EA002910B1

EA002910B1 - Новые порфирины и их применение

Info

Publication number: EA002910B1
Application number: EA200001006A
Authority: EA
Inventors: Станислав Шастак; Александр Шульга; Фридер Берр; Петер Видеманн
Original assignee: Шастак, Астрид
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2002-10-31
Also published as: DE19814405A1; EP1066293A2; DE19814405C2; US6410568B1; CA2323150A1; ATE220679T1; EP1066293B1; AU3333199A; DE59902041D1; EA200001006A1; WO1999050269A2; WO1999050269A3; AU746710B2; CN1295574A; CN1158284C; JP2002509932A; CA2323150C

Abstract

Соединение общей формулыгде Rобозначает C-C-алкил или арил,R- Rнезависимо друг от друга обозначают Н, ОН, C-C-алкил, C-C-алкилен или OR, причем Rобозначает C-C-алкил или арил,Aобозначает анион иn - 1 или 2.Соединения могут применяться в качестве фотосенсибилизаторов, к примеру, в медицине, сельском хозяйстве и промышленности.

Description

Изобретение относится к новому фармацевтически приемлемому светочувствительному соединению (фотосенсибилизатору)-5,10,15,20тетракис-(1-алкил-пиридил)-21Н,23 Н-7,8,17,18тетрагидропорфирин-тетра-п-толуолсульфонату, а также к способу его получения.

Фотосенсибилизаторы - это светочувствительные химические соединения, которые инициируют фотохимическую реакцию после поглощения кванта света. Благодаря метаболическим процессам, протекающим различно в здоровых и патологических клетках, фотосенсибилизаторы аккумулируются более длительное время и в большей концентрации в раковых и некоторых предраковых клетках.

Фотосенсибилизатор активируется монохроматическим светом соответствующей длины волны и достаточной интенсивности. После поглощения кванта света фотосенсибилизатор переходит сначала в метастабильное синглетное, а потом в стабильное триплетное состояние. Это триплетное состояние является исходным для двух различных фотохимических реакций.

В результате реакции фотосенсибилизатора непосредственно с субстратом образуются радикалы, которые после реакции с молекулярным кислородом приводят к образованию перекиси, гидроксильного, пероксидного радикалов и других продуктов (тип I реакций).

К типу II фотодинамических реакций относятся реакции, в которых энергия возбуждения фотосенсибилизатора приводит к активации молекулярного кислорода, находящегося в основном триплетном состоянии и образованию метастабильного синглетного состояния 'ϋ₂. Для большинства фотосенсибилизаторов фотодинамическое воздействие осуществляется при помощи реакций типа II. Синглетный кислород 'ϋ₂ обладает при этом повышенной химической активностью и вызывает окисление субстрата (Непбегкоп, В.XV. апб Иоидйегйу, Т.к. Нате боек рйо!обупатйс ййегару теогк?, Рйо!осйет. Рйо!оЬйо1, 1992, 55, 145-157).

Особые точки или типы повреждения клеток вследствие фотодинамической терапии еще однозначно не установлены. В зависимости от типа и заряда фотосенсибилизатора происходит его накопление на клеточных мембранах, в митохондриях или в лизосомах. В этом случае наблюдается повреждение мембран в результате фотоокисления ненасыщенных жирных кислот, липидпероксидов и сшитых протеинов (Сошег, С.1., Вискег, Ν., Ееггагйо, А., ’№опд, 8.. Ргорегййек апб арр1йса!йопк ой рбоЮбупшшс Шегару, Вабйа!. Век., 1989, 120, 1-18).

В литературе обсуждается также ингибирование определенных мембраноустойчивых ферментов (Мобйса-№ро1й1апо, 1.8., 1оха1, 1.Б., Ага. С., Окегойй, А.В., АргШе, 1.В. Мйосйопбгйай!охйсй!у ой саййопйс рбоЮкепкШхегк Гог рбоЮ1бегару. Сапсег Век., 1990, 50, 7876-7881), изменение интрамолекулярной концентрации ионов

Са²⁺ (НиЬшег, А., Негшапп, А., СЬегпеДег. К., Кгатег В.. Во1е ой сайсйит йп рйо!обупатйса11у йпбисеб се11 батаде ой йитап йЬгоЬ1ак!к. Рйо!осйет. Рйо!оЬйо1, 1996, 64, 211-215) а также инициирование апоптоза клеток (Био, Υ., Сйапд, С.К., Кекке1, И.. Варйб йпййайоп ой арор!окйк Ьу рйо!обупатйс !йегару. РбоЮсбет. Рйо!оЬйо1, 1996, 63, 528-534).

В медицине этот метод лечения называется фотодинамической терапией (ФДТ) и является одним из самых многообещающих методов лечения онкозаболеваний. ФДТ применяется как альтернативная терапия в тех случаях, когда пациенты слишком стары или слабы, чтобы быть в состоянии перенести хемотерапевтическое, хирургическое или радиологическое воздействие или в случаях, когда применение этих терапий не дает положительных результатов. ФДТ может проводиться совместно или в дополнение к другим методам лечения опухолей, при этом ее эффективность повышается за счет синергического эффекта. Световое облучение длится несколько минут, поэтому наиболее широко применяются непрерывные ете-лазеры и волноводы для транспортировки света.

ФДТ как лечебная процедура была предложена ВааЬ еще в 1900 году (ВааЬ, О.. Сбег бйе ΧνίΓίχιπίβ йигек/йегепбег 81оййе аий [пйикопа. Ζ. Вю1., 1900, 39, 524-526), но значительных успехов удалось достигнуть только в 60-ые годы, когда было показано, что производные гематопорфирина (ПГП) селективно накапливаются в опухолях (Ьйркоп, В., Ва1бек, Е., О1коп, А.. Тйе ике ой бегйуаййуе ой бетаЮрогрбупп йп 1итог бе!ес!йоп. 1. ΝηΙπ. Сапсег Шк!., 1961, 267, 1-8). С тех пор были проведены обширные, исследования ПГП (Ыркоп, В., Ва1бек, Е., О1коп, А. Тйе ике ой а бегйуайуе ой бетаЮрогрбупп йп 1итог бе!ес!йоп.

1. №1п. Сапсег Шк!., 1961, 267, 1-8; Кекке1, И. (еб.) РбоЮбупшшс Тбегару ой №ор1ак!йс Ийкеаке, Уо1к. I апб II. СВС Ргекк, Вок!оп 1990; Моап, 1. . Рогрйугйп рбоЮкепкШхабоп апб рбоЮ1бегару. Рйо!осйет. Рйо!оЬйо1., 1986, 43, 681 - 690; Ракк, Н.к. РбоЮбупаппс !йегару йп опсо1оду: Месйапйктк апб с1йшса1 ике. 1. №11. Сапсег Шк!., 1993, 85, 443 - 456). Фототерапия на основе

Рйо!ойгйп® применяется в клиниках отдельных стран для лечения некоторых онкологических и других заболеваний.

Благодаря многообещающим клиническим результатам, полученным в случае Рйо!ойгйп®, а также из-за недостатков данного соединения (слабое поглощение в спектральном диапазоне от 700 до 900 нм, т.е. в области минимального поглощения биологических тканей; химическая гетерогенность, а также сильная и длительная фототоксичность при дневном освещении и т.д.) синтезируется и исследуется все больше сенсибилизаторов так называемого второго и третьего поколений. В эту группу входят различные соединения, такие, как например, антрахиноны, антрапиразолы, периленхиноны, ксантены, циа нины, акридины, феноксазины и фенотиазины (Όί\νι.ι. Ζ.Ι., Ьоап. 1.А.. Р1ю1о111сгарсиНс ροϊοηΐίαΐ οί а11сгпа1Ас рНоЮ^спыРхт ίο ροτρΟγτίηδ. Р1агтас. Т11сг.. 1994, 63, 1-35). Отбор фотосенсибилизаторов второго и третьего поколений происходит по следующим критериям (ΌοιηοΓ. С. 1., Кискег, Ν., Есггагю, Α., νοη§, 8. Ргорсгбск апб арр11са1юп8 οί р1юЮбупа1шс 1йсгару. Каб1а1. Кек., 1989, 120, 1-18):

химическая чистота, водорастворимость, минимальная темновая токсичность, значительное поглощение на длинах волн более 700 нм, высокий выход синглетного кислорода, преимущественное накопление в патологических тканях (например, в раковых), быстрый вывод из здоровой ткани.

В настоящее время очень интенсивно проводятся исследовательские работы по синтезу производных бактериохлорина. Согласно литературным данным они наиболее полно удовлетворяют вышеприведенным критериям отбора (ϋοη^ι·^, Т.1. с1 а1. АО 90/12573; ^кайюк Ό. с1 а1. АО 94/00118; Рапбсу, К.К. с1.а1. АО 95/32206; Όοίρΐίη, Ό. с1 а1. АО 96/13504; Рапбсу, К.К. с1 а1. АО 97/32885). Отдельные из вновь синтезированных бактериохлоринов обладают очень слабой темновой токсичностью и высокой селективностью в отношении раковых опухолей. При этом они имеют сильные полосы поглощения в так называемом фототерапевтическом окне в диапазоне от 700 до 810 нм и являются частично водорастворимыми. Таким образом, при их применении становится возможной обработка слоя ткани глубиной, большей чем 1 см (Рапбсу, К., Εο/γϊΌν, Α., ΡοΙΒγ, А.К., Нспбспюп В. А., ВсШпсг, Т. 1., Όου^^ι^, Т. 1. : Ροπβ \уаус1сп§111 ρΐιοίοκαικίΐίζ^κ ίοτ ρΐοίοбупаиис Исгару. ΡΗοΙοΠιαη. ΡΗοΙοόίοΙ., 1996, 63, АЬк1гас1к οί 1Пс 2411 Аппиа1 МссРпд οί 11с Атспсап 8ο^ ίοτ ΡΙοίοΜοΙο^, ТРМ-Е6).

Известные производные бактериохлорина обладают следующими недостатками:

сложный и дорогой синтез, требующий дополнительной очистки исходных продуктов, плохая водорастворимость, требующая при системном введении сенсибилизатора присутствия органических растворителей, что приводит к дополнительной химической нагрузке на организм пациента, их отрицательный или же нейтральный общий заряд, приводящий к осложнению накопления в клетках вследствие их обычно отрицательного собственного заряда, химическая нестабильность соединений.

Задачей настоящего изобретения является устранение вышеназванных недостатков благодаря синтезу фотосенсибилизаторов с химическими и физическими свойствами, позволяющими осуществлять их техническое и хозяйственное применение.

Поставленная задача достигается новыми порфиринами общей формулы

где

К¹ обозначает С1-С₆-алкил или арил,

К² до К⁵, независимо друг от друга обозначают Н, ОН, С1-С6-алкил, С1-С6-алкилен или ОК⁶, причем К⁶ обозначает С1-С6-алкил или арил,

А^п- обозначает анион и п 1 или 2.

Одно- или двухвалентный анион выбран предпочтительно из группы, состоящей из С1^-, Вг^-, I^-, 8О4^2-,

В особо предпочтительном соединении К¹обозначает С1-С₆-алкильную группу, а именно: метил, этил, пропил, бутил, пентил, гексил; в особенности метил, остатки К² до К⁵ обозначают Н, а анион А^п- обозначает

Новые порфирины легко синтезируются. Исходным продуктом служат при этом порфирины общей структурной формулы

где К² до К⁵ имеют вышеуказанные значения. Соединения, у которых К² до К⁵ означают Н, можно купить в торговой сети или легко синтезировать из соединений, имеющихся в продаже. Исходные соединения вступают во взаимодействие с соединением общей формулы К'А. в котором К¹ и А имеют вышеуказанные значе ния.

В предпочтительном методе синтеза в качестве соединения К'А используют метилтозилат

Новые соединения согласно изобретению относятся к классу производных тетракиспиридил-порфирина и предпочтительно применяются как фотосенсибилизаторы в медицине, сельском хозяйстве и в промышленности в фотодинамических процессах.

Существенным является при этом использование пиридильного производного порфирина в качестве активного фотохимического соединения. Особенным преимуществом новых порфириновых соединений является их высокая водорастворимость и химическая стабильность.

Новые соединения могут быть также модифицированы посредством металлокомплексов. В этой связи открываются новые возможности транспортировки выбранных металлов (например, редкоземельных) в раковые клетки с целью их накопления. Благодаря этому станет возможным получение новых линий поглощения в близкой ИК-области, наличие которых интересно, как для диагностики, так и для терапии. Помимо этого при использовании лантанидов появляется возможность активации образованных сенсибилизированных комплексов рентгеновским излучением. Энергия активации комплекса за счет процесса передачи энергии путем излучения или без него передается на молекулярный кислород, что приводит в результате к образованию синглетного кислорода.

Новые соединения согласно изобретению пригодны для терапии черной меланомы. Некоторые примеры осуществления изобретения приведены ниже.

Пример синтеза

Синтез 5,10,15,20-тетракис-( 1 -алкил-3 пиридил)-21Н,23Н-7,8,17,18-тетрагидропорфирин-тетра-п-толуолсульфоната

150 мг 5,10,15,20-тетракис-(1-алкил-3пиридил)-21Н,23Н-7,8,17,18-тетрагидропорфирина растворяют в 15 мл нитрометана. После этого добавляются 350 мг метилтозилата и смесь кипятят в течение 2 ч в атмосфере азота.

Спустя 2 ч добавляют 120 мг метилтозилата и продолжают кипячение еще в течение 3 ч. После окончания реакции раствор выпаривают и выдерживают в течение 12 ч при комнатной температуре. Кристаллический осадок фильтруют и промывают раствором бензолнитрометан (1:1).

Выход составляет 238 мг (100%-го) 5,10,15,20-тетракис-(1 -алкил-3-пиридил)-21Н,23Н7,8,17,18-тетрагидропорфирин-тетра-п-толуолсульфоната (ΤΗΡΤΡ8), что составляет 72% от массы исходных веществ.

Химическая формула: 0₇₂Η₇₀Ν₈Οι₂84.

Молекулярный вес: МО= 1367,66

Пример применения

Момент максимального накопления сенсибилизатора в клетках как функцию времени инкубации определяли при помощи флуоресцентного спектрометра Р1иогоМах-2 (1оЬЫи ΥνΟΝ8рех 1п81титеп18 8.А. 1пс.). Клетки меланомы хориоидеи (8сйайак, 8.Ι., Епхтапп. V., 1ипде1, А., ΖΙιονΓϋ Е.А., ^торац Е.8., А1ехапйтоуа, Ε.Ν., Батшйоу, М.Р., иидоуккку, А.Р., ипй Ρ. ^ейеттапп, Ег§1е ЕтдеЬпщзе ζυτ ΡΌΤ йе§ АйегйаШтекшопъ ех у1уо тй!ек пеиег 1т 1В-Веге1сй аЬкогЫегепйеп Ρйοΐο8еп8^ί^ζе^, ^а5е^тей^ζ^π 1997, 13, 50-54), а также клетки линии карциномы желчного пузыря (^ййет) (Тнгйиа·! Ρ.Ρ., Сийитей йитап да11Ь1аййет ерййейа, А сатсшотайепуей тойе1, ЬаЬ. 1пуе81., 1993, 68:345-353) и клетки линии карциномы желчных проток (Сйагйек) (Ну1етоп, Ρ., ^гд1п1а С’оттоп\теа11й Ищу., Вюйтопй, VА, 1996) в количестве 1,2х10⁶клеток/мл инкубировали с сенсибилизатором ΤΗΡΤΡ8 в 10 концентрации 0,4 мг/мл или 0,2 мг/мл (ЕЭ1₀) на протяжении 1, 6, 12 и 24 ч в темноте.

После этого промывали трижды в растворе ΡΒ8, трипсинировали, измельчали ультразвуком и центрифугировали в течение 20 мин со скоростью 5000 об/мин.

Концентрация фотосенсибилизатора в супернатанте соответствовала точно количеству, которое было накоплено в клетках. Измеряя интенсивность сигнала в максимуме полосы эмиссии ΤΗΡΤ8Ρ при 775 нм после различного времени инкубации получают зависимость интенсивности флуоресценции от времени инкубации, по которой определяют время, необходимое для максимального накопления сенсибилизатора в клетках.

Для исследования фотодинамического эффекта 1п уйто клетки вышеназванных клеточных линий в количестве 2х10⁵ кл/мл культивировали в ΌΜΕΜ+10% РК8 и инкубировали с фотосенсибилизатором ΤΗΡΤΡ8 в следующих концентрациях:

- 0,2; 0,4; 0,8 мг/мл (ХУйЕег) и

0,4; 0,8; 1,6 мг/мл (Сйатйек) и клеток меланомы хориоидеи.

Инкубацию фотосенсибилизатором проводили в темноте на протяжении 12 ч. После этого клетки облучали светом непрерывного Т1:8алазера с длиной волны 771 нм и дозой облучения, равной 15 мДж/см². Оценка результатов фотодинамического воздействия, которая проводилась при помощи МТТ-теста (3-[4,5диметилтиазол-2 -ил] -2,5-дифенилтетразолийбромид показала, что около 88% клеток ^ййет и меланомы хориоидеи, а также около 84% клеток Сйатйек погибали в результате фотодинамического воздействия.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Соединения общей формулы где В¹ обозначает С1-С₆-алкил или арил,

В² - В⁵ независимо друг от друга обозначают Н, ОН, С1-С6-алкил, С1-С6-алкилен или ОВ⁶, причем В⁶ обозначает С1-С6-алкил или арил, А^п- обозначает анион и п равно 1 или 2.
2. Соединения по п.1, отличающиеся тем, что В¹ обозначает метил, этил, пропил, бутил, пентил или гексил, в особенности метил.
3. Соединения по п.1 или 2, отличающиеся тем, что В² - В⁵ обозначают Н.
4. Соединения по пп.1-3, отличающиеся тем, что анион А^п- выбран из группы, включающей С1^-, Вг^-, I^-, 8О₄ ^2-,
5. Соединения по пп. 1-4, отличающиеся тем, что В¹ обозначает СН₃, В² - В⁵ каждый обозначает Н и А^п- обозначает
6. Применение соединений по пп.1-5 в качестве фотосенсибилизаторов.