CN102260293B - 以氧化海罂粟碱为配体的过渡金属配合物及其合成方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以氧化海罂粟碱为配体的过渡金属配合物，其结构式如式(I)所示：

Description

以氧化海罂粟碱为配体的过渡金属配合物及其合成方法和应用

技术领域

本发明涉及金属配合物，具体涉及以氧化海罂粟碱为配体的过渡金属配合物及其合成方法和应用。

背景技术

氧化海罂粟碱(Oxoglaucine，OGC)是一种典型的氧化阿朴啡碱，广泛存在于木兰科、番荔枝科、罂粟科、防己科等中药植物中。氧化阿朴啡类生物碱是一类具有显著药理活性的系列生物碱。一般认为，大多数氧化阿朴啡碱的平面超离域共轭结构以及不同取代基团(如亚甲二氧基基团(-O-CH₂-O-)、甲氧基(-OCH₃))的存在与其抗肿瘤活性具有显著关系。目前对氧化海罂粟碱的研究主要包括三个方面：一是基于天然产物化学研究从如上所述的不同科属的植物中(尤其是药用植物中)发现并进行分离提纯；二是通过有机合成方法研究氧化海罂粟碱的全合成或半合成，如通过选择合适的氧化剂(如高碘酸、醋酸锰(III))可以以波尔定碱或海罂粟碱为原料制得氧化海罂粟碱；另外则是对其潜在的药理活性(如抗肿瘤活性)进行分子机理研究，目前已取得了较大进展。研究表明，氧化海罂粟碱具有显著的抗肿瘤、抗病毒和抑菌活性，以及抗血小板凝聚、加速组织舒张以及免疫抑制活性等。但从目前的研究进展来看，氧化海罂粟碱在天然植物中的含量一般都比较低，不利于对其进行更广泛和深入的研究，而有机半合成方法在产率上则具有一定的优势。尽管如此，由于受到制取成本的限制，目前对于氧化海罂粟碱的拓展研究尚显不足。

另一方面，基于药用活性配体的药物无机化学研究在近年来随着生物无机化学的蓬勃发展而成为热点研究领域。其中，基于一系列过渡金属元素的金属配合物化学成为研究目标，这些金属元素一般是指位于元素周期表第四周期且是人体必需微量元素的锰-Mn(II)、铁-Fe(II)、钴-Co(II)、镍-Ni(II)、铜-Cu(II)、锌-Zn(II)等。此类元素在健康的人体或生物体内微量存在却广泛分布，它们通过与蛋白质或某些有机基团配位结合，形成酶、激素或维生素等生物分子，在体内发挥关键或重要的生理作用。如Mn(II)可促进线粒体物质代谢和能量转换，其存在可激活多种酶活性；Fe(II)存在于血红蛋白和肌红蛋白中参与氧的运载与释放；Zn(II)是DNA聚合酶等几十种酶的必需成分等。目前，基于氧化海罂粟碱的过渡金属配合物化学研究尚属空白。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种较氧化海罂粟碱抗肿瘤活性更高的以氧化海罂粟碱为有机配体的过渡金属配合物。本发明还将提供这类过渡金属配合物的合成方法和应用。

氧化海罂粟碱的分子式为C₂₀H₁₇NO₅，分子量为351.35g/mol，化学结构式如下：

该分子结构中，氧化阿朴啡母环的7位杂环N原子与8位羰基O原子具有较强的螯合配位能力，可在配位反应中形成N、O双齿螯合的配位方式，即：

以氧化海罂粟碱的7-N、8-O两个原子与中心过渡金属阳离子M螯合配位，形成五元环螯合体。基于过渡金属阳离子M的配位方式和配位数，配体OGC(OGC为氧化海罂粟碱配体的简称，下同)可与M形成物质的量之比为2∶1类型的配合物，相应的配位结构式如式(I)所示：

其中，M代表一种二价金属阳离子，选自元素周期表第四周期中的过渡金属元素；X表示上述金属阳离子以金属盐形式参加反应时该金属盐的阴离子，为硝酸根(NO₃ ^-)或高氯酸根(ClO₄ ^-)。

所述M优选为Mn(II)、Fe(II)、Co(II)、Ni(II)、Cu(II)或Zn(II)。

上述以氧化海罂粟碱为配体的过渡金属配合物，可采用常压溶液法或高压溶剂热法进行合成。

当采用常压溶液法合成时，其步骤如下：

1)按金属盐∶氧化海罂粟碱配体∶极性溶剂＝1mmol∶2mmol∶20～200mL的配比称取各原料，并将金属盐和氧化海罂粟碱配体溶解于极性溶剂中；

2)所得混合溶液于30～80℃条件下反应1～24h；

3)将反应后溶液浓缩除去大部分溶剂，过滤，沉淀物经洗涤、干燥，即得到相应的过渡金属配合物。

该方法步骤3)中，洗涤时可依次用水、甲醇、乙醚进行洗涤。干燥条件为25～60℃条件下的真空干燥或常压鼓风干燥。

当采用高压溶剂热法合成时，其步骤如下：

1)按金属盐∶氧化海罂粟碱配体∶极性溶剂＝1mmol∶2mmol∶5～30mL的配比称取各原料，并将金属盐和氧化海罂粟碱配体溶解于极性溶剂中；

2)所得混合溶液置于密闭反应器中，经液氮冷冻后抽至真空，然后于80～110℃的高温下反应12～72h，即得到相应的过渡金属配合物。

上述两种方法中涉及的极性溶剂均选自水、甲醇、乙醇、丙酮、氯仿和二氯甲烷中的一种或它们中的任意两种。当溶剂为两种的混合物时，它们之间的配比可为任意配比。在具体的溶解步骤中，可将金属盐和氧化海罂粟碱配体分别用极性溶剂溶解，再混合在一起反应；也可将金属盐和氧化海罂粟碱配体混合后再加极性溶剂。

本发明还包括以氧化海罂粟碱为配体的过渡金属配合物在制备抗肿瘤药物中的应用。

本发明还包括以氧化海罂粟碱为配体的过渡金属配合物为有效成份制备的抗肿瘤药物。

本发明以药用植物中的有效成分氧化海罂粟碱为活性配体，与多种过渡金属阳离子合成了一系列具有抗肿瘤活性的氧化海罂粟碱过渡金属配合物，通过考察其对多种肿瘤细胞株的抑制作用，结果表明其中多种过渡金属配合物表现出了比氧化海罂粟碱配体更强的抗肿瘤活性，具有较好的潜在药用价值，有望用于各种抗肿瘤药物的制备。

具体实施方式

实施例1：以高压溶剂热法合成OGC-Mn^II配合物

称取0.1mmol OGC加入到一端封闭的25cm Pyrex厚壁玻璃管中，滴加2.0mL CH₃OH和1.0mL H₂O，然后称取0.1mmol的Mn(ClO₄)₂·6H₂O加入到玻璃管中，液氮冷冻后在抽真空条件下将开口端熔封，混合均匀后置于110℃烘箱中，12h后玻璃管内生成红色块状晶体(产率：56％)。产物经过红外光谱、紫外光谱、元素分析、电喷雾质谱结合X射线单晶衍射分析进行结构测定，确定为目标配合物[Mn(OGC)₂(H₂O)₂](ClO₄)₂。

实施例2：以常压溶液法合成OGC-Fe^II配合物

1mmol Fe(ClO₄)₂.6H₂O溶解于10mL的水中；2mmol的OGC加热溶解于40mL的乙醇中，两种溶液混合反应，在80℃(冷凝回流)条件下反应1小时，反应后适当浓缩溶剂，得到红色混悬液，有大量配合物固体生成；过滤，依次以水、乙醇、乙醚洗涤过滤得到的固体，最终经室温25℃真空干燥后得到红色粉末状固体产物(产率：50％)。产物经过红外光谱、紫外光谱、元素分析和电喷雾质谱进行结构测定，确定为目标配合物[Fe(OGC)₂(H₂O)₂](ClO₄)₂。

实施例3：以高压溶剂热法合成OGC-Co^II配合物

称取0.1mmol OGC加入到一端封闭的25cm Pyrex厚壁玻璃管中，滴加0.4mL CH₃OH和0.1mL CHCl₃，然后称取0.1mmol的Co(ClO₄)₂·6H₂O加入到玻璃管中，液氮冷冻后在抽真空条件下将开口端熔封，混合均匀后置于80℃烘箱中，48h后玻璃管内生成深红色块状晶体(产率：65％)。产物经过红外光谱、紫外光谱、元素分析、电喷雾质谱结合X射线单晶衍射分析进行结构测定，确定为目标配合物[Co(OGC)₂(H₂O)₂](ClO₄)₂。

实施例4：以常压溶液法合成OGC-Ni^II配合物

1mmol Ni(NO₃)₂.6H₂O溶解于5mL的水中；2mmol的OGC加热溶解于15mL的甲醇中，两种溶液混合反应，在65℃(冷凝回流)下反应4小时，反应后溶液冷却，得到红色混悬液，有大量配合物固体生成；过滤，依次以水、甲醇、丙酮洗涤过滤得到的固体，最终经45℃常压鼓风干燥后得到红色粉末状固体产物(产率：63％)。产物经过红外光谱、紫外光谱、元素分析和电喷雾质谱进行结构测定，确定为目标配合物[Ni(OGC)₂(H₂O)₂](NO₃)₂。

实施例5：以常压溶液法合成OGC-Cu^II配合物

1mmol Cu(ClO₄)₂.6H₂O溶解于50mL的乙醇中；2mmol的OGC微热溶解于150mL的乙醇中，两种溶液混合反应，在30℃下反应24小时，反应后的溶液经减压蒸馏除去大部分乙醇溶剂，冷却至室温后得到红色混悬液，有大量配合物固体生成；过滤，依次以水、乙醇、乙醚洗涤过滤产物，最终经60℃常压鼓风干燥后得到深红色粉末状固体产物(产率：54％)。产物经过红外光谱、紫外光谱、元素分析和电喷雾质谱进行结构测定，确定为目标配合物[Cu(OGC)₂(H₂O)₂](ClO₄)₂。

实施例6：以高压溶剂热法合成OGC-Zn^II配合物

称取0.1mmol OGC加入到一端封闭的25cm Pyrex厚壁玻璃管中，滴加1mL C₂H₅OH和0.5mL CHCl₃，然后称取0.1mmol的Zn(NO₃)₂·6H₂O加入到玻璃管中，液氮冷冻后在抽真空条件下将开口端熔封，混合均匀后置于90℃烘箱中，72h后玻璃管内生成深红色块状晶体(产率：68％)。产物经过红外光谱、紫外光谱、元素分析、电喷雾质谱结合X射线单晶衍射分析进行结构测定，确定为目标配合物[Zn(OGC)₂(H₂O)₂](NO₃)₂。

实验例1：将氧化海罂粟碱配体、实施例1、3和6所制得的配合物对多种人类肿瘤株进行体外抑制活性实验

1、细胞株与细胞培养

本实验选用BEL7404(人肝癌细胞株)、SGC7901(人胃癌细胞株)、HeLa(人宫颈癌细胞株)、MCF-7(乳腺癌细胞株)、A549(人肺癌细胞株)等。

所有细胞株均培养在含10wt％小牛血、100U/mL青霉素、100U/mL链霉素的RPMI-1640培养液内，置37℃含体积浓度5％CO₂孵箱中培养。

2、初筛

本研究所用化合物(纯度均≥95％)，将所有化合物配制成20μmol/L，助溶剂DMSO终浓度≤1％，测试该浓度下化合物对肿瘤细胞生长的抑制程度。凡是对肿瘤细胞生长产生明显抑制效果的，且符合光镜下细胞受抑的形态变化(如细胞皱缩，破碎，漂浮等)的，则判定为初筛有效。

3、细胞生长抑制实验(MTT法)

将待测的受试化合物以DMSO助溶后，使用完全培养基稀释至终浓度为20μmol/L的工作液，再用直径d＝0.22μm的微孔滤膜过滤除菌，置于4℃下保存。

分别将处于对数生长期的系列肿瘤细胞株以每孔190μL分别接种于96孔板，细胞浓度约为0.5×10⁴/孔，培养12小时，待细胞贴壁后，加入受试化合物工作液，每个化合物平行设4个复孔，其中DMSO终浓度不高于1％，同时设相应的阴性对照组(培养液中只有细胞和等量DMSO，无药物)和空白对照组(培养液中只有等量的药物，无细胞)，每个组也平行设4个复孔，药物作用时间为48小时。培养结束前4小时每孔加入10μL MTT(5mg/mL PBS)，继续培养4小时后，倾去培养液，加入DMSO 150μL/孔，平板震荡器振荡5min，使结晶物充分溶解，空白对照组调零，用酶标仪以570nm/630nm双波长测定去除本底光吸收值后的吸光度(A)值，测得抑制率，其测试结果如以下表1所示：

表1：

注：表中“-”表示该化合物对该肿瘤细胞株未表现出增殖抑制活性；

由上表数据可以看出，对于BEL7404细胞，配合物OGC-Mn^II、OGC-Co^II、OGC-ZnII的增殖抑制活性均高于OGC配体，其中OGC-Co^II的活性是配体的3倍多；

对于A549细胞，配合物OGC-Mn^II、OGC-Co^II、OGC-Zn^II的增殖抑制活性均高于OGC配体，且三种配合物活性基本相同，均超过配体活性的一倍以上；

对于OGC未表现出抑制活性的HeLa细胞，上述三种配合物均表现出显著的抑制活性。

对于SGC7901细胞，OGC-Mn^II、OGC-Co^II的抑制活性要高于OGC配体，其中OGC-Mn^II的活性约7倍于配体；但OGC-Zn^II未表现出抑制活性；

对于MCF-7细胞，OGC-Mn^II的抑制活性要明显高于OGC配体，约为3倍，但OGC-Co^II低于配体的活性，而OGC-Zn^II则未表现出抑制活性。

可见，本发明所述的多种氧化海罂粟碱过渡金属配合物大多能表现出比氧化海罂粟碱配体更强的抗肿瘤活性，具有较好的潜在药用价值，有望用于各种抗肿瘤药物的制备。

Claims (6)

1.以氧化海罂粟碱为配体的过渡金属配合物，其结构式如式(Ⅰ)所示：

其中，M代表一种二价金属阳离子，选自元素周期表第四周期中的过渡金属元素；X表示上述金属阳离子以金属盐形式参加反应时该金属盐的阴离子，为硝酸根或高氯酸根。

2.根据权利要求1所述的以氧化海罂粟碱为配体的过渡金属配合物，其特征在于：M为Mn(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)或Zn(Ⅱ)。

3.权利要求1所述的以氧化海罂粟碱为配体的过渡金属配合物的合成方法，其步骤如下：

1)按金属盐：氧化海罂粟碱配体：极性溶剂=1mmol：2mmol：20～200mL的配比称取各原料，并将金属盐和氧化海罂粟碱配体溶解于极性溶剂中；所述的极性溶剂为水、甲醇或乙醇，或者是选自下述混合溶剂中的一种：乙醇和水的混合溶剂、甲醇和氯仿的混合溶剂、甲醇和水的混合溶剂、乙醇和氯仿的混合溶剂；

2)所得混合溶液于30～80℃条件下反应1～24h；

3)将反应后溶液浓缩除去大部分溶剂，过滤，沉淀物经洗涤、干燥，即得到相应的过渡金属配合物。

4.权利要求1所述的以氧化海罂粟碱为配体的过渡金属配合物的合成方法，其步骤如下：

1)按金属盐：氧化海罂粟碱配体：极性溶剂=1mmol：2mmol：5～30mL的配比称取各原料，并将金属盐和氧化海罂粟碱配体溶解于极性溶剂中；所述的极性溶剂为水、甲醇或乙醇，或者是选自下述混合溶剂中的一种：乙醇和水的混合溶剂、甲醇和氯仿的混合溶剂、甲醇和水的混合溶剂、乙醇和氯仿的混合溶剂；

2)所得混合溶液置于密闭反应器中，经液氮冷冻后抽至真空，然后于80～110℃的高温下反应12～72h，即得到相应的过渡金属配合物。

5.权利要求1所述的以氧化海罂粟碱为配体的过渡金属配合物在制备抗肿瘤药物中的应用。

6.以权利要求1所述的以氧化海罂粟碱为配体的过渡金属配合物为有效成份制备的抗肿瘤药物。