專利名稱：放射致敏二胺及其藥物組合物的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明背景本發(fā)明涉及新的放射致敏化合物，尤其涉及取代的、具有2-4個親電子放射致敏官能團的二胺，其藥物制劑，以及制備和使用該種新的、低氧腫瘤細胞高效放射致敏劑的方法。
僅僅在美國，作為與癌癥斗爭的組成部分，每年有超過50萬的病人經(jīng)歷放射性治療。然而，至今為止，放射性治療在抗癌領域中僅僅收到有限的效果。因此可以理解，多少年來，為了開發(fā)能夠改進該放射性治療功效的方法，人們進行了大量的努力。
已確信，在抗輻射劑存在下，腫瘤中低氧(氧合作用差)細胞是引起常規(guī)放射性治療癌癥局部失敗的重要因素。例如，Gatenby等人在Int.J.Radiat Oncol.Biol.Phys.14831-833(1988)中報道，對于頭和頸部腫瘤來說，低氧腫瘤細胞的體積與腫瘤的放射敏感性成反向關(guān)系。其它報道證實，該結(jié)論適用于各種類型的腫瘤，并指出，腫瘤中低氧細胞濃度為2-3％時，控制腫瘤所需要的照射劑量可能需要加倍。
已提出使用各種溶液來克服低氧問題，包括在高壓氧倉中進行照射治療和用“快中子”或π重電子照射代替X-射線。然而，由于各種原因，包括花費高和常見的、與該方法有關(guān)的困難，使得這些技術(shù)不能完全令人滿意。
在處理抗輻射低氧腫瘤細胞研究中，一個有可能成功的領域是應用“放射致敏化合物”，它選擇性地增加低氧細胞對照射的敏感性。低氧細胞的這種特異性也是有價值的，因為該種細胞的特征是固體腫瘤占的比例很大，而大多數(shù)正常組織不是這樣。因此，用該種化合物治療使得照射對腫瘤細胞的影響增強，同時對健康細胞組織的影響很小。大量雜環(huán)、親電子化合物，并且特別是那些具有氧化氮部分的化合物已成功地用于放射致敏低氧腫瘤細胞。特別是發(fā)現(xiàn)硝基咪唑，如甲硝唑(metro)和misonidazoles(miso)可以致敏低氧細胞使其對照射敏感化后，人們對提供一種能夠解決腫瘤低氧問題的突破性溶液持樂觀態(tài)度。然而，不幸的是已證明，上述兩種藥物在治療水平下毒性很大。因此，顯然需要更有效的放射致敏化合物，并且可以在低劑量下給予該化合物來減小毒副作用。
本發(fā)明概述因此，本發(fā)明的目的是提供用于癌癥的放射性治療的新的、以低氧腫瘤作為靶的放射致敏劑。在特定劑量下，包含具有2-4個親電子放射致敏官能團二胺衍生物的這些化合物大大增強低氧腫瘤的放射致敏性并因此減小對正常身體組織的毒副作用。本發(fā)明也提供制備該放射致敏化合物的中間體和方法，并提供在放射致敏低氧腫瘤細胞中和在破壞溫血動物的該種腫瘤細胞中應用該化合物和包含該化合物的藥物組合物的技術(shù)。
因此，簡單地說，本發(fā)明提供新的化合物或其鹽，所述化合物包含具有2-4個親電子放射致敏官能團的二胺。本發(fā)明進一步提供用于放射致敏低氧腫瘤細胞的藥物組合物，它包含放射致敏量的上述二胺或其可藥用鹽和可藥用載體的混合物。
本發(fā)明進一步涉及含有用于制備本發(fā)明優(yōu)選二胺的中間體的組合物，該組合物包含硝基咪唑或其衍生物，其中，組合物中所包含的硝基咪唑化合物或其衍生物中，至少大約50％(重量)包含具有式(6)結(jié)構(gòu)的醛
其中R5為氫，低級烷基或鹵素，R6為氫，低級烷基，鹵素或硝基，并且A′包含在其鏈上具有大約1-8個碳原子的碳鏈。
本發(fā)明另一方面提供制備式(1)的本發(fā)明優(yōu)選二胺的方法
其中A包含在其鏈上具有約2-10個碳原子的碳鏈，R1，R2，R3和R4為H或T，T為
其中A′包含在其鏈上具有約1-8個碳原子的碳鏈，R5為H，低級烷基，或鹵素，并且R6為H，低級烷基，鹵素或硝基，條件是至少R1和R2中的一個為T，并且至少R3和R4中的一個為T，該方法包括下列步驟(a)、利用由草酰氯活化的二甲基亞砜將式(5)化合物
轉(zhuǎn)化為式(6)化合物，
和(b)、在有機酸和還原劑存在下，用在其主鏈上具有2-10個碳原子的二胺來處理式(6)化合物
本發(fā)明另一方面提供放射致敏低氧腫瘤細胞的方法，它包括將放射致敏量的上述藥物組合物給予低氧腫瘤細胞。相應地，本發(fā)明也提供殺滅溫血動物低氧腫瘤細胞的方法，它包括將放射致敏低氧腫瘤細胞有效量的上述藥物組合物給予溫血動物，然后，在足夠增強低氧腫瘤細胞放射致敏作用的時間間隔后，用殺滅低氧腫瘤細胞有效劑量的射線照射低氧腫瘤細胞。
本發(fā)明的其它目的和特征部分是顯而易見的并且一部分將在下文中指出。本發(fā)明優(yōu)選實施方案的詳細說明按照下文所描述的方法，已制備出本發(fā)明多官能團二胺衍生物，它們所表現(xiàn)出的放射致敏功效高達單一官能團放射致敏化合物如甲硝唑的400倍。而且，通過用體外菌落形成分析來評估細胞存活率，證明在輕度加熱條件下，用本文所描述的有代表性的取代二胺治療是非常有效的，使得低氧細胞變得對放射性更敏感，成為完全氧合(fully oxic)的細胞群。結(jié)果是，由于放射致敏功效大大增強，可以給予劑量低得多的這些化合物就達到相同或者更大放射致敏的低氧腫瘤細胞，同時，對于有效地放射致敏低氧腫瘤細胞所需要的任何特定劑量水平來說，它對健康組織的毒副作用降低。
不受任何理論的限制，假設該類化合物所表現(xiàn)出的明顯高的功效是由于至少兩種因素的協(xié)同作用。首先，二胺部分為弱堿性的。據(jù)認為，其機理是所連接的放射致敏部分將以主要為酸性的低氧腫瘤細胞作為其作用目標的機理。而且，二胺很可能被吸引到該類細胞中的脫氧核糖核酸(DNA)上，所述脫氧核糖核酸由于其磷酸根含量高而呈酸性。其次，致敏功效大大增強有可能與射線誘導細胞死亡機理有關(guān)。據(jù)認為，為了在低水平射線下引起細胞死亡，要求在DNA或其附近多次電離。因此，含多個放射致敏官能團基的分子可能能夠參與一次以上局部電離而不需要充分接近其它分子。
該種新的、有效的放射致敏劑包含具有2-4個親電子放射致每官能團的取代二胺。優(yōu)選地，本發(fā)明取代二胺包含具有下列通式的化合物
其中A包含在其鏈上具有約2-10個碳原子的碳鏈，R1，R2，R3和R4為H或T，T為
其中A′包含在其鏈上具有約1-8個碳原子的碳鏈，R5為H，低級烷基，或鹵素，并且R6為H，低級烷基，鹵素或硝基，在優(yōu)選的實施方案中，至少R1和R2中的一個為T，并且至少R3和R4中的一個為T。
更優(yōu)選地，A為亞烷基，T為2-，4-或5-硝基咪唑基烷基，特別是5-硝基咪唑基烷基，R5為乙基或甲基，特別是2-甲基，R6為H，甲基或硝基，特別是H，并且A′為亞乙基或亞甲基，特別是亞甲基。該特別優(yōu)選的化合物可以具有下列結(jié)構(gòu)式
本發(fā)明特別優(yōu)選的化合物包括二胺四甲硝唑(DATMs)如N，N，N′，N′-四〔2′-(2-甲基-5-硝基-1-咪唑基)乙基〕-1，4-丁二胺；N，N，N′，N′-四〔2′-(2-甲基-5-硝基-1-咪唑基)乙基〕-1，5-戊二胺；和N，N，N′， N′-四〔2′-(2-甲基-5-硝基-1-咪唑基)乙基〕-1，8-辛二胺；和二胺二甲硝唑CDADMs如N，N′-二〔2′-(2-甲基-5-硝基-1-咪唑基)乙基〕-1，4-丁二胺；N，N′-二〔2′-(2-甲基-5-硝基-1-咪唑基)乙基〕-1，5-戊二胺；和N，N′-二〔2′-(2-甲基-5-硝基-1-咪唑基)乙基〕-1，8-辛二胺。
通過使用適宜的反應流程式，將2個或多個親電子放射致敏官能團連接到二胺的末端氮上來制備本發(fā)明放射致敏化合物。例如，優(yōu)選的式(1)二胺
其中A包含在其鏈上具有2-10個碳原子的碳鏈，R1，R2，R3和R4為H或T，T為
其中A′包含在其鏈上具有約1-8個碳原子的碳鏈，R5為H，低級烷基，或鹵素，并且R6為H，低級烷基，鹵素或硝基，其中至少R1和R2中的一個為T，并且至少R3和R4中的一個為T，可通過兩步來制備，其中，利用中等強度的氧化劑，即由草酰氯活化的二甲基亞砜將式(5)硝基咪唑氧化
其反應條件有利于形成具有式(6)結(jié)構(gòu)的醛
然后，在有機酸和還原劑存在下，用在其主鏈上大約具有2-10個碳原子的二胺來處理由此得到的醛，得到取代的二胺。
在上述反應流程式中形成重要醛中間體非常難得。Berg和Sharp在European Journal of Med.Chemistry 10171-177(1975)中報道了一種方法用于生產(chǎn)在與未改變醇的混合物中含大約30％2-甲基-5-硝基咪唑-1-基-乙醛的粗品混合物。然而，從該混合物中分離游離醛的嘗試引起游離醛的分解。用鉻酸，鉻酸-吡啶，鉻酸叔丁基酯，硅藻土中的碳酸銀和氯苯并三唑氧化甲硝唑只產(chǎn)生相應的酸。當在室溫下進行鉻酸氧化時，得到含大約7％2-甲基-5-硝基咪唑-1-基-乙醛的混合物。Berg和Sharp使用重鉻酸鉀-乙酸來氧化甲硝唑，但僅僅能夠得到含量不超過30％醛的混合物，如上所述，該醛不能在不引起分解的情況下分離出來。
轉(zhuǎn)化為醛也難以進行，因為甲硝唑不容易溶解在可進行氧化反應的溶劑中。然而，申請人發(fā)現(xiàn)，對于該反應來說，用二甲基亞砜可以將甲硝唑溶解。
因此，申請人開發(fā)了一種方法，在該方法中，所生產(chǎn)的組合物在甲硝唑和甲硝唑衍生物的混合物中，包含大于50％(重量)(以組合物中甲硝唑和甲硝唑衍生物總濃度計算)的所述硝基咪唑烷基醛并且從該方法中，可得到分離和純化的醛。該方法通過改良的Swern氧化反應(見Huang和Swern，J.Organic Chemi stry 432480-2482，1978)，在反應混合物溫度大約為-45℃--65℃下，優(yōu)選大約在-50℃下進行。將用草酰氯活化的二甲基亞砜與醇反應形成烷氧基锍鹽。加入三乙胺或類似物后，烷氧基锍鹽很容易轉(zhuǎn)化為羰基化合物，形成相應的醛。申請人進一步發(fā)現(xiàn)，如果在氧化反應結(jié)束，在如下開始醛的還原胺化反應之前，將反應混合物加熱(例如，通過除掉用作制冷源的干冰和丙酮)不超過約10分鐘，基本上可加速反應進程。
例如，通過下列反應流程式
來說明所公開的、如用于形成2-甲基-5-硝基咪唑-1-基-乙醛的氧化方法，該2-甲基-5-硝基咪唑-1-基乙醛具有下列結(jié)構(gòu)式
在氮氣下，將CH2Cl2加到草酰氯中。將溶液冷卻到-50℃，然后，將Me2SO滴加到攪拌的溶液中。加入溶解在Me2SO中的甲硝唑〔1-(2-羥乙基)-2-甲基-5-硝基咪唑。再次攪拌后，加入三乙胺，將反應混合物再攪拌并放置至室溫。將得到的混合物稀釋，洗滌，提取，過濾并干燥，得到分離并基本上純化的醛。
通過在有機酸和弱還原劑存在下，按照下列反應流程式所顯示的還原性胺化反應，將上述醛中間體與在其主鏈上具有約2-10個碳原子的二胺反應來合成優(yōu)選的二-和四-硝基咪唑烷基二胺。
在還原反應中，三乙酸硼氫化鈉〔NaBH(OAc)3〕可有效地用作弱的和選擇性還原劑。在還原步驟中，用有機酸，優(yōu)選乙酸將反應混合物酸化。當控制反應物的相對量，使得所產(chǎn)生的醛與二胺的摩爾比大約為4.1∶1時，最有利于反應進行。
上述反應的好處為，它是高效率和方便的“單一容器”反應，因此允許同時制備二-和四-硝基咪唑基烷基二胺。
因為反應對稱有利于在還原性胺化過程中加入二個或四個官能團基團，所以，為了形成含三個放射致敏官能團基的取代二胺，需要將適宜的位阻基團加到一個末端胺上。
將本發(fā)明化合物轉(zhuǎn)化為其相應的鹽是有利的，這有助于將其配制成藥物組合物的水溶性制劑?？伤幱名}的實例包括將本發(fā)明取代二胺與下列酸反應形成的鹽，所述酸包括葡糖酸，HCl，H3PO4，馬來酸，草酸，乙酸，磺酸，硫酸，煙酸，葡糖醛酸和乳糖酸。在下文的實施例5中描述了獲得該鹽的方法。
本發(fā)明二胺衍生物，特別是剛剛描述的鹽形式可以與本領域公知的各種賦形劑和/或佐劑混合，所述賦形劑和/或佐劑作為可藥用載體使得藥物可以以例如注射劑，懸浮劑，乳劑，片劑、膠囊劑和軟膏劑等形式給予。可通過任何適宜的、放射致敏低氧腫瘤細胞的方法，給予含放射致敏量的所述取代二胺化合物的藥物組合物。對于溫血動物，尤其對于進行放射治療的人來說，給藥途徑可以為口服，非腸道給藥，皮下注射，靜脈注射，肌肉內(nèi)注射和/或腹膜內(nèi)注射。為了殺滅低氧腫瘤細胞，以放射致敏低氧腫瘤細胞有效量(對于人來說為1-100mg/kg)給予含放射致敏二胺的藥物組合物。所給予的具體劑量將依賴于病人的一般健康狀況和身體條件以及病人的年齡，體重，病人疾病的階段，和是否同時存在任何其它治療。
將放射致敏的組合物給予低氧腫瘤細胞并經(jīng)過足夠增強低氧腫瘤細胞放射致敏作用的時間間隔后，用殺滅低氧腫瘤細胞有效量的射線照射低氧腫瘤細胞。通常，病人需要接受7-8周的照射，總照射劑量大約為60-76Gy，在給予放射致敏劑后大約1-4小時內(nèi)給予各照射劑量。如果需要，依次重復該放射致敏治療和照射來減輕并且最好消除惡性腫瘤的擴散。
當與加熱治療低氧腫瘤細胞同時進行時，由本發(fā)明放射致敏二胺所提供的放射致敏作用明顯增強。例如，可通過在預先從37℃加熱到41℃的溫水浴中浸沒或通過用微波頭局部加熱腫瘤來進行加熱治療。
為了進一步說明和解釋本發(fā)明，下面提供幾個實施例。
實施例1
制備2-甲基-5-硝基-咪唑-1-基乙醛在氮氣下，將2ml(22mmol)草酰氯滴加到160mlCH2Cl2中。將溶液冷卻至-50℃下并在攪拌下，將17ml(240mmol)Me2SO滴加到該溶液中。大約20分鐘后，加入溶解在15ml Me2SO中的3.42g(20mmol)甲硝唑〔1-(2-羥乙基)-2-甲基-5-硝基咪唑〕。再攪拌20分鐘后，加入33ml(240mmol)三乙胺。將反應混合物再攪拌10分鐘，然后溫熱至室溫。將混合物用400ml乙酸乙酯稀釋并用水洗滌4次，先用100ml水洗滌一次，再用50ml水洗滌3次。將250ml水洗滌液用250ml乙酸乙酯提取3次并將乙酸乙酯加到CH2Cl2中。將混合物用100ml飽和NaCl溶液洗滌，用無水MgSO4干燥，過濾，并旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至干。將得到的粗品殘渣通過閃式硅膠色譜層析純化，得到所需醛的純品(2-甲基-5-硝基咪唑-1-基-乙醛)。
通過下列數(shù)據(jù)評估所得到純品醛的化學結(jié)構(gòu)1H NMR(CDCl3，300MHz)δ9.76(s，1H，CHO)，7.99(s，1H，咪唑H)，5.21(s，2H，CH2CHO)，2.41(s，3H，CH3).
實施例2
制備N，N，N′，N′-四〔2′-(2-甲基-5-硝基-1-咪唑基)乙基〕-1，4-丁二胺將通過實施例1方法合成的2-甲基-5-硝基咪唑-1-基-乙醛(3.0g，17.6mmol)溶解在80ml的1，2-二氯乙烷中，加入0.44ml丁二胺(4.4mmol)，將反應混合物攪拌30分鐘，然后用1ml乙酸(17.6mmol)酸化。然后加入4.48g三乙酸硼氫化鈉(21.12mmol)作為還原劑并將溶液在室溫下攪拌48小時。在整個方法過程中，將反應容器中通入氮氣。將得到的混合物用60ml乙酸乙酯稀釋，然后將混合物溶液用85ml飽和NaHCO3水溶液和30ml水洗滌。將水溶液合并用于進一步提取化合物(5)。將有機層用無水MgSO4干燥，并將溶劑蒸發(fā)，將殘留的油狀物在4℃下固化2天。將得到的固體在乙酸乙酯/己烷中重結(jié)晶得到N，N，N′，N′-四〔2′-(2-甲基-5-硝基-1-咪唑基)乙基〕-1，4-丁二胺(m.p.194-196℃)。
通過下列數(shù)據(jù)評估所合成的化合物的化學結(jié)構(gòu)1H NMR(CDCl3，300MHz)δ7.93(s，4H，咪唑H4)；4.28(t，J＝6.6Hz，8H，H2′)；2.81(t，J＝6.6Hz，8H，H1′)；2.55-2.52(m，4H，H1，H4)；2.52(s，12H，咪唑Me2)；1.25-1.23(m，4H，H2，H3).
制備N，N′-二〔2-(2-甲基-5-硝基-1-咪唑基)-1，4-丁二胺將上述合并的水溶液用250ml乙酸乙酯再提取3次并用500ml二氯甲烷提取3次。將二氯甲烷溶液用40ml水洗滌，用MgSO4干燥，并減壓蒸發(fā)。將殘留的油狀物在4℃下冷卻至結(jié)晶。將得到的固體在乙酸乙酯/已烷中重結(jié)晶，得到N，N′-二〔2′-(2-甲基-5-硝基-1-咪唑基)-1，4-丁二胺。
通過下列數(shù)據(jù)進行化學結(jié)構(gòu)分析1H NMR(CDCl3，300MHz)δ7.93(s，2H，咪唑H4)；4.38(t，J＝6.6Hz，4H，H1′)； 2.57-2.53(m，4H，H1，H4)；2.50(s，6H，咪唑 Me2)；.75(br，s，2H，NH，N，H)；1.40-1.39(m，4H，H2，H3)。
實施例3
制備N，N，N′，N′-四〔2′-(2-甲基-5-硝基-1-咪唑基)乙基〕-1，5-戊二胺將通過實施例1方法合成的2-甲基-5-硝基咪唑-1-基-乙醛(3.6g，19.5mmol)溶解在80ml 1，2-二氯乙烷中，加入0.57ml戊二胺(4.88mmol)，將反應混合物攪拌30分鐘，然后用1.11ml乙酸(19.5mmol)酸化。然后加入4.96g三乙酸硼氫化鈉(23.4mmol)作為還原劑并將溶液在室溫下攪拌48小時。在整個方法過程中，將反應容器中通入氮氣。將得到的混合物用60ml乙酸乙酯稀釋，然后將混合物溶液用85ml飽和NaHCO3水溶液和30ml水洗滌。將水溶液合并用于進一步提取化合物(11)。將有機層用無水MgSO4干燥，并將溶劑蒸發(fā)，將殘留的油狀物在4℃下固化2天。將得到的固體在乙酸乙酯/己烷中重結(jié)晶得到N，N，N′，N′-四〔2′-(2-甲基-5-硝基-1-咪唑基)乙基〕-1，5-戊二胺(m.p.150-151℃)。
通過下列數(shù)據(jù)進行化學結(jié)構(gòu)分析1H NMR(CDCl3，300MHz)δ7.93(s，4H，咪唑H4)；4.24(t，J＝7.2Hz，8H，H2′)；2.78(t，J＝7.2Hz，8H，H1′)；2.51-2.49(m，4H，H1，H5)；2.49(s，12H，咪唑Me2)；1.26-1.20(m，4H，H2，H4)；1.1(m，2H，H3)并通過下列數(shù)據(jù)評估碳原子數(shù)目13C NMR(CDCl3，75MHz)δ150.526(咪唑C5)；138.992(咪唑C2)；133.134(咪唑C4)；54.599(C2′)；54.159(C1′)；44.964(C1，C5)；26.964(CH2)；24.293(CH2)；14.019(咪唑Me2).
制備N，N′-二〔2′-(2-甲基-5-硝基-1-咪唑基)-1，5-戊二胺將上述合并的水溶液用250ml乙酸乙酯再提取3次并用500ml二氯甲烷提取3次。將二氯甲烷溶液用40ml水洗滌，用MgSO4干燥，并減壓蒸發(fā)。將殘留的油狀物在4℃下冷卻至結(jié)晶。將得到的固體在乙酸乙酯/己烷中重結(jié)晶，得到N，N′-二〔2′-(2-甲基-5-硝基-1-咪唑基)-1，5-戊二胺。
通過下列數(shù)據(jù)進行化學結(jié)構(gòu)分析by1H NMR(CDCl3，300MHz)δ7.93(s，2H，咪唑H4)；4.38(t，J＝6.6Hz，4H，H2′)；2.94(t，J＝6.6Hz，NH，N′H)；1.42-1.22(m，6H，H2，H3，H4).
實施例4
制備N，N，N′，N′-四〔2′-(2-甲基-5-硝基-1-咪唑基)乙基〕-1，8-辛二胺將通過實施例1方法合成的2-甲基-5-硝基咪唑-1-基-乙醛(3.52g，19mmol)溶解在80ml 1，2-二氯乙烷中，加入0.685g辛二胺(4.75mmol)，將反應混合物攪拌30分鐘，然后用1.08ml乙酸(19mmol)酸化。然后加入4.83g三乙酸硼氫化鈉(22.8mmol)作為還原劑并將溶液在室溫下攪拌48小時。在整個方法過程中，將反應容器中通入氮氣。將得到的混合物用60ml乙酸乙酯稀釋，然后將混合物溶液用85ml飽和NaHCO3水溶液和30ml水洗滌。將水溶液合并用于進一步提取化合物(9)。將有機層用無水MgSO4干燥，并將溶劑蒸發(fā)，將殘留的油狀物在4℃下固化2天。將得到的固體在乙酸乙酯/己烷中重結(jié)晶得到N，N，N′，N′-四〔2′-(2-甲基-5-硝基-1-咪唑基)乙基〕-1，8-辛二胺(m.p.157158℃)。
通過下列數(shù)據(jù)進行化學結(jié)構(gòu)分析1H NMR(CDCl3，300MHz)δ7.93(s，4H，咪唑H4)；4.26(t，J＝6.9HZ，8H，H2′)；2.81(t，J＝6.6Hx，8H，H1′)；2.54-2.51(m，4H，H1，H8)；2.50(s，12H，咪唑Me2)；1.27-1.22(m，12H，H2，H3，H4，H5，H6，H7).
并通過下列數(shù)據(jù)評估碳原子數(shù)13C NMR(CDCl3，75MHz)δ 150.548(咪唑C5)；138.908(咪唑C2)；133.142(咪唑C4)；54.759(C2′)；54.045(C1″)；44.257(C1，C8)；29.051(C2，C7)；26.744(C3，C4，C5，C6)；13.951(咪唑Me2).
制備N，N′-二〔2′-(2-甲基-5-硝基-1-咪唑基)-1，8-辛二胺將上述合并的水溶液用250ml乙酸乙酯再提取3次并用500ml二氯甲烷提取3次。將二氯甲烷溶液用40ml水洗滌，用MgSO4干燥，并減壓蒸發(fā)。將殘留的油狀物在4℃下冷卻至結(jié)晶。將得到的固體在乙酸乙酯/己烷中重結(jié)晶，得到N，N′-二〔2′-(2-甲基-5-硝基-1-咪唑基)-1，8-辛二胺。
通過下列數(shù)據(jù)進行化學結(jié)構(gòu)分析1H NMR(CDCl3，300MHz)δ7.93(s，2H，咪唑H4)；4.38(t，J＝6.6Hz，4H，H2′)；2.94(t，J＝6.6Hz，4H，H1′)；2.57-2.53(m，4H，H1，H8)；2.50(s，6H，咪唑Me2)；1.89(br，s，2H，NH，N′H)；1.45-1.20(m，12H，H2，H3，H4，H5，H6，H7).
實施例5制備N，N，N′，N′-四〔2′-(2-甲基-5-硝基-1-咪唑基)乙基〕-1，8-辛二胺葡糖酸鹽通過將N，N，N′，N′-四〔2′-(2-甲基-5-硝基-1-咪唑基)乙基〕-1，8-辛二胺溶解在20ml CH2C12中來制備N，N，N′，N′-四〔2′-(2-甲基-5-硝基-1-咪唑基)乙基〕-1，8-辛二胺游離堿的溶液。將2g在5ml水中的葡糖酸加到該溶液中。將純MeOH滴加到得到的混合物中直至混合物變?yōu)榫鶆虻娜芤?。將該溶液中加?0ml乙醚，然后加入200ml己烷，由此產(chǎn)生固體沉淀。將反應混合物冷卻至4℃，通過燒結(jié)玻璃漏斗過濾該沉淀的鹽，用無水乙醚洗滌并真空干燥。該右旋-葡糖酸鹽在水中高度溶解。
實施例6對低氧腫瘤細胞的放射致敏作用在體外，評價化合物(8)和(10)對中國倉鼠卵巢(CHO)細胞的放射致敏作用，并且將結(jié)果與甲硝唑的作用進行比較。將細胞放置并使其附著在陪替氏玻璃培養(yǎng)皿中3小時，然后將基質(zhì)用5ml加或不加藥物的漢氏平衡鹽溶液(HBSS)取代。為了引起細胞缺氧，在室溫下，將培養(yǎng)皿放在密封的鋁箱(8個培養(yǎng)皿/鋁箱)中。通過泵抽吸鋁箱中的氣體，然后填充95％的N2和5％的CO2。在正氣壓下，將該方法重復4次，每次間隔5分鐘。1小時后，當細胞嚴重缺氧時，將鋁箱放在37℃水浴中1小時。對于oxic處理組來說，將細胞和5ml HBSS(±藥物)放在37℃培養(yǎng)箱中2小時。將鋁箱放在旋轉(zhuǎn)的桌子上并暴露在由Generai Electric Maxit ron 300治療儀在250kVp和20mA(HVL 20mm A1過濾器；劑量速率為2Gy/min)下操作產(chǎn)生的X-射線束中。照射后，將細胞用HBSS漂洗，并用新鮮的基質(zhì)覆蓋。將細胞在37℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)7天。將得到的細胞菌落染色并計數(shù)。結(jié)果顯示于表1和2中。
表1化合物(8)和(10)對CHO細胞的放射致敏作用。為了便于比較，將甲硝唑得到的值也顯示于表中。化合物 藥物劑量 SERaSERb0.04SFd時 Do
(mM) (N2) (N2)(18 Gy) RTc劑量比 (Gy)8 0.11.39.0 1.52.510 0.11.621.4 1.51.9甲硝唑 0.51.01.9 1.13.3N2- - - - 3.3O2- - - - 1.4a＝致敏劑增強作用的比值，即缺氧不含藥物條件下照射時的Do與缺氧含藥物的Do的比值b＝存活部分的比值，即由一定照射劑量在加或不加藥物時所產(chǎn)生的存活部分的比值c＝放射治療d＝存活部分表2當與甲硝唑比較時，化合物(8)和(10)對CHO細胞放射致敏作用的功效化合物在20％存活水平下，致敏作用的比率8 5010 400在表2所顯示的試驗中，將缺氧CHO細胞用一次劑量為8Gy的X射線在加或不加藥物下照射。細胞存活率減少到未處理對照值20％時所需要的藥物體積克分子濃度為10mM(甲硝唑)，0.2mM(化合物8)，0.025mM(化合物10)。換句話說，化合物(8)的功效比甲硝唑大50倍，并且化合物(10)的功效比甲硝唑大400倍。
藥物/加熱的聯(lián)合作用為了測定化合物(8)和(10)的熱-放射致敏作用，將缺氧CHO細胞用照射劑量范圍為0-30Gy的射線(加或不加藥物)照射。照射后，將鋁箱放在37℃或41℃水浴中30分鐘。然后，通過菌落形成分析來評估細胞存活率。結(jié)果顯示于表3中。表3在加熱(41℃，30分鐘)下，化合物(8)和(10)對CHO細胞的熱-放射致敏作用?；衔? 藥物劑量 Do(ug) (Gy)8 500.810 100.6O2- 1.6N2- 40從表3的結(jié)果明顯可見，在放射致敏CHO細胞中，給予化合物(8)或(10)并結(jié)合適宜的高溫治療比單獨給予藥物治療更有效。事實上，聯(lián)合致敏作用的重要性是使得缺氧細胞變得對放射性的敏感性比不缺氧細胞更強(Do更小)。
實施例7毒性數(shù)據(jù)(1)在體外在4℃下給予0.2mM二胺四甲硝唑(DATM)(式8)和10mM甲硝唑2小時，發(fā)現(xiàn)在該劑量下對放射致敏的低氧CHO細胞具有同等的作用。因此，在37℃以下，將低氧CHO細胞用0.2mM DATM或10mM甲硝唑培養(yǎng)12小時。觀察到用DATM培養(yǎng)的CHO細胞沒有毒性作用，而用甲硝唑培養(yǎng)的CHO細胞在菌落形成上有95％減少。(2)在體內(nèi)在體內(nèi)的預實驗中，給兩組小鼠腹腔注射1g/kg或4g/kg的DATM(式8)。觀察到1g/kg組沒有毒性，但在4g/kg組中全部小鼠都死亡。經(jīng)比較，報告甲硝唑LD50(50％動物的致死劑量)約為3.3g/kg。因此，DATM的毒性似乎與相同劑量的甲硝唑的毒性基本相似，而其放射致敏能力較高。
由上文可見，本發(fā)明的一些目的被完成并獲得了其它有益的結(jié)果。由于在不脫離本發(fā)明的范圍下對上文化合物和方法可作各種改變，因此本說明書所包含的全部內(nèi)容都應當是說明性的并且沒有限制意義。
權(quán)利要求
1.一種化合物或其鹽，所述化合物包含具有2-4個親電子放射致敏官能團的二胺。
2.權(quán)利要求1中所述的化合物或其鹽，具有下式結(jié)構(gòu)
其中A包含在其鏈上具有約2-10個碳原子的碳鏈，R1，R2，R3和R4為H或T，T為
其中A′包含在其鏈上具有約1-8個碳原子的碳鏈，R5為H，低級烷基，或鹵素，并且R6為H，低級烷基，鹵素或硝基，條件是至少R1和R2中的一個為T，并且至少R3和R4中的一個為T。
3.權(quán)利要求2中所述的化合物或其鹽，其中，R1，R2，R3和R4各為T。
4.權(quán)利要求3中所述的化合物或其鹽，其中T為2-硝基咪唑基烷基。
5.權(quán)利要求3中所述的化合物或其鹽，其中T為4-硝基咪唑基烷基。
6.權(quán)利要求3中所述的化合物或其鹽，其中T為5-硝基咪唑基烷基。
7.權(quán)利要求6中所述的化合物或其鹽，其中R5為2-甲基并且R6為H。
8.權(quán)利要求7中所述的化合物或其鹽，其中A′為亞甲基。
9.權(quán)利要求8中所述的化合物或其鹽，所述化合物為N，N，N′，N′-四〔2′-(2-甲基-5-硝基-1-咪唑基)乙基〕-1，4-丁二胺。
10.權(quán)利要求8中所述的化合物或其鹽，所述化合物為N，N，N′，N′-四〔2′-(2-甲基-5-硝基-1-咪唑基)乙基〕-1，5-戊二胺。
11.權(quán)利要求8中所述的化合物或其鹽，所述化合物為N，N，N′，N′-四〔2′-(2-甲基-5-硝基-1-咪唑基)乙基〕-1，8-辛二胺。
12.權(quán)利要求2中所述的化合物或其鹽，其中R1和R2中只有一個為T，并且R3和R4中只有一個為T。
13.權(quán)利要求12中所述的化合物或其鹽，其中T為2-硝基咪唑基烷基。
14.權(quán)利要求12中所述的化合物或其鹽，其中T為4-硝基咪唑基烷基。
15.權(quán)利要求12中所述的化合物或其鹽，其中T為5-硝基咪唑基烷基。
16.權(quán)利要求15中所述的化合物或其鹽，其中R5為2-甲基。
17.權(quán)利要求16中所述的化合物或其鹽，其中A′為亞甲基。
18.權(quán)利要求17中所述的化合物或其鹽，所述化合物為N，N′-二〔2′-(2-甲基-5-硝基-1-咪唑基)乙基〕-1，4-丁二胺。
19.權(quán)利要求17中所述的化合物或其鹽，所述化合物為N，N′-二〔2′-(2-甲基-5-硝基-1-咪唑基)乙基〕-1，5-戊二胺。
20.權(quán)利要求17中所述的化合物或其鹽，所述化合物為N，N′-二〔2′-(2-甲基-5-硝基-1-咪唑基)乙基〕-1，8-辛二胺。
21.包含硝基咪唑化合物或其衍生物的組合物，其中，在該組合物中所包含的硝基咪唑化合物或其衍生物中，至少50％(重量)包含具有下式結(jié)構(gòu)的醛
其中R5為氫，低級烷基或鹵素，R6為氫，低級烷基，鹵素或硝基，并且A′包含在其鏈上具有大約1-8個碳原子的碳鏈。
22.權(quán)利要求21中所述的組合物，其中所述醛包含5-硝基咪唑基衍生物。
23.權(quán)利要求22中所述的組合物，其中R5為2-甲基，R6為氫并且A′為亞甲基。
24.權(quán)利要求21中所述的組合物，其中所述醛基本上以純品形式存在。
25.放射致敏缺氧細胞的藥物組合物，它在與可藥用載體形成的混合物中包含放射致敏量的化合物或其可藥用鹽，所述化合物包含具有2-4個親電子放射致敏官能團的二胺。
26.權(quán)利要求25中所述的藥物組合物，其中，所述二胺包含具有下式結(jié)構(gòu)的化合物
其中A包含在其鏈上具有約2-10個碳原子的碳鏈，R1，R2，R3和R4為H或T，T為
其中A′包含在其鏈上具有約1-8個碳原子的碳鏈，R5為H，低級烷基，或鹵素，并且R6為H，低級烷基，鹵素或硝基，條件是至少R1和R2中的一個為T，并且至少R3和R4中的一個為T。
27.權(quán)利要求26中所述的藥物組合物，其中所述二胺包含N，N，N′，N′-四〔2′-(2-甲基-5-硝基-1-咪唑基)乙基〕-1，4-丁二胺。
28.權(quán)利要求27中所述的藥物組合物，其中所述二胺包含N，N，N′，N′-四〔2′-(2-甲基-5-硝基-1-咪唑基)乙基〕-1，5-戊二胺。
29.制備下式化合物的方法
其中A包含在其鏈上具有約2-10個碳原子的碳鏈，R1，R2，R3和R4為H或T，T為
條件是至少R1和R2中的一個為T，并且至少R3和R4中的一個為T，該方法包括下列步驟(a)、利用由草酰氯活化的二甲基亞砜將式(5)化合物
轉(zhuǎn)化為式(6)化合物，
和(b)、在有機酸和還原劑存在下，用在其主鏈上具有2-10個碳原子的二胺來處理式(6)化合物
其中，在上述所有的結(jié)構(gòu)式中，A′包含在其鏈上具有約1-8個碳原子的碳鏈，R5為H，低級烷基，或鹵素，并且R6為H，低級烷基，鹵素或硝基。
30.權(quán)利要求29中所述的方法，其中在步驟(a)之前，將式(5)化合物溶解在二甲基亞砜中。
31.權(quán)利要求29中所述的方法，其中，在反應混合物溫度大約為-45℃到-65℃下進行步驟(a)。
32.權(quán)利要求31中所述的方法，其中，在步驟(a)結(jié)束，步驟(b)開始前，將反應混合物加熱大約10分鐘。
33.權(quán)利要求29中所述的方法，其中還原劑包含三乙酸硼氫化鈉。
34.權(quán)利要求29中所述的方法，其中有機酸為乙酸。
35.權(quán)利要求29中所述的方法，其中在步驟(b)中，式(6)化合物與二胺的摩爾比大約為4.1-1。
36.權(quán)利要求29中所述的方法，其中，式(1)化合物包含二或四硝基-咪唑基烷基二胺，式(5)化合物包含硝基咪唑，并且式(6)化合物包含硝基咪唑-1-基醛。
37.權(quán)利要求36中所述的方法，其中在步驟(a)前，將式(5)化合物溶解在二甲基亞砜中，在反應混合物溫度大約為-45℃--65℃下進行步驟(a)，還原劑包含三乙酸硼氫化鈉，有機酸為乙酸，并且式(6)化合物與二胺的摩爾比為4.1-1。
38.放射致敏低氧腫瘤細胞的方法，它包括給予放射致敏量的、權(quán)利要求25中所述的藥物組合物。
39.權(quán)利要求38中所述的方法，它進一步包括加熱處理低氧腫瘤細胞。
40.殺滅溫血動物中低氧腫瘤細胞的方法，該方法包括(a)、給予溫血動物放射致敏低氧腫瘤細胞有效量的權(quán)利要求25中所述的藥物組合物，(b)、然后，在足夠增強低氧腫瘤細胞放射致敏作用的時間間隔后，用殺滅低氧腫瘤細胞有效劑量的射線照射。
41.權(quán)利要求40中所述的方法，它包括加熱處理低氧腫瘤細胞。
全文摘要
本發(fā)明提供一種化合物或其鹽,該化合物包含具有2—4個親電子放射致敏官能團的二胺。在優(yōu)選實例中,化合物具有式(1)結(jié)構(gòu),其中A包含在其鏈上具有約2—10個碳原子的碳鏈,R
文檔編號C07C211/22GK1183097SQ96193628
公開日1998年5月27日 申請日期1996年1月3日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月31日
發(fā)明者K·G·霍夫, L－X·楊 申請人:佛羅里達州立大學