CN101851183B - 一种合成17位脂肪氨基磺酸取代竹红菌素衍生物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种合成17位脂肪氨基磺酸取代竹红菌素衍生物的方法。该方法，包括如下步骤：在惰性气体保护下，将竹红菌素先溶于有机溶剂中，再与脂肪氨基磺酸与弱碱性水溶液充分混合后进行反应，反应完毕得到式I结构通式所示17位脂肪氨基磺酸取代竹红菌素衍生物。该方法在实现“定量”脂水双亲性的同日寸解决了给药安全性和生物光动力活性的问题，无需制剂可以生理盐水直接配置临床光动力治疗静脉注射针剂。该方法可使目标衍生物的合成产率提高到30％，具有重要的实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及光动力药物领域，特别是涉及一种合成17位脂肪氨基磺酸取代竹红菌素衍生物的方法。
背景技术
光动力疗法(Photodynamic therapy简称PDT)利用光“激活”预先吸附在病灶上的光敏剂(化学或生物来源的色素分子)，产生高反应性自由基或活性氧杀伤病灶组织达到治疗疾病的目的，是一种适应于多种疾病的治疗方法。由于“光”和“药物”的双重选择性，它比许多常规疗法具有更高的安全性。原则上，光动力疗法适于几乎所有种类肿瘤的治疗，近年来，在治疗某些目前尚无特效疗法的常见微血管类疾病方面显示出突出的优势。光动力方法治疗微血管类疾病的原理是选择性地封闭病灶区超常高密度畸生的微血管网络，而不伤及真皮及正常组织，例如，对于常见先天性微血管类疾病鲜红斑痣(port wine stains，PWS)，光动力疗法首先解决了无疤痕治疗的难题；此外，对于老年视网膜黄斑变性(Age-related macular degeneration，AMD)已经成为一种有效的临床治疗疗法。目前，药物的发展严重滞后是光动力疗法发展的主要限制因素。
目前国际上开发的光动力药物主要是卟啉类衍生物。近年美国FDA批准的
化学名称是苯并卟啉衍生物单环酸A(benzoporphyrin derivative monoacidring A，简称BPD-MA)就是卟啉类衍生物，也是目前唯一批准用于老年黄斑变性治疗的光动力药物。值得注意的是：PWS和AMD都是“浅表型”疾病，病灶深度不足1mm；而BPD-MA在可见区最大吸收峰位于690nm的红光区，红光的组织穿透深度高达5mm以上，因此可能造成深层组织伤害。故BPD-MA的使用说明书上注明：使用BPD-MA治疗黄斑变性的激光照射时间不得大于80秒(即在药物扩散出血管之前使用)-这显然导致药物光动力效率的浪费。而且，该药物价格十分昂贵，市价为1500美元/15mg。其它临床或临床前研究的非卟啉光敏剂主要包括酞菁类、苝醌类、叶绿素类等光敏剂，其中苝醌类光敏剂主要包括竹红菌素(甲素和乙素)、痂囊腔菌素和金丝桃蒽酮。
本实验室多年来一直从事竹红菌素类光敏剂的研究，竹红菌素(包括式II所示竹红菌甲素和式III所示竹红菌乙素)是分离自野生竹红菌的一种天然光敏色素，光敏活性高(单线态氧产率约为0.8)、暗毒性低、体内代谢快、结构清楚，是公认一类接近“理想”的光敏剂；然而，由于其光吸收波长短(400-600nm)，主吸收光组织穿透深度浅(不足1mm)，这显然影响实体肿瘤的光动力治疗效率。如上所述，以PWS和AMD为代表的微血管类疾病的病灶深度不足1mm，恰好与竹红菌素主吸收光的组织穿透深度相符，可以最大程度发挥药效并避免对深层正常组织的伤害，因此，竹红菌素类光敏剂有可能发展成为一种主要针对微血管类疾病光动力治疗的“个性化”药物。新世纪以来，中国科学院化学所与解放军总医院合作，首先进行竹红菌素光动力治疗微血管类疾病的研究，细胞实验和上百例动物实验证明竹红菌素光敏剂治疗微血管类疾病有特殊的优势。
中国科学院光化学重点实验室在竹红菌素结构与功能方面有20余年的研究基础，发表了大量的研究论文和邀请综述(如Jianghua Ma，Jingquan Zhao and Lijin Jiang，Photochem.Photobiol.，Effect of Structual Modification on Photodynamic Activity ofHypocrellins，2001，74(2)，143-148；Yuying He，Jingyi An and Lijin Jiang，Glycoconjugated hypocrellin.Photosensitized generation of free radicals(O2·-，·OH andGHB·-)and singlet oxygen，Free Radical Biol.& Med.，1999，27(1-2)，203-212；YuyingHe，Lijin Jiang，Synthesis and EPR investigations of new aminated hypocrellin derivatives，Free Radical Biology & Medicine，2000，28(11)，1642-1651；Yuewei Zhao，Jie Xie andJingquan Zhao，Preparation of Sodium Hypocrellin B-14-carboxylate and EPR studies onthe photosensitization activity，New J.Chem.，2003，27，880-885；Yuewei Zhao，Jie Xie，Jinshi Ma and Jingquan Zhao，A novel amphiphilic 2-taurine substituted hypocrellin B(THB)and its photodynamic activity，New J.Chem.，2004，28，484-489.)，并系统研究了竹红菌素光敏剂分子与蛋白、多糖和脂质体模拟的细胞模之间的分子识别和作用机制(如Baozhong Zhao，Jie Xie，and Jingquan Zhao，A novel water-soluble nanoparticlesof hypocrellin B and their interaction with a model protein-C-phycocyanin，Biochim.Biophys.Acta-General，2004，1670，113-120；Baozhong Zhao，Jie Xie and Jingquan Zhao，Binding of hypocrellin B to human serum albumin and photo-induced interactions，Biochim.Biophys.Acta-General，2005，1722，124-130；L.M.Song，B.Z.Zhao，J.Xie and J.Q.Zhao，Interactions of Hypocrellin B with hyaluronan and Photo-induced interactions，Biochim.Biophys.Acta-General，2006，1760，333；Liming Song，Jie Xie，Chunxi Zhang，Cong Li and Jingquan Zhao，Recognition of various biomolecules by theenvironment-sensitive spectral responses of hypocrellin B，Photochem.Photobiol.Sci.，2007，6，683-688)。近年来，在系统分析竹红菌素衍生物结构和光敏化活性(以单线态氧产率表征)的关系发现：所有在竹红菌素苝环上引入取代基的衍生物(5、8、2位等取代的衍生物)单线态氧产率均很低(0.15-0.30)，不足母体的一半；而13、14、17位取代衍生物，由于取代基远离苝醌环，具有更高的单线态氧产率，其中17位希夫碱取代的衍生物的单线态氧产率甚至高于母体，达到0.9以上(刘昕，中科院化学所博士论文，2008)。
光敏剂在体生物光动力活性主要取决于光敏剂的光敏化活性(以单线态氧产率为代表)和细胞摄取率两个因素，显然，亲脂性越强的光敏剂细胞摄取率越高，生物光动力活性也越强。但是，微血管类疾病的光动力医疗是通过静脉注射给药，通过血液循环输送到病灶(病灶区的血管内壁细胞)，然而亲脂性的光敏剂分子会在血液中自发聚集而阻塞血液循环系统，因此，为了给药的安全性，要求光敏剂分子具有亲水性，显然，细胞摄取率要求的亲脂性和给药安全性要求的亲水性是一对矛盾。十几年来，人们寻求水溶性的竹红菌素衍生物，然而，亲水性改善都无例外的以损失光动力活性为代价，而完全水溶性衍生物几乎丧失生物光动力活性。前期，我们结合临床要求设计光敏剂结构改造，提出“定量”脂水双亲性的概念——光敏剂的水溶性必须足以满足临床需求的药物浓度，在此前提下最大程度地保持亲脂性。根据这一思想，合成了2位、17位脂肪氨基磺酸取代的竹红菌素衍生物，而17位取代的衍生物单线态氧产率甚至高于母体，使得对人肺癌肿瘤细胞的综合光动力活性几乎与母体相当(Xin Liu，JieXie，Luyong Zhang，Hongxi Chen，Ying Gu and Jingquan Zhao，Optimization ofhypocrellin B derivative amphiphilicity and biological activity，Chinese Sci.Bull.，2009，54(12)，2045；A novel hypocrellin B derivative designed and synthesized by takingconsideration to both drug delivery and biological photodynamic activity，J.Photochem.Photobiol.B：Biology，2009，94，171-178)。重要的是：衍生物无需制剂技术可以直接溶于生理盐水配置静脉注射针剂。
(式II) (式III)
前期公开的17位脂肪氨基磺酸取代的竹红菌素希夫碱衍生物及其合成方法(XinLiu，Jie Xie，Luyong Zhang，Hongxi Chen，Ying Gu and Jingquan Zhao，A novelhypocrellin B derivative designed and synthesized by taking consideration to both drugdelivery and biological photodynamic activity，J.Photochem.Photobiol.B：Biology，2009，94，171-178；赵井泉等，中国发明专利申请200810101218.0)，生物学实验证明：此类化合物具有适当脂肪链长度时，不仅可以溶解于生理盐水直接配置静脉注射针剂，且生物光动力活性与母体可比，解决了静脉注射给药要求的亲水性与细胞摄取要求的亲脂性之间的矛盾。然而，以上述合成方法获得的衍生物产率很低(不到10％)，这显然增加工业化成本，成为药物开发的直接障碍。
发明内容
本发明的目的是提供一种合成17位脂肪氨基磺酸取代竹红菌素衍生物的新方法。
本发明提供的合成式I结构通式所示17位脂肪氨基磺酸取代竹红菌素衍生物的方法，包括如下步骤：在惰性气体保护下，将竹红菌素先溶于有机溶剂中，再与脂肪氨基磺酸与弱碱性水溶液充分混合后进行反应，反应完毕得到所述式I结构通式所示17位脂肪氨基磺酸取代竹红菌素衍生物，
(式I)
所述式I结构通式中，3≤n≤6。
上述方法中，所述竹红菌素为式II所示竹红菌甲素(HA)或式III所示竹红菌乙素(HB)；所述脂肪氨基磺酸为4-氨基-1-丁磺酸、5-氨基-1-戊磺酸或6-氨基-1-己磺酸。因以竹红菌甲素为起始反应原料，在碱性水溶液中竹红菌甲素发生脱水反应生成竹红菌乙素，所以以竹红菌甲素为原料进行反应所得产物与以竹红菌乙素为原料所得产物相同(赵开弘等，有机化学，1989，9，292)。竹红菌素在有机溶剂中的浓度以保证完全溶解即可。
所述弱碱性水溶液的pH值为9-10。所述弱碱性水溶液为碳酸钾水溶液、由碳酸钠水溶液与氢氧化钠水溶液组成的缓冲液、由碳酸钠水溶液与碳酸氢钠水溶液组成的缓冲液、由磷酸氢二钠水溶液与氢氧化钠水溶液组成的缓冲液或由甘氨酸水溶液与氢氧化钠水溶液组成的缓冲液；
其中，所述碳酸钾水溶液的质量百分浓度为10-20％；所述由碳酸钠水溶液与氢氧化钠水溶液组成的缓冲液中，所述碳酸钠水溶液的浓度为2mol/l，所述氢氧化钠水溶液的浓度为2mol/l，所述碳酸钠水溶液与所述氢氧化钠水溶液的体积比为10-8∶1；所述由碳酸钠水溶液和碳酸氢钠水溶液组成的缓冲液中，所述碳酸钠水溶液的浓度为2mol/l，所述碳酸氢钠水溶液的浓度为2mol/l，所述碳酸钠水溶液和所述碳酸氢钠水溶液的体积比为2∶1-1∶1；所述由磷酸氢二钠水溶液和氢氧化钠水溶液组成的缓冲液中，所述磷酸氢二钠水溶液的浓度为2mol/l，所述氢氧化钠水溶液的浓度为2mol/l，所述磷酸二氢钠水溶液与所述氢氧化钠水溶液的体积比为7-5∶1；所述由甘氨酸水溶液和氢氧化钠水溶液组成的缓冲液中，所述甘氨酸水溶液的浓度为2mol/l，所述氢氧化钠水溶液的浓度为2mol/l，所述甘氨酸水溶液与所述氢氧化钠水溶液的体积比为4-3∶1。所述有机溶剂选自乙腈、吡啶和1，4-二氧六环中的至少一种。
上述反应中，所述竹红菌素与脂肪氨基磺酸的摩尔比为1∶30-1∶50，具体可为1∶30.6-40、1∶30.6-36.7、1∶30.6-33.3、1∶30.6-32、1∶30-40、1∶32-40、1∶32-36.7、1∶32-33.3或1∶33.3-40。所述碱性水溶液与所述竹红菌素的质量比为20∶1-50∶1。所述反应步骤中，温度为70-110℃，优选100-110℃，压力为常压，反应时间为2-4小时，优选2.5-4小时。所述惰性气体为氮气或氩气。
所述反应完毕后以如下分离纯化方法获得所述17位脂肪氨基磺酸取代竹红菌素衍生物：将反应产物除去溶剂后，用甲醇溶解残余物，用层析方法(如硅胶板薄层层析或柱层析方法)进行分离，先用二氯甲烷和甲醇以体积比5∶1混合而得的混合液为展开液进行展开，收集Rf值为0.45的棕色产物组分，再将所述Rf值为0.45的棕色产物组分用乙酸乙酯和甲醇以体积比为3∶1混合而得的混合液进行展开，收集Rf值为0.35的绿棕色产物组分，得到所述17位脂肪氨基磺酸取代竹红菌素衍生物。
本发明提供的17位脂肪氨基磺酸取代竹红菌素衍生物化学合成新方法的主要思路是：首先，选择pH值大于9的碱性条件避免取代基的氨基形成季氨盐形式，保证亲核反应的进行；其二，以前报道的合成方法中，无例外地使用强碱性条件(pH值大于12)，此时竹红菌素分子主要以双负离子形式存在；本发明选择pH值小于10的弱碱性条件保证竹红菌素分子主要以单负离子的形式存在，降低了苝环上的电子密度，减小了脂肪氨基磺酸在苝醌环上2位亲电取代反应的竞争力，有利于脂肪氨基磺酸向17位的亲核加成而提高目标衍生物的产率。在衍生物产率与缓冲液pH值关系优化的基础上，确定缓冲水溶液的最佳pH值为9-10。该方法工艺简便，产物产率较原有方法提高3倍以上(可达30％)；衍生物的化学结构、纯度(可达99％以上)等经红外、核磁、质谱和元素分析等方法证明。该方法在发展竹红菌素类光敏剂成为临床实用型光动力药物方面具有重要价值。
附图说明
图1为当pH值大于11时竹红菌素的双负离子形式(VI)共振结构的互变异构。
图2为17位脂肪氨基磺酸取代竹红菌素衍生物的产率与反应体系pH值的关系。
图3为脂肪氨基磺酸取代竹红菌素衍生物在缓冲水溶液(pH值为7.4)中的溶解度与取代基碳原子数的关系
图4为脂肪氨基磺酸取代竹红菌素衍生物的脂水分配比与取代基碳原子数的关系。
图5为在光敏化充氧的17位6氨基-1-己磺酸取代竹红菌乙素衍生物(HEXSHB)、17位5氨基-1-戊磺酸取代竹红菌乙素衍生物(PENSHB)、17位4-氨基-1-丁磺酸取代竹红菌乙素衍生物(butSHB)和竹红菌乙素的二甲基亚砜溶液过程中9，10-二苯基蒽(9，10-DPA)在376nm处的吸收值随光照时间的变化。
具体实施方式
本发明在系统分析反应条件和机制的前提下，发现17位衍生物产率低的主要原因是相同取代基在2位的亲电加成反应的竞争。竹红菌素是“弱酸”性分子，在不同pH值下表现出不同的分子结构，分别为中性、单负离子和双负离子结构，以竹红菌乙素为例，两个等电点分别为8.4和11.0(Yuying He，Jingyi An and Lijin Jiang.pH effect onthe spectroscopic behavior and photoinduced generation of semiquinone anion radical ofhypocrellin B.Dyes and Pigments，1999，41，79-87)，在不同pH值下的分子结构分别如式IV、式V和式VI所示，其中当pH值大于11时，竹红菌素的双负离子形式(VI)表现出共振结构的互变异构，如图1所示。
此前报道的合成方法中反应都是在pH大于12的强碱性条件下进行。这是由于脂肪氨基磺酸中氨基等电点为8左右，碱性环境是避免脂肪氨基在低pH值下质子化(J.A.迪安等，兰氏化学手册，第十三版，p5-422)，显然质子化的氨基不利于17位取代的亲核加成反应(邢其毅等，基础有机化学，第二版，p457)。然而，在pH值大于11时，竹红菌素分子主要以双负离子形式存在，这时苝环上富电更有利于2位的亲电加成反应，使得2位反应产物的产率是17位产物产率的4倍(刘昕，中科院化学所博士论文，2008)。本专利申请发明人系统考察了17位取代衍生物产率与反应体系pH值的关系，所得结果如图2所示。可见，最大产率值出现在pH值9和10之间，因此，反应选择在pH值为9和10之间进行可获得目标衍生物的最大产率。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1、制备17位4-氨基-1-丁磺酸取代竹红菌乙素衍生物(butSHB)
竹红菌乙素(HB)50mg(0.9×10-4摩尔)溶于10ml吡啶中后，再与4-氨基-1-丁磺酸550mg(3.6×10-3摩尔)加入至15ml质量百分浓度为15％的碳酸钾水溶液(该碳酸钾水溶液的pH值为9.5)中，充分混合后，在氮气保护下加热至100℃，电磁搅拌反应4小时，减压抽干溶剂，剩余物用适量甲醇溶解后，用硅胶板薄层层析进行展开，先用二氯甲烷和甲醇以体积比5∶1混合而得的混合液为展开液进行展开，收集Rf值为0.45的棕色产物组分，再将所述Rf值为0.45的棕色产物组分用乙酸乙酯和甲醇以体积比为3∶1混合而得的混合液为展开液进行展开，收集Rf值为0.35的绿棕色产物组分，得到本发明提供式I所示17位4-氨基-1-丁磺酸取代竹红菌乙素衍生物(n＝4)18mg，产率为30％。
该产物的结构检测数据如下所示：
紫外光谱λmax：499nm，593nm，640nm；
红外光谱vmax：3433cm-1，2930cm-1，1608cm-1，1450cm-1；
核磁共振：δ(1H)：6.70，6.27(s)，4.10，4.07，3.99，3.94(m)，3.78(m)，3.67(m)，3.57，2.57(d)，2.31(s)，1.86(s)，1.81-1.74(m)ppm；
质谱分析(m/z)：662.2(M-1)；
元素分析：
实验值：C，61.63％；H，4.99％；O，26.48％；N，2.23％；
理论值：C，61.52％；H，4.97％；O，26.54％；N，2.11％。
该方法中所用4-氨基-1-丁磺酸是按照下述方法制备而得：
将7.8毫升(6.5×10-2摩尔)1，4-二溴丁烷与6克(3.2×10-2摩尔)邻苯二甲酰亚胺钾盐溶于100毫升N，N-二甲基甲酰胺中室温下搅拌15小时，减压蒸去溶剂，剩余物用正己烷∶乙酸乙酯体积比为10∶1的淋洗液进行柱层析，逐渐加大极性至正己烷∶乙酸乙酯体积比为5∶1，得5.6g(2.0×10-2摩尔)一个溴基被邻苯二甲酰亚氨取代的产物，将其与5.0g(5.0×10-2摩尔)亚硫酸钠，140ml水和85ml95％乙醇混合加热至95℃反应18h，抽干剩余溶剂，将得到的剩余物与73ml的浓盐酸加热至110℃反应18h，抽干，用水-95％乙醇对剩余物进行重结晶得4-氨基-1-丁磺酸2.5g(总产率50％)。
核磁共振：δ(1H)：3.50(t)，2.68(t)，1.50-1.65(m)。
由上述核磁共振氢谱数据可知，该化合物结构正确，为4-氨基-1-丁磺酸。
实施例2、制备17位4-氨基-1-丁磺酸取代竹红菌乙素衍生物(butSHB)
竹红菌甲素(HA)100mg(1.8×10-4摩尔)溶于20ml乙腈中后，再与4-氨基-1-丁磺酸550mg(7.2×10-3摩尔)加入至20ml pH值为10的甘氨酸-氢氧化钠缓冲液(该甘氨酸-氢氧化钠缓冲液由浓度为2mol/l的甘氨酸水溶液与浓度为2mol/l的氢氧化钠水溶液以体积比3∶1混合而得)中，充分混合后，在氮气保护下加热至80℃，电磁搅拌反应4小时，减压抽干溶剂，剩余物用适量甲醇溶解后，用硅胶板薄层层析进行展开，先用二氯甲烷和甲醇以体积比5∶1混合而得的混合液为展开液进行展开，收集Rf值为0.45的棕色产物组分，再将所述Rf值为0.45的棕色产物组分用乙酸乙酯和甲醇以体积比为3∶1混合而得的混合液为展开液进行展开，收集Rf值为0.35的绿棕色产物组分，得到本发明提供的式I所示17位4-氨基-1-丁磺酸取代竹红菌乙素衍生物(n＝4)34mg，产率28％。
该产物的结构检测数据如下所示：
紫外光谱λmax：499nm，593nm，640nm；
红外光谱vmax：3433cm-1，2930cm-1，1608cm-1，1450cm-1；
核磁共振：δ(1H)：6.70，6.27(s)，4.10，4.07，3.99，3.94(m)，3.78(m)，3.67(m)，3.57，2.57(d)，2.31(s)，1.86(s)，1.81-1.74(m)ppm；
质谱分析(m/z)：662.2(M-1)；
元素分析：
实验值：C，61.63％；H，4.99％；O，26.48％；N，2.23％；
理论值：C，61.52％；H，4.97％；O，26.54％；N，2.11％。
该方法中所用4-氨基-1-丁磺酸是按照实施例1提供的方法制备而得。
实施例3、制备17位5-氨基-1-戊磺酸取代竹红菌乙素衍生物(PENSHB)
竹红菌乙素(HB)150mg(2.8×10-4摩尔)溶于20ml1，4-二氧六环中后，再与5-氨基-1-戊磺酸1500mg(9×10-3摩尔)加入至30mlpH值为10的碳酸钠-碳酸氢钠缓冲液(该缓冲液由浓度为2mol/l的碳酸钠水溶液和浓度为2mol/l的碳酸氢钠水溶液以体积比2∶1混合而得)中，充分混合后，在氩气保护下加热至100℃机械搅拌反应2.5小时，减压抽干溶剂，剩余物用适量甲醇溶解后，用硅胶板薄层层析进行展开，先用二氯甲烷和甲醇以体积比5∶1混合而得的混合液为展开液进行展开，收集Rf值为0.45的棕色产物组分，再将所述Rf值为0.45的棕色产物组分用乙酸乙酯和甲醇以体积比为3∶1混合而得的混合液为展开液进行展开，收集Rf值为0.35的绿棕色产物组分，得到本发明提供的式I所示17位5-氨基-1-戊磺酸取代竹红菌乙素衍生物(n＝5)54mg，产率为28％。
该产物的结构检测数据如下所示：
紫外光谱λmax：499nm，593nm，640nm。
红外光谱vmax：3435cm，2930cm，1608cm，1455cm。
核磁共振：δ(1H)：17.03，16.95(s)，6.76，6.53(s)，4.12，4.10，4.09，4.05(m)，
4.01(m)，3.96，2.56(d)，3.45(m)，2.22(s)，1.95-2.1(m)，1.83(s)ppm。
质谱分析(m/z)：676.3(M-1)。
元素分析：
实验值：C，62.56％；H，5.32％；O，25.86％；N，2.16％。
理论值：C，62.10％；H，5.17％；O，26.02％；N，2.07％。
该方法中所用5-氨基-1-戊磺酸是按照如下方法制备而得：
8.7毫升(6.5×10-2摩尔)1，5-二溴戊烷与6克(3.2×10-2摩尔)邻苯二甲酰亚胺钾盐溶于100毫升N，N-二甲基甲酰胺中室温下搅拌15小时，减压蒸去溶剂，剩余物用正己烷∶乙酸乙酯体积比为10∶1的淋洗液进行柱层析，逐渐加大极性至正己烷∶乙酸乙酯体积比为5∶1，得6.9g(2.3×10-2摩尔)一个溴基被邻苯二甲酰亚氨取代的产物，将其与5.9g(4.7×10-2摩尔)亚硫酸钠，140ml水和85ml95％乙醇混合加热至95℃反应18h，抽干剩余溶剂，将得到的剩余物与73ml的浓盐酸加热至110℃反应18h，抽干，用水-95％乙醇对剩余物进行重结晶得5-氨基-1-戊磺酸2.7g(总产率50％)。
核磁共振：δ(1H)：2.85-2.89(m)，2.77-2.81(m)，1.56-1.66(m)，1.36-1.55(m)。
由上述核磁共振氢谱数据可知，该化合物结构正确，为5-氨基-1-戊磺酸。
实施例4、制备17位5-氨基-1-戊磺酸取代竹红菌乙素衍生物(PENSHB)
竹红菌甲素(HA)100mg(1.8×10-4摩尔)溶于20ml吡啶中后，再与5-氨基-1-戊磺酸1000mg(6×10-3摩尔)加入至20ml pH值为9.5的碳酸钠-氢氧化钠缓冲液(该缓冲液由浓度为2mol/l的碳酸钠水溶液和浓度为2mol/l的氢氧化钠水溶液以体积比9∶1混合而得)中，充分混合后，在氮气保护下加热至100℃机械搅拌反应4小时，减压抽干溶剂，剩余物用适量甲醇溶解后，用硅胶板薄层层析进行展开，先用二氯甲烷和甲醇以体积比5∶1混合而得的混合液为展开液进行展开，收集Rf值为0.45的棕色产物组分，再将所述Rf值为0.45的棕色产物组分用乙酸乙酯和甲醇以体积比为3∶1混合而得的混合液为展开液进行展开，收集Rf值为0.35的绿棕色产物组分，得到本发明提供的式I所示17位5-氨基-1-戊磺酸取代竹红菌乙素衍生物(n＝5)36mg，产率30％。
该产物的结构检测数据如下所示：
紫外光谱λmax：499nm，593nm，640nm；
红外光谱vmax：3435cm，2930cm，1608cm，1455cm
核磁共振：δ(1H)：17.03，16.95(s)，6.76，6.53(s)，4.12，4.10，4.09，4.05(m)，
4.01(m)，3.96，2.56(d)，3.45(m)，2.22(s)，1.95-2.1(m)，1.83(s)ppm
质谱分析(m/z)：676.3(M-1).
元素分析：
实验值：C，62.56％；H，5.32％；O，25.86％；N，2.16％
理论值：C，62.10％；H，5.17％；O，26.02％；N，2.07％
该方法中所用5-氨基-1-戊磺酸是按照实施例4提供的方法制备而得。
实施例5、制备17位6-氨基-1-己磺酸取代竹红菌乙素衍生物(HEXSHB)
竹红菌乙素(HB)50mg(0.9×10-4摩尔)溶于10ml吡啶中后，再与6-氨基-1-己磺酸600mg(3.3×10-3摩尔)加入至10ml质量百分浓度为15％的碳酸钾水溶液(所述碳酸钾水溶液的pH值为9.5)中，充分混合后，在氮气保护下加热至110℃电磁搅拌反应4小时，剩余物用适量甲醇溶解后，用硅胶板薄层层析进行展开，先用二氯甲烷和甲醇以体积比5∶1混合而得的混合液为展开液进行展开，收集Rf值为0.45的棕色产物组分，再将所述Rf值为0.45的棕色产物组分用乙酸乙酯和甲醇以体积比为3∶1混合而得的混合液为展开液进行展开，收集Rf值为0.35的绿棕色产物组分，得到本发明提供的式I所示17位6-氨基-1-己磺酸取代竹红菌乙素衍生物(n＝6)18mg，产率30％。
该产物的结构检测数据如下所示：
紫外光谱λmax：498nm，593nm，642nm；
红外光谱vmax：3433cm，2930cm，1608cm，1510cm。
核磁共振：δ(1H)：6.95，6.75(s)，4.10，4.04，4.02，3.95(m)，3.93(m)，3.62(m)，3.82，2.57(d)，2.34(s)，2.25(s)，1.83-1.72(m)ppm。
质谱分析(m/z)：690.3(M-1)。
元素分析：
实验值：C，62.76％；H，5.51％；O，25.21％；N，2.10％。
理论值：C，62.58％；H，5.36％；O，25.49％；N，2.03％。
该方法中所用6-氨基-1-己磺酸是按照如下方法制备而得：
20毫升(1.3×10-1摩尔)1，6-二溴戊烷与8克(4.3×10-2摩尔)邻苯二甲酰亚胺钾盐溶于200毫升二甲基亚砜中室温下搅拌20个小时，减压蒸去溶剂，剩余物用正己烷∶乙酸乙酯体积比为10∶1的淋洗液进行柱层析，逐渐加大极性至正己烷∶乙酸乙酯体积比5∶1，得9.6g(3.1×10-2摩尔)一个溴基被邻苯二甲酰亚胺取代的产物，将其与8g(6.3×10-2摩尔)亚硫酸钠，160ml水和100ml95％乙醇混合加热至100℃反应20h，抽干剩余溶剂，将得到的剩余物与98ml的浓盐酸加热至110℃反应20h，抽干，用水-95％乙醇对剩余物进行重结晶得6-氨基-1-己磺酸3.9g(总产率50％)
核磁共振：δ(1H)：2.90-2.95(m)，2.83-2.88(m)，1.56-1.75(m)，1.35-1.54(m)。
由上述核磁共振氢谱数据可知，该化合物结构正确，为6-氨基-1-己磺酸。
实施例6、制备17位6-氨基-1-己磺酸取代竹红菌乙素衍生物(HEXSHB)
竹红菌乙素(HB)100mg(1.8×10-4摩尔)溶于10ml吡啶中后，再与6-氨基-1-己磺酸1000mg(5.5×10-3摩尔)加入至20mlpH值为9.0的磷酸氢二钠-氢氧化钠缓冲液(该缓冲液由浓度为2mol/l的磷酸氢二钠水溶液与浓度为2mol/l的氢氧化钠水溶液以体积比6∶1混合而得的混合液)中，充分混合后，在氮气保护下加热至110℃电磁搅拌反应4小时，减压抽干溶剂，剩余物用适量甲醇溶解后，用硅胶板薄层层析进行展开，先用二氯甲烷和甲醇以体积比5∶1混合而得的混合液为展开液进行展开，收集Rf值为0.45的棕色产物组分，再将所述Rf值为0.45的棕色产物组分用乙酸乙酯和甲醇以体积比为3∶1混合而得的混合液为展开液进行展开，收集Rf值为0.35的绿棕色产物组分，得到本发明提供的式I所示17位6-氨基-1-己磺酸取代竹红菌乙素衍生物(n＝6)34mg，产率28％。
该产物的结构检测数据如下所示：
紫外光谱λmax：498nm，593nm，642nm。
红外光谱vmax：3433cm，2930cm，1608cm，1510cm。
核磁共振：δ(1H)：6.95，6.75(s)，4.10，4.04，4.02，3.95(m)，3.93(m)，3.62(m)，3.82，2.57(d)，2.34(s)，2.25(s)，1.83-1.72(m)ppm。
质谱分析(m/z)：690.3(M-1)。
元素分析：
实验值：C，62.76％；H，5.51％；O，25.21％；N，2.10％。
理论值：C，62.58％；H，5.36％；O，25.49％；N，2.03％。
该方法中所用6-氨基-1-己磺酸是按照实施例5提供的方法制备而得。
17位脂肪氨基磺酸取代竹红菌素衍生物脂水双亲性实验：
测定上述实施例1-4制备得到的17位脂肪氨基磺酸取代竹红菌素衍生物在磷酸盐缓冲液(PBS，pH值为7.4，t＝20℃)中的溶解度以及上述竹红菌素衍生物在正辛醇和PBS(pH值为7.4)中的脂水分配比，测定脂水分配比的具体方法为：将一定量的光敏剂加入到2毫升正辛醇中，然后加入2毫升PBS(pH＝7.4)。将混合溶液置于超声波中振荡20分钟，然后在每分钟4000转的速度下离心10分钟，使两相分离。基于Lambert-Beer定律测定两相中的光敏剂的吸收光谱。根据吸收光谱确定光敏剂在两相的浓度比，从而确定脂水分配比数值。
将测得结果与牛磺酸取代的竹红菌素衍生物(THB)(其结构如式VII所示)(YueweiZhao，Ji e Xie，Jinshi Ma and Jingquan Zhao，A novel amphiphilic 2-taurine substitutedhypocrellin B(THB)and its photodynamic activity，New J.Chem.，2004，28，484-489.)和17位3-氨基-1-丙磺酸氨基丙磺酸取代的竹红菌素衍生物(NSHB)(Xin Liu，Jie Xie，Luyong Zhang，Hongxi Chen，Ying Gu and Jingquan Zhao，A novel hypocrellin Bderivative designed and synthesized by taking consideration to both drug delivery andbiological photodynamic activity，J.Photochem.Photobiol.B：Biology，2009，94，171-178)的进行比较，结果如表1所示。
(式VII)
表1、17位脂肪氨基磺酸取代竹红菌素衍生物的脂水双亲性评价
由表1得到脂肪氨基磺酸取代竹红菌素衍生物在PBS(pH值为7.4)中的溶解度和脂水分配比与取代基碳原子数的关系，其结果如图3和图4所示。由图3和图4可知，当取代基碳原子数在2至5间，随着取代基碳链的增加，脂肪氨基磺酸取代竹红菌素衍生物在PBS中的溶解度是线性下降的，而脂水分配比是线性增加的。
17位脂肪氨基磺酸取代的竹红菌素衍生物的光敏化活性实验：
17位脂肪氨基磺酸取代的竹红菌素衍生物的单重态氧量子产率采用DPA漂白法进行测定。具体方法为：以充氧(先往溶液中按一泡/秒的速度持续充氧10分钟，接着在保持溶液中一泡/秒的充氧速度条件下照光)的竹红菌乙素(HB)的二甲基亚砜溶液为参照(该溶液的浓度为50μM)，将17位脂肪氨基磺酸取代的竹红菌乙素衍生物的二甲基亚砜溶液的吸光面积与HB在470-800nm处调至相等。再在上述衍生物和竹红菌乙素的溶液中加入等量的9，10-DPA(20μM)，以中压钠灯(450W)为光源，用滤光片截取470-800nm的光，照射距离5cm，测量DPA在376nm处的吸收的变化值，其结果如图5所示。以HB的单重态氧量子产率为0.76为标准计算，得到实施例1制备得到的17位4-氨基-1-丁磺酸(butSHB)、实施例3制备得到的5-氨基-1-戊磺酸取代竹红菌乙素衍生物(PENSHB)和实施例5制备得到的6-氨基-1-己磺酸取代竹红菌乙素衍生物(HEXSHB)的单重态氧量子产率分别为0.94、0.98和1.01。由上可知，17位脂肪氨基磺酸取代的竹红菌素衍生物，能有效产生单重态氧(1O2)，其产率比母体还高，是一类非常有潜力的光动力药物。
Claims (6)
1.一种合成式I结构通式所示17位脂肪氨基磺酸取代竹红菌素衍生物的方法，包括如下步骤：在惰性气体保护下，将竹红菌素先溶于有机溶剂中，再与脂肪氨基磺酸和pH值为9的弱碱性水溶液充分混合后进行反应，反应完毕得到所述式I结构通式所示17位脂肪氨基磺酸取代竹红菌素衍生物，
(式I)
所述式I结构通式中，3≤n≤6；
所述有机溶剂选自乙腈、吡啶和1，4-二氧六环中的至少一种；
所述弱碱性水溶液为碳酸钾水溶液、由碳酸钠水溶液与氢氧化钠水溶液组成的缓冲液、由碳酸钠水溶液与碳酸氢钠水溶液组成的缓冲液、由磷酸氢二钠水溶液与氢氧化钠水溶液组成的缓冲液或由甘氨酸水溶液与氢氧化钠水溶液组成的缓冲液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述竹红菌素为竹红菌甲素或竹红菌乙素；所述脂肪氨基磺酸为4-氨基-1-丁磺酸、5-氨基-1-戊磺酸或6-氨基-1-己磺酸。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述竹红菌素与脂肪氨基磺酸的摩尔比为1∶30-1∶50；所述弱碱性水溶液与所述竹红菌素的质量比为20∶1-50∶1。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述反应步骤中，温度为70-110℃，压力为常压，时间为2-4小时。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述反应完毕后，将反应产物进行如下分离纯化，得到所述17位脂肪氨基磺酸取代竹红菌素衍生物：将反应产物除去溶剂后，用甲醇溶解残余物，用层析方法进行分离，先用二氯甲烷和甲醇以体积比5∶1混合而得的混合液进行展开，收集Rf值为0.45的棕色产物组分，再将所述Rf值为0.45的棕色产物组分用乙酸乙酯和甲醇以体积比为3∶1混合而得的混合液进行展开，收集Rf值为0.35的绿棕色产物组分，得到所述17位脂肪氨基磺酸取代竹红菌素衍生物。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述惰性气体为氮气或氩气。
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| 竹红菌素的13位磺化反应和反应机理;胡义镇 等;《有机化学》;19931227;第13卷(第6期);597-603 * |
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