一類并環(huán)結(jié)構(gòu)的近紅外光敏劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種治療惡性腫瘤的光動力療法的光敏劑及其制備方法，特別是涉及 一類并環(huán)結(jié)構(gòu)的近紅外光敏劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在分子和細胞水平上對生命或體內(nèi)部的生理、病理過程進行的無創(chuàng)、實時成像，可 在機體出現(xiàn)形態(tài)學變化之時即腫瘤和非惡性病變時，對腫瘤或者癌癥細胞殺死而對正常細 胞沒有損害。
[0003] 光動力療法（Photodynamic TherapyJDT)在這一領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，是以光和光 敏劑（Photosensitizer, PS)治療疾病的新技術(shù)，主要應(yīng)用于現(xiàn)代腫瘤微創(chuàng)或無創(chuàng)治療。作 用基礎(chǔ)是光動力效應(yīng)，即通過特定波長的光照射組織，使光敏劑受到激發(fā)，激發(fā)態(tài)的光敏劑 把能量傳遞給周圍的氧分子，產(chǎn)生的單線態(tài)氧（ 1O2X而光動力治療核心問題是光照射下光 敏劑產(chǎn)生的單線態(tài)氧（1O 2),利用1O2的高活性殺死癌細胞，達到治療效果。對氧分子敏化為 單線態(tài)氧（ 1O2)源于光敏劑激發(fā)三重態(tài)，而重原子取代可使染料的電子自旋軌道耦合作用增 強，從而增加電子從Sl態(tài)一Tl態(tài)系間竄越。
[0004] 最早的可用于治療惡性腫瘤的光動力療法的光敏劑是卟吩姆鈉，被認為第一代光 敏劑。卟吩姆鈉是在紅光630nm照射下激活。這種波長的光子只能穿透組織幾毫米，因此 卟吩姆鈉僅適用于淺表腫瘤。此外，撲吩姆鈉在短波長630 nm的吸收，需要高能源長時間 照射，往往導致并發(fā)癥。卟吩姆鈉的另一個不足是無法快速清除，易導致皮膚過敏。
[0005] 第二代光敏劑通常認為是以5-鹽酸氨酮戊酸（5-ALA，在體內(nèi)生成原咔啉）和莫泊 酚（Foscan)等為代表的光敏劑。5-ALA疏水性強，穿透細胞膜等受到了限制，也只能在淺表 組織滲透。性能改進的莫泊酚，具有低的皮膚光敏性和更長的吸收波長，可以迅速從體內(nèi)清 除，只產(chǎn)生短期的皮膚光敏性。但其在水溶液中易形成自聚體，限制了其應(yīng)用。
[0006] 目前發(fā)展的功能化的光敏劑則稱為第三代光敏劑。其主要以功能化的卟啉，功能 化的氟硼二吡咯甲川（BODIPY)等為代表的光敏劑。卟啉類的光敏劑其水溶性低，光穩(wěn)定 性差，組織選擇性差。因而，近年來非卟啉類光敏劑的研究成為熱點。其中尤其以BODIPY/ aza-BODIPY類的光敏劑受到廣泛關(guān)注，但存在的問題是波長小于700 nm。因此，具有近紅 外吸收，光敏能力強，安全性高，選擇性好的光敏劑的研究對腫瘤等病癥具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一類并環(huán)結(jié)構(gòu)的近紅外光敏劑及其制備方法，本發(fā)明并環(huán) 結(jié)構(gòu)的重原子取代aza-BODIPY類的光敏劑具有低毒性，低的副作用；在腫瘤組織中有適當 的親脂性/親水性的平衡選擇；高的消光系數(shù)，其吸收波長大于700 nm，在長波長光源照 下，可以深度穿透生物組織；電子易于單重態(tài)到三重態(tài)的系間竄越，產(chǎn)生單線態(tài)氧效率高。
[0008] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的： 本發(fā)明提供了一類并環(huán)結(jié)構(gòu)、極易修飾、摩爾吸光系數(shù)大、穩(wěn)定性好、對PH及溶液極性 不敏感、耐漂白的光敏劑。其具有下列結(jié)構(gòu)通式I /ii/iii/iv:
I:雙重原子取代的含有萘環(huán)結(jié)構(gòu)的aza-BODIPY類光敏劑。
[0009]其中，R'選自-H、-Me、-Et、-〇H、-〇Me、-〇Et、_N(Me) 2、_N(Et)2等基團。
[0010] X選自Br或I。
[0011] II:單重原子取代的含有萘環(huán)結(jié)構(gòu)的aza-BODIPY類光敏劑。
[0012] R'選自-H、-Me、-Et、-〇H、-〇Me、-OEt、-N(Me) 2、-N(Et)2等基團。
[0013] X選自Br或I。
[0014] III:雙重原子取代的呋喃/噻吩環(huán)熔合的aza-BODIPY類光敏劑。
[0015] X選自Br或I。
[0016] R"選自0或S。
[0017] IV:單重原子取代的呋喃/噻吩環(huán)熔合的aza-BODIPY類光敏劑。
[0018] X選自Br或I。
[0019] R"選自0或S。
[0020] 具有上述通式I /11 /III/IV的光敏劑可用于光動力療法治療。在實際檢測中， 用700 nm長波長的單色光進行照射，釆用紫外分光光度法跟蹤，用1，3-二苯基異苯并呋喃 (DPBF)作為單線態(tài)氧捕獲劑，通過檢測DPBF吸光度的下降來測試產(chǎn)生單線態(tài)氧的效率。實 驗檢測證明，具有I /11 /III/IV并環(huán)結(jié)構(gòu)的光敏劑產(chǎn)生的單線態(tài)氧的產(chǎn)率高。在照射過 程中，光敏劑吸光度沒有變化，顯示出此類化合物具有良好的穩(wěn)定性，不會光漂白。本發(fā)明 的光敏劑同時還具有毒副作用小、易于修飾、選擇性好等特性。
[0021] 本發(fā)明提供一種制備所述光敏劑的方法，包括如下步驟： (1)將過量NaH加入圓底燒瓶中，氮氣保護下，用干燥的正己烷洗滌三次；滴加干燥的 DMSO及相應(yīng)的酮，室溫攪拌半小時，加入化合物2-苯基氮雜環(huán)丙烯，室溫反應(yīng)2 h，而后用 冰水淬滅，二氯甲烷萃取，洗滌干燥，柱層析，得到吡咯V /VI。
V 中 R' 選自-H、-Me、-Et、-〇H、-〇Me、-〇Et、-N(Me) 2、，伍〇2等基團。
[0023] VI中的R〃選自0或S。
[0024] (2)開放體系下，向圓底燒瓶中加入相應(yīng)的吡咯、冰醋酸、醋酸酐，冰浴下加入亞硝 酸鈉，室溫反應(yīng)0.5 h后，用碳酸氫鈉水洗，二氯甲烷萃取，旋干。以二氯甲烷為淋洗液，以 氧化鋁為固定相過柱，旋干溶劑，得到氮雜次甲基二吡咯W / VID藍色固體。
[0025]
VII中 R' 選自-H、_Me、_Et、_0H、_0Me、 _0Et、_N(Me) 2、_N(Et) 2等基團。
[0026] VID中 R〃選自 0 或 S。
[0027] (3)將得到的固體VE/VDI，在氬氣保護下，加入二氯甲烷、三乙胺，攪拌30分鐘。緩 慢滴入加入BF 3 ? Et2O,室溫攪拌反應(yīng)8小時。加入冰水淬滅反應(yīng)，二氯甲烷分液萃取，有機 層水洗，無水硫酸鈉干燥，旋干，柱層析，展開劑為二氯甲烷/正己烷，得到有金屬光澤的黑 綠色固體IX/X。
IX中 R' 選自-H、-Me、-Et、-〇H、-〇Me、-〇Et、-N(Me) 2、，伍〇2等基團。
[0029] X中R〃選自0或S。
[0030] (4)將得到固體VID/D(和NBS或NIS放入圓底燒瓶，在氬氣保護下，加入四氯化碳， 回流攪拌0.5 h。加入冰水淬滅反應(yīng)，二氯甲烷分液萃取，有機層水洗，無水硫酸鈉干燥，旋 干，柱層析，展開劑為二氯甲烷/正己燒，得到有金屬光澤的固體I /11 /III/IV。
[0031] 本發(fā)明的優(yōu)點與效果是： 本發(fā)明主要針對現(xiàn)有光敏劑的不足，設(shè)計合成新型的光敏劑。該類光敏劑具有并環(huán)結(jié) 構(gòu)，光穩(wěn)定性好，同時這類光敏劑具有分子極易修飾、摩爾吸光系數(shù)大，吸收波長在近紅外 區(qū)域；對PH、溶液極性不敏感、耐漂白；具有低毒性、低副作用；在腫瘤組織中有適當?shù)挠H脂 性/親水性的平衡選擇；對正常的生物組織、細胞損害低，可以深度的穿透生物組織。
【附圖說明】
[0032] 圖1是本發(fā)明的并環(huán)結(jié)構(gòu)的光敏劑的結(jié)構(gòu)通式I; 圖2是本發(fā)明的并環(huán)結(jié)構(gòu)的光敏劑的結(jié)構(gòu)通式II; 圖3是本發(fā)明的并環(huán)結(jié)構(gòu)的光敏劑的結(jié)構(gòu)通式III; 圖4是本發(fā)明的并環(huán)結(jié)構(gòu)的光敏劑的結(jié)構(gòu)通式IV; 圖5是吡咯V-I的1H NMR核磁共振圖譜； 圖6是aza-BODIPY染料IX -1的1H NMR核磁共振圖譜； 圖7是光敏劑II-I的1H NMR核磁共振圖譜； 圖8是aza-BODIPY染料IX -1的高分辨質(zhì)譜； 圖9是本發(fā)明的新型熒光染料IX-1/II-1的吸收光譜（Xabs/Aabs = 706/695 nm in CH2Cl2)； 圖10是本發(fā)明的新型熒光染料IX-1/II-1的熒光光譜（Xeni/Aeni = 733/728 nm in CH2Cl2)； 圖11是新型熒光染料IX-I(左邊）和II-I(右邊）的理論計算的圖； 圖12是700nm單色光照射光敏劑II-I下，產(chǎn)生單線態(tài)氧氧化DPBF的紫外吸收曲線； 圖13是光敏劑在光照條件下進行DPBF降解機理圖。
【具體實施方式】
[0033] 除另有說明外，本文中使用的術(shù)語具有如下含義。
[0034] 其中，在本發(fā)明通式 I /11 中，R'選自-H、-Me、-Et、-〇H、-〇Me、-〇Et、_N(Me) 2、_N( Et)2等基團。優(yōu)先米用-〇Me。
[0035] X選自Br或I。優(yōu)先采用Br。
[0036] 在本發(fā)明通式III /IV中，R"選自0或S。優(yōu)先采用0。
[0037] X選自Br或I。優(yōu)先采用Br。
[0038] 本發(fā)明提供一種制備所述的光敏試劑的方法，即首先制備并環(huán)結(jié)構(gòu)的吡咯 V / VI，其次制備氮雜次甲基二吡咯W / W，然后制備的并環(huán)結(jié)構(gòu)的aza-BODIPY熒光染料 IX/X，最后加NBS/NIS回流，得到本發(fā)明所述的近紅外光敏劑I /II/III/IV。具體實施 方案如下所述： (1)將過量NaH加入圓底燒瓶中，氮氣保護下，用干燥的正己烷洗滌三次；滴加干燥的 DMSO、相應(yīng)的酮，室溫攪拌0.5 h，加入化合物2-苯基氮雜環(huán)丙烯，室溫反應(yīng)2 h，冰水淬滅， 二氯甲烷萃取，洗滌干燥，柱層析，合成并環(huán)結(jié)構(gòu)的吡咯V /VI。
(2)開放體系下，加入相應(yīng)的吡咯、冰醋酸、醋酸酐，冰浴下加入亞硝酸鈉，室溫反應(yīng)0. 5 h，碳酸氫鈉水洗，二氯甲烷萃取，旋干。以二氯甲烷為淋洗液，以氧化鋁為固定相過柱，旋干 溶劑，得到氮雜次甲基二吡咯W / VID固體。
在優(yōu)選的實施方案中，反應(yīng)時間1-5小時。亞硝酸鈉與吡咯的投料摩爾比為1:2。 [0041] (3)將得到的固體W / W，在氬氣保護下，加入二氯甲烷、三乙胺，繼續(xù)攪拌30分 鐘。緩慢滴入BF3 ? Et2O,室溫攪拌反應(yīng)8小時。冰水淬滅反應(yīng)，二氯甲烷分液萃取，有機層 水洗，無水硫酸鈉干燥，旋干，柱層析，展開劑為二氯甲烷/正己烷，得到有金屬光澤的固體 IX/X。
在一個優(yōu)選的實施方案中，反應(yīng)溫度30度，反應(yīng)時間3小時。
[0043]固體VE / VID與三乙胺的投料摩爾比為1:5 ;與BF3 ? Et2O的投料摩爾比為1:10。
[0044] (4)將得到有金屬光澤的固體IX /X和NBS/NIS放入圓底燒瓶。在氬氣保護 下，加入四氯化碳，回流攪拌〇. 5小時。加入冰水淬滅反應(yīng)，二氯甲烷分液萃取，有機層水 洗，無水硫酸鈉干燥，旋干，柱層析，展開劑為二氯甲烷/正己烷，得到有金屬光澤的固體 I /11 /III/IV。
將得到的固體IX /X與NBS/NIS的投料摩爾比為1:2時，得到化合物I /III。
[0046] 將得到的固體IX /X與NBS/NIS的投料摩爾比為1:1時，得到化合物II /IV。
[0047] 對本發(fā)明上述的化合物，采用核磁共振圖譜包括1H NMR核磁，質(zhì)譜等來確定其結(jié) 構(gòu)。
[0048] 本發(fā)明所述的光敏劑具有如下特點： 所述的光敏劑具有大于700 nm的長波長吸收，在700nm的單色光照下，低能量的光可 以深度穿透組織，產(chǎn)生單線態(tài)氧，從而能殺死腫瘤及病變細胞，而對正常細胞沒有傷害。
[0049] 所述的化合物在光照的情況下具有低毒性，具有低副作用。
[0050] 電子易于單重態(tài)到三重態(tài)的系間竄越，產(chǎn)生單線態(tài)氧效率高。
[0051] 本發(fā)明的這些特征和優(yōu)點以及其他特征和優(yōu)點在參考說明書附圖和本發(fā)明的具 體實施方式之后，進行操作實施。
[0052] 本發(fā)明化合