專利名稱：二氫卟吩類光敏劑及其制備和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬光敏劑及其制備和應用領域，特別是涉及一種二氫卟吩類光敏劑及其制備和應用。

背景技術：
光動力療法是近20年發(fā)展起來的一種最有前途的新技術。自20世紀70年代進入臨床研究以來，已經在腫瘤的治療上取得了突破進展，目前光動力療法不僅局限于惡性腫瘤的治療，在其他多種疾病的治療中也表現出良好的前景。
在光動力治療中，光敏劑作為能量的載體、反應的橋梁而起著決定性的作用。第一代光敏劑是以1993年在荷蘭上市的第一個光敏劑photofrin II為代表，它是組成復雜的血卟啉衍生物的混合物，其適應癥為腫瘤；第二代光敏劑以卟啉類衍生物為主，該類化合物的化學結構明確，有較高的純度，較好的光熱穩(wěn)定性，紅光區(qū)的吸收較強，同時通過對卟啉環(huán)的化學修飾可以調節(jié)光敏劑的疏水分配系數，有利于光敏劑在病變組織的吸收和聚積，是較為理想得光敏劑。二代光敏劑中發(fā)展的另一重點之一是二氫卟吩類化合物。這一類化合物主要包括綠素類和細菌卟吩，是卟啉結構中一個吡咯環(huán)上的雙鍵被還原后的產物。這類化合物具有很好的光物理性質，在可見區(qū)吸收波長長且吸收強。從理論角度講，這類化合物表現出了適合PDT藥物的特性，具有開發(fā)成PDT藥物的巨大潛力。目前已經上市的二氫卟吩類光動力藥物主要有Temoporfin和Talaporfin，它們被廣泛的應用于各種腫瘤疾病的治療中，應用前景十分可觀。
人類用光作為醫(yī)療技術已經有幾千年的歷史，但直到20世紀70年代末PDT方得到長足發(fā)展。目前PDT已廣泛應用于腫瘤(如肺癌、皮膚癌、食管癌、膀胱癌、頭頸部癌等)、視網膜黃斑變性、光化性角化病、鮮紅斑痣、銀屑病、類風濕性關節(jié)炎、血管成形術后再狹窄等疾患的治療，前景十分可喜。


發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種二氫卟吩類光敏劑及其制備和應用，該光敏劑在可見光區(qū)吸收波長長且強，增加了穿透能力，提高了脂溶性和水溶性；且制備方法簡單，成本低。
本發(fā)明的一種二氫卟吩類光敏劑，名稱為中介-四〔3-(1-吡咯烷基甲基)-4-甲氧基苯基〕二氫卟吩化合物，化學結構式為
性狀紫紅色固體熔點300℃以上分解 本發(fā)明的一種二氫卟吩類光敏劑的制備，包括 (1)以對甲氧基苯甲醛為初始原料，通過氯甲基化反應，氮烷基化反應，得到間位是胺取代的對甲氧基苯甲醛，其合成路線為
具體步驟 250mL的容器中加入0.15M-0.2M對甲氧基苯甲醛，加入30g-50g(36-45)質量％甲醛溶液，100mL36質量％鹽酸及0.04M-0.10M無水氯化鋅，與50-55℃攪拌反應0.5h-1h，回流反應0.5h；冷卻，將100mL水傾入此混合物中，氯仿提取3-5次，每次50mL，干燥，過濾，減壓蒸除氯仿； 100mL容器中加入0.028-0.035mol上述物質，0.034mol-0.040mol無水碳酸鉀，50mLN，N-二甲基甲酰胺(DMF)或乙腈，充分攪拌均勻，加入0.06mol-0.08mol四氫吡咯，油浴中回流2-3小時；冷卻，減壓蒸除溶劑，得淡黃色油狀物；溶于無水乙醚中，滴加氯化氫乙醇溶液，靜置12-24h、過濾、重結晶，得淡黃色晶體； (2)將上述間位是胺取代的對甲氧基苯甲醛，在Lewis酸催化下，與吡咯進行環(huán)合而制得卟吩類化合物，其合成路線為
具體步驟 100mL容器中加入0.043mol-0.0516mol步驟(1)所得物質3-(1-吡咯烷基甲基)-4-甲氧基苯甲醛，溶于50mL-60ml Lewis酸中或含催化量Lewis酸的有機溶劑中，加熱至回流，于回流下慢慢滴加0.043mol吡咯，繼續(xù)回流0.5h-1h，放置12-24h，將反應液傾入200mL水中，經NaOH堿化后用CH2Cl2提取，提取液用水洗滌至pH 7-8之間，干燥、過濾，蒸除CH2Cl2，得紫黑色焦油狀物，經柱層析分離； (3)將上述卟吩類化合物經還原劑還原，除去溶劑，殘余物經硅膠柱層析洗脫，收集產物得到二氫卟吩類化合物，其合成路線為
具體步驟 250ml容器中加入1.047mmol-1.055mmol步驟(2)所得物質，加入1.696mmol-1.72mmol還原劑，并加入7.080mmol-7.2mmol無水碳酸鉀，抽真空，充氮氣，加入48mL吡啶，攪拌均勻，氮氣保護下，在油浴中保持加熱回流，反應結束后冷卻，室溫攪拌12-24h，之后向反應液中加入100mL乙酸乙酯，50mL水，在油浴中保持100℃反應1小時，冷卻，有機相用水洗滌多次，干燥、抽慮、濃縮，經硅膠柱層析洗脫，即得。
所述步驟(2)中Lewis酸為BF3·Et2O、丙酸或是蒙脫土k10，其中優(yōu)先選擇丙酸。
所述步驟(3)中還原劑為對甲苯磺酰肼和吡啶，水合肼或硼烷，其中優(yōu)先選擇對甲苯磺酰肼和吡啶。
所述步驟(3)洗脫液為二氯甲烷、甲醇、三乙胺的混合液。
本發(fā)明的二氫卟吩類光敏劑在制備治療腫瘤類疾病藥物或光活化殺蟲劑中的應用。
有益效果 本發(fā)明的中介-四〔3-(1-吡咯烷基甲基)-4-甲氧基苯基〕二氫卟吩化合物在可見光區(qū)吸收波長長而且強，增加了穿透能力，而且在四吡咯化合物的5，10，15，20位引入了極性基團，提高了其脂溶性和水溶性，有利于光敏劑通過血液被輸送到病灶，也有利于光敏劑穿透細胞壁，而使其在腫瘤細胞中有高度的選擇性吸收，是較為理想的光敏劑。
通過本發(fā)明合成的光敏劑對結腸癌細胞的光動力試驗發(fā)現，在有光照時，光敏劑能明顯的抑制結腸癌細胞的增殖；通過對合成的此光敏劑對小鼠S180肉瘤的光動力試驗發(fā)現，該光敏劑可明顯抑制小鼠S180肉瘤，對腫瘤具有顯著的殺傷作用，具有成為光動力抗腫瘤藥物的前景；通過對果腹果蠅的光動力活化毒性試驗，發(fā)現該化合物是一類較好的光活化殺蟲劑。



圖1是本發(fā)明的中介-四〔3-(1-吡咯烷基甲基)-4-甲氧基苯基〕二氫卟吩化合物化學結構式； 圖2是Temoporfin和Talaporfin的化學結構式； 圖3是對甲氧基苯甲醛-間位是胺取代的對甲氧基苯甲醛的合成路線圖； 圖4是間位是胺取代的對甲氧基苯甲醛-卟吩類化合物的合成路線圖； 圖5卟吩類化合物-二氫卟吩類化合物的合成路線。

具體實施例方式 下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
實施例1 1.原料的合成實驗 (1)3-氯甲基-4甲氧基苯甲醛(3-chloromethyl-4-methoxybenzaldehyde)的合成 250mL的三口瓶中加入20.0g(0.15M)對甲氧基苯甲醛，加入30g 36％甲醛溶液，100mL36％鹽酸及6.0g(0.04M)無水氯化鋅，與50-55℃攪拌反應0.5h，然后回流反應0.5h。冷卻后，將100mL水傾入此混合物中。氯仿提取三次，每次50mL。氯仿液分別用水，5％Na2CO3和水各洗滌三次，無水硫酸鎂干燥。過濾，減壓蒸除氯仿，約得粗品24.0g(收率88％)。
1H-NMR(400MHz，δ，CDCl3，ppm)3.98(1H，s，)，4.67(1H，s)，7.02(1H，s，J＝8.50)，7.88(2H，dd，J＝8.50Hz)，9.90(1H，s).該化合物的核磁數據與文獻值(高等學校化學學報，1989，111136-1138.)一致。
(2)3-(1-吡咯烷基甲基)-4-甲氧基苯甲醛(4-methoxy-3-(pyrrolidin-1-ylmethyl)benzaldehyde)的合成 100mL三口燒瓶中加入5.105g(0.028mol)3-氯甲基-4-甲氧基苯甲醛，4.637g(0.034mol)無水碳酸鉀，50mL乙腈，待充分攪拌均勻后，最后加入6.2mL(0.06mol)四氫吡咯，在油浴中回流2-3小時。冷卻后，減壓蒸除溶劑，得淡黃色油狀物5.94g，收率96％。取上述粗品少許溶于無水乙醚中，滴加氯化氫乙醇溶液適量，靜置過夜、濾集析出的固體，無水乙醚-石油醚(60-90℃)重結晶，得淡黃色晶體。
1H-NMR(400MHz，δ，CDCl3，ppm)1.77～1.83(m，4H)，2.56～2.58(t，4H)，3.67～3.69(t，2H)，3.80～3.91(m，3H)，6.97(m，1H)，7.78(m，1H)，7.90(s，1H)，9.90(s，1H).該化合物的核磁數據與文獻(高等學校化學學報，1989，111136-1138.)一致。
(3)中介-四〔3-(1-吡咯烷基甲基)-4-甲氧基苯基〕卟吩(meso-tetra(3-pyrrolidinomethyl-4-methoxyphenyl)porphine)的合成 100mL三口燒瓶中加入10g(0.043mol)3-(1-吡咯烷基甲基)-4-甲氧基苯甲醛，溶于約50mL丙酸中，加熱至回流，于回流下慢慢滴加3.0mL(0.043mol)吡咯，繼續(xù)回流0.5h，放置過夜。將反應液傾入200mL水中，經NaOH堿化后用CH2Cl2分三次提取(80mL*3)。合并提取液，用水洗滌多次直至pH約7-8。無水硫酸鈉干燥。過濾，蒸除CH2Cl2，得紫黑色焦油狀物。經柱層析分離，以二氯甲烷-甲醇-三乙胺(25∶1∶0.1，v/v)洗脫，得到2.771g紫紅色固體(收率5.7％)。
MS(ESI)1167.8(M+1)； 1H-NMR(400MHz，δ，CDCl3，ppm)-2.88(s，2H)，1.77(m，16H)，2.85(s，16H)，3.95～4.02(overlap，20H)，7.08(s，4H)，7.95(s，4H)，8.11(s，4H)，8.75(s，8H)； UV/Visλmax(CH2Cl2)nm425(soret)，519，556.該化合物的核磁數據與文獻(高等學?；瘜W學報，1989，111136-1138.)一致。
2.二氫卟吩類光敏劑的合成實驗 中介-四〔3-(1-吡咯烷基甲基)-4-甲氧基苯基〕二氫卟吩(meso-tetra(3-pyrrolidinomethyl-4-methoxyphenyl)chlorine)的合成 250mL三口燒瓶中加入1.184g(1.047mmol)中介-四〔3-(1-吡咯烷基甲基)-4-甲氧基苯基〕卟吩，加入0.318g(1.696mmol)對甲苯磺酰肼，并加入0.977g(7.080mmol)無水碳酸鉀。抽真空，充氮氣。最后在三口燒瓶中加入48mL吡啶，攪拌均勻，氮氣保護下，在油浴中保持加熱回流，在反應的第2、4、6、8小時時補加0.318g(1.696mmol)對甲苯磺酰肼，TLC檢測反應。反應結束后，停止加熱，自然冷卻，然后室溫(25℃)攪拌過夜，之后向反應液中加入100mL乙酸乙酯，50mL水，在油浴中保持100℃反應1小時。冷卻，有機相用水洗滌多次，用無水硫酸鈉干燥，抽慮，濃縮，板層析分離2次，以二氯甲烷-甲醇-三乙胺(20∶1∶0.2，v/v)做展開劑，最后柱層析(二氯甲烷-甲醇-三乙胺＝20∶1∶0.2，v/v)，收集紫紅色色帶，得到紫色固體0.435g，收率36.7％。
ESI-MS(m/z)1169.8(M+1)； 1H-NMR(400MHz，δ，CDCl3，8ppm)-1.60(s，2H)，1.23(m，16H)，2.90(s，16H)，3.27～3.30(m，8H)，4.01(s，12H)，4.35(s，4H)，6.91～7.23(m，12H)，7.75～8.20(s，6H)； UV/Visλmax(CH2Cl2)nm423(soret)，524，550，600，653. 實施例2 1.光敏劑對結腸癌SW480細胞的光動力抗增殖實驗 受試細胞結腸癌細胞SW480 受試藥物光敏劑，血卟啉衍生物HpD(北京制藥工業(yè)研究所生產)。
光源MTZ-1型脈沖激光治癌機；SD2490型激光功率測量儀。
光動力抗腫瘤細胞增殖作用實驗將處于對數生長期的細胞用胰酶消化后，完全培養(yǎng)基重懸成細胞懸液，隨之將其接種于96孔板，每孔100μl，置于37℃5％CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng)，24h后加入相同濃度兩種不同的光敏劑；48h換成新鮮培養(yǎng)基，然后進行光照(XD-635AB型光動力PDT激光治療儀，功率15mW/cm2，波長630mm，輻射細胞20min，光劑量18J/cm2)；72h時進行MTT檢測。培養(yǎng)終止前4h加入10μl 5mg/ml的MTT，吸棄培養(yǎng)液后加100μl DMSO終止反應，酶標儀570nm檢測OD值。實驗重復三次。實驗結果見表1，結果發(fā)現此種光敏劑對結腸癌細胞有抗增殖作用。
HpD及光敏劑1的IC50值分別為1.572和0.78μmol/L.。
表1光敏劑1對SW480結腸癌細胞增殖抑制作用
光敏劑暗光學毒性測試將處于對數生長期的細胞用胰酶消化后，完全培養(yǎng)基重懸成細胞懸液，隨之將其接種于96孔板，每孔100μl，置于37℃5％CO2培養(yǎng)箱避光培養(yǎng)，24h后加入相同濃度兩種不同的光敏劑；48h換成新鮮培養(yǎng)基72h時進行MTT檢測。培養(yǎng)終止前4h加入10μl 5mg/ml的MTT，吸棄培養(yǎng)液后加100μl DMSO終止反應，酶標儀570nm檢測OD值。實驗重復三次。實驗結果見表2，結果發(fā)現此種光敏劑無暗光學毒性。
表2光敏劑1對SW480結腸癌細胞暗光學毒性
2.光敏劑對小鼠S180肉瘤的光動力治療實驗 受試動物遠交昆明株小鼠平均體重18～24g，S180肉瘤種鼠(中國科學院藥物研究所提供) 受試藥物光敏劑1，在無菌條件下將上述藥物溶于最小量吐溫-80中的生理鹽水稀釋至0.5mg/mL溶液備用，血卟啉衍生物HpD(北京制藥工業(yè)研究所生產)。
光源MTZ-1型脈沖激光治癌機；SD2490型激光功率測量儀。
小鼠S180肉瘤光動力損傷實驗無菌條件下于小鼠前胸部皮下接種S180肉瘤，待腫瘤長至直徑4～6mm時，選取生長良好、無潰瘍具半球狀單一腫瘤的小鼠，按同窩同性別隨機分組，每組8只，小鼠腹腔注射給藥，并以藥物溶劑作為空白對照，將HpD配成相同濃度溶液作為陽性對照，給藥后2h用功率密度為220mW/cm2銅蒸汽-染料激光(波長630mm)輻射腫瘤20min(光劑量150J/cm2)；光照后5天，處死小鼠，剝離腫瘤，稱重，并與對照組比較抑制率。


式中，T給藥組平均瘤重；C對照組平均瘤重 實驗結果見表3，光敏劑1對腫瘤具有明顯的抑制作用。
表3光敏劑1對腫瘤的抑制效果 *P＜0.05與空白對照比較 3.光敏劑對果腹果蠅的光動力作用實驗 選擇羽化一周內的果腹果蠅試蟲，用乙醚麻醉分組(不分雌雄)，放入含有不同濃度受試藥樣的(0.5，1.0，2.0個g/L)培養(yǎng)管中，每管20只，用尼龍紗布封緊蓋口。每種處理重復3次。將培養(yǎng)管置于暗處，模擬黑暗中進食48h，然后轉移基礎培養(yǎng)基中，在不同光照強度的白熾燈下20cm均勻受照一段時間后(光照時管壁溫度不超過35度)，轉移至黑暗處定時觀察死亡個數，計算死亡率。
實驗結果見表4，發(fā)現光敏劑1表現出較好的光活化殺蟲活性。
表4光敏劑1對果腹果蠅的光活化毒性實驗

權利要求
1.一種二氫卟吩類光敏劑，名稱為中介-四〔3-(1-吡咯烷基甲基)-4-甲氧基苯基〕二氫卟吩化合物，化學結構式為
性狀紫紅色固體 熔點300℃以上分解
2.一種二氫卟吩類光敏劑的制備，包括
(1)3-氯甲基-4甲氧基苯甲醛及間位是胺取代的對甲氧基苯甲醛的合成
250mL的容器中加入0.15M-0.2M對甲氧基苯甲醛，加入30g-50g 36質量％-45質量％的甲醛溶液，100mL36質量％鹽酸及0.04M-0.10M無水氯化鋅，與50-55℃攪拌反應0.5h-1h，回流反應0.5h；冷卻，將100mL水傾入此混合物中，氯仿提取3-5次，每次50mL，干燥，過濾，減壓蒸除氯仿；
100mL容器中加入0.028-0.035mol上述物質，0.034mol-0.040mol無水碳酸鉀，50mLN，N-二甲基甲酰胺DMF或乙腈，充分攪拌均勻，加入0.06mol-0.08mol四氫吡咯，油浴中回流2-3小時；冷卻，減壓蒸除溶劑，得淡黃色油狀物；溶于無水乙醚中，滴加氯化氫乙醇溶液，靜置12-24h、過濾、重結晶，得淡黃色晶體；
(2)3-(1-吡咯烷基甲基)-4-甲氧基苯甲醛的合成
100mL容器中加入0.043mol-0.0516mol步驟(1)所得物質3-(1-吡咯烷基甲基)-4-甲氧基苯甲醛，溶于50mL-60ml Lewis酸中或含催化量Lewis酸的有機溶劑中，加熱至回流，于回流下慢慢滴加0.043mol吡咯，繼續(xù)回流0.5h-1h，放置12-24h，將反應液傾入200mL水中，經NaOH堿化后用CH2Cl2提取，提取液用水洗滌至pH 7-8之間，干燥、過濾，蒸除CH2Cl2，得紫黑色焦油狀物，經柱層析分離；
(3)中介-四〔3-(1-吡咯烷基甲基)-4-甲氧基苯基〕卟吩的合成
250ml容器中加入1.047mmol-1.055mmol步驟(2)所得物質，加入1.696mmol-1.72mmol還原劑，并加入7.080mmol-7.2mmol無水碳酸鉀，抽真空，充氮氣，加入48mL吡啶，攪拌均勻，氮氣保護下，在油浴中保持加熱回流，反應結束后冷卻，室溫攪拌12-24h，之后向反應液中加入100mL乙酸乙酯，50mL水，在油浴中保持100℃反應1小時，冷卻，有機相用水洗滌多次，干燥、抽慮、濃縮，經硅膠柱層析洗脫，即得。
3.根據權利要求2所述的一種二氫卟吩類光敏劑的制備，其特征在于所述步驟(2)中Lewis酸為BF3·Et2O、丙酸或是蒙脫土k10。
4.根據權利要求2所述的一種二氫卟吩類光敏劑的制備，其特征在于所述步驟(3)中還原劑為對甲苯磺酰肼和吡啶，水合肼或硼烷。
5.根據權利要求2所述的一種二氫卟吩類光敏劑的制備，其特征在于所述步驟(3)洗脫液為二氯甲烷、甲醇、三乙胺的混合液。
6.根據權利要求1所述的二氫卟吩類光敏劑在制備治療腫瘤類疾病藥物或光活化殺蟲劑中的應用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種二氫卟吩類光敏劑及其制備和應用，化學結構式如右。制備，包括(1)以對甲氧基苯甲醛為初始原料，通過氯甲基化反應，氮烷基化反應，得到間位是胺取代的對甲氧基苯甲醛；(2)在Lewis酸催化下，與吡咯進行環(huán)合而制得卟吩類化合物；(3)經還原劑還原，除去溶劑，洗脫。本發(fā)明的光敏劑在可見光區(qū)吸收波長長且強，增加了穿透能力，提高了脂溶性和水溶性；且制備方法簡單，成本低；應用于制備治療腫瘤類疾病藥物或光活化殺蟲劑。
文檔編號A01P7/04GK101606933SQ200910054780
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月14日 優(yōu)先權日2009年7月14日
發(fā)明者陳志龍, 張薇莉, 王紅弟, 張丹萍, 楊曉霞, 丁志樓, 莉 許, 梁麗莎, 朱林鋒, 丹 吳 申請人:東華大學, 陳志龍