CN1660863A - 竹红菌素联吡啶类钌配合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明将二氯二联吡啶合钌或在联吡啶上带有不同取代基的二氯二联吡啶合钌与竹红菌甲素或竹红菌乙素进行配位，合成出竹红菌素联吡啶类双功能钌配合物，其中二氯二联吡啶类合钌为二氯二联吡啶合钌或二氯二－3，3－二氨基联吡啶合钌。本发明保持了竹红菌素的光敏活性，在光疗窗口的吸收明显增强，长波长方向的特征吸收峰峰位可以达到690nm，水溶性得到改善，并提高了药物在血液传递或进入细胞内的能力和定位能力。该类配合物的暗毒性低，光毒性很高。其制备方法：竹红菌素和二氯二联吡啶类合钌与极性有机溶剂和碱混合，惰性气体保护，反应结束后，抽干溶剂，再用极性有机溶剂溶解，经薄层层析法或柱层析法得到竹红菌素联吡啶类钌供配合物。

Description

竹红菌素联吡啶类钌配合物及其制备方法

技术领域

本发明属于具有光动力活性的光敏剂技术领域，涉及一种竹红菌素联吡啶类钌配合物及其制备方法。

背景技术

光动力疗法(photodynamic therapy，简称PDT)是一种新型临床治疗肿瘤的技术，被公认为临床上除手术、放疗、化疗之外的第4种治疗癌症的方法。它是指给人体施用光疗药物-即光敏剂，在合适波长光激发下，光敏剂可以连续产生各种活性中间物质(如单线态氧、超氧阴离子等)，从而杀死病变组织，达到治疗疾病的目的。与传统的治疗技术相比，光动力疗法具有双重选择性(选择性富集和选择性光照)和不受病人体质与年龄限制两大优点，这对于体质差或年龄大的病人的意义尤为突出。

光动力疗法自二十世纪70年代开始应用于人类肿瘤治疗以来，在临床癌症治疗中已取得了令人瞩目的成就，特别是一九九三年四月十六日加拿大健康保护局(the Health Protection Bureau of Canada)宣布，批准光卟啉(Photofrin)商品化，用于治疗膀胱癌和食管癌。此后，美国、欧洲和日本也相继批准用光动力疗法来治疗一些癌症，如胃癌和肺癌等。光动力疗法最主要的光敏剂-卟啉类化合物，是1841年Scherer在研究血液性质的试验中发现的。1966年Lipson将血卟啉衍生物(HPD)用于检测和控制癌症，并首次将其用来治疗乳腺癌。1976年Kelly和Snell在《泌尿学杂志》1976年115期150页(J.Urol.，1976，115，150)中发表了血卟啉醋酸衍生物(Haematoporphyrin derivatives，简称HPD)对浅层膀胱癌光动力疗法的临床报告，Dougherty等人在《北大西洋公约组织癌症研究所杂志》1975年第55期115页(J.Natl.Cancer Inst.，1975，55，115)中报道了对几千例各种癌症患者利用HPD进行光动力治疗，表明该光疗药物对脑癌、颈癌和眼癌等具有明显疗效。在对HPD化学组成的研究和对肿瘤生物活性成分的分离鉴定后，研制了光敏素II(Photofrin II)，加拿大QLT光药物公司于1992年正式生产Photofrin II。目前应用临床的卟啉类光疗药物有HPD、Photofriin II和血卟啉单甲醚(Dihematoporphyrin ethers and esters，简称DHE)等。

虽然血卟啉类光敏剂在临床上取得了肯定的疗效，但这些第一代光敏剂仍存在许多不足。首先，它们都是复杂的卟啉混合物，组成不定，结构尚有争议；其次，作用光谱不理想，组织穿透能力较差；第三，给药至光照的时间间隔长，且代谢缓慢，皮肤光敏副作用大，因而限制了血卟啉类光敏剂进一步的应用。

为了克服以上的缺点，推动光动力疗法的发展，研究工作者研究和筛选许多新型的光敏剂，包括卟啉衍生物、中介取代芳基卟吩类、酞菁类、叶绿素a降解产物衍生物和稠环醌类(竹红菌素，金丝桃蒽酮等)。

其中竹红菌素是从我国云南箭竹上的一种寄生真菌-竹红菌(HypocrellaLanluase Sacc)中提取的天然光敏剂，属于3，10-二羟基-4，9-苝醌衍生物，有竹红菌甲素(Hypocrellin A，简称HA，如结构I所示)和竹红菌乙素(HypocrellinB，简称HB，如结构II所示)两种主要成分，均具有光敏产生各种活性氧的

               I                                        II能力。目前，我国一些医院已经在临床上用竹红菌素光疗法治疗某些皮肤病(如外阴白色病变、白癫病、牛皮癣等)。1980年万象仪在《科学通报》1980年第25期1148页，罗子华等人在《云南医药》1980年第一期20页上报道竹红菌素光疗法治疗外阴白色病变和疤痕疙瘩。加拿大的Lown在《光化学与光生物》1997年第65卷第2期352-354页(Photochemistry &Photobiology，1997，65(2)：352-354)上报道竹红菌乙素具有明显的抗艾滋病毒的效果。经过十多年来对竹红菌素的结构、光化学、光物理、光生物、药理学等各方面的广泛系统的研究，研究工作者发现与其它类型的光敏剂相比，竹红菌素作为一种新型的光敏剂，具有易纯化、化学修饰性好、三重态量子产率高、单重态氧量子产率高、光毒性高、从正常组织排出速度快等优点，因此被公认为是一种极有应用前景的光疗药物，但是要使竹红菌素最终得以临床应用，还需要在两方面对其性能加以改进：一是提高竹红菌素的水溶性，二是增强其在光疗窗口(600-900nm)的吸光能力。

为此人们开展了大量的结构改性工作，制备出各种类型的竹红菌素衍生物。中国科学院理化技术研究所张宝文教授在《化学快报》2001年838页(Chemistry Letters，2001，838)上报道了利用环糊精修饰的竹红菌乙素衍生物，该衍生物在水溶性得到改善的同时，光疗窗口的吸收能力页得到一定的提高。到目前为止，报道的竹红菌素衍生物主要包括磺化竹红菌素、巯基修饰的竹红菌素、胺基修饰的竹红菌素、糖苷修饰的竹红菌素和环糊精修饰的竹红菌素等。这些衍生物虽然水溶性有所改善，吸光波长相对未修饰竹红菌素有所红移，但合成、提纯上的难度仍然严重地限制了它们的实际应用。相比之下，通过制备竹红菌素金属配合物来改进其光疗效果具有许多明显的优势：(1)配合物制备工艺简单，易于大规模生产；(2)配合物水溶性优异；(3)配合物吸收光谱红移显著。周家宏等人在《化学通讯》2003年1372页(Chemistry Communication，2003，1372)上报道镧离子与竹红菌甲素间形成的配合物不仅水溶性好、光疗窗口吸光能力增强，而且极为稳定，更为重要的是配合物的单重态氧量子效率比竹红菌素配位前还有所提高，接近于1.0，与此同时，该配合物与DNA的亲和力也由于静电作用的存在而显著增强。遗憾的是目前报道的竹红菌素金属配合物均是长链的结构，分子量很大，影响其在血液传递或进入细胞内的能力，另外该类金属配合物对肿瘤组织的定位的能力也不高。

另外，联吡啶类钌配合物的研究领域很广泛，目前主要涉及染料敏化太阳能电池、DNA分子的结构探针、DNA分子的光开关、DNA的光断裂试剂和发光pH传感器等方向。因此若将联吡啶类配合物与竹红菌素各自的性能有机地结合到一起，将会推动竹红菌素类配合物在光动力疗法中的进一步发展。

发明内容

本发明的目的在于克服竹红菌素水溶性差、光疗窗口吸收弱的缺点，提高竹红菌素对肿瘤组织的定位能力和光敏能力，而提供一类竹红菌素联吡啶类钌配合物，同时提供这种配合物的制备方法。

本发明将二氯二联吡啶合钌或在联吡啶上带有不同取代基的二氯二联吡啶合钌与竹红菌甲素或竹红菌乙素进行配位，合成出竹红菌素联吡啶类双功能钌配合物，其通式分别如结构III和结构IV所示：

其中竹红菌素为竹红菌甲素或竹红菌乙素；二氯二联吡啶类合钌为二氯二联吡啶合钌或二氯二-3，3-二氨基联吡啶合钌。

本发明的竹红菌素联吡啶类双功能配合物制备方法，按如下步骤进行：

将竹红菌素和二氯二联吡啶类合钌按摩尔比1∶5～1∶20，与极性有机溶剂和碱混合，溶解，通惰性气体保护，反应结束后，抽干溶剂，再用极性有机溶剂溶解，经薄层层析法或柱层析法得到竹红菌素联吡啶类钌配合物。

更优化和更具体地说，以上方法按如下步骤进行：

将竹红菌素和二氯二联吡啶类合钌按摩尔比1∶5～1∶20，与极性有机溶剂和碱混合，并使其溶解，同时进行搅拌，避光加热，通惰性气体保护，反应温度40～80℃，反应时间3～8小时，反应结束后，抽干溶剂，再用甲醇溶解，经薄层层析法或柱层析法得到竹红菌素联吡啶类钌供配合物。

所述的极性有机溶剂可以是：乙醇、甲醇、N，N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜等；

所述的惰性气体可以是：高纯氮气、高纯氩气等；

所述的碱可以是：氢氧化钠、氢氧化钾等；

所用的薄层层析法和柱层析法的展开液为氯仿-甲醇(体积比为1∶1)。

竹红菌素联吡啶类钌配合物的光化学和光物理实验表明：此类配合物很好地保持了竹红菌甲素或竹红菌乙素的光敏活性，能够光敏产生单重态氧(¹O₂)和超氧阴离子(O₂ ^-)等活性氧，而在无氧的条件下也能产生竹红菌素的半醌阴离子自由基。在光疗窗口的吸收明显增强，长波长方向的特征吸收峰峰位可以达到690nm左右，而且吸光强度远大于以前报道的任何一种竹红菌素衍生物。与其它的金属配合物相比，该类配合物在水溶性得到改善的同时，分子量也大大降低，从而提高了药物在血液传递或进入细胞内的能力。由于联吡啶的引入，使得该类配合物对DNA分子的亲和能力有显著的提高，同时也具有了定位能力。离体癌细胞实验结果表明，该类配合物的暗毒性低，光毒性很高。

联吡啶配体的引入，使得竹红菌素类金属配合物在保持很好的水溶性的同时，降低了分子量，增强在光疗窗口吸光的能力，提高对DNA分子的亲和力，具有在肿瘤组织中的定位能力，进一步推动竹红菌素光敏剂在光动力疗法中的应用研究。

具体实施方式

实施例1

竹红菌甲素40毫克(0.7×10^-4摩尔)，二氯二联吡啶合钌120毫克(2.5×10-4摩尔)，乙醇-氢氧化钠溶液(pH＝11)100毫升，加入250毫升三口烧瓶中，回流装置，磁子搅拌，避光，油浴加热，通高纯氮气(100泡/分)在90℃反应5小时；然后在减压的条件下，抽干溶剂，用柱层析法分离，所用展开液为氯仿-甲醇(体积比为1∶1)，即可得到竹红菌甲素二联吡啶钌配合物，产率89％。

化合物的鉴定：

紫外吸收(λmax)：364nm，647nm

红外吸收(ν)：3396cm^-1，2923cm^-1，1593cm^-1，423cm^-1，372cm^-1，348cm^-1，321cm^-1

核磁共振(δ¹H)：14.55(s)，8.61(d)，8.49(d)，7.66(t)，7.11(t)，6.23(s)，3.73(s)，3.70(s)，3.50(s)，3.22(d)，2.97(d)，2.09(s)，1.31(d)质谱分析：m/z 1174(M⁺)

实施例2

竹红菌乙素37毫克(0.7×10^-4摩尔)，二氯二联吡啶合钌120毫克(2.5×10^-4摩尔)，乙醇-氢氧化钠溶液(pH＝11)100毫升，加入250毫升三口烧瓶中，回流装置，磁子搅拌，避光，油浴加热，通高纯氮气(100泡/分)在90℃反应5小时。然后在减压的条件下，抽干溶剂，用柱层析法分离，所用展开液为氯仿-甲醇(体积比为1∶1)，即可得到竹红菌乙素二联吡啶钌配合物，产率90％。

化合物的鉴定：

紫外吸收(λmax)：364nm，651nm

红外吸收(ν)：3404cm^-1，2921cm^-1，1593cm^-1，423cm^-1，372cm^-1，348cm^-1，321cm^-1

核磁共振(δ¹H)：8.59(d)，8.50(d)，7.66(t)，7.12(t)，6.22(s)，3.73(s)，3.50(s)，3.66(s)，2.30(s)，1.71(s)

质谱分析：m/z 1156(M⁺)

实施例3

竹红菌甲素40毫克(0.7×10^-4摩尔)，二氯二-3，3-二氨基联吡啶合钌135毫克(2.5×10^-4摩尔)，乙醇-氢氧化钠溶液(pH＝11)100毫升，加入250毫升三口烧瓶中，回流装置，磁子搅拌，避光，油浴加热，通高纯氮气(100泡/分)在90℃反应5小时。然后在减压的条件下，抽干溶剂，用柱层析法分离，所用展开液为氯仿-甲醇(体积比为1∶1)，即可得到竹红菌甲素二-二氨基联吡啶钌配合物，产率87％。

化合物的鉴定：

紫外吸收(λmax)：365nm，655nm

红外吸收(ν)：3401cm^-1，2932cm^-1，1591cm^-1，423cm^-1，372cm^-1，348cm^-1，321cm^-1

核磁共振(δ¹H)：14.32(s)，12.36(s)，8.44(d)，7.76(s)，6.38(d)，6.23(s)，3.73(s)，3.70(s)，3.51(s)，3.22(d)，2.96(d)，2.09(s)，1.31(d)

质谱分析：m/z 1294(M⁺)

实施例4

竹红菌乙素37毫克(0.7×10^-4摩尔)，二氯二联吡啶合钌毫克135(2.5×10^-4摩尔)，乙醇-氢氧化钠溶液(pH＝11)100毫升，加入250毫升三口烧瓶中，回流装置，磁子搅拌，避光，油浴加热，通高纯氮气(100泡/分)在90℃反应5小时。然后在减压的条件下，抽干溶剂，用柱层析法分离，所用展开液为氯仿-甲醇(体积比为1∶1)，即可得到竹红菌乙素二-二氨基联吡啶钌配合物，产率85％。

化合物的鉴定：

紫外吸收(λmax)：365nm，659nm

红外吸收(ν)：3409cm^-1，2932cm^-1，1589cm^-1，423cm^-1，372cm^-1，348cm^-1，321cm^-1

核磁共振(δ¹H)：14.33(s)，8.44(d)，7.76(s)，6.38(d)，6.22(s)，3.73(s)，3.66(s)，3.51(s)，2.30(s)，1.71(s)

质谱分析：m/z 1276(M⁺)

Claims (3)

1、一种竹红菌素联吡啶类双功能钌配合物，其通式分别如结构III和结构IV所示：

其中，竹红菌素为竹红菌甲素或竹红菌乙素；二氯二联吡啶类合钌为二氯二联吡啶合钌或二氯二-3，3-二氨基联吡啶合钌。

2、一种权利要求1所述的竹红菌素联吡啶类双功能配合物的制备方法，按如下步骤进行：

将竹红菌素和二氯二联吡啶类合钌按摩尔比1∶5～1∶20，与适量极性有机溶剂和碱混合，溶解，通惰性气体保护，反应结束后，抽干溶剂，再用极性有机溶剂溶解，经薄层层析法或柱层析法得到竹红菌素联吡啶类钌供配合物。

3、按照权利要求2所述的竹红菌素联吡啶类双功能配合物的制备方法，其特征在于，所述各步骤具体操作如下：

将竹红菌素和二氯二联吡啶类合钌按摩尔比1∶5～1∶20，与适量极性有机溶剂和碱混合，并使其溶解，同时进行搅拌，避光加热，通高纯氮气保护，反应温度40～80℃，反应时间3～8小时，反应结束后，抽干溶剂，再用甲醇溶解，经薄层层析法或柱层析法得到竹红菌素联吡啶类钌供配合物；

所述的极性有机溶剂选自：乙醇、甲醇、N，N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜；

所述的碱是氢氧化钠；

所用的薄层层析法和柱层析法的展开液为氯仿-甲醇，两者体积比为1∶1。