碱性氨基酸修饰氨基四苯基卟啉化合物的制备方法及用途
【专利摘要】本发明公开了一种碱性氨基酸修饰氨基四苯基卟啉化合物、制备方法及用途。所述的碱性氨基酸修饰氨基四苯基卟啉化合物具有如下结构：本发明所涉及的新型碱性氨基酸修饰氨基四苯基卟啉化合物制备方法简洁易行，具有较强的光吸收能力和较高的单线态氧产率，且生物相容性好、毒性低，在光动力抗菌和光动力抗肿瘤方面有显著的效果。本发明的新型碱性氨基酸修饰氨基四苯基卟啉化合物，在生理条件下带有阳离子电荷，抗菌谱较广，且具有很好的肿瘤细胞靶向性。
【专利说明】碱性氨基酸修饰氨基四苯基卟啉化合物的制备方法及用途
【技术领域】
[0001]本发明属于有机合成和药物领域，具体涉及用于光动力治疗的碱性氨基酸修饰氨基四苯基卟啉化合物的制备方法和用途，特别是涉及通过将叔丁氧羰基保护的碱性氨基酸与氯甲酸乙酯形成的混酐和氨基四苯基卟啉反应得到碱性氨基酸修饰氨基四苯基卟啉化合物，以及此碱性氨基酸修饰氨基四苯基卟啉化合物在制备光动力抗菌和光动力抗肿瘤药物中的应用。
【背景技术】
[0002]光动力疗法(Photodynamic therapy, PDT)是一项利用光动力反应来进行疾病诊断和治疗的新技术[1]。它通过可见光、近红外光或紫外光照射的方法，驱动生物组织中处于激发态的光敏剂与氧分子相互作用，产生单线态氧、超氧自由基、羟基自由基或过氧化氢等高反应活性物质，作用于靶细胞引起局部光损伤、诱导细胞死亡或微生物失活，从而发挥治疗作用[2]。光动力疗法的优点是毒性低、起效快、靶向性强，且在杀伤增殖细胞的同时不危及正常组织[3]。
[0003]光敏剂在靶部位的选择性定位和积聚是影响PDT疗效的一个关键因素，目前临床正在使用或处于研究阶段的光敏剂，包括卟啉类、氟硼二吡咯类、富勒烯类、酞菁类、酚噻嗪类和亚甲基蓝等[4]。其中，叶啉类化合物由于具有良好的光谱特性和生物相容性、高的单线态氧产率且在生物体内广泛存在，受到了广泛的研究[5]。四苯基卟啉是一类成药性很好的苯并卟啉类衍生物，以四苯基卟啉为母体进行化学结构修饰，有其独特的优点:①卟啉环具有刚性结构，周边官能团的方向和位置可较好的得到控制，使之与修饰物分子之间有最佳的相互作用化合物的分子 面积一般大于100 A，具有广泛的光谱响应范围；③卟啉分子在近红外区^00-700nm)有较强的吸收，可以利用该波段作为激发波长，进行PDT治疗[6]。
[0004]碱性氨基酸即水解生成的氢氧根负离子多于氢正离子的氨基酸(极性带正电荷的氨基酸)，其特点是侧链常含有可质子化的碱性化学基团，如胍基、氨基、咪唑基[7]。碱性氨基酸在医药上具有重要的价值，赖氨酸能促进大脑发育和脂肪代谢，调节松果腺、乳腺、黄体及卵巢，防治细胞退化；精氨酸与脱氧胆酸制成的复合制剂是主治梅毒、病毒性黄疸等的有效药物；组氨酸可作为生化制剂，还可以用于治疗心脏病、贫血、风湿性关节炎等[8,]。将碱性氨基酸用于药物分子的化学修饰时，氨基酸上的氨基和羧基可形成氢键、库仑力、偶极-偶极作用力，α-碳上的取代基可与被修饰分子间产生静电力、范德华力、疏水作用、立体效应等[11_12]。因此，氨基酸的分子特性使其适合作为修饰基团与药物分子相结合，达到增强药物溶解性、降低毒性和提高靶向性的目的。
[0005]本发明选择天然氨基酸中的三种碱性氨基酸，L-赖氨酸(⑶-2，6- 二氨基己酸)、L-组氨酸((S) -2-氨基-3- (4-咪唑基)丙酸)和L-精氨酸((S) -2-氨基-5-胍基戊酸)作为修饰基团，与氨基四苯基卟啉进行轭合，得到一系列新型的阳离子光敏剂。碱性氨基酸修氨基四苯基卟啉化合物具有水溶性好、毒性低和靶向性强特点:
[0006]①提高靶向性。该类光敏剂在生理条件下带有的正电荷基团容易与细菌细胞壁上的负电基团相结合，提高了光敏剂对革兰氏阴性菌的靶向性。同时由于阳离子光敏剂定位于线粒体，而肿瘤细胞线粒体的跨膜电位较高(_180mV，跨膜电位每增加60mV，可使膜内侧该分子的浓度增加10倍)，因此阳离子光敏剂容易聚集于肿瘤细胞线粒体内(光动力治疗的敏感细胞器)[1，13_14]。
[0007]②增加水溶性。四苯基卟啉分子由于自身的结构对称性，具有较强的疏水性，在连上强极性的氨基酸链之后，亲水性明显增大，水溶性也得到一定的改善，因此碱性氨基酸修饰氨基四苯基卟啉光敏剂具有较好的生物利用度[15]。
[0008]③降低细胞毒性。赖氨酸是人体必需氨基酸，而精氨酸和组氨酸是人体半必需氨基酸，因此将碱性氨基酸引入卟啉分子后，可提高光敏剂的生物相容性，降低免疫源性，避免不良反应的发生[16]。
[0009]因此，碱性氨基酸氨基酸修饰氨基四苯基卟啉化合物作为新型阳离子光敏剂不仅高效低毒，而且具有水溶性好、靶向性强的优势，可以作为第三代光敏剂用于光动力治疗领域，特别在光动力抗菌和光动力抗肿瘤方面具有重要的应用价值。
[0010]参考文献
[0011][I]顾瑛.光动力疗法[M].北京:人民卫生出版社，2012:1-10.[0012][2]Juzeniene A，Nielsen K P，Moan J.Biophysical aspects of photodynamictherapy[J].J Environ Pathol Toxicol Oncol,2006, 25 (I):7-28.[0013][3]谢松梅，符世平.光动力治疗药物光敏剂的治疗学特点及临床评价要素[J].中国新药杂志，2008，17(7):618-624.[0014][4]Wainwright M.Photodynamic antimicrobial chemotherapy(PACT)[J].JAntimicrob Chemother, 1998, 42(I):13-28.[0015][5] Stojiljkovic I, Evavold B D，Kumar V.Antimicrobial properties ofporphyrins[J].Expert Opin Investig Drugs，2001，10(2):309-320.[0016][6]何永志.卟啉衍生物的合成及抗肿瘤活性研究[D].天津:天津大学，2006:26-27.[0017][7]崔颖.碱性氨基酸对HeLa细胞增殖及其端粒酶活性的影响[D].沈阳:中国医科大学，2005:1-10
[0018][8]Sol V，Branland P，Chaleix V，et al.Amino porphyrins as photoinhibitorsof Gramn-positive and-negative bacteria[J].Bioorg Med Chem Lett，2004，14(16):4207-4211.[0019][9]Tom 6 J P，Neves M G，Tom e A C，et al.Synthesis and antibacterialactivity of new poly-S-lysine-porphyrin conjugates[J].J Med Chem，2004，47(26):6649-6652.[0020][10]Bourr^L,Giuntini F,Eggleston I M，et al.Effective photoinactivationof Gram-positive and Gram-negative bacterial strains using an HIV-1Tatpeptide-porphyrin conjugate[J].Photochem Photobiol Sci，2010，9 (12):1613-1620.[0021][ll]Dosselli R,Gobbo M,Bolognini E，et al.Porphyrin-apidaecin conjugateas a new broad spectrum antibacterial agent[J].ACS Med Chem Lett，2010，I (I):35-38.[0022][12]ffeimin S, Gen Z, Guifu D, et aj.Synthesis and in vitro PDT activityof miscellaneous porphyrins with amino acid and uracil[J].Bioorg Med Chem,2008，16(10):5665-5671.[0023][13]Alves E, Costa L, Carvalho C M, et al.Charge effect on thephotoinactivation of Gram-negative and Gram-positive bacteria by cationicmeso-substituted porphyrins[J].BMC Microbiol,2009, 9(I):70.[0024][14]于克贵，李东红，周成合，等.新型阳离子卟啉的设计合成与抗微生物活性[J].第三军医大学学报，2010，32 (I):4145.[0025][15]叶因涛，王晨.氨基酸类衍生物抗肿瘤作用的研究进展[A].2011年中国药学大会暨第11届中国药师周论文集[C].烟台:中国药学会，2011:1-6.[0026][16]姬广军.氨基酸修饰双吡唑啉衍生物的合成[D].石河子:石河子大学，2013:7-11.
【发明内容】
[0027]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种生物相容性好、毒性低、抗菌活性高的碱性氨基酸修饰氨基四苯基卟啉化合物。
[0028]本发明的第二个目的是提供一种碱性氨基酸修饰氨基四苯基卟啉化合物的制备方法。
[0029]本发明的第三个目的是提供一种碱性氨基酸修饰氨基四苯基卟啉化合物作为光动力抗菌药物的用途。
[0030]本发明的第四个目的是提供一种碱性氨基酸修饰氨基四苯基卟啉化合物作为光动力抗肿瘤药物的 用途。
[0031]本发明的技术方案概述如下:
[0032]一种碱性氨基酸修饰氨基四苯基卟啉化合物具有下述结构:
[0033]
【权利要求】
1.一种碱性氨基酸修饰氨基四苯基卟啉化合物，其特征是具有下述结构:
2.一种碱性氨基酸修饰氨基四苯基卟啉化合物的制备方法，其特征是将叔丁氧羰基(Boc)保护的碱性氨基酸与氯甲酸乙酯反应生成混酐，再与氨基四苯基卟啉反应生成Boc保护的氨基酸卟啉轭合物，最后水解脱Boc保护得到碱性氨基酸修饰氨基四苯基卟啉化合物。所述的碱性氨基酸修饰氨基四苯基B卜啉化合物具有下述结构:
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是包括如下步骤: 按比例将0.09-1.5g Boc保护的碱性氨基酸置于反应瓶中，N2保护下加入7-20mL干燥的四氢呋喃(THF)，磁子搅拌。冷却至-17°C，加入40-300 μ L的三乙胺和27-300 μ L的氯甲酸乙酯，反应l_3h，生成白色沉淀，过滤，弃去沉淀。取0.01-1.5g的氨基四苯基卟啉溶解于5-30mL THF中，将上述滤液加入，室温搅拌反应12_24h，薄层色谱(TLC)监测反应进程。反应完全后，将反应液倒入冰水中，析出沉淀，过滤，水洗三次，得到粗品，最后柱层析分离(二氯甲烷:甲醇:氨水=500:1:2.5-30:1:0.4或石油醚:乙酸乙酯=10:1_3:1)得到Boc保护的碱性氨基酸卟啉轭合物。 将50-100mg Boc保护的碱性氨基酸卟啉轭合物用IOmL干燥的CH2C12溶解，缓慢滴加IOmL三氟乙酸(TFA) (TFA/CH2C12，1/1，v/v)，室温反应30min。旋除溶剂，加入无水乙醚，生成浅绿色沉淀，过滤，沉淀用二氯甲烷和无水乙醚各洗涤2-3次。再用蒸馏水将绿色沉淀溶解，氨水调节PH7-8，析出紫色沉淀，过滤，水洗2-3次，柱层析分离得到碱性氨基酸修饰氨基四苯基卟啉化合物。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征是所述取代的卟啉化合物为5-(邻-氨基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉，5，10- 二(邻-氨基苯基)-15，20- 二苯基卟啉，5，15- 二(邻-氨基苯基)-10, 20- 二苯基卟啉，5，10, 15-三(邻-氨基苯基)-20-苯基卟啉，5，10，15，20-四(邻-氨基苯基)卟啉，5-(间-氨基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉，5，10-二(间-氨基苯基)_15，20-二苯基卟啉，5，15-二(间-氨基苯基)-10，20-二苯基卟啉，5，10，15-三(间-氨基苯基)-20-苯基卟啉，5，10，15，20-四(间-氨基苯基)卟啉，5-(对-氨基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉，5，10- 二(对-氨基苯基)-15，20- 二苯基卟啉，5，15- 二(对-氨基苯基)-10, 20- 二苯基卟啉，5，10, 15-三(对-氨基苯基)-20-苯基卟啉，5，10，15，20-四(对-氨基苯基)卟啉中的至少一种。
5.权利要求1所述的碱性氨基酸修饰氨基四苯基卟啉化合物在制备光动力抗菌药物中的应用。
6.权利要求1所述的碱性氨基酸修饰氨基四苯基卟啉化合物在制备光动力抗肿瘤药物中的应用。
【文档编号】A61P35/00GK103772399SQ201410069404
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月21日 优先权日:2014年2月21日
【发明者】刘天军, 孟帅, 洪阁, 许曾平 申请人:中国医学科学院生物医学工程研究所