一种锌酞菁氢碘酸盐光敏剂及其制备方法和应用
【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，涉及一种锌酞菁氢碘酸盐光敏 剂，以及它的合成方法及其在光动力疗法中的应用。
【背景技术】
[0002] 已知含有酞菁大环的分子能够产生活性氧，例如单态氧，且通过与可见光的相互 作用被表征为高荧光性。由于这些特性，酞菁化合物在光动力学疗法（以下用缩写"roT" 来表示）中已经为了治疗性治疗和为了诊断性目的而被应用了一段时间。正如欧洲专利 EP0906758、EP1164135、EP1381611以及EP1883641中描述的，已经证明酞菁在肿瘤和微生 物感染的PDT治疗中是有效的光敏剂。
[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 比于光源和氧，PDT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。首先进入临床应用的光敏剂为卟啉类光敏剂，被称为第一代光敏剂。上世纪八十年 代以来，以酞菁类光敏剂为代表，具有组成单一、结构明确、对肿瘤选择性摄取率高、活性氧 产率较高等优点的第二代光敏剂成为了众多科研工作者研究的对象。
[0004] 酞菁类光敏剂虽然有很多优点，然而酞菁类光敏剂在TOT中的应用还存在很多瓶 颈问题，主要表现为如何获得水溶性良好的酞菁、如何进一步增强其光敏活性的问题。为了 解决酞菁光敏剂的水溶性问题，国内外的科研工作者进行了大量的研究，也取得了一些可 观的成果。人们通过结构修饰的方法在酞菁上引入阴离子或阳离子型基团，从而将酞菁离 子化或形成季铵盐使其具有水溶性；或是通过构建给药体系，在不改变酞菁结构的前提下， 通过载体与酞菁的作用使其具有水溶性。这都为酞菁光敏剂在roT中的应用起到了一定的 推动作用，但目前同时具有高水溶性和抗肿瘤活性的酞菁类光敏剂仍然十分缺乏。
[0005] 近年来研究表明，因肿瘤组织快速增值而产生的对氨基化合物的强烈需求，氨基 修饰药物往往表现出一定的肿瘤靶向性，氨基修饰酞菁也因此原因受到广泛关注，但是氨 基修饰酞菁往往不具有良好的水溶性，光动力活性也不尽理想。为了同步增加氨基修饰酞 菁的水溶性及光敏活性，研究者往往通过有机合成的方法制备氨基酞菁的季铵盐产物，该 方法可有效增加氨基酞菁的水溶性及靶向性。但合成季铵盐酞菁涉及复杂的有机反应及分 离提纯过程。因此，寻求更简单的方法来改善氨基修饰酞菁的水溶性及光敏活性成为推动 氨基酞菁临床应用进程的关键。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服现有的酞菁类衍生物作为光敏剂存在的问题，提供一种新 型的用于光动力疗法的锌酞菁氢碘酸盐光敏剂，基于质子化原理和重原子效应来改善氨基 酞菁，增强氨基酞菁类光敏剂的水溶性和光敏抗肿瘤活性，所述的锌酞菁氢碘酸盐光敏剂 不仅在水中具有好的溶解性，而且具有高的抗肿瘤活性和低的暗毒性。
[0007] 本发明的另一目的在于提供所述锌酞菁氢碘酸盐光敏剂的合成方法。
[0008] 本发明的另一目的还在于提供所述锌酞菁氢碘酸盐光敏剂在光动力疗法中的应 用。
[0009] 为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种新型的用于光动力疗法的 光敏剂化合物锌酞菁氢碘酸盐，其结构式如下式I所示：
[0011] 其中R为
Μ为Zn。
[0012] 所述的锌酞菁氢碘酸盐化学名为2, 9, 16, 23-四-((4-氨甲基）苯氧基）锌 酞菁氢碘酸盐。与一般的酞菁衍生物相比，本发明的锌酞菁氢碘酸盐光敏剂分子包 含光敏剂活性部分与亲水性部分，这两部分通过离子键结合成亲水性光敏剂化合物 2,9，16,23_四-((4-氨甲基）苯氧基）锌酞菁氢碘酸盐。
[0013] 本发明还涉及一种所述的锌酞菁氢碘酸盐光敏剂的制备方法，包括以下步骤：
[0014] 1)碱性催化剂催化条件下，对羟基苄胺与4-硝基邻苯二腈反应得到中间体 4_ ((4-氨甲基）苯氧基）邻苯二腈（3);
[0017] 2)碱性催化剂催化条件下，4-((4-氨甲基）苯氧基）邻苯二腈（3)与三苯基氯甲 烷反应，生成中间体4-(4-((三苯甲氨基）甲基）苯氧基）邻苯二腈（4)，对氨基进行保护；
Tr为三苯甲基
[0019] 3)4-(4-((三苯甲氨基）甲基）苯氧基）邻苯二腈（4)与醋酸锌采用DBU催化进 行环化反应，得到非离子酞菁（5);
[0020]
[0021] 4)非离子酞菁（5)与三氟乙酸反应脱去保护基，生成2,9，16,23-四-((4-氨甲 基）苯氧基）锌酞菁（6);
[0023] 5)2,9，16,23_四-((4-氨甲基）苯氧基）锌酞菁（6)与HI反应，重结晶后，得到 2,9，16,23_四-((4-氨甲基）苯氧基）锌酞菁氢碘酸盐（I )。
[0024] 6) 2, 9, 16, 23-四-((4-氨甲基）苯氧基）锌酞菁（6)与HC1反应，重结晶后，得到 2,9，16,23_四-((4-氨甲基）苯氧基）锌酞菁盐酸盐（II )。
[0025] 前述制备方法中，DBU为1，8-二氮杂环[5, 4, 0] ^烯-7。
[0026] 所述锌酞菁氢碘酸盐的制备方法及反应路线如下所示。
[0027]
[0029] 更为具体地，上述方法中，
[0030] 步骤（1)的反应条件是：4_硝基邻苯二腈、对羟基苄胺和碱性催化剂的摩尔比为 1:1~5:2~4 ;上述反应优选溶剂为N，N-二甲基甲酰胺（DMF)，保护气氛为氮气，反应温 度优选为20~100 °C。
[0031] 步骤（2)的反应条件是：4-((4-氨甲基）苯氧基）邻苯二腈、三苯基氯甲烷和碱 性催化剂摩尔比为1:1~5:2~4,溶剂优选为二氯甲烷，保护气氛为氮气，常温反应。
[0032] 步骤（3)的反应条件是：4-(4-((三苯甲氨基）甲基）苯氧基）邻苯二腈、醋酸 锌和DBU的摩尔比为1:0. 5~2:1~4,保护气氛为氮气，溶剂优选为正戊醇，反应温度为 120 ~160。。。
[0033] 步骤⑷的反应条件是：非离子酞菁与三氟乙酸的摩尔比为1:4~16,反应温度 为0~30°C，溶剂为氯仿或二氯甲烷等。
[0034] 步骤（5)的反应条件是：2, 9, 16, 23-四- ((4-氨甲基）苯氧基）锌酞菁与过量的 HI反应，溶剂优选为水，反应温度为25°C~回流温度。重结晶溶剂优选为丙酮。
[0035] 步骤（6)的反应条件是：2, 9, 16, 23-四- ((4-氨甲基）苯氧基）锌酞菁与过量的 HC1反应，溶剂优选为水，反应温度为25°C~回流温度。重结晶溶剂优选为丙酮。
[0036] 所述的碱性催化剂为无机碱催化剂或有机碱催化剂，其中无机碱催化剂优选为 Na2C03、K2C03或LiOH，有机碱催化剂优选为三乙胺。
[0037] 本发明还涉及前述的2, 9, 16, 23-四- ((4-氨甲基）苯氧基）锌酞菁氢碘酸盐作 为光敏剂在制备光动力药物中的应用。
[0038] 本发明的2, 9, 16, 23-四-((4-氨甲基）苯氧基）锌酞菁氢碘酸盐的紫外吸收光 谱如图1所示，在光疗窗口（600_900nm)有强吸收；所述的锌酞菁氢碘酸盐具有较高的单线 态氧量子产率和细胞内活性氧产率，2,9，16, 23-四-((4-氨甲基）苯氧基）锌酞菁氢碘酸 盐在水中的单线态氧产生速率如图2所示，细胞内活性氧产率如图3所示。而且，本发明的 锌酞菁氢碘酸盐具有很好的体外抗肿瘤活性，且暗毒性低，其体外细胞实验下的暗毒性和 抗肿瘤活性分别如图4、图5所示。
[0039] 本发明合成的光敏剂2,9，16,23_四-((4-氨甲基）苯氧基）锌酞菁氢碘酸盐，它 在水或者生物相容性的溶剂中具有较好的溶解性。不但可以有效改善氨基酞菁的水溶性 (基于质子化原理），而且可以有效增强氨基酞菁的光敏抗肿瘤活性（基于重原子效应原 理）。通过合成氢碘酸盐来改善氨基酞菁水溶性及抗肿瘤活性的方法不但有效，而且十分简 单，不涉及复杂的合成及分离过程，具有良好的应用前景。
[0040] 本发明的2, 9, 16, 23-四- ((4-氨甲基）苯氧基）锌酞菁氢碘酸盐具有下列优点：
[0041] (1)本发明的2,9, 16, 23-四-((4-氨甲基）苯氧基）锌酞菁氢碘酸盐不仅能溶于 水中，而且可以在水中长时间稳定存在。
[0042] (2)本发明的2, 9, 16, 23-四-((4-氨甲基）苯氧基）锌酞菁氢碘酸盐在光疗窗口 (600-900nm)有强吸收，能溶解于多种溶剂中。
[0043] (3)本发明的2, 9, 16, 23-四-((4-氨甲基）苯氧基）锌酞菁氢碘酸盐有较高的单 线态氧量子产率和细胞内活性氧产率。
[0044] (4)体外细胞实验表明，本发明的2, 9, 16, 23-四-((4-氨甲基）苯氧基）锌酞菁 氢碘酸盐具有很好的体外抗肿瘤活性，且暗毒性低。
[0045] 下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。本发明的保护范围并不以具体实施 方式为限，而是由权利要求加以限定。
【附图说明】
[0046] 图1为2, 9, 16, 23-四-((4-氨甲基）苯氧基）锌酞菁氢碘酸盐（I )和 2,9，16,23_四-((4-氨甲基）苯氧基）锌酞菁盐酸盐（II )在水中的紫外吸收光谱。
[0047] 图2为2, 9, 16,23-四-((4-氨甲基）苯氧基）锌酞菁氢碘酸盐在水中的单线态 氧产生速率的线性拟合图。与2, 9, 16, 23-四-((4-氨甲基）苯氧基）锌酞菁盐酸盐（II ) 相比，2,9, 16, 23-四-((4-氨甲基）苯氧基）锌酞菁氢碘酸盐表现出更高的单线态氧产率。
[0048] 图3为2, 9, 16, 23-四-((4-氨甲基）苯氧基）锌酞菁氢碘酸盐在细胞内的活性 氧产生速率。由图可知，2, 9, 16, 23-四-((4-氨甲基）苯氧基）锌酞菁氢碘酸盐表现出更 高的细胞内活性氧产率，预示着其具有更高的抗肿瘤活性。
[0049] 图4为不同药物浓度下2, 9, 16, 23-四- ((4-氨甲基）苯氧基）锌酞菁氢碘酸盐 的暗毒性（避光条件下细胞存活率）。由图可知，2, 9, 16, 23-四-((4-氨甲基）苯氧基） 锌酞菁氢碘酸盐具有更低的暗毒性，表明其安全性高。
[0050] 图5为不同药物浓度下2, 9, 16, 23-四- ((4-氨甲基）苯氧基）锌酞菁氢碘酸盐 的抗肿瘤活性。由图可知，2, 9, 16, 23-四-((4-氨甲基）苯氧基）锌酞菁氢碘酸盐表现出 更高的抗肿瘤活性。
【具体实施方式】
[0051] 以下实施例中，DBU为1，8_二氮杂环[5, 4, 0] ^烯_7, Tr为三苯甲基，DMF为 N，N-二甲基甲酰胺。碱性催化剂采用无机碱如K2C03, LiOH，Na2C03等及有机碱如三乙胺等。
[0052] 实施例1 2, 9, 16, 23-四- ((4-氨甲基）苯氧基）锌酞菁氢碘酸盐的合成
[0053] (1)4-((4-氨甲基）苯氧基）邻苯二腈的合成
[0054] 反应式如下式所示：
[0055