含六個三氟甲基基團(tuán)的氟硼二吡咯衍生物及其制備和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含六個三氟甲基基團(tuán)的氟硼二吡咯衍生物及其制備和應(yīng)用，該衍生物的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：。通過將三氟甲基基團(tuán)引入到氟硼二吡咯光敏劑中，可改變光敏藥物的物理化學(xué)特性，提高光敏藥物的藥效，改變其藥代動力學(xué)特性，提高光敏藥物的生物利用度和代謝的穩(wěn)定性。而且該化合物的合成方法簡單，原料易得，成本低廉，產(chǎn)率較高，容易提純，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】
含六個三氟甲基基團(tuán)的氟硼二吡咯衍生物及其制備和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于光動力治療抗癌光敏劑的設(shè)計、合成領(lǐng)域，具體涉及一種含六個三氟 甲基基團(tuán)的氟硼二吡咯衍生物及其制備和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 癌癥已成為人類健康的第一殺手，并成為全球最大的公共衛(wèi)生問題，而癌癥帶來 的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)也令發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家不堪重負(fù)。癌癥危險因素廣泛持續(xù)存在，發(fā)病率和 死亡率均呈上升趨勢，流行形勢十分嚴(yán)峻。惡性腫瘤不僅給病人造成身體上傷害，還給患者 及其家屬帶來巨大的經(jīng)濟和精神壓力，同時造成勞動力的巨大損失和社會資源的驚人消 耗，因此惡性腫瘤的治療已經(jīng)成為全人類共同關(guān)注的重大課題，攻克癌癥已成為全世界各 國政府和世界衛(wèi)生組織的首要任務(wù)。
[0003] 光動力治療（Photodynamic Therapy，簡稱PDT)是當(dāng)前正在發(fā)展的一種治療腫瘤 的新型醫(yī)療技術(shù)，它主要是利用光敏劑(Photosensitizers)在腫瘤細(xì)胞中的一系列光化學(xué) 反應(yīng)產(chǎn)生高細(xì)胞毒性的活性氧作用于靶細(xì)胞，從而達(dá)到治愈目的。
[0004] PDT在腫瘤治療方面已經(jīng)取得了顯著的治療效果。光敏劑作為影響光動力治療的 關(guān)鍵因素，其性能的好壞直接決定了光動力治療的效果。傳統(tǒng)的光敏劑的組成成分不確定， 最大吸收波長不在紅光區(qū)，組織穿透能力偏弱，治療時容易產(chǎn)生皮膚光毒性，因而得到的應(yīng) 用也很有限。氟硼二吡咯類化合物是一種多功能的新型熒光染料，獨特的結(jié)構(gòu)決定了其具 有很多理想光敏劑的優(yōu)良性質(zhì)，如較高的摩爾消光系數(shù)，最大吸收處在可見及近紅外區(qū)，光 穩(wěn)定性好，易于修飾等。因此，氟硼二吡咯類化合物可以成為一類具有良好應(yīng)用前景的新一 代光敏劑。
[0005] 本發(fā)明致力于合成引入六個三氟甲基基團(tuán)的氟硼二吡咯類抗癌光敏劑，并研究了 光敏劑的離體生物活性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種含有六個三氟甲基基團(tuán)的氟硼二吡咯衍生物及其制 備和應(yīng)用，通過三氟甲基基團(tuán)的引入，可增加光敏劑的脂溶性，增強光敏劑在靶組織的分 布，提高藥物的生物利用度。本發(fā)明合成的化合物結(jié)構(gòu)單一，不存在異構(gòu)體，產(chǎn)品容易提純； 合成方法比較簡單，副反應(yīng)少，產(chǎn)率較高，原料易得，成本低，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案 一種含有六個三氟甲基的氟硼二吡咯衍生物，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：
[0008] 一種制備如上所述的含六個三氟甲基基團(tuán)的氟硼二吡咯衍生物的方法：以化合物
、哌啶和冰乙酸為主要起始原料，合成化合物 .i%..
[0009] 進(jìn)一步地，更具體的合成步驟為： 將化合物
加入至無水甲苯中，攪拌溶解后 往反應(yīng)液中加入哌啶、冰乙酸，然后再加入少量無水Mg(Cl〇4)2，120-140 °C下回流反應(yīng)1 -4 h，反應(yīng)過程中生成的水用分水器共沸除去;反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)液進(jìn)行分離純化處理得到化 合救
其中，
的摩爾比為1:2-10;哌啶和冰乙 酸的體積比為1.2:1; 其中，所述的分離純化具體為:將反應(yīng)液倒入水中，分層;水層用二氯甲烷萃取兩次，合 并有機層;有機層經(jīng)無水Na2S04干燥后減壓旋干;然后以體積比為1:3的二氯甲烷-石油醚為 洗脫劑，經(jīng)硅膠柱色譜純化得到化合物
[0010] 化合物
]合成方法，包括以下步驟： (1) 以化合牧
、三乙胺和三氟化硼乙醚為主要起始原料，合 成化合來
/ [ I- \ (2) 接著以化合
4PHI03為主要起始原料，合成化合物
[0011]更進(jìn)一步的，化合1合成方法，具體步驟為： /. r'
τ \ (1)將化合物
卩入至無水二氯甲烷中，再加入一滴三氟乙 酸，氮氣保護(hù)下室溫攪拌過夜;將2，3-二氯-5，6-二氰對苯醌溶解在二氯甲烷中，然后加入 反應(yīng)液中，所得混合液室溫攪拌4 h;將三乙胺和三氟化硼乙醚依次緩慢滴加至上述混合液 中，0 °C下攪拌過夜；反應(yīng)結(jié)束后，先用硅藻土過濾除去黑色固體，再依次用飽和NaHC03溶 液和水洗滌兩次，合并有機層，經(jīng)無水Na 2S04干燥后減壓旋干；以體積比為1:2的二氯甲烷- 石油醚為洗脫劑，硅膠柱色譜純化得到化合？ (2)將化合
HI〇3加入至無水乙醇中，60 °C下攪拌反應(yīng)4 h;反 應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)液減壓旋干，以體積比為1:2的二氯甲烷-石油醚為洗脫劑，硅膠柱色譜純 化得到化合救 / r."
\
[0012] 步驟（IV
二乙胺和三氟化硼乙醚的用量比為1 mol: 2.5 mol:12 mL:12 mL;步驟(Σ
:和HI03的摩爾比為：1:1 ·25-4:2。
[0013] 以上制得的含六個三氟甲基基團(tuán)的氟硼二吡咯衍生物，是一種優(yōu)良的光敏劑，可 用于光動力治療。
[0014] 光動力治療(Photodynamic Therapy, PDT)是一種新型的腫瘤治療方法。其基本 要素包括光敏劑、可見光和氧。光敏劑作為能量的載體與反應(yīng)的橋梁，在光動力治療中起著 決定性的作用。理想的光敏劑最好滿足以下幾條:組分單一，結(jié)構(gòu)明確，性質(zhì)穩(wěn)定;特異靶向 性強，能在到達(dá)靶組織后迅速達(dá)到最高濃度;體內(nèi)清除時間短，在光照時具有較強的光毒 性，而在黑暗情況下無毒副作用;光敏化能力強，單線態(tài)氧量子產(chǎn)率高;在光動力治療窗口 (600-850 nm)有較強吸收。氟硼二吡咯衍生物因具有優(yōu)良的光物理、光化學(xué)性質(zhì)(較高的摩 爾消光系數(shù)，對化學(xué)環(huán)境較不敏感，無光漂白性等)而成為理想的光敏劑之一。本發(fā)明合成 了一個在紅光區(qū)具有較強吸收的氟硼二吡咯衍生物，母體通過用碘修飾從而增加了其單線 態(tài)氧量子產(chǎn)率和光毒性。
[0015] 在光敏藥物中引入三氟甲基(-CF3)，可調(diào)節(jié)藥物分子的理化性質(zhì)改變藥物的動力 學(xué)性質(zhì)，增強藥物在靶組織的分布，大大提高了藥物的生物利用度。藥物研發(fā)過程中經(jīng)常遇 到的困難是其代謝穩(wěn)定性差，將-CF3引入藥物分子中可以阻斷易代謝位點，提高其代謝穩(wěn) 定性。三氟甲基基團(tuán)由于其特定的優(yōu)良性質(zhì)，一直是藥物研究的熱點領(lǐng)域。由于-CF3的強吸 電子能力、親脂性等特性，將其引入到化合物中會改變有機分子的脂溶性、代謝穩(wěn)定性，使 藥物的生物活性得到顯著的提高。當(dāng)三氟甲基基團(tuán)取代光敏劑藥物中的氫原子后，往往會 引起藥物分子親脂性的變化，而親脂性無論是對藥物吸收、分布以及藥物一受體相互作用 等都具有重要作用。三氟甲基的引入還能夠增強藥物分子的膜通透性以及與靶標(biāo)蛋白的特 定位點形成疏水相互作用。因此將三氟甲基引入到光敏劑分子中，將能改善光敏藥物的理 化性質(zhì)，提高藥物的生物利用度。
[0016] 本發(fā)明的顯著優(yōu)點在于： (1)三氟甲基是一個很好的藥效基團(tuán)，并且本身具有很多的優(yōu)良性質(zhì)；當(dāng)其連接到光敏 劑上能有效改善光敏劑的理化性質(zhì)，增強藥物在靶組織的分布，提高光敏劑分子的生物利 用率，提高光動力治療的效果； (2) 引入6個三氟甲基后的氟硼二吡咯衍生物的最大吸收和發(fā)射位于紅光區(qū)，組織穿 透能力較強，光動力治療時不易造成皮膚光毒性，是較為理想的光敏劑； (3) 目標(biāo)化合物結(jié)構(gòu)單一，不存在異構(gòu)體，產(chǎn)物容易純化； (4) 合成方法非常簡單，只需要幾個步驟就可以完成，副反應(yīng)少，原料易得，成本低，有 利于工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0017] 含六個三氟甲基基團(tuán)的氟硼二吡咯衍生物的制備方法，包括以下步驟： (1)將化合杉
安摩爾比為1:2.5加入至100 mL無水二氯甲烷 中，再加入一滴三氟乙酸(TFA)，氮氣保護(hù)下室溫攪拌過夜;將2,3-二氯-5，6_二氰對苯醌 (DDQ)溶解在150 mL二氯甲烷中，然后加入至反應(yīng)液中，所得混合液室溫攪拌4 h;將三乙胺 (Et3N，12 mL)和三氟化硼乙醚(BF3?Et2〇，12 mL)依次緩慢滴加至上述混合液中，0 °C下攪 拌過夜;反應(yīng)結(jié)束后，先用硅藻土過濾除去黑色固體，再依次用飽和NaHC03溶液和水洗滌兩 次，合并有機層，經(jīng)無水Na 2S04干燥后減壓旋干；以二氯甲烷-石油醚(1:2，v/v)為洗脫劑，硅 膠柱色譜純化得到化合物1 (2) 將化合物1、12、!1103按摩爾比為1:1.25-4:2加入至15〇1^無水乙醇中，60°(：下攪 拌反應(yīng)4 h;反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)液減壓旋干，以二氯甲烷-石油醚（l:2，v/v)為洗脫劑，硅膠 柱色譜純化得到化合物2
，產(chǎn)率62%-76%; (3) 將化合物：
拏爾比為1:2-10加入至50 mL無水甲苯中，攪拌溶 解后將哌啶、冰乙酸按（1.2:1^八)加入至上述反應(yīng)液中，然后再加入少量無水1%((：1〇4)2， 120-140 °C下回流反應(yīng)1-4 h，反應(yīng)過程中生成的水用分水器共沸除去；反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng) 液倒入水中（50 mL)，分層；水層用二氯甲燒萃取兩次（2X50 mL)，合并有機層，經(jīng)無水 Na2S04干燥后減壓旋干。以二氯甲烷-石油醚（l:3，v/v)為洗脫劑，硅膠柱色譜純化得到化合 物3:
&率27-36%。
[0018] 以下實施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明，但是本發(fā)明不僅限于此。
[0019] 實施例1 一種含六個三氟甲基基團(tuán)的氟硼二吡咯衍生物的制備方法，具體步驟為： (1) 將化合氓
（1.40 g，5.78 mmol)
(1 · 22 g，12·80 mmol)加 入至100 mL無水二氯甲烷中，再加入0.05 mL三氟乙酸(TFA)，氮氣保護(hù)下室溫攪拌過夜;將 2,3_二氯-5,6-二氰對苯醌(DDQ)(1.32 g，5.80 mmol)溶解在150 mL二氯甲烷中，然后加入 至反應(yīng)液中，所得混合液室溫攪拌4 h;將三乙胺(Et3N，12 mL)和三氟化硼乙醚(BF3 · Et20， 12 mL)依次緩慢滴加至上述混合液中，0 °C下攪拌過夜;反應(yīng)結(jié)束后，先用硅藻土過濾除去 黑色固體，再依次用飽和NaHC03溶液和水洗滌兩次，合并有機層，經(jīng)無水Na 2S〇4干燥后減壓 旋干；以二氯甲烷-石油醚（l:2，v/v)為洗脫劑，硅膠柱色譜純化得到橙紅色固體化合物1 〔0.86 g，32%);結(jié)構(gòu)表征：? NMR (400 ΜΗζ，αχη3):δ8·06 (s，l H，ArH)， ?·
r \ 7.87 (s，2 H，ArH)，6.06 (s，2 H，pyrrole-H)，2.60 (s，6 H，CH3)，1.35 ppm (s，6 H，CH3); 高分辨質(zhì)譜[^11?^"31)]:〇2曲詔？8吣似理論計算值(111/2[1+似] + )為483.1253，實際測得 值為483.1278; (2) 將化合物1(0.17 g，0.37 mmol)溶于200 mL無水乙醇中，攪拌溶解后加入碘單質(zhì) (0.24 g，0.93 mmol)和碘酸(0.13 g，0.74 mmol)，60 °C下攪拌反應(yīng)2 h;反應(yīng)結(jié)束后將反 應(yīng)液減壓旋干，以二氯甲烷-石油醚（l:2，v/v)為洗脫劑，硅膠柱色譜純化得到紅色固體化 合物2
(0.18 g，69%); 結(jié)構(gòu)表征匪R (400 MHz，CDC13):S8.11 (s，l H，ArH)，7.84 (s，2 H，ArH)，2.69 (s，6 H，CH3)，1.36 ppm (s，6 H，CH3);高分辨質(zhì)譜[HRMS (ESI)]:C2iH15BF8l2N2Na理論計算 值(m/z [M+Na] + )為734 · 9186，實際測得值為734 · 9185; (3) 將化合物 2(0.08 g，0.11 mmol:
:0 · 27 g，1 · 14 mmol)加入至 50 mL無水甲苯中，攪拌溶解后往反應(yīng)液中加八.呢UJ.6 mL)、冰乙酸（0.5 mL)，然后再加入 〇.〇lg無水Mg(Cl〇4)2，130 °C下回流反應(yīng)2 h，反應(yīng)過程中生成的水用分水器共沸除去;反應(yīng) 結(jié)束后將反應(yīng)液倒入水中（50 mL)，分層;水層用二氯甲烷萃取兩次(2X50 mL)，合并有機 層，經(jīng)無水Na2S04干燥后減壓旋干；以二氯甲烷-石油醚（l:3，v/v)為洗脫劑，硅膠柱色譜純 化得到綠色固體化合物3
(0.041 g，31%);結(jié)構(gòu)表 征：? NMR (400 ΜΗζ，αχη3):δ8·25 (d，J=16.8 Hz，2 H，CH=CH)，8.17 (s，l H，ArH)，8.05 (s，4 H，ArH)，7.92 (s，2 H，ArH)，7.89 (s，2 H，ArH)，7.80 (d，J=16.8 Hz，2 H，CH=CH)， 1.58 ppm (s，6 H，CH3);高分辨質(zhì)譜[HRMS (ESI)]:C39H19BF2QI2N 2Na理論計算值(m/z [M+ Na] + )為 1182.9309,實際測得值為 1182.9277。
[0020] 應(yīng)用實例1 對含六個三氟甲基基團(tuán)的氟硼二吡咯衍生物
的離體光動力抗癌活性進(jìn)行了初步研究，該實驗?zāi)転橐院笤隗w實驗提供一定的參考價 值，具有較重要的意義。光敏劑的細(xì)胞毒性實驗通常包括光毒性和暗毒性兩部分，采用MTT 法（四氮唑鹽還原法）測定。檢測原理是活細(xì)胞線粒體中的琥珀酸脫氫酶能使外源性MTT (3-(4,5_二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴鹽)還原為不溶于水的藍(lán)紫色結(jié)晶甲瓚并沉 積在細(xì)胞中，而死細(xì)胞中并無琥珀酸脫氫酶，因此不會產(chǎn)生甲瓚。用DMS0(二甲基亞砜)溶解 活細(xì)胞產(chǎn)生的甲瓚，用酶標(biāo)儀測定其在570 nm波長處的吸收值，可間接反映活細(xì)胞數(shù)量。在 一定細(xì)胞數(shù)范圍內(nèi)，甲饋形成的量與活細(xì)胞數(shù)成正比。
[0021] MTT實驗:取生長狀態(tài)良好的人胃癌細(xì)胞BGC-823，人黑色素瘤細(xì)胞A375和人食道 癌細(xì)胞EC109，用0.25%胰酶消化傳代，用RPMI-1640培養(yǎng)基（含10%小牛血清）配制4 X 104 cells/mL細(xì)胞懸液，將每孔200 yL(約含8000個腫瘤細(xì)胞)接種于96孔培養(yǎng)板內(nèi)，置37 °C、 5% C02培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)過夜，貼壁后加藥;實驗設(shè)空白對照組(空白對照組是指對照組除了不 加藥物溶液外，其他條件與受試樣品組一致)和溶劑對照組(溶劑對照組是指對照組不加細(xì) 胞，其他條件與受試樣品組一致）。將含六個三氟甲基基團(tuán)的氟硼二吡咯衍生物預(yù)先配制為 DMSO(含5 wt%蓖麻油)儲備液，藥液配制后經(jīng)有機膜過濾(0.22μπι)，使用時藥物溶液用PBS 稀釋為不同濃度，終濃度中DMSO的含量為1 wt%。每個濃度設(shè)定6個平行孔，每孔加入200yL 不同濃度的藥物后置于培養(yǎng)箱內(nèi)孵育。光毒實驗:24小時后，去除含藥液的培養(yǎng)基，換上100 yL新鮮培養(yǎng)基，然后用激光器對細(xì)胞進(jìn)行照射，激光波長為660 nm，照射能量密度為1.5 J · cnf2。光照完畢，將96孔板重置于37 °C、5% C02的培養(yǎng)箱內(nèi)，繼續(xù)培養(yǎng)。暗毒實驗則在換 完新鮮培養(yǎng)基后直接放入培養(yǎng)箱中繼續(xù)培養(yǎng)，操作過程應(yīng)避免光照，24 h后，每孔加入MTT 的PBS溶液(4 mg.mL-blOyLJ? °C孵育4小時，4小時后小心棄去上清液，每孔加入150 yL DMS0溶解甲瓚顆粒，輕度震蕩使甲瓚完全溶解后，用酶標(biāo)儀測定570 nm波長下0D值。
[0022]我們采用MTT法測定了實施例1制備的含六個三氟甲基基團(tuán)的氟硼二吡咯衍生物， 在光照和無光照條件下，對人胃癌細(xì)胞BGC-823,人黑色素瘤細(xì)胞A375和人食道癌細(xì)胞 EC109的殺傷效果，光照波長為660 nm，光照能量密度為1.5 J · cnf2。數(shù)據(jù)由三次獨立的平 行實驗得到，以Mean 土 SEM方式處理。由實驗數(shù)據(jù)可知：在無光照條件下，藥物濃度達(dá)至20μ mol/L時，含六個三氟甲基基團(tuán)的氟硼二吡咯衍生物對三種細(xì)胞均沒有任何殺傷作用；而在 光照條件下，它們對人胃癌細(xì)胞BGC-823，人黑色素瘤細(xì)胞A375和人食道癌細(xì)胞EC109則表 現(xiàn)出很強的體外光毒性，其半數(shù)抑制濃度（IC 5Q值）分別為0.024ymol/L，0.008ymol/L和 0.011以111〇1/1(見表1)。
[0023] 表1實施例一對BGC-823，A375和EC109細(xì)胞的1(：50值
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修 飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權(quán)項】
6. 根據(jù)權(quán)利耍龍所彳術(shù)的含六個三氟甲基基團(tuán)的氟硼二吡咯衍生物的方法，其 特征在于:化合?的合成方法，包括以下步驟： 三乙胺和三氟化硼乙醚為主要起始原料，合成? :2和HI O3為主要起始原料，合成化合物7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備含六個三氟甲基基團(tuán)的氟硼二吡咯衍生物的方法，其特 征在于:化合形 ￥成方法，具體步驟為： (1)將化合 加入至無水二氯甲烷中，再加入一滴三氟乙酸， 氮氣保護(hù)下室溫攪拌過夜;將2,3_二氯-5，6_二氰對苯醌溶解在二氯甲烷中，然后加入反應(yīng) 液中，所得混合液室溫攪拌4 h;將三乙胺和三氟化硼乙醚依次緩慢滴加至上述混合液中，0 °C下攪拌過夜;反應(yīng)結(jié)束后，先用硅藻土過濾除去黑色固體，再依次用飽和NaHCO 3溶液和水 洗滌兩次，合并有機層，經(jīng)無水Na2SO4干燥后減壓旋干；以體積比為1:2的二氯甲烷-石油醚 為洗脫劑，硅膠柱色譜純化得到化合：(2)將化合、I2、HI〇3加入至無水乙醇中，60 °C下攪拌反應(yīng)4 h;反應(yīng) 結(jié)束后將反應(yīng)液減壓旋干，以體積比為1:2的二氯甲烷-石油醚為洗脫劑，硅膠柱色譜純化 得到化合，8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備含六個三氟甲基的氟硼二吡咯衍生物的方法，其特征在于：步驟（1) 和三氟化硼乙醚的用量比為I mol:2.5 mol: 12 mL:l 和 HIO3 的摩爾比為：I: I · 25-4:2。9. 一種如權(quán)利要求1所述的含六個三氟甲基基團(tuán)的氟硼二吡咯衍生物在制備抗癌光敏 劑中的應(yīng)用。
【文檔編號】A61K41/00GK106008581SQ201610557217
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月15日
【發(fā)明人】劉見永, 馬家林, 趙偉桐
【申請人】福州大學(xué)