DE60317711T2 - Kationische porphyrin-derivate als antibakterielle mittel - Google Patents

Kationische porphyrin-derivate als antibakterielle mittel Download PDF

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Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbindungen und Verwendungen derselben bei der Behandlung eines medizinischen Zustands, bei dem eine photodynamische Verbindung angezeigt ist, und insbesondere bei der heilenden oder prophylaktischen Behandlung von mikrobiologischer Besiedelung und Infektion.
  • Hintergrund
  • Die Beständigkeit gegenüber Antibiotika, die von einer ansteigenden Anzahl von Mikroorganismen entwickelt wird, wird als ein weltweites Gesundheitsproblem erkannt (Tunger et al., 2000, Int. J. Microb. Agents 15: 131–135; Jorgensen et al., 2000, Clin. Infect. Dis. 30: 799–808). Somit ist die Entwicklung von nicht antibiotischen Ansätzen zum Abtöten von Mikroorganismen dringend erforderlich, um mit Antibiotika nicht behandelbare Infektionen zu kontrollieren und die Entwicklung von zusätzlichen Antibiotika-resistenten Stämmen zu begrenzen.
  • Die Behandlung von Mikrobeninfektionen durch photodynamische Therapie (PDT) stellt eine wertvolle alternative Methode zum Auslöschen von Bakterien dar, weil sie einen Mechanismus einbezieht, welcher sich merklich von demjenigen unterscheidet, der für die meisten Antibiotika typisch ist. So basiert PDT auf der Verwendung eines photosensibilisierenden Moleküls, das, wenn es durch Licht aktiviert ist, sauerstoffreaktive Spezies erzeugt, die für eine große Vielzahl von prokaryotischen und eukaryotischen Zellen einschließlich Bakterien, Mycoplasmen und Hefen toxisch sind (Malik et al., 1990, J. Photochem. Photobiol. B Biol. 5: 281–293; Bertoloni et al., 1992, Microbios 71: 33–46). Wichtigerweise ist die photosensibilisierende Aktivität von vielen photodynamischen Mitteln gegenüber Bakterien nicht durch die Resistenz gegenüber Antibiotika beeinträchtigt, sondern sie hängt stattdessen hauptsächlich von deren chemischer Struktur ab (Malik et al., 1992, J. Photochem. Photobiol. B Biol. 14: 262–206).
  • Verschiedene Typen von neutralen und anionischen photosensibilisierenden Mitteln entwickeln eine ausgeprägte phototoxische Aktivität gegenüber Gram-positiven Bakterien. Derartige photosensibilisierende Mittel entwickeln jedoch keine merkliche zytotoxische Aktivität gegenüber Gram-negativen Bakterien, solange die Permeabilität der äußeren Membran nicht durch Behandlung mit Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) oder Polykationen geändert wird (Bertoloni et al., 1990, FEMS Microbiol. Lett. 71: 149–156; Nitzan et al., 1992, Photochem. Photobiol. 55: 89–97). Es wird angenommen, dass die Zellhülle von Gram-negativen Bakterien, die komplexer und dicker als diejenige von Gram-positiven Bakterien ist, eine effiziente Bindung des photosensibilisierenden Mittels verhindert oder die zytotoxische reaktive Spezies, die durch das photosensibilisierende Mittel photogeneriert wurde, abfängt und deaktiviert (Ehrenberg et al., 1985, Photochem. Photobiol. 41: 429–435; Valduga et al., 1993, J. Photochem. Photobiol. B. Biol. 21: 81–86).
  • Im Gegensatz dazu fördern positiv geladene (kationische) photosensibilisierende Mittel einschließlich Porphyrinen und Phthalocyaninen die effiziente Inaktivierung von Gram-negativen Bakterien ohne die Notwendigkeit, die natürliche Struktur der Zellhülle zu modifizieren (Merchat et al., 1996, J. Photochem. Photobiol. B. Biol. 32: 153–157; Minnock et al., 1996, J. Photochem. Photobiol. B. Biol. 32: 159–164). Es scheint, dass die positive Ladung die Bindung des photosensibilisierenden Mittels an kritischen Zellplätzen bevorzugt, die, wenn sie durch Aussetzung gegenüber Licht einmal beschädigt sind, den Verlust der Zelllebensfähigkeit verursachen (Merchat et al., 1996, J. Photochem. Photobiol. B. Biol. 35: 149–157). So ist berichtet worden, dass Escherichia coli nach Inkubation mit dem kationischen 5,10,15,20-tetrakis-(4-N-Methylpyridyl)-porphin (T4MPyP) effizient durch sichtbares Licht inaktiviert wird (Valduga et al., 1999, Biochem. Biophys. Res. Commun. 256: 84–88). Die phototoxische Aktivität dieses Porphyrins wird hauptsächlich durch die Beeinträchtigung der enzymischen und Transportfunktionen sowohl der äußeren als auch der Zytoplasmamembran verursacht, statt durch Bindung an die DNS.
  • Die Nützlichkeit von bekannten Porphyrin-basierten photodynamischen Therapiemitteln ist jedoch aufgrund ihrer Toxizität gegenüber Säugetierwirtsgewebezellen eingeschränkt, d. h. die Verbindungen sind nicht in der Lage, zwischen Mikrobenzielzellen und Wirtszellen zu unterscheiden. Zusätzlich ist die Nützlichkeit bekannter Porphyrin-basierter photodynamischer Therapiemittel weiterhin durch ihre relativ niedrige Potenz bezüglich Mikrobenzielzellen eingeschränkt.
  • Daher besteht ein Bedürfnis nach Porphyrin-basierten Verbindungen mit verbesserten Toxititätsprofilen und hoher Potenz, die in PDT verwendet werden können, um präferentiell Mikrobenzellen abzutöten.
  • Zusammenfassung
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Verbindung der Formel I bereitgestellt
    Figure 00030001
    , wobei:
    X1, X2, X3 und X4 unabhängig voneinander (d. h. identisch oder unterschiedlich) für ein Wasserstoffatom, einen lipophilen Rest, eine Phenylgruppe, eine niedrige Alkyl-, Alkaryl- oder Aralkylgruppe oder eine kationische Gruppe der folgenden Formel stehen; -L-R1-N+(R2)(R3)R4 , wobei:
    L ein verbindender Rest wie unten definiert ist oder fehlt;
    R1 für niedriges Alkylen, niedriges Alkenylen oder niedriges Alkynylen steht, das optional durch einen oder mehrere Substituenten substituiert ist, welche aus niedrigem Alkyl, niedrigem Alkylen (optional unterbrochen durch Sauerstoff), Fluor, OR5, C(O)R6, C(O)OR7, C(O)NR8R9, NR10R11 und N+R12R13R14 substituiert ist; und
    R2, R3 und R4 unabhängig voneinander (d. h. identisch oder unterschiedlich) für H, Aryl, niedriges Alkyl, niedriges Alkenyl oder niedriges Alkynyl stehen, wobei die letzten drei optional durch einen oder mehreren Substituenten substituiert sind, der aus niedrigem Alkyl, niedrigem Alkylen (optional unterbrochen durch Sauerstoff), Aryl, OR5, C(O)R6, C(O)OR7, C(O)NR8R9, NR10R11 und N+R12R13R14 ausgewählt,
    wobei R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13 und R14 unabhängig voneinander für H oder niedriges Alkyl stehen,
    vorausgesetzt dass mindestens eines von X1, X2, X3 und X4 eine kationische Gruppe wie oben definiert ist und mindestens eines von X1, X2, X3 und X4 ein Wasserstoffatom ist.
  • Der Begriff "niedriges Alkyl" bedeutet lineares oder verzweigtes, zyklisches oder azyklisches C1-C20-Alkyl, das durch Sauerstoff unterbrochen sein kann (vorzugsweise liegen in jeder Alkylkette nicht mehr als fünf Sauerstoffatome vor). Niedrige Alkylgruppen, für die R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13 und R14 stehen können, umfassen C1-C18-Alkyl, C1-C16-Alkyl, C1-C14-Alkyl, C1-C12-Alkyl, C1-C10-Alkyl, C1-C9-Alkyl, C1-C8-Alkyl, C1-C7-Alkyl, C1-C6-Alkyl, C1-C5-Alkyl, C1-C4-Alkyl, C1-C3-Alkyl und C1-C2-Alkyl. Bevorzugte niedrige Alkylgruppen, für die R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10 und R11, stehen können, umfassen C1-, C2-, C3-, C4-, C5-, C6-, C7-, C8-, C9-, C10-, C11-, C12-, C13-, C14-, C15- und C16-Alkyl.
  • Der Begriff "niedriges Alkylen" ist entsprechend auszulegen.
  • Die Begriffe "niedriges Alkenyl" und "niedriges Alkynyl" bedeuten lineares oder verzweigtes, zyklisches oder azyklisches C2-C20-Alkenyl bzw. -Alkynyl, von denen jedes durch Sauerstoff unterbrochen sein kann (vorzugsweise liegen in jeder Alkenyl- oder Alkynylkette nicht mehr als fünf Sauerstoffatome vor).
  • Der Begriff "niedriges Alkenyl" umfasst auch sowohl die cis- als auch die trans-geometrischen Isomere. Niedrige Alkenylgruppen, für die R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13 und R14 stehen können, umfassen C2-C18-Alkenyl, C2-C17-Alkenyl, C2-C16-Alkenyl, C2-C14-Alkenyl, C2-C12-Alkenyl, C2-C10-Alkenyl, C2-C8-Alkenyl, C2-C7-Alkenyl, C2-C6-Alkenyl, C2-C5-Alkenyl, C2-C4-Alkenyl, C2-C3-Alkenyl und C3-C4-Alkenyl. Bevorzugte niedrige Alkenylgruppen, für die R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10 und R11, stehen können, umfassen C2-, C3-, C4-, C5-, C6-, C7-, C8-, C9-, C10-, C11-, C12-, C13- und C14-Alkenyl.
  • Der Begriff "niedriges Alkenylen" ist entsprechend auszulegen.
  • "Niedrige Alkynyl"-Gruppen, für die R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13 und R14 stehen können, umfassen C2-C18-Alkynyl, C2-C16-Alkynyl, C2-C14-Alkynyl, C2-C12-Alkynyl, C2-C10- Alkynyl, C2-C9-Alkynyl, C2-C8-Alkynyl, C2-C7-Alkynyl, C2-C6-Alkynyl, C2-C5-Alkynyl, C2-C4-Alkynyl, C2-C3-Alkynyl und C3-C4-Alkynyl. Bevorzugte niedrige Alkynylgruppen, für die R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10 und R11, stehen können, umfassen C2-, C3-, C4-, C5-, C8-, C7-, C8-, C9-, C10-, C11-, C12-, C13- und C14-Alkynyl.
  • Der Begriff "niedriges Alkynylen" ist entsprechend auszulegen.
  • Der Begriff "Aryl" bedeutet sechs- bis zehngliedrige carbocyclische aromatische Gruppen, wie beispielsweise Phenyl und Naphthyl, wobei die Gruppen optional durch einen oder mehrere Substituenten substituiert sind, die aus Flour, Zyan, Nitro, niedrigem Alkyl (d. h. Alkaryl), OR5, C(O)R5, C(O)OR7, C(O)NR8R9 und NR10R11 ausgewählt sind.
  • Der begriff "Aralkyl" umfasst Arylgruppen, die mit dem Porphyrinring über eine niedrige Alkylgruppe verbunden sind.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung stellt eine Verbindung der Formel II bereit:
    Figure 00050001
    , wobei M ein diamagnetisches metallisches Element oder ein Halbmetallelement ist und X1, X2, X3 und X4 so wie in Anspruch 1 definiert sind.
  • Der Begriff "metallisches Element" ist dazu vorgesehen, ein zweiwertiges oder dreiwertiges metallisches Element einzuschließen. Vorzugsweise ist das metallische Element diamagnetisch. Mehr bevorzugt ist das metallische Element ausgewählt aus Zn(II), La(III), Lu(III), Y(III), In(III), Cd(II), Mg(II), Al(III) und Pd(II). Am meisten bevorzugt ist das metallische Element Ni(II), Mn(III), Fe(III) oder Pd(II).
  • Der Begriff "Halbmetall" ist vorgesehen, ein Element einzuschließen, das physikalische und chemische Eigenschaften, wie beispielsweise die Fähigkeit, Elektrizität zu leiten, aufweist, welche zwischen denjenigen von Metallen und Nichtmetallen liegen. Der Begriff Halbmetal lelement umfasst Silizium(Si)- und Germanium(Ge)-Atome, die optional mit einem oder mehreren Liganden substituiert sind.
  • Es wird erkannt werden, dass die Begriffe metallisches Element und Halbmetallelement ein Metallelement oder ein Halbmetallelement mit einem positiven Oxidationszustand umfassen, von denen alle durch einen oder mehrere Liganden substituiert sein können, der aus Fluor, OH, OR15, wobei R15 niedrigem Alkyl, niedrigem Alkenyl, niedrigem Alkynyl, Aralkyl, Aryl oder Alkaryl wie oben definiert (wobei Aryl und Alkaryl einfach substituiert sind) ausgewählt ist.
  • Die Verbindungen der Formeln I und II weisen mindestens eine kationische Gruppe auf. So können die erfindungsgemäßen Verbindungen eine positive Nettoladung tragen, zum Beispiel eine Ladung von +1, +2, +3, +4, +5, +6 oder mehr. In einer bevorzugten Ausführungsform tragen die Verbindungen eine Nettoladung von weniger als +4, zum Beispiel +1, +2 oder +3. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform tragen die Verbindungen eine Nettoladung von +2.
  • Es wird durch Fachleute erkannt werden, dass Verbindungen der Formeln I und II durch Gegenanionen ausgeglichen sein können. Beispielhafte Gegenanionen umfassen, sind aber nicht beschränkt auf: Halide (z. B. Fluorid, Chlorid und Bromid), Sulfate (z. B. Decylsulfat), Nitrate, Perchlorate, Sulfonate (z. B. Methansulfonat) und Trifluoracetat. Andere geeignete Gegenionen sind den Fachleuten gut bekannt. So sind pharmazeutisch und/oder veterinärmedizinisch akzeptable Derivate der Verbindungen der Formeln I und II, wie beispielsweise Salze und Solvate ebenfalls in dem Bereich der Erfindung enthalten. Salze, die erwähnt werden mögen, umfassen: Säurezusatzsalze, zum Beispiel Salze, die mit anorganischen Säuren, wie beispielsweise Salzsäure, Bromwasserstoffsäure, Schwefelsäure und Phosphorsäure, mit Karbonsäuren oder mit Organosulfonsäuren gebildet werden; Basezusatzsalze; mit Basen gebildete Metallsalze, zum Beispiel die Natrium- und Kaliumsalze.
  • Es wird weiterhin von den Fachleuten erkannt werden, dass die Verbindungen der Formel I Tautomerie zeigen können. Alle tautomerischen Formen und Mischungen davon sind in dem Bereich der Erfindung enthalten.
  • Verbindungen der Formeln I und II können auch ein oder mehrere asymmetrische Kohlenstoffatome enthalten und können deshalb optische und/oder Diastereoisomerie zeigen. Diastereoisomere können durch konventionelle Techniken getrennt werden, z. B. Chromatographie oder fraktionelle Kristallisierung. Die verschiedenen Stereoisomere können durch Trennung einer razemischen oder anderen Mischung der Verbindungen isoliert werden unter Verwendung konventioneller Techniken, z. B. fraktionelle Kristallisation- oder HPLC-Techniken. Alternativ können die gewünschten optischen Isomere durch Reaktion der entsprechenden optisch aktiven Ausgangsmaterialien unter Bedingungen hergestellt werden, die keine Razemisierung oder Epimerisierung verursachen, oder durch Derivatisierung, zum Beispiel mit einer homochiralen Säure gefolgt von Trennung des diastereomeren Esters durch konventionelle Mittel (z. B. HPLC, Chromatographie auf Silica). Alle Stereoisomere sind in dem Umfang der Erfindung enthalten.
  • Ein charakteristisches Merkmal der Verbindungen des ersten und zweiten Aspekts der Erfindung ist, dass mindestens eine von den Substituentengruppen X1, X2, X3 und X4 eine quarternäre kationische Ammoniumgruppe der Formel -L-R1-N+(R2)(R3)R4 wie oben definiert ist. Vorzugsweise ist keine von X1, X2, X3 und X4 eine kationische Anilinium- oder Pyridiniumgruppe.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist R1 eine nichtsubstituierte niedrige Alkylen-, niedrige Alkenylen- oder niedrige Alkynylengruppe.
  • Vorteilhafterweise ist R1 eine geradkettige niedrige Alkylengruppe der Formel: -(CH2)m-.
  • Vorzugsweise ist "m" eine ganze Zahl zwischen 1 und 20. Mehr bevorzugt ist "m" eine ganze Zahl zwischen 1 und 10, zum Beispiels zwischen 1 und 6, zwischen 1 und 5, zwischen 1 und 4 oder zwischen 1 und 3. Bevorzugte geradkettige niedrige Alkylengruppen, für die R1 stehen kann, umfassen Gruppen der obigen Formel, wobei m 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 ist. Am meisten bevorzugt ist "m" 2 oder 3.
  • Die verbleibenden drei Substituentengruppen des quarternären Ammoniumrests, d. h. R2, R3 und R4, können gleich oder unterschiedlich sein und sind aus H, niedrigem Alkyl, niedrigem Alkenyl oder niedrigem Alkynyl ausgewählt, wobei die letzteren drei optional durch einen oder mehrere Substituenten substituiert sind, der/die aus niedrigem Alkyl, OR5, C(O)R6, O(O)OR7, C(O)NR8R9, NR10R11 und N+R12R13R14 ausgewählt ist/sind.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind R2, R3 und/oder R4 niedrige Alkyl-, niedrige Alkenyl- oder niedrige Alkynylgruppen.
  • Vorzugsweise sind R2, R3 und/oder R4 nichtsubstituierte niedrige Alkylgruppen.
  • Optional ist mindestens eines von R2, R3 und R4 eine Alkylgruppe, die mit einer primären, sekundären oder tertiären Amingruppe oder einer quarternären Ammoniumgruppe substituiert ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Verbindung des ersten und zweiten Aspekts der Erfindung ist R1 -(CH2)3-, R2 und R3 sind CH3 und R4 ist -CH2)3-N(CH3)2.
  • In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Verbindungen des ersten und zweiten Aspekts der Erfindung ist R1 -(CH2)3-, und R2, R3 und R4 sind jeweils CH3.
  • In einer weiteren alternativen bevorzugten Ausführungsform der Verbindungen des ersten und zweiten Aspekts der Erfindung ist R1 -(CH2)3-, und R2, R3 und R4 sind jeweils C2H5.
  • Vorteilhafterweise ist mindestens eines von X1, X2, X3 und X4 eine kationische Gruppe wie oben definiert, und mindestens eines von X1, X2, X3 und X4 ist ein Wasserstoffatom.
  • Vorzugsweise ist jedes von X1, X2, X3 und X4 ein Wasserstoffatom oder eine kationische Gruppe wie oben definiert.
  • In geeigneter Weise sind die die pK-Werte jeglicher primärer, sekundärer oder tertiärer Amingruppen, falls sie bei den Verbindungen der Erfindung vorliegen, größer als 8, um sicherzustellen, dass die Gruppen protoniert sind, wenn sie sich in einer physiologischen Umgebung befinden.
  • Die kationische quarternäre Ammoniumgruppe ist optional mit dem Porphyrinring über einen verbindenden Rest L verbunden, welcher aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus verbindenden Phenoxy-, Phenylen-, Sulfonylamido-, Aminosulfonyl-, Sulfonylimino-, Phenylsulfonylamido-, Phenylaminosulfonyl-, Harnstoff-, Urethan- und Carbamatresten.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die kationische quarternäre Ammoniumgruppe mit dem Porphyrinring über eine Phenoxybindung verbunden.
  • Somit können X1, X2, X3 und/oder X4 die folgende Formel aufweisen:
    Figure 00090001
    , wobei R R1-N+(R2)(R3)R4 wie oben definiert ist und "n" eine ganze Zahl zwischen 1 und 3 ist.
  • In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform ist die kationische quarternäre Ammoniumgruppe mit dem Porphyrinring über einen Phenylenlinker verbunden.
  • Somit können X1, X2, X3 und/oder X4 die folgende Formel aufweisen:
    Figure 00090002
    , wobei R R1-N+(R2)(R3)R4 wie oben definiert ist und "m" eine ganze Zahl zwischen 1 und 3 ist.
  • Vorzugsweise ist "m" 2 und am meisten bevorzugt 1.
  • In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform können X1, X2, X3 und/oder X4 die folgende Formel haben:
    Figure 00090003
    , wobei R R1-N+(R2)(R3)R4 ist, "n" und "m" wie oben definiert sind und "n + m" zwischen 1 und 3 beträgt
  • Vorteilhafterweise weist L einen Benzenring (z. B. einen Phenoxy-, Phenylen-, Phenylsulfonylamido- oder Phenylaminosulfonylring) auf, der an der para-Position einfach substituiert ist. Alternativ kann L an den meta- oder ortho-Positionen einfach oder zweifach substituiert sein. L kann auch sowohl para- also auch ortho-substituiert sein.
  • In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform ist die kationische quarternäre Ammoniumgruppe direkt mit dem Porphyrinring verbunden, d. h. L fehlt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des ersten und zweiten Aspekts der Erfindung weist die Verbindung zwei kationische Gruppen wie oben definiert an gegenüber liegenden Seiten des Porphyrinrings, d. h. an Ringpositionen 5 und 15 oder Ringpositionen 10 und 20 auf. Zum Beispiel können X1 und X3 ein Wasserstoffatom, ein lipophiler Rest, eine Phenylgruppe, eine niedrige Alkyl-, Alkaryl- oder Aralkylgruppe sein, und X2 und X4 können kationische Gruppen sein, oder umgekehrt. Vorzugsweise sind X1 und X3 beide ein Wasserstoffatom, und X2 und X4 sind beide eine kationische Gruppe, oder umgekehrt.
  • Alternativ kann die Verbindung der Erfindung zwei kationische Gruppen wie oben definiert an benachbarten Positionen des Porphyrinrings aufweisen, d. h. an Ringpositionen 5 und 10 oder Ringpositionen 10 und 15 oder Ringpositionen 15 und 20 oder Ringpositionen 20 und 5. Zum Beispiel können X1 und X2 Wasserstoff sein, und X3 und X4 können kationische Gruppen sein, oder X2 und X3 können Wasserstoff sein, und X4 und X1 können kationische Gruppen sein, usw.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Verbindungen des ersten und zweiten Aspekts der Erfindung ist mindestens eines von X1, X2, X3 oder X4 ein lipophiler Rest oder weist diesen auf.
  • Mit "lipophilem Rest" schließen wir Reste ein, die bei physiologischem pH und 25°C einen Verteilungskoeffizienten zwischen 1-n-Oktanol und Wasser ausgedrückt als Log P von größer als 1,0 aufweisen.
  • Der lipophile Rest ist eine gesättigte, geradkettige Alkylgruppe der Formel -(CH2)pCH3, wobei "p" eine ganze Zahl zwischen 1 und 22 ist, zum Beispiel zwischen 1 und 18. Vorzugsweise liegt "p" zwischen 1 und 18, mehr bevorzugt zwischen 2 und 16, zwischen 4 und 16, zwischen 6 und 18, zwischen 8 und 16 oder zwischen 4 und 12. Am meisten bevorzugt liegt "p" zwischen 10 und 12.
  • Es wird erkannt werden, dass X1, X2, X3 und/oder X4 kationische Gruppen wie oben definiert sein können, die auch einen lipophilen Rest aufweisen.
  • In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform des ersten und zweiten Aspekts der Erfindung ist keines von X1, X2, X3 und X4 ein lipophiler Rest.
  • Vorteilhafterweise sind die Verbindungen der Erfindung in Wasser löslich. Vorzugsweise können die Verbindungen in Wasser bis auf eine Konzentration von mindestens 5 μg/l, zum Beispiel von mindestens 10 μg/l, 15 μg/l oder 20 μg/l aufgelöst werden. Mehr bevorzugt können die Verbindungen in Wasser bis auf eine Konzentration von mindestens 100 μg/l, zum Beispiel 200 μg/l, 300 μg/l, 400 μg/l, 500 μg/l, 1 mg/ml, 5 mg/ml, 10 mg/ml, 20 mg/ml, 50 mg/ml oder 100 mg/ml aufgelöst werden.
  • Geeigneterweise entwickeln die Verbindungen der Erfindung infolge von Beleuchtung/Bestrahlung eine größere Toxizität gegenüber einem Zielmikroorganismus (z. B. einem Bakterium) als in der Abwesenheit von aktivierender Beleuchtung/Bestrahlung, d. h. sie entwickeln größere photodynamische Aktivität ("Lichttoxizität") als Dunkeltoxizität (siehe unten). Es wird erkannt werden, dass derartige Toxizität unter Verwendung von Zellkulturen bestimmt werden kann. Vorzugsweise ist die photodynamische Aktivität einer Verbindung mindestens zweifach größer als die Dunkeltoxizität der Verbindung, mehr bevorzugt mindestens dreifach, mindestens vierfach, mindestens fünffach, mindestens sechsfach, mindestens achtfach, mindestens zehnfach, mindestens fünfzehnfach oder mindestens zwanzigfach. Am meisten bevorzugt ist die Verbindung der Erfindung in der Abwesenheit von Beleuchtung/Bestrahlung im Wesentlichen nichttoxisch.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verbindung der Erfindung für den Zielmikroorganismus (z. B. Bakterienzellen) in niedriger Dosierung toxisch. Vorzugsweise ist die Verbindung für den Zielmikroorganismus bei einer Konzentration von weniger als 10 μM, zum Beispiel weniger als 1 μM, weniger als 0,1 μM, weniger als 0,01 μM, weniger als 0,005 μM oder weniger als 0,001 μM (siehe Beispiel B) toxisch.
  • Bevorzugte Verbindungen der Erfindung umfassen die folgenden:
    • (a) 5,15-bis-(4-{3-[(3-Dimethylaminopropyl)-dimethylammonium]-propyloxy}-phenyl)-porphyrindichlorid ("Verbindung 8");
      Figure 00110001
      Vorzugsweise wird diese Verbindung als Dichlorid- oder Tetrachloridsalz bereitgestellt.
    • (b) 5,15-bis-(4-(3-Triethylammoniumpropyloxy)-phenyl]-porphyrindichlorid ("Verbindung 9");
      Figure 00120001
      Vorzugsweise wird diese Verbindung als Dichloridsalz bereitgestellt.
    • (c) 5,15-bis-[3-(3-Trimethylammoniumpropyloxy)-phenyl]-porphyrindichlorid ("Verbindung 12");
      Figure 00120002
      Vorzugsweise wird diese Verbindung als Dichloridsalz bereitgestellt.
    • (d) 5,15-bis-[4-(3-Trimethylammoniumpropyloxy)-phenyl]-porphyrindichlorid ("Verbindung 10");
      Figure 00120003
      Vorzugsweise wird diese Verbindung als Dichloridsalz bereitgestellt.
    • (e) 5-[3,5-bis-(3-Trimethylammoniumpropyloxy)-phenyl]-15-undecylporphyrindichlorid ("Verbindung 6");
      Figure 00130001
      Vorzugsweise wird diese Verbindung als Dichloridsalz bereitgestellt.
    • (f) 5-{4-[3-Dimethyl-(3-dimethylaminopropyl)-ammoniumpropyloxy]phenyl}-15-(4-dodecyloxyphenyl)-porphyrinchlorid ("Verbindung 23");
      Figure 00130002
      Vorzugsweise wird diese Verbindung als Chlorid- oder Dichloridsalz bereitgestellt.
    • (g) 3-[({3-[3-{4[15-(4-Dodecyloxyphenyl)-porphyrin-5yl]-phenoxy}-propyl)-dimethylammonium]propyl}-dimethylammonium)-propyl]-trimethylammoniumtrichlorid ("Verbindung 25");
      Figure 00130003
      Vorzugsweise wird diese Verbindung als Trichloridsalz bereitgestellt.
    • (h) 5,15-bis-[3-(3-Trimethylammmoniopropyloxy)-phenyl]-10-undecylporphyrindichlorid ("Verbindung 28");
      Figure 00140001
      Vorzugsweise wird diese Verbindung als Dichloridsalz bereitgestellt.
    • (i) 5-{4-[3-Dimethyl-(3-trimethylammoniumpropyl)-ammoniumpropyloxy]-phenyl}-15-(4-dodecyloxyphenyl)-porphyrindichlorid ("Verbindung 31"); und
      Figure 00140002
      Vorzugsweise wird diese Verbindung als Dichloridsalz bereitgestellt.
    • (j) 5-[4(3-Dimethyldecylammoniumpropyloxy)-phenyl]-15-{4-[3-dimethyl-(3-dimethylaminopropyl)-ammoniumpropyloxy]-phenyl}-porphyrindichlorid ("Verbindung 32")
      Figure 00140003
      Vorzugsweise wird diese Verbindung als Dichloridsalz bereitgestellt.
  • Es wird erkannt werden, dass die obigen Verbindungen alternativ in einer metallisierten Form vorliegen können, d. h., dass sie ein cheliertes metallisches Element oder Halbmetallelement innerhalb des Porphyrinrings aufweisen können.
  • Ein dritter Aspekt der Erfindung stellt eine Verbindung für die Verwendung als selektives photodynamisches Therapiemittel bereit, d. h. für das selektive Abtöten von Mikroorganismen, wobei die Verbindung eine Verbindung gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt der Erfindung ist.
  • Mit "selektiv" meinen wir, dass das photodynamische Therapiemittel für einen oder mehrere Mikroorganismen (wie beispielsweise Bakterien, Mycoplasmen, Hefen, Pilze und/oder Viren) verglichen mit Säugetier-, z. B. humanen Wirtszellen präferentiell toxisch ist. Vorzugsweise ist die Toxizität der Verbindung gegenüber einem Zielmikroorganismus mindestens zweifach größer als die Toxizität der Verbindung gegenüber Säugetierzellen (wie zum Beispiel humanen Hautzellen), mehr bevorzugt mindestens dreifach, mindestens vierfach, mindestens fünffach, mindestens sechsfach, mindestens achtfach, mindestens zehnfach, mindestens fünfzehnfach oder mindestens zwanzigfach. Am meisten bevorzugt ist die Verbindung der Erfindung gegenüber Säugetierzellen im Wesentlichen nicht toxisch.
  • Auf diese Weise können Dosierungsregime, wenn die Verbindungen der Erfindung zum Beispiel verwendet werden, um Bakterieninfektionen zu behandeln, so ausgewählt werden, dass Bakterienzellen mit minimalem Schaden für gesundes Wirtsgewebe (z. B. Hautzellen) zerstört werden. So zeigen die photodynamischen Therapiemittel vorzugsweise ein "therapeutisches Fenster" auf.
  • Ein vierter Aspekt der Erfindung stellt eine pharmazeutische Formulierung bereit, die eine Verbindung gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt der Erfindung in einer Mischung mit einem pharmazeutisch oder veterinärmedizinisch akzeptablen Adjuvanz, Verdünnungsmittel oder Träger aufweist.
  • Die Verbindungen der Erfindung können in verschiedenen Konzentrationen formuliert werden, abhängig von der Wirksamkeit/Toxizität der verwendeten Verbindung und der Indikation, für die sie verwendet werden. Vorzugsweise weist die Formulierung die Verbindung der Erfindung in einer Konzentration zwischen 0,1 μM und 1 mM auf, mehr bevorzugt zwischen 1 μM und 100 μM, zwischen 5 μM und 50 μM, zwischen 10 μM und 50 μM, zwischen 20 μM und 40 μM und am meisten bevorzugt von ungefähr 30 μM. Für in vitro-Anwendungen können Formulierungen eine niedrigere Konzentration einer Verbindung der Erfindung aufweisen, zum Beispiel zwischen 0,0025 μM und 1 μM.
  • Es wird durch Fachleute erkannt werden, dass die Verbindungen der Erfindung allgemein in Mischungen mit einem geeigneten pharmazeutischen Streckungsverdünnungsmittel oder Träger verabreicht werden, der bezüglich der vorgesehenen Route der Verabreichung und der pharmazeutischen Standardpraxis ausgewählt wird (siehe zum Beispiel Remington: The Science and Practice of Pharmacy, 19. Aufl., 1995, Hrsg. Alfonso Gennaro, Mack Publishing Company, Pennysylvania, USA).
  • Zum Beispiel können die Verbindungen der Erfindung für topische Anwendungen z. B. auf der Haut oder einer Wunde in Form einer Lotion, Lösung, Creme, eines Gels, einer Salbe oder eines Puders verabreicht werden (siehe zum Beispiel Remington, supra, S. 1586 bis 1597). Zum Beispiel können die Verbindungen der Erfindung als geeignete Salbe formuliert werden, die die aktive Verbindung suspendiert oder aufgelöst in zum Beispiel einer Mischung mit einem oder mehreren der Folgenden enthält: Mineralöl, flüssigem Petrolatum, weißem Petrolatum, Propylenglycol, Polyoxyethylenpolyoxpropylenverbindung, emulgierendem Wachs und Wasser. Alternativ können sie als eine geeignete Lotion oder Creme formuliert werden, suspendiert oder aufgelöst in zum Beispiel einer Mischung aus einem oder mehreren der Folgenden: Mineralöl, Sorbitanmonostearat, Polyethylenglycol, flüssigem Paraffin, Polysorbat 60, Cetylesterwachs, e-Laurylsulfat, einem Alkohol (z. B. Ethanol, Cetearylalkohol, 2-Octyldodecanol, Benzylalkohol) und Wasser.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform basiert die Formulierung (z. B. Lotion, Lösung, Creme, Gel oder Salbe) auf Wasser.
  • Für topische Verabreichung im Mund geeignete Formulierungen umfassen weiterhin Pastillen, die den aktiven Inhaltsstoff in einer wohlschmeckenden Basis aufweisen, üblicherweise Saccharose und Gummi arabicum oder Gummi-Tragant; Pastillen, die den aktiven Inhaltsstoff in einer inerten Basis, wie beispielsweise Gelatine und Glycerin oder Saccharose und Gummi arabicum aufweisen; und Mundspülungen, die den aktiven Inhaltsstoff in einem geeigneten flüssigen Träger aufweisen.
  • Die Verbindungen der Erfindung können auch intranasal oder durch Inhalation verabreicht werden und werden in geeigneter Weise in der Form eines Inhalators für trockenes Pulver oder einer Aerosolspraydarbietung unter Verwendung eines geeigneten Treibmittels, z. B.
  • Dichlordifluormethan, Trichlorfluormethan, Dichlortetrafluorethan, Hydrofluoralkan, wie beispielsweise 1,1,1,2-Tetrafluorethan (HFA 134A3 oder 1,1,1,2,3,3,3-Heptafluorpropan (HFA 227EA3), Kohlendioxyd oder anderem geeignetem Gas, aus einem unter Druck stehenden Behälter, einer Pumpe, einem Spray oder Vernebler ausgetragen. Im Fall eines unter Druck stehenden Aerosols kann die Dosierungseinheit durch Bereitstellen eines Ventils festgelegt werden, um eine abgemessene Menge auszutragen. Der unter Druck stehende Behälter, die Pumpe, das Spray oder der Vernebler können eine Lösung oder Suspension der aktiven Verbindung enthalten, z. B. unter Verwendung einer Mischung aus Ethanol und dem Treibmittel als Lösungsmittel, das zusätzlich ein Schmiermittel enthalten kann, z. B. Sorbitantrioleat. Kapseln und Patronen (zum Beispiel aus Gelatine) zur Verwendung in einem Inhalator oder einem Insufflator können formuliert werden, um eine Pulvermischung einer Verbindung der Erfindung und eine geeignete Pulverbasis, wie beispielsweise Laktose oder Stärke, zu enthalten.
  • Aerosol- oder Trockenpulverformulierungen werden vorzugsweise so angeordnet, dass jede abgemessene Dosis bzw. jeder "Stoß" mindestens 1 mg der Verbindung der Erfindung zum Austrag an den Patienten enthält. Es wird erkannt werden, dass die Gesamtdosis bei einem Aerosol von Patient zu Patient und von Indikation zu Indikation variieren wird und in einer einzelnen Dosis oder, was üblicher ist, in aufgeteilten Dosierungen über den Tag verabreicht werden kann.
  • Alternativ können andere konventionelle Verabreichungsrouten, die im Stand der Technik bekannt sind, ebenfalls angewendet werden; zum Beispiel können die Verbindungen der Erfindung oral, bukkal oder sublingual in der Form von Tabletten, Kapseln, Ovula, Elixieren, Lösungen oder Suspensionen verabreicht werden, die geschmacksgebende oder färbende Mittel enthalten können, für sofortige oder verzögerte Anwendungen oder für Anwendungen mit gesteuerter Freisetzung. Die Verbindungen der Erfindung können auch intraokular (siehe unten), intraaural oder über intrakavernosale Injektion verabreicht werden.
  • Die Verbindungen der Erfindung können auch parenteral, zum Beispiel intravenös, intraarteriell, intraperitoneal, intrathekal, intraventrikulär, intrasterneal, intrakranial, intramuskulär oder subkutan verabreicht werden (einschließlich über ein Array von feinen Nadeln oder unter Verwendung der nadelfreien Powderject®-Technologie), oder sie können durch Infusionstechniken verabreicht werden. Sie werden am besten in Form einer sterilen wässrigen Lösung verwendet, die andere Substanzen enthalten kann, zum Beispiel ausreichend Salz oder Glukose, um die Lösung isotonisch mit Blut zu machen. Die wässrigen Lösungen sollten, falls notwendig, in geeigneter Weise gepuffert sein (vorzugsweise auf einen pH-Wert von 3 bis 9). Die Präparation von geeigneten parenteralen Formulierungen unter sterilen Bedingungen wird einfach durch pharmazeutische Standardtechniken bewirkt, die den Fachleuten gut bekann sind.
  • Für parenterale Verabreichung geeignete Formulierungen umfassen wässrige und nichtwässrige sterile Injektionslösungen, die Antioxidationsmittel, Puffer, Bakteriostatika und gelöste Stoffe enthalten können, die die Formulierung isotonisch mit dem Blut des vorgesehenen Empfängers machen; und wässrige und nichtwässrige sterile Suspensionen, die suspendierende Mittel und Verdickungsmittel umfassen können. Die Formulierungen können in Einheitsdosis- oder Mehrfachdosisbehältern präsentiert werden, zum Beispiel in abgedichteten Ampullen und Phiolen; und sie können in einem gefriergetrockneten (lyophilisierten) Zustand gelagert werden, der direkt vor der Verwendung nur die Zugabe des sterilen flüssigen Trägers, zum Beispiel Wasser für Injektionen, erfordert. Extemporane Injektionslösungen und Suspensionen können aus sterilen Pulvern, Granulat und Tabletten in der zuvor beschriebenen Art zubereitet werden.
  • Die Verbindungen der Erfindung können auch über die okulare Route verabreicht werden, insbesondere zur Behandlung von Augenkrankheiten. Für ophthalmische Verwendungen können die Verbindungen der Erfindung als mikrozerkleinerte Suspensionen in isotonischer, pH-eingestellter, steriler Salzlösung oder vorzugsweise als Lösungen in isotonischer, pH-eingestellter, steriler Salzlösung, optional in Kombination mit einem Konservierungsmittel, wie beispielsweise Benzylalkoniumchlorid, formuliert werden. Alternativ können sie in eine Salbe, wie beispielsweise Petrolatum formuliert werden.
  • Zur veterinärmedizinischen Verwendung wird eine Verbindung der Erfindung als in geeigneter Weise akzeptable Formulierung gemäß der normalen veterinärmedizinischen Praxis verabreicht, und der Tierarzt wird das Dosierungsregime und die Verabreichungsroute festlegen, die für ein bestimmtes Tier am besten geeignet sind.
  • Die Verbindungen und/oder Formulierungen der Erfindung können in jedem geeigneten Behälter oder Gefäß gelagert werden, das im Stand der Technik bekannt ist. Es wird durch den Fachmann erkannt werden, dass der Behälter oder das Gefäß vorzugsweise luftdicht und/oder sterilisiert sein sollte. Vorteilhafterweise besteht der Behälter oder das Gefäß aus Kunststoffmaterial, wie beispielsweise Polyethylen.
  • Ein fünfter Aspekt der Erfindung stellt eine Verbindung gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt der Erfindung zur Verwendung in der Medizin und insbesondere in der heilenden oder prophylaktischen Behandlung von Mikrobeninfektionen bereit.
  • Die Verbindungen der Erfindung sind lichtempfindlich (photodynamisch), da sie nach Beleuchtung/Bestrahlung mit Licht einer geeigneten Wellenlänge (typischerweise 400 nm bis 800 nm; siehe unten) in der Gegenwart von Sauerstoff reaktive Sauerstoffspezies, wie beispielsweise Singulet-Sauerstoff oder freie Sauerstoffradikale, emittieren. Konsequenterweise sind die Verbindungen der Erfindung zur Verwendung als photodynamische Therapiemittel bei der heilenden und/oder prophylaktischen Behandlung von medizinischen Zuständen geeignet, für die ein photodynamisches Mittel indiziert ist (siehe zum Beispiel Smith, 2002, Curr Probl Cancer. 26(2): 67–108; Hopper, 2000, Lancet Oncol. 1: 212–9; Dougherty, 2002, J Clin Laser Med Surg. 20(1): 3–7; Ceburkow & Gollnick, 2000, Eur J Dermatol. 10(7): 568–75).
  • Vorzugsweise sind die Verbindungen der Erfindung für die Verwendung bei der heilenden und/oder prophylaktischen Behandlung von Gram-positiven Kokken (z. B. Streptococcus), Gram-negativen Kokken (z. B. Neisseria), Gram-positiven Bakterien (z. B. Corynebacterium-Spezies), Gram-negativen Bakterien (z. B. Escherichia coli), säurebeständigen Bakterien (z. B. einem typischen Mycobacterium) und einschließlich Infektionen, die Abszesse verursachen, Zysten, dermatologischer Infektionen, Wundinfektionen, Arthritis, Handwegstraktinfektionen, Bauchspeicheldrüsenentzündung, entzündlicher Beckenerkrankung, Peritonitis, Prostatitis, Infektionen der Vagina, des Mundraums (einschließlich Zahninfektionen), des Auges und/oder Ohrs, Geschwüre oder anderer lokalisierter Infektionen; Actinomyces-Infektionen; Pilzinfektionen, wie beispielsweise Candida albicans, Aspergillus und Blastomyces; Virusinfektionen, wie beispielsweise HIV, Encephalitis, Gastro-Enteritis, haemorrhagisches Fieber, Hantavirus, virale Hepatitis, Herpesvirus (z. B. Cytomegalovirus, Epstein-Barr, Herpesvirus simiae, Herpes simplex and Varicella-Zoster); Protozoen-Infektionen, wie beispielsweise Amöbenkrankheit, Babesiose, Kokzidiose, Cryptosporidiose, Lambliasis, Leishmaniose, Trichomoniasis, Toxoplasmose und Malaria; helminthische Infektionen, wie beispielsweise jene, die durch Nematoden, Zestoden und Trematoden verursacht werden, z. B. Askaridiasis, Hakenwurm, lymphatische Filariasis, Onkozerkose, Schistosomiasis und Toxocaridiasis; und entzündlicher Erkrankungen, wie beispielsweise Weichgeweberheumatismus, Osteoarthritis, rheumatischer Arthritis und Spondyloarthropathie geeignet.
  • Mehr bevorzugt sind die Verbindungen der Erfindung zur Verwendung bei der heilenden und/oder prophylaktischen Behandlung von Infektionen mit Gram-positiven Bakterien und/oder Gram-negativen Bakterien vorgesehen. Am meisten bevorzugt sind die Verbindungen der Erfindung für die Verwendung bei der heilenden und/oder prophylaktischen Behandlung von Infektionen durch Gram-positive Bakterien vorgesehen.
  • Die Verbindungen der Erfindung werden vorzugsweise verwendet, um Mikroorganismen abzutöten, wie beispielsweise Bakterien, Mycoplasmen, Hefen, Pilze und Viren. Die Verbindungen der Erfindung sind insbesondere zum Abtöten von Bakterien geeignet, die Resistenz gegenüber konventionellen antibiotischen Behandlungen entwickelt haben, wie beispielsweise Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus (MRSA).
  • Es wird von den Fachleuten erkannt werden, dass Verbindungen der Erfindung zum Behandeln aller Infektionen geeignet sind, bei denen Zielorganismen an einer lichtzugänglichen Oberfläche oder in einem lichtzugänglichen Bereich gefunden werden (z. B. Epidermis, Mundraum, Nasenraum, Sinusbogen, Ohren, Augen, Lungen, Harntrakt und Magen-Darm-Trakt). Zusätzlich sind die Verbindungen der Erfindung geeignet, um Infektionen an Oberflächen oder in Bereichen zu behandeln, die vorübergehend für Licht zugänglich gemacht werden, wie beispielsweise infizierte Knochen, die während chirurgischer Eingriffe temporär exponiert werden. Infektionen des Bauchraums, wie jene, die von einer durchbrochenen Blindarmentzündung resultieren, sind zumindest über laparoskopische Vorrichtungen für Licht zugänglich.
  • Dosierungen der Verbindung der Erfindung werden von verschiedenen Faktoren abhängen; einschließlich der konkret verwendeten Verbindung, der Formulierung, der Verabreichungsroute und der Indikation, für die die Verbindung verwendet wird. Typischerweise werden Dosierungen jedoch von 0,01 bis 20 mg Verbindung pro Kilogramm Körpergewicht, vorzugsweise von 0,1 bis 15 mg/kg, zum Beispiel von 1 bis 10 mg/kg Körpergewicht reichen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Verbindungen der Erfindung in Kombination mit konventionellen antimikrobiellen Mitteln verwendet. Zum Beispiel können die Verbindungen in Kombination mit einem oder mehreren der folgenden konventionellen Antibiotika verwendet werden: antibakteriellen Mitteln, zum Beispiel natürlichen und synthetischen Penicillinen und Cephalosporinen, Sulphonamiden, Erythromycin, Kanomycin, Tetracyclin, Chloramphenicol, Rifampicin und einschließlich Gentamicin, Ampicillin, Benzypenicillin, Benethamin-Penicillin, Benzathin-Penicillin, Phenethicillin, Phenoxy-Methyl-Penicillin, Procain-Penicillin, Cloxacillin, Flucloxacillin, Methicillinnatrium, Amoxicillin, Bacampicillinhydrochlorid, Ciclacillin, Mezlocillin, Pivampicillin, Talampicillinhydrochlorid, Carfecillinnatrium, Peperacillin, Ticarcillin, Mecillinam, Pirmecillinan, Cefaclor, Cefadroxil, Cefotaxim, Cefoxitin, Cefsulodinnatrium, Ceftazidim, Ceftizoxim, Cefuroxim, Cephalexin, Cephalothin, Cephamandol, Cephazolin, Cephradin, Latamoxefdinatrium, Aztreonam, Chlortetracyclinhydrochlorid, Clomocyclinnatrium, Demeclocydinhydrochlorid, Doxycyclin, Lymecyclin, Minocyclin, Oxytetracyclin, Amikacin, Framycetinsulfat, Neomycinsulfat, Netilmicin, Tobramycin, Colistin, Natriumfusidat, Polymyxin-B-Sulfat, Spectinomycin, Vancomycin, Calciumsuphaloxat, Sulfametopyraxin, Sulphadiazin, Sulphadimidin, Sulphaguanidin, Sulphonamidharnstoff, Capreomycin, Metronidazol, Tinidazol, Cinoxacin, Ciprofloxacin, Nitrofurantoin, Hexamin, Streptomycin, Carbenicillin, Colistimethat, Polymyxin-B, Furazolidon, Nalidixinsäure, Trimethoprim-Sulfamethox-Azol, Clindamycin, Lincomycin, Cycloserin, Isoniazid, Ethambutol, Ethionamid, Pyrazinamide und dergleichen; Antipilzmittel, zum Beispiel Miconazol, Ketoconazol, Itraconazol, Fluconazol, Aamphotericin, Flucytosin, Griseofulvin, Natamycin, Nystatin und dergleichen; und Antivirusmittel, wie beispielsweise Acyclovir, AZT, ddl, Amantadinhydrochlorid, Inosinpranobex, Vidarabin und dergleichen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Verbindungen der Erfindung zusammen mit penetrationsfördernden Mitteln verabreicht, wie beispielsweise Poly(ethylenimin) oder antibiotischen Mitteln, die solche penetrationsverbessernden Fähigkeiten entwickeln (z. B. Polymyxin oder Colistin).
  • Die Verbindungen der Erfindung sind insbesondere zur Verwendung bei der heilenden oder prophylaktischen Behandlung von einer oder mehreren der folgenden Indikationen geeignet:
  • Impetigo
  • Impetigo ist eine hoch ansteckende Infektion. Es ist die häufigste Infektion bei Kindern.
  • Impetigo hat zwei klassische Formen: nichtbullös und bullös. Die nichtbullöse Impetigo, auch Impetigo Contagiosa genannt, macht ungefähr 70% der Fälle aus. Ohne Behandlung lösen sich Läsionen normalerweise in 2 bis 3 Wochen auf. Impetigo kann auch andere Hauterkrankungen verkomplizieren, wie beispielsweise Skabies, Windpocken, allergische Dermatitis und Darier-Krankheit.
  • (a) Nichtbullöse Impetigo
  • Bakterientypen
  • Nichtbullös ist eine Infektion, die grundsätzlich durch haemolytische Streptokokken (Streptococcus pyogenes), Staphylococcus aureus oder eine Kombination dieser zwei Organismen der Gruppe A verursacht wird (siehe Andrews' Diseases of the Skin: Clinical Dermatology 9. Aufl. (2000) überarbeitet von Odom R B, Herausgeber Saunders, S. 312–4). Streptokokken, die nicht der Gruppe A angehören (sondern der Gruppe B, C und G), können für seltene Fälle von Impetigo verantwortlich sein, und Streptokokken der Gruppe B sind mit Impetigo bei Neugeborenen verbunden.
  • Wundtypen
  • Nichtbullös ist eine oberflächliche, intraepidermale, unilocular vesikopustulöse Infektion.
  • Läsionen von nichtbullöser Impetigo beginnen gemeinhin an der Haut im Gesicht oder an Extremitäten nach Trauma. In der Regel ist intakte Haut gegenüber Impetiginisierung resistent.
  • Die klinischen Formen von Impetigo entwickeln sich in einer geordneten Weise aus einem kleinen Bläschen oder einer kleinen Pustel, die zu einer honigfarbenen verkrusteten Schuppe fortentwickelt. Läsionen sind im Durchmesser üblicherweise kleiner als 2 cm. Läsionen neigen dazu, zu trocknen, wobei feine Krusten ohne Vernarbung zurückbleiben. Läsionen sind üblicherweise minimal symptomatisch. Selten treten Erytheme, die mit schwachem Schmerz oder leichtem Hautjucken verbunden sind, auf. Die Infektion breitet sich durch Inokulation anderer Wunden durch Kratzen auf angrenzende und entfernte Bereiche aus.
  • Ort der Bakterien
  • Nichtbullöse Impetigo ist eine oberflächliche Streptokokken- oder Staphylokokkeninfektion, die in der subkornealen Schicht der Haut (direkt unter dem Stratum corneum) lokalisiert ist (siehe 1). Genauer ist die Infektion bei Impetigo histopathologisch auf hochdifferenzierte obere epidermale Keratinozyten beschränkt. Nachdem die Bakterien durch einen Riss in der Haut eingetreten sind, beginnen sie, sich zu vermehren.
  • Die Histopathologie ist diejenige einer extrem oberflächlichen Entzündung um den trichterförmigen oberen Bereich der Haarfollikel. Eine subkorneale in ein Bläschen übergehende Pustel wird gebildet, die zusammen mit Ablagerungen von polymorphkernigen Leukozyten und epidermalen Zellen wenige verstreute Kokken enthält. In der Haut tritt eine schwache entzündliche Reaktion auf – Gefäßdehnung, Ödeme und Infiltration von polymorphkernigen Leukozyten (Andrews' Diseases of the Skin, supra., S. 312–4).
  • (b) Bullöse Impetigo
  • Bakterientypen
  • Bullöse Impetigo wird vornehmlich durch Stämme von Staphylococcus aureus verursacht, die exfoliative Toxine produzieren (Sadick et al., 1997, Dermatologic Clinics 15(2): 341–9).
  • Wundtypen
  • Bullöse Impetigo ist histologisch durch subkorneale Risse und Infiltration mit polymorphkernigen Leukozyten charakterisiert, die durch die Epidermis wandern und sich zwischen granulären und Stratum corneum-Hautschichten akkumulieren. Kleine oder große oberflächliche fragile Blasen treten am Rumpf und den Extremitäten auf.
  • Schlaffe Blasen und feuchte Erosionen mit umgebenden Erythemen sind charakteristisch für diese subkornealen Infektionen. Häufig werden nur die Überbleibsel von aufgebrochenen Blasen zum Zeitpunkt der Krankenvorstellung gesehen. Die Ablösung der Epidermis beruht auf einem Exotoxin, das durch Staphylococcus aureus produziert wird.
  • Orte der Bakterien
  • Bullöse Impetigo ist ein oberflächliche Staphylokokkeninfektion, die in und direkt unter dem Stratum corneum auftritt (siehe 1). Bullöse Impetigo wird auf exfoliatives Toxin zurückgeführt, das von manchem Staphylococcus aureus produziert wird, der an Stratum corneum-Zellen anhängt.
  • Atopische Dermatitis (AD)
  • Atopische Dermatitis, die auch als atopisches Ekzem bezeichnet wird, ist eine chronische Entzündung der Haut, die in einen juckenden Ausschlag, insbesondere in den Flexuren, d. h. hinter den Knien, vor den Ellbogen, Handgelenken, Nacken und Augenlidern, resultiert. Infektion des Ausschlags ist üblich und verursacht weitere Entzündung und Juckreiz.
  • Ekzeme manifestieren sich typischerweise im Alter von 1–6 Monaten. Ungefähr 60% der Patienten haben ihren ersten Ausbruch im ersten Lebensjahr und 90% bis zum Alter von fünf Jahren. Das Einsetzen von atopischer Dermatitis in der Adoleszenz oder später ist ungewöhnlich und sollte das Inbetrachtziehen anderer Diagnosen auslösen. Die Krankheitserscheinungsformen variieren mit dem Alter.
  • Bakterientypen
  • Bakterien und ihre Superantigene tragen zur Pathogenese von AD bei.
  • Staphylococcus aureus besiedelt die Haut von 90% der AD-Patienten (chronische ekzematöse Läsionen) und nur 5% der nicht atopischen Patienten. Die Besiedlungsdichte von Staphylococcus aureus kann bis zu 107 koloniebildenden Einheiten pro cm2 ohne klinische Anzeichen von Infektion bei Patienten mit AD erreichen. Zusätzlich enthält die scheinbar normale, nicht verletzte Haut von atopischen Patienten erhöhte Zahlen an Staphylococcus aureus.
  • Der Grund für das übermäßige Wachstum von Staphylococcus aureus bei atopischer Dermatitis obgleich viel weniger ernst oder überhaupt nicht bei Krankheiten wie beispielsweise Psoriasis, ist nicht bekannt. Protein A löst eine viel weniger heftige Antwort bei atopischen als bei normalen oder psoriatischen Patieneten aus; aber dies mag eher ein Resultat als eine Ursache der Besiedlung sein. Aufmerksamkeit ist kürzlich auf die Hautlipide gerichtet worden, und es gibt einigen Hinweis, dass Fettsäuren, die die Staphylokokkenbesiedlung kontrollieren können, bei atopischen Patienten defizitär sind.
  • Superantigene sind eine besondere Gruppe von Proteinen, die von Bakterien und Viren produziert werden und bestimmte Elemente der konventionellen Antigen-vermittelten Immunsequenz umgehen. Während konventionelle Antigene ungefähr 0,01% bis 0,1% der T-Zellen des Körpers aktivieren, hat ein Superantigen die Fähigkeit, 5% bis 30% der T-Zellenpopulation zu stimulieren. S. aureus kann Hautentzündung bei AD durch Sekretieren einer Gruppe von Exotoxinen, die als Superantigene wirken, verschlimmern oder aufrechterhalten. AD-Patienten besitzen zusätzlich zu einer Insuffizienz an Keramiden innerhalb des Stratum corneum eine veränderte Hautbarriere. Es ist vorgeschlagen worden, dass die Penetration der Haut durch diese Exotoxine die Aktivierung von T-Zellen, Makrophagen, LC und Mastzellen verursacht, und dadurch zur Freisetzung von Zytokinen und Mastzellenmediatoren führt. Es ist absehbar, dass diese Ereignisse die Basis für Entzündung bei chronischer AD bereitstellen. Es bleibt Spekulation, ob S. aureus-Besiedlung und lokale Superantigensekretion bei AD ein primäres oder sekundäres Phänomen sind (Andrews' Diseases of Skin, Kapitel 5, Atopic Dermatitis, Eczema, and non-infections immunodeficiency Disorders, S. 69–76).
  • Virus-, Pilz- und Bakterienhautinfektionen treten bei AD-Patienten häufiger auf. Virusinfektionen sind konsistent mit einem T-Zellendefekt und umfassen Herpes Simplex (lokal oder generalisiert, d. h. Eczema herpeticum), Molluscum contagiosum und humanen Papillom-Virus. Oberflächliche Pilzinfektionen mit Trichophyton rubrum und Pityrosporon ovale treten ebenfalls häufig auf. Bakterieninfektionen, speziell solche mit S. aureus, sind extrem häufig. Superinfektion resultiert in honigfarbene Krusten, extensive Serumausscheidung oder Follikulitis.
  • Wundtypen
  • Akute Läsionen erscheinen als erythematöse Papel, Bläschen und Erosionen; chronische Erkrankung besteht aus fibrotischen Papeln und verdickter, lichenifizierter Haut.
  • Das Auffinden einer erhöhten Anzahl von pathogenen Staphylokokken ist häufig mit Serumausscheidung, Verkrustung, Follikulitis und Adenopathia verbunden. Sekundäre Staphylokokkeninfektion ist häufig, und lokale Ödeme und regionale Adenopathia treten gemeinhin während atopischer Dermatitis auf. Impetigo kann eine Art von sekundärer Infektion von atopischer Dermatitis sein.
  • Die Histologie von atopischer Dermatitis reicht von akuter spongiotischer Dermatitis bis Lichen simplex chronicus, abhängig von der Morphologie der biopsierten Hautläsion.
  • Ort der Bakterien
  • Staphylococcus aureus-Zellwände entwickeln Rezeptoren, die sogenannten Adhesine, für epidermales und dermales Fibronektin und Fribrinogen. Es ist gezeigt worden, dass die Bindung von Staphylococcus aureus bei AD-Patienten durch Fribrinogen und Fibronektin vermittelt war. Da es der Haut von AD-Patienten an einem intakten Stratum corneum fehlt, kann das Hautfibronektin ungeschützt sein und die Anhaftung von Staphylococcus aureus erhöhen. Fibrillare und amorphe Strukturen sind zwischen Staphylococcus aureus-Zellen und Korneozyten aufgespürt worden und können in einen bakteriellen Biofilm resultieren. Es ist beobachtet worden, dass Staphylococcus aureus in intrazelluläre Räume eindringt, was darauf hinweist, dass die Hautoberflächenlipide bei AD-Patienten beeinträchtigt sind (siehe Breuer et al., 2002, British Journal of Dermatology 147: 55–61).
  • Geschwüre
  • Hautgeschwüre, wie diabetische Fußgeschwüre, Druckgeschwüre und chronische Venengeschwüre sind offene Wunden oder Läsionen der Haut, die durch Dahinschwinden von Gewebe charakterisiert sind und manchmal von Eiterbildung begleitet werden. Hautgeschwüre können unterschiedliche Ursachen haben und befallen unterschiedliche Populationen, sie neigen aber sämtlich dazu, wenn überhaupt, sehr langsam zu heilen, und sie können sehr schwierig und kostspielig zu behandeln sein.
  • Bakterientypen
  • Oberflächliche Druckgeschwüre sind nicht mit großen Infektionsproblemen verbunden. Aerobe Mikroorganismen auf niedrigen Niveaus werden Druckgeschwüre kontaminieren, aber sie werden eine zeitgerechte Heilung nicht behindern. Tiefe Druckgeschwüre voller Dicke können jedoch sekundär infiziert werden, und Osteomyelithis kann auftreten. Diese Druckgeschwüre mit nekrotischem Gewebe enthalten verglichen mit nichtnekrotischen Geschwüren hohe Niveaus an aeroben und anaeroben Mikroorganismen; Faulgeruch liegt üblicherweise vor, wenn anaerobe Mikroorganismen die Gewebe befallen. Daher ist es eine Behandlungsstrategie, nektrotisches Gewebe aus der Wunde zu entfernen, was zu einer Abnahme der Präsenz von anaeroben Mikroorganismen führt.
  • Die Infektionen von Druckgeschwüren sind typischerweise polymikrobiell und können Streptococcus pyogenes, Enterokokken, anaerobe Streptokokken, Enterobacteriaece, Pseudomonas airuginosa, Bacteroides fragilis und Staphylococcus aureus enthalten.
  • Wundtypen
  • Druckgeschwür der Stufe I: nichterbleichende Erytheme der intakten Haut, die als sich ankündigende Läsion von Hautgeschwürbildung betrachtet werden.
  • Druckgeschwür der Stufe II: partieller Hautdickenverlust, der die Epidermis und/oder Dermis betrifft. Das Geschwür ist oberflächlich und zeigt sich klinisch als Abschürfung, Blase oder flacher Krater. Weil die Epidermis durch eine Abschürfung, eine Blase oder einen schwachen Krater unterbrochen sein kann, sollte das Geschwür auf Anzeichen von sekundären Infektionen untersucht werden.
  • Stufe III: Hautverlust voller Dicke, der die Beschädigung oder Nekrose von subkutanem Gewebe einbezieht, die sich hinab bis zu den darunter liegenden Faszien, aber nicht durch diese hindurch erstreckt. Das Geschwür zeigt sich klinisch als tiefer Krater mit oder ohne Unterminierung von benachbartem Gewebe.
  • Stufe IV: Hautverlust voller Dicke mit extensiver Zerstörung, Gewebenekrose oder Schäden an Muskeln, Knochen oder stützenden Strukturen, wie beispielsweise Sehnen oder Gelenkkapseln.
  • Orte von Bakterien
  • Es gibt drei mikrobiologische Zustände, die in einer Wunde möglich sind: Kontaminierung, Besiedlung und Infektion. Kontaminierung ist als einfache Anwesenheit von Mikroorganismen in der Wunde, aber ohne Vermehrung charakterisiert. Es wird allgemein akzeptiert, dass alle Wunden, unabhängig von der Krankheitsursache, kontaminiert sind. Besiedlung ist als die Anwesenheit und Vermehrung von Mikroorganismen in der Wunde charakterisiert, aber ohne Reaktion des Wirts. Besiedlung ist ein üblicher Zustand bei chronischen Wunden, wie beispielsweise Venengeschwüren und Druckgeschwüren, und verzögert den Heilungsprozess nicht zwingend. Wenn Bakterien in gesunde Gewebe eindringen und sich fortgesetzt in dem Ausmaß vermehren, dass ihre Anwesenheit und Nebenprodukte die Immunantwort des Wirts hervorrufen oder überwinden, ist dieser mikrobiologische Zustand als Infektion bekannt. Die klassischen Anzeichen und Symptome von Infektion umfassen lokale Rotfärbung, Schmerz und Schwellung, Fieber und Änderungen bei der Menge und der Art von Wundexsudaten.
  • Lungeninfektionen
  • Die Verbindungen der Erfindung sind auch geeignet zur Behandlung eines Patienten mit einer infektiösen Erkrankung der Lunge durch Verabreichen einer Verbindung der Erfindung an das Subjekt und Bestrahlen (d. h. Beleuchten) der Lunge mit Licht einer Wellenlänge, die die Verbindung dazu bringt, einen antimikrobiellen Effekt zu produzieren. Lungeninfektion kann bei einer Vielzahl von Bakteriengattungen und -arten auftreten, die Mycobacterium tuberculosis (Tuberkulose), Pseudomonas (primäre Ursache von Tod bei Patienten mit zystischer Fibrose), Streptococcus, Staphylococcus pneumoniae, Klebsiella, Toxoplasma usw. umfassen. Lungen infektion kann auch mit einer Vielzahl von Virusstämmen und opportunistischen Erregern (Pilzen, Parasiten) auftreten. Da Lungenerreger in zunehmendem Maße resistent gegenüber klassischen Antibiotikatherapien sind, bietet photodynamische Therapie ein alternatives Verfahren zum Eliminieren dieser schädlichen Organismen.
  • Die Verbindung der Erfindung kann auf eine Vielzahl von Wegen an die Lunge verabreicht werden. Zum Beispiel kann die Verbindung durch den Atmungstrakt (d. h. intra-tracheal, intra-bronchial oder intra-alveolar) oder durch die Körperwand der Brust verabreicht werden. Die Lichtquelle kann mit Hilfe von zum Beispiel flexiblen Faseroptiken ebenfalls über diese Routen angewandt werden. Die Beleuchtung/Bestrahlung kann auf die Lungenbasis, auf die Lungenspitze oder beide gerichtet werden.
  • Weitere Indikationen
  • Die Verbindungen der Erfindung sind auch für die heilende und/oder prophylaktische Behandlung der Folgenden geeignet:
    Infektionen von Verbrennungsorten und Hauttransplantaten; Otitis (Ohrinfektion), bakterielle Konjunktivitis und andere Augeninfektionen, Periodonitis und andere Zahninfektionen und infizierte Knochen, die während chirurgischer Eingriffe exponiert werden.
  • Somit stellen weitere Aspekte der Erfindung das Folgende bereit:
    • (i) Verwendung einer Verbindung der Erfindung bei der Herstellung eines Medikaments zur Verwendung bei photodynamischer Therapie:
    • (ii) Verwendung einer Verbindung der Erfindung bei der Herstellung eines Medikaments zum Abtöten und/oder zum Verhindern von Wachstum von Mikroorganismen, wie beispielsweise Bakterien, Hefen, Pilzen und Viren (zum Beispiel kann das Medikament verwendet werden, um die Ausbreitung oder Übertragung des Erregers auf andere Subjekte, z. B. Patienten, Gesundheitspersonal usw. zu verhindern oder zu reduzieren);
    • (iii) Verwendung einer Verbindung der Erfindung bei der Herstellung eines Medikaments für die heilende und/oder prophylaktische Behandlung einer dermatologischen Infektion;
    • (iv) Verwendung einer Verbindung der Erfindung bei der Herstellung eines Medikaments für die heilende und/oder prophylaktische Behandlung einer Infektion der Lungen; und
    • (v) Verwendung einer Verbindung der Erfindung bei der Herstellung eines Medikaments für die heilende und/oder prophylaktische Behandlung einer Wundinfektion und/oder eines Geschwürs.
  • Auch offenbart wird hier:
    • (i) Ein Verfahren zum Behandeln eines Patienten, der einer Behandlung mit einem photodynamischen Therapiemittel bedarf, das das Verabreichen einer Verbindung der Erfindung an den Patienten und das Beleuchten/Bestrahlen der Verbindung aufweist; und
    • (ii) Ein Verfahren zum Verhindern von Wundinfektion, das das Kontaktieren der Wunde mit einer Verbindung der Erfindung und das Beleuchten/Bestrahlen der Verbindung (so dass eine reaktive Sauerstoffspezies erzeugt wird) aufweist.
  • Bei der Verwendung werden die lichtempfindlichen Verbindungen der Erfindung unter Verwendung konventioneller Techniken, die auf dem Gebiet der photodynamischen Therapie bekannt sind, beleuchtet/bestrahlt, d. h. aktiviert. Vorzugsweise werden die Verbindungen mit einer Wellenlänge zwischen 400 nm und 800 nm beleuchtet/bestrahlt. Mehr bevorzugt werden die Verbindungen mit einer Wellenlänge beleuchtet/bestrahlt, die einem oder mehreren der Absorptionsfenster für Porphyrin entspricht, die bei ungefähr 417 nm (Soret-Band), 485 nm, 515 nm, 550 nm, 590 nm und 650 nm liegen. Am meisten bevorzugt werden die Verbindungen mit einer Wellenlänge von ungefähr 417 nm beleuchtet/bestrahlt.
  • Die optimale Wellenlänge wird von der speziellen Verbindung und der Indikation, für die sie verwendet wird, abhängen. Zum Beispiel ist bei Impetigo aufgrund der Läsionsfarbe eine Wellenlänge von 510 bis 560 nm bevorzugt. Bei offenen Wunden ist eine Wellenlänge von 560 bis 700 nm bevorzugt, mit Präferenz hin zu höheren Wellenlängen, um die Aktivierung von Hämoglobin zu minimieren (Minimum bei 690 nm).
  • Es wird durch den Fachmann erkannt werden, dass Beleuchtung/Bestrahlung zu verschiedenen Zeitpunkten nach der Anwendung der Verbindung der Erfindung erfolgen kann. Typischerweise wird die Verbindung zwischen 5 Minuten und 24 Stunden nach der Anwendung, zum Beispiel zwischen 5 Minuten und 2 Stunden oder zwischen 10 Minuten und 1 Stunde bestrahlt. Optimale Beleuchtungszeiten können durch Experimente bestimmt werden.
  • Wenn die Verbindung der Erfindung auf die Haut aufgetragen wird, kann die Wellenlänge des Lichts so ausgewählt werden, dass die Penetrationstiefe gesteuert wird. Zum Beispiel sind für tiefere Penetrationen längere Wellenlängen bevorzugt. Lichtintensität und Gesamtlichtdosis können ebenfalls variiert werden, um die Penetrationstiefe zu steuern.
  • Vorzugsweise penetriert das photodynamische Therapiemittel nur das Stratum corneum.
  • In gleicher Weise wird die optimale Dauer der Exponierung der Verbindung gegenüber Beleuchtung/Bestrahlung von der speziellen Verbindung und der Indikation abhängen, für die sie verwendet wird. Typischerweise wird die Beleuchtungszeit jedoch zwischen 1 und 30 Minuten, mehr bevorzugt zwischen 5 und 20 Minuten, zum Beispiel 10 Minuten betragen.
  • Die Gesamtmenge an Beleuchtung/Bestrahlung wird gemäß der Behandlung und der Lokalisierung des zu behandelnden Gewebes variieren. Allgemein wird die Menge der Beleuchtung/Bestrahlung zwischen 10 und 1000 J/m2, vorzugsweise zwischen 10 und 350 J/cm2 betragen.
  • Geeignete Lichtquellen umfassen die PDT 450L, PDT 650L und PDT 1200 Lampen der Waldmann AG, Deutschland. Alternativ kann weißes Licht zur Verbindungsaktivierung verwendet werden.
  • Die Verbindungen der Erfindung können auch verwendet werden, um Mikroorganismen in vitro abzutöten. Deshalb stellt ein weiterer Aspekt der Erfindung eine sterilisierende Lösung bereit, die eine Verbindung gemäß des ersten oder zweiten Aspekts der Erfindung aufweist. Die Lösung kann auch die Form einer Handwaschung oder eines Konzentrats annehmen, das vor der Verwendung zu verdünnen ist.
  • Vorzugsweise liegt die Verbindung der Erfindung in der Lösung in einer Konzentration von 1 bis 100 μg/ml vor.
  • Vorzugsweise weist die Lösung weiterhin ein oberflächenaktives Mittel oder Tensid auf. Geeignete oberflächenaktive Mittel umfassen anionische oberflächenaktive Mittel (z. B. ein aliphatisches Sulphonat), amphoterische und/oder zwitterionische oberflächenative Mittel (z. B. Derivate von aliphatischen quaternären Ammonium-, Phosphonium- und Sulfoniumverbindungen) und nichtionische oberflächenaktive Mittel (z. B. aliphatische Alkohole, Säuren, Amide oder Alkylphenole mit Alkylenoxiden).
  • Geeigneterweise liegt das oberflächenaktive Mittel in einer Konzentration von 0,5 bis 5 Gewichtsprozent vor.
  • Die sterilisierenden Lösungen der Erfindung sind insbesondere zur Verwendung in Krankenhausumgebungen geeignet. Zum Beispiel können die sterilisierenden Lösungen verwendet werden, um chirurgische Instrumente und Operationssaaloberflächen sowie die Hände und Handschuhe von Operationssaalpersonal zu sterilisieren. Zusätzlich können die sterilisierenden Lösungen während der Chirurgie eingesetzt werden, um zum Beispiel exponierte Knochen zu sterilisieren. In allen Fällen wird die Lösung auf die zu sterilisierende Oberfläche aufgetragen und dann beleuchtet/bestrahlt, um eine reaktive Sauerstoffspezies zu produzieren (siehe oben).
  • Somit stellt ein weiterer Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Abtöten von Mikroorganismen in vitro bereit, das das Kontaktieren der abzutötenden Mikroorganismen mit einer Verbindung der Erfindung und das Beleuchten/Bestrahlen der Verbindung umfasst.
  • Bevorzugte, nicht beschränkende Ausführungsformen der Erfindung werden jetzt beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
  • 1 ein schematisches Diagramm der Hautstruktur zeigt.
  • 2 die Wachstumsinhibierung (%) von (A) S. aureus BAA-44-Zellen und (B) E. coli ATCC 25922-Zellen zeigt, die nach Vorinkubation für 5 Minuten mit einer Testverbindung in einer Konzentration von 3 μM für 0 oder 30 Minuten mit weißem Licht (150 mW/cm2) beleuchtet wurden.
  • 3 das Bakterienüberleben (Zellzahl) von (A) S. aureus BAA-44- und (B) E. coli ATCC 25922-Zellen nach Inkubation mit einer Testverbindung in einer Konzentration von 0,1 μM und Beleuchtung mit Licht ("Lichttoxizität", d. h. photodynamische Aktivität) oder ohne Beleuchtung ("Dunkeltoxizität") zeigt.
  • 4 die photodynamische Aktivität (offene Balken) und die Dunkeltoxizität (schattierte Balken) von (A) "Verbindung 8" und (B) "Verbindung 10" in variierenden Dosierungen gegen S. aureus BAA-44 zeigt.
  • 5 den Effekt von Natriumazid (50 mM) und D2O auf humane Hautfibroblasten(NHDF)-Zellen inkubiert mit Verbindung 10 mit und ohne Beleuchtung unter Verwendung einer Lichtquelle (236, Waldmann) zeigt. Dreiecke/durchgezogene Linie: Verbindung 10 + PBS-Puffer + Licht; Quadrate/durchgezogene Linie: Verbindung 10 + D2O + Licht; Kreise/durchgezogene Linie: Verbindung 10 + Natriumazid + Licht; Dreiecke/gepunktete Linie: Verbindung 10 + PBS-Puffer ohne Licht; Quadrate/gepunktete Linie: Verbindung 10 + D2O ohne Licht; Kreise/gepunktete Linie: Verbindung 10 + Natriumazid ohne Licht. (n = 3, Mittelwert ± Standardabweichung).
  • 6 die Abwesenheit von Beständigkeit, die von S. aureus BAA-44 aufgebaut wird, nach wiederholten Behandlungen mit Verbindung 10 zeigt. Die Daten sind als Mittelwert mit 95% Vertrauensintervallfehlerbalken gezeigt.
  • 7 einen Vergleich des Überlebens von Klonen, die neunmal gegenüber PDT-Behandlung mit Verbindung 10 ausgesetzt wurden, und von naiven unbehandelten Klonen zeigt.
  • 8 die Toxizität von "Verbindung 8" gegenüber humanen Fibroblasten (schattierte Balken) und S. aureus BAA-44 (offene Balken) bei variierenden Dosierungen zeigt.
  • 9 eine plastische Zeichnung einer 236 Lichtquelle (Waldmann) zeigt.
  • 10 das Photobleichen von 10 μM Verbindung 10 beleuchtet für verschiedene Zeiträume mit blauem Licht bei (A) 15 mW/cm2 und (B) 150 mW/cm2 zeigt.
  • 11 die chemische Stabilität von Verbindung 10 formuliert (A) als Feststoff, (B) in Wasser und (C) in PBS zeigt.
  • 12 einen 3D-Plot der Stabilität (gemessen durch HPLC) von Verbindung 10 nach 21 Tagen in PBS-Puffer zeigt.
  • 13 die Stabilität über 8 Wochen von verschiedenen Formulierungen von (A) Verbindung 1, (B) Verbindung 8, (C) Verbindung 12 und (D) Verbindung 10 zeigt.
  • 14 die Langzeitstabilität über 17 Wochen von verschiedenen Formulierungen von (A) Verbindung 10 und (B) Verbindung 8 zeigt.
  • 15 die intrazelluläre Fluoreszenzverteilung von NHDF-Zellen inkubiert im Anschluss an gemeinsames Färben mit (A) Lysosomkörperchen-spezifischem Farbstoff LysoTracker Green (grün) und (B) Mitochondrien-spezifischem Farbstoff Rhodamin G6 (rot) zeigt.
  • 16 die intrazelluläre Fluoreszenzverteilung von NHDF-Zellen inkubiert mit 1 μM Verbindung 10 für 1 Stunde im Anschluss an gemeinsames Färben mit (A) Mitochondrien-spezifischem Rhodamin G6 und (B) Lysosomkörperchen-spezifischem Farbstoff LysoTracker Green zeigt. Die Fluoreszenz von Verbindung 10 ist extranuklear lokalisiert, und gemeinsames Färben mit Mitochondrien-spezifischem Rhodamin G6 resultierte in eine gemeinsame Lokalisierung von Verbindung 10 und Fluoreszenz von Mitochondrien. Gemeinsame Lokalisierung geht in gelbe Fluoreszenz über. Gemeinsames Färben mit Lysosomkörperchen-spezifischem Farbstoff LysoTracker Green resultierte in unterschiedliche Lokalisierung von Verbindung 10 (rot) und Lysosomkörperchen-Fluoreszenz (grün) (16B). Gemeinsame Lokalisierung wird durch gelbe Fluoreszenz wiedergegeben.
  • BEISPIELE
  • BEISPIEL A: SYNTHESE VON BEISPIELHAFTEN VERBINDUNGEN
  • Materialen und Methoden
  • NMR-Messungen
  • NMR-Protonenspektren wurden auf einem Bruker B-ACS60 (300 MHz)-Instrument unter Verwendung von TMS als internem Standard aufgezeichnet. Die chemischen Verschiebungen sind in ppm angegeben und die Kopplungskonstanten in dem angegebenen Lösungsmittel in Hz. Einige Abkürzungen für NMR: Singulett (s), breites Singulett (bs), Dublett (d), Triplett (t), Quartett (q), Quintett (quint), Multiplett (m).
  • Chemikalien
  • Alle Lösungsmittel und Reagenzien wurden von Aldrich, Fluka, Merck und Lancaster gekauft und wurden ohne weitere Aufreinigung verwendet.
  • Dipyrrolmethan wurde so hergestellt wie von C Brücker et al., J. Porphyrins Phthalocyanines, 2 445 (1998) beschrieben.
  • Chromatographie
  • Säulenchromatographie wurde unter Verwendung von Silicagel (Merck Silicagel 60, Fluke 60, 0,040–0,063 mm) und Sephadex LH-20 (Pharmacia) durchgeführt. Alle Lösungsmittel (Synopharm) für die Chromatographie wurden in technisch reiner Qualität verwendet.
  • Abkürzungen
    • DDQ:
      2,3-Dichlor-5,6-dicyano-p-benzoquinon
      DMF:
      N,N-Dimethylformamid
      TFA:
      Trifluoressigsäure
  • Syntheseroute für Testverbindungen
  • Die folgenden Testverbindungen wurden synthetisiert:
  • Beispielhafte Verbindungen der Erfindung
  • Verbindungen 6, 8 bis 10, 12, 23, 25, 28, 31 und 32.
  • Referenzverbindungen (zur Verwendung als vergleichende Kontrollen)
  • Verbindungen 1, 3, 16, 19, 26, 29, 33, 36, 37, 39, 41 und 46 bis 51.
  • Chemische Zwischenformen
  • Verbindungen 2, 4, 5, 7, 11, 13 bis 15, 17, 18, 20 bis 22, 24, 27, 30, 34, 35, 38, 40 und 42 bis 45.
  • VERBINDUNG 1
  • 5,10,15,20-tetrakis-[4-(3-Trimethylammoniumpropyloxy)-phenyl]-porphyrintetrachlorid
    Figure 00340001
  • Zu einer kräftig gerührten Suspension von 5,10,15,20-tetrakis-(4-Hydroxyphenyl)-porphyrin (50 mg, 0,07 mmol) und K2CO3 (230 mg, 1,7 mmol) in DMF (20 ml) wird eine Lösung von (1-Brompropyl)-trimethylammoniumbromid (0,27 g, 1,05 mmol) in DMF (5 ml) bei 50°C tropfenweise binnen 30 min zugegeben. Die Mischung wird bei 50°C für 15 Stunden gerührt. Nach Entfernung von DMF unter reduziertem Druck wird der erhaltene Rückstand in Methanol (5 ml) aufgelöst und durch ein Kissen aus Silicagel (Dicke 2 cm) abgestützt auf einer Stahlfritte (Durchmesser 3,5 cm) gefiltert. Nach Waschen mit Methanol (1 l) wird das Kissen mit Essigsäure eluiert. Nach Verdampfen des Lösungsmittel von dem Eluat wird der erhaltene Rückstand durch Chromatographie auf einer Säule (2,5 × 40 cm) aus Sephadex LH20 unter Eluieren mit n-Butanol:Wasser:Essigsäure (4:5:1 bezogen auf das Volumen, obere Phase) gereinigt. Das gewonnene Material wird in dem minimalen Volumen von Ethanol aufgelöst, und die Lösung wird durch eine kurze Säule (3,5 × 20 cm) aus Anionenaustauschharz (Amberlite IRA 400, Chloridform) hindurchgeführt. Das gewonnene Tetrachloridsalz wird unter Hochvakuum getrocknet und in Form violetter Kristalle erhalten.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CD3OD): 2,35-2,50 (bs, 8H), 3,25-3,35 (bs, 36H), 3,65-3,75 (bs, 8H), 4,35 (m, 8 H), 7,30, 8,10 (2 × d, 3J 8,5 Hz, 16H), 8,80-9,00 (bs, 8H).
  • VERBINDUNG 2
  • 5,10,15-tris-(4-Hydroxyphenyl)-20-(4-undecyloxyphenyl)-porphyrin
    Figure 00350001
  • Zu einer kräftig gerührten Suspension von 5,10,15,20-tetrakis-(4-Hydroxyphenyl)-porphyrin (400 mg, 0,59 mmol) und K2CO3 (1,0 g, 7,1 mmol) in DMF (10 ml) wird eine Lösung von 1-Bromundecan (0,1 ml, 0,45 mmol) in DMF (10 ml) tropfenweise bei 50°C binnen 30 min zugegeben, und die Mischung wird bei derselben Temperatur für 1,5 Stunden gerührt. Nach Entfernen von K2CO3 durch Filtration und Entfernen von DMF unter reduziertem Druck wird der erhaltene Rückstand in Dichlormethan (200 ml) aufgelöst, mit Wasser (3 × 150 ml) gewaschen, und die Lösung wird getrocknet (Na2SO4). Das Lösungsmittel wird unter reduziertem Druck verdampft, und der erhaltene Rückstand wird in Toluol:Ethanol (5:1 bezogen auf das Volumen, ca. 10 ml) aufgelöst und durch Chromatographie unter Verwendung einer Säule (5 × 50 cm) aus Silicagel (Merck 60) aufgereinigt. Die Säule wird mit Toluol gefolgt von Toluol:Ethylazetat (2:1 bezogen auf das Volumen) eluiert, und das gewünschte Material, das durch Verdampfen von Lösungsmittel aus den geeigneten Fraktionen gewonnen wird, wird unter Hochvakuum getrocknet. Das Produkt wird in Form violetter Kristalle erhalten.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, d6-Azeton): 0,95 (t, 3J 7,5 Hz, 3H), 1,25-1,55 (m, 14H), 1,58 (quint, 3J 7,5 Hz, 2H), 1,85 (quint, 3J 7,5 Hz, 2H), 4,16 (t, 3J 7,5 Hz, 2H), 7,20 (d, 3J 8,1 Hz, 2H), 7,25 (d, 3J 8,2 Hz, 6H), 8,00-8,15 (m, 8H), 8,80-9,10 (m, 8H).
  • VERBINDUNG 3
  • 5,10,15-tris-[4-(3-Trimethylammoniumpropyloxy)-phenyl]-20-(4-undecyloxyphenyl)-porphyrintrichlorid
    Figure 00360001
  • Zu einer kräftig gerührten Suspension von Verbindung 2 (100 mg, 0,12 nmol) und K2CO3 (230 mg, 1,7 mmol) in DMF (30 ml) wird eine Lösung von 1-Brompropyl)-trimethylammoniumbromid (0,3 g, 16,6 mmol) in DMF (10 ml) bei 50°C zugegeben, und die Mischung wird bei dieser Temperatur für 12 Stunden gerührt. Nach Entfernen des DMF unter reduziertem Druck wird der erhaltene Rückstand in Methanol (5 ml) aufgelöst und durch ein Kissen aus Silicagel (Dicke 2 cm) abgestützt auf einer Stahlfritte (Durchmesser 3,5 cm) gefiltert. Nach Waschen mit Methanol (ca. 11) wird das Kissen mit Essigsäure:Methanol:Wasser (3:2:1 bezogen auf das Volumen) eluiert. Nach Verdampfen des Lösungsmittels von dem Eluat unter reduziertem Druck wird der erhaltene Rückstand durch Chromatographie auf einer Säule (2,5 × 40 cm) aus Sephadex LH-20 unter Eluieren mit n-Butanol:Wasser:Essigsäure (5:4:1 bezogen auf das Volumen, obere Phase) gereinigt. Nach Entfernen des Lösungsmittels unter reduziertem Druck von den geeigneten Fraktionen des Eluats wird der erhaltene Rückstand in Methanol (5 ml) aufgelöst, und die Lösung wird durch eine kurze Säule (3,5 × 20 cm) aus Anionenaustauschharz (Amberlite IRA 400, Chloridform) hindurchgeführt. Das Endprodukt wird nach Entfernen des Lösungsmittels und Trocknen unter Hochvakuum als das Trichloridsalz in Form violetter Kristalle erhalten.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CD2OD): 0,80 (t, 3J 7,5 Hz, 3H), 1,15-1,45 (m, 16H), 1,50-1,60 (bs, 2H), 2,25-2,45 (bs, 6H), 3,25-3,35 (bs, 27H), 3,75-3,85 (bs, 6H), 4,18 (t, 3J 7,5 Hz, 2H), 4,40-4,45 (bs, 6H), 7,20-7,40, 7,95-8,15 (2 × 16H), 8,60-9,00 (bs, 8H).
  • VERBINDUNG 4
  • 5-(3,5-Dimethoxyphenyl)-15-undecylporphyrin
    Figure 00370001
  • Zu einer gerührten Lösung von Dipyrrolmethan (0,62 g, 4,2 mmol) in Dichlormethan (5 ml) werden 3,5-Dimethoxybenzaldehyd (0,35 g, 2,1 mmol) und Dodecanal (0,464 g, 2,52 mmol) in entgastem Dichlormethan (1 l) zugegeben. TFA (0,07 ml, 3,0 mmol) wird tropfenweise zugegeben. Die Lösung wird bei Raumtemperatur im Dunklen für 17 Stunden unter Argon gerührt. Nach Zugabe von DDG (2,7 g, 12 mmol) wird die Mischung bei Raumtemperatur für eine weitere Stunde gerührt. Reinigung des nach Entfernen des Lösungsmittels unter reduziertem Druck gewonnenen Materials durch Chromatographie auf einer Säule (400 g) aus Silicagel (Merck 60) mit Toluol für die Elution ergibt das Produkt in Form violetter Kristalle.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CDCl3): 0,80 (t, 3J 7,5 Hz, 3H), 1,10-1,25 (m, 12H), 1,40 (m, 2H), 1,75 (quint, 3J 7,5 Hz, 2H), 2,45 (quint, 3J 7,5 Hz, 2H), 3,90 (s, 6H), 4,90 (t, 3J 7,5 Hz, 2H), 6,80 (m, 1 H), 7,35 (m, 2H), 9,00, 9,25, 9,30, 9,50 (4 × d, 3J 4,7 Hz, 4 × 2H), 10,15 (s, 2H).
  • VERBINDUNG 5
  • 5-(15-Undecylporphyrin-5-yl)-benzen-1,3-diol
    Figure 00380001
  • Zu einer Lösung von Verbindung 4 (80 mg, 0,133 mmol) in wasserfreiem Dichlormethan (80 ml) wird BBr3 (5 ml, 1M in Dichlormethan) unter einer Argonatmosphäre tropfenweise bei –70°C zugegeben, und die Mischung wird für 1 Stunde bei dieser Temperatur gerührt und dann auf Raumtemperatur erwärmt und über Nacht gerührt. Die Mischung wird auf –10°C abgekühlt und durch Zugabe von Wasser (2 ml) und Rühren für 1 Stunde hydrolysiert. NaHCO3 (3 g) wird direkt zur Neutralisierung zugegeben. Die Mischung wird für weitere 12 Stunden gerührt, und nach Filtration von NaHCO3 und Entfernung des Dichlormethans unter Vakuum wird der erhaltene Rückstand durch Säulenchromatographie unter Verwendung von Silicagel und Eluieren mit Dichlormethan aufgereinigt. Nach Verdampfen des Lösungsmittels von in geeigneter Weise kombinierten Fraktionen und Trocknen des erhaltenen Rückstands unter Hochvakuum wird das Produkt in Form violetter Kristalle erhalten.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, d6-Azeton): 0,75 (t, 3J 7,5 Hz, 3H), 1,05-1,25 (m, 12H), 1,30-1,40 (m, 2H), 1,45-1,50 (m, 2H), 2,40 (quint, 3J 7,5 Hz, 2H), 4,90 (t, 3J 7,5 Hz, 2H), 6,65 (m, 1 H), 7,18 (m, 2H), 8,60-8,65, 9,00-9,05, 9,35-9,40, 9,55-9,60 (4 × m, 8H), 10,25 (s, 2H).
  • VERBINDUNG 6
  • 5-[3,5-bis-(3-Trimethylammoniumpropyloxy)-phenyl]-15-undecylporphyrindichlorid
    Figure 00390001
  • Zu einer kräftig gerührten Lösung von Verbindung 5 (80 mg, 0,14 mmol) und K2CO3 (230 mg, 1,7 mmol) in DMF (30 ml) wird (1-Brompropyl)-trimethylammoniumbromid (0,3 g, 16,6 mmol) bei 50°C zugegeben. Die Mischung wird bei dieser Temperatur für 18 Stunden gerührt. Nach Entfernen des DMF unter reduziertem Druck wird der erhaltene Rückstand in Methanol (5 ml) aufgelöst und durch ein Silicagelkissen (Dicke 2 cm) abgestützt auf einer Stahlfritte (Durchmesser 3,5 cm) gefiltert. Nach Waschen des Kissens mit Methanol (ca. 11) wird das Rohprodukt mit Essigsäure:Methanol:Wasser (3:2:1 bezogen auf das Volumen) eluiert. Geeignete Fraktionen werden aufgefangen, und nach Verdampfen des Lösungsmittels unter reduziertem Druck wird der erhaltene Rückstand durch Chromatographie auf einer Säule (2.5 × 40 cm) aus Sephadex LH-20 und Eluieren mit n-Butanol:Wasser:Essigsäure (5:4:1 bezogen auf das Volumen, obere Phase) gereinigt. Nach Entfernen des Lösungsmittels von geeigneten Fraktionen unter reduziertem Druck wird der erhaltene Rückstand in Methanol aufgelöst (5 ml), und die Lösung wird durch eine kurze Säule (3,5 × 20 cm) aus Anionenaustauschharz (Amberlite IRA 400, Chloridform) hindurchgeführt. Nach Auffangen des Eluats wird das Lösungsmittel unter reduziertem Druck entfernt, und der erhaltene Rückstand wird unter Hochvakuum getrocknet, um das Dichloridsalz in Form violetter Kristalle zu ergeben.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CD3OD): 0,75 (t, 3J 7,5 Hz, 3H), 1,05-1,20 (m, 14H), 1,45-1,50 (m, 2H), 2,05-2,15 (m, 4H), 2,15-2,20 (m, 2H), 2,95 (s, 18H), 3,35-3,45 (m, 4H), 3,95 (t, 3J 7,5 Hz, 4H), 4,55 (t, 3J 7,5 Hz, 2H), 6,85 (m, 1 H), 7,35 (m, 2H), 8,85-8,90, 9,15-9,20, (3 × m, 8H), 10,10 (s, 2H).
  • VERBINDUNG 7
  • 5,15-bis-[4-(3-Brompropyloxy)-phenyl]-porphyrin
    Figure 00400001
  • Zu einer gerührten Lösung von Dipyrrolmethan (0,61 g, 4,1 mmol) und 4-(3-Brompropyloxy)-benzaldehyd (1,03 g, 4,2 mmol) in entgastem Dichlormethan (1 l) wird TFA (0,07 ml, 1,5 mmol) tropfenweise zugegeben. Die Lösung wird bei Raumtemperatur im Dunkeln unter Argon für 17 Stunden gerührt. Nach Zugabe von DDQ (2,76 g, 0,012 mol) wird die Mischung für eine weitere Stunde bei Raumtemperatur gerührt. Filtration durch Silicagel (Fluka 60, 100 g) unter Verwendung von Dichlormethan für die Elution ergibt ein Rohprodukt, das nach Rekristallisierung aus Dichlormethan:n-Hexan reines Produkt in Form violetter Kristalle ergibt.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, C6D6): -3,15 (2H), 2,00 (quint, 3J 7,5 Hz, 4H), 3,30 (t, 3J 7,5 Hz, 4H), 3.90 (t, 3J 7,5 Hz, 4H), 7,15-7,18, 7,95-8,15 (2 × 4H), 9,15-9,20, (m, 8H), 10,05 (s, 2H).
  • VERBINDUNG 8
  • 5,15-bis-(4-{3-[(3-Dimethylaminopropyl)-dimethylammonium]-propyloxy}-phenyl)-porphyrindichlorid
    Figure 00400002
  • Verbindung 7 (200 mg, 0,27 mmol) wird in absolutem DMF (40 ml) mit N,N,N',N'-Tetramethyl-1,3-propandiamin (5 ml, 13,9 mmol) aufgelöst, und die Lösung wird bei 50°C unter Argon über Nacht gerührt. Nach Verdampfen des Lösungsmittels unter reduziertem Druck wird der erhaltene Rückstand in Methanol (5 ml) aufgelöst, und die Lösung wird durch ein Kissen aus Silicagel (Dicke 2 cm) abgestützt auf einer Stahlfritte (Durchmesser 3,5 cm) gefiltert. Das Kissen wird mit Methanol (ca. 11) gefolgt von Essigsäure:Methanol:Wasser (3:2:1 bezogen auf das Volumen) eluiert. Nach Verdampfen des Lösungsmittels von geeigneten Fraktionen wird das erhaltene Rohprodukt in Methanol (5 ml) aufgelöst und weiter durch Chromatographie auf einer Säule (2,5 × 40 cm) aus Sephadex LH-20 unter Verwendung von n-Butanol:Wasser:Essigsäure (4:5:1 bezogen auf das Volumen, obere Phase) als die entwickelnde Phase gereinigt. Die erste eluierte Fraktion ist das gewünschte Produkt. Nach Entfernen des Lösungsmittels unter reduziertem Druck wird der erhaltene Rückstand in Methanol (5 ml) aufgelöst und durch eine kurze Säule (3,5 × 20 cm) aus Anionenaustauschharz (Amberlite IRA 400, Chloridform) hindurchgeführt. Nach Entfernen von Lösungsmittel von dem Eluat unter reduziertem Druck wird der Rückstand aus Diethylether kristallisiert und unter Hochvakuum getrocknet, um das Produkt in Form violetter Kristalle zu ergeben.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CD3OD): 2,20-2,35 (m, 4H), 2,40-2,50 (m, 4H), 2,80 (s, 12H), 3,05 (4 H, t, 3J 7,8, 2H), 3,25 (s, 12H), 3,45-3,55 (bs, 4H), 3,65-3,75 (m, 4H), 4,30 (t, 3J 4,2 Hz, 4H), 7,40, 8,10 (2 × d, 3J 7,5 Hz, 2 × 4H), 8,95, 9,45 (2 × d, 3J 4,2 Hz, 8H), 10,40 (s, 2H).
  • VERBINDUNG 9
  • 5,15-bis-[4-(3-Triethylammoniumpropyloxy)-phenyl]-porphyrindichlorid
    Figure 00410001
  • Zu einer Lösung von Verbindung 7 (50 mg, 0,068 mmol) in absolutem DMF (20 ml) wird Triethylamin (4,7 ml, 0,034 mol, 500 eq.) zugegeben. Die Mischung wird bei 60°C für 24 Stunden gerührt. Das Lösungsmittel wird unter reduziertem Druck entfernt, und der erhaltene Rückstand wird in Methanol (5 ml) aufgelöst und durch ein Kissen aus Silicagel (Dicke 2 cm) abgestützt auf einer Stahlfritte (Durchmesser 3,5 cm) gefiltert. Nach Waschen mit Methanol (ca. 1 l) wird das Kissen mit Essigsäure:Methanol:Wasser (3:2:1 bezogen auf das Volumen) eluiert. Nach Verdampfen des Lösungsmittels von der eluierten Fraktion wird das erhaltene Rohprodukt in Methanol (5 ml) aufgelöst und durch Chromatographie auf einer Säule (2,5 × 40 cm) aus Sephadex LH-20 und Eluieren mit n-Butanol:Wasser:Essigsäure (4:5:1 bezogen auf das Volumen, obere Phase) gereinigt. Die Lösungsmittel werden von den geeigneten Fraktionen unter reduziertem Druck entfernt, der erhaltene Rückstand wird in Methanol (5 ml) aufgelöst, und die Lösung wird durch eine kurze Säule (3,5 × 20 cm) aus Anionenaustauschharz (Amberlite IRA 400, Chloridform) hindurchgeführt, um das Produkt nach Verdampfen des Lösungsmittels als violetten Feststoff zu ergeben.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CD3OD): 1,25 (m, 18H), 2,13 (m, 4H), die Signale für -CH2NCH2 (16H) liegen in dem Bereich 3,00–3,40 als Teil des Multiplets, das von den Lösungsmittelsignalen überdeckt ist, 4,15 (t, 4H, 3J = 7,5 Hz), 7,36 (d, 4H, 3J = 7,5 Hz), 8,15 (d, 4H, 3J = 7,5 Hz), 9,05 (d, 4H, 3J = 7,5 Hz), 9,54 (d, 4H, 3J = 7,5 Hz), 10,45 (s, 2H).
  • VERBINDUNG 10
  • 5,15-bis-[4-(3-Trimethylammoniumpropyloxy)-phenyl]-porphyrindichlorid
    Figure 00420001
  • Eine Lösung von Verbindung 7 (300 mg, 0,41 mmol) in absolutem DMF (50 ml) wird in einen 100 ml Autoklav überführt. Nach Zugabe von Trimethylamin (4,5 g) wird die Mischung bei 50°C für 16 Stunden gerührt. Nach Verdampfen des Lösungsmittels wird der erhaltene Rückstand in Methanol (5 ml) aufgelöst, und die Lösung wird durch ein Kissen aus Silicagel (Dicke 2 cm) abgestützt auf einer Stahlfritte (Durchmesser 3,5 cm) gefiltert. Nach Waschen mit Methanol (ca. 1 l) wird das Kissen mit Essigsäure:Methanol:Wasser (3:2:1 bezogen auf das Volumen) eluiert.
  • Nach Verdampfen des Lösungsmittels von geeigneten Fraktionen wird der erhaltene Rückstand in Methanol (5 ml) aufgelöst und durch Chromatographie auf einer Säule (2,5 × 40 cm) aus Sephadex LH-20 und durch Eluieren mit n-Butanol:Wasser:Essigsäure (4:5:1 bezogen auf das Volumen, obere Phase) gereinigt. Zwei Fraktionen werden erhalten, von denen die zuerst eluierende das gewünschte Produkt ist. Das Lösungsmittel wird unter reduziertem Druck entfernt, und der erhaltene Rückstand wird in Methanol (5 ml) erneut aufgelöst, und die Lösung wird durch eine kurze Säule (3,5 × 20 cm) aus Anionenaustauschharz (Amberlite IRA 400, Chloridform) hindurchgeführt, Nach Verdampfen des Lösungsmittels unter reduziertem Druck wird der Rückstand aus Methanol:Diethylether kristallisiert und unter Hochvakuum getrocknet, um das Produkt in Form violetter Kristalle zu ergeben.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CD3OD): 2,40-2,60 (m, 4H), 3,30-3,25 (bs, 18H), 3,75-3,80 (m, 4H), 4,40 (t, 3J 7,5 Hz, 4H), 7,40, 8,20 (2 × d, 3J 8,5 Hz, 8H), 9,05, 9,50 (2 × d, 3J 4,5 Hz, 8H), 10,45 (s, 2H).
  • VERBINDUNG 11
  • 5,15-bis-[3-(3-Brompropyloxy)phenyl]-porphyrin
    Figure 00430001
  • Zu einer Lösung von Dipyrrolmethan (1,22 g, 8,2 mmol) und 3-(3-Brompropyloxy)-benzaldehyd (2,06 g, 8,2 mmol) in entgastem Dichlormethan (2 l) wird TFA (0,14 ml, 3 mmol) tropfenweise zugegeben. Die Lösung wird bei Raumtemperatur im Dunkeln für 17 Stunden unter Argon gerührt. Nach Zugabe von DDQ (5,4 g, 0,024 mol) wird die Mischung bei Raumtemperatur für eine weitere Stunde gerührt. Nach Entfernen der Lösungsmittel unter reduziertem Druck wird der erhaltene Rückstand in Dichlormethan (5 ml) aufgelöst und durch eine Säule (300 g) aus Silica (Fluka 60) unter Verwendung von Dichlormethan als Lösungsmittel hindurchgeführt, um ein Rohprodukt zu ergeben, das aus Dichlormethan:Methanol kristallisiert wird, um reines Material in Form violetter Kristalle zu ergeben.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CDCl3): -3,20 (2 H, s) 2,40 (quint, 3J 7,5 Hz, 4H), 3,65 (t, 3J 7,5 Hz, 4H), 4,25 (t, 3J 7,5 Hz, 4H), 7,20-7,25, 7,60-7,65, 7,75-7,80 (3 × m, 8H), 9,05, 9,25, (2 × d, 3J 4,2 Hz, 8H), 10,25 (s, 2H).
  • VERBINDUNG 12
  • 5,15-bis-[3-(3-Trimethylammoniumpropyloxy)-phenyl]-porphyrindichlorid
    Figure 00440001
  • Eine Lösung von Verbindung 11 (400 mg, 0,543 mmol) in DMF (50 ml) wird in einen 100 ml Autoklav überführt. Nach Zugabe von Trimethylamin (6,3 g) wird die Mischung bei 50°C für 8 Stunden gerührt. Nach Verdampfen des Lösungsmittels unter reduziertem Druck wird der erhaltene Rückstand in Methanol (5 ml) aufgelöst, und die Lösung wird durch ein Kissen aus Silicagel (Dicke 2 cm) abgestützt auf einer Stahlfritte (Durchmesser 3,5 cm) gefiltert. Nach Waschen des Kissens mit Methanol (ca. 11) ergibt Elution mit Essigsäure:Methanol:Wasser (3:2:1 bezogen auf das Volumen) Fraktionen, die nach Verdampfen des Lösungsmittels unter reduziertem Druck einen festen Rückstand ergeben. Dieser wird in Methanol (5 ml) aufgelöst und durch Chromatographie auf einer Säule (2,5 × 40 cm) aus Sephadex LH-20 und Eluieren mit n-Butanol:Wasser:Essigsäure (4:5:1 bezogen auf das Volumen, obere Phase) gereinigt. Zwei Fraktionen werden von der Säule eluiert, von denn die erste das gewünschte Produkt ist. Nach Entfernen des Lösungsmittels unter reduziertem Druck wird der erhaltene Rückstand in Methanol (5 ml) aufgelöst. Die Lösung wird durch eine kurze Säule (3,5 × 20 cm) aus Anionenaustauschharz (Amberlite IRA 400, Chloridform) hindurchgeführt, das Lösungsmittel wird unter reduziertem Druck entfernt, und das Rohprodukt wird aus Methanol:Diethylether kristallisiert, um violette Kristalle zu ergeben, die unter Hochvakuum getrocknet werden.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CD3OD): 2,30-2,35 (m, 4H), 3,15 (s, 18H), 3,95-4,05 (m, 4H), 4,20-4,25 (m, 4H), 7,40-7,45, 7,65-7,70, 7,80-7,85 (3 × m, 8H), 9,00-9,05, 9,40-9,45, (2 × m, 8H), 10,40 (m, 2H).
  • VERBINDUNG 13
  • 5,15-bis-(4-Hydroxyphenyl)-10,20-bis-(4-undecyloxyphenyl)-porphyrin
    Figure 00450001
  • Die dritte Fraktion, die während der chomatographischen Auftrennung, welche für die Synthese von Verbindung 2 beschrieben wurde, von der Säule eluiert wurde, wird als 5,15-bis-(4-Hydroxyphenyl)-10,20-bis-(4-undecyloxyphenyl)-porphyrin charakterisiert.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CDCl3): -2,88 (2 H, s) 0,85 (t, 3J 7,5 Hz, 6H), 1,20-1,40 (m, 28H), 1,55 (br m, 4H), 1,80 (quint, 3J 7,5 Hz, 4H), 4,15 (t, 3J 7,5 Hz, 4H), 6,65, 7,15 (d, 3J 8,1 Hz, 8H), 7,80, 8,00 (d, 3J 8,1 Hz, 8H), 8,75-8,80 (m, 8H). trans-Regioisomergeometrie wird durch 1H-13C-2D-NMR in d-Essigsäure zugeordnet.
  • VERBINDUNG 14
  • 5,10-bis-(4-Hydroxyphenyl)-15,20-bis-(4-undecyloxyphenyl)-porphyrin
    Figure 00450002
  • Die vierte Fraktion, die während der chromatographischen Auftrennung, die für die Synthese von Verbindung 2 beschrieben wurde, von der Säule eluiert wurde, wird als 5,10-bis-(4-Hydroxyphenyl)-15,20-bis-(4-undecyloxyphenyl)-porphyrin charakterisiert.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CDCl3): -2,80 (2 H, s), 0,90 (t, 3J 7,5 Hz, 6H), 1,20-1,60 (m, 28H), 1,65 (quint, 3J 7,5 Hz, 4H), 2,00 (quint, 3J 7,5 Hz, 4H), 4,22 (t, 3J 7,5 Hz, 4H), 7,15 (d, 3J 8,1 Hz, 4H), 7,25 (d, 3J 8,2 Hz, 4H), 8,10 (d, 3J 8,2 Hz, 4H), 8,15 (d, 3J 8,2 Hz, 4H), 8,80-8,90 (m, 8H). cis-Regioisomergeometrie wird 1H-13C-2D-NMR in d-Essigsäure zugeordnet.
  • VERBINDUNG 15
  • 5,10,15-tris-[4-(3-Brompropyloxy)-phenyl]-20-(4-undecyloxyphenyl)-porphyrin
    Figure 00460001
  • Unter einer Argonatmosphäre wird Verbindung 2 (200 mg, 0,24 mmol) in absolutem DMF (40 ml) in der Anwesenheit von K2CO3 (500 mg) und 1,3-Dibrompropan (1,02 ml, 10 mmol) aufgelöst. Die Mischung wird über Nacht auf 80°C erwärmt. Die Aufbereitung erfolgt wie die für die oben beschriebene Verbindung 2 angegebene Prozedur. Das Produkt wird durch Säulenchromatographie auf Silicagel (Merck 60) unter Eluieren mit Hexan:Ethylazetat (5:1, bezogen auf das Volumen) gereinigt.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CDCl3): -2,75 (2 H, s), 0,85 (t, 3J 7,5 Hz, 3H), 1,20-1,45 (m, 14H), 1,50 (quint, 3J 7,5 Hz, 2H), 1,90 (quint, 3J 7,5 Hz, 2H), 2,40 (quint, 3J 7,4 Hz, 6H), 3,65 (t, 3J 7,4 Hz, 6H), 4,16 (t, 3J 7,5 Hz, 2H), 4,25 (t, 3J 7,5 Hz, 6H), 7,18-7,20 (m, 8H), 8,00-8,05 (m, 8H), 8,75-8,85 (m, 8H).
  • VERBINDUNG 16
  • 5,10,15-tris-[4-(3-Triethylammoniumpropyloxy)-phenyl]-20-(4-undecyloxyphenyl)-porphyrintrichlorid
    Figure 00470001
  • Verbindung 15 (200 mg, 0,17 mmol) wird in absolutem DMF (40 ml) mit Triethylamin (5 ml, 34,5 mmol, 208 eq.) aufgelöst. Die Mischung wird für 48 Stunden auf 50°C erwärmt. Nach Entfernen von DMF unter Vakuum wird der erhaltene Rückstand in Methanol aufgelöst und durch Säulenchromatographie unter Verwendung von Silicagel (Merck, 60) und Eluieren mit Methanol:Wasser:Essigsäure (2:1:3, bezogen auf das Volumen) und dann Essigsäure:Pyridin (1:1, bezogen auf das Volumen) gereinigt. Entfernen des Lösungsmittels von den geeigneten Fraktionen unter Vakuum ergibt Rohprodukt, das in Methanol:wässrigem NaCl (1M) (5 ml, 1:1, bezogen auf das Volumen) aufgelöst wird. Die Mischung wird für 30 min gerührt und durch ein Kissen aus Silicagel (Dicke 2 cm) abgestützt auf einer Stahlfritte (Durchmesser 3,5 cm) gefiltert. Nach Waschen des Kissens mit Methanol (200 ml) wird es mit Methanol:Wasser:Essigsäure (2:1:3, bezogen auf das Volumen) eluiert. Nach Verdampfen des Lösungsmittels von den geeigneten kombinierten Fraktionen wird der erhaltene Rückstand in Methanol (2 ml) aufgelöst, und Dichlormethan (5 ml) wird tropfenweise zugegeben. Das präzipitierte weiße Gel wird durch Filtration aufgefangen, und das Lösungsmittel wird unter Hochvakuum entfernt.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CD3OD): 0,90 (t, 3J 7,5 Hz, 3H), 1,20-1,45 (m, 43H), 1,45-1,65 (bs, 2H), 2,25-2,40 (bs, 6H), 3,35-3,45 (bs, 24H), 3,50-3,60 (bs, 6H), 4,25 (t, 3J 7,5 Hz, 2H), 4,40-4,45 (bs, 6H), 7,25-7,40, 8,10-8,20 (m, 16H), 8,80-9,10 (bs, 8H).
  • VERBINDUNG 17
  • 5-[4-(3-Hydroxyphenyl)]-15-(3-undecyloxyphenyl)-porphyrin
    Figure 00480001
  • In DMF (40 ml) wird 5-15-bis-(3Hydroxyphenyl)-porphyrin (Wiehe, A., Simonenko, E. J., Senge, M. O. and Roeder, B. Journal of Porphyrins and Phthalocyanines 5, 758–761 (2001)) (86 mg, 0,17 mmol) aufgelöst und K2CO3 (250 mg, 7,1 mmol) suspendiert. Zu der kräftig gerührten Mischung wird eine Lösung von 1-Bromundecan (0,04 ml, 0,17 mmol) in DMF (5 ml) tropfenweise bei 50°C binnen 30 min zugegeben, und die Mischung wird bei dieser Temperatur für 1 Stunde erwärmt gehalten. Nach Entfernen von K2CO3 durch Filtration wird DMF unter Hochvakuum entfernt. Der erhaltene Rückstand wird durch Säulenchromatographie unter Verwendung von Silicagel (Merck 60) und Eluieren mit n-Hexan:Ethylazetat (10:1, bezogen auf das Volumen) gereinigt. Die 2. Fraktion wird aufgefangen und unter Hochvakuum getrocknet, um das Produkt zu ergeben.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CDCl3); -3,15 (2H), 0,75 (t, 3J 7,5 Hz, 3H), 1,10-1,30 (m, 14 H, 1,35 (m, 2H), 1,80 (quint, 3J 7,5 Hz, 2H), 4,05 (t, 3J 7,5 Hz, 2H), 6,85-6,90, 7,20-7,25, 7,35-7,45, 7,50-7,65, 7,75-7,80 (5 × m, 8H), 8,85, 8,95, 9,10, 9,20 (4 × d, 3J 4,9 Hz, 4 × 2H), 10,15 (s, 2H).
  • VERBINDUNG 18
  • 5,10,15-tris-(3-Hydroxyphenyl)-20-(3-dodecyloxyphenyl)-porphyrin
  • 3-Hydroxybenzaldehyd (1,8 g, 14,8 mmol, 3 eqv.) und 3-Dodecyloxybenzaldehyd (1,35 g, 4,9 mmol, 1 eqv.) werden in einer Mischung von Essigsäure (145 ml) und Nitrobenzen (98 ml, 960 mmol) aufgelöst und auf 120°C erwärmt. Pyrrol (1,35 ml, 19,6 mmol, 4 eqv.) wird in einer Portion zugegeben, und die Mischung wird für 1 Stunde bei 120°C gerührt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur werden die Lösungsmittel unter Vakuum bei 50°C entfernt. Das Produkt wird durch Chromatographie auf einer Säule (500 g) aus Silica unter Verwendung von Toluol als Elutionsmittel isoliert. Das gewünschte Produkt wird als fünfte Fraktion von der Säule erhalten und wird unter Verwendung einer kleineren (200 g) Silicasäule, die mit Toluol eluiert wird, erneut chromatographiert. Das Produkt wird nach Verdampfen des Lösungsmittels als violetter Feststoff erhalten.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CDCl3); 0,64 (t, 3 H, 3J 6,8 Hz), 0,94-1,15 (m, 16H), 1,25 (bs, 2H), 1,62 (bs, 2H), 3,90 (bs, 2H), 6,33-6,95 (m, 8H), 7,08-7,60 (m, 8H), 8,20-8,47 (m, 4H), 8,51-8,70 (m, 4H)
  • VERBINDUNG 19
  • 5-{3-[bis-(2-Diethylaminoethyl)-aminopropyloxy]-phenyl}-15-(3-undecyloxyphenyl)-porphyrin
    Figure 00490001
  • Verbindung 17 (50 mg, 0,065 mmol) wird mit N,N,N',N'-tetraethyldiethylentriamin (1 ml, 39 mmol) in THF (10 ml) aufgelöst, und die Mischung wird bei Raumtemperatur für 4 Tage gerührt. Nach Verdampfen des Lösungsmittels wird der Rückstand in Diethylether (20 ml) aufgelöst, und die Lösung wird mit Wasser gewaschen (5 × 30 ml). Die organische Phase wird getrocknet (Na2SO4) und unter Hochvakuum konzentriert. Die Mischung wird durch Säulenchromatographie (Silicagel, Merck 60) unter Eluieren mit n-Hexan:Ethylazetat (5:1, bezogen auf das Volumen) gefolgt von n-Hexan:Ethylazetat:Triethylamin (10:10:1, bezogen auf das Volumen) gereinigt. Nach Auffangen von geeigneten Fraktionen und Entfernen des Lösungsmittels unter reduziertem Druck wird das reine Produkt durch Kristallisation des Rückstands aus Diethylether:Methanol erhalten.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CDCl3); 0,80 (t, 3J 7,5 Hz, 3H), 0,9 (t, 3J 7,5 Hz, 12H), 1,20-1,40 (m, 14H), 1,45 (quint, 3J 7,5 Hz, 2H), 1.80 (quint, 3J 7,5 Hz, 2H), 1,95 (quint, 3J 7,5 Hz, 2H), 2,40-2,60 (m, 16 H), 2,65 (t, 3J 7,5 Hz, 2H), 4,10 (t, 3J 7,5 Hz, 2H), 4,20 (t, 3J 7,5 Hz, 2H), 7,30-7,40, 7,55-7,65, 7,75-7,80 (3 × m, 8H), 9,10-9,15, 9,20-9,25 (2 × m, 2 × 4H), 10,15 (s, 2H).
  • VERBINDUNG 20
  • 5-[4-(3-Brompropyloxy)-phenyl]-15-(4-dodecyloxyphenyl)-porphyrin
    Figure 00500001
  • Zu einer gerührten Lösung von Dipyrrolmethan (0,31 g, 2,1 mmol), 4-(3-Brompropyloxy)-benzaldehyd (0,27 g, 1,1 mmol) und 4-Dodecyloxybenzaldehyd (0,32 g, 1,1 mmol) in entgastem Dichlormethan (500 ml) wird TFA (0,035 ml, 1,5 mmol) tropfenweise zugegeben. Die Lösung wird bei Raumtemperatur im Dunklen für 17 Stunden unter Argon gerührt. Nach Zugabe von DDQ (1,38 g, 6 mmol) wird die Mischung bei Raumtemperatur für eine weiter Stunde gerührt. Reinigung durch Säulenchromatographie unter Verwendung von Silicagel (Merck 60, 400 g) mit Toluol als Elutionsmittel ergibt das Produkt (2. Fraktion) zusammen mit Verbindung 7 (3. Fraktion).
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CDCl3); -3,15 (2 H, s), 0,90 (t, 3J 7,5 Hz, 3H), 1,20-1,40 (m, 16H), 1,55 (quint, 3J 7,5 Hz, 2H), 1,90 (quint, 3J 7,5 Hz, 2H), 2,40 (quint, 3J 7,5 Hz, 2H), 3,75 (t, 3J 7,5 Hz, 2H), 4,20 (t, 3J 7,5 Hz, 2H), 4,35 (t, 3J 7,5 Hz, 2H), 7,20-7,30, 8,10-8,15 (2 × m, 8H), 9,10-9,15, 9,25-9,30 (2 × m, 2 × 4H), 10,20 (s, 2H).
  • VERBINDUNG 21
  • 5,10,15,20-tetrakis-(3-Hydroxyphenyl)-porphyrin
  • 3-Hydroxybenzaldehyd (0.910 g, 7,45 mmol) wird in Propionsäure (50 ml) aufgelöst und auf 140°C erwärmt. Pyrrol (0,52 ml, 7,45 mmol) wird in einer Portion zugegeben, und die Mischung wird unter Refluxieren für 2 Stunden erhitzt. Das Rühren wird für zusätzliche 12 Stunden bei Raumtemperatur fortgesetzt. Propionsäure wird in vacuo entfernt, und der Rückstand wird in Azeton aufgelöst und durch Chromatographie auf einer Säule (250 g) aus Silica gereinigt, die mit Toluol eluiert wird, das einen kontinuierlich erhöhten Anteil an Ethylazetat enthält. Das Produkt wird mit Toluol:Ethylazetat (6:1 bezogen auf das Volumen) eluiert. Lösungsmittel wird in vacuo entfernt, um das Produkt als violetten Feststoff zu ergeben.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, d6-Azeton): 7,18 (d, 4H, 3J = 8,25 Hz), 7,49 (t, 4H), 3J = 8,25 Hz), 7,56-7,62 (m, 8H), 8,81 (m, 8H).
  • VERBINDUNG 22
  • 5,10,15-tris-[4-(3-Brompropyloxy)-phenyl]-20-(4-dodecyloxyphenyl)-porphyrin
    Figure 00510001
  • Zu einer gerührten Lösung aus Pyrrol (0,7 ml, 10 mmol), 4-(3-Bromproyloxy)-benzaldehyd (1,8 g, 7,5 mmol) und 4-n-Dodecyloxy)-benzaldehyd (0,725 g, 2,5 mmol) in entgastem Dichlormehtan (1 l) wird TFA (0,085 ml, 10 mmol) tropfenweise zugegeben. Die Reaktionslösung wird unter Argon bei Raumtemperatur im Dunklen für 17 Stunden gerührt. Nach Zugabe von DDQ (6,9 g, 30 mmol) wird die Reaktionsmischung bei Raumtemperatur für eine weitere Stunde gerührt. Die Lösungsmittel werden unter reduziertem Druck entfernt, und der Rückstand wird erneut in Toluol aufgelöst. Chromatographische Reinigung auf einer Säule (3.5 × 30 cm) aus Silicagel (Merck 60) unter Verwendung von Toluol:n-Hexan (1:4 bezogen auf das Volumen) als Elutionsmittel ergibt Rohprodukt, das durch Rekristallisierung aus Methanol:Dichlormethan gereinigt wird, was violette Kristalle ergibt.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CDCl3): 0,90 (t, 3J 7,5 Hz, 3H), 1,20-1,45 (m, 16H), 1,60 (quint, 3J 7,5 Hz, 2H), 1,90 (quint, 3J 7,5 Hz, 2H), 2,50 (quint, 3J 7,4 Hz, 6H), 3,75 (t, 3J 7,4 Hz, 6H), 4,20 (t, 3J 7,5 Hz, 2H), 4,35 (t, 3J 7,5 Hz, 6H), 7,25-7,30 (m, 8H), 8,15-8,30 (m, 8H), 8,80-8,85 (m, 8H).
  • VERBINDUNG 23
  • 5-{4-[3-Dimethyl-(3-dimethylaminopropyl)-ammoniumpropyloxy]phenyl}-15-(4-dodecyloxyphenyl)-porphyrinchlorid
    Figure 00520001
  • Verbindung 20 (30 mg, 0,038 mmol) wird mit N,N,N',N'-tetramethyl-1,3-propandiamin (156 mg, 1,2 mmol) in THF:DMF (1:1 bezogen auf das Volumen, 20 ml) aufgelöst und bei 50°C für 18 Stunden gerührt. Nach Verdampfen des Lösungsmittelns unter reduziertem Druck wird der Rückstand in Dichlormethan aufgelöst und durch Säulenchromatographie (Silicagel Merck 60) unter Eluieren mit Essigsäure:Methanol:Wasser (3:2:1, bezogen auf das Volumen) gereinigt. Nach Kombinieren geeigneter Fraktionen und Entfernen von Lösungsmittel unter reduziertem Druck wird der Rückstand aus Dichlormethan:Hexan kristallisiert, um das Produkt in Form violetter Kristalle zu ergeben.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CDCl3 + 1% Essigsäure): 0,85 (m, 3H), 1,20-1,40 (m, 18H), 1,55-1,60 (m, 2H), 1,60-1,65 (m, 4H), 2,10-2,20 (bs, 8H), 3,15-3,25 (m, 8H), 3,75 (bs, 2H), 4,20 (bs, 2H), 4,35 (bs, 2H), 7,15-7,20, 8,10-8,15 (2 × m, 8H), 8,95-9,00, 9,10-9,15, 9,25-9,30 (3 × bs, 8H), 10,20 (s, 2H).
  • VERBINDUNG 24
  • 5,15-bis-(3-Methoxyphenyl)-10-undecylporphyrin
    Figure 00520002
  • In einen 50 ml Kolben, der Lithium (500 mg, 71 mmol) enthält, wird frisch destillierter Diethylether (15 ml) unter einer Argonatmosphäre gegeben. Die Suspension wird für 1 Stunde refluxiert, auf 15°C abgekühlt und mit einer Lösung aus n-Undecylbromid (6,58 g, 71 mmol) in Ether (6 ml) behandelt, die tropfenweise über eine Spritze zugegeben wird. Die Mischung wird auf 7–10°C abgekühlt, und nach 5 min, wenn die Suspension leicht wolkig wird und helle Flecken auf dem Lithiummetall erscheinen, wird der Rest der n-Undecylbromidlösung mit einer gleichmäßigen Rate über einen Zeitraum von 30 min zugegeben, während die innere Temperatur unter 10°C gehalten wird. Nach Abschluss der Zugabe wird die Mischung für eine weitere Stunde bei 10°C gerührt. Die Suspension wird unter Argon gefiltert, um überschüssiges Lithium und Lithiumbromid zu entfernen.
  • 5,15-bis-(3-Methoxyphenyl)-porphyrin (100 mg, 0,19 mmol) wird in wasserfreiem THF (30 ml) bei –50°C unter einer Argonatmosphäre aufgelöst. Das oben beschriebene lithiumorganische Reagens (5 ml) wird tropfenweise zu der Mischung zugegeben. Nach 5 min wird das Kühlbad entfernt, und die Mischung wird auf Raumtemperatur erwärmt. Nach Rühren bei Raumtemperatur für 15 min wird die Reaktion durch langsame Zugabe von Wasser (2 ml) abgeschreckt. Nach 15 min wird die Mischung durch Zugabe von DDQ (4 ml, 0,4 mmol, 0,1 M in THF) oxidiert und für weitere 15 min gerührt. Die Mischung wird durch Alumna (neutral, Brockman Qualität +) gefiltert und durch Säulenchromatographie auf Silicagel unter Eluieren mit Hexan:Dichlormethan (4:1 bezogen auf das Volumen) gereinigt. Die erste Fraktion wird aufgefangen und aus Methanol:Dichlormethan kristallisiert.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CDCl3): -3,05 (bs, 2 H, s), 0,80 (t, 3J 7,5 Hz, 3H), 1,10-1,20 (m, 12H), 1,25 (m, 2H), 1,70 (quint, 3J 7,5 Hz, 2H), 2,40 (quint, 3J 7,5 Hz, 2H), 3,85 (s, 6H), 4,95 (t, 3J 7,5 Hz, 2H), 7,20-7,23, 7,50-7,60, 7,65-7,75 (3 × m, 8H), 8,85-8,90, 9,10-9,15, 9,35-9,40 (3 × m, 8H), 9,95 (s, 1H).
  • VERBINDUNG 25
  • 3-[({3-{4-[15-(4-Dodecyloxyphenyl)-porphyrin-5-yl]-phenoxy}-propyl)-dimethyl-ammonium]-propyl}-dimethylammonium)-propyl]-trimethylammoniumtrichlorid
    Figure 00540001
  • Verbindung 23 (20 mg, 0,022 mmol) und (1-Brompropyl)-trimethylammoniumbromid (26 mg, 0,1 mmol) werden in DMF (15 ml) aufgelöst und über Nacht bei 50°C gerührt. Nach Verdampfen des Lösungsmittels unter reduziertem Druck wird der Rückstand in Methanol (5 ml) aufgelöst und auf ein Kissen (3 cm tief) aus Silicagel gegeben, das mit Methanol (500 ml) gefolgt von Essigsäure:Methanol:Wasser (3:2:1 bezogen auf das Volumen) gewaschen wird. Nach Verdampfen des Lösungsmittels wird der Rückstand durch Säulenchromatographie (Silicagel Merck 60) unter Verwendung zunächst von Essigsäure:Methanol:Wasser (3:2:1 bezogen auf das Volumen) und dann Pyridin:Essigsäure (1:1 bezogen auf das Volumen) gereinigt. Die zweite eluierte Fraktion wird aufgefangen und unter Vakuum getrocknet. Der Rückstand wird in Methanol (2 ml) aufgelöst und durch Chromatographie auf einer Säule (2,5 × 40 cm) aus Sephadex LH-20 gereinigt, die mit n-Butanol:Essigsäure:Wasser (5:1:4 bezogen auf das Volumen, obere Phase) eluiert wird. Nach Entfernen von Lösungsmittel unter reduziertem Druck wird der Rückstand unter Vakuum bei 80°C getrocknet. NMR-Spektroskopie weist darauf hin, dass das Produkt mit kleinen Anteilen von Abspaltungsprodukten verunreinigt ist.
  • VERBINDUNG 26
  • 5,10,15-bis-[4-(3-Diethylaminopropyloxy)-phenyl]-20-(4-dodecyloxyphenyl)-porphyrin
    Figure 00550001
  • Verbindung 22 (50 mg, 0,06 mmol) und frisch destilliertes Diethylamin (5 ml) werden unter Argon in absolutem DMF (30 ml) aufgelöst. Die Reaktionsmischung wird bei Raumtemperatur für 20 Stunden gerührt und in Ethylazetat (50 ml) gegossen. Die Mischung wird mit Wasser (4 × 50 ml) gewaschen, und nach Trocknen der kombinierten organischen Phasen (Na2SO4) ergibt Verdampfen des Lösungsmittels einen Rückstand, der durch Chromatographie auf einer Säule (2.5 × 30 cm) aus Silica (Merck 60) gereinigt wird, die mit Ethylazetat:Hexan:Triethylamin (10:10:1, bezogen auf das Volumen) eluiert wird. Fraktionen werden wie geeignet kombiniert, das Lösungsmittel wird unter reduziertem Druck verdampft, und der Rückstand wird unter Hochvakuum getrocknet. Rekristallisieren aus Dichlormethan:n-Hexan ergibt reines Produkt.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CDCl3): 0,85 (t, 3J 7,5 Hz, 3H), 1,05 (m, 18H), 1,20-1,45 (m, 18H), 1,55 (quint, 3J 7,5 Hz, 2H), 2,15 (quint, 3J 7,5 Hz, 6H), 2,75 (quint, 3J 7,4 Hz, 6H), 3,15-3,25 (m, 12H), 4,15 (t, 3J 7,5 Hz, 2H), 4,25 (t, 3J 7,5 Hz, 6H), 7,15-7,20 (m, 8H), 8,00-8,05 (m, 8H), 7,95-8,05 (m, 8H).
  • VERBINDUNG 27
  • 5,15-bis-(3-Hydroxyphenyl)-10-undecylporphyrin
    Figure 00560001
  • Zu einer Lösung von Verbindung 24 (95 mg, 0,14 mmol) in wasserfreiem Dichlormethan (80 ml) unter einer Argonatmosphäre wird BBr3, (6 ml, 1M in Dichlormethan) tropfenweise bei –70°C zugegeben, und die Mischung wird für 1 Stunde gerührt. Die Mischung wird auf Raumtemperatur erwärmt und über Nacht gerührt, dann auf –10°C abgekühlt und durch Zugabe von 2 ml Wasser 1 Stunde hydrolysiert. NaHCO3 (3 g) wird zur Neutralisation direkt zugegeben. Die Mischung wird für weitere 12 Stunden gerührt. Nach Entfernen von NaHCO3 durch Filtration und von Dichlormethan unter Vakuum wird der erhaltene Rückstand durch Säulenchromatographie unter Verwendung von Silicagel und Eluieren mit Dichlormethan gereinigt. Nach Entfernen des Lösungsmittels von in geeigneter Weise kombinierten Fraktionen und Trocknen unter Hochvakuum wird das Produkt in Form violetter Kristalle erhalten.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CDCl3): -3,05 (bs, 2 H, s) 0,85 (t, 3J 7,5 Hz, 3H), 1,20-1,40 (m, 12H), 1,50 (m, 2H), 1,80 (quint, 3J 7,5 Hz, 2H), 2,55 (quint, 3J 7,5 Hz, 2H), 5,00 (t, 3J 7,5 Hz, 2H), 7,15-7,25, 7,50-7,60, 7,80-7,90 (3 × m, 8H), 8,95-9,00, 9,20-9,25, 9,50-9,60 (3 × m, 8H), 10,15 (s, 1H).
  • VERBINDUNG 28
  • 5,15-bis-[3-(3-Trimethylammmonioproploxy)-phenyl]-10-undecylporphyrindichlorid
    Figure 00570001
  • Zu einer Lösung von Verbindung 27 (50 mg, 0,08 mmol) in DMF (20 ml) unter einer Argonatmosphäre werden K2CO3 (100 mg, 0,72 mmol) und (3-Bromopropyl)-trimethlammoniumbromid (300 mg, 1,2 mmol) zugegeben, und die Mischung wird für 18 Stunden bei 50°C gerührt. Nach Entfernen des Lösungsmittels unter Hochvakuum wird der erhaltene Rückstand in Methanol (5 ml) aufgelöst und durch ein Kissen aus Silicagel (Dicke 2 cm) abgestützt auf einer Stahlfritte (Durchmesser 3,5 cm) gefiltert. Nach Waschen des Kissens mit Methanol (500 ml) wird es mit Essigsäure:Methanol:Wasser (3:2:1, V:V) eluiert. Nach Trocknen von geeigneten kombinierten Fraktionen unter Hochvakuum wird der Rückstand in Methanol aufgelöst und durch Säulenchromatographie auf Sephadex LH-20 unter Eluieren mit n-Butanol:Essigsäure:Wasser (5:1:4, bezogen auf das Volumen, obere Phase) gereinigt. Nach Verdampfen des Lösungsmittels wird der von der ersten eluierten Fraktion erhaltene Rückstand in Methanol aufgelöst und durch eine kurze Säule aus Anionenaustauschharz (Amberlite IRA 400, Chloridform) hindurchgeführt, um nach Verdampfen des Lösungsmittels das reine Produkt zu ergeben.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CD3OD): 0,85 (t, 3J 7,5 Hz, 3H), 1,20-1,40 (m, 12H), 1,50 (m, 2H), 1,80 (m, 2H), 2,40 (bs, 4H), 2,55 (m, 2H), 3,20 (bs, 18H), 3,65 (bs, 4H), 4,35 (bs, 4H), 5,10 (m, 2H), 7,50-7,55, 7,70-7,85 (2 × m, 8H), 8,95-9,00, 9,25-9,24, 9,50-9,70 (3 × bs, 8H), 10,15 (bs, 1H).
  • VERBINDUNG 29
  • 5,10-bis-[4-(3-Trimethylammoniumpropyloxy)-phenyl]-15,20-bis-(4-undecyloxyphenyl)-porphyrindichlorid
    Figure 00580001
  • In DMF (30 ml) wird Verbindung 14 (50 mg, 0,05 mmol) aufgelöst und K2CO3 (150 mg, 1,1 mmol) suspendiert. Zu der kräftig gerührten Mischung wird eine Lösung aus (1-Brompropyl)-trimethylammoniumbromid (0,3 g, 16,6 mmol) in DMF (10 ml) bei 50°C tropfenweise zugegeben, und die Mischung wird für 18 Stunden erhitzt. Nach Entfernen des DMF unter Hochvakuum wird der erhaltene Rückstand in Methanol (5 ml) aufgelöst und durch ein Kissen aus Silicagel (Dicke 2 cm) abgestützt auf einer Stahlfritte (Durchmesser 3,5 cm) gefiltert. Nach Waschen des Kissens mit Methanol (ca. 500 ml) wird es mit Essigsäure:Methanol:Wasser (3:2:1, bezogen auf das Volumen) eluiert. Nach Verdampfen des Lösungsmittels von geeigneten kombinierten Fraktionen wird der erhaltene Rückstand durch Chromatographie auf einer Säule (2,5 × 40 cm) aus Sephadex LH-20 unter Eluieren mit n-Butanol:Wasser:Essigsäure (5:4:1, bezogen auf das Volumen, obere Phase) zur weiteren Abtrennung von überschüssigem Ammoniumsalz und anderen Nebenprodukten gereinigt. Nach Entfernen des Lösungsmittels unter reduziertem Druck wird der erhaltene Rückstand in Methanol aufgelöst und durch eine kurze Säule (3,5 × 20 cm) aus Anionenaustauschharz (Amberlite IRA 400, Chloridform) hindurchgeführt. Nach Verdampfen des Lösungsmittels unter reduziertem Druck wird das Produkt unter Hochvakuum getrocknet.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CD3OD): 0,80 (t, 3J 7,5 Hz, 6H), 1,15-1,35 (m, 28H), 1,35-1,45 (bs, 4H), 1,70-1,80 (bs, 4H), 2,30-2,40 (bs, 4H), 3,15-3,30 (bs, 18H), 3,65-3,75 (bs, 4H), 4,00-4,05 (m, 4H), 4,30-4,40 (bs, 4H), 7,00-7,15, 7,20-7,30, 7,80-95, 7,95-8,15 (4 × m, 4 × 4H), 8,60-9,00 (bs, 8H).
  • VERBINDUNG 30
  • 5,10,15-tris-(3-Hydroxyphenyl)-20-(3-undecyloxyphenyl)-porphyrin
    Figure 00590001
  • Pyrrol (1,31 g, 19,6 mmol) wird in einer Portion zu einer Mischung von 3-Hydroxybenzaldehyd (1,8 g, 14,8 mmol) und 3-Undecyloxybenzaldehyd (1,36 g, 4,9 mmol) in Essigsäure (145 ml) und Nitrobenzen (118 g, 960 mmol) vorerwärmt auf 130°C zugegeben, und die Mischung wird für 1 Stunde bei 120°C gerührt. Die Mischung wird abgekühlt, und das Lösungsmittel wird unter Hochvakuum entfernt. Der Rückstand wird in Dichlormethan (5 ml) aufgelöst und durch Säulenchromatographie unter Verwendung von Silicagel (Merck 60) und Eluieren mit Hexan:Toluol (4:1, bezogen auf das Volumen) gereinigt. Das Produkt wird nach Entfernen des Lösungsmittels von dem Eluat unter reduziertem Druck und Trocknen des erhaltenen Rückstands unter Vakuum erhalten.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CDCl3): 0,75-0,80 (m, 3H), 1,05-1,35 (m, 14H), 1,40-1,50 (m, 2H), 1,75-1,85 (m, 2H), 3,90-4,10 (m, 2H), 6,90-7,70 (m, 16H), 8,45-8,80 (m, 8H).
  • VERBINDUNG 31
  • 5-{4-[3-Dimethyl-(3-trimethylammoniumpropyl)-ammoniumpropyloxy]-phenyl}-15-(4-dodecyloxyphenyl)-porphyrindichlorid
    Figure 00590002
  • Verbindung 23 (50 mg, 0,055 mmol) wird mit Methyliodid (5 ml, 80 mmol) in absolutem DMF (30 ml) aufgelöst, und die Mischung wird bei 40°C für 3 Stunden gerührt. Nach Verdampfen des Lösungsmittels wird der erhaltene Rückstand in Methanol (5 ml) aufgelöst und durch ein Kissen aus Silicagel (Dicke 2 cm) abgestützt auf einer Stahlfritte (Durchmesser 3,5 cm) gefiltert. Nach Waschen des Kissens mit Methanol (ca. 11) wird es mit Dichlormethan:Methanol (2:3 bezogen auf das Volumen, 500 ml) und dann Essigsäure:Wasser:Methanol (3:1:2, bezogen auf das Volumen) eluiert. Nach Entfernen des Lösungsmittels von geeigneten zusammengefassten Fraktionen wird der erhaltene Rückstand in Essigsäure aufgelöst und durch Säulenchromatographie auf Sephadex LH-20 unter Eluieren mit Essigsäure gereinigt. Nach Verdampfen des Lösungsmittels von geeigneten zusammengefassten Fraktionen und Trocknen des erhaltenen Rückstands unter Hochvakuum wird der Rückstand in Methanol aufgelöst und durch eine kleine Säule (3,5 × 20 cm) aus Anionenaustauschharz (Amberlite IRA 400, Chloridform) hindurchgeführt. Nach Verdampfen des Lösungsmittels von dem Eluat wird das Produkt unter Hochvakuum getrocknet.
  • VERBINDUNG 32
  • 5-[4-(3-Dimethyldecylammoniumpropyloxy)-phenyl]-15-{4-[3-dimethyl-(3-dimethylaminopropyl)-ammoniumpropyloxy]-phenyl}-porphyrindichlorid
    Figure 00600001
  • Verbindung 23 (50 mg, 0,068 mmol) wird mit N,N,N',N'-tetramethyl-1,3-propandiamin (354 mg, 1,36 mmol) und N,N-demethyldecylamin (1 g, 2,72 mmol) in DMF:THF (30 ml, 1:1, bezogen auf das Volumen) aufgelöst, und die Mischung wird bei 50°C über Nacht gerührt. Nach Verdampfen des Lösungsmittels unter reduziertem Druck wird der erhaltene Rückstand in Methanol (10 ml) aufgelöst und durch ein Kissen aus Silicagel (Dicke 2 cm) abgestützt auf einer Stahlfritte (Durchmesser 3,5 cm) gefiltert. Nach Waschen des Kissens mit Methanol (ca. 500 ml) wird es mit Essigsäure:Methanol:Wasser (3:2:1, bezogen auf das Volumen) eluiert. Die ersten beiden eluierten Fraktionen werden kombiniert, und nach Verdampfen des Lösungsmittels unter reduziertem Druck wird der erhaltene Rückstand in Methanol aufgelöst und durch Chromatographie auf einer Säule (2,5 × 40 cm) aus Sephadex LH-20 unter Eluieren mit n-Butanol:Wasser:Essigsäure (4:5:1, bezogen auf das Volumen) gereinigt. Nach Entfernen des Lösungsmittels von der zweiten eluierten Fraktion unter reduziertem Druck wird der Rückstand in Methanol (5 ml) aufgelöst und durch eine kurze Säule (3,5 × 20 cm) aus Anionenaustauschharz (Amberlite IRA 400, Chloridform) hindurchgeführt. Das Eluat wird zum Trocknen eingedampft, und der erhaltene Rückstand wird unter Hochvakuum getrocknet, um das Produkt zu ergeben.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CD3OD): 0,80 (m, 3H), 1,05-1,25 (m, 10 H), 1,25-1,40 (bs, 2H), 1,80-1,90 (bs, 4 H), 2,15-2,30 (bs, 2H), 2,80-3,60 (m, 20 H), 3,80-3,95 (bs, 4H), 7,05-7,15, 7,85-8,00 (2 × m, 2 × 4H), 8,75-8,90, 9,20-9,35 (2 × bs, 2 × 4H), 10,15 (bs, 2).
  • VERBINDUNG 33
  • 5,10,15-tris[3-(3-Trimethylammoniumpropyloxy)-phenyl]-20-(3-undecyloxyphenyl)-porphyrintrichlorid
    Figure 00610001
  • In DMF (30 ml) wird Verbindung 30 (100 mg, 0,12 mmol) aufgelöst und K2CO3 (230 mg, 1,7 mmol) suspendiert. Zu der kräftig gerührten Mischung wird eine Lösung von (1-Brompropyl)-trimethylammoniumbromid (0,3 g, 16,6 mmol) in DMF (10 ml) bei 50°C tropfenweise binnen 30 min zugegeben, und die Mischung wird für 18 Stunden erhitzt. Nach Entfernen des DMF unter reduziertem Druck wird der erhaltene Rückstand in Methanol (5 ml) aufgelöst und durch ein Kissen aus Silicagel (Dicke 2 cm) abgestützt auf einer Stahlfritte (Durchmesser 3,5 cm) gefiltert. Nach Waschen des Kissens mit Methanol (ca. 500 ml) wird es mit Essigsäure:Methanol:Wasser (3:2:1, bezogen auf das Volumen) eluiert. Nach Verdampfen des Lösungsmittels von geeigneten kombinierten Fraktionen unter reduziertem Druck wird der Rückstand durch Chromatographie auf einer Säule (2,5 × 40 cm) aus Sephadex LH-20 unter Eluieren mit n-Butanol:Wasser:Essigsäure (5:4:1, bezogen auf das Volumen, obere Phase) gereinigt. Nach Entfernen des Lösungsmittels von dem Eluat unter reduziertem Druck wird der erhaltene Rückstand in Methanol aufgelöst, und die Lösung wird durch eine kurze Säule (3,5 × 20 cm) aus Anionenaustauschharz (Amberlite IRA 400, Chloridform) hindurchgeführt. Verdampfen des Lösungsmittels von dem Eluat ergibt das Produkt, das unter Hochvakuum getrocknet wird.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CD3OD): 0,75-0,80 (m, 3H), 1,00-1,40 (m, 18H), 1,60-1,80 (bs, 2H), 2,25-2,40 (bs, 6H), 3,29 (bs, 27H), 3,40-3,60 (m, 6H), 3,90-4,00 (m, 2H), 4,05-4,25 (m, 6H), 7,10-7,20, 7,25-7,40, 7,60-7,80, 7,80-7,90 (4 × m, 16H), 8,70-9,00 (bs, 8).
  • VERBINDUNG 34
  • 5,15-bis-(3-Hydroxyphenyl)-porphyrin
    Figure 00620001
  • Dieses wird präpariert, wie durch Wiehe, A., Simonenko, E. J., Senge, M. O. und Roeder, B. Journal of Porphyrins and Phthalocyanines 5, 758–761 (2001) beschrieben ist.
  • VERBINDUNG 35
  • 5,10,15-tris-(4-Hydroxyphenyl)-20-4-tetradecyloxyphenyl)-porphyrin
    Figure 00630001
  • In DMF (30 ml) wird 5,10,15,20-tetrakis-(4-Hydroxy-phenyl-porphyrin (170 mg, 0,25 mmol) aufgelöst und K2CO3 (0,65 g, mmol) suspendiert. Zu der kräftig gerührten Reaktionsmischung wird eine Lösung aus 1-Bromtetradecan (0,1 ml, 0,45 mmol) in DMF (10 ml) bei 50°C tropfenweise binnen 30 min zugegeben, und die Mischung wird für 1,5 Stunden erhitzt. Nach Verdampfen des Lösungsmittels wird der Rückstand in Toluol:Ethanol (1:1 bezogen auf das Volumen, ca. ca. 5 ml) aufgelöst und durch Chromatographie unter Verwendung einer Säule (5 × 25 cm) aus Silicagel (Merck 60), die mit Toluol gewaschen wird, gereinigt. Nach der Elution der ersten 3 Fraktionen wird die Elution unter Verwendung von Toluol:Ethylazetat (2:1 bezogen auf das Volumen) fortgesetzt. Die fünfte eluierte Verbindung wird aufgefangen, das Lösungsmittel verdampft und der Rückstand unter Hochvakuum getrocknet, um das Produkt in Form violetter Kristalle zu ergeben.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, d6-Azeton): 0,85 (t, 3J 7,5 Hz, 3H), 1,15-1,55 (m, 20 H), 1,45 (quint, 3J 7,5 Hz, 2H), 1,75 (quint, 3J 7,5 Hz, 2H), 4,10 (t, 3J 7,5 Hz, 2H), 7,20 (d, 3J 8.5 Hz, 2H), 7,25 (d, 3J 8.5 Hz, 6H), 8,00-8,15 (m, 8H), 8,80-9,10 (m, 8H).
  • VERBINDUNG 36
  • 5,10,15-tris-[4-(3-Trimethylammoniumpropyloxy)-phenyl]-20-(4-tetradecyloxyphenyl)-porphyrintrichlorid
    Figure 00640001
  • In DMF (20 ml) werden das n-Tetradecyloxy-Analogon von Verbindung 2, hergestellt ähnlich wie oben für Verbindung 2 beschrieben, aber unter Verwendung von 1-Bromtetradecan anstelle von 1-Bromundecan, (50 mg, 0,057 mmol) und (1-Brompropyl)-trimethylammoniumbromid (210 mg, 0,8 mmol) aufgelöst und K2CO3 (230 mg, 1,7 mmol) suspendiert. Die kräftig gerührte Mischung wird bei dieser Temperatur für 18 Stunden gerührt. Nach Entfernen von DMF unter reduziertem Druck wird der erhaltene Rückstand in Methanol (5 ml) aufgelöst und durch ein Kissen aus Silicagel (Dicke 2 cm) abgestützt auf einer Stahlfritte (Durchmesser 3,5 cm) gefiltert. Nach Waschen des Kissens mit Methanol (ca. 500 ml) wird es mit Essigsäure:Methanol:Wasser (3:2:1, bezogen auf das Volumen) eluiert. Nach Verdampfen des Lösungsmittels von in geeigneter Weise kombinierten Fraktionen wird der erhaltene Rückstand durch Chromatographie auf einer Säule (2,5 × 40 cm) aus Sephadex LH-20 unter Eluieren mit n-Butanol:Wasser: Essigsäure (4:5:1, bezogen auf das Volumen, obere Phase) zur Trennung von dem Überschuss an Ammoniumsalz und anderen verunreinigenden Materialien gereinigt. Nach Elution und Entfernung des Lösungsmittels von geeigneten Fraktionen wird der erhaltene Rückstand in Methanol (5 ml) aufgelöst und durch eine kurze Säule (3,5 × 20 cm) aus Anionenaustauschharz (Amberlite IRA 400, Chloridform) hindurchgeführt. Lösungsmittel wird unter reduziertem Druck entfernt, und der erhaltene Rückstand wird unter Hochvakuum getrocknet, um das Produkt in Form violetter Kristalle hervorzubringen.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CD3OD): 0,75 (t, 3J 7,5 Hz, 3H), 0,95-1,25 (m, 22H), 1,50-1,65 (bs, 2H), 2,20-2,40 (bs, 6H), 3,05-3,15 (bs, 27H), 3,45-3,60 (bs, 6H), 3,60-3,80 (bs, 2H), 4,05-4,25 (bs, 6H), 6,80-7,25, 7,65-8,05, (2 × m, 16H), 8,45-8,95 (bs, 8H).
  • VERBINDUNG 37
  • 5-(4-{3-[2,4,6-tris-(Dimethylaminomethyl)-phenyloxy]-propyloxy}-phenyl)-15-(4-dodecyloxyphenyl)-porphyrin
    Figure 00650001
  • Verbindung 20 (50, mg, 0,063 mmol) wird in der Anwesenheit von 2,4,6-tris-(dimethylaminomethyl)-phenol (1 ml, 3,7 mmol) in DMF (20 ml) aufgelöst und bei 50°C über Nacht gerührt. Nach Verdampfen des Lösungsmittels wird der Rückstand aus Dichlormethan:Methanol kristallisiert, um den Überschuss an Amin zu entfernen. Nach Filtration werden die Porphyrine erneut in Dichlormethan aufgelöst und durch Chromatographie auf einer Säule aus Silicagel (Merck 60), die mit Dichlormethan gewaschen wird, gereinigt. Verdampfen des Lösungsmittels unter reduziertem Druck und Rekristallisieren des Rückstands aus Dichlormethan:Methanol ergibt das Produkt in Form violetter Kristalle.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CDCl3): -3,15 (2H), 0,85 (t, 3J 4,5 Hz, 3H), 1,20-1,40 (m, 18H), 1,55 (quint, 3J 4,5 Hz, 2H), 1,90 (quint, 3J 4,5 Hz, 2H), 2,20 (s, 18H), 2,55 (t, 3J 5,2 Hz, 2H), 3,45 (s, 6H), 4,15 (t, 3J 5,5 Hz, 2H), 4,20 (t, 3J 5,5 Hz, 2H), 4,35 (t, 3J 7,5 Hz, 2H), 6,85 (2 × s, 2H), 7,20-7,30, 8,10-8,15 (2 × m, 8H), 9,00-9,05, 9,25-9,30 (2 × m, 2 × 4H), 10,20 (s, 2H).
  • VERBINDUNG 38
  • 5,10,15-tris-(4-Hydroxyphenyl)-20-(4-decyloxyphenyl)-porphyrin
    Figure 00660001
  • In DMF (30 ml) wird 5,10,15,20-tetrakis-(4-Hydroxy-phenyl)-porphyrin (100 mg, 0,15 mmol) aufgelöst und K2CO3 (230 mg) suspendiert Zu der kräftig gerührten Reaktionsmischung wird eine Lösung aus 1-Bromdecan (0,016 ml, 0,11 mmol) in DMF (10 ml) bei 70°C tropfenweise binnen 30 min zugegeben, und die Mischung wird für 1,5 Stunden gerührt. Nach Verdampfen des Lösungsmittels wird der Rückstand in Toluol:Ethanol (1:1 bezogen auf das Volumen, ca. 3 ml) aufgelöst und durch Chromatographie auf einer Säule (150 g) aus Silicagel (Merck 60) unter Verwendung von Toluol als Elutionsmittel gereinigt. Nach Elution der ersten 3 Fraktionen wird die Säule mit Toluol:Ethylazetat (2:1 bezogen auf das Volumen) eluiert, und die 5. eluierte Fraktion wird aufgefangen, das Lösungsmittel entfernt und der Rückstand unter Hochvakuum getrocknet, um das Produkt in Form violetter Kristalle zu ergeben.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, d6-Azeton): 0,95 (t, 3J 7,5 Hz, 3H), 1,25-1,55 (m, 12H), 1,55 (quint, 3J J 7,5 Hz, 2H), 1,85 (quint, 3J 7,5 Hz, 2H), 4,15 (t, 3J 7,5 Hz, 2H), 7,20 (d, 3J 8,5 Hz, 2H), 7,25 (d, 3J 8,5 Hz, 6H), 8,00-8,15 (m, 8H), 8,80-9,10 (m, 8H).
  • VERBINDUNG 39
  • 5,10,15-tris-[4-(3-Trimethylammoniumpropyloxy)-phenyl]-20-(4-decyloxyphenyl)-porphyrintrichlorid
    Figure 00670001
  • In DMF (20 ml) werden Verbindung 38 (50 mg, 0,061 mmol) und (1-Brompropyl)-trimethylammoniumbromid (210 mg, 0,8 mmol) aufgelöst und K2CO3 (230 mg, 1,7 mmol) suspendiert. Die kräftig gerührte Reaktionsmischung wird für 18 Stunden auf 50°C erwärmt. Nach Verdampfen des Lösungsmittels wird das Rohprodukt in Methanol aufgelöst und durch Chromatographie auf einer Säule (2,5 × 40 cm) aus Sephadex unter Eluieren mit n-Butanol:Wasser:Essigsäure (4:5:1, bezogen auf das Volumen, obere Phase) gereinigt. Nach Entfernen des Lösungsmittels wird der Rückstand in Methanol aufgelöst und durch eine Säule (3,5 × 20 cm) aus Amberlite IRA-400 (Chloridform) hindurchgeführt. Nach Verdampfen des Lösungsmittels wird das Produkt unter Hochvakuum getrocknet und ergibt violette Kristalle.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CD3OD): 0,90 (t, 3J 7,5 Hz, 3H), 1,20-1,40 (m, 12H), 1,45-1,60 (bs, 2H), 1,80-1,90 (bs, 2H), 2,45-2,55 (bs, 6H), 3,25-3,35 (bs, 27H), 3,75-3,85 (bs, 6H), 4,05-4,25 (m, 2H), 4,35-4,40 (bs, 6H), 7,10-7,40, 7,95-8,15 (2 × m, 16H), 8,60-9,00 (bs, 8H).
  • VERBINDUNG 40
  • 5,10,15-tris-(4-Hydroxyphenyl)-20-(4-tridecyloxyphenyl)-porphyrin
    Figure 00680001
  • In DMF (75 ml) wird 5,10,15,20-tetrakis-(4-Hydroxyphenyl)-porphyrin (400 mg, 0,59 mmol) aufgelöst und K2CO3 (1,0 g, 7,1 mmol) suspendiert. Zu der kräftig gerührten Reaktionsmischung wird eine Lösung von 1-Bromtridecan (0,1 ml, 0,45 mmol) in DMF (10 ml) bei 50°C tropfenweise binnen 30 min zugegeben, und die Mischung wird dann für 1,5 Stunden erhitzt. Die Reaktionsmischung wird auf Raumtemperatur abgekühlt und in Wasser (150 ml) gegossen. Die Porphyrine werden mit Ethylazetat (100 ml) extrahiert, und der Extrakt wird mit Sole (3 × 50 ml) gewaschen und getrocknet (Na2SO4). Nach Verdampfen des Lösungsmittels wird der Rückstand in Toluol:Ethanol (1:1, bezogen auf das Volumen, ca. 10 ml) aufgelöst und durch Chromatographie unter Verwendung einer Säule (200 g) aus Silicagel (Merck 60) mit Toluol als Elutionsmittel gereinigt. Nach der Elution der ersten drei Verbindungen wird das Elutionsmittel in Toluol:Ethylazetat (2:1, bezogen auf das Volumen) geändert. Die fünfte eluierte Komponente wird aufgefangen und unter Hochvakuum getrocknet, um Produkt in Form violetter Kristalle zu ergeben.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, d6-Azeton): 0,85 (t, 3J 7,5 Hz, 3H), 1,20-1,60 (m, 18H), 1,50 (quint, 3J 7,5 Hz, 2H), 1,80 (quint, 3J 7,5 Hz, 2H), 4,14 (t, 3J 7,5 Hz, 2H), 7,20 (d, 3J 8,5 Hz, 2H), 7,25 (d, 3J 8,5 Hz, 6H), 8,00-8,15 (m, 8H), 8,80-9,10 (m, 8H),
  • VERBINDUNG 41
  • 5-(4-Tridecyloxyphenyl)-10,15,20-tris-[4-(3-trimethylammoniumpropyloxy)phenyl]-porphyrintrichlorid
    Figure 00690001
  • In DMF (20 ml) werden Verbindung 40 (50 mg, 0,057 mmol) und (1-Brompropyl)-trimethylammoniumbromid (210 mg, 0,8 mmol) aufgelöst und K2CO3 (230 mg, 1,7 mmol) suspendiert. Die kräftig gerührte Reaktionsmischung wird für 18 Stunden auf 50°C erwärmt. Nach Entfernen von DMF wird der Rückstand in Methanol (5 ml) aufgelöst und auf ein Kissen (2 cm dick) aus Silicagel aufgebracht, das mit Methanol (ca. 1000 ml) gewaschen und dann mit Essigsäure:Methanol:Wasser (3:2:1 bezogen auf das Volumen) eluiert wird. Nach Verdampfen des Lösungsmittels wird der Rückstand in Methanol aufgelöst und weiter durch Chromatographie auf einer Säule (2,5 × 40 cm) aus Sephadex LH-20 gereinigt, die mit n-Butanol:Wasser:Essigsäure (4:5:1 bezogen auf das Volumen, obere Phase) eluiert wird. Nach Entfernen des Lösungsmittels wird der Rückstand in Methanol aufgelöst und durch eine kurze Säule (3,5 × 20 cm) aus Anionenaustauschharz (Amberlite IRC 400, Chloridform) hindurchgeführt. Nach Verdampfen des Lösungsmittels wird das Produkt unter Hochvakuum getrocknet, um violette Kristalle zu ergeben.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CD3OD): 0,90 (t, 3J 7,5 Hz, 3H), 1,20-1,40 (m, 18H), 1,45-1,60 (m, 2H), 1,80-1,90 (bs, 2H), 2,40-2,55 (bs, 6H), 3,25-3,35 (bs, 27H), 3,75-3,85 (bs, 6H), 4,05-4,25 (m, 2H), 4,35-4,40 (bs, 6H), 7,10-7,40, 7,90-8,15 (2 × m, 16H), 8,60-9,00 (bs, 8H).
  • VERBINDUNG 42
  • 5,15-bis-(4-Hydroxyphenyl)-porphyrin
    Figure 00700001
  • Dieses wird hergestellt, wie von Mehta, Goverdhan; Muthusamy, Sengodagounder; Maiya, Bhasker G.; Arounaguiri, S., J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1; 2177–2182 (1999) beschrieben ist.
  • VERBINDUNG 43
  • 5,10,15-tris-(4-Hydroxyphenyl)-20-(4-octyloxyphenyl)-porphyrin
    Figure 00700002
  • In absolutem DMF (50 ml) unter Argon wird 5,10,15,20-tetrakis-(4-Hydroxy-phenyl)-porphyrin (200 mg, 0,294 mmol) aufgelöst und Kaliumkarbonat (487 mg, 3,53 mmol, 12 eqv.) suspendiert, und die Mischung wird auf 55°C erwärmt. Eine Lösung aus Octylbromid (35,8 μl, 0,206 mmol, 0,7 eqv.) in absolutem DMF (10 ml) wird tropfenweise binnen 30 min zugegeben, und die Mischung wird bei 55°C für 2 Stunden gerührt. Das Lösungsmittel wird in vacuo bei 50°C entfernt. Wasser (80 ml) wird zugegeben, und die Mischung wird mit Ethylazetat (3 × 40 ml) extrahiert. Die kombinierte organische Fraktion wird getrocknet (Na2SO4), und das Lösungsmittel wird verdampft. Der Rückstand wird durch Chromatographie auf einer Säule (300 g) aus Silicagel gereinigt. Tetra-alkylierte und tri-alkylierte Verbindungen werden mit Toluol:Ethylazetat (30:1 bezogen auf das Volumen) eluiert. Die dritte Fraktion (di-substituierte Verbindung, trans-Isomer) wird mit Toluol:Ethylazetat (15:1 bezogen auf das Volumen) eluiert. Die vierte Fraktion (di-substituierte Verbindung, cis-Isomer) wird mit Toluol:Ethylazetat (10:1 bezogen auf das Volumen) eluiert, und das gewünschte Produkt (mono-alkylierte Verbindung) wird mit Toluol:Ethylazetat (5:1 bezogen auf das Volumen) eluiert. Das Lösungsmittel wird unter reduziertem Druck entfernt, und der Rückstand wird unter Hochvakuum getrocknet, um das Produkt als violetten Feststoff zu ergeben.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, d6-Azeton): 0,75 (t, 3J = 6,8 Hz), 1,13-1,25 (m, 8H), 1,43 (quint, 3J = 7,5 Hz), 1,73 (quint, 2 H, 3J = 7,5 Hz), 3,50 (t, 3J = 8 Hz), 7,11 (d, 2H, 3J = 7,5 Hz), 7,16 (d, 6 H, 3J = 7,5 Hz), 7,90-7,94 (m, 8H), 8,80-8,90 (m, 8H)
  • VERBINDUNG 44
  • 5-(4-Dodecyloxyphenyl)-10,15,20-tris-(4-hydroxyphenyl)-porphyrin
    Figure 00710001
  • In absolutem DMF (50 ml) unter Argon wird 5,10,15,20-tetrakis-(4-Hydroxyphenyl)-porphyrin (200 mg, 0,294 mmol) aufgelöst und Kaliumkarbonat (487 mg, 3,53 mmol, 12 eqv.) suspendiert, und die Mischung wird auf 55°C erwärmt. Eine Lösung von Dodecylbromid (49,4 μl, 0,206 mmol, 0,7 eqv.) in absolutem DMF (10 ml) wird tropfenweise binnen 30 min zugegeben. Die Mischung wird bei 55°C für 2 Stunden gerührt. Das Lösungsmittel wird in vacuo bei 50°C entfernt, Wasser (80 ml) wird zugegeben, und die Mischung wird mit Ethylazetat (3 × 40 ml) extrahiert. Die kombinierten organischen Fraktionen werden getrocknet (Na2SO4), und das Lösungsmittel wird verdampft. Das Produkt wird durch Chromatographie auf einer Säule (300 g) aus Silica isoliert. Tetra-alkylierte und tri-alkylierte Verbindungen werden mit Toluol:Ethylazetat (30:1 bezogen auf das Volumen), di-substituierte Verbindung (trans-Isomer) mit Toluol:Ethylazetat (15:1 bezogen auf das Volumen), di-substituierte Verbindung (cis-Isomer) mit Toluol:Ethylazetat (10:1 bezogen auf das Volumen) und das erwünschte Produkt (mono-alkylierte Verbindung) mit Toluol:Ethylazetat (5:1 bezogen auf das Volumen) eluiert. Lösungsmittel wird in vacuo entfernt, und der Rückstand wird bei Hochvakuum getrocknet, um das Produkt als violetten Feststoff zu ergeben.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, d6-Azeton): 0,75 (t, 3H, 3J = 6,8 Hz), 1,13-1,25 (m, 16H), 1,41 (quint, 2H, 3J = 7,5 Hz), 1,63 (quint, 2 H, 3J = 7,5 Hz), 3,89 (t, 2H), 3J = 6 Hz), 7,11 (d, 2H, 3J = 7,5 Hz), 7,16 (d, 6H, 3J = 7,5 Hz), 7,9-7,94 (m, 8H), 8,78-8,83 (m, 8H)
  • VERBINDUNG 45
  • 5,10,15-tris-(4-Hydroxyphenyl)-20-(4-nonyloxyphenyl)-porphyrin
    Figure 00720001
  • In absolutem DMF (50 ml) unter Argon wird 5,10,15,20-tetrakis-(4-Hydroxyphenyl)-porphyrin (200 mg, 0,294 mmol) aufgelöst und Kaliumkarbonbat (487 mg, 3,53 mmol, 12 eqv.) suspendiert, und die Mischung wird auf 55°C erwärmt. Eine Lösung aus Nonylbromid (49,4 μl, 0,206 mmol, 0,7 eqv.) in absolutem DMF (10 ml) wird tropfenweise binnen 30 min zugegeben. Die Mischung wird bei 55°C für 2 Stunden gerührt. Das Lösungsmittel wird in vacuo bei 50°C entfernt, Wasser (80 ml) wird zugegeben, und die Mischung wird mit Ethylazetat (3 × 40 ml) extrahiert. Die kombinierten organischen Extrakte werden getrocknet (Na2SO4), und Lösungsmittel wird unter reduzierten Druck entfernt. Das Produkt wird durch Chromatographie auf einer Säule (300 g) aus Silica isoliert. Tetra-alkylierte und tri-alkylierte Verbindungen werden mit Toluol:Ethylazetat (30:1 bezogen auf das Volumen), di-substituierte Verbindung (trans-Isomer) mit Toluol:Ethylazetat (15:1 bezogen auf das Volumen.), di-substituierte Verbindung (cis-Isomer) mit Toluol:Ethylazetat (10:1 bezogen auf das Volumen) und das gewünschte Produkt (mono-alkylierte Verbindung) mit Toluol:Ethylazetat (5:1 bezogen auf das Volumen) eluiert. Das Lösungsmittel wird unter reduziertem Druck entfernt und der Rückstand bei Hochvakuum getrocknet, um das Produkt als violetten Feststoff hervorzubringen.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, d6-Azeton): 0,87 (t, 3H, 3J = 7,5 Hz), 1,14-1,26 (m, 10H), 1.41 (quint, 2H), 1,70 (quint, 2H, 3J = 7,5 Hz), 3,92 (t, 2H, 3J = 7,5 Hz), 7,02 (d, 2H, 3J = 8,25 Hz), 7,15 (d, 6H, 3J = 7,5 Hz), 7,85 (d, 2H, 3J = 8,25 Hz), 7,91 (d, 3J = 7,5 Hz), 8,76-8,84 (m, 8H).
  • VERBINDUNG 46
  • 5-(4-Octyloxyphenyl)-10,15,20-tris-[4-(3-trimethylammoniumpropyloxy)-phenyl]-porphyrintrichlorid
    Figure 00730001
  • In absolutem DMF (30 ml) unter Argon werden Verbindung 43 (50 mg, 0,053 mmol) und (3-Brompropyl)-trimethylammoniumbromid (164 mg, 0,63 mmol, 10 eqv.) aufgelöst und Kaliumkarbonat (130 mg, 0,95 mmol, 15 eqv.) suspendiert, und die Mischung wird bei 55°C für 12 Stunden gerührt. Das Lösungsmittel wird in vacuo bei 50°C entfernt, und der Rückstand wird auf ein Kissen (2 cm tief) aus Silica aufgebracht. Die unreagierten Ammoniumsalze werden mit Methanol (1000 ml) weggewaschen, und das Produkt wird mit Essigsäure:Methanol:Wasser (3:2:1 bezogen auf das Volumen) eluiert. Das Lösungsmittel wird unter reduziertem Druck entfernt, und der Rückstand wird weiter durch Chromatographie auf einer Säule (100 g) aus Sephadex LH-20 unter Verwendung von n-Butanol:Wasser:Essigsäure (4:5:1 bezogen auf das Volumen, obere Phase) als Elutionsmittel gereinigt. Die Lösungsmittel werden unter reduziertem Druck entfernt und der Rückstand in Methanol aufgelöst und durch eine kleine Säule aus Anionenaustauschharz (Amberlite IRA 400, Chloridform) unter Verwendung von Methanol als Elutionsmittel hindurchgeführt. Nach Verdampfen des Lösungsmittels wird das Rohprodukt in der Minimalmenge an Methanol aufgelöst und Diethylether (50 ml) zugegeben. Die Lösung wird für 15 min zentrifugiert. Die überstehende Flüssigkeit wird zum Eintrocknen verdampft, und der Rückstand wird unter Hochvakuum getrocknet, um das Produkt als violetten Feststoff zu ergeben.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CD3OD): 0,90 (t, 3H, 3J = 7,5 Hz), 1,25-1,41 (m, 8H), 1,45 (bs, 2H), 1,87 (bs, 2H), 2,38 (bs, 6H), 3,29 (bs, 27H), 3,67 (t, 6H, 3J = 7,5 Hz), 4,01 (t, 2H, 3J = 7,5 Hz), 4,30 (t, 6H, 3J = 7,5 Hz), 7,11 (d, 2H, 3J = 7,5 Hz), 7,38 (d, 6H, 3J = 7,5 Hz), 7,95 (d, 2H, 3J = 7,5 Hz), 8,11 (d, 6H, 3J = 7,5 Hz), 8,93 (bs, 8H).
  • VERBINDUNG 47
  • 5-(4-Dodecyloxyphenyl)-10,15,20-tris-[4-(3-trimethylammoniumpropyloxy)-phenyl]-porphyrintrichlorid
    Figure 00740001
  • In absolutem DMF (30 ml) unter Argon werden Verbindung 44 (50 mg, 0,059 mmol) und (3-Brompropyl)-trimethylammoniumbromid (154 mg, 0,59 mmol, 10 eqv.) aufgelöst und Kaliumkarbonat (122 mg, 0,885 mmol, 15 eqv.) suspendiert, und die Mischung wird bei 55°C für 12 Stunden gerührt. Das Lösungsmittel wird in vacuo bei 50°C entfernt und der Rückstand in wenig Methanol aufgelöst und auf ein Kissen aus Silica (2 cm tief) aufgebracht. Die unreagierten Ammoniumsalze werden mit Methanol (1000 ml) weggewaschen. Das Produkt wird mit Essigsäure:Methanol:Wasser (3:2:1 bezogen auf das Volumen) eluiert. Die Lösungsmittel werden unter reduziertem Druck entfernt, und das Rohprodukt wird durch Chromatographie auf einer Säule (100 g) aus Sephadex LH-20 unter Verwendung von n-Butanol:Wasser:Essigsäure (4:5:1 bezogen auf das Volumen, obere Phase) als Elutionsmittel weiter gereinigt. Die Lösungsmittel werden unter reduziertem Druck entfernt, der Rückstand wird in wenig Methanol aufgelöst, und die Lösung wird durch eine kurze Säule aus Anionenaustauschharz (Amberlite IRC 400, Chloridform) unter Verwendung von Methanol als Elutionsmittel hindurchgeführt. Nach Entfernen des Lösungsmittels wird das Rohprodukt in der Minimalmenge an Methanol erneut aufgelöst und Diethylether (50 ml) zugegeben. Die Lösung wird für 15 min zentrifugiert. Die überstehende Flüssigkeit wird zur Trocknung eingedampft, und das Produkt wird unter Hochvakuum getrocknet, um einen violetten Feststoff zu ergeben.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CD3OD): 0,88 (t, 3H, 3J = 7,5 Hz), 1,25-1,37 (m, 16H), 1,48 (bs, 2H), 1,93 (bs 2H), 2,42 (bs, 6H), 3,28 (bs, 27H), 3,68-3,75 (m, 6H), 4,05 (t, 2H), 4,33 (t, 6H) 7,17 (d, 2H, 3J = 7,5 Hz), 7,33 (d, 6H, 3J = 7,5 Hz), 7,99 (d, 2H, 3J = 7,5 Hz), 8,08 (d, 6H, 3J = 7,5 Hz), 8,85 (bs, 8H).
  • VERBINDUNG 48
  • 5-(4-Nonyloxyphenyl)-10,15,20-tris-[4-(3-trimethylammoniumpropyloxy)-phenyl]-porphyrintrichlorid
    Figure 00750001
  • In absolutem DMF (30 ml) unter Argon werden Verbindung 45 (50 mg, 0,062 mmol) und (3-Brompropyl)-trimethylammoniumbromid (162 mg, 0,62 mmol, 10 eqv.) aufgelöst und Kaliumkarbonat (128 mg, 0,93 mmol, 15 eqv.) suspendiert, und die Mischung wird bei 55°C für 12 Stunden gerührt. Das Lösungsmittel wird in vacuo bei 50°C entfernt, und der Rückstand wird in wenig Methanol erneut aufgelöst und auf ein Kissen aus Silica (2 cm tief) aufgebracht. Die unreagierten Ammoniumsalze werden mit Methanol (1000 ml) weggewaschen. Das Produkt wird mit Essigsäure:Methanol:Wasser (3:2:1 bezogen auf das Volumen) eluiert. Die Lösungsmittel werden unter reduziertem Druck entfernt, und das Produkt wird durch Chromatographie auf einer Säule (100 g) aus Sephadex LH-20 unter Eluieren mit n-Butanol:Wasser:Essigsäure (4:5:1 bezogen auf das Volumen, obere Phase) weiter gereinigt. Die Lösungsmittel werden unter reduziertem Druck entfernt, der Rückstand wird erneut in wenig Methanol aufgelöst, und die Lösung wird durch eine kurze Säule aus Anionenaustauschharz (Amberlite IRC 400, Chloridform) unter Verwendung von Methanol als Elutionsmittel hindurchgeführt. Nach Entfernen des Lösungsmittels wird das Produkt unter Hochvakuum getrocknet, um einen violetten Feststoff zu ergeben.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CD3OD): 0,89 (t, 3H, 3J = 7,5 Hz), 1,18-1,34 (m, 10H), 1,41 (bs, 2H), 1,73 (quint, 2H, 3J = 7,5 Hz), 2,30-2,44 (m, 6H), 3,31 (bs, 27H), 3,65-3,73 (m, 6H), 3,93 (t, 2H, 3J = 7,5 Hz), 4,25-4,42 (m, 6H), 7,08 (d, 2H, 3J = 7,5 Hz), 7,30 (d, 6H, 3J = 7,5 Hz), 7,93 (d, 2H, 3J = 7,5 Hz), 8,05 (d, 6H, 3J = 7,5 Hz), 8,94 (bs, 8H).
  • VERBINDUNG 49
  • 5-(4-Octyloxyphenyl)-10,15,20-tris-[4-(5-trimethylammoniumpentyloxy)-phenyl]-porphyrintrichlorid
    Figure 00760001
  • In absolutem DMF (15 ml) unter Argon werden Verbindung 43 (23 mg, 0,03 mmol) und (5-Brompentyl)-trimethylammoniumbromid (84 mg, 0,3 mmol, 10 eqv.) aufgelöst und Kaliumkarbonat (62 mg, 0,45 mmol, 15 eqv.) suspendiert, und die Mischung wird bei 55°C für 12 Stunden gerührt. Das Lösungsmittel wird in vacuo bei 50°C entfernt, und der Rückstand wird in wenig Methanol erneut aufgelöst und auf ein Kissen (2 cm tief) aus. Silica aufgebracht. Die unreagierten Ammoniumsalze werden mit Methanol (1000 ml) weggewaschen. Das Produkt wird mit Essigsäure:Methanol:Wasser (3:2:1 bezogen auf das Volumen) eluiert. Die Lösungsmittel werden unter reduziertem Druck entfernt und das Produkt durch Chromatographie auf einer Säule (100 g) aus Sephadex LH-20 unter Verwendung von n-Butanol:Wasser:Essigsäure (4:5:1 bezogen auf das Volumen, obere Phase) als Elutionsmittel weiter gereinigt. Die Lösungsmittel werden unter reduziertem Druck entfernt, der Rückstand in wenig Methanol erneut aufgelöst und die Lösung durch eine kurze Säule aus Anionenaustauschharz (Amberlite IRC 400, Chloridform) mit Methanol als Elutionsmittel hindurchgeführt. Der gesamte Reinigungsprozess wird wiederholt, falls Verunreinigungen in dem Produkt zurückbleiben. Nach Entfernen des Lösungsmittels wird der Rückstand unter Hochvakuum getrocknet, um das Produkt als violetten Feststoff zu ergeben.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, CD3OD): 0,78 (bs, 3H), 1,08-1,35 (m, 10H), 1,45-1,59 (m, 6H), 1,63-1,93 (m, 14H), 3,17-3,32 (m, 6H), 3,31 (bs, 33H), 3,84 (bs, 2H), 4,07 (bs, 6H), 6,93 (bs, 2H), 7,09 (d, 2H, 3J = 7,5 Hz), 7,74 (bs, 2H), 7,88 (d, 2H, 3J = 7,5 Hz), 8,71 (bs, 8H).
  • VERBINDUNG 50
  • 5,10,15-tris-[4-(5-Trimethylammoniumpentyloxy)-phenyl]-20-(4-undecyloxyphenyl)-porphyrintrichlorid
    Figure 00780001
  • In absolutem DMF (30 ml) unter Argon werden Verbindung 2 (50 mg, 0,06 mmol) und (5-Brompentyl)-trimethylammoniumbromid (174 mg, 0,6 mmol, 10 eqv.) aufgelöst und Kaliumkarbonat (124 mg, 0,9 mmol, 15 eqv.) suspendiert, und die Mischung wird bei 55°C für 12 Stunden gerührt. Das Lösungsmittel wird in vacuo bei 50°C entfernt und der Rückstand in wenig Methanol erneut aufgelöst und auf ein Kissen (2 cm tief) aus Silica aufgebracht. Die unreagierten Ammoniumsalze werden mit Methanol (1000 ml) weggewaschen. Das Produkt wird mit Essigsäure:Methanol:Wasser (3:2:1 bezogen auf das Volumen) eluiert. Lösungsmittel werden unter reduziertem Druck entfernt, und das Produkt wird durch Chromatographie auf einer Säule (100 g) aus Sephadex LH-20 unter Eluieren mit n-Butanol:Wasser:Essigsäure (4:5:1 bezogen auf das Volumen, obere Phase) gereinigt. Lösungsmittel werden unter reduziertem Druck entfernt, der Rückstand wird in dem Minimum an Methanol erneut aufgelöst, und die Lösung wird durch eine kurze Säule aus Anionenaustauschharz (Amberlite IRC 400) mit Methanol als Elutionsmittel hindurchgeführt. Der gesamte Reinigungsprozess wird wiederholt, falls in dem Produkt Verunreinigungen zurückbleiben. Nach Entfernung des Lösungsmittels wird der Rückstand unter Hochvakuum getrocknet, um das Produkt als violetten Feststoff zu ergeben.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, MeOD): 0,71-0,88 (m, 13H), 0,91-1,38 (m, 14H), 1,48-1.81 (m, 12H), Signale für lange -CH2NCH2 und OCH2 Alkylketten sind Teil des Multipletts zusammen mit dem Signal für Lösungsmittel in dem Bereich 2,8-3,3, 3,91 (bs, 6H), 6,33 (bs, 2H), 6,86 (bs, 6H), 7,35 (bs, 2H), 7,70 (bs, 6H), 8,65 (bs, 8H)
  • VERBINDUNG 51
  • 5,10,15,20-tetrakis-(3-Dodecyloxyphenyl)-porphyrin
    Figure 00790001
  • Pyrrol (0,7 ml, 10 mmol) und 3-Dodecyloxybenzaldehyd (2,91 g, 10 mmol) werden in entgastem Dichlormethan (1000 ml) aufgelöst, und TFA (0,77 ml, 10 mmol) wird tropfenweise zugegeben. Die Mischung wird für 17 Stunden bei Raumtemperatur im Dunkeln gerührt. DDQ (6,81 g, 30 mmol) wird in einer Portion zugegeben, und die Mischung wird für eine weitere Stunde bei Raumtemperatur gerührt. Die Mischung wird durch eine Säule (400 g) aus Silica unter Verwendung von Dichlormethan als Elutionsmittel gefolgt von Dichlormethan, dem Triethylamin zugesetzt ist, um den pH-Wert auf 8 einzustellen, gefiltert. Der Reinigungsprozess wird wiederholt, falls Verunreinigungen in dem Produkt zurückbleiben, bis das reine Produkt erhalten wird.
    1H-NMR:
    δH (300 MHz, d6-Azeton): 0,80 (bs, 12H), 1,03-1,45 (m, 80H), 1,78 (quint, 8H, 3J = 7,5 Hz), 4,05 (t, 8H, 3J = 7,5 Hz), 7,24 (d, 4H, 3J = 7,5 Hz), 7,49-7,55 (m, 4H), 7,68-7,71 (m, 8H), 8,80 (m, 8H)
  • BEISPIEL B: NICHTSPEZIFISCHE (DUNKELTOXIZITÄTS-)PROFILE UND PHOTODYNAMISCHE AKTIVITÄTS-(LICHTOXIZITÄTS-)PROFILE VON BEISPIELHAFTEN VERBINDUNGEN AN BAKTERIENZELLEN
  • Methodik
  • Die toxischen Effekte von beispielhaften Verbindungen der Erfindung gegenüber zwei Bakterienstämmen, dem Gram-negativen Bakterium Escherichia coli (Stamm ATCC 25922) und dem Gram-positiven Bakterium Staphylococcus aureus (Methicillin-beständiger Stamm ATTC BAA-44), wurden durch Messen des Ausmaßes der Wachstumsinhibierung (bakteriostatischer Effekt) und der Wachstumsinhibierung (zelltötender Effekt) im Dunkeln und bei Beleuchtung beurteilt. Anfängliches Verbindungsscreenen wurde unter Verwendung von weißem Licht [390–740 nm] (150 mW/cm2) zu verschiedenen Zeitpunkte bei einer Konzentration von 3 μM vorgenommen (siehe Tabelle 1). Weitere Experimente wurden an jenen Verbindungen, die aus diesem anfänglichen Screening heraus identifiziert wurden, unter Verwendung einer Lichtquelle, die Licht bei einer Wellenlänge zwischen 417–420 nm bei 15,2 mW/cm2, 13,68 J/cm2 emittiert (Waldmann Eclairage SA, Frankreich) vorgenommen (siehe Tabelle 2).
  • Das folgende Protokoll wurde für das anfängliche Screening von beispielhaften Verbindungen verwendet (Tabelle 1) (siehe Reddi et al., 2002, Photochem. Photobiol. 75(5): 462–470):
    • (i) E. coli- und S. aureus-Zellen wurden über Nacht auf Hirn-Herz-Infusionsagar gezogen, in Hirn-Herz-Infusionsnährbouillon resuspendiert, durch Zentrifugieren (3000 g für 15 Minuten) geerntet und einmal mit Phosphat-gepufferter Salzlösung (PBS) bei pH 7,4, die 2,7 mM KCl und 0,14 M NaCl. enthielt, gewaschen.
    • (ii) Die Zellen wurden dann in PBS erneut auf eine optische Dichte von 0,7 bei 650 nm suspendiert, was einer Dichte von 108 bis 109 Zellen/ml entspricht.
    • (iii) Als nächstes wurden die Zellen in PBS im Dunklen für 5 M Minuten mit 3,0 μM der zu testenden Verbindung inkubiert.
    • (iv) Nach Dunkelinkubation wurden die Zellen mit weißem Licht (Wellenlänge: 390 bis 740 nm) (150 mW/cm2) für bis zu 30 Minuten beleuchtet. Während der Beleuchtung wurden die Zellen bei 37°C gehalten und magnetisch gerührt.
    • (v) Letztlich wurden die behandelten und unbehandelten (Kontroll-)Zellen in Hirn-Herz-Infusionsnährbouillon verdünnt und bei 37°C gehalten, während die Absorption der Suspension bei 650 nm zu vorgegebenen Zeitpunkten überwacht wurde, um Wachstumskurven zu bestimmen.
  • Der Prozentsatz der Wachstumsinhibierung der behandelten Zellen wurde durch die folgende Gleichung berechnet: [1 – (Ax – A0)/(Ac – A0)] × 100, wobei Ax und Ac die Absorptionen gemessen nach 3 Stunden Inkubation für die behandelte beziehungsweise die Kontrollzellsuspension sind und A0 die anfängliche Absorption wiedergibt.
  • Für die weitere Untersuchung der beispielhaften Verbindungen (Tabelle 2) wurde das folgende Protokoll angewandt:
    • (i) Bakterien (S. aureus BAA-44 und E. coli 25922) wurden in Hirn-Herz-Infusions-(Brain Heart Infusion = BHI)-Nährbouillon gezogen, bis sie die stationäre Wachstumsphase erreichten.
    • (ii) Die Zellen wurden durch Zentrifugieren (3000 g für 15 min) mit einer Tischzentrifuge geerntet, mit 10 mM PBS bei pH 7,4, die 2,7 mM KCl und 0,14 M NaCl enthielt, gewaschen und in PBS auf eine optische Dichte von 0,7 bei 650 nm suspendiert, was 108 bis 109 Zellen/ml entspricht.
    • (iii) Die Bakterien wurden bei der gewünschten Zelldichte (ungefähr 108 Zellen/ml) für 5 min im Dunklen mit verschiedenen Konzentrationen der beispielhaften Verbindungen inkubiert.
    • (iv) Am Ende der Inkubationsperiode wurden die Zellen dreimal mit PBS gewaschen, in PBS suspendiert, in eine 96-Loch-Mikrotiterplatte überführt (200 μl/Loch) und für 15 min mit der Waldmann-Lichtquelle (15,2 mW/cm2; 13,7 J/cm2) beleuchtet. Die Zellen wurden vom Boden der Platte her beleuchtet, der auf der Glasabdeckung der Lampe auflag.
    • (v) Nach der Beleuchtung wurde das Zellüberleben durch Plattieren reihenverdünnter Aliquots von behandelten Zellen und unbehandelten Zellen (d. h. ohne beispielhafte Verbindung oder Licht) auf Hirn-Herz-Agar (Brain Heart Agar = BHA) und Zählen der Anzahl von Kolonien nach 18–24 Stunden Inkubation bei 37°C bestimmt.
    Tabelle 1 Wachstumsinhibierung (%) von E. coli- und S. aureus-Zellen bestrahlt mit weißem Licht nach 5 min Inkubation mit ausgewählten Testverbindungen bei einer Konzentration von 3 μM. (A)
    Beleuchtungszeit (min) E. coli S. aureus
    Vbd 16 Vbd 3 Vbd 19 Vbd 28 Vbd 16 Vbd 3 Vbd 19 Vbd 28
    0 8 5 3 4 12 21 13 15
    1 34 68 5 21 97 83 33 91
    5 92 99 6 60 100 100 42 100
    10 99 100 5 73 100 100 48 100
    15 100 99 10 81 100 100 54 100
    30 100 99 12 92 100 100 58 100
    (B)
    Beleuchtungszeit (min) E. coli S. aureus
    Vbd 29 Vbd 31 Vbd 32 Vbd 6 Vbd 33 Vbd 29 Vbd 31 Vbd 32 Vbd 6 Vbd 33
    0 ND ND 3 9 6 14 9 23 29 22
    1 ND ND 10 17 10 43 28 100 100 57
    5 ND ND 16 30 25 49 38 100 100 99
    10 ND ND 22 54 53 53 78 100 100 100
    15 ND ND 22 69 67 55 82 100 100 100
    30 ND ND 38 93 78 55 83 100 100 100
    (C)
    Beleuchtungszeit (min) E. coli S. aureus
    Vbd 36 Vbd 8 Vbd 36 Vbd 8
    0 6 23 22 80
    1 56 69 96 99
    5 84 100 100 100
    10 90 100 100 100
    15 92 100 100 100
    30 95 100 100 100
  • Resultate
  • Die Resultate der Toxizitätsstudien in E. coli und S. aureus sind in den Tabellen 1 und 2 zusammen mit den 2 und 3 gezeigt (siehe Beispiel A für Verbindungs-("Vbd"-)Strukturen). Tabelle 2 Überleben von E. coli- und S. aureus-Zellen nach Inkubation mit ausgewählten Testverbindungen und Beleuchtung mit weißem Licht ("photodynamische Aktivität" oder "Lichttoxizität") oder ohne Beleuchtung ("Dunkeltoxizität") (A)
    PHOTODYNAMISCHE AKTIVITAT
    a) S. aureus
    Verbindung 3 Verbindung 6 Verbindung 8
    Konz. Beleuchtung Log-Reduktion Konz. Beleuchtung Log-Reduktion Konz. Beleuchtung Log-Reduktion
    10 μM 15 min > 6 (> 10–6) 1 μM 15 min 6 (> 10–6) 1 μM 15 min 6 (10–6)
    1 μM 15 min > 3 (> 10–3) 0,1μm 15 min 3 (10–3) 0,1 μM 15 min 3 (10–3)
    b) E. coil
    Verbindung 3 Verbindung 6 Verbindung 8
    Konz. Beleuchtung Log-Reduktion Konz. Beleuchtung Log-Reduktion Konz. Beleuchtung Log-Reduktion
    ND ND 10 μM 15 min > 6 (> 10–6)
    ND ND 0,01 μM 15 min < 1 (< 10–1)
    DUNKELTOXIZITÄT
    a) S. aureus
    Verbindung 3 Verbindung 6 Verbindung 8
    Konz. Beleuchtung Log-Reduktion Konz. Beleuchtung Log-Reduktion Konz. Beleuchtung Log-Reduktion
    10 μM N/A > 3 (> 10–3) 10 μM 15 min 2 (10–2) 1 μm N/A < 1 (< 10–1)
    1 μM N/A < 1 (< 10–1) 1 μM 15 min 1 (< 10–1) 10 μm N/A < 1 (< 10–1)
    b) E. coli
    Verbindung 3 Verbindung 6 Verbindung 8
    Konz. Beleuchtung Log-Reduktion Konz. Beleuchtung Log-Reduktion Konz. Beleuchtung Log-Reduktion
    ND ND 10 μM N/A 2(10–2)
    ND ND 0,01 μM N/A < 1 (< 10–1)
    PHOTODYNAMISCHE AKTIVITÄT
    a) S. aureus
    Verbindung 1 Verbindung 12 Verbindung 10
    Konz. Beleuchtung Log-Reduktion Konz. Beleuchtung Log-Reduktion Konz. Beleuchtung Log-Reduktion
    1 μM 15 min > 6 (> 10–6) 1 μM 15 min > 6 (1 > –6) 0,01 μM 15 min > 4 (> 10–4
    0,1 μM 15 min < 1 (< 10–1) 0,1 μM 15 min > 3 (> 10–3) 0,005 μM 15 min > 3 (> 10–3)
    0,005 μM 15 min < 2 (< 10–2)
    b) E. coli
    Verbindung 1 Verbindung 12 Verbindung 10
    Konz. Beleuchtung Log-Reduktion Konz. Beleuchtung Log-Reduktion Konz. Beleuchtung Log-Reduktion
    ND 1 μM 15 min > 6 (> 10–6) 1 μM 15 min > 6 (> 10–6)
    ND 0,5 μM 15 min < 1 (< 10–1) 0,5 μM 15 min < 3 (< 10–1)
    DUNKELTOXIZITÄT
    a) S. aureus
    Verbindung 1 Verbindung 12 Verbindung 10
    Konz. Beleuchtung Log-Reduktion Konz. Beleuchtung Log-Reduktion Konz. Beleuchtung Log-Reduktion
    10 μM N/A < 1 (< 10–1) 1 μM N/A < 1 (< 10–1) 0,01 μM N/A < 1 (< 10–1)
    b) E. coli
    Verbindung 1 Verbindung 12 Verbindung 10
    Konz. Beleuchtung Log-Reduktion Konz. Beleuchtung Log-Reduktion Konz. Beleuchtung Log-Reduktion
    ND 1 μM N/A < 1 (< 10–1) 1 μM N/A < 1 (< 10–1)
  • Schlussfolgerungen
  • Die Resultate demonstrieren, dass die Verbindungen der Erfindung, wenn sie mit Licht beleuchtet werden, in der Lage sind, sowohl Gram-positive als auch Gram-negative Bakterienzellen bei den untersuchten niedrigen Konzentrationen abzutöten.
  • Aktivität von Verbindung 10 bei niedrigen Dosierungen
  • Das obige Protokoll zu einer kolonienbildenden Einheit (colony forming unit = CFU) wurde auch verwendet, um die photodynamische Aktivität bei sehr niedrigen Konzentrationen der Verbindungen der Erfindung zu untersuchen. Zum Beispiel zeigt 4 die Resultate, die unter Verwendung von (A) Verbindung 8 und (B) Verbindung 10 in der Anwesenheit (photodynamische Eigenschaften) und der Abwesenheit (inhärente Toxizitätseigenschaften) von Licht erhalten wurden.
  • Resultate
    • (i) Verbindungen 8 und 10 entwickelten beide bei den getesteten Konzentrationen gegenüber BAA-44 vernachlässigbare Dunkeltoxizität.
    • (ii) Verbindung 8 entwickelte bei Konzentrationen so niedrig wie 0,01 μM einen potenten antibakteriellen Effekt, wobei eine logarithmische Reduktion von 3 bei BAA-44 erreicht wurde.
    • (iii) Verbindung 10 entwickelte einen sogar noch potenteren antibakteriellen Effekt, der eine logarithmische Reduktion von 3 bei BAA-44 bei einer Konzentration von 0,005 μM entwickelte und in der Lage war, bei einer Konzentration von 0,0025 μM 90% der Bakterien abzutöten.
  • Schlussfolgerungen
  • Verbindungen 8 und 10 entwickeln selbst bei sehr niedrigen Dosierungen eine Dosis-abhängige und Licht-abhängige Toxizität gegenüber Bakterienzellen.
  • Bereich der antimikrobiellen Aktivität
  • Die antibakterielle Aktivität von Verbindung 10 wurde gegenüber einem Bereich von Bakterienstämmen getestet:
    • – S. aureus ATCC BAA-44 (ein Methicillin-beständiger S. aureus)
    • – Ps. aeruginosa ATCC 25668
    • – S. epidermidis ATCC 700565
    • – Streptococcus pyogenes ATCC 49117
    • – E. coli ATCC 25922
    Tabelle 3
    Stamm Konzentration von Verbindung 10, die erforderlich war, um eine logarithmische Reduktion von 3 bei den Zellen zu erhalten (μM)
    Staphylococcus aureus ATCC BAA-44 0,005
    Pseudomonas aeruginosa ATCC 25668 5,0
    Staphylococcus epidermidis ATCC 700565 0,0025
    Streptococcus pyogenes ATCC 49117 0,01
    E. coli ATCC 25922 0,1
  • Schlussfolgerungen
  • Verbindung 10 entwickelt photodynamische Aktivität (d. h. Lichttoxizität) gegenüber einem breiten Bereich von Gram-positiven und Gram-negativen Bakterien.
  • Photodynamische Aktivität von Verbindung 10 gegenüber MRSA auf ex vivo Schweinehaut
  • Ausgeschnittene Schweinhaut wurde unter sterilen Bedingungen in 3(4) × 3(4) cm2 Stücke zerschnitten und für 5 Minuten in 70% Ethanol inkubiert, um den Hintergrund an kolonisierten Bakterien zu reduzieren. Nach drei Waschschritten in PBS wurden die Hautstücke in Petrischalen mit Hepes-Agar fixiert. Die Epidermis (Stratum corneum) wurde dann mit S. aureus ATCC BAA-44 (108 Volumen: 100 μl) beimpft, und die Hautoberfläche wurde in einem Laminarströmungsschrank getrocknet, bis sie sichtbar trocken war. Die interessierenden Regionen wurden unter Verwendung eines "PAP"-Stifts (1 cm2 Durchmesser) bestimmt. Eine sterile Lösung aus Verbindung 10 (10 μM) wurde für 10 Minuten auf die Haut aufgetragen. Nach der Anwendung wurde die ex vivo Schweinehaut unter der Waldmann-Lichtquelle 236 angeordnet und für 15 min beleuchtet (15,2 mW/cm2, 13,7 J/cm2). Ein Test auf kolonienbildende Einheiten wurde durchgeführt, um die Anzahl lebensfähiger Bakterienzellen direkt nach der Bestrahlung unter Verwendung eines sterilen Baumwollstabs, um Bakterien von dem Stratum corneum zu entfernen, zu bestimmen. Der sterile Baumwollstab wurde in Probenentnahmelösung (0,1% Tween80 in 0,0075 M Phosphatpuffer pH 7,9) angefeuchtet, bevor die Hautoberfläche abgetupft wurde (dreimal), und in Probenentnahmelösung gevortext, bevor Reihenverdünnungen vorgenommen wurden, um die Bakterienentnahme zu bestimmen.
  • Inkubation mit Verbindung 10 (10 μM) gefolgt von 15 Minuten Bestrahlung resultierte in eine log10-Wachstumsreduktion von 3,2 (Mittelwert für drei Zielbereiche). Im Gegensatz dazu zeigten Kontrollexperimente (Bestrahlung von aufgetragenen Bakterien ohne Inkubation mit Verbindung 10) keine Abnahme bei der Bakterienzellzahl.
  • So demonstrieren diese Daten photodynamische Aktivität von Verbindung 10 gegenüber MRSA auf der Oberfläche von Schweinehaut, selbst in der Anwesenheit von Hautlipiden und Hautenzymen.
  • Bestätigung der photodynamischen Eigenschaften unter Verwendung von Natriumazid und D2O
  • Quenching-Studien unter Verwendung von D2O und Azid wurden mit Verbindung 10 und Licht in vitro an Keratinozyten durchgeführt. Um zu untersuchen, ob die Phototoxizität der Testverbindung gegenüber NHDF, NHEK und Bakterien der Photooxidation vom Typ II folgt, wurden Natriumazid, ein physikalischer Quencher von Singuletsauerstoff sowie D2O als Förderer von reaktiven Sauerstoffspezies verwendet (Lin et al., 1991, Cancer Res. 51: 1109–1116; Moan et al., 1979, Brit. J. Cancer 39: 398–407).
  • 5 zeigt den Effekt der Inkubierung mit Verbindung 10 und Quencher oder Verbindung 10 und D2O nach Beleuchtung. Zellabtötung durch Verbindung 10 wurde in der Anwesenheit von Natriumazid reduziert, wie durch einen Anstieg bei der Zelllebensfähigkeit angezeigt wird, während die Zugabe D2O einen dramatischen Abfall bei der Zelllebensfähigkeit ergab.
  • Als Schlussfolgerung scheint die Abtötung von NHDF durch Verbindung 10 mit Beleuchtung im Wesentlichen durch Singulettsauerstoff und nicht durch die Verbindung selbst vermittelt zu sein.
  • Testen der akuten Toxizität von Verbindung 10
  • Verbindung 10 wurde in einer millionenfachen antibakteriellen Dosis (3,2 mM) in einer topischen Formulierung in einem Standardtest auf akute Toxizität verwendet, um zu bestimmen, ob irgendwelche klinische oder histologische Toxizität der Verbindung festgestellt werden könnte. Die Verbindung wurde für 24 Stunden sowohl auf intakte als auch abgeschürfte Rattenhaut aufgetragen.
  • Das Protokoll zur akuten Toxizität basierte auf den OECD Guidelines for the Testing of Chemicals/Section 4-Health Effects Test Number 402: Acute Dermal Toxicity.
  • Resultate und Schlussfolgerungen
  • Nach klinischer, makroskopischer und mikroskopischer Betrachtung wurde keine klinische Toxikologie beobachtet. Keine histologische Toxikologie irgendeines Hauptorgans (einschließlich der Haut) wurde beobachtet. Weder Infiltrate, einschließlich Mastzellen, noch Irritationen wurden beobachtet.
  • In der Schlussfolgerung resultiert Verbindung 10 nicht in irgendeinen akuten toxischen oder allergischen Effekt: Tatsächlich wurde keine signifikanten klinischen oder pathologischen Anzeichen beobachtet, die mit der Substanz und seiner Vehikelanwendung in Zusammenhang stehen.
  • Testen der Phototoxizität von Verbindung 10
  • Das Protokoll der Phototoxizität basierte auf den OECD Guidelines for the Testing of Chemicals/Section 4 Health Effects-Test Number 406: Skin Sensitisation.
  • Vorläufige Experimente bestimmten, dass eine Aussetzung gegenüber Licht von 30 Minuten nicht in irgendeine Beschädigung der Oberfläche der Haut durch die Lichtquelle resultierte. In gleicher Weiser demonstrierten Kontrollexperimente, dass Verbindung 10, wenn sie in einer Konzentration von 32 μM in der Abwesenheit von Licht angewandt wurde, nicht in irgendeine Beschädigung der Oberfläche der Haut resultierte. Die Phototoxizität der Verbindung 10 in der topischen Formulierung wurde untersucht, als sie auf Haut (intakt und abgeschürft) von 14 Meerschweinchen für 24 Stunden aufgetragen wurde, gefolgt von 30 Minuten Aussetzung gegenüber Licht. Verbindung 10 wurde in zwei unterschiedlichen Konzentrationen von 32 μM und 0,32 μM getestet. Klinische und histologische Untersuchung der Hauttestorte wurde 24 und 72 Stunden nach der Beleuchtung in klassischer Phototoxizitätstestweise durchgeführt. Biopsien wurden nicht von benachbarten Orten genommen, um jegliche Wechselwirkung im Falle des Nähens zu verhindern. Die Gesamterkenntnisse wurden zum Zeitpunkt der Biopsie ausgewertet. Bevor für jeden Endpunkt (Erythem, Oedem und Entzündung) irgendeine Beurteilung abgegeben wurde, wurden Daten für jedes Subjekt mit den Daten von den anderen Tieren und Kontrolldaten verglichen. Eine Beurteilung von 0 bis 4 wurde für jeden Ort und für jeden Endpunkt gemäß der Draize-Skala (für Entzündung, eine Skala ähnlich der Draize-Skala wurde nach mikroskopischer Beobachtung aller Hautschnitte aufgestellt, wobei mit normaler Haut und den Erkenntnissen von Schritt 1 verglichen wurde) vorgenommen. Eine mittlere Beurteilung wurde dann für jedes Tier und für jeden Probenpunkt berechnet.
  • Aus dem Analysieren der Resultate und dem Vergleichen der experimentellen Daten mit den Daten von den Kontrolltieren wurde gefolgert, dass es keine klinischen Anzeichen oder Symptome oder histologische Erkenntnisse gibt, die irgendein phototoxisches Potential von Verbindung 10 andeuten.
  • BEISPIEL C: BINDUNG VON BEISPIELHAFTEN VERBINDUNGEN DER ERFINDUNG AN BAKTERIENZELLEN
  • Bindung der Verbindungen 8, 10 und 12 an E. coli
  • E. coli-Zellen wurden für 5 min mit Verbindung 8, 10 oder 12 in verschiedenen Konzentrationen (1–7,5 μM) inkubiert. Am Ende des Inkubationszeitraums wurden die Zellen durch Zentrifugieren sedimentiert, um die Fraktion der ungebundenen Testverbindung zu entfernen, und das Zellpellet wurde erneut in 2 ml 2% SDS suspendiert, um Zelllysate zu erhalten. Nach Übernachtinkubation mit SDS wurde die Menge an zellgebundener Testverbindung durch spektrofluorimetrische Analyse der Zelllysate abgeschätzt. Die Konzentration der Verbindungen in den Zelllysaten wurde durch Messen der Intensitäten beim Maximum des Emissionsfluoreszenzspektrums und Interpolieren der Daten auf eine Kalibrierungskurve berechnet. Die Menge an zellgebundener Testverbindung wurde als nmol Verbindung pro mg Zellprotein ausgedrückt. Die Proteinkonzentration wurde durch das Verfahren von Lowry (Lowry et al., 1951, J. Biol. Chem. 193: 265–275) bestimmt.
  • Alle Experimente wurden dreifach durchgeführt, und die Resultate stellen den Mittelwert von 3 Bestimmung mit Standardabweichung dar.
  • Die Menge an von den Zellen rückgewonnenem Porphyrin ist in Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4
    Konzentration der Verbindung (μM) Gebundene Verbindung (nmol/mg Zellproteine)
    (a) 0 Waschungen
    Verbindung 8 Verbindung 12 Verbindung 10
    0,01 0,024 ± 0,01 0,041 ± 0,02 0,026 ± 0,005
    0,1 0,056 ± 0,02 0,151 ± 0,02 0,274 ± 0,05
    0,5 0,522 ± 0,2 0,806 ± 0,14 1,542 ± 0,350
    1 3,670 ± 0,7 2,70 ± 0,30 2,70 ± 0,354
    (b) 3 Waschungen
    Verbindung 8 Verbindung 12 Verbindung 10
    0,01 0,009 ± 0,001 0,021 ± 0,005 0,015 ± 0,0004
    0,1 0,030 ± 0,02 0,089 ± 0,02 0,078 ± 0,02
    0,5 0,274 ± 0,15 0,622 ± 0,10 0,334 ± 0,092
    1 2,230 ± 0,8 1,930 ± 0,20 1,278 ± 0,102
  • Die in Tabelle 4 gezeigten Resultate zeigen, dass die drei Testverbindungen an E. coli mit ähnlicher Effizienz anbinden, und dass ungefähr 50% der Verbindung, die mit den Zellen am Ende des Inkubationszeitraums (5 min) assoziiert ist, durch 3 Waschungen mit PBS entfernt werden.
  • BEISPIEL D: TESTEN VON BEISPIELHAFTEN VERBINDUNGEN AUF DAS ENTSTEHEN VON BAKTERIELLER RESISTENZ GEGENÜBER PDT
  • Das potentielle Aufbauen von Resistenz von Bakterienzellen gegenüber den beispielhaften Verbindungen der Erfindung wurde bei dem gegen verschiedene Drogen (einschließlich Methicillin) resistenten Gram-positiven Bakterium Staphylococcus aureus BAA-44 unter Verwendung von Verbindung 10 als das photodynamische Mittel getestet. Das Überleben von S. aureus BAA-44 nach der zweiten Behandlung wurde erneut mit dem Überleben von S. aureus BAA-44 Zellen verglichen, die nicht mit PDT behandelt worden waren. Dieselbe Behandlung wurde insgesamt 10 Mal wiederholt, um zu testen, ob die Empfindlichkeit von S. aureus BAA-44 Zellen gegenüber PDT konstant bleibt oder ob beobachtet wird, dass sich nach wiederholten Behandlungen eine gewisse Resistenz entwickelt. In einem zusätzlichen Experiment wurden Klone, die neunmal PDT-Behandlung durch die obige Methodik ausgesetzt worden waren, für ein zehntes Mal behandelt, und die Resultate wurden mit der Zellabtötung verglichen, die in einem parallelen Experiment beobachtet wurde, in dem naive Kulturen (d. h. solche, die nicht gegenüber PDT ausgesetzt worden waren) der PDT-Behandlung unter genau denselben Bedingungen unterworfen wurden. Die nach 10 aufeinanderfolgenden PDT-Behandlungen erhaltenen Resultate sind in 6 gezeigt.
  • Die Resultate, die durch das Vergleichen von Zellabtötungen, welche von Kulturen erhalten wurden, die bis zu 10 aufeinanderfolgenden PDT-Behandlungen ausgesetzt worden waren, mit naiven Kulturen (d. h. die nicht gegenüber PDT ausgesetzt worden waren) erhalten wurden, sind in 7 gezeigt. Das Überleben wurde als log N0/N ausgedrückt, wobei N0 und N die Anzahl an CFU/ml der unbehandelten und der behandelten Zellsuspension wiedergeben. Statistische Analyse durch T-Test demonstrierte, dass die Unterschiede zwischen den 2 Werten nicht signifikant waren (P > 10%):
  • Schlussfolgerungen
  • Die Photosensibilisierung von S. aureus ATCC BAA-44 durch Verbindung 10 induziert keine nennenswerte Entwicklung von Resistenz. Tatsächlich bleibt die Effizienz der photodynamischen Aktivität von Verbindung 10 in zehn aufeinanderfolgenden photodynamischen Sequenzperioden unverändert, obwohl Bakterienzellen, die in den vorherigen Behandlungen ausgesetzt wurden, kultiviert und erneut Verbindung 10 und Licht ausgesetzt wurden. Deshalb ist die Behandlung von Bakterien unter Verwendung von Verbindung 10 in einer photodynamischen Weise durch das offensichtliche Fehlen von Induktion von bakterieller Resistenz weiter verbessert, anders als bei antibiotischen Therapien, wo mehrfache Drogenresistenzen ein signifikantes Problem sind,
  • BEISPIEL E: TOXIZITÄTSPROFIL – SELEKTIVITÄT VON BEISPIELHAFTEN VERBINDUNGEN FÜR BAKTERIEN
  • Methodik
  • Testverbindungen wurden unter Verwendung von normalen humanen epidermalen Keratinozyten (NHEK) und normalen humanen dermalen Fibroblasten (NHDF), gekauft von CellSystems Biotechnologie GmbH, Deutschland, nach Toxizität gegenüber kultivierten humanen Hautzellen gescreent.
  • Die NHEK- und NHDF-Zellen wurden zwischen den Passagen 3 und 10 verwendet. Die Zellen wurden mit 7,5 und/oder 15 × 104 Zellen/Loch (Mikrotiterplatte) ausgesät, und es wurde ihnen über Nacht in einem Inkubator (37°C, 5% CO2) erlaubt anzuwachsen. Nach Inkubation mit unterschiedlichen Konzentrationen des ausgewählten Photosensibilisierers wurden die Zellen für fünfzehn Minuten (Lichtquelle 236, Waldmann; 15,2 mW/cm2, 13,7 J/cm2) beleuchtet und dann für 24 Stunden im Dunkeln inkubiert.
  • Phototoxizität wurde durch einen Standard MTT-Test (Mossman et al., 1983, Immunological Methods 65: 55–63) getestet. MTT ist ein Indikator von metabolisch aktiven Zellen. Abhängig von der Enzymaktivität in Mitochondrien kann eine Farbreaktion visualisiert werden, die durch ELISA-Leser (540 nm) gemessen werden kann. Die Zelllebensfähigkeitsdaten wurden normalisiert, d. h. die OD-Werte der Zellen nach PDT ohne Photosensibilisierer wurden auf eins eingestellt. Jedes Experiment wurde dreimal wiederholt.
  • Resultate
  • Resultate der Toxizitätsstudien in Keratinozyten und Fibroblasten sind in Tabelle 5 gezeigt. Tabelle 5 Überleben von Keratinozyten- und Fibroblastenzellen nach Inkubation mit ausgewählten Testverbindungen und Beleuchtung ("photodynamische Aktivität") oder ohne Beleuchtung ("Dunkeltoxizität") (A)
    PHOTODYNAMISCHE AKTIVITÄT
    (a) Fibroblasten
    Verbindung 8 Verbindung 1
    Konz. Beleuchtung Überleben Konz. Beleuchtung Überleben
    0,01 μM 15 min 100% 0,01 μM 15 min 100%
    0,1 μM 15 min 12% 0,1 μM 15 min 39%
    1 μM 15 min 3% 1 μM 15 min 2%
    (b) Keratinozyten
    Verbindung 8 Verbindung 1
    Konz. Beleuchtung Überleben Konz. Beleuchtung Überleben
    0,01 μM 15 min 98% 0,01 μM 15 min 94%
    0,1 μM 15 min 33% 0,1 μM 15 min 52%
    1 μM 15 min 0,5% 1 μM 15 min 0,4%
    DUNKELTOXIZITÄT
    (a) Fibroblasten
    Verbindung 8 Verbindung 1
    Konz. Beleuchtung Überleben Konz. Beleuchtung Überleben
    10 μM N/A 68% 10 μM N/A 92%
    1 μM N/A 100% 1 μM N/A 100%
    (b) Keratinozyten
    Verbindung 8 Verbindung 1
    Konz. Beleuchtung Überleben Konz. Beleuchtung Überleben
    10 μM N/A 97% 10 μM N/A 83%
    1 μM N/A 100%
    LICHTTOXIZITÄT
    (a) Fibroblasten
    Verbindung 12 Verbindung 10
    Konz. Beleuchtung Überleben Konz. Beleuchtung Überleben
    0,01 μM 15 min 100% 0,01 μM 15 min 80%
    0,1 μM 15 min 85% 0,1 μM 15 min 8%
    1 μM 15 min 1,0% 1 μM 15 min 0,5%
    (b) Keratinozyten
    Verbindung 12 Verbindung 10
    Konz. Beleuchtung Überleben Konz. Beleuchtung Überleben
    0,01 μM 15 min 97% 0,01 μM 15 min 62%
    0,1 μM 15 min 75% 0,1 μM 15 min 1,0%
    1 μM 15 min 0,5%
    DUNKELTOXIZITÄT
    (a) Fibroblasten
    Verbindung 12 Verbindung 10
    Konz. Beleuchtung Überleben Konz. Beleuchtung Überleben
    10 μM N/A 95% 10 μM N/A 91%
    1 μM N/A 100% 1 μM N/A 100%
    (b) Keratinozyten
    Verbindung 12 Verbindung 10
    Konz. Beleuchtung Überleben Konz. Beleuchtung Überleben
    10 μM N/A 92% 10 μM N/A 51%
    1 μM N/A 100% 1 μM N/A 100%
  • 8 zeigt die Toxizität von Verbindung 8 gegenüber humanen Fibroblasten und S. aureus BAA-44 bei variierenden Dosierungen.
  • Schlussfolgerungen
  • Die obigen Daten demonstrieren, dass die Verbindungen der Erfindung, zum Beispiel Verbindung 8 (bei einer Dosis von 0,01 μM), Verbindung 12 (bei einer Dosis von 0,1 μM) und Verbindung 10 (bei einer Dosis von of 0,01 μM) verglichen mit humanen Hautzellen präferentiell toxisch gegenüber Bakterienzellen sind.
  • Im Gegensatz dazu entwickelt die Referenzverbindung 1 eine gleiche Toxizität gegenüber Bakterien- und humanen Zellen.
  • BEISPIEL F: STABILITÄTSSTUDIEN
  • Methodik
  • Eine maßgeschneiderte Lichtquelle, die in der Lage ist, Licht einer geeigneten Wellenlänge (417 nm) zu liefern, wurde entwickelt, um die Testverbindungen zu aktivieren (Waldmann-Lichtquelle 236). Die Lichtquelle hat eine Lichtintensität von of 15 mW/cm2 nach 3 Minuten bei Raumtemperatur (25°C), was eine Lichtdosis von 14 J/cm2 ergibt. Sie besteht aus einem Lichtkasten (493 mm Länge × 278 mm Breite × 93,3 mm Höhe), wobei die zu testenden Proben auf der Oberfläche des Lichtkastens angeordnet und von unten beleuchtet werden.
  • Photostabilität von Verbindung 10
  • Die Photostabilität der beispielhaften Verbindungen wurde unter Verwendung von photodynamischen Standardprozeduren untersucht. Eine 10 μM Lösung von Verbindung 10 wurde in Phosphat-gepufferter Salzlösung/Ethanol wie oben beschrieben hergestellt und mit blauem Licht (15 mW/cm2) unter Verwendung einer Lichtquelle mit einem Absorptionsmaximum von 417 nm beleuchtet. Die Lösung wurde für verschiedene Zeiträume beleuchtet: 10, 20 und 30 Minuten. Nach jedem vorgegebenen Beleuchtungszeitraum wurde die Absorption bei 404 nm entsprechend dem maximalen Absorptionspeak der Verbindung gemessen. Parallele Experimente wurden durchgeführt, bei denen die Absorption von Lösungen von Verbindung 10, die für dieselben Zeiträume wie die Beleuchtungszeiträume im Dunkeln gehalten wurden, gemessen wurde. Über den Beleuchtungszeitraum von 30 Minuten wurde ein kleiner Verlust bei dem Absorptionswert bei 404 nm beobachtet (siehe 10A).
  • Die Anfälligkeit der Verbindung 10 gegenüber Photobleichen, wenn sie einem Licht mit einer höheren Leistungsdichte (150 mW/cm2; d. h. das Zehnfache der normalerweise verwendeten) ausgesetzt wird, wurde untersucht. Bei diesem Beleuchtungssystem wurde die Lösung während der Beleuchtung in einer Quarzküvette gehalten, während eine äquivalente Lösung im Dunklen gehalten wurde. Die Reduktion der Absorption, die durch Photobleichen verursacht wird, wurde als ungefähr 15–20% bei einer Konzentration von 10 μM nach 30 Minuten Beleuchtung gefunden (siehe 10B).
  • Die obigen Resultate zeigen an, dass Verbindung 10 Photobleichen viel weniger als andere Porphyrine durchläuft, die in der Literatur bekannt sind (siehe zum Beispiel Reddi, et al., 2002, Photochem. Photobiol. 75: 462–470).
  • Chemische Stabilität
  • Die folgende HPLC-Methodik wurde für die Analyse der beispielhaften Verbindungen der Erfindung aufgestellt.
  • Das Verfahren bezieht die Detektion durch UV bei einer Wellenlänge von 420 nm ein, die sehr spezifisch für diese Verbindungen ist. Um Unreinheiten zu überwachen, die nicht mit der Porphyrinstruktur in Verbindung stehen (und deshalb nicht bei 420 nm absorbieren), wurden bei einigen Experimenten auch UV-Spektren des gesamten Chromatogramms zwischen 200 nm und 700 nm durch DAD (Diodenarraydetektor) aufgezeichnet
    Säule: Zorbax Phenyl, 250 × 4,6 mm, 5 μm
    Elutionsmittel A: 1,5 g Natriumdodecylsulfat + 1 ml Formsäure in 1000 ml Wasser
    Elutionsmittel B: 1,5 g Natriumdodecylsulfat + 1 ml Formsäure in 200 ml Wasser
    + 800 ml Tetrahydrofuran
    Gradient:
    Zeit [min] Elutionsmittel B [%]
    0 50
    31 65
    32 90
    33 50
    43 50
    Strömungsrate: 0,4 ml/min
    Detektion: 420 nm
    Säulentemperatur: 25°C
    Injektionsvolumen: 10 μm
    Lösungen: Porphyrinderivative wurden in Elutionsmittel A aufgelöst, um eine Endkonzentration von ungefähr 0,3 mg/ml zu ergeben.
  • Typische Retentionszeit der beispielhaften Verbindungen betrug 8 Minuten (18 Minuten Laufzeit).
  • Qualitative Belastungsprüfungen wurden an den beispielhaften Verbindungen der Erfindung durchgeführt. Analyse wurde durch HPLC & LC-MS vorgenommen. Die Verbindungen wurden in fester Form, in einer wässrigen Lösung und in einer Lösung belastungsgeprüft, die in Phosphat-gepuffertem Salzlösungspuffer ausgebildet wurde. Die Proben wurden anfänglich für 7 Tage bei 50°C inkubiert, und eine Probe wurde zum Testen gezogen. Die Proben wurden dann für weitere 7 Tage bei 70°C inkubiert, Proben wurden wie zuvor genommen, und die Proben wurden weiter für 7 Tage bei 90°C inkubiert. HPLC-Analyse der frisch präparierten Lösungen wurde vorgenommen und mit den Proben nach 7, 14 und 21 Tagen Inkubation verglichen. Dann wurde ein visueller Vergleich der Chromatogramme vorgenommen, und die Gehalte an Haupt- und Nebenprodukten wurden als Flächenprozentsatzwerte bestimmt (siehe 11).
  • Die 3D-Plots der Chromatogramme zeigen keine Hinweise auf zusätzliche Ausbildung von Fragmenten (keine Signale bei niedrigeren Wellenlängen).
  • Die Auftragung in 12 zeigt die Probe nach 21 Tagen in PBS-Puffer, die den größten Abbaueffekt zeigte. Die Resultate demonstrierten minimalen Abbau bei Analyse von fester Droge und Droge in Lösung, die für eine einige Wochen auf 80°C erwärmt wurde.
  • Schlussfolgerungen
  • Von beiden Verbindungen 10 und 12 wurde gefunden, dass sie gute Stabilität entwickeln, und sie waren selbst unter den strapaziösen Bedingungen des Testprotokolls sehr stabil. Obwohl Verbindung 8 weniger stabil als Verbindung 10 und 12 war, wurde die gezeigte Stabilität für die praktische Verwendung als ausreichend befunden.
  • Stabilität von beispielhaften Verbindungen in Formulierungen
  • Die Stabilität der drei beispielhaften Verbindungen der Erfindung (Verbindungen 8, 10 und 12) und einer Referenzverbindung (Verbindung 1), die bei 40°C im Dunkeln über 8 Wochen in Polyethylenphiolen in verschiedenen wasserbasierten Formulierungen gelagert wurden, wurde wie folgt evaluiert:
    • – Natriumlaurethsulfat (SLES) + Wasser
    • – 9:1 Wasser:Ethanol
    • – SLES + 9:1 Wasser:Ethanol
  • UV-Spektren über den Bereich von 350–700 nm wurden über einen Zeitraum von 7 Wochen aufgezeichnet, und eine visuelle Auswertung der Proben wurde bei 8 Wochen durchgeführt.
  • Die Resultate zeigen an, dass alle getesteten Verbindungen über einen Zeitraum von acht Wochen gute Stabilität entwickelten (siehe 13).
  • Für die Verbindungen 8 und 10 wurde die Stabilitätsstudie auf 17 Wochen ausgedehnt (siehe 14).
  • BEISPIEL G: VERTEILUNGSSTUDIEN
  • Verteilung in humaner Haut
  • (Intakte) humane Haut im Franz-Zellensystem wurde verwendet, um die Verteilung von Verbindungen 10 und 12 innerhalb der Hautabteilungen nach 22 Stunden Inkubation bei hoher Konzentration zu untersuchen. Drei separaten Experimente, die jeweils eine Hautprobe (von demselben Spender) verwendeten, wurden pro Formulierung durchgeführt. 250 μl jeder Formulierung wurden unter Okklusion aufgetragen und nach 22 Stunden entfernt. Die Haut wurde aufgetrennt und der Verbindungsgehalt in dem Stratum corneum, der Epidermis und der Dermis und Rezeptorphase wurde unter Verwendung von HPLC bestimmt.
  • Die folgende HPLC-Methodik wurde für die Analyse der beispielhaften Verbindungen der Erfindung aufgestellt:
    HPLC-Systemdetails: TSP SCM1000 Membranentgaser, P4000 quaternäre Pumpe, AS3000 Autosampler, UV6000LP UV/Vis PDA-Detektor, SN4000 Controller, PC1000 Ver. 3.5.1 Software. Zorbax SB-Phenyl, 5 μm, 250 × 4,6 mm Säule plus eine Phenylsicherheitspatrone (Phenomenex). Mobile Phase: 550 ml Wasser; 450 ml Tetrahydrofuran; 1,5 g Natriumdodecylsulfat und 1 ml Formsäure bei einer Strömungsrate von 0,8 ml/min. Das Injektionsvolumen war 50 μl (Vollschleifeninjektion), und die Betriebstemperatur war 25°C. Der Detektor wurde auf eine Wellenlänge von 409 nm plus UV/Vis-Scan (240–752 nm, Schritt 4 nm) eingestellt. Die typische Rententionszeit der beispielhaften Verbindung betrug ungefähr 8 Minuten (18 Minuten Laufzeit).
  • Die Mehrheit der Verbindungen, die mit der Haut assoziiert waren, wurde als in dem Stratum corneum residierend gefunden. Niedrige Konzentrationen wurden in der Epidermis detektiert (ungefähr 0,01 μM) – d. h. potentielle antibakterielle Konzentration. Niedrigere Konzentrationen wurden in der Dermis gefunden (ungefähr 0,002 μM). Keine Verbindungen wurden in der Rezeptorphase gefunden. Tabelle 6 Experiment 1: 32 μM Verbindung 10 in 9:1 Wasser:Ethanol μg/cm2
    Formulierung Dosis (ml) Gesamt-Wiederfindung (%) Wasch Wisch Streifen 1 Streifen 2–3 Streifen 4–6 Streifen 7–10 Epidermis Dermis Rezeptorphase
    32 μM Vbd 10 in 9:1 Wasser:Ethanol 0,25 63,00 0,618 1,880 0,146 0,079 0,051 0,032 0,054 0,035 0,0000
    nmol/cm2
    Formulierung Dosis (ml) Gesamt-Wiederfindung (%) Wasch Wisch Streifen 1 Streifen 2–3 Streifen 4–6 Streifen 7–10 Epidermis Dermis Rezeptorphase
    32 μM Vbd 10 in 9:1 Wasser:Ethanol 0,25 63,00 0,807 2,455 0,191 0,103 0,066 0,042 0,007 0,045 0,0000
    Gewebekonzentration (μM)
    Formulierng Dosis (ml) Gesamt-Wiederfindung (%) Gesamt in Streifen Epidermis Dermis
    angenommene Gewebedicke (μm) berechnetes Volumen (cm3) 15 85 4000
    0,0015 0,0085 0,400
    32 μM Vbd 10 in 9:1 Wasser:Ethanol 0,25 63,00 268 8,27 0,113
    Tabelle 7 Experiment 2: Direkter Vergleich der drei Formulierungen, die 16 μM Verbindung 10 enthalten μg/cm2
    Formulierung Dosis (ml) Gesamt-Wiederfindung (%) Wasch Wisch Streifen 1 Streifen 2–3 Streifen 4–6 Streifen 7–10 Epidermis Dermis Rezeptorphase
    16 μM Vbd 10 + 32 μM SLES in Wasser 0,25 50,53 0,454 0,741 0,0031 0,0015 0,0018 0,0007 0,0028 0,0059 0,0028
    16 μM Vbd 10 in 9:1 Wasser:Ethanol 0,25 53,01 0,564 0,544 0,0024 0,0023 0,0030 0,0007 0,0163 0,0088 0,0000
    16 μM Vbd 10 + 32 μM SLES in 9:1 Wasser:Ethanol 0,25 58,94 0,478 0,430 0,0051 0,0026 0,0026 0,0014 0,0151 0,0028 0,0000
    nmol/cm2
    Formulierung Dosis (ml) Gesamt-Wiederfindung (%) Wasch Wisch Streifen 1 Streifen 2–3 Streifen 4–6 Streifen 7–10 Epidermis Dermis Rezeptorphase
    16 μM Vbd 10 + 32 μM SLES in Wasser 0,25 50,53 0,593 0,968 0,0041 0,0020 0,0024 0,0009 0,0037 0,0077 0,0037
    16 μM Vbd 10 in 9:1 Wasser:Ethanol 0,25 53,01 0,736 0,710 0,0031 0,0031 0,0039 0,0010 0,0212 0,0115 0,0000
    160 μM Vbd 10 + 32 μM SLES in 9:1 Wasser:Ethanol 0,25 58,94 0,625 0,562 0,0066 0,0034 0,0034 0,0019 0,0198 0,0037 0,0000
    Gewebekonzentration (μM)
    Formulierung Dosis (ml) Gesamt-Wiederfindung (%) Gesamt in Streifen Epidermis Dermis Rezeptorphase
    angenommene Gewebedicke (μm) berechnetes Volumen (cm3) 15 85 4000
    0,0015 0,0085 0,4000 3,32
    16 μM Vbd 10 + 32 μM SLES in Wasser 0,25 50,53 6,24 0,4373 0,019 0,0011
    16 μM Vbd 10 in 9:1 Wasser:Ethanol 0,25 53,01 7,37 2,4977 0,029
    16 μM Vbd 10 + 32 μM SLES in 9:1 Wasser:Ethanol 0,25 58,94 10,21 2,3257 0,0009
  • Resultate und Schlussfolgerungen
  • Die Resultate der Studien zur Verteilung in humaner Haut sind oben in den Tabellen 6 und 7 gezeigt.
  • Die Schlüsselerkenntnisse sind wie folgt:
    • (i) Die große Mehrheit der Verbindung 10 wurde von der Oberfläche des Stratum corneum zurückgewonnen.
    • (ii) Viel geringere, aber noch potentiell antibakterielle Konzentrationen von Verbindung 10 wurden innerhalb des Stratum corneum wiedergefunden.
    • (iii) In der Abwesenheit von Ethanol wurden subtherapeutische Konzentrationen von Verbindung 10 in Epidermis und der Dermis gefunden.
    • (iv) In der Anwesenheit von Ethanol wurden höhere Konzentrationen von Verbindung 10 in der Epidermis gefunden.
    • (v) Keine Formulierung führte zu einer potentiell antibakteriellen Konzentration von Verbindung 10, die die Dermis erreichte.
    • (vi) Die Formulierungen, die SLES enthalten, waren die Einzigen, bei denen Verbindung 10 in sehr kleiner Konzentration in der Rezeptorphase detektiert wurde.
    • (vii) Die Verteilung von Verbindung 10 in der Haut kann bis zu einem gewissen Maß durch die verwendete Formulierung manipuliert werden.
  • Verteilung in humanen Hautzellen: Abbildungsstudien
  • Die subzelluläre Verteilung der Farbstoffe in humanen dermalen Fibroblasten (NHDF) und humanen dermalen Keratinozyten (NHEK) wurde untersucht. NHDF wurde über Nacht auf Mikroskopprobenträgern gezogen, und die Zellen wurden dann allein mit Verbindung 10 für 5 Minuten, 1 oder 4 Stunden inkubiert oder inkubierte Zellen wurden zusammen mit Organellenspezifischen Farbstoffen gefärbt. Zum Markieren von Lysosomkörperchen und Mitochondrien wurden LysoTrackerGreen (Molecular Probes) beziehungsweise Rhodamin G6 (Sigma) verwendet. Direkt nach der Inkubation wurde subzelluläre Lokalisierung durch Fluoreszenzmikroskopie (Zeiss Vario AxioTech, Deutschland) unter Verwendung eines geeigneten Zweibandfiltersatzes (Omega Optical) für Anregung und Emission untersucht. Unter Verwendung einer geeigneten Softwareanwendung ist es möglich, digitale Photographien (Fluoreszenz) mit lichtmikroskopischen Photographien transparent zu überlagern. Deshalb kann die Verteilung der Farbstoffe durch ein Bild lokalisiert werden. Zusätzlich ist auch die Überlagerung verschiedener digitaler Photographien unter Verwendung unterschiedlicher Farbbilder möglich.
  • NHDF-Zellen wurden über Nacht auf Mikroskopprobenträgern gezogen. Danach wurden die Zellen mit 1 μM Verbindung 10 (grüne Fluoreszenz) für 1 Stunde inkubiert und zusammen mit (A) Organellen-spezifischen Farbstoffen für Mitochondrien (Rhodamin G6; 50 ng/ml, 5 Minuten; rote Fluoreszenz) und Kern (Hoechst 33342; blaue Fluoreszenz) oder (B) Organellenspezifischen Farbstoffen für Lysosomkörperchen (LysoTrackerGreen; 10 μM, 2 Stunden; grüne Fluoreszenz) und Kern (Hoechst 33342; blaue Fluoreszenz) gefärbt. Subzelluläre Lokalisierung wurde durch Fluoreszenzmikroskopie (Zeiss Vario AxioTech, Deutschland) unter Verwendung eines geeigneten Zweibandfiltersatzes (Omega Optical) für Anregung und Emission untersucht. Gemeinsame Lokalisierung geht in gelbe Fluoreszenz über.
  • Färbung von (A) Lysosomkörperchen und (B) Mitochondrien ohne gemeinsame Färbung ist in 15 gezeigt.
  • 16 zeigt die intrazelluläre Fluoreszenzverteilung von NHDF-Zellen inkubiert für 1 Stunde mit 1 μM Verbindung 10.
  • Die Fluoreszenz der Verbindung 10 ist extranuklear lokalisiert, und gemeinsames Färben mit Mitochondrien-spezifischem Rhodamin G6 resultierte in gemeinsame Lokalisierung von Verbindung 10 (grün) und Fluoreszenz von Mitochondrien (rot). Gemeinsame Lokalisierung geht in gelbe Fluoreszenz über (16).
  • Gemeinsame Färbung mit Lysosomkörperchen-spezifischem Farbstoff (LysoTrackerGreen) resultierte in unterschiedliche Lokalisierung von Verbindung 10 (rot) und Lysosomkörperchenfluoreszenz (grün) (16).
  • Schlussfolgerungen
  • Bei diesen Studien wurde in dem Kernmaterial keine Kernassoziierung von Verbindung 10 beobachtet, was anzeigt, dass es eine niedrige Wahrscheinlichkeit von Aktivität der Verbindung gegenüber DNS gibt.

Claims (55)

  1. Verbindung nach Formel I
    Figure 01030001
    , wobei: X1, X2, X3 und X4 unabhängig voneinander für ein Wasserstoffatom, einen lipophilen Rest, eine Phenylgruppe, eine niedrige Alkyl-, Alkaryl- oder Aralkylgruppe oder eine kationische Gruppe der folgenden Formel stehen; -L-R3-N+(R2)(R3)R4 , wobei: L fehlt oder ein verbindender Rest ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus verbindenden Phenoxy-, Phenylen-, Sulfonylamido-, Aminosulfonyl-, Sulfonylimino-, Phenylsulfonylamindo-, Phenyl-, Aminosulfonyl-, Harnstoff-, Urethan- und Carbamat-Resten besteht; R1 für niedriges Alkylen, niedriges Alkenylen oder niedriges Alkynylen steht, das optional durch einen oder mehrere Substituenten substituiert ist, welche aus niedrigem Alkyl, niedrigem Alkylen (optional unterbrochen durch Sauerstoff), Fluor, OR5, C(O)R6, C(O)OR7, C(O)NR8R9, NR10R11 und N+R12R13R14 substituiert ist; und R2, R3 und R4 unabhängig voneinander für H, Aryl, niedriges Alkyl, niedriges Alkenyl oder niedriges Alkynyl stehen, wobei die letzten drei optional durch einen oder mehreren Substituenten substituiert sind, der aus niedrigem Alkyl, niedrigem Alkylen (optional unterbrochen durch Sauerstoff), Aryl, OR5, C(O)R6, C(O)OR7, C(O)NR8R9, NR10R11 und N+R12R13R14 ausgewählt, wobei R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13 und R14 unabhängig voneinander für H oder niedriges Alkyl stehen, und wobei: der lipophile Rest eine gesättigte, geradkettige Alkylgruppe der Formel -(CH2)pCH3 ist, wobei "p" eine ganze Zahl zwischen 1 und 22 ist; die niedrigen Alkylgruppen unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus linearen oder verzweigten, zyklischen oder azyklischen C1-C20-Alkylgruppen, die durch Sauerstoff unterbrochen sein können, besteht; die niedrigen Alkylengruppen unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus linearen oder verzweigten, zyklischen oder azyklischen C1-C20-Alkylgruppen, die durch Sauerstoff unterbrochen sein können, besteht; die niedrigen Alkenylgruppen unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus linearen oder verzweigt, zyklischen oder azyklischen C2-C20 Alkenylgruppen, die durch Sauerstoff unterbrochen sein können, besteht; die niedrigen Alkenylengruppen unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus linearen oder verzweigten, zyklischen oder azyklischen C2-C20 Alkenylengruppen, die durch Sauerstoff unterbrochen sein können, besteht; die niedrigen Alkynylgruppen unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus linearen oder verzweigten, zyklischen oder azyklischen C2-C20 Alkynylgruppen, die durch Sauerstoff unterbrochen sein können, besteht; die niedrigen Alkynylengruppen unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus linearen oder verzweigten, zyklischen oder azyklischen C2-C20-Alkynylengruppen, die durch Sauerstoff unterbrochen sein können, besteht; die Arylgruppen unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus sechs- bis zehngliedrigen aromatischen carbozyklischen Gruppen besteht, welche Gruppen optional durch einen oder mehrere Substituenten substituiert sind, die aus Fluor, Zyan, Nitro, niedriges Alkyl (wie oben definiert; z. B. Alkaryl), OR5, C(O)R6, C(O)OR7, C(O)NR8R9 und NR10R11 ausgewählt sind; und die Aralkylgruppen unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Arylgruppen (wie oben definiert) verbunden mit dem Porphyrinring über eine niedrige Alkylgruppe (wie oben definiert) besteht, vorausgesetzt, dass mindestens eines von X1, X2, X3 und X4 eine kationische Gruppe wie oben definiert ist, ausgeglichen durch ein Gegenanion, und dass mindestens eines von X1, X2, X3 und X4 ein Wasserstoffatom ist.
  2. Verbindung nach Formel II
    Figure 01050001
    , wobei M ein diamagnetisches metallisches Element oder ein Halbmetallelement ist und X1, X2, X3 und X4 so wie in Anspruch 1 definiert sind.
  3. Verbindung nach Anspruch 2, wobei M ein divalentes oder trivalentes metallisches Element ist.
  4. Verbindung nach Anspruch 2 oder 3, wobei M ausgewählt ist aus Zn(II), La(III), Lu(III), Y(III), In(III)Cd(II), Mg(II), Al(III), und Pd(II).
  5. Verbindung nach Anspruch 2, wobei M ein Halbmetallelement ist.
  6. Verbindung nach Anspruch 5, wobei das Halbmetallelement Silizium (Si) oder Germanium (Ge) ist.
  7. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei R1 eine nicht substituierte niedrige Alkylen-, niedrige Alkenylen- oder niedrige Alkynylen-Gruppe ist.
  8. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei R1 -(CH2)m- ist und "m" eine ganze Zahl zwischen 1 und 20 ist.
  9. Verbindung nach Anspruch 8, wobei "m" eine ganze Zahl zwischen 1 und 10 ist.
  10. Verbindung nach Anspruch 9, wobei "m" eine ganze Zahl zwischen 1 und 3 ist.
  11. Verbindung nach Anspruch 10, wobei "m" 3 ist.
  12. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei R2, R3 und/oder R4 niedrige Alkyl-, niedrige Alkenyl- oder niedrige Alkynylgruppen sind.
  13. Verbindung nach Anspruch 12, wobei R2, R3 und/oder R4 nicht substituierte niedrige Alkylgruppen sind.
  14. Verbindung nach Anspruch 12 oder 13, wobei mindestens eines von R2, R3 und R4 eine Alkylgruppe ist, die mit einer primären, sekundären oder tertiären Amingruppe oder einer quaternären Ammoniumgruppe substituiert ist.
  15. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei R1 -(CH2)3-, ist, R2 und R3 CH3 sind und R4 -(CH2)3-N(CH3)2 ist.
  16. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei R1 -(CH2)3- ist und R2, R3 und R4 jeweils CH3 sind.
  17. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei R1 -(CH2)3- ist und R2, R3 und R4 jeweils C2H5 sind.
  18. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei X1, X2, X3 und/oder X4
    Figure 01060001
    sind, wobei R -R1-N+(R2)(R3)R4 wie in Anspruch 1 definiert ist und "n" eine ganze Zahl zwischen 1 und 3 ist.
  19. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei X1, X2, X3 und/oder X4
    Figure 01070001
    sind, wobei R -R1-N+(R2)(R3)R4 wie in Anspruch 1 definiert ist und "n" eine ganze Zahl zwischen 1 und 3 ist.
  20. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei X1, X2, X3 und/oder X4
    Figure 01070002
    sind, wobei jedes R unabhängig -R1-N+(R2)(R3)R4 wie in Anspruch 1 definiert ist und "n" und "m" ganze Zahlen zwischen 1 und 3 sind und wobei die Summe von "n" und "m" eine ganze Zahl zwischen 1 und 3 ist.
  21. Verbindung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei "n" oder "m" 3 ist.
  22. Verbindung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei "n" oder "m" 2 ist.
  23. Verbindung nach einem der Ansprüche 18 bis 20 oder 22, wobei "n" und/oder "m" 1 ist.
  24. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Verbindung zwei kationische Gruppen wie in Anspruch 1 definiert auf gegenüberliegenden Seiten des Porphyrinrings aufweist, d. h. an Ringpositionen 5 und 15 oder Ringpositionen 10 und 20.
  25. Verbindung nach Anspruch 24, wobei X1 und X3 ein Wasserstoffatom, ein lipophiler Rest, eine Phenylgruppe, eine niedrige Alkyl-, Alkaryl- oder Aralkylgruppe sind und X2 und X4 kationische Gruppen sind, oder umgekehrt.
  26. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, wobei die Verbindung zwei kationische Gruppen wie in Anspruch 1 definiert an benachbarten Positionen des Porphyrinrings aufweist, d. h. an Ringpositionen 5 und 10 oder Ringpositionen 10 und 15 oder Ringpositionen 15 und 20 oder Ringpositionen 20 und 5.
  27. Verbindung nach Anspruch 30, wobei X1 und X2 Wasserstoff sind und X3 und X4 kationische Gruppen sind oder X2 und X3 Wasserstoff sind und X4 und X1 kationische Gruppen sind.
  28. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mindestens eines von X1, X2, X3 und X4 ein lipophiler Rest ist.
  29. Verbindung nach Anspruch 28, wobei der lipophile Rest einen gesättigte, geradkettige Alkylgruppe nach Formel -(CH2)pCH3 ist, wobei "p" eine ganze Zahl zwischen 1 und 18 ist.
  30. Verbindung nach Anspruch 29, wobei "p" zwischen 2 und 16 liegt.
  31. Verbindung nach Anspruch 30, wobei "p" zwischen 4 und 12 liegt.
  32. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, wobei eines von X1, X2, X3 und X4 ein lipophiler Rest ist.
  33. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei keines von X1, X2, X3 und X4 eine Phenylgruppe ist.
  34. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Verbindung wasserlöslich ist.
  35. Verbindung nach Anspruch 1, wobei die Verbindung aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus: 5,15-bis-(4-{3-[(3-Dimethylaminopropyl)-dimethylammonium]-propyloxy}-phenyl)-porphyrindichiorid; 5,15-bis-(4-(3-Trimethylammoniumpropyloxy)-phenyl]-porphyrindichlorid; 5,15-bis-[3-(3-Trimethylammoniumpropyloxy)-phenyl]-porphyrindichlorid; 5,15-bis-[4-(3-Trimethylammoniumpropyloxy)-phenyl]-porphyrindichlorid; 5-[3,5-bis-(3-Trimethylammoniumpropyloxy)-phenyl]-15-undecylporphyrindichiorid; 5-{4-[3-Dimethyl-(3-dimethylaminopropyl)-ammoniumpropyloxy]-phenyl}-15-(4-dodecyloxyphenyl)-porphyrinchlorid; 3-[({3-[(3-{4-[15-(4-Dodecyloxyphenyl)-porphyrin-5-yl]-phenoxy}-propyl)-dimethyl-ammonium]-propyl}-dimethylammonium)-propyl]-trimethylammoniumtrichlorid; 5,15-bis-[3-(3-Trimethylammoniumpropyloxy)-phenyl]-10-undecylporphyrindichlorid; 5-{4-[3-Dimethyl-(3-trimethylammoniumpropyl)-ammoniumpropyloxy]-phenyl}-15-(4-dodecyloxyphenyl)-porphyrindichlorid; 5-[4-(3-Dimethyldecylammoniumpropyloxy)-phenyl]-15-{4-[3-di-methyl-(3-dimethylaminopropyl)-ammoniumpropyloxy]-phenyl}-porphyrindichlorid; und metallisierte Formen davon.
  36. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Verwendung als selektives photodynamisches Therapiemittel.
  37. Verbindung nach Anspruch 36, wobei die Toxizität der Verbindung gegen einen Zielmikroorganismus mindestens zweifach größer als die Toxizität der Verbindung gegenüber Säugetierzellen ist.
  38. Verbindung nach Anspruch 37, wobei die Toxizität der Verbindung gegenüber einem Zielmikroorganismus mindestens 10-fach größer als die Toxizität der Verbindung gegenüber Säugetierzellen ist.
  39. Verbindung nach Anspruch 37 oder 38, wobei die Verbindung für Säugetierzellen im Wesentlichen nicht toxisch ist.
  40. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Gegenion aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Halliden, Sulfaten, Nitraten, Perchloraten, Sulfonaten und Trifluorazetat besteht.
  41. Verbindung nach Anspruch 40, wobei das Gegenanion ein Halogenid ist.
  42. Verbindung nach Anspruch 41, wobei das Halogenid aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Fluorid, Chlorid und Bromid.
  43. Pharmazeutische Formulierung, die eine Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 42 in einer Beimischung mit einem pharmazeutisch oder veterinärmedizinisch akzeptablen Adjuvanz, Verdünnungsmittel oder Träger ist.
  44. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 42 zur Verwendung in der Medizin.
  45. Verwendung einer Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 42 bei der Herstellung eines Medikaments zur Verwendung in photodynamischer Therapie.
  46. Verwendung einer Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 42 bei der Herstellung eines Medikaments zur Verwendung bei der vorsorgenden oder prophylaktischen Behandlung von Mikrobeninfektionen.
  47. Verwendung einer Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 42 bei der Herstellung eines Medikaments zum Abtöten von Mikroorganismen.
  48. Verwendung nach Anspruch 46 oder 47, wobei die Mikroorganismen aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Bakterien, Mykoplasmen, Hefen, Pilzen und Viren besteht.
  49. Verwendung nach Anspruch 46 oder 47, wobei die Mikroorganismen Bakterien sind, die gegenüber einem oder mehreren konventionellen Antibiotika resistent sind.
  50. Verwendung einer Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 42 bei der Herstellung eines Medikaments zum Verhindern oder Behandeln von dermatologischen Infektionen, Infektion der Lungen, Wundinfektion oder Geschwüren.
  51. Sterilisierende Lösung, die eine Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 42 aufweist.
  52. Sterilisierende Lösung nach Anspruch 51, die weiterhin ein oberflächenaktives Mittel aufweist.
  53. Verfahren zum Abtöten von Mikroorganismen in vitro, das das Kontaktieren der Mikroorganismen mit einer Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 42 und das Beleuchten der Verbindung aufweist, um die Mikroorganismen abzutöten.
  54. Verfahren zum Herstellen von 5-[3,5-bis-(3-Trimethylammoniumpropyloxy)-phenyl]-15-undecylporphyrin, wobei das Verfahren das Reagieren von 5-(15-Undecylporphyrin-5-yl)-benzen-1,3-diol mit (1-Brompropyl)-benzen-1,3-diol mit (1-Brompropyl)-trimethylammoniumbromid aufweist.
  55. Verfahren zum Herstellen von 5,15-bis-[4-(3-Trimethylammoniumpropyloxy)-phenyl]-porphyrindichlorid, wobei das Verfahren das Reagieren von 5,15-bis-[4-(3-Brompropyloxy)-phenyl]-porphyrin mit Trimethylamin aufweist.
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