一种精氨酸取代的酞菁衍生物及其合成方法和应用

摘要

本发明公开了一种精氨酸取代的酞菁衍生物及其合成方法和其在光动力疗法中的应用。所述的精氨酸取代的酞菁衍生物具有下式所示结构。所述的精氨酸取代的酞菁衍生物不仅合成方法简单，无需毒性的甲基化试剂，且在生理条件下带正电，活性氧产生能力强，光敏抗肿瘤活性好，暗毒性低，具有良好的光动力疗法应用前景。

权利要求

1.一种精氨酸取代的酞菁衍生物，其特征在于，所述的酞菁衍生物的结构通式如下：其中， M＝Zn、Co、Fe或Cu。

2.一种权利要求1所述的精氨酸取代的酞菁衍生物的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：(1)碱性催化剂催化条件下，4-硝基邻苯二甲腈与4-羟基苯甲酸反应，得到邻苯二腈中间体1；

(2)金属盐Zn(Ac)2、ZnCl2、CoCl2、Cu(Ac)2或FeCl2存在条件下，邻苯二腈中间体1采用DBU催化进行环化反应，得到羧酸取代的酞菁2；

(3)以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和1-羟基苯并三唑为缩合剂，步骤(2)得到的羧酸取代的酞菁2与精氨酸乙酯盐酸盐进行酸胺缩合反应，得到所述的精氨酸取代的酞菁衍生物。

3.根据权利要求2所述的精氨酸取代的酞菁衍生物的制备方法，其特征在于，所述的碱性催化剂为无机碱催化剂或有机碱催化剂。

4.根据权利要求3所述的精氨酸取代的酞菁衍生物的制备方法，其特征在于，所述的碱性催化剂为三乙胺、K2CO3或LiOH。

5.根据权利要求2所述的精氨酸取代的酞菁衍生物的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，4-硝基邻苯二甲腈与4-羟基苯甲酸和碱性催化剂的摩尔比为1∶1～4∶1～5，溶剂为N，N-二甲基甲酰胺，保护气氛为氮气；反应温度为20-100℃。

6.根据权利要求2所述的精氨酸取代的酞菁衍生物的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，金属盐与邻苯二腈中间体1和DBU的摩尔比为1∶1～4∶1～5，溶剂为正戊醇，保护气氛为氮气；温度为100～160℃。

7.根据权利要求2所述的精氨酸取代的酞菁衍生物的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，羧酸取代的酞菁2与精氨酸乙酯盐酸盐的摩尔比为1∶1～15，羧酸取代的酞菁2与1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和1-羟基苯并三唑的摩尔比为1∶1～14∶1～15，溶剂为DMF，反应温度为0～30℃。

8.权利要求1所述的精氨酸取代的酞菁衍生物作为光敏剂在制备光动力药物中应用。

说明书

一种精氨酸取代的酞菁衍生物及其合成方法和应用

技术领域

[0001] 本发明属于具有光动力活性的光敏剂技术领域，涉及一种酞菁衍生物，特别是涉及一种精氨酸取代的酞菁衍生物及其合成方法及在光动力疗法中的应用。

背景技术

[0002] 光动力疗法(photodynamic therapy，简称PDT)又称光敏疗法、光化学疗法，是近些年发展起来的一种应用光化学反应治疗肿瘤的新型方法。其治疗过程如下：光敏剂通过注射进入患者体内，经过血液传输，并经过一段时间的代谢之后，光敏剂选择性的潴留于病变组织中。然后，用与光敏剂波长相匹配的光照射病灶组织，光敏剂在氧的参与下发生光动力反应，从而发挥疗效最终杀死肿瘤细胞。PDT可以用于多种疾病的治疗。与传统的手术、化疗、放疗等方法相比，PDT具有毒副作用小，选择性高，术后并发症少，重复治疗，低耐药性等特点。因此，PDT被视为一种理想的治疗肿瘤的方法而越来越受到人们的关注。

[0003] PDT包括三个基本要素：光源、氧和光敏剂。其中随着对治疗光源研究的进展以及制氧技术的发展，光动力治疗过程中的光源和氧的问题已经在一定程度上得到了解决。相比于光和氧，PDT中的核心要素光敏剂虽然也有了很大的进步和发展，但仍面临很多问题和挑战，因此，光敏剂的研究成为目前PDT研究的热点。

[0004] 可用于PDT的理想酞菁光敏剂应该具备较好的水溶性，优异的安全性(暗毒性)、光敏活性和一定的肿瘤靶向性。结合文献报导可以发现：水溶液中带正电的酞菁具有水溶性好，易被肿瘤细胞摄取和光敏抗肿瘤活性好等优点。然而，一般带正电的酞菁均是季铵盐形式，其制备过程需要用到剧毒的甲基化试剂(如碘甲烷)，而且制备的季铵盐酞菁对肿瘤细胞也没有靶向性。质子化的氨基酞菁在水中也带正电，制备过程相对简单，无需毒性的甲基化试剂，但是其带电性非常容易受pH的影响，在生理环境下很容易去质子化，而且对肿瘤组织也无特异靶向性。

[0005] 胍，也称亚胺脲，由三个氨基和一个碳原子组成，是一类广泛存在于自然界的有机强碱化合物。胍的水溶液PKa值高达13.5，这使得其在很宽的pH范围内都能保持正电性。除去上述特点外，胍类化合物还具有自身毒性小，稳定性高和生理活性好等优点，因此被广泛应用于制药、分子识别及杀菌等领域。在众多应用中，胍类化合物在抗肿瘤药物中的应用尤其引人关注。胍基的引入主要用于增加抗肿瘤药物的活性、细胞对药物的摄取率和肿瘤靶向性。

发明内容

[0006] 本发明的目的是提供一种精氨酸取代的酞菁衍生物及其制备方法。所述的酞菁衍生物在生理条件下带正电，光敏抗肿瘤活性好，且其制备方法简单，无需毒性的甲基化试剂，具有良好的光动力疗法应用前景。

[0007] 本发明的另一目的还在于提供所述的精氨酸取代的酞菁衍生物作为光敏剂在制备光动力药物中的应用。

[0008] 为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

[0009] 一种精氨酸取代的酞菁衍生物，其结构式如下：

[0010]

[0011] 式中， M＝Zn、Fe、Co或Cu。

[0012] 所述的精氨酸取代的酞菁衍生物采用以下方法制备，包括如下步骤：

[0013] (1)碱性催化剂催化条件下，4-硝基邻苯二甲腈与4-羟基苯甲酸反应，得到邻苯二腈中间体1；

[0014]

[0015] (2)金属盐存在条件下，邻苯二腈中间体1采用DBU催化进行环化反应，得到羧酸取代的酞菁2；

[0016]

[0017] (3)以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)和1-羟基苯并三唑(HOBT)为缩合剂，步骤(2)得到的羧酸取代的酞菁与精氨酸乙酯盐酸盐进行酸胺缩合反应，得到所述的精氨酸取代的酞菁衍生物。

[0018]

[0019] 以精氨酸取代的锌酞菁(ArgZnPc)为例，所述方法的反应过程如下式所示：

[0020]

[0021] 前述制备方法中，所述的DBU为1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯；

[0022] 所述的碱性催化剂为有机碱催化剂或无机碱催化剂，其中有机碱催化剂优选为三乙胺，无机碱催化剂优选为K2CO3或LiOH等；

[0023] 所述金属盐优选自Zn(Ac)2、ZnCl2、CoCl2、Cu(Ac)2或FeCl2等。

[0024] 更为具体地，上述方法中，

[0025] 步骤(1)的反应条件是：4-硝基邻苯二甲腈与4-羟基苯甲酸和碱性催化剂的摩尔比为1:1～4:1～5，溶剂优选为N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，保护气氛优选为氮气；反应温度为20-100℃。

[0026] 步骤(2)的反应条件是：金属盐与邻苯二腈中间体1和DBU的摩尔比为1:1～4:1～5，溶剂优选为正戊醇，保护气氛优选为氮气；温度为100～160℃。

[0027] 步骤(3)的反应条件是：羧酸取代的酞菁与精氨酸乙酯盐酸盐的摩尔比为1:1～15，羧酸取代的酞菁与EDC·HCl和HOBT的摩尔比为1:1～14:1～15，溶剂优选为DMF，反应温度为0～30℃。

[0028] 根据本发明的精氨酸取代的酞菁衍生物，其结构中包含精氨酸结构，在生理条件下带正电，且光敏抗肿瘤活性好，活性氧产生能力强。精氨酸是一种含胍基的碱性氨基酸，其PKa值约为12.48，在中性和碱性条件下均带正电荷。除了具有胍类化合物的特点之外，精氨酸还有许多自己独特的性质和功能。如精氨酸具有很重要的免疫相关抗肿瘤特性，可以防止致癌化合物(7,12-二甲基蒽、N-甲基-N-亚硝基脲等)诱导的化学转化；还可以通过氧化途径生成生物活性的NO，从而发挥细胞毒性，诱导肿瘤细胞凋亡，抑制肿瘤细胞的黏附和增殖。

[0029] 以ArgZnPc为例，在不同PH中zeta电位如图1所示。药物暗毒性、细胞内活性氧产生能力和体外抗肿瘤活性分别如图2、3、4所示。表明所述的精氨酸取代的酞菁衍生物活性氧产生能力强，光敏抗肿瘤活性好，暗毒性低。

[0030] 由此，本发明还涉及前述的精氨酸取代的酞菁衍生物作为光敏剂在制备光动力药物中应用。

[0031] 有益效果：本发明设计并合成一种精氨酸取代的酞菁衍生物，作为PDT中的核心要素光敏剂，所述的酞菁衍生物不仅合成方法简单，无需毒性的甲基化试剂，且在生理条件下带正电，活性氧产生能力强，光敏抗肿瘤活性好和暗毒性低，具有良好的光动力疗法应用前景。具体地，本发明的精氨酸取代的酞菁衍生物具有下列优点：

[0032] (1)所制得的精氨酸取代的酞菁衍生物活性氧产生能力强，在生理条件下带正电。

[0033] (2)所制得的精氨酸取代的酞菁衍生物无需毒性的甲基化试剂。

[0034] (3)体外细胞实验表明，所制得精氨酸取代的酞菁衍生物具有很好的体外抗肿瘤活性，且暗毒性低。

[0035] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。但实施例中所记载的内容并不构成对本发明保护范围的限制，本发明的保护范围由权利要求加以限定。

附图说明

[0036] 图1为不同pH下实施例1制备的ArgZnPc的zeta电位。

[0037] 图2为不同药物浓度下ArgZnPc和未取代的ZnPc的暗毒性。由图可知，ArgZnPc表现出很低的暗毒性。

[0038] 图3为ArgZnPc在细胞内的活性氧对比图。a图为不加药的细胞对照图片，c图为不加药的荧光对照图片，b图为加入药物后在光动力疗法作用下细胞损伤图片，d图为加入药物之后细胞产生活性氧荧光图片，由图可知，ArgZnPc表现出更高的细胞内活性氧产率，预示着其具有很高的抗肿瘤活性。

[0039] 图4为不同药物浓度下ArgZnPc和未取代的ZnPc的体外抗肿瘤活性。由图可知，ArgZnPc表现出很高的抗肿瘤活性。

具体实施方式

[0040] 以下实施例中，DBU为1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯。碱性催化剂采用无机碱如K2CO3，LiCO3，Na2CO3等及有机碱如三乙胺等，金属盐可采用Zn(Ac)2、ZnCl2、CoCl2、Cu(Ac)2和FeCl2等。空核酞菁的制备不加金属盐，其他条件相同。

[0041] 实施例1

[0042] (1)氮气保护下，4-硝基邻苯二甲腈、4-羟基苯甲酸和碱性催化剂按摩尔比1:1:2搅拌反应，以DMF作为溶剂，40℃下反应6h，得到邻苯二腈中间体1；

[0043] (2)氮气保护下，以正戊醇为溶剂，Zn(OAc)2、邻苯二甲腈中间体1和DBU的摩尔比为1:2:3；反应温度120℃～140℃，反应时间为24h，反应液冷却至室温后减压蒸馏除去溶剂。固体用KOH水溶液溶解，加热回流条件下处理6h后冷却至室温。过滤收集滤饼。滤饼再用碱溶解，过滤除去不溶解的部分。滤液调pH为酸性使产物析出。如此重复三次后收集固体。所得固体用二次蒸馏水和丙酮依次洗涤，真空干燥得深蓝色固体为羧酸取代的酞菁(CbZnPc)。

[0044] (3)CbZnPc，EDC·HCl和HOBT以摩尔比1：9：10用DMF溶解后常温搅拌反应1h。冰水浴下，将上述溶液恒压滴入用DMF溶解的L-精氨酸乙酯盐酸盐和N,N-二异丙基乙胺(缚酸剂)中，CbZnPc、L-精氨酸乙酯盐酸盐和N,N-二异丙基乙胺的摩尔比为1：10：2，滴加结束后0℃下继续反应1h。将上述反应液倾入CH2Cl2中，所得固体用酸性水溶解，不溶部分弃去；溶解部分用NaOH溶液调pH到12左右，使产物析出。按上述步骤重复调酸碱三次，最后所得固体用碱性水和丙酮依次洗涤，真空干燥得墨绿色固体2，9(10),16(17),23(24)-四-(4-((精氨酸乙酯基)甲酰胺基)苯氧基)酞菁锌(ArgZnPc)。

[0045] 所得产物ArgZnPc的红外和核磁氢谱数据IR(KBr,cm-1):3399,1730(ROC＝O),1650(C＝O),1486,1228,1090.1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ(ppm)9.22(d,4H,J＝22.0Hz,CONH),8.78-8.91(m,8H,H of guanidino),8.09-8.17(m,8H,ArH),7.79-7.92(m,8H,ArH),6.92-
7.54(m,12H,PcH),4.47(s,4H,CH),4.13-4.19(m,8H,CH2),3.17(s,8H,CH2),1.89(t,8H,J＝
7.4Hz,CH2),1.65(d,8H,J＝6.0Hz,CH2),1.20-1.26(m,12H,CH3).

[0046] 制备的ArgZnPc在不同pH下的zeta电位如图1所示。结果表明，ArgZnPc由于羧基已成酯，分子中只含胍基，因此在pH＝5-9的范围内均带正电，表明其在生理环境下也是正电性。实施例2

[0047] (1)氮气保护下，4-硝基邻苯二甲腈、4-羟基苯甲酸和碱性催化剂按摩尔比1:3:4搅拌反应，以DMF作为溶剂，40℃下反应6h，得到邻苯二腈中间体1；

[0048] (2)氮气保护下，以正戊醇为溶剂，Cu(Ac)2、邻苯二甲腈中间体1和DBU的摩尔比为1:2:4；反应温度120℃～140℃，反应时间为24h，反应液冷却至室温后减压蒸馏除去溶剂。
固体用KOH水溶液溶解，加热回流条件下处理6h后冷却至室温。过滤收集滤饼。滤饼再用碱溶解，过滤除去不溶解的部分。滤液调pH为酸性以使产物析出。如此重复三次后收集固体。
所得固体用二次蒸馏水和丙酮依次洗涤，真空干燥得深蓝色固体羧酸取代的酞菁Cb Cu Pc。

[0049] (3)Cb Cu Pc，EDC·HCl和HOBT以摩尔比1：5：10用DMF溶解后常温搅拌反应1h。冰水浴下，将上述溶液恒压滴入用DMF溶解的L-精氨酸乙酯盐酸盐和N,N-二异丙基乙胺中(缚酸剂)，Cb Cu Pc、L-精氨酸乙酯盐酸盐和N,N-二异丙基乙胺的摩尔比为1：9：2，滴加结束后0℃下继续反应1h。将上述反应液倾入CH2Cl2中，所得固体用酸性水溶解，不溶部分弃去；溶解部分用NaOH溶液调pH到12左右，使产物析出。按上述步骤重复调酸碱三次，最后所得固体用碱性水和丙酮依次洗涤，真空干燥得固体精氨酸取代的酞菁衍生物。

[0050] 以上所述的实施实例对本发明的技术方案进行了详细的说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许改动或修饰为等同变化的等效实施例，但是，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改或改进等，均应包含在本发明范围之内。