CN102558187A

CN102558187A - 一种四氢卟吩类化合物及其制备和应用

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Publication number: CN102558187A
Application number: CN2011104527316A
Authority: CN
Inventors: 陈志龙; 丁海林; 王密; 刘子雁; 乜永艳; 王劲; 严懿嘉; 叶颖; 袁文博; 孙剑辉; 夏娇
Original assignee: Donghua University
Current assignee: Donghua University
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2011-12-29
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2031-12-29
Also published as: CN102558187B

Abstract

本发明涉及一种四氢卟吩类化合物及其制备和应用，该化合物的结构式如式(I)所示；其制备方法，包括：合成2，3-二氢-2，3-双(二氰甲基)-5，10，15，20-四苯基卟吩；合成2，3-二氢-2，3-双(二氰甲基)-12-硝基-5，10，15，20-四苯基卟吩；合成2，3-顺-12，13-四氢-2，3-双(二氰)-[12：13]-[二(甲氧羰基)，二(氰基)亚甲基]-5，10，15，20-四苯基卟吩；合成2，3-顺-12，13-四氢-2，3，12，13-(四羧甲基)-5，10，15，20-四苯基卟吩；其应用于制备治疗肿瘤类疾病的光敏剂药物。本发明化合物结构明确、制备简单，应用前景广阔。

Description

一种四氢卟吩类化合物及其制备和应用

技术领域

本发明属于卟吩类化合物及其制备和应用领域，特别涉及一种四氢卟吩类化合物及其制备和应用。

背景技术

光动力疗法(Photodynamic therapy，PDT)是近20年发展起来的一种最有前途的新技术。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重点是二氢卟吩及四氢卟吩类化合物。这类化合物主要包括叶绿素类和细菌叶绿素类，是卟啉结构中一个或两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，在红光区(波长600nm～800nm)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，相较于卟啉类光敏剂具有更好的治疗深度，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、Talaporfin，它们被广泛的应用于各种肿瘤疾病的治疗中。

目前尚未有一个四氢卟吩类PDT药物上市。然而，试验数据显示四氢卟吩类化合物比二氢卟吩类化合物具有波长更长、吸光系数更大的吸收光。用紫外-可见光分光度发测试对比两者的吸收光谱可以发现，在530nm波长处四氢卟吩比二氢卟吩的摩尔吸光系数要大，且在红光区，四氢卟吩的最大吸收峰红移至700nm左右。四氢卟吩类化合物的这种特点更符合理想光敏剂对光物理性质的要求。初步的实验研究也表明其对肿瘤细胞的抑制能力相较于在临床已被广泛使用的HpD更强。这为开发我国具有自主知识产权的高效PDT药物提供了广阔的前景。

人类用光作为医疗技术已经有几千年的历史，但直到20世纪70年代末PDT方得到长足发展。目前PDT已广泛应用于肿瘤(如肺癌、皮肤癌、食管癌、膀胱癌、头颈部癌等)、视网膜黄斑变性、光化性角化病、鲜红斑痣、银屑病、类风湿性关节炎、血管成形术后再狭窄等疾患的治疗，应用前景十分可喜。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种四氢卟吩类化合物及其制备和应用，该四氢卟吩类化合物结构明确、制备简单，实验结果表明其具有在医药领域良好的应用前景。

本发明的一种四氢卟吩类化合物，该化合物的化学结构式如式(I)所示

本发明的一种四氢卟吩类化合物的合成方法如下：

包括如下步骤：

(1)2，3-二氢-2，3-双(二氰甲基)-5，10，15，20-四苯基卟吩的合成

在反应容器中加入3～4gK₂CO₃和2～5mL丙二腈，氮气保护下，滴加新蒸的有机溶剂，使之搅拌回流0.5-2h；然后将2～7g2-硝基-5，10，15，20-四苯基卟吩加入到混合物中，继续回流搅拌，反应36-60h，反应结束后，经过柱层析分离，得到2，3二氢-2，3-双(二氰甲基)-5，10，15，20-四苯基卟吩；

(2)2，3-二氢-2，3-双(二氰甲基)-12-硝基-5，10，15，20-四苯基卟吩的合成

在反应容器中加入1～2g上述的2，3-二氢-2，3-双(二氰甲基)-5，10，15，20-四苯基卟吩及100～200mL二氯甲烷，在20-30℃下逐滴加入四氧化二氮的二氯甲烷溶液，反应结束，经过柱层析分离，得到2，3-二氢-2，3-双(二氰甲基)-12-硝基-5，10，15，20-四苯基卟吩；

(3)2，3-顺-12，13-四氢-2，3-双(二氰)-[12：13]-[二(甲氧羰基)，二(氰基)亚甲基]-5，10，15，20-四苯基卟吩的合成

在反应容器中加入强碱和2～3mL丙二腈及100mL新蒸THF，氮气保护下，升温至60℃搅拌1h，然后将2～5g上述的2，3-二氢-2，3-双(二氰甲基)-5，10，15，20-四苯基卟吩加入到混合物中，升温回流，反应2-5h，反应结束后，经过柱层析分离，得到2，3-顺-12，13-四氢-2，3-双(二氰)-[12：13]-[二(甲氧羰基)，二(氰基)亚甲基]-5，10，15，20-四苯基卟吩；(4)2，3-顺-12，13-四氢-2，3，12，13-(四羧甲基)-5，10，15，20-四苯基卟吩的合成

在反应容器中加入0.5～1g上述2，3-顺-12，13-四氢-2，3-双(二氰)-[12：13]-[二(甲氧羰基)，二(氰基)亚甲基]-5，10，15，20-四苯基卟吩，然后加入20～40mL有机溶剂进行溶解，加入40～70mL 4-8mol/L的硫酸，回流反应15-25h，反应结束后，经过柱层析分离，即得2，3-顺-12，13-四氢-2，3，12，13-(四羧甲基)-5，10，15，20-四苯基卟吩。

所述步骤(1)中的有机溶剂为丙酮、甲醇或四氢呋喃。

所述步骤(1)中的柱层析分离中填充剂为硅胶，淋洗剂为石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂，其中石油醚与乙酸乙酯的体积比为10∶1～30∶1。

所述步骤(2)中的柱层析分离中填充剂为硅胶，淋洗剂为石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂，其中石油醚与乙酸乙酯的体积比为4∶1～8∶1。

所述步骤(3)中的强碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氢化钠。

所述步骤(3)中的柱层析分离中填充剂为硅胶，淋洗剂为石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂，其中石油醚与乙酸乙酯的体积比为1∶1～10∶1。

所述步骤(4)中的有机溶剂为四氢呋喃、1，4-二氧六环或丙酮。

所述步骤(4)中的柱层析分离中填充剂为硅胶，淋洗剂为二氯甲烷和甲醇的混合溶剂，其中二氯甲烷和甲醇的体积比为10∶1～30∶1。

本发明的一种四氢卟吩类化合物在制备治疗肿瘤类疾病的光敏剂药物中的应用。

本发明的2，3，12，13位被羧甲基取代，5，10，15，20位被苯基取代的四氢卟吩类化合物在红光区吸收波长比二氢卟吩类化合物长，达到700nm以上，而二氢卟吩类化合物的吸收波长只有650nm左右。这样就增加了穿透能力，而且在四吡咯化合物的2，3，12，13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。

通过对此种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，该类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；

有益效果：

本发明的四氢卟吩类化合物结构明确、制备简单，实验结果表明该光敏剂具有非常好的光动力特性，其在医药领域具有良好的应用前景。

附图说明

图1为本发明的2，3-顺-12，13-四氢-2，3，12，13-(四羧甲基)-5，10，15，20-四苯基卟吩的紫外吸收谱图。

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

2，3-顺-12，13-四氢-2，3，12，13-(四羧甲基)-5，10，15，20-四苯基卟吩的制备方法具体包括以下步骤：

(1)2，3二氢-2，3-双(二氰甲基)-5，10，15，20-四苯基卟吩的合成

在500mL的三口瓶中，加入3.38g(24.4mmol)K₂CO₃和2.86mL(30.4mmol)丙二腈，氮气保护下，用注射器打入100mL新蒸四氢呋喃，使之搅拌回流1h。然后将2g(3.04mmol)2-硝基-5，10，15，20-四苯基卟吩加入到混合物中，继续回流搅拌，TLC监测反应，48h以后反应基本完全。在反应液中加入2L二氯甲烷萃取，水洗3次，饱和NaCl洗3次后，无水Na₂SO₄干燥，浓缩。粗产物经柱层析分离，以300～400目硅胶作固定相，以石油醚和乙酸乙酯(石油醚∶乙酸乙酯＝20∶1，v/v)作淋洗剂，收集产物，浓缩，得紫色粉末状固体1.266g，产率56％。

mp＞300℃decomposed；MS(ESI)m/z 659.1(M+1)；¹H NMR(400MHz，δ，CDCl₃，ppm)：-1.82(s，2H，-NH)，4.35(d，J＝3.9Hz，2H，CH)，5.38(d，J＝3.9Hz，2H，CH)，7.8(m，12H，Ph)，8.04(m，8H，Ph)，8.31(d，J＝4.8Hz，2H，β-pyrrolic H)，8.52(s，2H，β-pyrrolic H)，8.71(d，J＝4.8Hz，2H，β-pyrrolic H)；UV/Vis λmax(CH₂Cl₂)nm：418(soret)，519，549，595，649.(2)2，3二氢-2，3-双(二氰甲基)-12-硝基-5，10，15，20-四苯基卟吩的合成

在250mL的三口瓶中，加入1.44g(1.93mmol)2，3-二氢-[2：3]-双(二氰甲基)-5，10，15，20-四苯基卟吩及100mL二氯甲烷，在25℃下逐滴加入四氧化二氮的二氯甲烷溶液，TLC随时监测，以防止过度硝化，30min后，反应完毕。水洗3次，饱和NaCl洗3次后，无水Na₂SO₄干燥，浓缩。粗产物经柱层析分离，以300～400目硅胶作固定相，以石油醚和乙酸乙酯(石油醚∶乙酸乙酯＝20∶1，v/v)作淋洗剂，收集产物，浓缩，得紫红色粉末状固体853mg，产率52％。

mp＞300℃decomposed；MS(ESI)m/z 790.5(M+1)；¹H NMR(400MHz，δ，CDCl₃，ppm)：-1.82(s，2H，-NH)，4.35(d，J＝3.9Hz，2H，CH)，5.38(d，J＝3.9Hz，2H，CH)，7.8(m，12H，Ph)，8.04(m，8H，Ph)，8.31(d，J＝4.8Hz，H，β-pyrrolic H)，8.52(s，2H，β-pyrrolic H)，8.71(d，J＝4.8Hz，2H，β-pyrrolic H)；UV/Vis λmax(CH₂Cl₂)nm：418(soret)，519，549，595，649.(3)2，3-顺-12，13-四氢-2，3-双(二氰)-[12：13]-[二(甲氧羰基)，二(氰基)亚甲基]-5，10，15，20-四苯基卟吩的合成

在250mL的三口瓶中，加入NaH(702mg，24.4mmol)和2.16mL丙二腈及100mL新蒸THF，氮气保护下，升温至60℃搅拌1h，然后将2，3二氢-2，3-双(二氰甲基)-5，10，15，20-四苯基卟吩(2g，3.04mmol)加入到混合物中，然后将体系缓慢升高至回流。TLC监测，3h，反应完毕，在反应液中加入100mL二氯甲烷萃取，水洗，饱和NaCl洗，无水Na2SO4干燥，浓缩。粗产物经柱层析分离，以300～400目硅胶作固定相，以石油醚和乙酸乙酯(石油醚∶乙酸乙酯＝3∶1，v/v)作淋洗剂，收集产物，浓缩，得紫红色粉末状固体675mg，产率45％。

¹H NMR(400MHz，δ，CDCl₃，ppm)：-2.10(s，2H，NH)，2.36(s，3H，CH₃)，2.87(s，3H，CH₃)，3.85(s，3H，CH₃)，425(s，3H，CH₃)，4.81(s，2H，β-pyrrolic H)，7.77-7.65(m，12H，Ph)，7.84-7.79(m，2H，Ph)，8.12(dd，J＝14.1，6.8Hz，4H，Ph)，8.45(d，J＝5.0Hz，2H，Ph)，8.51(s，2H，β-pyrrolic H)，8.61(d，J＝7.5Hz，2H，β-pyrrolic H)，8.68(d，J＝4.9Hz，2H，β-pyrrolic H)；UV/Vis λmax(CH₂Cl₂)nm：390(soret)，520，710

(4)2，3-顺-12，13-四氢-2，3，12，13-(四羧甲基)-5，10，15，20-四苯基卟吩的合成

在100mL的三口瓶中，加入675mg(1.368mmol)2，3-顺-12，13-四氢-2，3-双(二氰)-[12：13]-[二(甲氧羰基)，二(氰基)亚甲基]-5，10，15，20-四苯基卟吩，然后加入20mLl，4二氧六环进行溶解，加入40mL 6mol/L的硫酸，加热至回流。反应20小时，TLC监测，反应完毕，在反应液中加入100mL二氯甲烷萃取，水洗，饱和NaCl洗，无水Na₂SO₄干燥，浓缩。粗产物经柱层析分离，以300～400目硅胶作固定相，以二氯甲烷和甲醇(二氯甲烷∶甲醇＝18∶1，v/v)作淋洗剂，收集产物，浓缩，得紫红色粉末状固体132mg，产率43％。

mp＞300℃decomposed；MS(ESI)m/z 851(M+1)；¹H NMR(400MHz，δ，CDCl₃，ppm)：-2.04(s，2H，-NH)，1.32(t，J＝7.1Hz，4H，CH₂)，2.78(d，J＝7.1Hz，4H，CH₂)，4.32(s，J＝7.1Hz，2H，β-pyrrolic H)，4.80(s，2H，β-pyrrolic H)，7.76-7.61(m，12H，Ph)，7.86-7.79(m，2H，Ph)，8.17-8.08(m，4H，Ph)，8.47(d，J＝4.9Hz，2H，Ph)，8.51(s，2H，β-pyrrolic H)，8.69(t，J＝5.3Hz，4H，β-pyrrolic H)；UV/Vis λmax(CH₂Cl₂)nm：393(soret)，520，714

实施例2

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：2，3-顺-12，13-四氢-2，3，12，13-(四羧甲基)-5，10，15，20-四苯基卟吩(以下简称光敏剂1)，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后加入相同浓度五种不同的光敏剂；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530mm，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1，结果发现四种光敏剂对结肠癌细胞均有抗增殖作用。HpD及光敏剂1的IC50值分别为1.572和0.16μmol/L.。

表1光敏剂1对SW480结肠癌细胞增殖抑制作用

实施例3

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：2，3-顺-12，13-四氢-2，3，12，13-(四羧甲基)-5，10，15，20-四苯基卟吩(以下简称光敏剂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530mm)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。

肿瘤抑制率％＝

×100％式中，T：给药组平均瘤重；C：对照组平均瘤重实验结果见表2，光敏剂1对肿瘤具有明显的抑制作用。

表2光敏剂1对肿瘤的抑制效果

*P＜0.05与空白对照。

Claims

1.一种四氢卟吩类化合物，该化合物的化学结构式如式(I)所示

2.一种四氢卟吩类化合物的制备方法，包括：

3.根据权利要求2所述的一种四氢卟吩类化合物的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的有机溶剂为丙酮、甲醇或四氢呋喃。

4.根据权利要求2所述的一种四氢卟吩类化合物的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的柱层析分离中填充剂为硅胶，淋洗剂为石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂，其中石油醚与乙酸乙酯的体积比为10∶1～30∶1。

5.根据权利要求2所述的一种四氢卟吩类化合物的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的柱层析分离中填充剂为硅胶，淋洗剂为石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂，其中石油醚与乙酸乙酯的体积比为4∶1～8∶1。

6.根据权利要求2所述的一种四氢卟吩类化合物的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的强碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氢化钠。

7.根据权利要求2所述的一种四氢卟吩类化合物的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的柱层析分离中填充剂为硅胶，淋洗剂为石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂，其中石油醚与乙酸乙酯的体积比为1∶1～10∶1。

8.根据权利要求2所述的一种四氢卟吩类化合物的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中的有机溶剂为四氢呋喃、1，4-二氧六环或丙酮。

9.根据权利要求2所述的一种四氢卟吩类化合物的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中的柱层析分离中填充剂为硅胶，淋洗剂为二氯甲烷和甲醇的混合溶剂，其中二氯甲烷和甲醇的体积比为10∶1～30∶1。

10.如权利要求1所述的一种四氢卟吩类化合物在制备治疗肿瘤类疾病的光敏剂药物中的应用。