CN113150034B - 一种双核金属铱配合物及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医药技术领域，特别涉及种一种双核金属铱配合物及其制备方法和应用。本发明的式(I)所示的双核环金属化铱光敏剂在黑暗情况下对肿瘤细胞没有毒性，但是在光照条件下对肿瘤细胞具有很强的生长抑制能力，对于研究高效低毒的抗肿瘤药物具有重要的意义，可进一步制备抗肿瘤药物，具有较大的应用前景。

Description

一种双核金属铱配合物及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及医药技术领域，特别涉及种一种双核金属铱配合物及其制备方法和应用。

背景技术

根据世界卫生组织发布的2020全球最新癌症数据(全球癌症中心报告)，2020年全球新发癌症病例1929万例，2020年全球癌症死亡病例996万例。全球乳腺癌新发病例高达226万例，取代肺癌，成为全球第一大癌。更值得注意的是，2020年全球新发癌症病例1929万例中，中国新发癌症457万人，占全球23.7％，远超世界其他国家。尽管科学家们在癌症预防治疗方面有了很深入的研究，但是全球癌症的发病率和死亡率仍在不断上升，癌症仍是威胁人类健康的重大疾病。

全球在肿瘤治疗药物的开发上花费巨大，临床实验复杂性也在逐渐增加。恶性肿瘤的治疗手段主要有手术、化学治疗、放射治疗及免疫治疗等，但目前应用的治疗手段仍存在疗效欠佳、复发及转移等情况，最终治疗效果较差导致不良结果。因此，如何让高效治疗肿瘤成为了亟待解决的重大难题。

作为肿瘤治疗领域的一种新型治疗手段，光动力治疗具有非侵入性、良好定域性、副作用少等有点，可以有效促进患病组织的快速愈合并且降低长期发病率。光动力治疗的基本原理是利用光激发聚集在肿瘤细胞内部的光敏剂，产生高毒性的活性氧，从而通过多种机制诱导肿瘤细胞死亡，同时光动力治疗还能激发局部的免疫反应，降低肿瘤治愈后复发的可能性，获得良好的治疗效果。根据活性氧种类和产生方式的不同，光动力治疗可分为I型(光致电子转移产生氧自由基)和II型(能量转移产生单线态氧)。

光敏剂的光动力活性强弱、光吸收特性优劣和暗毒性大小决定了光动力治疗的治疗效率和生物安全性。金属配合物由于其分子结构具有良好的可塑性，在配体上引入活性基团比较简易且性质稳定。且因铱配合物本身携带电荷的性质使其具有较强的被细胞摄取的能力，开发成光敏剂有着广大的临床应用前景。目前在金属铱配合物应用于光动力治疗已经有了较多的研究，但是目前已被研究开发的铱配合物数量稀少，所采用的激发光大多为紫外光，对组织的穿透性差，且对健康组织的毒性较强，我们仍需要进一步开发暗毒性低、具有长波长光吸收的铱配合物供临床选择。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种双核金属铱配合物。

本发明的另一个目的在于提供上述双核金属铱配合物的制备方法。

本发明的另一个目的在于提供上述双金属铱配合物的应用。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种双核金属铱配合物，其结构式如式(I)所示：

简记为简记为Ir1。

本发明式(I)所示的双核环金属化铱光敏剂在无光照情况下，对人的正常细胞与肿瘤细胞几乎不表现毒性，但是在光照条件下对人肝癌细胞株(HepG2)表现有很强的生长抑制能力，表明本发明的光敏剂在作用上区别于一般铱配合物光敏剂，有暗毒性低而光毒性强的特点，在低毒性抗肿瘤药物的研发上有重要意义。

所述双核金属铱配合物的制备方法，包括以下步骤：

S1.将对苯二甲醛和1-(吡啶-2-基)乙酮反应得到4,4-(1,4-亚苯基)双(2,2:6,2-四吡啶)；

S2.氯化铱(III)与4,4-(1,4-亚苯基)双(2,2:6,2-四吡啶)反应生成(Ir-tpy-Cl₃)₂；

S3.(Ir-tpy-Cl₃)₂再和2-苯基吡啶反应即得；

所述的对苯二甲醛、1-(吡啶-2-基)乙酮、4,4-(1,4-亚苯基)双(2,2:6,2-四吡啶)、(Ir-tpy-Cl₃)₂中间产物和2-苯基吡啶的结构式分别为：

优选地，所述步骤S1中，苯二甲醛与1-(吡啶-2-基)乙酮和乙醇、NaOH、浓度为25～30％的NH₃·H₂O在室温下反应生成4,4-(1,4-亚苯基)双(2,2:6,2-四吡啶)配体。

优选地，所述步骤S2中，氯化铱(III)与4,4-(1,4-亚苯基)双(2,2:6,2-四吡啶)反应的摩尔比为(2～3):1，以乙二醇为溶剂在160～190℃温度下回流反应10～30min。

优选地，所述步骤S3中，(Ir-tpy-Cl₃)₂和2-苯基吡啶反应的摩尔比为1:(2～3)，以乙二醇为溶剂在160～190℃温度下回流反应20～30h。

所述双核金属铱配合物在制备光敏剂中的应用。

所述双核金属铱配合物在制备抗癌药物中的应用。

所述双核金属铱配合物在制备抗肝癌药物中的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

本发明的式(I)所示的双核环金属化铱光敏剂在黑暗情况下对肿瘤细胞没有毒性，但是在光照条件下对肿瘤细胞具有很强的生长抑制能力，对于研究高效低毒的抗肿瘤药物具有重要的意义，可进一步制备抗肿瘤药物，具有较大的应用前景。

附图说明

图1本发明双核金属铱配合物的结构式；

图2本发明双核金属铱配合物的核磁共振氢谱图；

图3本发明双核金属铱配合物光稳定性紫外-可见光光谱图；

图4本发明双核金属铱配合物的黏度响应荧光光谱图；

图5本发明双核金属铱配合物对人肝癌细胞株(HepG2)的暗毒性和光毒性；

图6本发明双核金属铱配合物的合成路线图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

下述实验例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，为可从商业途径得到的试剂和材料。

实施例1

如图1所示化合物(I)的制备方法，具体的合成路线如图6所示：

S1.将对苯二甲醛和1-(吡啶-2-基)乙酮反应得到4,4-(1,4-亚苯基)双(2,2:6,2-四吡啶)

对苯二甲醛(1.34g,10mmol)与1-(吡啶-2-基)乙酮(4.84g,40mmol)和C₂H₅OH(90mL)、NaOH(3.00g)、NH₃·H₂O(28％,60mL)在室温下反应生成4,4-(1,4-亚苯基)双(2,2:6,2-四吡啶)配体，4h后将形成的沉淀过滤掉，用水和乙醇洗涤，所得的固体进一步干燥得到4.65g淡黄色粉末，产率86％；

S2.氯化铱(III)与4,4-(1,4-亚苯基)双(2,2:6,2-四吡啶)反应生成(Ir-tpy-Cl₃)₂将三氯化铱(III)(0.71g，2mmol)和4,4-(1,4-亚苯基)双(2,2:6,2-四吡啶)(0.54g，1mmol)的混合物在乙二醇加热至180℃，反应15分钟后将反应降至室温，析出物用水洗涤，在真空中干燥后得到橙红色固体(Ir-tpy-Cl₃)₂中间产物0.84g，产率74％；

S3(Ir-tpy-Cl₃)₂再和2-苯基吡啶反应

(Ir-tpy-Cl₃)₂(1.14g，1mmol)和2-苯基吡啶(0.31g，2mmol)在乙二醇180℃加热回流条件下反应24小时，冷却至室温，加入饱和六氟磷酸铵水溶液，搅拌1小时，有沉淀析出，抽滤得粗产物，烘干，经氧化铝柱层析纯化，洗脱剂为二氯甲烷/甲醇＝99/1(v/v)，得到黄棕色固体配合物0.61g，即得Ir1产率为38％。通过质谱和核磁表征，ESI-MS:[M-2PF₆]²⁺(m/z)652；¹H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ9.93(d,J＝5.6Hz,2H),9.47(s,2H),9.07(d,J＝8.1Hz,4H),8.73(s,2H),8.55(d,J＝8.5Hz,2H),8.32(q,J＝8.9,8.4Hz,4H),8.00(d,J＝7.7Hz,2H),7.89–7.82(m,2H),7.76(d,J＝5.6Hz,2H),7.63–7.59(m,2H),7.44–7.35(m,2H),7.26(dd,J＝8.4,2.3Hz,4H),6.98(t,J＝7.5Hz,2H),6.81(t,J＝7.5Hz,2H),6.67(s,4H),6.18(d,J＝7.6Hz,2H).如图2为化合物(I)的核磁共振氢谱图。

实验例1

Ir1光稳定性紫外-可见光光谱图的检测

将含Ir1(10μM)的水溶液用465nm光源(6.5mw/cm²)光照5分钟后进行紫外-可见光光谱扫描检测，总光照时长为30分钟。

由图3可知，Ir1经30分钟光照后测定得到的紫外-可见光光谱图与Ir1光照前的紫外-可见光光谱图基本相同，各特征吸收峰的吸光度与最大吸收波长基本保持一致，说明Ir1的光稳定性良好。

实验例2

Ir1的黏度响应荧光光谱图的检测

配置含Ir1(10μM)的不同比例的甘油/水(v/v)溶液，采用荧光分光光度计检测溶液在405nm波长光的激发下的荧光光谱。由图4可见，随着甘油的比例增加，即溶液黏度增大，Ir1的荧光强度逐渐增强，因此Ir1的荧光发射强度与溶液黏度有关。

实验例3

Ir1应用于癌症的光动力治疗

利用MTT比色法来分析铱配合物对人肝癌细胞株(HepG2)的抗增殖效应。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595nm处有吸收，故可用595nm处的吸光度来分析细胞增殖情况。

MTT实验步骤如下：

先复苏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。

待细胞到达对数生长期时，以5000个/孔的细胞密度接种至5块96孔板中(每孔用100μL培养液培养细胞，四板为光照组，另一板为黑暗对照组)，放置于培养箱(310K，5％CO₂)中培养。

待其贴壁后，吸出原有培养基，每孔分别加入100μL含有200、100、10、1、0.1、0.01、0.001、0.0001μM共8个浓度的铱配合物的新鲜培养液，轻轻晃匀，在恒温箱中避光孵育。

孵育8h后，将光照组的细胞培养板置于465nm、525nm、595nm和635nm的光源下光照，光剂量分别为11.7J/cm²、11.64J/cm²、11.98J/cm²和11.52J/cm²，然后放回培养箱继续避光孵育40h(黑暗对照组的细胞一直置于培养箱中避光培养)。

孵育40h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595nm处的吸光度，计算细胞增殖抑制率，求出IC_{5 0}值(抑制率等于50％的时候的药物浓度)。

如图5所示，采用MTT法检测不同浓度的铱配合物在黑暗与光照处理条件下对肝癌细胞株(HepG2)的杀伤作用由于是否光照而效果不同，在无光照情况下，对肝癌细胞株(HepG2)没有毒性(IC₅₀>200μM)，但是在光照条件下对肝癌细胞株(HepG2)具有很强的生长抑制能力(IC_50-465nm＝1.01μM、IC_50-525nm＝0.33μM)，其中在绿光525nm光源激发下Ir1的抗肿瘤作用最强，并且在长波长光源如595nm和635nm激发下Ir1也具有一定的抗肿瘤作用。

以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已，并不用以限制本发明专利，凡在本发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种双核金属铱配合物，其特征在于，其结构式如式(I)所示：

2.权利要求1所述双核金属铱配合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.将对苯二甲醛和1-(吡啶-2-基)乙酮反应得到4,4-(1,4-亚苯基)双(2,2:6,2-四吡啶)；

S2.氯化铱(III)与4,4-(1,4-亚苯基)双(2,2:6,2-四吡啶)反应生成(Ir-tpy-Cl₃)₂；

S3.(Ir-tpy-Cl₃)₂再和2-苯基吡啶反应，然后加入六氟磷酸铵水溶液反应，即得；

所述(Ir-tpy-Cl₃)₂的结构式为：

3.根据权利要求2所述双核金属铱配合物的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，苯二甲醛与1-(吡啶-2-基)乙酮和乙醇、NaOH、浓度为25～30％的NH₃·H₂O在室温下反应生成4,4-(1,4-亚苯基)双(2,2:6,2-四吡啶)配体。

4.根据权利要求2所述双核金属铱配合物的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，氯化铱(III)与4,4-(1,4-亚苯基)双(2,2:6,2-四吡啶)反应的摩尔比为(2～3):1，以乙二醇为溶剂在160～190℃温度下回流反应10～30min。

5.根据权利要求2所述双核金属铱配合物的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，(Ir-tpy-Cl₃)₂和2-苯基吡啶反应的摩尔比为1:(2～3)，以乙二醇为溶剂在160～190℃温度下回流反应20～30h。

6.权利要求1所述双核金属铱配合物在制备光动力学治疗光敏剂中的应用。

7.权利要求1所述双核金属铱配合物在制备抗肝癌药物中的应用。

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