CN102068428A - 一种二氢卟吩类光敏剂及其制备和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种二氢卟吩类光敏剂及其制备和应用，名称为中介-四〔3-(N，N-二丙胺基甲基)-4-甲氧基苯基〕二氢卟吩，化学结构式为；

Description

一种二氢卟吩类光敏剂及其制备和应用 

技术领域

本发明属光敏剂及其制备和应用领域，特别是涉及一种二氢卟吩类光敏剂及其制备和应用。 

背景技术

光动力疗法是近20年发展起来的一种最有前途的新技术之一。自20世纪70年代进入临床研究以来，已经在肿瘤的治疗上取得了突破进展，目前光动力疗法不仅局限于恶性肿瘤的治疗，在其他多种疾病的治疗中也表现出良好的前景。 

在光动力治疗中，光敏剂作为能量的载体、反应的桥梁而起着决定性的作用。第一代光敏剂是以1993年在荷兰上市的第一个光敏剂photofrin II为代表，它是组成复杂的血卟啉衍生物的混合物，其适应症为肿瘤；第二代光敏剂以卟啉类衍生物为主，该类化合物的化学结构明确，有较高的纯度，较好的光热稳定性，红光区的吸收较强，同时通过对卟啉环的化学修饰可以调节光敏剂的疏水分配系数，有利于光敏剂在病变组织的吸收和聚积，是较为理想得光敏剂。二代光敏剂中发展的另一重点之一是二氢卟吩类化合物。这一类化合物主要包括绿素类和细菌卟吩，是卟啉结构中一个吡咯环上的双键被还原后的产物。这类化合物具有很好的光物理性质，在可见区吸收波长长且吸收强。从理论角度讲，这类化合物表现出了适合PDT药物的特性，具有开发成PDT药物的巨大潜力。目前已经上市的二氢卟吩类光动力药物主要有Temoporfin和Talaporfin，它们被广泛的应用于各种肿瘤疾病的治疗中，应用前景十分可观。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新的二氢卟吩类光敏剂及其制备和应用，该光敏剂在可见光长波长区有较强吸收，且极性相对较小，既可用于深部肿瘤与较大体积的肿瘤的治疗，又可用于表浅肿瘤的治疗；该化合物合成方法简单，可制成盐酸盐，从而既易于配成注射液使用，又可增强稳定性。 

本发明的一种二氢卟吩光敏剂，名称为中介-四〔3-(N，N-二丙胺基甲基)-4-甲氧基苯基〕二氢卟吩化合物，其化学结构式为： 

本发明的一种二氢卟吩类光敏剂的制备，包括： 

(1)以对甲氧基苯甲醛为初始原料，通过氯甲基化反应，氮烷基化反应，最后得到间位是胺取代的对甲氧基苯甲醛，其合成路线为： 

(2)间位是胺取代的对甲氧基苯甲醛，在Lewis酸催化下，与吡咯进行环合而制得卟吩类化合物，其合成路线为： 

(3)上述制得的卟吩类化合物经还原剂还原，除去溶剂，残余物经硅胶柱层析洗脱，收集产物得到二氢卟吩类化合物，其合成路线为： 

所述步骤(1)中的氯甲基化反应的试剂是甲醛，浓盐酸和无水氯化锌；反应的时间为0.5h～1h；氮烷基化反应的溶剂可以是DMF或乙腈，反应温度为有机溶剂的回流温度，反应时间为2h～3h；进行反应的胺具体是二正丙胺。 

所述步骤(2)中的进行反应的醛和吡咯的物质的量之比为1～1.2∶1；Lewis酸可以是BF₃·Et₂O、丙酸或是蒙脱土k10，其中优先选择丙酸；反应时间为0.5～1h。 

所述步骤(3)中的还原剂可以为：对甲苯磺酰肼和吡啶，水合肼或硼烷，其中优先选择对甲苯磺酰肼和吡啶；洗脱液为石油醚、乙酸乙酯、二氯甲烷、甲醇的混合溶剂。 

本发明的中介-四〔3-(N，N-二正丙胺基甲基)-4-甲氧基苯基〕二氢卟吩化合物作为光敏剂主要用于治疗肿瘤类疾病和作为光活化杀虫剂。 

本发明的有益效果： 

本发明的中介-四〔3-(N，N-二正丙胺基甲基)-4-甲氧基苯基〕二氢卟吩化合物在可见光区吸收波长长而且强，增加了穿透能力，而且在四吡咯化合物的5，10，15，20位引入了极性基团，提高了其脂溶性和水溶性，有利于光敏剂通过血液被输送到病灶，也有利于光敏剂穿透细胞壁，而使其在肿瘤细胞中有高度的选择性吸收，是较为理想得光敏剂。 

通过对合成的此光敏剂对结肠癌细胞的光动力试验发现，在有光照时，光敏剂能明显的抑制结肠癌细胞的增殖；通过对合成的此光敏剂对小鼠S₁₈₀肉瘤的光动力试验发现，该光敏剂可明显抑制小鼠S₁₈₀肉瘤，对肿瘤具有显著的杀伤作用，具有成为光动力抗肿瘤药物的前景；通过对果腹果蝇的光动力活化毒性试验，发现该化合物是一类较好的光活化杀虫剂。 

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。 

实施例1 

1.原料的合成实验 

(1)3-氯甲基-4甲氧基苯甲醛(3-chloromethyl-4-methoxybenzaldehyde)的合成： 

Reagents and conditions：HCHO，HCl，ZnCl，50-55 0.5h，reflux 0.5h，88％ 

250mL的三口瓶中加入20.0g(0.15M)对甲氧基苯甲醛，加入30g 36％甲醛溶液，100mL36％盐酸及6.0g(0.04M)无水氯化锌，与50-55℃搅拌反应0.5h，然后回流反应0.5h。冷却后，将100mL水倾入此混合物中。氯仿提取三次，每次50mL。氯仿液分别用水，5％Na₂CO₃和水各洗涤三次，无水硫酸镁干燥。过滤，减压蒸除氯仿，约得粗品24.0g(收率88％)。 

¹H-NMR(400MHz，δ，CDCl₃，ppm)：3.98(1H，s，)，4.67(1H，s)，7.02(1H，s，J＝8.50)，7.88(2H，dd，J＝8.50Hz)，9.90(1H，s).该化合物的核磁数据与文献值(高等学校化学学报，1989，11：1136-1138.)一致。 

(2)3-(N，N-二正丙胺基甲基)-4-甲氧基苯甲醛 

(3-[(dipropylamino)methyl]-4-methoxybenzaldehyde)的合成： 

Reagents and conditions： 

CH₃CN，K₂CO₃，reflux 2-3h，96.0％ 

100mL三口烧瓶中加入5.105g(0.028mol)3-氯甲基-4-甲氧基苯甲醛，4.637g(0.034mol)无水碳酸钾，50mL乙腈，待充分搅拌均匀后，最后加入6.2mL(0.06mol)二正丙胺，在油浴中回流2-3小时。冷却后，减压蒸除溶剂，得淡黄色油状物5.94g，收率96％。取上述粗品少许溶于无水乙醚中，滴加氯化氢乙醇溶液适量，静置过夜、滤集析出的固体，无水乙醚-石油醚(60-90℃)重结晶，得淡黄色晶体。 

¹HNMR(δ，CDCl₃，ppm)：0.86～0.89(m，6H)，1.60(m，4H)，2.65(t，J1＝6.84Hz，J2＝7.72Hz，4H)，3.59(s，2H)，3.89(s，3H)，6.94(m，1H)，7.75(m，1H)，8.03(s，1H)，9.89(s，1H).该化合物的核磁数据与文献值(高等学校化学学报，1989，11：1136-1138.)一致 

(3)中介-四〔3-(N，N-二正丙胺基甲基)-4-甲氧基苯基〕卟吩 

(meso-tetra[3-(N，N-dipropylaminomethyl-4-methoxyphenyl]porphine)的合成： 

Reagents and Conditions：CH₃CH₂COOH，reflux，0.5h，5.0％，5.2％ 

100mL三口烧瓶中加入10g(0.043mol)3-(N，N-二正丙胺基甲基)-4-甲氧基苯甲醛，溶于约50mL丙酸中，加热至回流，于回流下慢慢滴加3.0mL(0.043mol)吡咯，继续回流0.5h，放置过夜。将反应液倾入200mL水中，经NaOH碱化后 用CH₂Cl₂分三次提取(80mL*3)。合并提取液，用水洗涤多次直至pH约7-8。无水硫酸钠干燥。过滤，蒸除CH₂Cl₂，得紫黑色焦油状物。经柱层析分离，以二氯甲烷-甲醇-三乙胺(25∶1∶0.1，v/v)洗脱，得到2.771g紫红色固体(收率5.7％)。 

MS(ESI)：1187.9(M+1)； 

¹HNMR(δ，CDCl₃，ppm)：-2.57(s，2H)，0.82～0.90(m，24H)，1.60(t，J1＝10.58Hz，J2＝3.5Hz)，2.65(m，16H)，3.95(s，8H)，4.08(s，12H)，7.17～7.22(m，4H)，8.06(m，4H)，8.37(s，4H)，8.96(s，8H)； 

UV/Visλmax(CH₂Cl₂)nm：424(soret)，520，557.该化合物的核磁数据表明化合物是中介-四〔3-(N，N-正丙胺基甲基)-4-甲氧基苯基〕卟吩，为一新化合物。 

2.新光敏剂的合成实验 

中介-四〔3-(N，N-二正丙胺基甲基)-4-甲氧基苯基〕二氢卟吩 

(meso-tetra[3-(N，N-dipropylaminomethyl-4-methoxyphenyl]chlorine)的合成： 

Reagents and conditions：Toluene-4-sulfonylhydrazide，K₂CO₃，pyridine，reflux，36.9％ 

100mL三口烧瓶中加入1184g(1.047mmol)中介-四〔3-(N，N-二正丙胺基甲基)-4-甲氧基苯基〕卟吩，加入0.318g(1.696mmol)对甲苯磺酰肼，并加入0.977g(7.080mmol)无水碳酸钾。抽真空，充氮气。最后在三口烧瓶中加入48mL吡啶，搅拌均匀，氮气保护下，在油浴中保持加热回流，在反应的第2、4、6、8小时时补加0.318g(1.696mmol)对甲苯磺酰肼，TLC检测反应。反应结束后，停止加热，自然冷却。然后室温(25℃)搅拌过夜。之后向反应液中加入100mL乙酸乙酯，50mL水，在油浴中保持100℃反应1小时。冷却，有机相用水洗涤 多次，用无水硫酸钠干燥，抽虑，浓缩，板层析分离2次，以二氯甲烷-甲醇-三乙胺(20∶1∶0.2，v/v)做展开剂，最后柱层析(二氯甲烷-甲醇-三乙胺＝20∶1∶0.2，v/v)，收集紫红色色带，得到紫色固体0.435g，收率36.7％。 

ESI-MS(m/z)：1190.1(M+1)； 

¹H-NMR(400MHz，δ，CDCl₃，ppm)：-1.47(s，2H)，0.72(m，24H)，1.45(m，16H)，2.48(m，16H)，3.78(s，4H)，3.82(s，4H)，3.92(s，6H)，3.96(s，6H)，4.06(s，4H)，7.04～7.06(m，4H)，7.56～7.57(m，2H)，7.85(m，4H)，8.08～8.09(d，4H)，8.34(s，2H)，8.49(s，2H)； 

UV/Visλmax(CH₂Cl₂)nm：424(soret)，523，552，598，652. 

实施例2 

1.光敏剂对结肠癌SW480细胞的光动力抗增殖实验 

受试细胞：结肠癌细胞SW480 

受试药物：光敏剂，血卟啉衍生物HpD(北京制药工业研究所生产)。 

光源：MTZ-1型脉冲激光治癌机；SD2490型激光功率测量仪。 

光动力抗肿瘤细胞增殖作用实验：将处于对数生长期的细胞用胰酶消化后，完全培养基重悬成细胞悬液，随之将其接种于96孔板，每孔100μl，置于37℃5％CO₂培养箱培养，24h后加入相同浓度两种不同的光敏剂；48h换成新鲜培养基，然后进行光照(XD-635AB型光动力PDT激光治疗仪，功率15mW/cm²，波长630mm，辐射细胞20min，光剂量18J/cm²)；72h时进行MTT检测。培养终止前4h加入10μl 5mg/ml的MTT，吸弃培养液后加100μlDMSO终止反应，酶标仪570nm检测OD值。实验重复三次。实验结果见表1，结果发现此种光敏剂对结肠癌细胞有抗增殖作用。 

HpD及光敏剂1的IC50值分别为1.572和5.9μmol/L.。 

表1光敏剂1对SW480结肠癌细胞增殖抑制作用 

光敏剂暗光学毒性测试：将处于对数生长期的细胞用胰酶消化后，完全培养基重悬成细胞悬液，随之将其接种于96孔板，每孔100μl，置于37℃5％CO₂培养箱避光培养，24h后加入相同浓度两种不同的光敏剂；48h换成新鲜培养基：72h时进行MTT检测。培养终止前4h加入10μl 5mg/ml的MTT，吸弃培养液后加100μl DMSO终止反应，酶标仪570nm检测OD值。实验重复三次。实验结果见表2，结果发现此种光敏剂无暗光学毒性。 

表2光敏剂1对SW480结肠癌细胞暗光学毒性 

2.光敏剂对小鼠S₁₈₀肉瘤的光动力治疗实验 

受试动物：远交昆明株小鼠平均体重18～24g，S180肉瘤种鼠(中国科学院药物研究所提供) 

受试药物：光敏剂1，在无菌条件下将上述药物溶于最小量吐温-80中的生理盐水稀释至0.5mg/mL溶液备用，血卟啉衍生物HpD(北京制药工业研究所生产)。 

光源：MTZ-1型脉冲激光治癌机；SD2490型激光功率测量仪。 

小鼠S180肉瘤光动力损伤实验：无菌条件下于小鼠前胸部皮下接种S180肉瘤，待肿瘤长至直径4～6mm时，选取生长良好、无溃疡具半球状单一肿瘤的小鼠，按同窝同性别随机分组，每组8只，小鼠腹腔注射给药，并以药物溶剂作 为空白对照，将HpD配成相同浓度溶液作为阳性对照，给药后2h用功率密度为220mW/cm²铜蒸汽-染料激光(波长630mm)辐射肿瘤20min(光剂量150J/cm²)；光照后5天，处死小鼠，剥离肿瘤，称重，并与对照组比较抑制率。 

式中，T：给药组平均瘤重；C：对照组平均瘤重 

实验结果见表3，光敏剂1对肿瘤具有明显的抑制作用。 

表3光敏剂1对肿瘤的抑制效果 

*P＜0.05与空白对照比较 

3.光敏剂对果腹果蝇的光动力作用实验 

选择羽化一周内的果腹果蝇试虫，用乙醚麻醉分组(不分雌雄)，放入含有不同浓度受试药样的(0.5，1.0，2.0个g/L)培养管中，每管20只，用尼龙纱布封紧盖口。每种处理重复3次。将培养管置于暗处，模拟黑暗中进食48h，然后转移基础培养基中，在不同光照强度的白炽灯下20cm均匀受照一段时间后(光照时管壁温度不超过35度)，转移至黑暗处定时观察死亡个数，计算死亡率。 

实验结果见表4，发现光敏剂1表现出较好的光活化杀虫活性。 

表4光敏剂3对果腹果蝇的光活化毒性实验 

Claims (10)

1.一种二氢卟吩类光敏剂，名称为中介-四〔3-(N，N-二丙胺基甲基)-4-甲氧基苯基〕二氢卟吩化合物，其化学结构式为：

2.一种二氢卟吩类光敏剂的制备方法，包括：

(1)以对甲氧基苯甲醛为初始原料，通过氯甲基化反应，氮烷基化反应，最后得到间位是胺取代的对甲氧基苯甲醛；

(2)上述间位是胺取代的对甲氧基苯甲醛，在Lewis酸催化下，与吡咯进行环合而制得卟吩类化合物；

(3)上述制得的卟吩类化合物经还原剂还原，除去溶剂，残余物经硅胶柱层析洗脱，收集产物得到二氢卟吩类化合物。

3.根据权利要求2所述的一种二氢卟吩类光敏剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的氯甲基化反应的试剂是甲醛，浓盐酸和无水氯化锌，反应的时间为0.5h～1h。

4.根据权利要求2所述的一种二氢卟吩类光敏剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的氮烷基化反应的溶剂为DMF或乙腈，反应温度为有机溶剂的回流温度，反应时间为2h～3h。

5.根据权利要求2所述的一种二氢卟吩类光敏剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的氮烷基化反应中，进行反应的胺为二正丙胺。

6.根据权利要求2所述的一种二氢卟吩类光敏剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的进行反应的醛和吡咯的物质的量之比为1～1.2∶1。

7.根据权利要求2所述的一种二氢卟吩类光敏剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的Lewis酸为BF₃·Et₂O、丙酸或蒙脱土k10；反应时间为0.5～1h。

8.根据权利要求2所述的一种二氢卟吩类光敏剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的还原剂为：对甲苯磺酰肼和吡啶，水合肼或硼烷。

9.根据权利要求2所述的一种二氢卟吩类光敏剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的洗脱液为石油醚、乙酸乙酯、二氯甲烷、甲醇的混合溶剂。

10.一种中介-四〔3-(N，N-二正丙胺基甲基)-4-甲氧基苯基〕二氢卟吩化合物作为光敏剂应用于治疗肿瘤类疾病和作为光活化杀虫剂。