油酯：约50％月桂酸(12∶0)，20％肉豆蔻酸(14∶0)，15％辛酸/癸酸(8∶0和10∶0)以及10％棕榈酸(16∶0)。

使用下述试验化合物：·由姜(衍源于中国姜)得到的HMP化合物提浓物(以下称作HMP)。·具有高含量类黄酮的蜂胶的酚部分提浓物(以下称作PFP)。·纯辅酶Q₁₀(以下称作Q₁₀)。模拟肠道

通过混合下述组分制备标准肠液：2.00g胆汁提取液(B-8631，Sigma Chemical Company，St.Louis MO，USA)，0.14g胰酶(P-1750 Sigma Chemical Gompany，St，Louis MO，USA)，3.00g碳酸氢钠(E.Merck，Darmstadt，Germany)和200ml水(Milli-Q)。调节pH值至8.3。

取0.500g配合物和50ml标准肠液在100ml容器内混合并在中等搅拌条件下置于37℃的振动水浴中。作为对照，使用相当于0.500g配合物的纯净试验化合物替代0.500g配合物。

在60，120，180和240分钟后收集1.000ml试样。试样用1.5ml1-丁醇提取。采用合适方法(分光光度法或HPLC)测定试验化合物在肠液中的浓度。结果

结果见图1-3所示，图中示出了指定时间下试验化合物在肠液中的浓度(两次实验的平均值)。

有关HMP的结果见图1所示。与纯HMP相比，配合物形式中的HMP的生物利用率要高0.6倍(所用实验的平均值)。

有关PFP的结果见图2所示。与纯PFP相比，配合物形式中的PFP的生物利用率要高4.6倍(所有实验的平均值)。

有关Q₁₀的结果见图3所示。与纯Q₁₀相比，配合物形式中的Q₁₀的生物利用率要高1.2倍(所有实验的平均值)。

因此，配合物的形成导致化合物在整个显示有较大改进的生物利用率的实验期间具有大大改进的生物利用率。

在类似于该实验之一的实验中，测试数种传统药物载体，与本发明载体进行比较，从而发现如长中链甘油三酯和聚氧乙烯山梨糖醇酐一油酸酯(“多乙氧基醚”)仅引起十分有限的试验化合物的生物利用率改进，因此不代表本发明的替换物。实施例2

在下述研究中，试验了本发明载体与含有各种官能基的有机化合物形成配合物的能力。更准确地讲，研究了载体与芳族羟基，氨基，硝基和羧酸衍生物的配合物形成。配合物的制备

将50.0mg试验化合物与450.0mg载体混合并将混合物置于沸水浴中30分钟。每隔10分钟强烈摇动混合物。作为载体，使用下述两类乙酰化单酸甘油酯：1.单酸甘油酯上具有下述脂肪酸组成的二乙酰化单酸甘油酯(以下称作C-18)：约80％油酸(18∶1)和10％硬脂酸(18∶0)。2.单酸甘油酯上具有下述脂肪酸组成的二乙酰化单酸甘油酯(以下称作C-12)：约50％月桂酸(12∶0)，20％肉豆蔻酸(14∶0)，15辛酸/癸酸(8∶0和10∶0)以及10％棕榈酸(16∶0)。

使用下述试验化合物试验配合物形成：1，2，3-三羟基苯1，2-二羟基苯1，3-二羟基苯1，4-二羟基苯1，2-二氨基苯1，4-二氨基苯3-硝基苯酚4-硝基苯酚4-甲氧基苯酚4-氨基苯酚2-氨基-4-硝基苯酚4-氨基-2-硝基苯酚2-硝基苯胺3-硝基苯胺4-硝基苯胺2，4-二氨基甲苯2，6-二氨基甲苯2-氨基苯甲酸2-硝基苯甲酸3-硝基苯甲酸4-硝基苯甲酸2-羟基苯甲酸3-羟基苯甲酸3，4-二羟基苯甲酸姜黄素配合物形成的评价1)配合物形成之后，冷却试样并于800G下离心15分钟。2)通过显微镜检查法(400-900x衬相放大)确定是否有任何可见颗粒。3)取100mg配合物溶于400mg花生油中(“Aextreff CT”，Aarhus Oliefabrik A/S)，除少数例外之外试验化合物在花生物油中是不溶的。通过显微镜检查法(400-900x衬相放大)可以确定没有试验化合物沉淀出现。4)通过TLC和HPLC回收配合的试验化合物。结果

与试验化合物形成配合物的结果如图4-7所示。各图说明了有多少百分比试验化合物与两种载体(C-12和C-18)进行了配合。a)图4显示了与各种羟基化合物配合的结果。其中下述羟基化合物被测试：4A：1，2，3-三羟基苯4B：1，2-二羟基苯4C：1，3-二羟基苯4D：1，4-二羟基苯4E：姜黄素。b)图5显示了与氨基化合物配合的结果。其中下述氨基化合物被测试：5A：1，2-二氨基苯5B：1，4-二氨基苯5C：2，6-二氨基甲苯5D：2，4-二氨基甲苯5E：4-氨基-苯酚。c)图6显示了与硝基化合物配合的结果，其中下述硝基化合物被测试：6A：3-硝基苯酚6B：4-硝基苯胺6C：4-硝基苯胺6D：3-硝基苯胺    6E：2-硝基苯胺。d)图7显示了与各种羧酸配合的结果。其中下述羧酸被测试：7A：2-氨基苯甲酸7B：2-硝基苯甲酸7C：3-硝基苯甲酸7D：4-硝基苯甲酸7E：2-羟基苯甲酸7F：3-羟基苯甲酸7G：3，4-二羟基苯甲酸。

这样，我们成功地对各类芳族化合物进行了本发明配合物形成试验。在式(I)所包含的两种载体与各种羟基，氨基和硝基化合物以及羧酸化合物之间形成稳定配合物是可能的。

在大多数情形下，配合物形成的产率从25％直至100％。与具有一个或多个亲水基的化合物在不同位置形成配合物是有可能的。

在某些情况下，载体C-12优于载体C-18。因此，对于特殊化合物，如在本实验中观察到有较差配合物形成的化合物，很可能研制出最佳载体。

总之，上述结果说明了本发明的广泛应用。