CN116284144A - 一种铱配合物及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铱配合物及其制备方法和应用，属于医药技术领域。申请人的试验结果表明，该配合物对某些肿瘤细胞株具有极为显著的抑制活性，且大大高于顺铂，有望用于抗肿瘤药物的制备。本发明所述配合物是由下述式(L₃)所示配体与下述式(1)所示化合物置于有机溶剂中进行配位反应而得；

Description

一种铱配合物及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种铱配合物及其制备方法和应用，属于医药技术领域。

背景技术

近年来，金属有机铱配合物被发现具有一些独特的抗肿瘤机制(如可以作为蛋白-蛋白相互作用的抑制剂)，因而具有非常优越的抗癌活性，是非常有希望替代铂类药物的一类金属药物。

另一方面，结构通式为[Ir(C^N)2(N^N)]+的八面体构型“磷光环金属化铱(III)配合物”(phosphorescent iridium complexes)因具有量子产率高、斯托克斯位移大、发光寿命长、光稳定性好、细胞渗透能力强等优点而在生物成像和生物传感等方面被广泛应用。目前尚未见有N^N配位的5-氨基-1,10-邻菲罗啉配体与两个相同的C^N结构的二齿配体配位构筑的金属铱配合物及其制备方法和应用的相关报道，也未见有上述构筑所得铱配合物通过调控鞘脂代谢通路发挥抗肿瘤作用的相关报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构新颖，具有双发射荧光且对某些肿瘤细胞毒性高的铱配合物及其制备方法和应用。

本发明所述的铱配合物为具有下述式(III)所示结构的配合物或其药学上可接受的盐：

述式(III)所示结构的铱配合物的制备方法，主要包括以下步骤：取下述式(L₃)所示配体与下述式(1)所示化合物置于有机溶剂中进行配位反应，得到目标配合物粗品；

上述制备方法中，式(L₃)所示配体与式(1)所示化合物的摩尔比为化学计量比，在实际的操作中，式(1)所示化合物可以相对过量，以确保配体反应效率达到最大；同时，过量的化合物(1)较容易除去。

上述制备方法中，所述的有机溶剂优选为选自甲醇、乙醇、丙醇、叔丁醇、乙二醇甲醚、二氯甲烷和氯仿中的一种或两种以上的组合。所述有机溶剂的用量以能够溶解参加反应的原料为宜，通常情况下，以1mmol的式(L₃)所示配体为基准，所有参加反应的原料通常用80～150mL的有机溶剂来溶解。

上述制备方法中，配位反应可以在加热或不加热或冰浴条件下进行，相对而言，反应在加热条件进行时能够获得更高的产率。本申请中，优选配位反应在≥40℃的条件下进行，更优选是在50～70℃条件下进行。反应过程中采用TLC跟踪监测反应是否完全。根据申请人的经验，当反应在50～70℃条件下进行时，反应时间控制在6～12h较为适宜。

为了进一步提高反应产率，优选配位反应在惰性气氛(如氮气、氩气等)保护且避光的条件下进行。

上述制备方法制得的是目标配合物的粗品，可采用现有常规的纯化方法对其进行纯化以提高目标配合物的纯度，因此，本发明所述制备方法进一步包括对制得的目标配合物粗品进行纯化的步骤。在本申请中，优选采用酸性氧化铝柱色谱法过柱分离来进行纯化，洗脱时以二氯甲烷和无水甲醇的组合物为冼脱剂。在洗脱剂的组成中，二氯甲烷和无水甲醇的体积比优选为200：1～10，进一步优选为100：1～10，更优选为100：8。

本发明所述制备方法中，涉及的原料式(1)所示化合物为二氯桥联二聚体[Ir(C^N)₂(μCl)]₂，可参考现有文献(S.Sprouse,K.A.King,P.J.Spellane,R.J.Watts,Photophysical effects of metal-carbonσbonds in ortho-metalated complexes ofIr(III)and Rh(III),Journal of the American Chemical Society.106(1984)6647-6653)进行制备。涉及的原料式(L₃)所示配体可直接购买，也可自行设计合成路线进行制备，在此不再详述。

本发明还提供上述式(III)所示结构的铱配合物或其药学上可接受的盐在制备抗肿瘤药物中的应用，具体是在制备荧光定位靶向于线粒体的靶向抗癌药物中的应用。

本发明进一步包括一种药物组合物，它含有治疗上有效剂量的上述式(III)所示结构的铱配合物或其药学上可接受的盐以及药学上可接受的辅料。

与现有技术相比，本发明提供了一例结构新颖的多吡啶环金属铱配合物及其制备方法和应用，申请人的试验结果表明，该配合物对某些肿瘤细胞株具有极为显著的抑制活性，且大大高于顺铂，有望用于抗肿瘤药物的制备。此外，本发明所述配合物的制备方法简单、反应条件温和、成本低廉。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的配合物III的晶体结构图。

图2为配合物III(对应图中4-2)对胰腺癌MIA-paca 2荷瘤裸鼠的体内抗肿瘤活性研究实验结果图，其中(A)为不同剂量浓度的配合物III和低剂量浓度的顺铂，在给药27天后对瘤块体积的影响曲线；(B)为给药27天后，瘤块重量变化情况的柱状图；(C)为给药27天后，裸鼠体重的变化曲线；(D)为瘤块变化图片。

图3为配合物III(2μM)给药前后胰腺癌细胞的透射电镜图。

图4为配合物III(2μM)在胰腺癌3D细胞微球的富集荧光图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

对以下实施例或实验例中出现的一些简称解释如下：

配合物III表示式(III)所示结构的铱配合物；

配体L₃表示式(L₃)所示配体；

化合物1表示式(1)所示化合物。

实施例1

将配体L₃(100mg,200μmol)和化合物2(89mg，100μmol，1eq)置于圆底烧瓶中，加入30mL无水甲醇-二氯甲烷(v:v＝1:1)的混合溶液中，在氮气保护且避光条件下，60℃环境中回流8h，停止反应，减压蒸馏除去溶剂，粗产物经酸性氧化铝柱分离纯化(二氯甲烷：无水甲醇＝100:8，体积比)，得到黄棕色粉末状固体54.5mg,产率70％。¹H NMR(500MHz,DMSO)δ9.14(d,J＝8.6Hz,1H),8.52(dd,J＝8.1,0.9Hz,2H),8.37(dd,J＝8.5,1.2Hz,1H),8.12(dd,J＝5.1,1.1Hz,1H),7.98–7.91(m,4H),7.87(dd,J＝8.7,4.1Hz,3H),7.70(dd,J＝5.0,1.3Hz,1H),7.60(dd,J＝8.4,5.0Hz,1H),7.55(t,J＝7.2Hz,2H),7.50–7.44(m,2H),7.19(dd,J＝15.8,8.0Hz,2H),7.13(d,J＝7.9Hz,3H),6.30(dd,J＝16.9,7.0Hz,2H).HRMS(m/z)(ESI):[C₃₈H₂₅IrN₅-Cl⁺]⁺,Calad for:744.173，found:744.775.

进一步的，采用二氯甲烷(20mL)溶解20mg上述获得的配合物III粉末，加热回流5h。冷却至室温后，过滤，滤液于室温条件下放置7天，析出深黄色的方块状单晶，通过单晶X射线衍射仪分析晶体结构，晶体学数据分别如下述表1和表2所示。

表1配合物III的晶体学和结构修正的数据

表2配合物III的中心金属铱与配位原子的键长

和键角[°]

因此，可以确定实施例所得黄棕色粉末状固体为目标配合物III，培养所得的深黄色方块状单晶即为配合物III的单晶，其晶体结构图如图1所示，结构式如下式(III)所示：

实施例2

重复实施例1，不同的是，有机溶剂改为乙醇。

结果得到黄棕色粉末状固体。产率65％。

对本实施例所得产物进行高分辩质谱、核磁共振氢谱分析，同时对本实施例所得产物进一步培养形成单晶，并对所得单晶进行单晶X射线衍射仪分析晶体结构，确定所得的黄棕色粉末状产物为目标配合物III。

实施例3

重复实施例1，不同的是，配位反应改在室温条件下进行，反应时间控制在24h。

结果得到黄棕色粉末状固体。产率45％。

对本实施例所得产物进行高分辩质谱、核磁共振氢谱分析，，同时对本实施例所得产物进一步培养形成单晶，并对所得单晶进行单晶X射线衍射仪分析晶体结构，确定所得的黄棕色粉末状产物为目标配合物III。

实施例4

重复实施例1，不同的是，有机溶剂改为乙二醇甲醚，用量改为15mL；反应改在100℃下进行(反应至完全约6h)。

结果得到黄棕色粉末状固体。产率48％。

对本实施例所得产物进行高分辩质谱、核磁共振氢谱分析，，同时对本实施例所得产物进一步培养形成单晶，并对所得单晶进行单晶X射线衍射仪分析晶体结构，确定所得的黄棕色粉末状产物为目标配合物III。

实施例5

重复实施例1，不同的是，配位反应在无氮气保护且不避光的条件下进行。

结果得到黄棕色粉末状固体。产率30％。

对本实施例所得产物进行高分辩质谱、核磁共振氢谱分析，，同时对本实施例所得产物进一步培养形成单晶，并对所得单晶进行单晶X射线衍射仪分析晶体结构，确定所得的黄棕色粉末状产物为目标配合物III。

实验例1：配合物III对多种人肿瘤细胞株的体外抗肿瘤活性实验

为说明本发明所述多吡啶环金属铱配合物的抗肿瘤作用，申请人对配合物III进行了体外抗肿瘤活性实验(以常用金属基抗肿瘤药物顺铂(cisplatin)为参比)

采用MTT法测试化合物的体外抗肿瘤活性。取处于对数生长期的细胞，每孔180μL(约4500～5000个细胞)含细胞的培养基接种于96孔培养板，于37℃、5％ CO₂充分湿化条件下培养24h。待细胞贴壁后，按每孔20μL的量加入样品,每个样品设6个复孔，同时设定相应的空白对照。继续培养48h后，每孔加入10μL MTT试剂(浓度为5mg/mL)，继续孵育4h后，吸弃上清液，每孔再加入150μL DMSO，轻微震荡反应5～8min，使结晶颗粒充分溶解。空白对照组调零，用酶标仪以490nm波长测定去除本底光吸收值后的吸光度值(

值)，计算细胞增殖抑制率，对初筛抗肿瘤效果好的受试化合物，继续用5个浓度梯度继续做相应细胞株的IC₅₀值，所有实验均重复3次后取平均值。实验结果详见下述表3。

由表3中数据可见，配合物III对人胰腺癌细胞MIA-paca 2表现出较显著的选择性抑制，同时对人肾小管细胞HK-2具有较小的细胞毒性。以上结果说明，通过将N^N配位的5-氨基-1,10-邻菲罗啉配体与两个相同的C^N结构的二齿配体配位，制备出具有稳定八面体结构的环金属铱(III)抗肿瘤配合物是可行的。

表3化合物对不同肿瘤细胞株的半抑制率浓度(IC₅₀，μM)

^α三次平行试验结果

实验例2：配合物III的体内抗肿瘤活性实验

为说明本发明所述配合物III对胰腺癌MIA-paca 2的体内抗肿瘤活性，申请人先通过皮下注射在裸鼠腋下种植MIA-paca 2，待肿瘤大小长至100～150mm³时，再进行分组，分八组，每组六只裸鼠。采用腹腔注射的给药方式，隔天给药，给药体积0.2ml，给药27天，给药过程中隔天记录裸鼠的体重及肿瘤大小。给药结束后，采用脊柱脱臼法将裸鼠处死，刨出肿瘤、心、肝、脾、肾、肺。称量肿瘤的重量，计算出目标化合物的抑瘤率。

实验结果如图2所示。由图2可知，高剂量(4mg/kg)的配合物III表现出较强的体内抗肿瘤活性，高剂量(4mg/kg)给药组的抑瘤率达77.3％，比临床抗肿瘤药物顺铂在2mg/kg的抑瘤率略高(74.5％)。从裸鼠体重的变化曲线可知：配合物III与顺铂具有较高的体内毒性；在27天的给药周期过程中，裸鼠体重逐渐下降。

实验例3：配合物III的抗肿瘤作用机制

基于配合物III对胰腺癌细胞MIA-paca 2的选择性抑制，申请人通过透射电子显微镜观察配合物III作用肿瘤细胞后，细胞亚结构的形态变化情况。

采用2μM的配合物III作用胰腺癌细胞24小时后，利用透射电子显微镜观察细胞内亚细胞器的变化情况，结果如图3所示。由图3可知，对照组细胞，可见结构完整性好的线粒体和内质网；在配合物III作用细胞24小时后，细胞内有自噬体的形成(虚线方形框指示)，线粒体开始肿胀(虚线圆形框指示)，粗面内质网扩张呈囊状。这些实验现象表明：配合物III作用胰腺癌细胞后，能引起胞内细胞器的形态变化，同时促进自噬体的形成。

三维多细胞肿瘤球具有与人体细胞相似的生理病理特征。因此，这些球体可以在体外模拟真实的实体瘤。申请人通过构建多细胞3D MIA-paca2肿瘤球来评估实体瘤对配合物III的摄取能力。此外，由于配合物III具有双荧光特性，利用荧光显微镜观察3D微球中荧光强度，即可间接判断药物的摄取能力。用2μM配合物III作用细胞24小时后，分别利用荧光显微镜的绿光通道与蓝光通道拍摄，能看到较强的红色荧光与绿光荧光(结果如图4所示)。这表明配合物III能进入细胞微球，并富集于3D球体内。

Claims (10)

1.具有下述式(III)所示结构的铱配合物或其药学上可接受的盐：

2.权利要求1所述铱配合物的制备方法，其特征是，主要包括以下步骤：取下述式(L₃)所示配体与下述式(1)所示化合物置于有机溶剂中进行配位反应，得到目标配合物粗品；

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述的有机溶剂为选自甲醇、乙醇、丙醇、叔丁醇、乙二醇甲醚、二氯甲烷和氯仿中的一种或两种以上的组合。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，配位反应在加热或不加热或冰浴条件下进行。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，配位反应在≥40℃的条件下进行。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，配位反应在50～70℃的条件下进行。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的制备方法，其特征是，还包括对制得的目标配合物粗品进行纯化的步骤。

8.权利要求1所述铱配合物或其药学上可接受的盐在制备抗肿瘤药物中的应用。

9.根据权利要求1所述的应用，其特征是，在制备荧光定位靶向于线粒体的靶向抗癌药物中的应用。

10.一种药物组合物，其特征是，它含有治疗上有效剂量的权利要求1所述铱配合物或其药学上可接受的盐以及药学上可接受的辅料。

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