CN110467633A - 主族金属配合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种主族金属配合物,或其药学上可接受的盐、溶剂化物、非共价键复合物或前体药物,所述主族金属配合物由希夫碱类平面四齿配体和p区主族金属离子。该主族金属配合物的制备简单便利,得到的主族金属配合物对多种癌细胞系均表现出了高细胞毒性,并且对杀伤效果具有选择性。将本发明提供的主族金属配合物制备为药物组合物或药物制剂后可以用于肿瘤治疗。该主族金属配合物还具有荧光性能,可以用于荧光标记。
Description
技术领域
本发明涉及一系列具有癌细胞杀伤效果的主族金属配合物及其制备方法和治疗癌症的用途。
背景技术
金属配合物类小分子抗癌药物是一类重要的癌症化疗药,在这一领域中现有研究多集中在以铂、钌、金等为主的过渡金属配合物上,对主族金属配合物的抗癌研究则相对较少。
不少研究表明,第13族、14族以及15族的主族金属配合物具有药用活性和抗癌活性(Seng,H-L.and E.R.T.Tiekink;Main-Group Medicinal Chemistry Including Li andBi.Comprehensive Inorganic Chemistry II,Vol 3.Oxford:Elsevier;2013,951-974)。近年来被报道的具有细胞杀伤能力的主族金属配合物包括缩氨基硫脲的铟、锡的配合物(Galvan-Hidalgo,J.M.;et al.J.Organometal.Chem.2017,848,332-343)、镓的三麦芽酚和三-8-羟基喹啉配合物(Gogna,R.;Madan,E.;Keppler,B.;Pati,U.;Br.J.Pharmacol.,2012,166,617)、以及有机锗黄杨素配合物等(Yang F.,et al.;Bioorg.Med.Chem.Lett.,2013,23,5544)。除此之外,镓咔咯配合物也被报道有着明显高于配体的光动力治疗活性(M.Pribisko,J.Palmer,R.H.Grubbs,H.B.Gray,J.Termini,P.Lim;PNAS,2016,113(16),E2258)。
现有主族金属配合物的抗癌能力研究大多停留在体外实验阶段。与以顺铂为代表的过渡金属配合物相比,在作为抗癌药物的应用上有着治疗方式受限或是起效时间长、毒性低的缺点,但这些工作也展示了主族金属配合物作为抗癌药物应用的可能性。
越来越多的证据表明,第13族、14族以及15族的主族金属配合物中,主族金属元素、主族金属元素键合的配合物的种类和结构都会影响主族金属配合物的药用活性和抗癌活性。选择适当的主族金属元素和适当结构的配合物对于提高主族金属配合物的药用活性和抗癌活性则非常有意义。
发明内容
为了解决上述问题,本发明人进行了锐意研究,结果发现:水杨醛或取代水杨醛、二胺前体以及主族金属反应后可以得到具有抗肿瘤作用的主族金属配合物;该主族金属配合物还具有荧光性能,因而还可以作为光标记物使用,从而完成了本发明。
本发明的目的在于提供以下方面:
第一方面,本发明提供了一种含有式Ⅰ或式Ⅱ所示结构的主族金属配合物,或其药学上可接受的盐、溶剂化物、非共价键复合物或前体药物,
所述主族金属配合物,包括其正离子,由希夫碱类平面四齿配体和p区主族金属离子组成,其中,
M表示p区主族金属;
X代表二胺残基,其两侧亚胺键的氮原子以取代或不取代的C1-12烷基或C2-12烯基互相连接,或是作为取代或不取代的芳基或杂环芳基中的临位取代基;
Y为氢、C1-12烷基、卤素、卤素取代烷基、氰基、氨基、羰基、C1-12烷氧基或取代氨基;
Z为氢、C1-12烷基、卤素、硝基、羟基、巯基或羧基;
R1、R2、R3和R4为对配体骨架中苯环上的取代基,各自独立地选自氢、卤素、硝基、羟基、巯基、羧基、氨基、氰基、C1-12烷基、C2-12烯烷基、C2-12炔烷基、C1-8烷氧基、C2-8烯氧基、C2-8炔氧基、C1-8烷硫基、C3-8杂环基、芳基、C1-8烷酰基、C1-8烷酰胺基、C1-8烷基磺酰基、芳基磺酰基、C1-12烷基取代氨基或卤素取代C1-12烷基;
或者,R1、R2、R3和R4中相邻的两个取代基(R1与R2、R2与R3和/或R3与R4)可以成环。
第二方面,本发明提供了一种上述主族金属配合物的制备方法,将式V所示水杨醛或取代水杨醛、式VI所示二胺前体以及主族金属盐MD置于有机溶剂L中,于50~150℃下进行反应12~24h,即得:
其中,式Ⅳ可以按照以下反应方程式进行,将式Ⅶ所示配体以及主族金属盐MD置于有机溶剂L中,于50~150℃下进行反应12~24h,一步合成得到目标配合物分子:
第三方面,本发明提供了一种使用上述主族金属配合物为活性成分的药物组合物,包括药学可接受的辅料。
第四方面,本发明提供了一种上述主族金属配合物的药物制剂,所述制剂包括经胃肠道给药制剂和注射给药制剂,
经胃肠道给药制剂包括片剂、胶囊剂、口服溶液剂、口服乳剂、栓剂和颗粒剂;
注射给药制剂包括注射溶液、注射乳剂、注射缓释溶液剂、注射混悬剂。
第五方面,本发明提供了一种含有式Ⅰ或式Ⅱ所示结构的主族金属配合物、药学可接受的盐、溶剂化物、非共价键复合物或前体药物,药物组合物或制剂在制备抗癌药物中的应用;
所述应用为制备治疗包括乳腺癌、肝癌、肺癌、黑色素瘤、前列腺癌、结肠癌、大肠癌、胶质母细胞瘤、肾癌、胰腺癌、胃癌、淋巴癌、宫颈癌、卵巢癌、食管癌、鼻癌、白血病、乳腺导管癌、胆囊癌、睾丸癌、贲门癌和甲状腺癌的药物中的应用;
药物的剂量水平为0.01~200mg/kg体重每天,或者每个病人每天0.5~14g。
第六方面,本发明提供了一种含有式Ⅰ或式Ⅱ所示结构的主族金属配合物、盐、溶剂化物、非共价键复合物或前体物质,在光标记中的用途;特别在荧光标记中的用途;
优选在荧光成像探针、靶向制剂、材料、有机发光二极管、染料敏化太阳能电池中的应用。
特别的,本发明提供了一种主族金属配合物,由希夫碱类平面四齿配体和p区主族金属离子以及轴向单齿配体组成,其结构如下式所示:
(1)、其中,M代表p区主族金属;X代表二胺残基,其两侧亚胺键的氮原子以碳数1~5的脂肪链或取代脂肪链互相连接,或是作为芳香环的临位取代基;Y为氢或烷基;R1、R2、R3和R4各自独立选自氢、卤素、硝基、羟基、氨基、取代氨基、烷基、烷氧基、卤素取代烷基、巯基或烷硫基,其中相邻的两个取代基R1与R2、R2与R3和/或R3与R4可以成环;L代表一个或多个轴向单齿配体,为卤素、氧配位小分子或氮配位小分子;Z为氢或烷基。
M为铝、镓、铟、铊、锗、锡或铅。
所述X代表苯、取代苯或吡啶环,或者主链为C1-C3的脂肪链或是取代脂肪链。
所述卤素选自F、Cl、Br和I中的一种或多种;所述烷基为C1~C12烷基;所述取代氨基为C1~C12烷基取代氨基;所述烷氧基为C1~C8烷氧基;所述卤素取代烷基为一个或多个卤素取代的C1~C12烷基;所述烷硫基为C1~C8烷基取代巯基;所述氧配位小分子选自甲醇、乙醇、丙酮、二甲基亚砜、四氢呋喃和水中的一种或多种;所述氮配位小分子选自吡啶、哌啶、正丙胺、乙二胺和乙醇胺中的一种或多种。
R1与R2、R2与R3和/或R3与R4成环,联合代表1,3-丁二烯-1,4-二基或1,4-二丁基。
(2)、所述主族金属配合物是下列配合物之一:
(3)、所述主族金属配合物的制备方法,其反应式如下:
将式所示水杨醛或取代水杨醛和上式所示二胺前体以及主族金属盐ML置于有机溶剂中,于50~150℃下反应12~24h,一步合成式I所示配合物;其中X、Y、M、L、R1、R2、R3和R4如(1)中所述。
(4)、所述主族金属配合物的制备方法,其反应式如下:
将上式所示配体以及主族金属盐ML置于有机溶剂中,于50~150℃下进行反应12~24h,一步合成式II所示配合物;其中X、Y、Z、M、L、R1、R2、R3和R4如(1)中所述。
在(3)和(4)中的有机溶剂为甲醇、乙醇或乙腈,反应后用乙腈/乙醚溶剂体系进行重结晶,使配合物固体从体系中析出。
(5)所述主族金属配合物在制备抗癌药物中的应用。
根据本发明提供的主族金属配合物、制备方法及其用途,具有以下有益效果:
(1)本发明提供的主族金属配合物对多种癌细胞系均表现出了高细胞毒性,并且对杀伤效果具有选择性,比现有金属抗癌药物效果更加显著;
(2)本发明提供的主族金属配合物具有优良的荧光性能,可以作为光标记物使用,用于荧光标记特别是单双光子荧光标记,例如活体成像追踪、靶向制剂、材料等领域;
(3)本发明提供的主族金属配合物制备方法简单,容易制得。
附图说明
图1示出实验例1中配合物对不同癌细胞系的半数致死浓度;图2示出实验例1中配合物对人子宫颈癌细胞系HeLa的细胞毒性曲线;图3示出实验例3中细胞成像图;图4示出实验例4中小鼠活体实验的荧光图像;图5中A和B分别示出实验例5中活体抑瘤实验中治疗后肿瘤体积和质量的变化图;图6示出实验例5中活体抑瘤实验中裸鼠治疗后体重变化曲线;图7中D示出实验例5中活体抑瘤实验中肿瘤组织H&E染色图;E示出各实验组肿瘤部位的核磁共振黑白图和彩图;F示出E中各组肿瘤组织变化的标准差;图8示出实验例5活体抑瘤实验中血液学分析结果图;图9示出实验例5活体抑瘤实验中主要器官的H&E染色图。
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明,本发明的特点和优点将随着这些示例性说明而变得更为清楚、明确。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
以下详述本发明。
本发明提供了一种含有式Ⅰ或式Ⅱ所示结构的主族金属配合物,或其药学上可接受的盐、溶剂化物、非共价键复合物或前体药物,
所述主族金属配合物,包括其正离子,由希夫碱类平面四齿配体和p区主族金属离子组成,其中,
M表示p区主族金属;
X代表二胺残基,其两侧亚胺键的氮原子以取代或不取代的C1-12烷基或C2-12烯基互相连接,或是作为取代或不取代的芳基或杂环芳基中的临位取代基;
Y为氢、C1-12烷基、卤素、卤素取代烷基、氰基、氨基、羰基、C1-12烷氧基或取代氨基;
Z为氢、C1-12烷基、卤素、硝基、羟基、巯基或羧基;
R1、R2、R3和R4为对配体骨架中苯环上的取代基,各自独立地选自氢、卤素、硝基、羟基、巯基、羧基、氨基、氰基、C1-12烷基、C2-12烯烷基、C2-12炔烷基、C1-8烷氧基、C2-8烯氧基、C2-8炔氧基、C1-8烷硫基、C3-8杂环基、芳基、C1-8烷酰基、C1-8烷酰胺基、C1-8烷基磺酰基、芳基磺酰基、C1-12烷基取代氨基或卤素取代C1-12烷基;
或者,R1、R2、R3和R4中相邻的两个取代基(R1与R2、R2与R3和/或R3与R4)可以成环。
在本发明中,所述p区主族金属是指根据现有的化学元素周期表划分为p区主族元素中的金属元素,一般是指化学元素周期表中13族金属铝、镓、铟、铊和14族金属锗、锡、铅。
所述式Ⅰ或式Ⅱ中的M为铝、镓、铟、铊、锗或锡中的一种;优选所述式Ⅰ或式Ⅱ中的M为铝、镓、铟、铊或锗中的一种,最好式Ⅰ或式Ⅱ中的M为铝、镓、铟或锗中的一种。
在本发明中,除非特别说明,所述烷基、烯烷基、炔烷基、烷氧基、烯氧基、炔氧基、烷硫基、烷硫基、杂环基、芳基、杂环芳基、烷酰基、烷酰胺基、烷基磺酰基、芳基磺酰基、烷氨基和烃基取代氨基中的碳原子可以被卤素、硝基、羟基、巯基、羧基、氨基、氰基或羰基取代或不取代。
所述烷基是指包括直链、支链或环状的饱和烃基,例如,甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、环己基和2-乙基-4丙基-环己基;C1-12表示烃链中碳原子的长度为1-12。
所述烯烷基是指在直链、支链或环状的烃链中含有烯基的烃基,烯基碳原子与配体苯基团上的碳原子连接或不连接。例如,乙烯基、1-烯丙基、1-苯基-烯丙基和2-甲基丙烯基。类似地,C2-12烯烷基表示烯烷基中碳原子的总数为2-12。
所述炔烷基是指包括炔基的直链、支链或环状的烃基,炔基碳原子与配体苯基团上的碳原子连接或不连接。例如,丙炔基、炔丙基、2-甲基丁炔基。类似地,C2-12炔烷基表示炔烷基中碳原子的总数为2-12。
所述烷氧基是指包括前述烷基的氧醚基,例如甲氧基、乙氧基、丙氧基等;C1-8烷氧基表示烷氧基中碳原子的总数为1-8。
所述烯氧基是指含有烯基的直链、支链或环状烃基的氧醚基;C2-8烯氧基是指烯氧基中碳原子的总数为2-8。
所述炔氧基是指含有炔基的直链、支链或环状烃基的氧醚基;C2-8炔氧基是指炔氧基中碳原子的总数为2-8。
所述烷硫基是指包括前述烷基的硫醚基,例如甲硫基、乙硫基、丙硫基等;C1-8烷硫基表示烷硫基中碳原子的总数为1-8。
所述杂环基是指含有杂原子的稳定3-8元饱和环状基团,该杂原子与配体中苯连接或不连接,优选连接。典型的杂原子包括氧、硫和氮。例如,四氢吡咯基、喹啉、噻吩、呋喃等。C3-8杂环基是指在杂环基中碳原子的总数为3-8。
所述芳基是指含有苯基团的芳香环,一般为苯、萘、蒽或菲,优选为苯、萘。
所述杂环芳基是指包括杂原子的单芳环或多芳环基团,优选为5-10元的环。所述多环芳香基团可以是双单芳环、苯并单芳环或者稠合芳香环基团。例如,芳基可以是呋喃、吡啶、噻吩、咪唑、吡咯、哒嗪、吡嗪、苯并吡咯、苯并呋喃、苯并异喹啉或吡嗪并哒嗪等。
烷酰基是指含有前述烷基的酰基,C1-8烷酰基表示其中含有的碳原子总数为1-8。
烷酰胺基指含有前述烷基的烷酰胺基,C1-8烷酰胺基表示其中含有碳原子的总数为1-8。
烷基磺酰基指含有前述烷基的烷基磺酰基,C1-8烷基磺酰基表示其中含有碳原子的总数为1-8。
芳基磺酰基指含有前述芳基的磺酰基。
所述烷基取代氨基是指被前述烷基取代的氨基,例如甲胺基、乙胺基、二甲胺基、二乙胺基等;C1-12烷氨基表示取代烷基中碳原子中总数为1-12。
进一步地,所述X两侧的氮原子以碳数1~5的脂肪链或取代脂肪链互相连接,或是作为芳香环的邻位取代基。
优选所述式Ⅰ或式Ⅱ中的X选自-CH2-、-CH2-CH2-、-CH(CH3)-CH2-、-CH(CN)-CH(CN)-、-CH(CN)-CH2-、-CH2(Cl)-CH(CN)-、-CH2(OH)-CH(CN)-、-CH2(Cl)-CH2-、-CH2(OH)-CH2-、-CH=CH-、-CO-CH(CN)-、-C(CN)=C(CN)-、-CH=C(CN)-、-CH=C(Cl)-、-CH=CH-CH=CH-、-CH=C(CN)-CH=CH-、-CH=C(NH3)-或-CO-CH2-,或者作为取代或未取代的苯、萘、蒽、菲、吡啶、咪唑、吡咯、噻吩、呋喃、苯并吡咯或苯并呋喃的邻二取代基团。X为环状基团时通过相邻的两个环状骨架原子与对配体的亚氨基连接。
更优选X选自-CH2-、-CH2-CH2-、-CH(CN)-CH(CN)-、-CH(CN)-CH2-、-CH2(Cl)-CH(CN)-、-CH2(Cl)-CH2-、-CH2(OH)-CH2-、-CH=CH-、-C(CN)=C(CN)-、-CH=C(CN)-、-CH=C(Cl)-或-CH=C(NH3)-,或者,作为苯、吡啶、苯并吡啶、咪唑、呋喃、氰基取代的苯、萘、氰基取代的萘的邻二取代基团。
在一些优选的实施方式中,所述式Ⅰ中的X与对配体中的两个亚氨基形成共轭结构。
在这些实施方式中,X可以选自乙烯、氰基取代的乙烯、1,3-丁二烯、氰基取代的1,3-丁二烯苯、苯、吡啶、苯并吡啶、萘、氰基取代的萘基团。
优选式Ⅰ或式Ⅱ中的X选自乙烯、氰基取代的乙烯、1,3-丁二烯、苯、苯、氰基取代的苯、吡啶或氰基取代的吡啶基团。
X最好选自-CH=CH-、-C(CN)=C(CN)-、-CH=C(CN)-、-CH=C(CN)-CH=CH-、-CH=C(NH3)-或-CO-CH2-;或者作为 的邻二取代基团。
在一些优选的实施方式中,X是-C(CN)=C(CN)-。
在一些优选的实施方式中,X是苯基团。
在一些优选的实施方式中,X是4-氰基取代苯基团。
在一些优选的实施方式中,X是4,5-二氰基取代苯基团。
在一些优选的实施方式中,X是
在一些实施方式中,所述式Ⅰ或式Ⅱ中的X为取代或不取代的饱和烷基,在这些实施方式中,所述X优选选自-CH2-、-CH2-CH2-、-CH2(Cl)-CH2-、-CH(CN)-CH(CN)-、-CH2(OH)-CH2-或-CH2(CH3)-CH2-;更优选X为-CH2-、-CH2-CH2-、-CH2(Cl)-CH2-或-CH2(CH3)-CH2-。
进一步地,所述式Ⅰ或式Ⅱ中的Y为氢、卤素、氰基、C1-4烷基或C1-4烷氧基。
其中,所述卤素包括F、Cl、Br和I。
所述式Ⅰ或式Ⅱ中的Y为烷基时进一步优选为C1-3烷基。
优选所述Y为氢、卤素、氰基、甲基、乙基、异丙基、甲氧基、乙氧基、卤素取代C1-3烷基或卤素取代C1-3烷氧基。
更优选所述Y为氢、卤素、氰基、甲基或甲氧基。
所述Z为氢、C1-10烷基、卤素、硝基、羟基、巯基或羧基;优选为Z为氢、C1-6烷基、卤素、硝基、羟基、巯基或羧基。
在一些实施方式中,所述Z为氢。
本发明提供的主族金属配合物中,所述R1、R2、R3和R4各自独立地选自氢、卤素、硝基、羟基、巯基、羧基、氨基、氰基、C1-12烷基、C2-12烯烷基、C2-12炔烷基、C1-8烷氧基、C2-8烯氧基、C2-8炔氧基、C1-8烷硫基、C3-8杂环基、芳基、C1-8烷酰基、C1-8烷酰胺基、C1-8烷基磺酰基、芳基磺酰基、N,N-二(C1-6烷基)氨基、N-(C1-6烷基)-N-(C1-6烷基)氨基、N-(C1-6烷基)-N-C1-6炔烷基)氨基、N,N-二芳基氨基、N-(C1-6烷基)-N-芳基氨基、N-(C1-6烷基)-N-杂环基氨基、-CF3-、-ClCH2-、-ClCH2-CH2-、(CH3)2C(CH2Cl)-、CH2-CH2Cl-CH(CH3)2-或卤素取代的C3-6环状烷基,所述C3-6环状烷基包括卤素取代环己基、卤素取代环戊基和卤素取代甲基环戊基。
优选地,所述式Ⅰ或式Ⅱ中的R1、R2、R3和R4各自独立地选自氢、氟、氯、溴、碘、硝基、羟基、巯基、氨基、氰基、C1-5烷基、C1-4烷硫基、C1-4烷氧基、C1-8烷氨基、N,N-二(C1-6烷基)氨基、N-(C1-6烷基)-N-(C1-6烷基)氨基、N-(C1-6烷基)-N-(C3-6炔烷基)氨基、C3-8不饱和杂环基、C3-8饱和杂环基、卤素取代的C5-6环状烷基或卤素取代的C1-6烷基。
在一些优选的实施方式中,式Ⅰ或式Ⅱ中的R1、R2和R4各自独立地是氢、氰基、巯基、C2-4烷硫基或C1-5烷基;
在一些优选的实施方式中,式Ⅰ或式Ⅱ中的R1是氢,R4是氢、氰基或C1-5烷基,R2是氢、巯基、C2-4烷硫基或C1-5烷基。
一些优选的实施方式中,式Ⅰ或式Ⅱ中的R1和R2都是氢,R4是巯基或C2-4烷硫基;
一些优选的实施方式中,式Ⅰ或式Ⅱ中的R1和R4都是氢,R2是巯基或C2-4烷硫基;
在一些优选的实施方式中,式Ⅰ或式Ⅱ中的R1、R2和R4都是氢。
所述式Ⅰ或式Ⅱ中的R3选自氢、氟、氯、氨基、C1-8烷氨基、C1-4烷氧基、N,N-二(C1-5烷基)氨基、N-(C1-6烷基)-N-(C1-4烷基)氨基、N-(C1-4烷基)-N-(C3-5炔烷基)氨基、C3-8不饱和氮杂环基或C3-8饱和氮杂环基。
优选所述式Ⅰ或式Ⅱ中的R3选自氢、C1-4烷氧基、N,N-二(C1-5烷基)氨基、N-(C1-4烷基)-N-(C1-2烷基)氨基、N-(C1-4烷基)-N-(C3-5炔烷基)氨基或C3-5饱和氮杂单环基。
更优选所述式Ⅰ或式Ⅱ中的R3选自氢、甲氧基、乙氧基、异丙氧基、N,N-二甲基氨基、N,N-二乙基氨基、N,N-二丙基氨基、N-(2-甲基正丁基)氨基、N-正丁基-N-甲基氨基、N-乙基-N-甲基氨基、N-正丁基-N-乙基氨基、N-炔丙基-N-甲基氨基、N-炔丁基-N-乙基氨基、四氢吡咯、氢化吡啶或氢化咪唑。
一些优选的实施方式中,式Ⅰ或式Ⅱ中的R3是N,N-二甲基氨基,R4是C2-4烷硫基;
在一些优选的实施方式中,式Ⅰ或式Ⅱ中的R3是N,N-二乙基氨基,R4是巯基或C1-4烷基或C1-4烷氧基;
在一些优选的实施方式中,式Ⅰ或式Ⅱ中的R3是氢、甲氧基、N,N-二乙基氨基、N,N-二甲基氨基、N-甲基-N-正丁基氨基、N-甲基-N-炔丙基氨基或四氢吡咯是,R4是氢;
在一些优选的实施方式中,式Ⅰ或式Ⅱ中的R1、R2、R3和R4都是氢。
在本发明提供的主族金属配合物中,R1、R2、R3和R4中相邻的两个取代基(R1与R2、R2与R3和/或R3与R4)还可以成环。
R1与R2、R2与R3和/或R3与R4成环时,联合代表1,3-丁二烯-1,4-二基,1,4-二丁基等,与所在的苯环联合形成萘、四氢化萘等。
在一些实施方式中,式Ⅰ或式Ⅱ中R2与R3或R3与R4成环,优选形成,
在一些实施方式中,式Ⅰ或式Ⅱ中R2与R3和R3与R4都成环,优选形成,
优选地,本发明提供的含有式Ⅰ或Ⅱ所示结构的主族金属配合物还带有配体,如式Ⅲ和式Ⅳ所示:
所述L表示一个或多个轴向单齿配体,包括阴离子配体、中性配体;所述L也可以是非配位阴离子;优选所述阴离子配体包括卤素(如氟、氯、溴、碘)离子、乙酸根离子;所述中性配体为氧配位或氮配位的配体,优选来自溶剂分子。
其中,氧配位的溶剂分子选自甲醇、乙醇、丙酮、二甲基亚砜、四氢呋喃、水、异丙醇、甘油、甲醛、乙酸、甲酸、乙醚和二甲基亚砜中的一种或多种;所述氮配位的溶剂分子选自吡啶、哌啶、正丙胺、乙二胺、乙醇胺、二甲基甲酰胺、乙腈、氨水和三乙胺中的一种或多种。
优选所述L选自氟离子、氯离子、溴离子、乙酸根离子、甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、吡啶或乙腈。
进一步地,本发明所提供的主族金属配合物,由希夫碱类平面四齿配体和p区主族金属离子以及轴向单齿配体组成,在式Ⅲ和式Ⅳ中,
M代表p区主族金属;X代表二胺残基,其两侧亚胺键的氮原子以碳数1~5的脂肪链或取代脂肪链互相连接,或是作为苯、取代苯、吡啶等芳香环的临位取代基;Y为氢或烷基;R1、R2、R3和R4为对配体骨架中苯环上的取代基,各自独立选自氢、卤素、硝基、羟基、氨基、取代氨基、烷基、烷氧基、卤素取代烷基、巯基或烷硫基,其中相邻的两个取代基(R1与R2、R2与R3和/或R3与R4)可以成环;L代表一个或多个轴向单齿配体,为卤素、氧配位小分子或氮配位小分子;式II中的Z为氢或烷基。
所述M优选为13族金属铝、镓、铟、铊或14族金属锗、锡、铅中的一种。
所述X例如苯、取代苯、吡啶等芳香环,以及主链为C1-C3的脂肪链或是取代脂肪链,其中所述取代脂肪链上取代基例如氰基。在本发明的一些实施例中,X为-CH2-CH2-、邻二取代苯或-C(CN)=C(CN)-等。
所述卤素包括F、Cl、Br和I。
所述烷基优选为C1~C12烷基,更优选为C1~C6烷基,例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基等。
所述取代氨基优选为C1~C12烷基取代氨基,更优选为C1~C6烷基取代氨基,例如甲胺基、乙胺基、二甲胺基、二乙胺基等。
所述烷氧基优选为C1~C8烷氧基,更优选为C1~C4烷氧基,例如甲氧基、乙氧基、丙氧基等。
所述卤素取代烷基优选一个或多个卤素取代的C1~C12烷基,更优选为一个或多个卤素取代的C1~C6烷基,例如三氟甲基等。
所述烷硫基优选C1~C8烷基取代巯基,更优选为C1~C4烷基取代巯基,例如甲硫基、乙硫基、丙硫基等。
R1与R2、R2与R3和/或R3与R4成环时,联合代表1,3-丁二烯-1,4-二基,1,4-二丁基等,与所在的苯环联合形成萘、四氢化萘等。
所述氧配位小分子例如甲醇、乙醇、丙酮、二甲基亚砜、四氢呋喃、水等;所述氮配位小分子例如吡啶、哌啶、正丙胺、乙二胺、乙醇胺等。
所包含主族金属配合物的代表性配合物,例如:
配合物一:M为铟,L为氯,X为-CH2-CH2-,Y为氢,水杨醛残基中苯环上无修饰;
配合物二:M为镓,L为氯,X为邻二取代苯,Y为氢,水杨醛残基中苯环上的修饰为R3位的二乙基氨基。
配合物三:M为锗,L为两个氯,X为-C(CN)=C(CN)-,Y为氢,水杨醛残基中苯环上的修饰为R3位的甲氧基。
进一步地,本发明提供了一些含有式Ⅰ或式Ⅱ所示结构的主族金属配合物的示例,包括:
本发明提供的含有式Ⅰ或式Ⅱ所示的主族金属配合物也可以以药学上可接受的盐的形式存在,如下式Ⅴ或式Ⅵ所示:
本发明提供的化合物的盐是指无毒的药学上可接受的盐,一般为无机酸盐或有机酸盐。在式Ⅴ或式Ⅵ中D-表示形成盐的无机酸或有机酸的酸根。
典型的有机或无机酸包括盐酸、氢溴酸、氢碘酸、高氯酸、硝酸、乙酸、硫酸、丙酸、乙醇酸、乳酸、琥珀酸、马来酸、富马酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸、苯甲酸、苦杏仁酸、甲磺酸、苯磺酸、草酸、对甲苯磺酸、三氟甲磺酸、环己胺磺酸、水杨酸或三氟乙酸。
优选所述主族金属配合物的无机酸盐或有机酸选自盐酸、氢溴酸、高氯酸、硝酸、乙酸、硫酸、乳酸、琥珀酸、马来酸、富马酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸、苯甲酸、甲磺酸、苯磺酸、草酸、对甲苯磺酸、三氟甲磺酸或水杨酸。
更优选所述主族金属配合物的无机酸盐或有机酸选自盐酸、硝酸、乙酸、硫酸、乳酸、琥珀酸、马来酸、酒石酸、甲磺酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、三氟甲磺酸或水杨酸。
在一些优选的实施方式中,所述含有式Ⅰ或式Ⅱ所示的主族金属配合物的药学上可接受的盐为盐酸盐、硝酸盐或三氟甲磺酸。
本发明提供的含有式Ⅰ或式Ⅱ所示结构的主族金属配合物也可以以药学上可接受的溶剂化物、非共价键复合物或前体药物的形式存在。
本发明还提供了一种含有式Ⅰ或式Ⅱ所示结构的主族金属配合物,特别是式Ⅲ或式Ⅳ所示结构的主族金属配合物的制备方法:
将式V所示水杨醛或取代水杨醛、式VI所示二胺前体以及主族金属盐MD置于有机溶剂L中,于50~150℃下进行反应12~24h,即可一步合成得到目标配合物分子,如下:
或者,将下式所示水杨醛或取代水杨醛和下式所示二胺前体以及主族金属盐ML置于有机溶剂中,于50~150℃下进行反应12~24h,即可一步合成得到目标配合物分子。最佳反应条件为90℃反应24h。所述有机溶剂为甲醇、乙醇或乙腈等。涉及到的反应方程式如下:
式Ⅳ可以按照以下反应方程式进行,将式Ⅶ所示配体以及主族金属盐MD置于有机溶剂L中,于50~150℃下进行反应12~24h,一步合成得到目标配合物分子:
或者,将式Ⅶ所示配体以及主族金属盐ML置于有机溶剂中,于50~150℃下进行反应12~24h,一步合成得到目标配合物分子。所述有机溶剂为甲醇、乙醇或乙腈等。
本发明中,MD表示金属盐。进一步地,当M为M2+时,L为中性配体,如甲醇、乙腈等;当M为M3+或M4+时,L=D,为阴离子配体,如氯离子、溴离子、乙酸根等。
反应时,所述有机溶剂选自包括丙酮、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、吡啶、甲醇、乙醇和乙腈中的任意;优选反应条件为90~150℃反应12~24h。
所述制备方法还包括后处理,典型的后处理是通过重结晶操作,将产物从反应体系中析出。
在一种优选的实施方式中,后处理用乙腈/乙醚溶剂体系进行重结晶,使配合物固体从体系中析出。
本发明提供的含有式Ⅰ或式Ⅱ所示结构的主族金属配合物对癌细胞系有明显的杀伤效果,对多种癌细胞系均具有显著的毒性,24小时半数致死浓度普遍在2μM以下。相比于对正常细胞系而言,此类化合物对癌细胞系的半数致死浓度差别最大可以达到10倍以上,因而对癌细胞系具有一定的杀伤选择性。
其中,本发明提供的主族金属配合物对癌细胞系有明显的杀伤效果,其中代表性配合物1对于多种癌细胞系均具有显著的毒性,24小时半数致死浓度普遍在2μM以下;配合物11对人恶性黑色素瘤细胞的半数致死浓度最低,可达到70nM。相比于对正常细胞系而言,此类化合物对癌细胞系有一定的杀伤选择性,半数致死浓度差别最大可以达到10倍以上。
本发明提供的主族金属配合物部分具有较强的荧光发射。通过共聚焦荧光成像辅以蛋白免疫印记、mRNA基因芯片以及蛋白质组学研究等实验手段可以对此类配合物的作用机制进行研究。我们发现这一类配合物通过被动扩散的方式进入细胞后,抑制内质网内蛋白质二硫键异构酶家族的酶活性,阻碍正常的蛋白质折叠过程,引起包括内质网应激在内的一系列未折叠蛋白反应,影响线粒体的状态和功能,使线粒体发生肿胀并消解线粒体内膜的膜电势,产生活性氧物种,最终破坏细胞内稳态造成的细胞死亡。这与以顺铂为代表的铂系抗癌药物靶向核DNA的癌细胞杀伤机理有着明显的区别。
本发明所提供的主族金属希夫碱类配合物对癌细胞有明显杀伤效果。实验测得该类化合物对癌细胞系24小时半数致死明显低于文献已有报道的主族金属配合物,甚至优于一部分包含顺铂在内的有抗癌活性的过渡金属配合物。这意味着该类化合物有望作为小分子抗癌药物在临床治疗中得到应用。
我们发现,含有式Ⅰ或式Ⅱ所示结构的主族金属配合物通过被动扩散的方式进入细胞后,抑制内质网内蛋白质二硫键异构酶家族的酶活性,阻碍正常的蛋白质折叠过程,引起包括内质网应激在内的一系列未折叠蛋白反应,影响线粒体的状态和功能,使线粒体发生肿胀并消解线粒体内膜的膜电势,产生活性氧物种,最终破坏细胞内稳态造成的细胞死亡。这与以顺铂为代表的铂系抗癌药物靶向核DNA的癌细胞杀伤机理有着明显的区别。
因此,本发明还提供了一种药物组合物,包括作为活性成分的式Ⅰ或式Ⅱ所示结构的主族金属配合物或前述制备方法获得的含有式Ⅰ或式Ⅱ所示结构的主族金属配合物,以及药学可接受的辅料。含有式Ⅰ或式Ⅱ所示结构的主族金属配合物的药学可接受的盐、溶剂化物、非共价键复合物或前体药物,也可以用作药物组合物的活性成分。
根据药物组合物的给药方式,所述药物组合物可以制备为预先确定活性成分剂量的各种形式,例如,经胃肠道给药时可以采用片剂、胶囊剂、口服溶液剂、口服乳剂、栓剂和颗粒剂等常见剂型。本发明提供的药物组合物还可以采用注射给药(包括静脉注射、动脉注射、肌肉注射和脊椎腔注射),通过控释的方式或通过输送装置给药,药物组合物可以采用例如注射溶液、注射乳剂、注射缓释溶液剂、注射混悬剂等常见剂型。
根据药物组合物的应用形式,所述组合物中的辅料应是符合用药途径或给药方式的对人体无毒害作用的非活性成分。
所述辅料可以是固体、液体或气体形式。固体辅料,例如,包括氯化钠、葡萄糖、乳酸钠、泊洛沙姆、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠氢氧化钠、三乙胺、碳酸钠、碳酸氢钠、蔗糖、羧甲基纤维素钠、明胶、黄原胶、聚维酮、淀粉、硬脂酸镁、羧甲基淀粉钠、滑石粉和果胶;液体辅料,例如,包括乙二醇、盐酸、硫酸、磷酸、乙酸、三乙胺、水、乙醇、异丙醇、花生油、豆油、糖浆和甘油;气体辅料,例如,包括二氧化碳和氮气。
本发明提供的药物组合物可以是注射形式的无菌体系,将活性成分与一种或多种辅料制备为无菌溶液或分散体系,或者,制备为使用前配制无菌注射用水的无菌粉末。可以使用水、乙醇或适当的辅料,例如血液等渗调节剂、表面活性剂、抗氧化剂等,混合后制得。所述药物组合物在制备和存储中应当稳定。优选地,在单位剂型中活性成分的用量为0.01mg-10g,在无菌体系中该活性成分的质量为药物组合物总重的0.01%-10%。
本发明提供的药物组合物可以是口服固体形式,将活性成分与辅料,例如填充剂、崩解剂、粘合剂和润滑剂,混合后一起通过适当的仪器制备成型。
所述药物组合物可以是口服液体,将活性成分溶解或分散于溶剂中,与辅料,例如表面活性剂、增稠剂、乳化剂、防腐剂等,混合后制得。
除上述提到的不同形式的药物组合物,还可以将活性成分和适当的辅料制备为局部给药,例如,直肠给药、经皮给药、鼻腔给药等。
本发明还提供了含有式Ⅰ或式Ⅱ所示结构的主族金属配合物、药学可接受的盐、溶剂化物、非共价键复合物或前体药物,或其药物组合物在制备抗癌药物中的应用。
优选地,所述应用为制备治疗包括乳腺癌、肝癌、肺癌、黑色素瘤、前列腺癌、结肠癌、大肠癌、胶质母细胞瘤、肾癌、胰腺癌、胃癌、淋巴癌、宫颈癌、卵巢癌、食管癌、鼻癌、白血病、乳腺导管癌、胆囊癌、睾丸癌、贲门癌和甲状腺癌的药物中的应用。
根据病人的年龄、体重、健康状况、饮食、给药途径、联合用药、治疗时间等,具体的用药剂量可能会在病人间不同。一般情况下,在治疗上述疾病时,药物的剂量水平为0.01~200mg/kg体重每天,或者每个病人每天0.5~14g。
本发明还提供了一种含有式Ⅰ或式Ⅱ所示结构的主族金属配合物、盐、溶剂化物、非共价键复合物或前体物质,在光标记中的用途。
式Ⅰ或式Ⅱ所示结构的主族金属配合物具有较强的荧光发射,可以利用其荧光性质制备荧光标记物,因而具有在荧光标记中的用途,特别是在单双光子荧光标记中的用途。
研究发现,本发明提供的配合物具有与生物体系自发荧光明显不同的荧光颜色。例如含有本发明示例1所示结构的配合物具有红色荧光发射且荧光量子产率高达50%,与生物体系内的自发荧光有明显区分。
因此含有式Ⅰ或式Ⅱ所示结构的主族金属配合物可以作为成像的探针。
进一步地,在细胞的层面,可以利用本发明提供的主族金属配合物的荧光性能研究细胞活动,例如主族金属配合物或其复合物在细胞中的定位、细胞的摄取以及细胞产生的下游的生理变化等。
在活体层面上,可以利用本发明提供的主族金属配合物的荧光性能活体成像研究,通过研究主族金属配合物在活体内的分布,更好地实现靶向给药,以便将设定的活性成分,例如本发明提供的主族金属配合物、盐、溶剂化物、前体药物,或主族金属配合物和其他成分的复配、化学修饰等,定位到肿瘤组织附近。
在一种优选的实施方式中,所述含有式Ⅰ或式Ⅱ所示结构的主族金属配合物可以用于制备靶向制剂。
在临床应用过程中,也有望利用主族金属配合物的荧光性能进行用药监测,根据药物体内分布情况以评估药物的有效性和个体差异。
本发明提供的含有式Ⅰ或式Ⅱ所示结构的主族金属配合物的发光性质十分优越,在非生物体系中也可以作为发光的小分子材料,在材料、OLED(有机发光二极管)、染料敏化太阳能电池等领域也有着潜在的应用价值。
实施例
实施例1
配合物1的合成过程如下:
将配合物1对应的取代水杨醛和二胺前体以及三氯化铟置于乙腈中,于90℃下回流反应24h。停止回流后,向体系内加入大量乙醚使浅黄色固体析出,过滤收集析出的固体并用乙醚进行洗涤,即可得到纯净的配合物1。
性质鉴定:
配合物1经由核磁共振氢谱、碳谱、高分辨率质谱以及红外光谱进行结构表征,并由紫外可见吸收光谱仪和荧光光谱仪进行辅助的光物理性质表征。
1H NMR(400MHz,Methanol-d4)δ8.12(s,2H),7.70(m,J=4H),7.11(d,J=8.65Hz,2H),6.98(t,J=7.33Hz,2H),3.91(s,2H);
13C NMR(101MHz,Methanol-d4)δ163.7,157.8,132.4,124.6,121.4,116.0,37.5;
HRMS(ESI+,DMSO,FT-ICR):m/z calcd.for C16H14InN2O2([M-Cl]+)381.00886,found 381.01022;calcd.for C18H20InN2O3S([M-Cl+DMSO]+)459.02279,found 459.02408.
FT-IR(KBr pellete,cm-1):1618(C=N).
实施例2
配合物2(Gaa1(s1*s5)):M为镓,L为乙腈,X为-C(CN)=C(CN)-,Y为氢,水杨醛残基中两个苯环上的修饰分别为R3位的N-炔丙基-N-甲基氨基和二乙基氨基,Z为氯离子。
配合物2的合成:
将4-二乙基氨基水杨醛和马来腈二胺前体按1:1当量溶于乙腈中,滴加入少量硫酸,于90℃下回流反应24h。停止回流后,向体系内加入大量乙醚使深紫色固体析出,过滤收集析出的固体并用乙醚进行洗涤,得到中间产物a。
将中间产物a、4-N-炔丙基-N-甲基氨基水杨醛以及三氯化镓按1:1:5当量溶于乙腈中,于90℃下回流反应24h。停止回流后,向体系内加入大量乙醚使深红色固体析出,过滤收集析出的固体并用乙醚进行洗涤,得到配合物2。
性质鉴定:
采用与实施例1相同的方法进行性质鉴定,如下:
1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.37(d,J=8.0Hz,1H),8.26(d,J=7.3Hz,1H),7.58–7.47(m,1H),7.48–7.38(m,1H),6.55(t,J=8.4Hz,1H),6.47(t,J=8.9Hz,1H),6.17(d,J=11.6Hz,1H),6.06(d,J=12.0Hz,1H),4.34(s,2H),3.50(q,J=5.4Hz,6H),3.12(d,J=4.1Hz,3H),1.75(s,0H),1.17(t,J=7.0Hz,7H).
实施例3
配合物3(Gaa1s1):M为镓,L为乙腈,X为-C(CN)=C(CN)-,Y为氢,水杨醛残基中苯环上的修饰为R3位的二乙基氨基,D为氯离子。
合成过程:
将配合物3对应的取代水杨醛和二胺前体以及三氯化镓置于乙腈中,于90℃下回流反应24h。停止回流后,向体系内加入乙醚使红色固体析出,过滤收集析出的固体并用乙醚洗涤,得到配合物3。
性质鉴定:
配合物3经由核磁共振氢谱、碳谱、高分辨率质谱以及红外光谱进行结构表征,并由紫外可见吸收光谱仪和荧光光谱仪进行辅助的光物理性质表征。
1H NMR(400MHz,Methanol-d4)δ8.24(s,2H),7.30(d,J=9.3Hz,2H),6.53(dd,J=9.3,2.5Hz,2H),6.22(d,J=2.4Hz,2H),3.56(q,J=7.1Hz,8H),1.26(t,J=7.1Hz,12H).
13C NMR(101MHz,Methanol-d4)δ172.1,158.3,157.9,139.5,118.0,112.1,111.8,108.9,101.6,46.3,13.1.
HRMS(ESI+,DMSO,FT-ICR):m/z calcd.for C28H32GaN4O2([M-Cl]+)525.17756,found 525.17923;calcd.for C30H38GaN2O3S([M-Cl+DMSO]+)603.19149,found603.19322.
FT-IR(KBr pellete,cm-1):1616(C=N).
实施例4
配合物11的合成过程如下:
将配合物11对应的取代水杨醛和二胺前体以及三氯化镓置于乙腈中,于90℃下回流反应24h。停止回流后,向体系内加入大量乙醚使黄色固体析出,过滤收集析出的固体并用乙醚进行洗涤,即可得到纯净的配合物11。
性质鉴定:
配合物11经由核磁共振氢谱、碳谱、高分辨率质谱以及红外光谱进行结构表征,并由紫外可见吸收光谱仪和荧光光谱仪进行辅助的光物理性质表征。
1H NMR(400MHz,Methanol-d4)δ8.82(s,2H),7.88–7.70(m,2H),7.42–7.14(m,4H),6.38(dd,J=9.0,2.5Hz,2H),6.26(d,J=2.5Hz,2H),3.50(q,J=7.0Hz,8H),1.24(t,J=7.0Hz,12H).
13C NMR(101MHz,Methanol-d4)δ163.7,158.7,153.3,132.8,128.5,123.6,108.0,104.5,99.1,12.9.
HRMS(ESI+,DMSO,FT-ICR):m/z calcd.for C28H32GaN4O2([M-Cl]+)525.17756,found 525.17923;calcd.for C30H38GaN2O3S([M-Cl+DMSO]+)603.19149,found603.19322.
FT-IR(KBr pellete,cm-1):1616(C=N).
实施例5
配合物5的合成:
将配合物5对应的取代水杨醛和二胺前体以及四氯化锗置于乙腈中,于90℃下回流反应24h。停止回流后,向体系内加入大量乙醚使红色固体析出,过滤收集析出的固体并用乙醚进行洗涤,即可得到纯净的配合物5。
性质鉴定:
配合物5经由核磁共振氢谱、碳谱、高分辨率质谱以及红外光谱进行结构表征,并由紫外可见吸收光谱仪和荧光光谱仪进行辅助的光物理性质表征。
1H NMR(400MHz,Methanol-d4)δ8.24(s,1H),7.30(d,J=9.4Hz,4H),6.53(dd,J=9.3,2.4Hz,4H),6.22(d,J=2.3Hz,4H),3.84(s,6H);
13C NMR(101MHz,Methanol-d4)δ164.3,163.7,158.8,133.4,125.8,110.8,107.0,102.1,55.8.
HRMS(ESI+,DMSO,FT-ICR):m/z calcd.for C24H26GeN4O6S2([M-2Cl+2DMSO]+)604.05001,found 604.05185.
FT-IR(KBr pellete,cm-1):1620(C=N).
实施例6
采用与实施例1-5相同或基本类似的方法制备和鉴定配合物4、6-10、12-20,配合物结构及性质鉴定结果如下表所示:
实验例
实验例1
配合物的活性检测实验和检测结果:
细胞实验所用细胞系来源为北京大学。细胞在37℃恒温、含有5%CO2以及饱和水蒸气气氛的细胞培养箱内进行培养。所用培养基为含有10%胎牛血清,100μg/mL青霉素和100U/mL链霉素的高糖杜氏改良伊格尔培养基。细胞在六孔培养板中生长,隔天传代。配合物的细胞毒性经由CCK-8试剂盒进行评估,方法为将细胞传代至96孔板中,每孔约含有25000个细胞以及200μL培养基。待其稳定贴壁生长后,将培养基换成含有不同浓度待测配合物的完全培养基,每个浓度做3孔平行实验。在培养箱中培养24小时后,吸去培养基,用100μL pH=7.4的PBS缓冲液洗涤3次后,在测试及对照孔中分别加入100μL含10%CCK-8溶液以及90%无血清培养基的混合液,置于培养箱中培养。约1小时后,用酶标仪测量试验及对照孔对450nm波长光的吸收值,并由下式计算各个配合物浓度下细胞存活率(CV,CellViability):
其中:A为450nm波长光的吸收值;下标s表示含样品的待测孔,c表示不含样品的活细胞对照孔,b表示不含样品及细胞的空白对照孔。通过得到的不同配合物浓度下的细胞存活率绘制细胞毒性曲线,并据此读出配合物对该细胞系的半数致死浓度IC50。
利用上述方法对配合物对HeLa细胞系的毒性进行初筛,其中配合物1对人子宫颈癌细胞系HeLa的细胞毒性曲线如图2所示。然后对各配合物进行多细胞系的毒性选择性实验,相关结果如图1所示,其中A375为人恶性黑色素瘤细胞系,A549为人非小细胞肺癌细胞系,SW480为人结直肠癌细胞系,MCF7为原位ER阳性人乳腺癌细胞系。从图1可以看出,配合物1、11、5对于不同细胞系的24小时半数致死浓度处于0.1nM到2μM的水平,对癌细胞有明显杀伤效果。
同时,利用上述方法对实施例3制得的配合物3(3#)和顺铂进行多细胞系的毒性选择性对照实验,使用到的细胞系有Hela,HepG2肝癌细胞系,A375,MCF7,MOLT-4急性淋巴母细胞白血病细胞,MDA-MB-231高转移性恶性乳腺癌细胞系,A549,HEK293人肾上皮细胞系,COS7肾上皮细胞,DU145前列腺癌细胞,Raw264.7单核巨噬细胞。结果如下表1所示。
Table 1:in vitro Cytotoxicity of 3and cisplatin against differentcell lines(表1,配合物3与顺铂体外细胞毒性对照)
从表1可以看出,配合物3对于不同细胞系的24小时半数致死浓度处于0.1M到2μM的水平,相对顺铂,对癌细胞有明显杀伤效果。
实验例2
细胞培养与细胞毒性的测量
细胞实验所用细胞系来源为北京大学。细胞在37℃恒温、含有5%CO2以及饱和水蒸气气氛的细胞培养箱内进行培养。所用培养基为含有10%胎牛血清,100μg/mL青霉素和100U/mL链霉素的高糖杜氏改良伊格尔培养基。细胞在六孔培养板中生长,隔天传代。配合物的细胞毒性经由CCK-8试剂盒进行评估,方法为将细胞传代至96孔板中,每孔约含有25000个细胞以及200μL培养基。待其稳定贴壁生长后,将培养基换成含有不同浓度待测配合物的完全培养基,每个浓度做3孔平行实验。在培养箱中培养24小时后,吸去培养基,用100μL pH=7.4的PBS缓冲液洗涤3次后,在测试及对照孔中分别加入100μL含10%CCK-8溶液以及90%无血清培养基的混合液,置于培养箱中培养。约1小时后,用酶标仪测量试验及对照孔对450nm波长光的吸收值,并由下式计算各个配合物浓度下细胞存活率(CV,CellViability):
CV=(As-Ab)/(Ac-Ab)×100%
其中:A为450nm波长光的吸收值;下标s表示含样品的待测孔,c表示不含样品的活细胞对照孔,b表示不含样品及细胞的空白对照孔。通过得到的实施例1-6中不同配合物浓度下的细胞存活率绘制细胞毒性曲线,并据此读出配合物对该细胞系的半数致死浓度IC50。
安全指数(SI)根据下式计算:
b Safety Index(SI)=IC50(HUVEC)/IC50(Hela)
所使用的细胞系为:HeLa,HepG2,MCF7,SW480,A375,A549,正常结肠上皮细胞NCM460,人小胶质细胞CHEM5和人脐静脉血管内皮细胞HUVEC。
结果如下表2(配合物体外抗癌活性)所示,
Table 1.In vitro anticancer activities of complexes.a
aIC50值由MTT法测定。.
可知,多个配合物对不同的癌细胞系显示出抗癌活性,而3#和11#配合物对许多癌细胞系显示出最大抗癌活性,IC50值远低于其他配合物。此外,3#和11#配合物对HUVEC细胞的安全性指数分别为1.89和1.42,显示出对正常细胞的较低细胞毒性。结果表明3#和11#配合物在癌症治疗中具有显著应用能力。
实验例3
细胞成像实验
活细胞荧光成像所用仪器为Nikon A1R-si激光扫描共聚焦荧光显微镜(日本)。将细胞移植在0.1mM多聚赖氨酸处理过的圆形盖玻片上使其贴附,并置于完全培养基中培养24h,之后用待测配合物样品进行处理。处理完毕的活细胞样品用磷酸盐缓冲溶液润洗两次后置于显微镜下进行成像。仪器参数:物镜为60倍油镜,成像分辨率1024×1024,扫速为每秒0.5帧。成像时使用不同波段的激发光和检测器进行检测。
其中,使用实施例3制得的配合物3,488nm激光激发,585/65检测器通道检测。
结果如图3所示,图3中(1)分别为配合物3在细胞中分布荧光图,(2)为市售线粒体标记荧光图、(3)为(1)和(2)重叠后的图像,(4)为细胞无荧光图像。可知,配合物3在细胞中主要分布于线粒体中,当其聚集在肿瘤部位时也分布于肿瘤细胞的线粒体中。
实验例4
小鼠活体实验
活体荧光实验:HeLa(1.5×106)分别被移植在6周大雄性裸鼠的髋关节附近形成移植瘤。待肿瘤体积长至基本为200mm3之后,实施例3制得的配合物3(3#)和实施例4制得的配合物11(11#),使用生理盐水配制不同浓度的给药溶液,通过尾静脉注射进入小鼠体内,用量为1.4~6.4mg/kg。在注射药物后5min~72h间取多个时间点进行活体成像观察配合物3在小鼠体内的分布情况以及肿瘤的定位。所用仪器为Xenogen的活体成像系统(CaliperLife Sciences,Hopkinton,MA,USA),使用成像参数为500nm激发,560-620检测器通道检测。72h后将裸鼠解剖并取出其中的主要器官,置于成像仪下用相同参数进行成像,观察配合物在各个器官中的分布。
结果如图4中A所示,配合物3和配合物11在静脉注射72小时后在肿瘤组织中还积聚很多。图4中B和C中显示了配合物在主要器官心脏(heart)、肝脏(liver)、脾脏(spleen)、肺脏(lung)和肾脏(kidney)中的积聚,肝脏中3#和11#配合物的积累远远高于其他器官,而在心脏和脾脏中几乎没有累积。
此外,通过ICP-MS(电感耦合等离子体质谱仪)测定了主要器官中3#或11#配合物的浓度。肿瘤组织中3#和11#配合物的浓度分别为8.84和9.55μg/g,高于心脏、脾脏、肺脏和肾脏中的浓度,表明配合物可在肿瘤组织中积聚,这与荧光图像一致。
实验例5
活体抑瘤实验:
将携带HeLa移植瘤的裸鼠分为4组,每组8只。待肿瘤体积长至基本为200mm3之后,分别用顺铂(cisplatin)、实施例3制得的配合物3、实施例4制备的配合物11处理,设置肿瘤对照组(tumor)。药物用量为4μmol/kg,频率为2天1次。肿瘤体积(Tumor volume)由肿瘤长度(length)和宽度(width)计算得到,具体公式如下:
21天后将各组裸鼠处死并解剖。肿瘤抑制率(tumor inhibition)通过以下公式进行计算:
其中Wc和Wt分别为对照组和实验组的肿瘤质量。
治疗后,肿瘤体积和质量变化曲线如图5中A和B所示,配合物11#治疗效果优于配合物3#,配合物组治疗后肿瘤的体积和质量始终都小于顺铂组,实验组都优于对照组。
由图7中D、E和F所示,游离配合物3#和11#显著抑制肿瘤的生长,处理21天后,配合物3#和11#的肿瘤抑制率分别为56.8%和84.6%,而顺铂的肿瘤抑制率为29.9%。结果表明,游离镓配合物3#和11#具有比游离顺铂更好的抗肿瘤效果。
同时,由图6可知,在所有组别的治疗期间裸鼠体重没有显着波动,表明这些治疗具有良好的耐受性,并且在治疗期间没有引起急性副作用。
此外,通过H&E染色检查了肿瘤组织的组织学变化,如图7中D所示,肿瘤组织在治疗后表现出不同程度的坏死,配合物治疗效果优于顺铂。
留取血液样本进行血液学分析,研究顺铂、配合物3#和11#对裸鼠肝肾功能的影响。研究指标包括丙氨酸氨基转移酶(ALT)、尿素氮(BUN)、甘油三酯(TG)、肌酸激酶(CK)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)、肌酐(CREA)、高密度脂蛋白(HDLC)、乳酸脱氢酶(LDH)。
肾功能与BUN和CREA血液指标及肝功能有关,丙氨酸氨基转移酶(ALT)和天冬氨酸氨基转移酶(AST)在裸鼠血液中显示结果,如图8所示,顺铂可引起急性肝肾毒性,而配合物3#和11#可以显著减轻顺铂或肿瘤形成对肾脏和肝脏功能的损害,血液生化指标恢复至健康团体的水平。
另外,取心脏、脾脏、肺、肝、肾等部位进行H&E染色分析。
如图9所示,在实验条件下,在心脏、脾脏和肺中未发现显着的病理变化。但在顺铂治疗组观察到肝脏水肿变性和肾脏肿胀;而配合物3#和11#组肾脏没有受损,肝脏存在轻度受损。果表明配合物的潜在副毒性低于顺铂。
这些结果进一步证实了镓配合物3#和11#与顺铂相比具有更高的安全性和应用潜力。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明,不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解,在不偏离本发明精神和范围的情况下,可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进,这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种含有式Ⅰ或式Ⅱ所示结构的主族金属配合物,或其药学上可接受的盐、溶剂化物、非共价键复合物或前体药物,
所述主族金属配合物,包括其正离子,由希夫碱类平面四齿配体和p区主族金属离子组成。
2.根据权利要求1所述的主族金属配合物,其特征在于,
其中,M表示p区主族金属;
X代表二胺残基,其两侧亚胺键的氮原子以取代或不取代的C1-12烷基或C2-12烯基互相连接,或是作为取代或不取代的芳基或杂环芳基中的临位取代基;
Y为氢、C1-12烷基、卤素、卤素取代烷基、氰基、氨基、羰基、C1-12烷氧基或取代氨基;
Z为氢、C1-12烷基、卤素、硝基、羟基、巯基或羧基;
R1、R2、R3和R4为对配体骨架中苯环上的取代基,各自独立地选自氢、卤素、硝基、羟基、巯基、羧基、氨基、氰基、C1-12烷基、C2-12烯烷基、C2-12炔烷基、C1-8烷氧基、C2-8烯氧基、C2-8炔氧基、C1-8烷硫基、C3-8杂环基、芳基、C1-8烷酰基、C1-8烷酰胺基、C1-8烷基磺酰基、芳基磺酰基、C1-12烷基取代氨基或卤素取代C1-12烷基;
或者,R1、R2、R3和R4中相邻的两个取代基(R1与R2、R2与R3和/或R3与R4)可以成环。
3.根据权利要求1或2所述的主族金属配合物,其特征在于,所述式Ⅰ或式Ⅱ中的M为铝、镓、铟、铊、锗或锡中的一种;优选所述式Ⅰ或式Ⅱ中的M为铝、镓、铟、铊或锗中的一种,最好式Ⅰ或式Ⅱ中的M为铝、镓、铟或锗中的一种;
所述X两侧的氮原子以碳数1~5的脂肪链或取代脂肪链互相连接,或是作为芳香环的邻位取代基;优选所述式Ⅰ或式Ⅱ中的X选自-CH2-、-CH2-CH2-、-CH(CH3)-CH2-、-CH(CN)-CH(CN)-、-CH(CN)-CH2-、-CH2(Cl)-CH(CN)-、-CH2(OH)-CH(CN)-、-CH2(Cl)-CH2-、-CH2(OH)-CH2-、-CH=CH-、-CO-CH(CN)-、-C(CN)=C(CN)-、-CH=C(CN)-、-CH=C(Cl)-、-CH=CH-CH=CH-、-CH=C(CN)-CH=CH-、-CH=C(NH3)-或-CO-CH2-,或者作为取代或未取代的苯、萘、蒽、菲、吡啶、咪唑、吡咯、噻吩、呋喃、苯并吡咯或苯并呋喃的邻二取代基团;X为环状基团时通过相邻的两个环状骨架原子与对配体的亚氨基连接;
所述式Ⅰ或式Ⅱ中的Y为氢、卤素、氰基、C1-4烷基或C1-4烷氧基;
优选所述Y为氢、卤素、氰基、甲基、乙基、异丙基、甲氧基、乙氧基、卤素取代C1-3烷基或卤素取代C1-3烷氧基;
R1、R2、R3和R4各自独立地选自氢、卤素、硝基、羟基、巯基、羧基、氨基、氰基、C1-12烷基、C2-12烯烷基、C2-12炔烷基、C1-8烷氧基、C2-8烯氧基、C2-8炔氧基、C1-8烷硫基、C3-8杂环基、芳基、C1-8烷酰基、C1-8烷酰胺基、C1-8烷基磺酰基、芳基磺酰基、N,N-二(C1-6烷基)氨基、N-(C1-6烷基)-N-(C1-6烷基)氨基、N-(C1-6烷基)-N-C1-6炔烷基)氨基、N,N-二芳基氨基、N-(C1-6烷基)-N-芳基氨基、N-(C1-6烷基)-N-杂环基氨基、-CF3-、-ClCH2-、-ClCH2-CH2-、(CH3)2C(CH2Cl)-、CH2-CH2Cl-CH(CH3)2-或卤素取代的C3-6环状烷基,所述C3-6环状烷基包括卤素取代环己基、卤素取代环戊基和卤素取代甲基环戊基。
4.根据权利要求1~3之一所述的主族金属配合物,其特征在于,所述主族金属配合物还带有配体,如式Ⅲ和式Ⅳ所示:
M代表p区主族金属;X代表二胺残基,其两侧亚胺键的氮原子以碳数1~5的脂肪链或取代脂肪链互相连接,或是作为芳香环的临位取代基;Y为氢或烷基;R1、R2、R3和R4各自独立选自氢、卤素、硝基、羟基、氨基、取代氨基、烷基、烷氧基、卤素取代烷基、巯基或烷硫基,其中相邻的两个取代基R1与R2、R2与R3和/或R3与R4可以成环;L代表一个或多个轴向单齿配体,为卤素、氧配位小分子或氮配位小分子;Z为氢或烷基;
所述L表示一个或多个轴向单齿配体,包括阴离子配体、中性配体;所述L也可以是非配位阴离子;优选所述阴离子配体包括卤素(如氟、氯、溴、碘)离子、乙酸根离子;所述中性配体为氧配位或氮配位的配体,优选为溶剂分子,例如MeCN、MeOH、DMSO、DMF,
优选地,所述主族金属配合物(包括阳离子型)包括:
5.一种权利要求1~4之一所述主族金属配合物的制备方法,其特征在于,将式V所示水杨醛或取代水杨醛、式VI所示二胺前体以及主族金属盐MD置于有机溶剂L中,于50~150℃下进行反应12~24h,即得:
6.一种权利要求1~4之一所述主族金属配合物的制备方法,其特征在于,式Ⅳ可以按照以下反应方程式进行,将式Ⅶ所示配体以及主族金属盐MD置于有机溶剂L中,于50~150℃下进行反应12~24h,一步合成得到目标配合物分子:
7.一种使用权利要求1~4之一所述主族金属配合物为活性成分的药物组合物,包括药学可接受的辅料。
8.一种含有权利要求1~4之一所述主族金属配合物的药物制剂,所述制剂包括经胃肠道给药制剂和注射给药制剂,
经胃肠道给药制剂包括片剂、胶囊剂、口服溶液剂、口服乳剂、栓剂和颗粒剂;
注射给药制剂包括注射溶液、注射乳剂、注射缓释溶液剂、注射混悬剂。
9.含有式Ⅰ或式Ⅱ所示结构的主族金属配合物、药学可接受的盐、溶剂化物、非共价键复合物或前体药物,药物组合物或制剂在制备抗癌药物中的应用;
所述应用为制备治疗包括乳腺癌、肝癌、肺癌、黑色素瘤、前列腺癌、结肠癌、大肠癌、胶质母细胞瘤、肾癌、胰腺癌、胃癌、淋巴癌、宫颈癌、卵巢癌、食管癌、鼻癌、白血病、乳腺导管癌、胆囊癌、睾丸癌、贲门癌和甲状腺癌的药物中的应用;
药物的剂量水平为0.01~200mg/kg体重每天,或者每个病人每天0.5~14g。
10.一种含有式Ⅰ或式Ⅱ所示结构的主族金属配合物、盐、溶剂化物、非共价键复合物或前体物质,在光标记特别是荧光标记中的用途;
优选在荧光成像、靶向制剂、用药监测、发光材料、有机发光二极管、染料敏化太阳能电池中的应用。
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