WO2016047947A2 - 광역학 치료용 테트라피라지노폴피라진 유도체 및 이의 제조방법 - Google Patents

광역학 치료용 테트라피라지노폴피라진 유도체 및 이의 제조방법 Download PDF

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WO2016047947A2
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tetrapyrazinopolpyrazine
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photodynamic therapy
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정재윤
송철준
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한양대학교 산학협력단
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    • C07D209/58—[b]- or [c]-condensed

Definitions

  • the present invention relates to a tetrapyrazinopolpyrazine derivative for treating photodynamics and a method for preparing the same. More particularly, the solubility is increased by substituting various alcohol compounds in the axial direction of the tetrapyrazinopolpyrazine derivative.
  • An improved tetrapyrazinopolpyrazine derivative and a method for preparing the same are provided.
  • Photodynamic therapy treats cancer by destroying the tumor by administering a photosensitizer that deposits relatively intensively on the tumor and activating the photosensitizer with light of a specific wavelength that is well absorbed by the photosensitizer.
  • the method has been actively studied since the 1970s (Non-Patent Document 1).
  • PDT is mainly used for the treatment of early cancer patients whose operation is impossible due to complications.
  • Photosensitive sensitizers reported to date include porphyrins (porphyrins), a four-pyrrole ring (methine) is a circular structure connected by methine (methine) generates a strong fluorescence from red to reddish brown under light irradiation.
  • the photosensitive sensitizer of the hematoporphyrin system as described above mainly causes indirect cell necrosis by stopping blood circulation by causing blood vessel damage of the tumor.
  • the hematoprophyrin-based photosensitizer has a long time to be excreted in the body, which results in a long time of not seeing the light until it is fully metabolized, a long-lasting skin phototoxicity, and poor tumor selectivity. Therefore, the development of more sensitive and specific photosensitizers are required.
  • aminolevulinic acid (ALA) has been developed, which is a photosensitizer precursor that is converted into photoporphyrinIX (PpIX) in tumor tissues, which is suitable for local delivery.
  • PpIX photoporphyrinIX
  • ALA aminolevulinic acid
  • PpIX photoporphyrinIX
  • the ALA is metabolized within 24 to 48 hours after systemic administration to reduce the risk of skin phototoxicity of the gyro and tumor selectivity is used to treat cancer lesions of the skin, gastrointestinal tract, lung, bladder, oral cavity.
  • ALA is not effective for all lesions, and it is hydrophilic, so it is inefficient when applied to the skin and cannot be used when PpIX is not accumulated.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a tetrapyrazinopolpyrazine derivative for photodynamic therapy that significantly improves solubility and optical properties without affecting the maximum absorption wavelength. will be.
  • Another object of the present invention is to provide a method for mass production of the tetrapyrazinopolpyrazine derivative for photodynamic therapy.
  • the present invention provides a tetrapyrazinopolpyrazine derivative for photodynamic therapy represented by the following [Formula I]:
  • R 1 and R 2 are the same as or different from each other, and each independently a hydroxyl group, a C 1 -C 7 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C 2 -C 20 aryloxy group or C 2 -C 50 alkylene Residues of glycols.
  • R 1 and R 2 are each independently selected from the group consisting of residues of ethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, glycerol, 2,2-propanediol, polyethylene glycol, polypropylene glycol and polybutylene glycol It is characterized in that it is any one selected.
  • R 1 and R 2 are each independently —OH, —O— (CH 2 ) n CH 3 , —O-Ar-R, or —O— [CH 2 CH 2 O] m —CH 3 , wherein n Is an integer of 0 to 6, m is an integer of 1 to 44, Ar is an aryl group of C 2 -C 20 , R may be an amine group.
  • the present invention also provides a conjugate of the tetrapyrazinopolpyrazine derivative for photodynamic therapy with a cancer cell target material.
  • the cancer cell target substance may be folic acid.
  • the present invention provides a composition for the photosensitizer comprising the tetrapyrazinopolpyrazine derivative for the photodynamic therapy.
  • the tetrapyrazinopolpyrazine derivative is characterized in that it exhibits photosensitizing activity for light of a wavelength of 600 to 800 nm.
  • compositions for photodynamic therapy or photodynamic diagnosis of cancer comprising the tetrapyrazinopolpyrazine derivatives as an active ingredient.
  • the tetrapyrazinopolpyrazine derivative is characterized in that it exhibits photosensitizing activity for light of a wavelength of 600 to 800 nm.
  • the cancer may be breast cancer, lung cancer, stomach cancer, liver cancer, blood cancer, bone cancer, pancreatic cancer, skin cancer, head or neck cancer, skin or eye melanoma, uterine sarcoma, ovarian cancer, rectal cancer, anal cancer, colon cancer, fallopian tube cancer, endometrial cancer Cervical cancer, small intestine cancer, endocrine cancer, thyroid cancer, parathyroid cancer, kidney cancer, soft tissue tumor, urethral cancer, prostate cancer, bronchial cancer, and bone marrow cancer, characterized in that any one selected from the group consisting of.
  • tetrapyra for photodynamic therapy according to claim 1, which is prepared through the step of reacting the compound represented by the following [Formula II] and an alcohol compound in the presence of a base
  • tetrapyrazine derivatives Provided are methods of preparing the ginopolpyrazine derivatives:
  • the base is sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium methoxide, sodium ethoxide, sodium t-butoxide, potassium t-butoxide, sodium hydride, potassium hydride, natrum, potassium, sodium amide, potassium amide, sodium bis (tri Methylsilyl) amide and potassium bis (trimethylsilyl) amide.
  • the compound represented by [Formula II] is characterized in that it is prepared by reacting the compound represented by the following [Formula III] and the silicon compound:
  • tetrapyrazinopolpyrazine derivatives according to the present invention are substituted with various alcohol compounds in the axial direction, solubility in solvents is significantly increased, optical and thermal properties are not only improved, but also have high quantum efficiency and long fluorescence lifetime. It is also applicable as a photosensitizer for photodynamic therapy.
  • 3 is a UV-vis spectrum of various solvents of compound 6b according to an embodiment of the present invention.
  • 6A and 6B are UV-vis spectra in chloroform (6a) and water (6b) of compound 7 according to one embodiment of the present invention.
  • compound 7 is compound 7b in accordance with one embodiment of the present invention a variety of organic solvents and UV-vis spectrum of the water (5 ⁇ 10 - 1 - 6 molL).
  • 10 is an absorption spectrum for determining ⁇ in THF of compound 7a according to an embodiment of the present invention using DPBF as a single oxygen quenching material.
  • Figure 11a and 11b are showing the FA-PEG2K-PC, PEG2K- PC and the FA of the 1 H-NMR spectrum (11a) and FA-PEG4K-PC, 1 H-NMR spectrum (11b) of PEG4K-PC and FA respectively Drawing.
  • Figure 12 shows singlet oxygen of FA-PEG2K-PC (solid line) and FA-PEG4K-PC (dashed line) detected by DMA in water, in the absence of light (filled circles and triangles) and in the presence of light (empty circles and triangles). It is a figure which showed generation.
  • the tetrapyrazinopolpyrazine derivatives according to the present invention have a basic structure of tetrapyrazinopolpyrazine, one of the phthalocyanine tetramer structural compounds, the central metal is substituted with silicon, and the axial direction of the silicon is substituted with various alcohol substituents.
  • the solubility was increased by reducing the intermolecular interaction, and the aggregate formation was suppressed.
  • one aspect of the present invention relates to a tetrapyrazinopolpyrazine derivative for photodynamic therapy represented by the following [Formula I]:
  • R 1 and R 2 are the same as or different from each other, and each independently a hydroxyl group, a C 1 -C 7 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C 2 -C 20 aryloxy group or C 2 -C 50 alkylene Residues of glycols.
  • R 1 and R 2 are each independently selected from the group consisting of residues of ethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, glycerol, 2,2-propanediol, polyethylene glycol, polypropylene glycol and polybutylene glycol It may be selected.
  • R 1 and R 2 are each independently -OH, -O- (CH 2 ) n CH 3 , -O-Ar-R, or -O- [CH 2 CH 2 O] m -CH 3
  • n is an integer of 0 to 6
  • m is an integer of 1 to 44
  • Ar is an aryl group of C 2 -C 20
  • R may be an amine group.
  • hydrophilicity is imparted to the photosensitizer having hydrophobicity by using various hydrophilic alcohol compounds which have not been used as a photodynamic therapy composition, and the interaction between molecules is reduced, so that the solution or Dissolves well in water to prevent the formation of precipitates.
  • the tetrapyrazinopolpyrazine derivative for photodynamic therapy having the above-described structure is excellent in singlet oxygen quantum yield and triplet yield, and can be internalized by specifically targeting cancer cells.
  • the tetrapyrazinopolpyrazine derivatives for photodynamic therapy are superior to tetrapyrazinopolpyrazine derivatives having aluminum or zinc as the center metal, and have excellent quantum efficiency and fluorescence lifetime, and thus, for photodynamic therapy and photodynamic diagnosis. Can be used.
  • another aspect of the present invention relates to a conjugate of the tetrapyrazinopolpyrazine derivative for photodynamic therapy with a cancer cell target material.
  • the tetrapyrazinopolpyrazine derivatives according to the present invention are useful for photodynamic therapeutic diagnosis such as bioimaging and photosensitization therapy, for example, by conjugation with a cancer cell target material such as folic acid. Can be used.
  • composition for a photosensitizer comprising the tetrapyrazinopolpyrazine derivative as an active ingredient.
  • another aspect of the present invention relates to a photodynamic therapy or photodynamic diagnostic composition of cancer comprising the tetrapyrazinopolpyrazine derivative as an active ingredient.
  • the active ingredient tetrapyrazinopolpyrazine derivative in the present invention acts as a photosensitizer in the composition for the photosensitive agent and the composition for photodynamic therapy or photodynamic diagnosis.
  • photodynamic diagnosis refers to cancer cells in response to a photosensitizer by treating light with a photosensitizer using a specific cell of the photosensitizer, for example, cancer cell-specific binding and retention ability.
  • the method of tracking and determining the location and presence of the cancer to diagnose the cancer is not limited to cancer cells in response to a photosensitizer by treating light with a photosensitizer using a specific cell of the photosensitizer, for example, cancer cell-specific binding and retention ability.
  • photodynamic therapy refers to a treatment method comprising a process of treating a photosensitizer to a subject in a pathological state, such as cancer, and irradiating light to obtain a therapeutic effect by activating the photosensitizer.
  • the "photosensitizer” refers to a biological medium such as a radical or a cytotoxic substance that absorbs light energy when exposed to a light source having a suitable wavelength and then may damage or destroy a target cell by a photochemical reaction.
  • a biological medium such as a radical or a cytotoxic substance that absorbs light energy when exposed to a light source having a suitable wavelength and then may damage or destroy a target cell by a photochemical reaction.
  • the amount of energy to be activated is appropriately selected according to the use environment and purpose.
  • the wavelength of light may be any wavelength that can be absorbed by the photosensitiser, but is preferably 600 to 800 nm, even more preferably 620 to 660 nm.
  • a light source for generating light may use any light source that supplies the necessary light energy to generate a wavelength capable of activating the composition for photosensitizer, the composition for photodynamic therapy of cancer or the composition for photodynamic diagnosis. , Lamp, optoelectronic device, diode and diode-laser.
  • the composition for photosensitizer or the composition for photodynamic therapy of cancer or the composition for photodynamic diagnosis according to the present invention does not show cytotoxicity in an inactivated state and has specificity for cancer cells or cancer tissues, and thus is internalized and accumulated therein. . After sufficient time passes, light is irradiated to activate the photosensitizer composition or photodynamic therapy composition or photodynamic diagnosis composition accumulated in cancer cells or cancer tissues, thereby selectively killing only cancer cells.
  • the cancer may be breast cancer, lung cancer, stomach cancer, liver cancer, blood cancer, bone cancer, pancreatic cancer, skin cancer, head or neck cancer, skin or eye melanoma, uterine sarcoma, ovarian cancer, rectal cancer, anal cancer, colon cancer, fallopian tube cancer, endometrial cancer , Cervical cancer, small intestine cancer, endocrine cancer, thyroid cancer, parathyroid cancer, kidney cancer, soft tissue tumor, urethral cancer, prostate cancer, bronchial cancer, and bone marrow cancer.
  • the present invention is a method for producing a tetrapyrazinopolpyrazine derivative for photodynamic therapy according to the invention, which is prepared by reacting a compound represented by the following [Formula II] and an alcohol compound in the presence of a base.
  • the base is sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium methoxide, sodium ethoxide, sodium t-butoxide, potassium t-butoxide, sodium hydride, potassium hydride, natrum, potassium, sodium amide, potassium amide, sodium bis (tri Methylsilyl) amide and potassium bis (trimethylsilyl) amide.
  • the compound represented by [Formula II] may be prepared by reacting a compound represented by the following [Formula III] with a silicon compound, wherein an example of the silicon compound may include SiCl 4 :
  • the compound of [Chemical Formula III] can be prepared by flowing ammonia gas in the compound and solvent represented by the following [Chemical Formula IV] to create a bubble:
  • the compound of [Formula IV] can be prepared through the condensation reaction of diaminomaleonitrile (diaminomaleonitrile, DAMN) and the photoinitiator camphorquinone (camphorquinone).
  • DAMN diaminomaleonitrile
  • camphorquinone camphorquinone
  • Flash chromatography was performed using Merck-EM type 60 (230-400 mesh) silica gel (flash). Melting points were obtained using a capillary melting point device and were not calibrated. 1 H and 13 C NMR spectra were recorded on a VARIAN UnityInova 300 MHz FT-NMR spectrometer. UV-Vis and fluorescence spectra were measured using a SCINCO S-4100 spectrophotometer and Shimadzu RF-5301PC spectroportometer. Fourier transform infrared (FT-IR) spectra were acquired with a MAGNA-IR 760 spectrophotometer using KBr pellets.
  • FT-IR Fourier transform infrared
  • MALDI-TOF-MS spectra were acquired on a Shimadzu AXIMA Confidence MALDI-TOF spectrometer using dithranol as a matrix. Elemental analysis was performed using a CE Instruments-EA 1112 Automatic Elemental Analyzer.
  • Scheme 1 schematically shows the synthetic route of axially disubstituted silicon pyrazinopolpyrazine.
  • the concentration of the sample was chosen to show an absorption peak in the 0.01-0.03 range, to prevent internal filter effects.
  • UV is the absorbance of the solution at a given excitation wavelength
  • subscripts “A” and “ref” refer to unknown and reference solutions, respectively
  • n corresponds to It means the refractive index of the solution.
  • Scheme 2 shows schematically the synthetic route of silicone (IV) pyrazinopolpyrazine axially substituted by ethylene glycol chains.
  • UV is the absorbance of the solution at a given excitation wavelength
  • subscripts “A” and “ref” refer to unknown and reference solutions, respectively
  • n corresponds to It means the refractive index of the solution.
  • the concentration of the sample was chosen to show an absorption peak in the 0.01-0.03 range, to prevent internal filter effects.
  • R and R std denote DPBF photobleaching rate
  • Diaminomaleonitrile is a well known starting material for the synthesis of 2,3-disubstituted 5,6-dicyanopyrazine and related compounds (Jang CK, Byun SH, Kim SH, Lee DK, Jaung JY). Journal of Porphyrins and Phthalocyanines 13, 794 ( 2009 )). 5,9,9-trimethyl-5,6,7,8-tetrahydro-5,8-methanoquinoxaline-2, by condensation reaction using camphorquinone with p-toluenesulfonic acid as a catalyst together with DAMN Reacted with 3-dicarbonitrile.
  • DAMN Diaminomaleonitrile
  • axially dihydroxy-substituted silicone pyrazinopolpyrazine (Compound 6a) the reaction proceeded by the same procedure as described above, but no toluene was added.
  • Aggregation of phthalocyanines affected its photochemical, photophysical, electrochemical and spectral properties. In general, aggregation is determined by concentration, temperature, solvent polarity, type of substituents and bound metal ions (Enkelkamp H., Nolte RJN Journal of Porphyrins and Phthalocyanines 4, 454 ( 2000 ); Dominguez DD, snow AW, Shirk JS, Pong PS Journal of Porphyrins and Phthalocyanines 5, 582, ( 2001 )). Aggregation properties of compounds 6a-d were measured in various solvents such as THF, chloroform, ethyl acetate, DMF and DMSO.
  • Table 1 below shows the photochemical and photophysical data of compound 6. All synthesized silicon tetrapyrazinopolpyrazine emitted red fluorescence under visible light under neutral solution conditions. The emission maximum of compound 6 was observed at 622 nm and excited at 590 nm in THF. Compound 6 exhibited a small Stokes' shift of less than 3 nm, meaning that it has a high efficiency in converting absorbed light energy into fluorescence.
  • the fluorescence quantum yield ( ⁇ F ) is defined as the ratio of the emitted quantum number to the absorbed quantum number, wherein the axially substituted silicon tetrapyrazinopolpyrazine (Compound 6a-c) is 0.72, 0.66 and 0.58, respectively. As a high value. As the length of the substituents increases, the fluorescence quantum yield tends to decrease. In general, there are two types of reduction in fluorescence quantum yield. One of them is internal conversion and vibration relaxation, which leads to energy reduction and quantum yield reduction. The other is that the excited electrons change to a triplet state by intersystem crossing, which leads to a decrease in quantum yield.
  • the latter seems to cause a decrease in quantum yield, because Stokes' shift is very low compared to other phthalocyanines, and there is little possibility of internal conversion or vibration relaxation.
  • the fluorescence quantum yield of compound 6d is significantly lower than others because the axially substituted compound aniline of compound 6d has the ability to fluoresce.
  • the measured value was about one z-axis substituent molecular weight lower than the calculated values due to the fragmentation of the z-axis substituents generated during the analysis.
  • 5 shows the MALDI-TOF mass spectrum of compound 7b, which corresponds to two main molecules M + and [MO (CH 2 CH 2 O) n CH 3 ] + species, separated by 44 mass units, This corresponds to the molecular weight of the repeating unit in poly (ethylene glycol).
  • FIG. 6 shows the UV-vis spectra of silicon (IV) tetrapyrazinopolpyrazine (Compounds 7a-c) in THF (6a) and water (6b). All compounds showed characteristic UV-vis absorption spectra of unaggregated phthalocyanine in the Q-band region at 622 nm. In addition, compounds 7b and 7c showed solubility without aggregation in water medium. Compound 7 showed no difference in the absorption wavelength regardless of the substituents in the axial direction.
  • Unaggregated characterization of these compounds is critical for PDT applications because agglomeration provides a non-irradiating energy relaxation pathway that greatly shortens the triplet life of tetrapyrazinopolpyrazine molecules and significantly reduces the overall photosensitization efficiency.
  • Li PC Huang JD, Diana YYC, Elaine YMC, Fong WP, Ko WH, Dennis KP Ng. Chemistry-A Eurpean Journal 10, 4831 ( 2004 )
  • Aggregation depends on concentration, temperature, solvent, properties of substituents, and bound metal ions (Zekeriya B, Dilek C. SpectroChimica Acta Part A 98, 178 ( 2012 )).
  • Tetrapyrazinopolpyrazine (Compound 7) did not show any aggregation in DMF, DMSO, ethyl acetate, THF and water as shown in FIG. There was no significant solvation chromogenic effect on absorbance.
  • Table 2 shows the photochemical and photophysical data for compounds 7a , 7b and 7c .
  • the irradiated compound 7 In order to measure the fluorescence of the compound 7 , when irradiated at 590 nm in THF, the irradiated compound 7 emitted a strong fluorescence in which the maximum emission value was in the 624 nm region. Stokes 'shifts show energy losses in the excited state, with less structural change compared to the smaller Stokes' shifts in the ground state. The silicon tetrapyrazinopolpyrazine complexes showed red fluorescence with small Stokes' shift values, which means that the absorbed light energy has an excellent efficiency in converting it into fluorescence.
  • the measured quantum yield size of singlet oxygen is influenced by many factors: including triplet excited state energy and lifetime, the ability of substituents and solvents to inhibit singlet oxygen, between triplet excited state and ground state oxygen. Efficiency of energy transfer is included.
  • FIG. 10 shows that DPBF is absorbed suppressed by compound 7a in THF at 417 nm.
  • Singlet oxygen yields of compounds 7b and 7c were calculated to be 0.54 and 0.62, respectively.
  • the increased singlet oxygen yield of compound 7c can be attributed to the higher number of PEG chains, which prevents their aggregation and prevents excited state quenching.
  • compound 7a with the shortest ethylene glycol substituent showed the highest singlet oxygen quantum yield. From this phenomenon, it can be inferred that the longer the length of the ethylene glycol unit, the higher the hydrophilicity of the compound 7a having high hydrophobicity.
  • singlet oxygen quantum yields of compounds 7b and 7c were lower than the corresponding values of compound 7a in organic solvents.
  • the present invention successfully synthesized unaggregated silicon (IV) tetrapyrazinopolpyrazine containing a Boran group at the boundary positions.
  • the axial position of the silicon tetrapyrazinopolpyrazine was substituted with alkoxy groups by various alcohols.
  • Polpyrazine 6 and 7 have satisfactory solubility in THF, chloroform, DMF and DMSO.
  • the UV-visible spectrum shows a typical form of unaggregated phthalocyanine. They also follow the Beer-Lambert law in the high concentration range. It was observed that Compounds 6 and 7 gave extreme red emission under visible light in neutral solution.
  • axially substituted silicon tetrapyrazinopolpyrazine showed higher fluorescence quantum yield.
  • Compound 6d exhibited a very low fluorescence quantum yield because of the axially substituted aniline groups known as fluorescent quenchers. As the length of the axially substituted alkoxy chain increases, the fluorescence quantum yield decreases because the excited electrons are transported in the triplet state by intersystem crossing.
  • the singlet oxygen generation quantum yield of Compound 7 was very high compared to the unsubstituted Zn Pc as a reference material.
  • the singlet oxygen quantum yield was also high.
  • singlet oxygen quantum yield of compound 7c was higher than compound 7b.
  • the singlet oxygen quantum yield of compound 7A in THF was the highest among the synthesized compounds.
  • Compound 7a exhibited the most hydrophobic character, resulting in high singlet oxygen quantum yield in organic solvents.
  • axially PEG-substituted tetrapyrazinopolpyrazine not only aggregates in water and exhibits good solubility but also exhibits suitable properties such as absorption, fluorescence, singlet oxygen generation. Based on these properties, the compounds according to the present invention can be usefully used as photosensitizers in fields such as photodynamic therapy or bioimaging.
  • folic acid-polyethyleneglycol-polpyrazine (FA-PEG-PC) conjugates were synthesized by a simple conjugation process without the introduction of chemical drugs and fluorescent dyes.
  • the synthesized FA-PEG-PC conjugate was confirmed by 1 H-NMR spectrometer.
  • the singlet oxygen generation efficiency of FA-PEG-PC conjugate under laser irradiation conditions was confirmed by RF-spectrofluorometer.
  • the cell internalization profile and imaging efficiency of FA-PEG-PC conjugates were then observed by CLSM and intracellular fluorescence intensity.
  • singlet oxygen generation efficiency of the FA-PEG-PC conjugate was detected using DMA (single oxygen quenching material) as a detection material.
  • the intensity of the DMA fluorescence band at 360 nm was reduced because of the reaction of DMA with 1 O 2 in many organic solvents and water.
  • free polypyrazine aggregated in water shows no difference in DMA fluorescence since they do not produce singlet oxygen under aqueous conditions.
  • a mixture of FA-PEG-PC conjugate and DMA dissolved in water in the unirradiated state was used as standard.
  • the FA -PEG-PC conjugate produced singlet oxygen significantly under laser irradiation conditions, resulting in a decrease in fluorescence of DMA.
  • FA-PEG-PC conjugates can be used for photokinetic therapy.
  • the axially substituted silicone tetrapyrazinopolpyrazine according to the present invention can be used for photodynamic diagnosis.
  • the synthesized FA-PEG-PC conjugate shows good solubility in water, meaning that this material can produce singlet oxygen under aqueous conditions.
  • singlet oxygen production of FA-PEG-PC conjugates was measured by fluorescence reduction of DMA under laser irradiation conditions.
  • tetrapyrazinopolpyrazine derivatives according to the present invention are substituted with various alcohol compounds in the axial direction, solubility in solvents is significantly increased, optical and thermal properties are not only improved, but also have high quantum efficiency and long fluorescence lifetime. It is also applicable as a photosensitizer for photodynamic therapy.

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Abstract

본 발명은 광역학 치료용 테트라피라지노폴피라진 유도체에 관한 것으로서 실리콘 테트라피라지노폴리라진 유도체의 축방향에 다양한 알코올을 치환함으로써, 용매에 따른 광학적 물성 및 용해도가 향상되었을 뿐만 아니라, 광학적 특성도 개선되어, 광역학 치료를 위한 효과적인 광감작제로 사용될 수 있다.

Description

광역학 치료용 테트라피라지노폴피라진 유도체 및 이의 제조방법
본 발명은 광역학 치료용 테트라피라지노폴피라진 유도체 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 테트라피라지노폴피라진 유도체의 축방향에 다양한 알코올 화합물을 치환함으로써, 용해도를 증가시키고, 광학적 특성이 개선된 테트라피라지노폴피라진 유도체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
광역학 치료(photodynamic therapy, PDT)는 종양에 비교적 집중적으로 침착하는 광감작제를 투여하고 광감작제에 흡수가 잘 되는 특정 파장의 빛으로 광감작제를 활성화시켜 종양을 파괴하여 암을 치료하는 방법으로 1970년대부터 활발히 연구되어 왔다[비특허 문헌 1]. 이러한 PDT는 합병증 때문에 수술이 불가능한 초기 암환자의 치료에 주로 사용되고 있다.
현재까지 보고된 광감작제로는 포르피린(porphyrins)이 있으며, 이는 4 개의 피롤 고리(pyrrole ring)가 메틴(methine)으로 연결된 원구조로 광조사에서 적색에서 적갈색으로 강력한 형광을 발생한다. 상기와 같은 헤마토프로피린(hematoporphyrin)계통의 광감작제는 주로 종양의 혈관손상을 야기하여 혈행을 정지시킴으로써 간접적인 세포괴사를 일으킨다. 그러나, 헤마토프로피린계통의 광감작제는 체내에서 배설되는 시간이 상당히 길어서 완전히 대사될 때까지 빛을 보지 못하는 시간이 길어지고, 피부 광독성이 오래 지속되며, 종양에 대한 선택성이 좋지 않다는 단점이 있어, 더 민감하고 특이적인 광감작제에 대한 개발이 요구되고 있는 실정이다.
상기와 같은 단점을 해결하기 위하여 아미노레불린산(aminolevulinic acid, ALA)이 개발되었는 바, 이는 종양조직 내에서 광포르피린IX(protoporphyrinIX, PpIX)로 전환되는 광감작제 전구물질로서, 국소 전달에 적합한 차세대 광감작제중 하나이다. 외부에서 ALA가 많이 투여되면 체내에 과량의 헴이 생성되어 PpIX을 헴으로 바꾸어 주는 효소인 ferrochelatase의 활성도를 저하시켜 세포 내에 PpIX이 많이 축적된다[비특허 문헌 2]. 상기 PpIX은 강력한 광감작제로 활성화되었을 때 형광을 내고 세포 독성을 나타내므로 ALA는 암의 광역학진단과 치료에 사용되었다. 또한, 상기 ALA는 전신 투여 뒤 24시간에서 48시간 내에 대사되어 자이간의 피부 광독성 위험을 줄일 수 있고 종양 선택성이 있어 피부, 위장기관, 폐, 방광, 구강 등의 암 병변을 치료하는데 사용되고 있다, 그러나 ALA는 모든 병변에 다 효과가 있지 않고, 친수성이라 피부로 적용할 때는 효율성이 떨어지며, PpIX이 축적되지 않을 경우에는 사용이 불가능하다는 문제점이 있다.
최근 고령의 암환자 및 조기 및 초기 암환자가 증가하고 있고, 삶의 질에 대한 의미의 변화 및 저침습적인 치료의 선호 등에 의해 의료환경이 점차 변화해가고 있다. 이에, 광역학치료는 현재까지 개발된 치료법보다 정상조직의 손상없이 암세포만 선택적으로 파괴할 수 있는 가장 이상적인 치료 방법이다. 다만, 현재의 광감작제와 레이저 조사법은 많은 단점 및 문제점들이 존재하므로, 이를 해결할 수 있는 보다 신속하고 선택적이며 부작용이 적은 광감작제의 개발이 절실하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 최대흡수파장에 영향을 미치지 않으면서, 용해도 및 광학적 특성을 현저히 개선한 광역학 치료용 테트라피라지노폴피라진 유도체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 광역학 치료용 테트라피라지노폴피라진 유도체를 대량생산할 수 있는 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 목적을 이루기 위하여, 하기 [화학식 I]로 표시되는 광역학 치료용 테트라피라지노폴피라진 유도체를 제공한다:
[화학식 I]
Figure PCTKR2015009602-appb-I000001
상기 [화학식 I]에서,
R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 하이드록시기, C1-C7의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C2-C20의 아릴옥시기 또는 C2-C50 알킬렌 글리콜의 잔기이다.
상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 글리세롤, 2,2-프로판디올, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 및 폴리부틸렌글리콜의 잔기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 -OH, -O-(CH2)nCH3, -O-Ar-R, 또는 -O-[CH2CH2O]m-CH3이고, 상기 n은 0 내지 6의 정수이고, m은 1 내지 44의 정수이며, Ar은 C2-C20의 아릴기이고, R은 아민기일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 광역학 치료용 테트라피라지노폴피라진 유도체와 암세포 표적 물질과의 접합체를 제공한다.
상기 암세포 표적 물질은 엽산일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 광역학 치료용 테트라피라지노폴피라진 유도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 광감작제용 조성물을 제공한다.
상기 테트라피라지노폴피라진 유도체는 600 내지 800 ㎚의 파장의 광에 대해 광감작 활성을 보이는 것을 특징으로 한다.
상기 테트라피라지노폴피라진 유도체를 유효성분으로 포함하는 암의 광역학 치료용 또는 광역학 진단용 조성물을 제공한다.
상기 테트라피라지노폴피라진 유도체는 600 내지 800 ㎚의 파장의 광에 대해 광감작 활성을 보이는 것을 특징으로 한다.
상기 암은 유방암, 폐암, 위암, 간암, 혈액암, 뼈암, 췌장암, 피부암, 머리 또는 목암, 피부 또는 안구 흑색종, 자궁육종, 난소암, 직장암, 항문암, 대장암, 난관암, 자궁내막암, 자궁경부암, 소장암, 내분비암, 갑상선암, 부갑상선암, 신장암, 연조직종양, 요도암, 전립선암, 기관지암, 및 골수암으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 목적을 이루기 위하여, 하기 [화학식 II]로 표시되는 화합물과 알코올 화합물을 염기의 존재 하에 반응시키는 단계를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 제1항에 따른 광역학 치료용 테트라피라지노폴피라진 유도체의 제조방법을 제공한다:
[화학식 II]
Figure PCTKR2015009602-appb-I000002
.
상기 염기는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 나트륨 메톡사이드, 나트륨 에톡사이드, 나트륨 t-뷰톡사이드, 칼륨 t-뷰톡사이드, 수소화나트륨, 수소화칼륨, 나트룸, 칼륨, 나트륨 아마이드, 칼륨 아마이드, 나트륨 비스(트라이메틸실릴)아마이드 및 칼륨 비스(트라이메틸실릴)아마이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 [화학식 II]로 표시되는 화합물은 하기 [화학식 III]으로 표시되는 화합물과 실리콘 화합물을 반응시켜 제조되는 것을 특징으로 한다:
[화학식 III]
Figure PCTKR2015009602-appb-I000003
.
본 발명에 따른 테트라피라지노폴피라진 유도체는 축방향에 다양한 알코올 화합물로 치환됨으로써, 용매에 대한 용해도가 현저히 증가되었고, 광학적, 열적 특성도 개선되었을 뿐만 아니라, 높은 양자효율과 긴 형광수명을 가지므로, 광역학 치료를 위한 광감작제로 적용가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화합물 6b의 NMR 데이터이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화합물 6b의 THF 중 UV-vis 스펙트럼이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화합물 6b의 다양한 용매들 중 UV-vis 스펙트럼이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 화합물 6c의 클로로포름 중 다양한 농도에서의 흡광 스펙트럼이며, 삽입 도면은 화합물 6c의 농도 대비 623nm에서의 흡광도를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화합물 7b의 MALDI-TOF 스펙트럼이다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 화합물 7의 클로로포름 (6a) 및 물 (6b) 중 UV-vis 스펙트럼이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 화합물 7b (5 × 10- 6molL- 1)의 다양한 유기용매들 및 물 중 UV-vis 스펙트럼이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 화합물 7a의 클로로포름 중 다양한 농도에서의 흡광 스펙트럼이며, 삽입 도면은 화합물 7a의 농도 대비 623nm에서의 흡광도를 나타낸 도면이다.
도 9는 THF 중 가시광선 하에서 본 발명의 일 실시예에 따른 화합물 7이 적색 발광을 하는 것을 나타낸 사진이다.
도 10은 DPBF를 단일 산소 소광 물질로 사용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 화합물 7a의 THF 중 ΦΔ를 결정하기 위한 흡광 스펙트럼이다.
도 11a 및 11b는 각각 FA-PEG2K-PC, PEG2K-PC 및 FA의 1H-NMR 스펙트럼 (11a) 및 FA-PEG4K-PC, PEG4K-PC 및 FA의 1H-NMR 스펙트럼 (11b)을 도시한 도면이다.
도 12는 광 부존재 (채워진 원 및 삼각형) 및 광 존재 (빈 원 및 삼각형) 하에서, 물 중 DMA에 의해서 검출되는 FA-PEG2K-PC (실선) 및 FA-PEG4K-PC (점선)의 싱글렛 산소 발생을 나타낸 도면이다.
이하에서, 본 발명의 여러 측면 및 다양한 구현예에 대해 더욱 구체적으로 살펴보도록 한다.
본 발명에 따른 테트라피라지노폴피라진 유도체는 프탈로시아닌 사량체 구조 화합물 중 하나인 테트라피라지노폴피라진을 기본 구조로 하고, 중심금속은 실리콘으로 치환되고, 상기 실리콘의 축방향을 다양한 알코올 치환기로 치환함으로써, 분자간 상호작용을 감소시켜 용해도를 증가시키고, 집합체 형성을 억제시킨 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 일 측면은 하기 [화학식 I]로 표시되는 광역학 치료용 테트라피라지노폴피라진 유도체에 관한 것이다:
[화학식 I]
Figure PCTKR2015009602-appb-I000004
상기 [화학식 I]에서,
R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 하이드록시기, C1-C7의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C2-C20의 아릴옥시기 또는 C2-C50 알킬렌 글리콜의 잔기이다.
상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 글리세롤, 2,2-프로판디올, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 및 폴리부틸렌글리콜의 잔기로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
또한, 상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 -OH, -O-(CH2)nCH3, -O-Ar-R, 또는 -O-[CH2CH2O]m-CH3일 수 있으며, 이때 상기 n은 0 내지 6의 정수이고, m은 1 내지 44의 정수이며, Ar은 C2-C20의 아릴기이고, R은 아민기일 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 광역학 치료용 조성물로서 기존에 사용된 바 없었던 친수성의 다양한 알코올 화합물을 이용하여 소수성을 갖는 광감작제에 친수성을 부여하고, 분자간의 상호작용을 감소시켜, 광학 치료시 용액 또는 물에 잘 용해되어 침전물이 생기지 않도록 하는 특징이 있다.
또한, 상기 상술한 구조를 갖는 광역학 치료용 테트라피라지노폴피라진 유도체는 일중항산소 양자수율 및 삼중항 수율이 우수하고, 암세포를 특이적으로 타겟팅하여 내재화될 수 있다.
또한, 상기 광역학 치료용 테트라피라지노폴피라진 유도체는 알루미늄 또는 아연을 중심금속으로 하는 테트라피라지노폴피라진 유도체에 비해 양자효율이 우수하고 형광 수명이 현저히 우수하여, 광역학 치료 및 광역학 진단에 사용될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면은 상기 광역학 치료용 테트라피라지노폴피라진 유도체와 암세포 표적 물질과의 접합체에 관한 것이다. 하기 실시예에도 서술된 바와 같이, 본 발명에 따른 테트라피라지노폴피라진 유도체는 예를 들어 엽산과 같은 암세포 표적 물질과 접합 (conjugation)됨으로써, 바이오 영상화 및 광감작 치료법과 같은 광역학적 치료진단법에 유용하게 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면은 상기 테트라피라지노폴피라진 유도체를 유효성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 광감작제용 조성물에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면은 상기 테트라피라지노폴피라진 유도체를 유효성분으로 포함하는 암의 광역학 치료용 또는 광역학 진단용 조성물에 관한 것이다.
즉, 본 발명에서 유효성분 테트라피라지노폴피라진 유도체는 광감작제용 조성물과 광역학 치료 또는 광역학 진단용 조성물에서 광감작제(photosensitizer)로 작용한다.
여기서 말하는 "광역학 진단"은 광감작제의 특정 세포, 예를 들어 암세포 특이적 결합 및 보유 능력을 이용하여, 광감작제를 대상에 처리하고, 광의 조사에 의한 광감작제의 반응에 의해 암세포의 위치 및 조재유무를 추적 및 판단하여 암의 진단을 행하는 방법을 의미한다.
또한, "광역학 치료"는 암과 같은 병적 상태에 있는 대상에 광감작제를 처리하고, 상기 광감작제를 활성화시켜 치료 효과를 얻기 위해 광을 조사하는 과정을 포함하는 치료방법을 의미한다.
이때, 상기 "광감작제"는 적합한 파장의 광원에 노출되었을 때, 광에너지를 흡수한 후, 광화학반응에 의해 목표 세포를 손상시키거나 파괴할 수 있는 라디칼 또는 세포독성물질과 같은 생물학적 매개물질을 방출할 수 있는 화합물을 포괄적으로 의미한다.
본 발명에 따른 광감작제용 조성물 또는 암의 광역학 치료용 조성물 또는 광역학 진단용 조성물은 활성화되기 위한 광의 에너지량은 사용환경 및 목적에 따라 적합하게 선택하여 사용한다. 광 파장은 광감작제에 의해 흡수될 수 있는 어떠한 파장도 사용가능하나, 바람직하게는 600 내지 800 ㎚이고, 보다 더 바람직하게는 620 내지 660 ㎚일 수 있다.
본 발명에서 광을 생성하는 광원은 필요한 광에너지를 공급하여 광감작제용 조성물 또는 암의 광역학 치료용 조성물 또는 광역학 진단용 조성물을 활성화시킬 수 있는 파장을 생성하는 어떠한 광원도 사용가능한데, 일예로 레이저, 램프, 광전자기 장치, 다이오드 및 다이오드-레이저로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 따른 광감작제용 조성물 또는 암의 광역학 치료용 조성물 또는 광역학 진단용 조성물은 활성화되지 않은 상태에서는 세포 독성을 나타내지 않고, 암세포 또는 암조직에 대한 특이성을 가지고 있으므로, 여기에 내재화 및 축적된다. 충분한 시간이 흐른 후 광을 조사하여 암세포 또는 암조직에 축적된 광감작제용 조성물 또는 암의 광역학 치료용 조성물 또는 광역학 진단용 조성물이 활성화되어 암세포만을 선택적으로 사멸시키게 된다.
상기 암은 유방암, 폐암, 위암, 간암, 혈액암, 뼈암, 췌장암, 피부암, 머리 또는 목암, 피부 또는 안구 흑색종, 자궁육종, 난소암, 직장암, 항문암, 대장암, 난관암, 자궁내막암, 자궁경부암, 소장암, 내분비암, 갑상선암, 부갑상선암, 신장암, 연조직종양, 요도암, 전립선암, 기관지암, 및 골수암으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.
또한, 본 발명은 하기 [화학식 II]로 표시되는 화합물과 알코올 화합물을 염기의 존재 하에 반응시키는 단계를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 광역학 치료용 테트라피라지노폴피라진 유도체의 제조방법을 제공한다:
[화학식 II]
Figure PCTKR2015009602-appb-I000005
.
상기 염기는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 나트륨 메톡사이드, 나트륨 에톡사이드, 나트륨 t-뷰톡사이드, 칼륨 t-뷰톡사이드, 수소화나트륨, 수소화칼륨, 나트룸, 칼륨, 나트륨 아마이드, 칼륨 아마이드, 나트륨 비스(트라이메틸실릴)아마이드 및 칼륨 비스(트라이메틸실릴)아마이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 [화학식 II]로 표시되는 화합물은 하기 [화학식 III]으로 표시되는 화합물과 실리콘 화합물을 반응시켜 제조될 수 있으며, 이때 실리콘 화합물의 예로는 SiCl4를 들 수 있다:
[화학식 III]
Figure PCTKR2015009602-appb-I000006
.
한편, 상기 [화학식 III]의 화합물은 하기 [화학식 IV]로 표시되는 화합물과 용매 중에서 암모니아 가스를 흘려보내 거품을 일으켜줌으로써 제조될 수 있다:
[화학식 IV]
Figure PCTKR2015009602-appb-I000007
.
또한, 상기 [화학식 IV]의 화합물은, 디아미노말레오나이트릴(diaminomaleonitrile, DAMN)과 광개시제인 캄포르퀴논 (camphorquinone)과의 축합반응을 통해서 제조될 수 있다.
이하에서 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하며, 다만 이하에 실시예 등에 의해 본 발명의 범위와 내용이 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다. 또한, 이하의 실시예를 포함한 본 발명의 개시 내용에 기초한다면, 구체적으로 실험 결과가 제시되지 않은 본 발명을 통상의 기술자가 용이하게 실시할 수 있음은 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
실시예
하기 방법들을 사용하여 화합물을 동정하고 그 특성을 측정하였다. Merck-EM type 60 (230-400 메시) 실리카 겔 (섬광)을 사용하여 섬광 크로마토그래피를 수행하였다. 녹는점은 모세관 녹는점 장치를 사용하여 획득하였으며, 보정을 거치지 않았다. 1H 및 13C NMR 스펙트럼은 VARIAN UnityInova 300 MHz FT-NMR 스펙트로미터 상에서 기록하였다. UV-Vis 및 형광 스펙트럼은 SCINCO S-4100 스펙트로포토미터 및 Shimadzu RF-5301PC 스펙트로포터미터를 사용하여 측정하였다. 푸리에 변환 적외선 (FT-IR) 스펙트럼은 KBr 펠렛을 사용하여 MAGNA-IR 760 스펙트로포토미터로 획득하였다. MALDI-TOF-MS 스펙트럼은 디쓰라놀 (dithranol)을 매트릭스로 사용하는 Shimadzu AXIMA 컨피던스 MALDI-TOF 스펙트로미터 상에서 획득하였다. 원소 분석은 CE Instruments-EA 1112 Automatic Elemental Analyzer를 사용하여 수행하였다.
합성예 1. 축방향으로 이치환된 미응집된 실리콘 피라지노폴피라진의 합성
하기 반응식 1에는 축방향으로 이치환된 실리콘 피라지노폴피라진의 합성 경로를 개략적으로 나타내었다.
[반응식 1]
Figure PCTKR2015009602-appb-I000008
1,7,7-트리메틸비시클로 [2.2.1]헵탄 -2,3-다이온 (화합물 2)의 합성
250 mL 플라스크에 아세트산 무수물 (50 mL), (1R)-(+)-캄포르 (화합물 1) (30.42g, 200 mmol), 및 셀레늄 다이옥사이드 (51.04 g, 460 mmol)를 순차적으로 첨가하였다. 혼합물을 가열하여 17 시간 동안 환류시켰다 (오일 중탕 온도 약 170 ℃). 반응물을 실온으로 냉각시키고 여과시킴으로써 흑색 셀레늄 침전물을 제거하였다. 여과물에 냉수를 첨가하고, 얼음 중탕에서 냉각시킴으로써 황색 고체상의 침전물을 획득하였으며, 혼합물을 5분 동안 다시 교반하였다. 황색 고체를 여과하고, 냉수로 세척하였다. 침전물을 포화 수성 수산화나트륨으로 중화시키고, 다이클로로메탄으로 추출하였다. 유기층을 염수로 세척하고, 건조시킨 다음 (MgSO4), 여과하였고, 용매를 제거함으로써 캄포르퀴논을 황색 고체로 수득하였으며, 이를 이전 침전물 (화합물 2)과 합했다 (33.1 g, 99.6%); m.p. 198 ℃; 1HNMR (300MHz, CDCl3) δH, ppm 2.64 (d, 1H, J = 5.6 Hz), 2.08-2.28 (m, 1H), 1.99-1.82 (m, 1H), 1.71-1.56 (m, 2H), 1.11 (s, 3H), 1.07 (s, 3H), 0.94 (s, 3H); HRMS mass-spectra: m/z calcd for C10H14O2M+166.0994, found M+166.0987.
5,9,9- 트리메틸 -5,6,7,8- 테트라하이드로 -5,8- 메타노퀴녹살린 -2,3- 다이카르보니트릴 (화합물 3)의 합성
메탄올 (40 ml) 중에 캄포르퀴논 (화합물 2) (16.6 g, 0.1 mol), DAMN (10.8 g, 0.1 mol), 및 촉매로서 소량의 p-톨루엔술폰산을 함유하는 용액을 3 시간 동안 환류시켰다. 조생성물을 에탄올로부터 재결정시킴으로써 화합물 3을 수득하였다 (황색 고체, 41.7%); m.p. 163 ℃; IR (브롬화 칼륨): 3220-3050 (CH), 3000-2850 (CH2, CH3), 2238 (CN). 1HNMR (300MHz, CDCl3) δH, ppm1.00 (s, 6H, C(CH3)2), 1.51-1.57 (brs, 3H, CH3), 1.87-1.95 (m, 2H, CH2), 2.08-2.16 (m, 2H, CH2), 2.64-2.66 (t, 1H, J = 5.4 Hz, CH). Ansl. Calcd. for C14H14N4:C, 70.57; H, 5.92; N, 23.51. found:C, 69.73; H, 6.38; N, 23.78.
5,10,10- 트리메틸 -5,6,7,8- 테트라하이드로 -1H-5,8- 메타노피롤로[3,4-b]퀴녹살린 -1,3(2H)-다이이민 (화합물 4)의 합성
5,9,9-트리메틸-5,6,7,8-테트라하이드로-5,8-메타노퀴녹살린-2,3-다이카르보니트릴 (화합물 3) (6.84 g, 28.8 mmol)을 건조 메탄올 (150 ml) 및 소듐 메톡사이드 (2.25 g, 47.85 mmol)의 혼합물에 첨가하였다. 무수 암모니아 가스를 교반된 현탁액을 통해서 1 시간 동안 기포발생시켰다. 이어서, 현탁액을 암모니아 기체를 계속해서 첨가하면서 6 시간 동안 환류시켰다. 실온에서 냉각시킨 이후에, 결과물을 여과하고, 물 및 아세톤으로 세척하였다. 여과 덩어리를 다이클로로메탄으로부터 재결정화하였으며, 생성물을 진공 중 80 ℃에서 건조시킴으로써 화합물 4를 수득하였다 (백색 고체, 55%); m.p. 238 ℃; 1HNMR (300MHz, CDCl3) δH, ppm 0.54 (s, 3H, -CH3), 1.04 (s, 3H, -CH3), 1.20-1.22 (m, 2H, -CH2), 1.23 (s, 3H, -CH3), 2.01-2.27 (m, 2H, -CH2), 3.06 (d, 1H, -CH) 8.22-8.33 (brs, 1H, -NH) 9.12 (broads, 2H, -NH). Anal. Calcd. for C14H17N5: C,65.86; H,6.71; N,27.43. Found: C,64.93; H,6.80; N,27.47.
실리콘 테트라피라지노폴피라진 다이클로라이드 (화합물 5)의 합성
화합물 4 (0.38 g, 1.5 mmol) 및 건조 퀴놀론 (5 ml)의 혼합물을 실온에서 30분 동안 교반하였다. SiCl4 (0.5ml, 7mmol)를 첨가하고, 혼합물을 질소 분위기 하에서 2 시간 동안 환류시켰다. 이어서, 6 mol dm- 3염산 (20 ml)을 혼합물에 첨가하고, 결과물을 여과한 다음, 여과물이 깨끗해질 때까지 메탄올로 세척하였다. 조생성물을 산화 알루미늄 (활성화, 염기성, Brockmann I, sigma-aldrich) 상에서 클로로포름/에틸아세테이트 (1/2)를 용출액으로 사용하여 컬럼 크로마토그래피를 수행하여 정제함으로써 화합물 5를 수득하였다 (청색 고체, 37.3%); mp. > 300 ℃; 1HNMR (300MHz, CDCl3) δH, ppm 0.84-0.87 (t, 12H, -CH3), 1.33 (s, 12H, -CH3), 1.72-1.75 (m, 8H, -CH2), 1.88-1.93 (m, 12H, -CH3), 2.34-2.65 (m, 8H, -CH2), 3.72-3.75 (m, 4H, -CH). MALDI-TOF mass-spectra: isotopic clusters peaking at m/z 1017.01 (calc'd for [M-Cl]+ 1016.69). Anal. Calcd. for C56H56N16Cl2Si: C, 63.93; H, 5.36; N, 21.30. Found: C, 63.67; H, 5.96; N, 20.88.
다이히드록시-치환된 실리콘 테트라피라지노폴피라진 (화합물 6a)의 합성
피리딘 (50 ml) 및 물 (50 ml) 중의 실리콘 테트라피라지노폴피라진 다이클로라이드 (화합물 5)의 현탁액을 오일 중탕, 120 ℃에서 18 시간 동안 교반하여 환류시켰다. 냉각 이후에, 암청색의 고체 생성물을 여과하였고, 잔류물을 물, 아세톤으로 세척하였다. 고체 생성물을 실리카 겔 상에서 클로로포름/메탄올 (20/1)을 용출액으로 사용하여 컬럼 크로마토그래피에 의해서 정제하였다. 화합물 6a (청색 고체, 65%); mp. > 300 ℃; 1HNMR (300MHz, CDCl3) δH, ppm 0.85-0.87 (t, 12H, -CH3), 1.33 (s, 12H, -CH3), 1.72-1.74 (m, 8H, -CH2), 1.89-1.93 (m, 12H, -CH3), 2.33-2.65 (m, 8H, -CH2), 3.71-3.77 (m, 4H, -CH); MALDI-TOF mass-spectra: isotopic clusters peaking at m/z 999.38 (calc'd for [M-OH]+ 998.25). Anal. Calcd. for C56H58N16O2Si: C, 66.25; H, 5.76; N, 22.07. Found: C, 66.34; H, 5.48; N, 22.38.
축방향으로 이치환된 실리콘 테트라피라지노폴피라진 유도체 (화합물 6b-c)의 합성에 대한 일반적 과정
톨루엔 중의 다양한 과량의 알코올 (메탄올, 헵탄올, p-아미노페놀), 실리콘 테트라피라지노폴피라진 이염화물 (1.0 g, 0.95 mmol) 및 피리딘 (1 ml)의 혼합물을 질소 하에서 24 시간 동안 환류시켰다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각시키고, 감압 하에서 건조 상태가 될 때까지 용매를 증발시켰다. 고체 생성물을 실리카 겔 상에서 클로로포름/메탄올 (20/1)을 용출액으로 사용하여 컬럼 크로마토그래피에 의해서 정제하였다.
6b (암청색 고체, 54%); mp. > 300 ℃; 1HNMR (300MHz, CDCl3) δH, ppm-2.22-2.13 (m, 6H, Si-O-CH3), 0.86-0.90 (t, 12H, -CH3), 1.33 (s, 12H, -CH3), 1.69-1.75 (m, 8H, -CH2), 1.90-1.94 (m, 12H, -CH3), 2.34-2.63 (m, 8H, -CH2), 3.71-3.76 (m, 4H, -CH); MALDI-TOF mass-spectra: isotopic clusters peaking at m/z 1012.28 (calc'd for [M-OCH3]+1013.14.69). Anal. Calcd. for C58H62N16O2Si: C, 66.77; H, 5.99; N, 21.48. Found: C, 66.32; H, 5.89; N, 21.91.
6c (암청색 고체, 56%); mp. > 300 ℃; 1HNMR (300MHz, CDCl3) δH, ppm-2.55-2.48 (m, 4H, Si-O-CH2), -1.95-1.90 (m, 4H, Si-O-CH2-CH2), -1.58-1.50 (m, 4H, Si-O-CH2-CH2-CH2), -0.54-0.46 (m, 4H, Si-O-CH2-CH2-CH2-CH2) 0.02-0.08 (m, 4H, Si-O-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2), 0.31-0.36 (m, 6H, Si-O-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3), 0.40-0.48 (m, 4H, Si-O-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2), 0.85-0.88 (t, 12H, -CH3), 1.33 (s, 12H, -CH3), 1.73-1.76 (m, 8H, -CH2), 1.90-1.93 (m, 12H, -CH3), 2.34-2.65 (m, 8H, -CH2), 3.71-3.78 (m, 4H, -CH); MALDI-TOF mass-spectra: isotopic clusters peaking at m/z 1097.42 (calc'd for [M-O(CH2)6CH3]+ 1096.44). Anal. Calcd. for C70H86N16O2 Si: C, 69.39; H, 7.15; N, 18.50%. Found: C, 69.85; H, 7.04; N, 18.16.
6d (암청색 고체, 50%) mp. > 300 ℃ 1H NMR (300 MHz, CDCl3) δH, ppm 0.84-0.86 (t, 12H, -CH3), 1.34 (s, 12H, -CH3), 1.72-1.77 (m, 8H, -CH2), 1.90-1.93 (m, 12H, -CH3), 1.96-2.00 (m, 2H, -NH2), 2.33-2.64 (m, 8H, -CH2), 3.71-3.75 (m, 4H, -CH) 4.78-4.85 (m, 4H, Ar-H); MALDI-TOF mass-spectra: isotopic clusters peaking at m/z 1090.25 (calc'd for [M-O(C6H4)NH2]+ 1089.36). Anal. Calcd. for C68H68N18O2Si: C, 68.20; H, 5.72; N, 21.05. Found: C, 68.48; H, 5.43; N, 21.43.
형광 양자 수율 실험들에서, 샘플의 농도는 0.01-0.03 범위에서 흡수 피크를 나타내도록 선택되었는 바, 이는 내부 여과 효과 (internal filter effect)를 방지하기 위한 것이다. 샘플은 λex 590nm에서 여기되었으며, 형광 발광은 λem=600-720nm의 범위에서 측정되었다.
형광 양자 수율의 측정
형광 양자 수율 (Φ)은 아연 프탈로시아닌 (테트라하이드로퓨란 중에서 ΦF=0.32)을 기준 물질로 하고, 하기 수학식 1을 사용하여 비교적 방법에 의해서 측정하였다:
[수학식 1]
Figure PCTKR2015009602-appb-I000009
상기 식에서, PL은 보정된 발광 스펙트럼 하의 통합된 영역이고, UV는 주어진 여기 파장에서 용액의 흡광도이며, 첨자 "A" 및 "ref"는 각각 미지 및 기준 용액들을 의미하고, "n"은 대응되는 용액의 굴절률을 의미한다.
합성예 2. 에틸렌 글리콜 사슬에 의해서 축방향으로 치환된 실리콘 (IV) 테트라피라지노폴피라진의 합성
하기 반응식 2에는 에틸렌 글리콜 사슬에 의해서 축방향으로 치환된 실리콘 (IV) 피라지노폴피라진의 합성 경로를 개략적으로 나타내었다.
[반응식 2]
Figure PCTKR2015009602-appb-I000010
실리콘 테트라피라지노폴피라진 유도체 (화합물 7)의 합성에 대한 일반적 과정
톨루엔 중의 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르 (4.75 mmol), 다이클로로-실리콘 테트라피라지노폴피라진 (화합물 5) (1.0 g, 0.95 mmol) 및 피리딘 (1 ml)의 혼합물을 질소 하에서 24 시간 동안 환류시켰다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각시키고, 감압 하에서 용매를 증발시킴으로써 건조하였다. 고체 생성물을 실리카 겔 상에서 클로로포름/메탄올 (10/1)을 용출액으로 사용하여 컬럼 크로마토그래피에 의해서 정제하였다.
비스 ( 트리에틸렌글리콜 모노메틸에테르 )-치환된 실리콘 테트라피라지노폴피라진 유도체 (화합물 7a)의 합성
(청색 고체, 52%); mp. > 300 ℃; 1HNMR (CDCl3 , 300MHz) δH, ppm -2.34 (t, 4H, Si-OCH2), 0.16 (t, 4H, CH2O), 0.87-0.92 (m, 12H, CH3), 1.34 (s, 12H, CH3), 1.75 (m, 12H, CH2), 1.90-1.93 (d, 12H, CH3), 2.37-2.66 (d, 8H, CH2), 2.47-2.66 (m, 4H, OCH2), 3.00-3.16 (d, 8H, OCH2), 3.10 (s, 6H, OCH3), 3.72-3.75 (m, 4H, CH); 13CNMR (150MHz, CDCl3) δ, ppm 170.4-170.3, 169.0-168.3, 147.0-145.3, 72.4,71.9, 71.4, 70.6-70.5, 71.3, 69.8, 69.4, 68.9, 68.7, 61.7, 58.7, 56.9-56.7, 55.3, 54.0-53.9, 31.8-31.7, 24.6, 20.6-20.5, 19.0, 10.7-10.5; MALDI-TOF mass-spectra: isotopic clusters peaking at m/z 1308.23 [calc'd for M+1307.62], 1145.32 [calc'd for [M-O(CH2CH2O)3CH3]+ 1144.44]; Anal. Calcd. for C70H86N16O8Si: C, 64.30; H, 6.63; N, 17.14. Found: C, 63.73; H, 6.42; N, 17.87.
비스 ( 폴리에틸렌글리콜 750 모노메틸에테르 )-치환된 실리콘 테트라피라지노폴피라진 유도체 (화합물 7b)의 합성
(청색 고체, 47%); mp. > 300 ℃, 1HNMR (CDCl3 , 300MHz) δH, ppm -2.34 (t, 4H, Si-OCH2), 0.08-0.10 (m, 4H, CH2O), 0.83-0.87 (brs, 12H, CH3), 1.29 (s, 12H, CH3), 1.65-1.73 (m, 4H, OCH2), 1.67-1.72 (t, 8H, CH2), 1.85-1.89 (d, 12H, CH3), 2.30-2.41 (m, 8H, CH2), 2.57 (s, 4H, OCH2), 2.70 (s, 4H, OCH2), 2.94-2.98 (m, 4H, OCH2), 3.17-3.20 (m, 4H, OCH2), 3.32 (s, 6H, OCH3), 3.58-3.66 (m,ca. 100H, OCH2), 3.80-3.84 (m, 4H, CH); 13CNMR (150MHz, CDCl3) δ, ppm 170.4-170.3, 168.5-168.3, 146.9-145.3, 72.4, 71.9, 70.6-70.2, 70.0, 69.3, 68.9-68.8, 68.6, 61.7, 59.0, 56.8, 56.7, 55.3, 54.0, 31.8, 24.6, 20.5, 19.0, 10.6; MALDI-TOF mass-spectra: isotopic clusters peaking at m/z 2454.35 [calc'd for M+2445.96], 1718.23 [calc'd for [M-O(CH2CH2O)16CH3]+ 1706.43]. C122H190N16O34Si: calcd. C 59.74, H 7.81, N 9.14; found: C 59.32, H 7.98, N 9.38.
비스 ( 폴리에틸렌글리콜 2000 모노메틸에테르 )-치환된 실리콘 테트라피라지노폴피라진 유도체 (화합물 7c)
(청색 고체, 50%); mp. > 300 ℃; 1HNMR (CDCl3 , 300MHz) δH, ppm -2.34 (t, 4H, Si-OCH2), 0.08-0.10 (m, 4H, CH2O), 0.83-0.87 (broads, 12H, CH3), 1.29 (s, 12H, CH3), 1.65-1.73 (m, 4H, OCH2), 1.67-1.72 (t, 8H, CH2), 1.85-1.89 (d, 12H, CH3), 2.30-2.41 (m, 8H, CH2), 2.57 (s, 4H, OCH2), 2.70 (s, 4H, OCH2), 2.94-2.98 (m, 4H, OCH2), 3.17-3.20 (m, 4H, OCH2), 3.32 (s, 6H, OCH3), 3.58-3.66 (m, ca.324 H, OCH2), 3.80-3.84 (m, 4H, CH); 13CNMR (150MHz, CDCl3): δ, ppm 170.4-170.3, 168.5-168.3, 146.9-145.3, 72.4, 71.9, 70.6-70.2, 70.0, 69.3, 68.9-68.8, 68.6, 61.7, 59.0, 56.8, 56.7, 55.3, 54.0, 31.8, 24.6, 20.5, 19.0, 10.6; MALDI-TOF mass-spectra: isotopic clusters peaking at m/z 4921.34 [calc'd for M+4920.13], 2951.8 [calc'd for [M-O(CH2CH2O)44CH3]+2955.1]. C234H414N16O90Si: calcd. C57.12, H8.48, N4.56; found: C56.87, H7.99, N5.28.
형광 양자 수율의 측정
형광 양자 수율 (Φ)은 아연 프탈로시아닌 (테트라하이드로퓨란 중에서 ΦF=0.32)을 기준 물질로 하고, 하기 수학식 1을 사용하여 비교적 방법에 의해서 측정하였다:
[수학식 1]
Figure PCTKR2015009602-appb-I000011
상기 식에서, PL은 보정된 발광 스펙트럼 하의 통합된 영역이고, UV는 주어진 여기 파장에서 용액의 흡광도이며, 첨자 "A" 및 "ref"는 각각 미지 및 기준 용액들을 의미하고, "n"은 대응되는 용액의 굴절률을 의미한다. ZnPc를 표준 물질로 사용하였으며, 이는 THF 중에서 Φref=0.32이다.
형광 양자 수율 실험들에서, 샘플의 농도는 0.01-0.03 범위에서 흡수 피크를 나타내도록 선택되었는 바, 이는 내부 여과 효과 (internal filter effect)를 방지하기 위한 것이다. 샘플은 λex590nm에서 여기되었으며, 형광 발광은 λem=600-720nm의 범위에서 측정되었다.
싱글렛 산소 양자 수율의 측정
싱글렛 산소의 양자 수율 (ΦΔ)을, 화학적 트랩 1,3-다이페닐이소벤조퓨란 (DPBF)의 분해를 이용하여, 종래 공지된 과정 (Musil Z., Zimcik P., Miletin M., Kopecky K., Link M. Petrik P., Schwarz J. Journal of Porphyrins and Phthalocyanines 10, 122 (2006)에 따라서 THF 중에서 측정하였다. 아연-프탈로시아닌 (ZnPc)을 기준 물질로 사용하였다 (THF 중에서 ΦΔ = 0.53; Kaestner L., Cesson M., Kassab K., Christensen T., Edminson P. D., Cook M. J., Chambrier I., Jori G. Photochemical and Photobiological sciences 2, 660 (2003)). 구체적으로, 하기 과정에 따라서 수행하였다: THF 중의 DPBF 스톡 용액 (6 × 105m, 1.5mL)을 10 × 10 mm 쿼츠 광학 셀로 옮기고, 1분 동안 산소를 기포발생시켰다. 이어서, THF 중의 테스트된 염료 스톡 용액 소정량을 첨가하였다. Q-밴드 최대값에서의 최종 염료 용액의 흡광도는 항상 약 1.5였다. 이어서, 용액을 교반하고, 590 nm 레이저 광원을 사용하는 5m/W/cm2의 광을 사용하여 정해진 시간 동안 각각 조사하였다. 광감작 반응의 결과로서 DPBF의 흡광도 감소 (417nm)를 모니터링하였다. 모든 실험들은 3회 수행하였으며, 제시된 데이터는 3회 실험들의 평균값을 나타낸다 (예측 오류 10%). 싱글렛 산소 양자 수율 (ΦΔ)을 하기 수학식 2를 사용하여 계산하였다:
[수학식 2]
Figure PCTKR2015009602-appb-I000012
상기 식에서,
Figure PCTKR2015009602-appb-I000013
는 표준 ZnPc (THF 중에서 0.53)에 대한 싱글렛 산소 양자 수율을 의미하고, R 및 Rstd는 DPBF 광퇴색 속도를 나타내며, Iabs 및
Figure PCTKR2015009602-appb-I000014
는 각각 샘플 및 표준 물질에 의한 흡광 속도를 나타낸다.
결과
축방향으로 이치환된 미응집된 실리콘 피라지노폴피라진의 합성
1) 합성
합성 경로는 상기 반응식 1에 요약하였다. 다이아미노말레오니트릴 (DAMN)은 2,3-이치환된 5,6-다이시아노피라진 및 관련 화합물들의 합성을 위해서 잘 알려진 출발물질이다 (Jang C. K., Byun S. H., Kim S. H., Lee D. K., Jaung J. Y. Journal of Porphyrins and Phthalocyanines 13, 794 (2009)). 캄포르퀴논을 DAMN과 함께 p-톨루엔술폰산을 촉매로서 사용하여 축합 반응에 의해서 5,9,9-트리메틸-5,6,7,8-테트라하이드로-5,8-메타노퀴녹살린-2,3-다이카르보니트릴에 반응시켰다. 화합물 3으로부터, 소듐 메톡사이드의 존재 하에서 건조 암모니아를 메탄올 용액 중으로 기포발생시키면서, 대응되는 1,3-다이이미노이소인돌린 (화합물 4)를 제조하였으며, 이를 퀴놀린 중에서 2 시간 동안 SiCl4로 처리함으로써, 실리콘 (IV) 테트라피라지노폴피라진 (화합물 5)를 제조하였다.
축방향으로 이치환된 실리콘 피라지노폴피라진 (화합물 6b-d)을, 톨루엔 중의 피리딘 존재 하에서 각각 실리콘 피라지노폴피라진 다이클로라이드 (화합물 5), 메탄올, n-헵탄올 또는 4-아미노페놀을 18 시간 동안 환류시킴으로써 제조하였다. 축방향으로 이히드록시-치환된 실리콘 피라지노폴피라진 (화합물 6a)의 경우에는, 반응을 전술한 바와 동일한 과정에 의해서 진행하였지만, 톨루엔을 첨가하지 않았다.
모든 새로운 화합물들은 퓨리에 변환 적외선 (FT-IR), 1H-NMR, MS 스펙트로스코피 및 원소 분석과 같은 다양한 스펙트럼 방법에 의해서 특성화하였다. 모든 측정 결과는 예측된 분자 구조와 일치하였다.
실리콘 테트라피라지노폴피라진 (화합물 6a-d)의 1H-NMR 측정 결과, 예측된 숫자의 지방족 및 방향족 양성자의 총 개수와 각각 일치하였다. 화합물 6b의 1H-NMR 스펙트럼에서, 화합물 6b의 축방향으로 치환된 CH3기에 해당하는 신호는 -2.17ppm 근방에서 관찰되는 바, 이는 도 1에 도시된 바와 같이 피라지노폴피라진 고리의 18 π-전자 시스템에 의해서 생성된 자기적 이방성의 결과이다. 화합물 6c는 유사한 현상으로 관찰되었다. 화합물 6a의 실리콘에 배위결합하는 두 개의 히드록실기의 양성자를 관찰하는 것은 불가능하였다. 특정 히드록실 양성자 공명의 부존재는 특히 물 또는 메탄올과 같은 양성자성 용매들에서 일반적으로 관찰되는 현상이다. 비록 NMR 연구를 위한 용매로서 DMSO를 사용하였고, 이는 대부분의 경우 양성자 신호를 "변경"하는 경향이 있지만, Si(IV)에 배위결합된 두 개의 히드록실기의 공명을 관찰할 수는 없었다. 이는 아마도 인접한 금속 이온의 특수 효과에 기인한 것이다.
합성된 실리콘 테트라피라지노폴피라진 (화합물 6)의 질량 스펙트럼을 MALDI-TOF 질량 스펙트로스코피를 사용하여 확인하였다. 화합물 6a, 6b, 6c 및 6d의 분자 이온 피크들은 각각 998.25 [M-OH]+, 1013.14 [M-OCH3]+, 1097.42 [M-O(CH2)6CH3]+ 및 1090.15 [M-OC6H4NH2]+에서 측정되었다.
2) 광학적 특성 및 응집 특성
도 2에는, 축방향으로 치환된 실리콘 테트라피라지노폴피라진 복합체 (화합물 6a-d)의 UV-vis 스펙트럼이 도시되어 있으며, 이로부터 강한 Q-밴드 피크가 관찰되는 바, 이는 최고준위 점유 분자궤도 (HOMO)로부터 최저준위 점유 분자궤도 (LUMO)로의 π → π* 전이에 기인한 것이다. 화합물 6a-d가 THF 중에서 모노머 상태이기 때문에, 353-354nm 근방에서 B-밴드 및 619-622nm 근방에서 단일의 좁은 Q-밴드가 관찰되었다. 모든 화합물들은 THF 중에서 미응집된 프탈로시아닌의 특징적인 UV-vis 흡수 스펙트럼을 나타내었다. 또한, 화합물 6은 축방향 치환들에 의해서 파장 영향을 받지 않았다.
프탈로시아닌의 응집은 그 광화학적, 광물리적, 전기화학적 및 스펙트럼 특성들에 영향을 미쳤다. 일반적으로, 응집은 농도, 온도, 용매의 극성, 치환기의 종류 및 결합된 금속 이온에 의해서 결정된다 (Enkelkamp H., Nolte R. J. N. Journal of Porphyrins and Phthalocyanines 4, 454 (2000); Dominguez D. D., snow A. W., Shirk J. S., Pong P. S. Journal of Porphyrins and Phthalocyanines 5, 582, (2001)). 화합물 6a-d의 응집 특성을 THF, 클로로포름, 에틸 아세테이트, DMF 및 DMSO와 같은 다양한 용매들 중에서 측정하였다. 축방향으로 치환된 실리콘 테트라피라지노폴피라진 복합체 (화합물 6a-d)는 도 3에 도시된 바와 같이 THF, 클로로포름, 에틸 아세테이트, DMF 및 DMSO 중에서 어떠한 응집 특성도 나타내지 않았다. 흡광도에 대해서 어떠한 유의미한 용매화 발색효과 (solvatochromic effect)도 존재하지 않았다.
도 4는 다양한 농도에서 클로로포름 중 화합물 6c의 UV-vis 스펙트럼을 보여준다. 화합물 6c의 농도가 증가함에 따라서, Q-밴드 흡수 또한 증가하였으며, 축방향으로 치환된 실리콘 테트라피라지노폴피라진의 미응집으로 인한 새로운 흡수 밴드는 관찰되지 않았다. 화합물 6c는 클로로포름 중 0 내지 10 μmol dm-3의 농도 범위에서는 응집 특성을 나타내지 않았다. 따라서, 화합물 6c는 Beer-Lambert 법칙을 따랐다 (Ahmet B, Durmus Y, Cigdem Y. Turkish Journal of Chemistry 38, 1135 (2014)). 이러한 사항은 다른 실리콘 테트라피라지노폴피라진 복합체들에 대해서도 관찰되었다.
하기 표 1은 화합물 6의 광화학적 및 광물리적 데이터들을 보여준다. 모든 합성된 실리콘 테트라피라지노폴피라진은 중성 용액 조건의 가시 광선 하에서 적색 형광을 발광하였다. 화합물 6의 방출 최대값은 622nm에서 관찰되었고, THF 중 590nm에서 여기되었다. 화합물 6은 3nm 미만의 작은 Stokes' 시프트를 나타내었는 바, 흡수된 광 에너지를 형광으로 에너지 전환함에 있어서 높은 효율을 갖는다는 점을 의미한다.
[표 1]
Figure PCTKR2015009602-appb-I000015
a: B-밴드
b: Q-밴드
c: 590nm에서 여기
d: THF 중 미치환된 아연 프탈로시아닌 (ΦF = 0.32)을 사용
형광 양자 수율 (ΦF)은, 흡수된 양자수에 대한 발광된 양자수의 비율로 정의되는 바, 축 방향으로 치환된 실리콘 테트라피라지노폴피라진 (화합물 6a-c)은 각각 0.72, 0.66 및 0.58로서 높은 수치를 나타내었다. 치환기의 길이가 증가함에 따라서, 형광 양자 수율은 감소하는 경향이 있다. 일반적으로, 형광 양자 수율의 감소에는 두 가지 타입이 있다. 그 중 하나는 내부 변환 (internal conversion) 및 진동 완화 (vibration relaxation)로서, 이는 에너지 감소 및 양자 수율 감소를 초래한다. 다른 하나는, 여기된 전자들이 시스템간 교차에 의해서 트리플렛 상태로 변화하는 것 때문이며, 이는 양자 수율 감소를 초래한다. 본 발명에서는 후자로 인해서 양자 수율 감소가 초래된 것으로 보이는 바, 이는 다른 프탈로시아닌류에 비해서 Stokes' 시프트가 매우 낮으며, 내부 변환 또는 진동 완화가 발생될 가능성이 거의 없기 때문이다. 또한, 화합물 6d의 형광 양자 수율은 다른 것들보다 심하게 낮은데, 이는 화합물 6d의 축방향으로 치환된 화합물 아닐린이 형광 소광 능력을 갖기 때문이다.
에틸렌글리콜 사슬로 축방향으로 치환된 실리콘 테트라피라지노폴피라진의 합성
1) 합성
합성 경로는 상기 반응식 2에 요약하였다. 화합물 5까지의 합성은 전술한 바와 동일하다. 환류 톨루엔 중 피리딘의 존재 하에서 화합물 5를 HO-(CH2CH2O)n-CH3와 반응시킴으로써 적당한 수율로 축방향으로 치환된 화합물 7a-7c를 제조하였다.
MALDI-TOF MS 데이터의 경우, 측정된 수치는 계산된 수치들보다 하나의 z-축 치환기 분자량 정도로 낮았는 바, 이는 분석 도중에 발생되는 z-축 치환기의 단편화로 인한 것이다. 도 5는 화합물 7b의 MALDI-TOF 질량 스펙트럼을 보여주며, 이는 두 가지 주된 분자 M+및 [M-O(CH2CH2O)nCH3]+종들에 해당하고, 44 질량 단위만큼 분리되는 바, 이는 폴리(에틸렌 글리콜) 중 반복 단위의 분자량에 해당하는 것이다.
2) 광학적 특성 및 응집 특성
도 6은 THF (6a) 및 물 (6b) 중의 실리콘(IV) 테트라피라지노폴피라진 (화합물 7a-c)의 UV-vis 스펙트럼을 도시한 것이다. 모든 화합물들은 622nm에서 Q-밴드 영역 중 미응집된 프탈로시아닌의 특징적인 UV-vis 흡수 스펙트럼을 나타내었다. 또한, 화합물 7b 및 7c는 물 매체 중에서 응집 없이 가용성을 나타내었다. 화합물 7 은 축 방향에서 치환기들에 관계없이 흡수 파장에서 별다른 차이를 나타내지 않았다.
이러한 화합물들의 미응집된 특성화는 PDT 응용면에서 매우 중요한데, 이는 응집이 테트라피라지노폴피라진 분자의 트리플렛 수명을 매우 단축시키고 전체적인 광감작 효율을 현저하게 감소시키는 비조사성 에너지 완화 경로를 제공하기 때문이다 (Lo P. C., Huang J. D., Diana Y. Y. C., Elaine Y. M. C., Fong W. P., Ko W. H., Dennis K. P. Ng. Chemistry-A Eurpean Journal 10, 4831 (2004)). 응집은 농도, 온도, 용매, 치환기의 특성, 및 결합된 금속 이온에 의존한다 (Zekeriya B, Dilek C. SpectroChimica Acta Part A 98, 178 (2012)). 실리콘 (?) 테트라피라지노폴피라진 (화합물 7)은 도 7에 도시된 바와 같이 DMF, DMSO, 에틸 아세테이트, THF 및 물 중에서 어떠한 응집도 나타내지 않았다. 흡광에 대해서 어떠한 유의미한 용매화 발색 효과도 존재하지 않았다.
이에 더해서, 또한 화합물 7a의 응집 특성을 클로로포름 중 다양한 농도들에서 모니터링되는 스펙트로스코피에 의해서 분석하였다.
도 8에서, 농도가 증가함에 따라서, Q 밴드 흡수의 강도 또한 증가하였으며, 어떠한 테트라피라지노폴피라진에 대해서도 응집종으로 인한 새로운 밴드가 관찰되지는 않았다. 따라서, 화합물 7a는다양한 농도 조건에서 클로로포름 중 응집 특성을 나타내지 않았으며, 1 내지 20 μmol dm-3의 농도 범위에서 Beer-Lambert 법칙을 따랐다. 또한 화합물 7b 및 7c 도 동일한 특성을 나타내었다.
3) 광화학적 및 광물리학적 특성
하기 표 2에는 화합물 7a, 7b 및 7c에 대한 광화학적 및 광물리적 데이터들을 나타내었다.
[표 2]
Figure PCTKR2015009602-appb-I000016
a: 590nm에서 여기
b: 기준 물질로서 THF 중 미치환된 아연 프탈로시아닌 (ΦF = 0.32)을 사용
c: 기준 물질로서 THF 중 미치환된 아연 프탈로시아닌 (ΦΔ = 0.53)을 사용
d: 물 중
화합물 7의 형광을 측정하기 위해서, THF 중 590nm에서 여기된 경우, 조사된 화합물 7 은 발광 최대값이 624nm 영역에 있는 강한 형광을 발광하였다. Stokes'시프트는 여기 상태에서 에너지 손실을 나타내었으며, 기저 상태에서 작은 Stokes'시프트가 나타나는 것과 비교하여 적은 구조적 변화가 나타났다. 실리콘 테트라피라지노폴피라진 복합체들은 작은 Stokes' 시프트 수치와 함께 적색 형광을 나타내었는 바, 이는 흡수된 광에너지가 형광으로 변환됨에 있어서 우수한 효율을 갖는다는 것을 의미한다.
도 9는 가시광 하에서 화합물 7의 적색 발광 특성을 보여준다. 중성 용액 조건 중의 가시광 하에서 화합물 7의 극단적인 적색 발광 현상이 나타났다. 이는 화합물 7의 분자간 상호작용이 잘 발생되지 않는다는 것으로 해석될 수 있으며, 그 이유는 발색원의 용해도가 매우 높고, 임의의 이성질체 보르난 치환기 및 부피가 큰 치환기가 축 방향에서 방해하여 분자들 사이의 접근을 억제하기 때문일 것이다.
흡수된 양자수에 대한 발산된 양자수의 비율로 정의되는 축방향으로-이치환된 실리콘(IV) 테트라피라지노폴피라진 (화합물 7)의 형광 양자 수율 (ΦF)은 다소 놀라운 것이었는데, 모든 화합물들에 대해서 매우 높은 수치가 도출되었다. 화합물 7b는 특히 매우 높은 형광 양자 수율을 나타냈다.
싱글렛 산소의 측정된 양자 수율 크기는 많은 인자들에 의해서 영향을 받는 바: 이에는 트리플렛 여기 상태 에너지 및 수명, 싱글렛 산소를 억제하는 치환기 및 용매들의 능력, 트리플렛 여기 상태와 기저 상태 산소 사이에서 에너지 전달의 효율성이 포함된다.
도 10은 417nm에서 THF 중 화합물 7a에 의해서 DPBF가 흡광 억제되는 것을 보여준다. 화합물 7b및 7c의 싱글렛 산소 수율은 각각 0.54 및 0.62로 계산되었다. 화합물 7c의 증가된 싱글렛 산소 수율은 PEG 사슬들의 개수가 더 많기 때문으로 볼 수 있으며, 이러한 사슬들은 그 응집을 방해하고 여기 상태 소광을 방해한다. 그러나, 가장 짧은 에틸렌 글리콜 치환기를 갖는 화합물 7a는 가장 높은 싱글렛 산소 양자 수율을 나타내었다. 이러한 현상으로부터, 에틸렌 글리콜 단위의 길이가 길수록 높은 소수성을 갖는 화합물 7a의 친수성을 증가시킨다는 것을 추측할 수 있다. 따라서, 화합물 7b 및 7c의 싱글렛 산소 양자 수율은 유기 용매 중 화합물 7a의 해당 수치보다 낮았다.
종합하면, 본 발명에서는 경계 위치들에서 보르난기를 함유하는 미응집된 실리콘 (IV) 테트라피라지노폴피라진을 성공적으로 합성하였다. 실리콘 테트라피라지노폴피라진의 축 위치가 다양한 알코올에 의해서 알콕시기로 치환되었다. 폴피라진 6 및 7은 THF, 클로로포름, DMF 및 DMSO 중에서 만족스런 용해도를 갖는다. 그 UV-visible 스펙트럼은 미응집된 프탈로시아닌의 전형적인 형태를 나타낸다. 또한, 그들은 높은 농도 범위에서 Beer-Lambert 법칙을 따른다. 화합물 6 및 7이 중성 용액 중 가시광선 하에서 극단적인 적색 발광을 하는 점이 관찰되었다. 화합물 6d를 제외하고는, 축방향으로 치환된 실리콘 테트라피라지노폴피라진은 더 높은 형광 양자 수율을 나타내었다. 화합물 6d는매우 낮은 형광 양자 수율을 나타내었는 바, 이는 형광 소광자로 알려진 축방향으로 치환된 아닐린기 때문이다. 축방향으로 치환된 알콕시 사슬의 길이가 증가함에 따라서, 형광 양자 수율은 감소하였는데, 이는 여기된 전자들이 시스템간 교차에 의해서 트리플렛 상태로 수송되기 때문이다.
또한, 화합물 7의 싱글렛 산소 발생 양자 수율은 참조 물질인 미치환된 Zn Pc와 비교할 때, 매우 높은 수치였다. 분자의 여기된 전자들이 트리플렛 상태로 수송될 때, 싱글렛 산소 양자 수율 또한 높았다. PEG 사슬이 길어질수록, 폴피라진의 더 많은 전자들이 트리플렛 상태로 수송되었다. 따라서, 화합물 7c의 싱글렛 산소 양자 수율은 화합물 7b보다 더 높았다. THF 중 화합물 7A의 싱글렛 산소 양자 수율이 합성된 화합물들 중에서 가장 높았다. 화합물 7a는 가장 소수성 특성을 나타내는 바, 이로 인해서 유기 용매 중에서 높은 싱글렛 산소 양자 수율이 얻어졌다.
마지막으로, 축방향으로 PEG-치환된 테트라피라지노폴피라진은 물 중에서 응집되지 않고 우수한 용해도를 나타낼 뿐만 아니라, 흡수, 형광, 싱글렛 산소 발생과 같은 적당한 특성들을 나타낸다. 이러한 특성들에 기초해서, 본 발명에 따른 화합물은 광동력학 치료법 또는 바이오 영상화와 같은 분야에서 광감작제로서 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 화합물의 바이오 영상화 및 광감작 치료법에의 적용
본 실시예에서는, 본 발명에 따른 실리콘 테트라피라지노폴피라진을 사용하여 광동력학적인 진단을 수행하였으며, 이와 동시에 암 세포들에 대한 치료를 병행하였다. 종래 통상적인 치료진단제와는 달리, 본 발명에서는 화학적 약물 및 형광 염료의 도입 없이, 간단한 컨주게이션 과정에 의해서 엽산-폴리에틸렌글리콜-폴피라진 (FA-PEG-PC) 접합체를 합성하였다. 합성된 FA-PEG-PC 접합체는 1H-NMR 스펙트로미터에 의해서 확인하였다. 레이저 조사 조건 하에서 FA-PEG-PC 접합체의 싱글렛 산소 발생 효율은 RF-스펙트로플루오로미터에 의해서 확인하였다. 이어서, FA-PEG-PC 접합체의 세포 내부화 양상 및 영상화 효율은 CLSM 및 세포내 형광 강도에 의해서 관찰하였다.
합성예 3
하기 반응식 3에는 폴리에틸렌-피라지노폴피라진 (PEG-PC) 접합체의 합성 경로를 개략적으로 나타내었다.
[반응식 3]
Figure PCTKR2015009602-appb-I000017
폴리에틸렌-피라지노폴피라진 (PEG-PC) 접합체의 합성을 위한 일반적 과정
톨루엔 중의 폴리에틸렌글리콜 (4.75 mmol), 다이클로로-실리콘 테트라피라지노폴피라진 (화합물 5) (1.0 g, 0.95 mmol) 및 피리딘 (1 ml)의 혼합물을 질소 하에서 24 시간 동안 환류시켰다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각하고, 용매를 감압하에서 증발시켜 건조하였다. 고체 생성물을 클로로포름/메탄올 (10/1)을 용출액으로 사용하여 실리카 겔 상에서 컬럼 크로마토그래피에 의해서 정제하였다.
비스 ( 폴리에틸렌글리콜 2000)-치환된 실리콘 테트라피라지노폴피라진 유도체 ( PEG2K-PC)
(청색 고체, 50%); mp. > 300 ℃; 1HNMR (CDCl3 , 300MHz) δH, ppm -2.34 (t, 4H, Si-OCH2), 0.08-0.10 (m, 4H, CH2O), 0.83-0.87 (broads, 12H, CH3), 1.29 (s, 12H, CH3), 1.65-1.73 (m, 4H, OCH2), 1.67-1.72 (t, 8H, CH2), 1.85-1.89 (d, 12H, CH3), 2.30-2.41 (m, 8H, CH2), 2.57 (s, 4H, OCH2), 2.70 (s, 4H, OCH2), 2.94-2.98 (m, 4H, OCH2), 3.17-3.20 (m, 4H, OCH2), 3.32 (s, 6H, OCH3), 3.58-3.66 (m, ca.320 H, OCH2&OH), 3.80-3.84 (m, 4H, CH); MALDI-TOF mass-spectra: isotopic clusters peaking at m/z 4890.74 [calc'd for M+4891.88], 2935.82 [calc'd for [M-O(CH2CH2O)44CH3]+ 2936.56]. C232H410N16O90Si: calcd. C 56.96, H 8.45, N 4.58; found: C 56.83, H 8.24, N 4.91.
비스 ( 폴리에틸렌글리콜 4000)-치환된 실리콘 테트라피라지노폴피라진 유도체 ( PEG4K-PC)
(청색 고체, 50%); mp. > 300?; 1HNMR (CDCl3 , 300MHz) δH, ppm -2.34 (t, 4H, Si-OCH2), 0.08-0.10 (m, 4H, CH2O), 0.83-0.87 (broads, 12H, CH3), 1.29 (s, 12H, CH3), 1.65-1.73 (m, 4H, OCH2), 1.67-1.72 (t, 8H, CH2), 1.85-1.89 (d, 12H, CH3), 2.30-2.41 (m, 8H, CH2), 2.57 (s, 4H, OCH2), 2.70 (s, 4H, OCH2), 2.94-2.98 (m, 4H, OCH2), 3.17-3.20 (m, 4H, OCH2), 3.58-3.66 (m, ca.678H, OCH2&OH), 3.80-3.84 (m, 4H, CH); MALDI-TOF mass-spectra: isotopic clusters peaking at m/z 8765.32 [calc'd for M+8768.50], 4872.96 [calc'd for [M-O(CH2CH2O)44CH3]+4874.88]. C408H762N16O178Si: calcd. C 55.89, H 8.76, N 2.56; found: C 55.21, H 8.89, N 2.61.
FA-PEG-PC 접합체의 합성을 위한 일반적 과정
PEG-PC 접합체 및 FA를 하기 서술한 바와 같이 DMSO 중에서 컨주게이션시켰다. FA (134 μmol)를 DMSO (3mL) 중에 용해시켰다. PEG-PC (4.5 μmol)를 DMSO (10mL) 중에 용해시키고, 2몰 당량의 N,N '-다이시클로헥실카르보다이이미드 (DCC) 및 N-히드록시숙신이미드 (NHS)를 첨가하였으며, PEG-PC 접합체는 격렬히 교반하며 DMSO 중에 용해시켰다. FA 및 PEG-PC 접합체 용액이 완전히 용해된 다음, 서서히 혼합하고, 반응 혼합물을 실온에서 24 시간 동안 온건하게 교반하였다. 반응 혼합물을 증류수에 대해서 3일 동안 투석시킴으로써 미접합된 반응물 및 DMSO를 제거하였다. 최종 용액을 급속냉동 건조 및 감압 동결건조하였다. 1HNMR스펙트럼을 실온에서 500MHz Bruker NMR Spectrometer (Bruker, Germany)를 사용하여 중수소화된 디메틸 설폭사이드 (DMSO-d6)중에서 기록하였다.
싱글렛 산소 발생의 측정
싱글렛 산소 (1O2)의 발생은, 독립적인 방법으로서, 형광 스펙트로스코피를 이용하여 9, 10-다이메틸안트라센 (DMA, 싱글렛 산소 소광 물질)을 화학적으로 검출함으로써 관찰하였다. DMA (20 μM)를 증류수 중에서 FA-PEG-PC 접합체와 혼합하였다. 용액을 3 J cm-2 670nm 레이저 광원으로 조사하였다. DMA 형광 강도의 싱글렛 산소-유도된 감소 (Ex 360nm 및 Em 380-550nm)를 0-40분, 및 45분에 RF-스펙트로플루오로미터 (RF-5301PC, Shimadzu, Japan)를 사용하여 기록하였다. 미조사 조건의 증류수 중 FA-PEG-PC 접합체들을 표준으로 사용하였다.
결과
합성
합성 방법은 상기 반응식 3에 요약되어 있다. 화합물 5까지의 합성은 전술한 바와 같다. 폴리에틸렌글리콜-폴피라진 (PEG-PC) 접합체는 실리콘 피라지노폴피라진 다이클로라이드를 톨루엔 중 피리딘의 존재 하에서, 각각 폴리에틸렌글리콜 2000 또는 4000과 함께 18시간 동안 환류시킴으로써 제조하였다. 광감작제의 PEG화는 물 중에서 친수성을 부여하는 과정이다. 암세포들을 표적화하기 위해서, 본 발명에서는 FA 수용체를 적용하였는 바, 이는 친수성 광감작제에서 과발현된 암세포들에서의 표적 물질이다. FA -PEG-PC 접합체는 정제된 PEG-PC 접합체를 사용하여 합성하였다. 합성된 PEG-PC 및 FA-PEG-PC 접합체는 1H-NMR을 사용하여 확인하였다. 도 11a 및 11b로부터, FA-PEG-PC 접합체의 피크를 PEG-PC 접합체 및 FA의 피크와 비교하였을 때, FA-PEG-PC 접합체의 합성이 성공적이었음을 알 수 있다.
싱글렛 산소 발생
도 12에서, FA-PEG-PC 접합체의 싱글렛 산소 발생 효율을 DMA (싱글렛 산소 소광 물질)를 검출물질로 사용하여 검출하였다. 360 nm에서의 DMA 형광 밴드의 강도는 감소하였는 바, 이는 많은 유기 용매들 및 물에서 DMA와 1O2가 반응하기 때문이다. 일반적으로, 물 중에서 응집된 유리 폴피라진은 DMA 형광에 있어서 차이점을 보이지 않는데, 이는 그들이 수성 조건에서는 싱글렛 산소를 생성하지 않기 때문이다. 미조사 상태에서 물에 용해된 FA-PEG-PC 접합체와 DMA와의 혼합물을 표준물질로 사용하였다. FA -PEG-PC 접합체는 레이저 조사 조건 하에서는 현저하게 싱글렛 산소를 생성하였는 바, 이에 의해서 DMA의 형광 감소가 야기되었다. 결과적으로, FA-PEG-PC 접합체는 광동력학적 요법에 사용될 수 있다.
종합하면, 본 실시예에서는, 본 발명에 따른 축방향으로 치환된 실리콘 테트라피라지노폴피라진이 광동력학적 진단에 사용될 수 있음을 입증하였다. 합성된 FA-PEG-PC 접합체는 물에서 우수한 용해도를 나타내는 바, 이러한 물질이 수성 조건 하에서 싱글렛 산소를 생성할 수 있다는 점을 의미한다. 실제로, FA-PEG-PC 접합체의 싱글렛 산소 생성은 레이저 조사 조건 하에서 DMA의 형광 감소에 의해서 측정되었다.
본 발명에 따른 테트라피라지노폴피라진 유도체는 축방향에 다양한 알코올 화합물로 치환됨으로써, 용매에 대한 용해도가 현저히 증가되었고, 광학적, 열적 특성도 개선되었을 뿐만 아니라, 높은 양자효율과 긴 형광수명을 가지므로, 광역학 치료를 위한 광감작제로 적용가능하다.

Claims (13)

  1. 하기 [화학식 I]로 표시되는 광역학 치료용 테트라피라지노폴피라진 유도체:
    [화학식 I]
    Figure PCTKR2015009602-appb-I000018
    상기 [화학식 I]에서,
    R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 하이드록시기, C1-C7의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C2-C20의 아릴옥시기 또는 C2-C50 알킬렌 글리콜의 잔기이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 글리세롤, 2,2-프로판디올, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 및 폴리부틸렌글리콜의 잔기로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 광역학 치료용 테트라피라지노폴피라진 유도체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 -OH, -O-(CH2)nCH3, -O-Ar-R, 또는 -O-[CH2CH2O]m-CH3이고, 상기 n은 0 내지 6의 정수이고, m은 1 내지 44의 정수이며, Ar은 C2-C20의 아릴기이고, R은 아민기인 것을 특징으로 하는 광역학 치료용 테트라피라지노폴피라진 유도체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 광역학 치료용 테트라피라지노폴피라진 유도체와 암세포 표적 물질과의 접합체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 암세포 표적 물질은 엽산인 것을 특징으로 하는 접합체.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 광역학 치료용 테트라피라지노폴피라진 유도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 광감작제용 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    600 내지 800 ㎚의 파장의 광에 대해 광감작 활성을 보이는 것을 특징으로 하는 광역학 치료용 테트라피라지노폴피라진 유도체.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 테트라피라지노폴피라진 유도체를 유효성분으로 포함하는 암의 광역학 치료용 또는 광역학 진단용 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 테트라피라지노폴피라진 유도체는 600 내지 800 ㎚의 파장의 광에 대해 광감작 활성을 보이는 것을 특징으로 하는 암의 광역학 치료용 또는 광역학 진단용 조성물.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 암은 유방암, 폐암, 위암, 간암, 혈액암, 뼈암, 췌장암, 피부암, 머리 또는 목암, 피부 또는 안구 흑색종, 자궁육종, 난소암, 직장암, 항문암, 대장암, 난관암, 자궁내막암, 자궁경부암, 소장암, 내분비암, 갑상선암, 부갑상선암, 신장암, 연조직종양, 요도암, 전립선암, 기관지암, 및 골수암으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 암의 광역학 치료용 또는 광역학 진단용 조성물.
  11. 하기 [화학식 II]로 표시되는 화합물과 알코올 화합물을 염기의 존재 하에 반응시키는 단계를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 제1항에 따른 광역학 치료용 테트라피라지노폴피라진 유도체의 제조방법:
    [화학식 II]
    Figure PCTKR2015009602-appb-I000019
    .
  12. 제11항에 있어서,
    상기 염기는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 나트륨 메톡사이드, 나트륨 에톡사이드, 나트륨 t-뷰톡사이드, 칼륨 t-뷰톡사이드, 수소화나트륨, 수소화칼륨, 나트룸, 칼륨, 나트륨 아마이드, 칼륨 아마이드, 나트륨 비스(트라이메틸실릴)아마이드 및 칼륨 비스(트라이메틸실릴)아마이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 광역학 치료용 테트라피라지노폴피라진 유도체의 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 [화학식 II]로 표시되는 화합물은 하기 [화학식 III]으로 표시되는 화합물과 실리콘 화합물을 반응시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 광역학 치료용 테트라피라지노폴피라진 유도체의 제조방법:
    [화학식 III]
    Figure PCTKR2015009602-appb-I000020
    .
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