聚吡咯衍生物及其制备方法和应用与流程

本发明涉及一种聚吡咯衍生物及其制备方法和应用。

背景技术：

癌症超过心脏疾病已成为世界上主要的致死因素。光热治疗法是近年来发展的一种微创肿瘤治疗技术，其治疗过程如下：1)寻找具有较高光热转换效率的光热治疗剂，通过靶向性识别技术和注射途径聚集在肿瘤组织附近；2)在近红外光(波长为700～1100nm)的照射下，正常组织由于对近红外光的吸收率很低，因此可以避免被损伤，而肿瘤细胞能够吸收光热进而被杀死。光热治疗法具有能够精准清除肿瘤细胞、对正常组织伤害极低、时间以及空间可控、手术方法简单、病人并发症少及住院时间缩短等优势，因而有望发展成理想的替代传统癌症治疗手段的肿瘤治疗方法。

光热治疗剂是制约光热治疗法临床应用的重要因素。目前广泛研究的光热治疗剂有无机和有机两种材料。其中，无机光热治疗剂虽然具有较高的光热转换效率，但却存在难以降解，长期毒性未知，成本高昂、制备过程繁琐以及光热稳定性较差等不足，因此难以实现临床应用。而有机光热治疗剂虽然具有良好的生物相容性和可降解性，但是却存在水溶性较差、光热转换效率及光热稳定性较低等不足。为了有益于临床上的实际应用，有效地避免未知的长期毒性，开发具有良好的水溶性大、光热转换效率、光热稳定性和低全身毒性的新型光热治疗剂具有重要的研究意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种聚吡咯衍生物，具有较好的光热转换效率、水溶性和光热稳定性，与近红外激光配合作用，能抑制或杀死肿瘤细胞。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种聚吡咯衍生物，具有式(ⅰ)的结构：

式(ⅰ)中，-r、-r’为-h或取代基，-l选自-ch2-、-c6h5-、-c6h10-、-ch＝、＝c＝、-coo-、-coor、-ch2ch2-、-ch2ch2ch2-、-rconh-、-rconr’-中的一种或几种，-s选自-cooh、-coor、-oh、-so3h、-nh2、-n⁺r3、咪唑基、吡啶基中的一种或几种，n表示聚合度，取值范围为50～100000，分子量范围1×10³～1×10⁸。

本发明的另一个目的在于提供一种如上所述聚吡咯衍生物的制备方法，包括如下步骤：

(1)具有式(ⅱ)结构的化合物a与具有式(ⅲ)结构的化合物b在弱酸和弱碱溶液环境下发生水解、加成、缩合、环化反应，得到吡咯衍生物单体；

(2)吡咯衍生物单体在引发剂作用下发生聚合反应，生成聚吡咯衍生物；

式(ⅱ)中，-r和-r’为-h或取代基；式(ⅲ)中，-r”、-r”’为-h或取代基，-l选自-ch2-、-c6h5-、-c6h10-、-ch＝、＝c＝、-coo-、-coor、-ch2ch2-、-ch2ch2ch2-、-rconh-、-rconr’-中的一种或几种，-s选自-cooh、-coor、-oh、-so3h、-nh2、-n⁺r3、咪唑基、吡啶基等中的一种或几种。

在本发明所述聚吡咯衍生物的制备方法中：

所述步骤(1)中化合物a和化合物b在回流下搅拌反应2～90小时，之后结束反应，再经过杂质分离步骤和干燥步骤，得到吡咯衍生物单体；化合物a和化合物b的反应比例为(1～2)：(2～1)。

优选的，所述步骤(1)中的弱酸为羧酸，所述弱碱为含吡啶基的碱性有机物或含咪唑基的碱性有机物或羧酸盐。

优选的，所述步骤(2)的具体步骤为：将吡咯衍生物单体与引发剂分别分散于溶剂中，将含有引发剂的分散溶液滴加于含有吡咯衍生物单体的分散溶液中，在常温下搅拌反应12～48h；之后结束反应，再经过杂质分离步骤和干燥步骤，得到聚吡咯衍生物；吡咯衍生物单体与引发剂的反应比例为(1～2)：(1.5～7)。

优选的，所述引发剂为fe³⁺盐和/或过二硫酸铵。

优选的，所述化合物a和化合物b在溶剂中发生反应，所述溶剂为水、甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、丁酮中的一种或几种；所述吡咯衍生物单体和引发剂在溶剂中发生反应，所述溶剂为水、甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、丁酮中的一种或几种。

本发明的又一个目的在于提供一种药物或药物组合物，它包括所述的聚吡咯衍生物或包括所述聚吡咯衍生物的制备方法所制备出来的聚吡咯衍生物。

优选的，所述药物或药物组合物中还包括药学上可接受的盐。

优选的，所述药物或药物组合物的制剂形态为固体、液体或半液体。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的聚吡咯衍生物，为粉末形态，在光条件下和水溶液中能稳定存在，也可以在机体内通过分解代谢而排出体外，产品安全稳定。此外，该产品具有明显的光热转化效应，应用近红外激光照射被所述聚吡咯衍生物溶液包裹的肿瘤细胞时，结果显示对肿瘤细胞具有显著的杀伤作用。

本发明聚吡咯衍生物的制备方法为传统方法，工艺简单,使用设备少。

本发明的应用提供了一种药物或药物组合物，它具有在应用光热治疗法治愈肿瘤疾病中的潜力。

附图说明

图1是聚吡咯衍生物在808nm激光照射下照射时间与温度的关系图；

图2是光热剂在不同浓度下与细胞活力的关系图。

具体实施方式

以下通过实施例1～7来对本发明做一步的说明。

实施例1：

(1)称取2-氨基乙磺酸1.41g、2,5-二甲氧基四氢呋喃1.70g、吡啶14.90g、冰醋酸11.31g和蒸馏水6.0g，将所有原料投入烧瓶中，开启搅拌，在回流下反应56小时，之后通过减压蒸馏对反应产物进行浓缩，再加入适量丙酮使固体析出，然后过滤，所得滤渣在60℃下真空干燥，得吡咯衍生物单体，化学名称为2-(吡咯-1)基乙磺酸；

(2)称取2-(吡咯-1)基乙磺酸1.60g及fecl3·6h2o7.10g分别溶解于50ml及100ml甲醇中，将溶解有fecl3·6h2o的甲醇溶液缓慢滴加于溶解有2-(吡咯-1)基乙磺酸的甲醇溶液中，将混合溶液转入烧瓶中，开启搅拌，在常温下反应20小时，之后通过减压蒸馏除去反应产物中的溶剂，再加入100ml乙醇，搅拌混合均匀，静置，过滤，所得滤饼用蒸馏水溶解，然后再次进行过滤，所得滤液通过减压蒸馏除去水分，再在60℃下真空干燥，得聚[2-(吡咯-1)基乙磺酸]。

实施例2：

(1)向烧瓶中投入4.17g氯化氯乙铵，之后缓慢滴入40ml浓度为33wt％的三甲胺乙醇溶液，开启搅拌，在回流下反应14小时，之后通过减压蒸馏进行浓缩，再对蒸馏产物进行真空干燥，得到氯化三甲氨基乙铵；

(2)将上述干燥产物与2,5-二甲氧基四氢呋喃4.76g、吡啶23.80g、冰醋酸18.07g和蒸馏水9.7g投入烧瓶中，开启搅拌，在回流下反应72小时；对反应产物进行减压蒸馏处理，然后加入适量丙酮使固体析出，然后过滤，所得滤渣在60℃下真空干燥，得吡咯衍生物单体，化学名称为氯化n-三甲氨乙基吡咯；

(3)称取氯化n-三甲氨乙基吡咯1.90g及fecl3·6h2o6.70g分别溶解于50ml及100ml甲醇中，将溶解有fecl3·6h2o的甲醇溶液缓慢滴加于溶解有氯化n-三甲氨乙基吡咯的甲醇溶液中，将混合溶液转入烧瓶中，开启搅拌，在常温下反应24小时，之后通过减压蒸馏除去反应产物中的溶剂，再加入适量乙醇，依次进行搅拌混合均匀，静置，过滤，所得滤饼用蒸馏水溶解，然后再次进行过滤，所得滤液通过减压蒸馏除去水分，再在60℃下真空干燥，得聚[氯化n-三甲氨乙基吡咯]。

实施例3：

(1)称取三水醋酸钠4.07g、乙醇胺1.17g、冰醋酸27.59g、2，5-二甲氧基四氢呋喃2.3837g，量取蒸馏水12ml，将全部原料投入烧瓶中，在100℃的油浴条件下回流反应14小时，之后冷却至常温，将反应产物倒入分液漏斗中，用30ml二氯甲烷洗涤烧瓶，将洗涤产物倒入分液漏斗中，待分液后，使用3*20ml二氯甲烷进行萃取，收集有机相，然后用饱和碳酸氢钠中和水相溶液ph至7，再用3*20ml二氯甲烷对水相进行萃取，合并两次收集的有机相，加入适量无水硫酸钠，在室温下干燥8小时，然后过滤，所得滤液用旋转蒸发仪除去二氯甲烷，得n-羟乙基吡咯；

(2)在冰浴冷却条件下，向1.716gn-羟乙基吡咯中滴加6ml氯化亚砜，之后在85℃和回流条件下反应4小时，之后通过蒸馏除去过量的氯化亚砜，再在搅拌下加入3*15ml甲醇，然后通过蒸馏除去甲醇和hcl，得n-氯乙基吡咯；

(3)将上述n-氯乙基吡咯，投入烧瓶中，加入40ml乙醇和0.458gki，缓慢滴入15ml浓度为33wt％的三甲胺乙醇溶液，开启搅拌，在室温下反应8小时，再转移到80℃的油浴条件下回流反应6小时，之后通过蒸馏除去溶剂，再加入60ml蒸馏水，搅拌8小时，然后过滤，所得滤液通过减压蒸馏处理后，加入100ml丙酮使固体析出，再次过滤，所得滤渣在60℃下真空干燥，得吡咯衍生物单体，化学名称为氯化n-三甲氨乙基吡咯；

(4)称取上述单体1.88g及fecl3·6h2o6.69g分别溶解于30ml、50ml甲醇中，将溶解有fecl3·6h2o的甲醇溶液缓慢滴加于溶解有吡咯衍生物单体的甲醇溶液中，在常温下搅拌反应24h，减压蒸除溶剂。加入乙醇，依次进行搅拌、静置、过滤处理，然后用蒸馏水溶解滤饼，再次过滤，滤液通过减压蒸馏除去水分，再在60℃下真空干燥得聚[氯化n-三甲氨乙基吡咯]。

在上述技术方案中，n-氯乙基吡咯可通过商业途径取得，这样可以省去步骤(1)和步骤(2)。

实施例4：

(1)向烧瓶中投入7.90g溴化溴乙铵和0.88gki，开启搅拌，缓慢滴入40ml浓度为33wt％的三甲胺乙醇溶液，在室温下反应7小时，再转移到72℃的油浴条件下回流反应15.5小时，之后通过蒸馏除去溶剂，再在60℃下真空干燥，得溴化n-三甲氨乙基吡咯；

(2)向烧瓶中投入上述溴化n-三甲氨乙基吡咯，加入蒸馏水10ml、吡啶24.65g、冰醋酸18.74g、2，5-二甲氧基四氢呋喃4.94g，在100℃的油浴条件下回流反应60小时，之后通过蒸馏除去溶剂，向蒸馏产物中加入50ml丙酮，搅拌8小时，然后过滤，滤渣在60℃下真空干燥，得吡咯衍生物单体，化学名称为溴化n-三甲氨乙基吡咯；

(3)向烧瓶中投入1.79g溴化2-n-三甲基乙基吡咯和20ml甲醇，轻微晃动使固体分散，然后称取4.51g六水氯化铁溶解于20ml甲醇中，将所得含有六水氯化铁的甲醇溶液滴入烧瓶中，在室温下反应24小时，之后通过减压蒸馏除去溶剂，向蒸馏产物中加入50ml无水乙醇，搅拌10小时，然后过滤，向滤渣中加入100ml蒸馏水，搅拌10小时，再次过滤，所得滤液通过减压蒸馏除去溶剂，再向蒸馏产物中加入20ml无水乙醇，继续减压蒸馏至近干，在60℃下真空干燥得聚[溴化n-三甲氨乙基吡咯]。

实施例5：

(1)称取三水醋酸钠4.10g、氨基丙二酸二乙酯盐酸盐3.79g、冰醋酸27.61g和2，5-二甲氧基四氢呋喃2.39g，量取蒸馏水12ml，将全部原料投入烧瓶中，在100℃的油浴条件下回流反应14小时，之后冷却至常温，将反应产物倒入分液漏斗中，用30ml二氯甲烷洗涤烧瓶，将洗涤产物倒入分液漏斗中，待分液后，使用3*20ml二氯甲烷进行萃取，收集有机相，然后用饱和碳酸氢钠中和水相溶液ph至7，再用3*20ml二氯甲烷对水相进行萃取，合并两次收集的有机相，加入适量无水硫酸钠，在室温下干燥8小时，然后过滤，所得滤液用旋转蒸发仪除去二氯甲烷，然后称取2.9gnaoh，量取15ml水，配置成naoh溶液，在冰浴条件下向蒸发产物中加入所得naoh溶液，之后逐渐升温，在回流下反应4小时，再次冷却至室温，用浓盐酸中和反应产物至ph为2～3，通过冰浴使产物冷却至室温，再次过滤，滤渣真空干燥，得吡咯衍生物单体，化学名称为2-(吡咯-1)基丙二酸；

(2)称取2-(吡咯-1)基丙二酸1.78g及fecl3·6h2o7.25g分别溶解于30ml、50ml甲醇中，将溶解有fecl3·6h2o的甲醇溶液缓慢滴加于溶解有2-(吡咯-1)基丙二酸的甲醇溶液中，将混合溶液转移至烧瓶中，开启搅拌，在常温下反应24小时，之后通过减压蒸馏除去溶剂，再加入适量乙醇，依次进行搅拌、静置、过滤处理，然后用蒸馏水溶解滤饼，再次过滤，所得滤液通过减压蒸馏除去水分，再在60℃下真空干燥，得聚[2-(吡咯-1)基丙二酸]。

实施例6：

(1)称取三水醋酸钠4.10g、3-氨基-1,2-丙二醇3.26g、冰醋酸55.61g和2，5-二甲氧基四氢呋喃4.79g，量取蒸馏水18ml，将全部原料投入烧瓶中，在100℃的油浴条件下回流反应1小时，之后冷却至常温，将反应产物倒入分液漏斗中，用60ml二氯甲烷洗涤烧瓶，将洗涤产物倒入分液漏斗中，待分液后，使用3*40ml二氯甲烷进行萃取，收集有机相，加入适量无水硫酸钠，在室温下干燥8小时，然后过滤，所得滤液用旋转蒸发仪除去二氯甲烷，再通过真空干燥，得吡咯衍生物单体，化学名称为3-(吡咯-1)基-1,2-丙二醇；

(2)称取3-(吡咯-1)基-1,2-丙二醇2.52g和fecl3·6h2o12.25g分别溶解于40ml、80ml甲醇中，将溶解有fecl3·6h2o的甲醇溶液缓慢滴加于溶解有3-(吡咯-1)基-1,2-丙二醇的甲醇溶液中，在常温下搅拌反应24小时，之后通过减压蒸馏除去溶剂，再加入适量乙醇，用饱和碳酸钠中和至ph7，依次进行搅拌、静置、过滤处理，然后用乙醇浸泡滤饼并过滤，合并所得滤液，对滤液进行减压蒸馏，再在60℃下真空干燥，得聚[3-(吡咯-1)基-1,2-丙二醇]。

实施例7：

(1)称取2-氨基丙磺酸1.57g、2,5-二甲氧基四氢呋喃1.71g、吡啶15.10g、冰醋酸11.51g，量取蒸馏水7ml，将全部原料投入烧瓶中，开启搅拌，在回流下反应60小时，之后通过减压蒸馏进行浓缩，再加入适量丙酮使固体析出，然后过滤，所得滤渣在60℃下真空干燥，得吡咯衍生物单体，化学名称为3-(吡咯-1)基丙磺酸；

(2)称取为3-(吡咯-1)基丙磺酸1.55g和fecl3·6h2o7.03g分别溶解于50ml及100ml甲醇中，将溶解有fecl3·6h2o的甲醇溶液缓慢滴加于溶解有3-(吡咯-1)基丙磺酸的甲醇溶液中，将混合溶液转移至烧瓶中，在常温下反应24小时，之后通过减压蒸馏除去溶剂，加入100ml乙醇，依次进行搅拌，静置，过滤处理，滤饼用蒸馏水溶解，再次过滤，所得滤液通过减压蒸馏除去水分后，在60℃下真空干燥，得聚[3-(吡咯-1)基丙磺酸]。

性能测试试验：

一、聚吡咯衍生物的体外光热效应考察

取实施例1所得聚吡咯衍生物，用碳酸氢钠溶液调解溶液ph至中性，应用808nm近红外激光进行照射，照射强度为1.0w/cm²，照射时间为5分钟，照射距离为1cm，其光热效应检测结果见图1。从图1可以看出，随着时间的延长，材料的温度有显著的升高，显示了该材料具有良好的光热效应。

二、聚吡咯衍生物联合近红外激光照射对肿瘤细胞的杀伤作用试验

共设六组实验，分别为空白对照组、阴性对照组和实验组1～4，各组实验在96孔细胞培养板上实施，试验过程如下：

1)配置成光热剂：取实施例1所得聚吡咯衍生物，用碳酸氢钠溶液调解溶液ph至中性，分别配置成浓度为0.06mg/ml，0.15mg/ml，3.00mg/ml及6.00mg/ml光热剂溶液。

2)取对数期的a549细胞等量接种至96孔细胞培养板，接种密度5.0*10³/cm²，每6孔为一组。

3)向实验组1中加入0.06mg/ml的光热剂溶液，向实验组2中加入等量的0.15mg/ml的光热剂溶液，向实验组3中加入等量的3.00mg/ml的光热剂溶液，向实验组4中加入等量的6.00mg/ml的光热剂溶液，空白对照组和阴性对照组中加入等量的去离子水。

4)在室温下，应用808nm近红外激光、在1cm照射距离下对各组分别照射5分钟。

5-1)光照结束后，空白对照组和阴性对照组在37℃，5％co2，饱和湿度条件下孵育48小时；然后弃去每孔培养液，更换为新鲜含10％四季青的血清培养液；再向每孔中加入10μl浓度为5mg/ml的mtt，继续培养4小时；最后用dmso溶解，待结晶全部溶解后，用酶标仪可测得细胞存活率。

5-2)光照结束后，向实验组1～4的每孔中加入10μl浓度为5mg/ml的mtt，继续培养4小时；最后终止培养，用dmso溶解，待结晶全部溶解后，用酶标仪可测得细胞存活率。

所述mtt为3-(4，5-二甲基噻唑-2)-2，5-二苯基四氮唑溴盐，所述dmso为二甲基亚砜。

实验组1～4的检测结果见图2。从图2可以看出，聚吡咯衍生物溶液的存在对肿瘤细胞存活率有明显降低作用，聚吡咯衍生物溶液浓度达到3mg/ml，具有100％杀灭肿瘤细胞的功能。而与之相比，对照组在光照结束后的细胞存活率分别为93％、91％、89％、87％。

表1：六组实验成分情况表

三、聚吡咯衍生物溶液的体外稳定性试验

取实施例1所得聚吡咯衍生物，用碳酸氢钠溶液调解溶液ph至中性，加入蒸馏水溶解配成浓度分别为0.06、0.15、3.0、6.0mg/ml的溶液，常温放置达12个月仍稳定存在，不产生浑浊现象。