一種精氨酸取代的酞菁衍生物及其合成方法和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種精氨酸取代的酞菁衍生物及其合成方法和其在光動(dòng)力療法中的應(yīng)用。所述的精氨酸取代的酞菁衍生物具有下式所示結(jié)構(gòu)。所述的精氨酸取代的酞菁衍生物不僅合成方法簡(jiǎn)單，無需毒性的甲基化試劑，且在生理?xiàng)l件下帶正電，活性氧產(chǎn)生能力強(qiáng)，光敏抗腫瘤活性好，暗毒性低，具有良好的光動(dòng)力療法應(yīng)用前景。
【專利說明】
一種精氨酸取代的酞菁衍生物及其合成方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于具有光動(dòng)力活性的光敏劑技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種酞菁衍生物，特別是涉 及一種精氨酸取代的酞菁衍生物及其合成方法及在光動(dòng)力療法中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 光動(dòng)力療法(photodynamic therapy，簡(jiǎn)稱FOT)又稱光敏療法、光化學(xué)療法，是近 些年發(fā)展起來的一種應(yīng)用光化學(xué)反應(yīng)治療腫瘤的新型方法。其治療過程如下:光敏劑通過 注射進(jìn)入患者體內(nèi)，經(jīng)過血液傳輸，并經(jīng)過一段時(shí)間的代謝之后，光敏劑選擇性的潴留于病 變組織中。然后，用與光敏劑波長(zhǎng)相匹配的光照射病灶組織，光敏劑在氧的參與下發(fā)生光動(dòng) 力反應(yīng)，從而發(fā)揮療效最終殺死腫瘤細(xì)胞。PDT可以用于多種疾病的治療。與傳統(tǒng)的手術(shù)、化 療、放療等方法相比，PDT具有毒副作用小，選擇性高，術(shù)后并發(fā)癥少，重復(fù)治療，低耐藥性等 特點(diǎn)。因此，PDT被視為一種理想的治療腫瘤的方法而越來越受到人們的關(guān)注。
[0003] PDT包括三個(gè)基本要素:光源、氧和光敏劑。其中隨著對(duì)治療光源研究的進(jìn)展以及 制氧技術(shù)的發(fā)展，光動(dòng)力治療過程中的光源和氧的問題已經(jīng)在一定程度上得到了解決。相 比于光和氧，PDT中的核心要素光敏劑雖然也有了很大的進(jìn)步和發(fā)展，但仍面臨很多問題和 挑戰(zhàn)，因此，光敏劑的研究成為目前roT研究的熱點(diǎn)。
[0004] 可用于TOT的理想酞菁光敏劑應(yīng)該具備較好的水溶性，優(yōu)異的安全性(暗毒性）、光 敏活性和一定的腫瘤靶向性。結(jié)合文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)可以發(fā)現(xiàn):水溶液中帶正電的酞菁具有水溶性 好，易被腫瘤細(xì)胞攝取和光敏抗腫瘤活性好等優(yōu)點(diǎn)。然而，一般帶正電的酞菁均是季銨鹽形 式，其制備過程需要用到劇毒的甲基化試劑(如碘甲烷），而且制備的季銨鹽酞菁對(duì)腫瘤細(xì) 胞也沒有靶向性。質(zhì)子化的氨基酞菁在水中也帶正電，制備過程相對(duì)簡(jiǎn)單，無需毒性的甲基 化試劑，但是其帶電性非常容易受pH的影響，在生理環(huán)境下很容易去質(zhì)子化，而且對(duì)腫瘤組 織也無特異靶向性。
[0005] 胍，也稱亞胺脲，由三個(gè)氨基和一個(gè)碳原子組成，是一類廣泛存在于自然界的有機(jī) 強(qiáng)堿化合物。胍的水溶液PKa值高達(dá)13.5，這使得其在很寬的pH范圍內(nèi)都能保持正電性。除 去上述特點(diǎn)外，胍類化合物還具有自身毒性小，穩(wěn)定性高和生理活性好等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛 應(yīng)用于制藥、分子識(shí)別及殺菌等領(lǐng)域。在眾多應(yīng)用中，胍類化合物在抗腫瘤藥物中的應(yīng)用尤 其引人關(guān)注。胍基的引入主要用于增加抗腫瘤藥物的活性、細(xì)胞對(duì)藥物的攝取率和腫瘤靶 向性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種精氨酸取代的酞菁衍生物及其制備方法。所述的酞菁衍 生物在生理?xiàng)l件下帶正電，光敏抗腫瘤活性好，且其制備方法簡(jiǎn)單，無需毒性的甲基化試 劑，具有良好的光動(dòng)力療法應(yīng)用前景。
[0007] 本發(fā)明的另一目的還在于提供所述的精氨酸取代的酞菁衍生物作為光敏劑在制 備光動(dòng)力藥物中的應(yīng)用。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0009] -種精氨酸取代的酞菁衍生物，其結(jié)構(gòu)式如下：
[0010]

[0011] 式4 M = Zn、Fe、Co 或 Cu。 - ，
[0012] 所述的精氨酸取代的酞菁衍生物采用以下方法制備，包括如下步驟：
[0013] (1)堿性催化劑催化條件下，4-硝基鄰苯二甲腈與4-羥基苯甲酸反應(yīng)，得到鄰苯二 腈中間體1;
[0014]
[0015] (2)金屬鹽存在條件下，鄰苯二腈中間體1采用DBU催化進(jìn)行環(huán)化反應(yīng)，得到羧酸取 代的酞菁2;
[0016]
[0017] 以1-乙.-(3_二中碳酰二亞胺鹽酸鹽（EDC · HC1)和1-羥基苯并 三唑(Η0ΒΤ)為縮合劑，步驟(2)得到的羧酸取代的酞菁與精氨酸乙酯鹽酸鹽進(jìn)行酸胺縮合 反應(yīng)，得到所述的精氨酸取代的酞菁衍生物。
[0018]
[0019] 以精氨酸取代的鋅酞菁(ArgZnPc)為例，所述方法的反應(yīng)過程如下式所示：
[0020]
[0021] 前述制備方法中，所述的DBU為1，8_二氮雜二環(huán)十一碳-7-烯；
[0022] 所述的堿性催化劑為有機(jī)堿催化劑或無機(jī)堿催化劑，其中有機(jī)堿催化劑優(yōu)選為三 乙胺，無機(jī)堿催化劑優(yōu)選為K2C0 3或LiOH等；
[0023] 所述金屬鹽優(yōu)選自 ZnUdZnChXoChXuUchSFeCl:^。
[0024] 更為具體地，上述方法中，
[0025] 步驟（1)的反應(yīng)條件是:4_硝基鄰苯二甲腈與4-羥基苯甲酸和堿性催化劑的摩爾 比為1:1~4:1~5,溶劑優(yōu)選為N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，保護(hù)氣氛優(yōu)選為氮?dú)?反應(yīng)溫度為 20-100。。。
[0026] 步驟(2)的反應(yīng)條件是:金屬鹽與鄰苯二腈中間體1和DBU的摩爾比為1:1~4:1~ 5,溶劑優(yōu)選為正戊醇，保護(hù)氣氛優(yōu)選為氮?dú)?溫度為100~160°C。
[0027] 步驟(3)的反應(yīng)條件是:羧酸取代的酞菁與精氨酸乙酯鹽酸鹽的摩爾比為1:1~ 15，羧酸取代的酞菁與EDC · HC1和Η0ΒΤ的摩爾比為1:1~14:1~15,溶劑優(yōu)選為DMF，反應(yīng)溫 度為0~30°C。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的精氨酸取代的酞菁衍生物，其結(jié)構(gòu)中包含精氨酸結(jié)構(gòu)，在生理?xiàng)l件 下帶正電，且光敏抗腫瘤活性好，活性氧產(chǎn)生能力強(qiáng)。精氨酸是一種含胍基的堿性氨基酸， 其PKa值約為12.48,在中性和堿性條件下均帶正電荷。除了具有胍類化合物的特點(diǎn)之外，精 氨酸還有許多自己獨(dú)特的性質(zhì)和功能。如精氨酸具有很重要的免疫相關(guān)抗腫瘤特性，可以 防止致癌化合物(7,12-二甲基蒽、N-甲基-N-亞硝基脲等)誘導(dǎo)的化學(xué)轉(zhuǎn)化;還可以通過氧 化途徑生成生物活性的N0,從而發(fā)揮細(xì)胞毒性，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，抑制腫瘤細(xì)胞的黏附和 增殖。
[0029]以ArgZnPc為例，在不同PH中zeta電位如圖1所示。藥物暗毒性、細(xì)胞內(nèi)活性氧產(chǎn)生 能力和體外抗腫瘤活性分別如圖2、3、4所示。表明所述的精氨酸取代的酞菁衍生物活性氧 產(chǎn)生能力強(qiáng)，光敏抗腫瘤活性好，暗毒性低。
[0030] 由此，本發(fā)明還涉及前述的精氨酸取代的酞菁衍生物作為光敏劑在制備光動(dòng)力藥 物中應(yīng)用。
[0031] 有益效果:本發(fā)明設(shè)計(jì)并合成一種精氨酸取代的酞菁衍生物，作為TOT中的核心要 素光敏劑，所述的酞菁衍生物不僅合成方法簡(jiǎn)單，無需毒性的甲基化試劑，且在生理?xiàng)l件下 帶正電，活性氧產(chǎn)生能力強(qiáng)，光敏抗腫瘤活性好和暗毒性低，具有良好的光動(dòng)力療法應(yīng)用前 景。具體地，本發(fā)明的精氨酸取代的酞菁衍生物具有下列優(yōu)點(diǎn)：
[0032] (1)所制得的精氨酸取代的酞菁衍生物活性氧產(chǎn)生能力強(qiáng)，在生理?xiàng)l件下帶正電。
[0033] (2)所制得的精氨酸取代的酞菁衍生物無需毒性的甲基化試劑。
[0034] (3)體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，所制得精氨酸取代的酞菁衍生物具有很好的體外抗腫瘤 活性，且暗毒性低。
[0035] 上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)說明如后。但實(shí)施例中 所記載的內(nèi)容并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求加以限 定。
【附圖說明】
[0036] 圖1為不同pH下實(shí)施例1制備的ArgZnPc的zeta電位。
[0037] 圖2為不同藥物濃度下ArgZnPc和未取代的ZnPc的暗毒性。由圖可知，ArgZnPc表現(xiàn) 出很低的暗毒性。
[0038]圖3為ArgZnPc在細(xì)胞內(nèi)的活性氧對(duì)比圖。a圖為不加藥的細(xì)胞對(duì)照?qǐng)D片，c圖為不 加藥的熒光對(duì)照?qǐng)D片，b圖為加入藥物后在光動(dòng)力療法作用下細(xì)胞損傷圖片，d圖為加入藥 物之后細(xì)胞產(chǎn)生活性氧熒光圖片，由圖可知，ArgZnPc表現(xiàn)出更高的細(xì)胞內(nèi)活性氧產(chǎn)率，預(yù) 不著其具有很尚的抗腫瘤活性。
[0039]圖4為不同藥物濃度下ArgZnPc和未取代的ZnPc的體外抗腫瘤活性。由圖可知， ArgZnPc表現(xiàn)出很高的抗腫瘤活性。
【具體實(shí)施方式】
[0040]以下實(shí)施例中，DBU為1，8-二氮雜二環(huán)十一碳-7-烯。堿性催化劑采用無機(jī)堿如 K2C03，LiC03，Na2C03等及有機(jī)堿如三乙胺等，金屬鹽可采用Zn(Ac) 2、ZnCl2、CoCl2、Cu(Ac)：^P FeCh等?？蘸颂嫉闹苽洳患咏饘冫}，其他條件相同。
[0041 ] 實(shí)施例1
[0042] (1)氮?dú)獗Ｗo(hù)下，4-硝基鄰苯二甲腈、4-羥基苯甲酸和堿性催化劑按摩爾比1:1:2 攪拌反應(yīng)，以DMF作為溶劑，40°C下反應(yīng)6h，得到鄰苯二腈中間體1;
[0043] (2)氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以正戊醇為溶劑，Zn(0Ac)2、鄰苯二甲腈中間體1和DBU的摩爾比 為1: 2 : 3;反應(yīng)溫度120 °C~140°C，反應(yīng)時(shí)間為24h，反應(yīng)液冷卻至室溫后減壓蒸餾除去溶 劑。固體用Κ0Η水溶液溶解，加熱回流條件下處理6h后冷卻至室溫。過濾收集濾餅。濾餅再用 堿溶解，過濾除去不溶解的部分。濾液調(diào)pH為酸性使產(chǎn)物析出。如此重復(fù)三次后收集固體。 所得固體用二次蒸餾水和丙酮依次洗滌，真空干燥得深藍(lán)色固體為羧酸取代的酞菁 (CbZnPc)〇
[0044] (3)CbZnPc，EDC · HC1和Η0ΒΤ以摩爾比1:9:10用01^溶解后常溫?cái)嚢璺磻?yīng)111。冰水 浴下，將上述溶液恒壓滴入用DMF溶解的L-精氨酸乙酯鹽酸鹽和N，N-二異丙基乙胺（縛酸 劑）中，CbZnPc、L-精氨酸乙酯鹽酸鹽和N，N-二異丙基乙胺的摩爾比為1:10:2，滴加結(jié)束后0 °C下繼續(xù)反應(yīng)lh。將上述反應(yīng)液傾入CH 2C12中，所得固體用酸性水溶解，不溶部分棄去;溶解 部分用NaOH溶液調(diào)pH到12左右，使產(chǎn)物析出。按上述步驟重復(fù)調(diào)酸堿三次，最后所得固體用 堿性水和丙酮依次洗滌，真空干燥得墨綠色固體2，9( 10)，16(17) ,23(24)-四-(4-((精氨酸 乙酯基）甲酰胺基)苯氧基)酞菁鋅(ArgZnPc)。
[0045] 所得產(chǎn)物 ArgZnPc 的紅外和核磁氫譜數(shù)據(jù) 11^(1^101^):3399,1730(1^(^ = 0),1650 (0 = 0),1486,1228,1090.? NMR(400MHz ,DMS〇-de): 5(ppm)9.22(d,4H ,J = 22.0Hz ,C0NH), 8.78-8.91(m,8H,H of guanidino),8.09-8.17(m,8H,ArH),7.79-7.92(m,8H,ArH),6.92-7.54(m,12H,PcH),4.47(s,4H,CH),4.13-4.19(m,8H,CH2),3.17(s,8H,CH2),1.89(t,8H,J = 7.4Hz, CH2), 1.65(d,8H,J = 6.0Hz,CH2), 1.20-1.26(m,12H,CH3).
[0046] 制備的ArgZnPc在不同pH下的zeta電位如圖1所示。結(jié)果表明，ArgZnPc由于羧基已 成酯，分子中只含胍基，因此在pH = 5-9的范圍內(nèi)均帶正電，表明其在生理環(huán)境下也是正電 性。實(shí)施例2
[0047] (1)氮?dú)獗Ｗo(hù)下，4-硝基鄰苯二甲腈、4-羥基苯甲酸和堿性催化劑按摩爾比1:3:4 攪拌反應(yīng)，以DMF作為溶劑，40°C下反應(yīng)6h，得到鄰苯二腈中間體1;
[0048] (2)氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以正戊醇為溶劑，Cu(Ac)2、鄰苯二甲腈中間體1和DBU的摩爾比為 1: 2:4;反應(yīng)溫度120 °C~140 °C，反應(yīng)時(shí)間為24h，反應(yīng)液冷卻至室溫后減壓蒸餾除去溶劑。 固體用Κ0Η水溶液溶解，加熱回流條件下處理6h后冷卻至室溫。過濾收集濾餅。濾餅再用堿 溶解，過濾除去不溶解的部分。濾液調(diào)pH為酸性以使產(chǎn)物析出。如此重復(fù)三次后收集固體。 所得固體用二次蒸餾水和丙酮依次洗滌，真空干燥得深藍(lán)色固體羧酸取代的酞菁Cb Cu Pc〇
[0049] (3)Cb Cu Pc，EDC · HC1和Η0ΒΤ以摩爾比1:5:10用01^溶解后常溫?cái)嚢璺磻?yīng)111。冰 水浴下，將上述溶液恒壓滴入用DMF溶解的L-精氨酸乙酯鹽酸鹽和N，N-二異丙基乙胺中（縛 酸劑），Cb Cu Pc、L-精氨酸乙酯鹽酸鹽和N，N-二異丙基乙胺的摩爾比為1:9:2,滴加結(jié)束后 0°C下繼續(xù)反應(yīng)lh。將上述反應(yīng)液傾入CH 2C12中，所得固體用酸性水溶解，不溶部分棄去;溶 解部分用NaOH溶液調(diào)pH到12左右，使產(chǎn)物析出。按上述步驟重復(fù)調(diào)酸堿三次，最后所得固體 用堿性水和丙酮依次洗滌，真空干燥得固體精氨酸取代的酞菁衍生物。
[0050]以上所述的實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)的說明，應(yīng)理解的是，以上 所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫 離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許改動(dòng)或修飾為等同變化 的等效實(shí)施例，但是，凡在本發(fā)明的原則范圍內(nèi)所做的任何修改或改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā) 明范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種精氨酸取代的獻(xiàn)菁衍生物，其特征在于，所述的獻(xiàn)菁衍生物的結(jié)構(gòu)通式如下：2. -種權(quán)利要求1所述的精氨酸取代的獻(xiàn)菁衍生物的制備方法，其特征在于，所述的制 備方法包括如下步驟： (1) 堿性催化劑催化條件下，4-硝基鄰苯二甲臘與4-徑基苯甲酸反應(yīng)，得到鄰苯二臘中 間化1:(2) 金屬鹽存在條件下，鄰苯二臘中間體1采用DBU催化進(jìn)行環(huán)化反應(yīng)，得到簇酸取代的 獻(xiàn)菁2;(3) W1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酷二亞胺鹽酸鹽和1-徑基苯并Ξ挫為縮合劑，步 驟(2)得到的簇酸取代的獻(xiàn)菁與精氨酸乙醋鹽酸鹽進(jìn)行酸胺縮合反應(yīng)，得到所述的精氨酸 取代的獻(xiàn)菁衍生物。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的精氨酸取代的獻(xiàn)菁衍生物的制備方法，其特征在于，所述的堿 性催化劑為無機(jī)堿催化劑或有機(jī)堿催化劑。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的精氨酸取代的獻(xiàn)菁衍生物的制備方法，其特征在于，所述的堿 性催化劑為Ξ乙胺、Κ2〇)3或LiOH。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的精氨酸取代的獻(xiàn)菁衍生物的制備方法，其特征在于，所述金屬 鹽選自 211^。）2、211(：12、(：〇(：12、〇1^。）2或化(：12。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的精氨酸取代的獻(xiàn)菁衍生物的制備方法，其特征在于，步驟（1) 中，4-硝基鄰苯二甲臘與4-?基苯甲酸和堿性催化劑的摩爾比為1:1~4:1~5,溶劑為N，N- 二甲基甲酯胺，保護(hù)氣氛為氮?dú)?反應(yīng)溫度為20-100°C。7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的精氨酸取代的獻(xiàn)菁衍生物的制備方法，其特征在于，步驟(2) 中，金屬鹽與鄰苯二臘中間體1和D腳的摩爾比為1:1~4:1~5,溶劑為正戊醇，保護(hù)氣氛為 氮?dú)?溫度為100~160°C。8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的精氨酸取代的獻(xiàn)菁衍生物的制備方法，其特征在于，步驟(3) 中，簇酸取代的獻(xiàn)菁2與精氨酸乙醋鹽酸鹽的摩爾比為1:1~15,簇酸取代的獻(xiàn)菁2與1-乙 基-(3-二甲基氨基丙基)碳酷二亞胺鹽酸鹽和1-徑基苯并Ξ挫的摩爾比為1:1~14:1~15， 溶劑為DMF，反應(yīng)溫度為0~30°C。9. 權(quán)利要求1所述的精氨酸取代的獻(xiàn)菁衍生物作為光敏劑在制備光動(dòng)力藥物中應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C07D487/22GK106083866SQ201610534617
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年7月7日
【發(fā)明人】魏少華, 周蓉蓉, 王傲, 周林, 周家宏
【申請(qǐng)人】南京師范大學(xué)