CN112125887B - 一种基于联吡啶的配体化合物及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医药化合物领域，具体涉及一种基于联吡啶的配体化合物及其制备方法和应用，本发明以联吡啶为基础得到的新型配体化合物，在可见光区域内具有更好的吸收能力，有利于合成吸收范围更广的配合物，提高光动力治疗活性，对癌细胞生长具有抑制作用，尤其对人宫颈癌(HeLa细胞)具有很强的生长抑制能力，优于常见的联吡啶配体，有助于开发高效的抗癌药物。

Description

一种基于联吡啶的配体化合物及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及医药化合物领域，具体涉及一种基于联吡啶的配体化合物及其制备方法和应用。

技术背景

自二十世纪以来，癌症已成为困扰人类健康的主要危害之一。全球每年约有880万人死于癌症，占总死亡人数近六分之一，每年全球被确诊癌症患者达1400万，我国每年约有220万死于癌症，且呈每年逐步上升趋势。癌症治疗主要包括手术治疗、放射治疗、化学治疗三个方面。化学治疗，即用化学合成药物治疗疾病的方法。化疗是目前治疗肿瘤及某些自身免疫性疾病的主要手段之一，化疗是指应用药物治疗癌症，这些特殊的药物可杀灭肿瘤细胞，目前已超过50种化疗药物，这些抗肿瘤药物多为核苷类，有较强的毒副作用，且长期使用容易使肿瘤细胞产生抗药性。与有机化合物相比,金属配合物分子结构具有更好的可塑性，容易在配体上引入其它分子活性基团，可以针对不同的底物结合环境进行相应的结构修饰；而且金属配合物相对比较稳定，容易在体内环境产生药效。

金属铂类化学药物是癌症治疗的常用的化疗药物，具有抗癌谱广、疗效确切等特点。其中广泛使用的铂类抗癌药顺铂，卡铂和奥沙利铂在世界范围内已成功地用于治疗各种癌症，例如卵巢癌，睾丸癌和其他癌症。但是，随着研究的深入，人们发现铂类抗癌药物在使用过程中细胞会逐渐积累耐药性，降低药物对肿瘤细胞的杀伤作用，进而使得药物失效。因此，近年来对于非铂类金属抗肿瘤药物的研究逐渐增多。

非铂类金属配合物由于其可调的物理和生物学特性，在癌症的诊断和治疗中显示出了巨大的潜力。非铂类金属配合物利用其长寿命的磷光、良好的光稳定性和高量子产率，已经发展成为跟踪亚细胞细胞器的显像剂，同也被被开发用于肿瘤光动力治疗活性，在肿瘤诊疗领域具有极大的应用前景。然而传统的铱配合物由于选用2-苯基吡啶等光吸收能力差的配体，导致光吸收性能较差，光动力治疗活性不高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的问题，提供了一种基于联吡啶的配体化合物及其制备方法和应用。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种基于联吡啶的配体化合物，所述化合物的结构式如式I：

其中，R1和R2选自式II、式III、式IV或H，R1和R2不同为H；式II、式III和式IV的结构式为：

其中，式II、式III和式IV结构式中的X为与式I相接的位置。

优选地，所述R1和R2的结构式均为式II。R1和R2均为式II时，简记为bpyCN，化合物的结构为：

优选地，所述R1和R2的结构式均为式III。R1和R2均为式III时，简记为bpySN，化合物的结构为：

优选地，所述R1和R2的结构式均为式IV。R1和R2均为式IV时，简记为bpyPCN，化合物的结构为：

优选地，所述式II、式III和式IV结构式中N⁺结合I^-。

上述基于联吡啶配体化合物的制备方法，包括以下步骤：

S1.将2-2’-二甲醛与1,2,3,3-四甲基-3H-吲哚鎓碘化物、3-乙基-2-甲基碘化苯并噻唑鎓或1-乙基碘化2，3，3-三甲基苯并吲哚中的一种或两种在保护气的作用下避光加热回流18～20h；

S2.将步骤S1回流之后的产物进行分离纯化，即得。

优选地，步骤S1中反应的溶剂为吡啶或乙醇，保护气为氩气。更优选地，反应温度为70～90℃，回流反应时间为19h。步骤S2的纯化方法，包括回流反应完毕之后，冷却至室温，用乙醚洗涤3～4次，获得上述bpyCN化合物、bpySN化合物和bpyPCN化合物，然后干燥分别得到棕色固体、橘黄色固体和红棕色固体。最后将得到的固定进一步经乙醇重结晶纯化得到目标产物。

上述基于联吡啶配体化合物在抗癌药物中的应用。

上述化合物在抗实体瘤癌症药物中的应用。

上述化合物在抗HeLa癌细胞的药物中的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

本发明公开的一种基于联吡啶的配体化合物，在可见光区域内具有更好的吸收能力，有利于合成吸收范围更广的配合物，提高光动力治疗活性，对癌细胞生长具有抑制作用，尤其对人宫颈癌(HeLa细胞)具有很强的生长抑制能力，优于常见的联吡啶配体，有助于开发高效的抗癌药物。

附图说明

图1本发明实施例所获得的配体化合物的结构式；

图2本发明实施例所获得的配体化合物在不同溶剂中的紫外可见吸收光谱图；

图3本发明实施例所获得的配体化合物在不同溶剂中的荧光光谱图；

图4本发明实施例所获得的配体化合物对宫颈癌细胞株的毒性测试图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例和附图将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

除特殊说明，本实施例中所用的设备均为常规实验设备，所用的材料、试剂无特殊说明均为市售得到，无特殊说明的实验方法也为常规实验方法。

本实施例主要采用的试剂包括2,2'-联吡啶-4,4'-二甲醛、1,2,3,3-四甲基-3H-吲哚鎓碘化物、3-乙基-2-甲基碘化苯并噻唑鎓、1-乙基碘化2,3,3-三甲基苯并吲哚的结构式分别为：

实施例1

bpyCN化合物的合成，其结构式为：

bpyCN的合成方法具体为：

2,2'-联吡啶-4,4'-二甲醛(0.106g,0.5mmol)和1,2,3,3-四甲基-3H-吲哚鎓碘化物(0.301g,1mmol)的混合物在吡啶/乙醇(16mL；1:15v/v)中加热至80℃，在氩气环境下避光反应19小时后将反应降至室温，析出物用乙醚过滤洗涤，将获得的粗产物经乙醇重结晶得到红棕色晶体，所得的晶体进一步干燥得到0.241g红棕色粉末，产率62％。通过核磁表征，其分子式为C₃₆H₃₆I₂N₄，¹H NMR(500MHz,DMSO-d₆)δ9.07(d,J＝1.7Hz,2H),9.00(d,J＝5.1Hz,2H),8.57(d,J＝16.6Hz,2H),8.33(dd,J＝5.1,1.7Hz,2H),8.07–7.98(m,4H),7.97–7.93(m,2H),7.75–7.66(m,4H),4.29(s,6H),1.86(s,12H)。

实施例2

bpySN化合物的合成，其结构式为：

bpySN的制备方法具体为：

2,2'-联吡啶-4,4'-二甲醛(0.106g,0.5mmol)和3-乙基-2-甲基碘化苯并噻唑鎓(0.305g,1mmol)的混合物在吡啶/乙醇(16mL；1:15v/v)中加热至80℃，在氩气环境下避光反应19小时后将反应降至室温，析出物用乙醚过滤洗涤，将获得的粗产物经乙醇重结晶得到橘黄色晶体，所得的晶体进一步干燥得到0.224g橘黄色粉末，产率57％。通过核磁表征，其分子式为C₃₂H₂₈I₂N₄S₂，¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆)δ8.99–8.96(m,2H),8.55(d,J＝8.1Hz,2H),8.43–8.40(m,4H),8.20(dd,J＝5.2,1.7Hz,2H),7.99–7.85(m,4H),5.09(q,J＝7.1Hz,4H),1.53(t,J＝7.2Hz,6H)。

实施例3

bpyPCN化合物的合成，其结构式为：

bpyPCN的制备方法具体为：

2,2'-联吡啶-4,4'-二甲醛(0.106g,0.5mmol)和1-乙基碘化2,3,3-三甲基苯并吲哚(0.365g,1mmol)的混合物在吡啶/乙醇(16mL；1:15v/v)中加热至80℃，在氩气环境下避光反应19小时后将反应降至室温，析出物用乙醚过滤洗涤，将获得的粗产物经乙醇重结晶得到红棕色晶体，所得的晶体进一步干燥得到0.294g红棕色粉末，产率65％。通过核磁表征，其分子式为C₄₆H₄₄I₂N₄，¹H NMR(500MHz,DMSO-d₆)δ9.11(d,J＝1.6Hz,2H),9.03(d,J＝5.1Hz,2H),8.71(d,J＝16.5Hz,2H),8.51(d,J＝8.4Hz,2H),8.42–8.35(m,4H),8.30–8.22(m,4H),8.07(d,J＝16.6Hz,2H),7.87(ddd,J＝8.3,6.8,1.4Hz,2H),7.80(t,J＝7.6Hz,2H),5.00(q,J＝7.3Hz,4H),2.10(s,12H),1.61(t,J＝7.3Hz,6H)。

实验例1

利用紫外分光光度计来分析实施例获得的配体化合物和二联吡啶(bpy)在不同溶剂中的紫外吸收能力。具体的测量实验步骤如下：

(1)用二甲基亚砜(DMSO)溶剂配制10mM的bpy、bpyCN、bpySN、bpyPCN溶液；

(2)用八种不同的溶剂(DMSO、DMF、H₂O、CH₃OH、CH₃CN、EG、EA、CH₂Cl₂)将bpy、bpyCN、bpySN、bpyPCN(10mM)溶液稀释成10μM溶液于紫外光谱仪250～700nm范围内测量其紫外可见光区域的吸收强度。

如图2所示，将bpyCN、bpySN、bpyPCN配体的紫外谱图与对照bpy的谱图进行对比，其中可以看出本发明的配体化合物较常规的bpy来说，在紫外可见光区域的吸收范围更广且强度更高，有利于合成吸收范围更广的配合物用作为光敏剂，提高光敏剂的吸收效率。

实验例2

利用荧光分光光度计来分析上述实施例获得的配体化合物以及联吡啶(bpy)在八种不同溶剂中的荧光光谱图进行对比，从而分析配体的荧光发射能力。

荧光光谱测量实验步骤如下：

(1)用DMSO溶剂配制10mM的bpy、bpyCN、bpySN、bpyPCN溶液；

(2)用八种不同的溶剂(DMSO、DMF、H₂O、CH₃OH、CH₃CN、EG、EA、CH₂Cl₂)将bpy、bpyCN、bpySN、bpyPCN(10mM)溶液稀释成5μM溶液于荧光光谱仪425～800nm范围内(λex＝405nm)测量其荧光强度。

如图3所示，将bpyCN、bpySN、bpyPCN配体的荧光谱图与对照bpy的荧光谱图进行对比，其中可以看出本发明的配体较常规的bpy配体来说，其荧光强度更强，有利于合成配合物以用作光敏剂。

实验例3

利用MTT比色法来分析配体化合物对人宫颈癌(HeLa细胞)的抗增值效应。MTT，中文名叫噻唑蓝，是一种四唑盐，在活细胞中，线粒体内的琥珀酸脱氢酶可将MTT还原，生成一种蓝紫色产物-甲臜(可溶于DMSO)，且该产物在570nm处有吸收峰，故可用A_570nm来分析细胞增殖情况。

MTT实验具体步骤如下：

(1)复苏1管肿瘤细胞，用新鲜培养液(DMEM培养基+10％胎牛血清+1％盘尼西林和链霉素)培养，传代2次后使用；

(2)待细胞到达对数生长期时，以5000个/孔的细胞密度接种至2块96孔板中(每孔用100μL培养液培养细胞，一板为光照组，另一板为黑暗对照组)，送入恒温箱(37℃,5％CO₂)中培养；

(3)待其贴壁后，吸出原有培养基，每孔加入100μL含有200、100、10、1、0.1、0.01μM共6个浓度的配体及bpy对照品的新鲜培养液，轻轻晃匀，在恒温箱中避光孵育；

(4)孵育16h后，将光照组的细胞培养板置于465nm波长蓝光灯下光照30min(功率:11.7J)，然后放回培养箱继续避光孵育32h(黑暗对照组的细胞一直置于温箱中避光培养)；

(5)孵育32h后，在每孔中加入10μL MTT(5mg/mL)，于37℃温箱中继续孵育4h后，吸去上清液，每孔加100μL二甲基亚砜(DMSO)，用酶联免疫检测仪检测A_570nm，计算细胞增殖抑制率。

如图4所示，MTT法检测不同浓度的配体化合物在黑暗和光照处理条件下与bpy配体相比对人宫颈癌细胞(HeLa)的杀伤作用效果不同，在无光照情况下(A图)，随着配体浓度的增加，bpyCN和bpyPCN配体杀伤作用较强；在光照条件下(B图)，随着配体浓度的增加，bpyCN和bpyPCN配体较bpy配体的杀伤作用也明显增强；其中可以看出bpyCN和bpyPCN配体对人宫颈癌具有很强的生长抑制能力。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种基于联吡啶的配体化合物，其特征在于，所述化合物的结构式如式I：

其中，R1和R2选自式II、式III或式IV；式II、式III和式IV的结构式为：

其中，式II、式III和式IV结构式中的X为与式I相接的位置。

2.根据权利要求1所述基于联吡啶的配体化合物，其特征在于，所述R1和R2的结构式均为式II。

3.根据权利要求1所述基于联吡啶的配体化合物，其特征在于，所述R1和R2的结构式均为式III。

4.根据权利要求1所述基于联吡啶的配体化合物，其特征在于，所述R1和R2的结构式均为式IV。

5.根据权利要求1所述基于联吡啶的配体化合物，其特征在于，所述式II、式III和式IV结构式中N⁺结合I^-。

6.权利要求1至5任一项所述基于联吡啶配体化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.将2,2'-联吡啶-4,4'-二甲醛与1,2,3,3-四甲基-3H-吲哚鎓碘化物、3-乙基-2-甲基碘化苯并噻唑鎓或1-乙基碘化2，3，3-三甲基苯并吲哚中的一种或两种在保护气的作用下避光加热回流18～20h；

S2.将步骤S1回流之后的产物进行分离纯化，即得。

7.权利要求1至5任一项所述基于联吡啶配体化合物在制备抗癌药物中的应用。

8.根据权利要求7所述应用，其特征在于，在制备抗实体瘤癌症药物中的应用。

9.根据权利要求7所述应用，其特征在于，在制备抗HeLa癌细胞的药物中的应用。

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