堿性氨基酸修飾氨基四苯基卟啉化合物的制備方法及用途
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種堿性氨基酸修飾氨基四苯基卟啉化合物、制備方法及用途。所述的堿性氨基酸修飾氨基四苯基卟啉化合物具有如下結(jié)構(gòu)：本發(fā)明所涉及的新型堿性氨基酸修飾氨基四苯基卟啉化合物制備方法簡潔易行，具有較強的光吸收能力和較高的單線態(tài)氧產(chǎn)率，且生物相容性好、毒性低，在光動力抗菌和光動力抗腫瘤方面有顯著的效果。本發(fā)明的新型堿性氨基酸修飾氨基四苯基卟啉化合物，在生理條件下帶有陽離子電荷，抗菌譜較廣，且具有很好的腫瘤細胞靶向性。
【專利說明】堿性氨基酸修飾氨基四苯基卟啉化合物的制備方法及用途
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有機合成和藥物領(lǐng)域，具體涉及用于光動力治療的堿性氨基酸修飾氨基四苯基卟啉化合物的制備方法和用途，特別是涉及通過將叔丁氧羰基保護的堿性氨基酸與氯甲酸乙酯形成的混酐和氨基四苯基卟啉反應(yīng)得到堿性氨基酸修飾氨基四苯基卟啉化合物，以及此堿性氨基酸修飾氨基四苯基卟啉化合物在制備光動力抗菌和光動力抗腫瘤藥物中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]光動力療法(Photodynamic therapy, PDT)是一項利用光動力反應(yīng)來進行疾病診斷和治療的新技術(shù)[1]。它通過可見光、近紅外光或紫外光照射的方法，驅(qū)動生物組織中處于激發(fā)態(tài)的光敏劑與氧分子相互作用，產(chǎn)生單線態(tài)氧、超氧自由基、羥基自由基或過氧化氫等高反應(yīng)活性物質(zhì)，作用于靶細胞引起局部光損傷、誘導(dǎo)細胞死亡或微生物失活，從而發(fā)揮治療作用[2]。光動力療法的優(yōu)點是毒性低、起效快、靶向性強，且在殺傷增殖細胞的同時不危及正常組織[3]。
[0003]光敏劑在靶部位的選擇性定位和積聚是影響PDT療效的一個關(guān)鍵因素，目前臨床正在使用或處于研究階段的光敏劑，包括卟啉類、氟硼二吡咯類、富勒烯類、酞菁類、酚噻嗪類和亞甲基藍等[4]。其中，葉啉類化合物由于具有良好的光譜特性和生物相容性、高的單線態(tài)氧產(chǎn)率且在生物體內(nèi)廣泛存在，受到了廣泛的研究[5]。四苯基卟啉是一類成藥性很好的苯并卟啉類衍生物，以四苯基卟啉為母體進行化學(xué)結(jié)構(gòu)修飾，有其獨特的優(yōu)點:①卟啉環(huán)具有剛性結(jié)構(gòu)，周邊官能團的方向和位置可較好的得到控制，使之與修飾物分子之間有最佳的相互作用化合物的分子 面積一般大于100 A，具有廣泛的光譜響應(yīng)范圍；③卟啉分子在近紅外區(qū)^00-700nm)有較強的吸收，可以利用該波段作為激發(fā)波長，進行PDT治療[6]。
[0004]堿性氨基酸即水解生成的氫氧根負離子多于氫正離子的氨基酸(極性帶正電荷的氨基酸)，其特點是側(cè)鏈常含有可質(zhì)子化的堿性化學(xué)基團，如胍基、氨基、咪唑基[7]。堿性氨基酸在醫(yī)藥上具有重要的價值，賴氨酸能促進大腦發(fā)育和脂肪代謝，調(diào)節(jié)松果腺、乳腺、黃體及卵巢，防治細胞退化；精氨酸與脫氧膽酸制成的復(fù)合制劑是主治梅毒、病毒性黃疸等的有效藥物；組氨酸可作為生化制劑，還可以用于治療心臟病、貧血、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等[8,]。將堿性氨基酸用于藥物分子的化學(xué)修飾時，氨基酸上的氨基和羧基可形成氫鍵、庫侖力、偶極-偶極作用力，α-碳上的取代基可與被修飾分子間產(chǎn)生靜電力、范德華力、疏水作用、立體效應(yīng)等[11_12]。因此，氨基酸的分子特性使其適合作為修飾基團與藥物分子相結(jié)合，達到增強藥物溶解性、降低毒性和提高靶向性的目的。
[0005]本發(fā)明選擇天然氨基酸中的三種堿性氨基酸，L-賴氨酸(⑶-2，6- 二氨基己酸)、L-組氨酸((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)作為修飾基團，與氨基四苯基卟啉進行軛合，得到一系列新型的陽離子光敏劑。堿性氨基酸修氨基四苯基卟啉化合物具有水溶性好、毒性低和靶向性強特點:
[0006]①提高靶向性。該類光敏劑在生理條件下帶有的正電荷基團容易與細菌細胞壁上的負電基團相結(jié)合，提高了光敏劑對革蘭氏陰性菌的靶向性。同時由于陽離子光敏劑定位于線粒體，而腫瘤細胞線粒體的跨膜電位較高(_180mV，跨膜電位每增加60mV，可使膜內(nèi)側(cè)該分子的濃度增加10倍)，因此陽離子光敏劑容易聚集于腫瘤細胞線粒體內(nèi)(光動力治療的敏感細胞器)[1，13_14]。
[0007]②增加水溶性。四苯基卟啉分子由于自身的結(jié)構(gòu)對稱性，具有較強的疏水性，在連上強極性的氨基酸鏈之后，親水性明顯增大，水溶性也得到一定的改善，因此堿性氨基酸修飾氨基四苯基卟啉光敏劑具有較好的生物利用度[15]。
[0008]③降低細胞毒性。賴氨酸是人體必需氨基酸，而精氨酸和組氨酸是人體半必需氨基酸，因此將堿性氨基酸引入卟啉分子后，可提高光敏劑的生物相容性，降低免疫源性，避免不良反應(yīng)的發(fā)生[16]。
[0009]因此，堿性氨基酸氨基酸修飾氨基四苯基卟啉化合物作為新型陽離子光敏劑不僅高效低毒，而且具有水溶性好、靶向性強的優(yōu)勢，可以作為第三代光敏劑用于光動力治療領(lǐng)域，特別在光動力抗菌和光動力抗腫瘤方面具有重要的應(yīng)用價值。
[0010]參考文獻
[0011][I]顧瑛.光動力療法[M].北京:人民衛(wèi)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]謝松梅，符世平.光動力治療藥物光敏劑的治療學(xué)特點及臨床評價要素[J].中國新藥雜志，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腫瘤活性研究[D].天津:天津大學(xué)，2006:26-27.[0017][7]崔穎.堿性氨基酸對HeLa細胞增殖及其端粒酶活性的影響[D].沈陽:中國醫(yī)科大學(xué)，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]于克貴，李東紅，周成合，等.新型陽離子卟啉的設(shè)計合成與抗微生物活性[J].第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報，2010，32 (I):4145.[0025][15]葉因濤，王晨.氨基酸類衍生物抗腫瘤作用的研究進展[A].2011年中國藥學(xué)大會暨第11屆中國藥師周論文集[C].煙臺:中國藥學(xué)會，2011:1-6.[0026][16]姬廣軍.氨基酸修飾雙吡唑啉衍生物的合成[D].石河子:石河子大學(xué)，2013:7-11.
【發(fā)明內(nèi)容】

[0027]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種生物相容性好、毒性低、抗菌活性高的堿性氨基酸修飾氨基四苯基卟啉化合物。
[0028]本發(fā)明的第二個目的是提供一種堿性氨基酸修飾氨基四苯基卟啉化合物的制備方法。
[0029]本發(fā)明的第三個目的是提供一種堿性氨基酸修飾氨基四苯基卟啉化合物作為光動力抗菌藥物的用途。
[0030]本發(fā)明的第四個目的是提供一種堿性氨基酸修飾氨基四苯基卟啉化合物作為光動力抗腫瘤藥物的 用途。
[0031]本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下:
[0032]一種堿性氨基酸修飾氨基四苯基卟啉化合物具有下述結(jié)構(gòu):
[0033]
【權(quán)利要求】
1.一種堿性氨基酸修飾氨基四苯基卟啉化合物，其特征是具有下述結(jié)構(gòu):
2.一種堿性氨基酸修飾氨基四苯基卟啉化合物的制備方法，其特征是將叔丁氧羰基(Boc)保護的堿性氨基酸與氯甲酸乙酯反應(yīng)生成混酐，再與氨基四苯基卟啉反應(yīng)生成Boc保護的氨基酸卟啉軛合物，最后水解脫Boc保護得到堿性氨基酸修飾氨基四苯基卟啉化合物。所述的堿性氨基酸修飾氨基四苯基B卜啉化合物具有下述結(jié)構(gòu):
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征是包括如下步驟: 按比例將0.09-1.5g Boc保護的堿性氨基酸置于反應(yīng)瓶中，N2保護下加入7-20mL干燥的四氫呋喃(THF)，磁子攪拌。冷卻至-17°C，加入40-300 μ L的三乙胺和27-300 μ L的氯甲酸乙酯，反應(yīng)l_3h，生成白色沉淀，過濾，棄去沉淀。取0.01-1.5g的氨基四苯基卟啉溶解于5-30mL THF中，將上述濾液加入，室溫攪拌反應(yīng)12_24h，薄層色譜(TLC)監(jiān)測反應(yīng)進程。反應(yīng)完全后，將反應(yīng)液倒入冰水中，析出沉淀，過濾，水洗三次，得到粗品，最后柱層析分離(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保護的堿性氨基酸卟啉軛合物。 將50-100mg Boc保護的堿性氨基酸卟啉軛合物用IOmL干燥的CH2C12溶解，緩慢滴加IOmL三氟乙酸(TFA) (TFA/CH2C12，1/1，v/v)，室溫反應(yīng)30min。旋除溶劑，加入無水乙醚，生成淺綠色沉淀，過濾，沉淀用二氯甲烷和無水乙醚各洗滌2-3次。再用蒸餾水將綠色沉淀溶解，氨水調(diào)節(jié)PH7-8，析出紫色沉淀，過濾，水洗2-3次，柱層析分離得到堿性氨基酸修飾氨基四苯基卟啉化合物。
4.根據(jù)權(quán)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為5-(鄰-氨基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉，5，10- 二(鄰-氨基苯基)-15，20- 二苯基卟啉，5，15- 二(鄰-氨基苯基)-10, 20- 二苯基卟啉，5，10, 15-三(鄰-氨基苯基)-20-苯基卟啉，5，10，15，20-四(鄰-氨基苯基)卟啉，5-(間-氨基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉，5，10-二(間-氨基苯基)_15，20-二苯基卟啉，5，15-二(間-氨基苯基)-10，20-二苯基卟啉，5，10，15-三(間-氨基苯基)-20-苯基卟啉，5，10，15，20-四(間-氨基苯基)卟啉，5-(對-氨基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉，5，10- 二(對-氨基苯基)-15，20- 二苯基卟啉，5，15- 二(對-氨基苯基)-10, 20- 二苯基卟啉，5，10, 15-三(對-氨基苯基)-20-苯基卟啉，5，10，15，20-四(對-氨基苯基)卟啉中的至少一種。
5.權(quán)利要求1所述的堿性氨基酸修飾氨基四苯基卟啉化合物在制備光動力抗菌藥物中的應(yīng)用。
6.權(quán)利要求1所述的堿性氨基酸修飾氨基四苯基卟啉化合物在制備光動力抗腫瘤藥物中的應(yīng)用。
【文檔編號】A61P35/00GK103772399SQ201410069404
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月21日
【發(fā)明者】劉天軍, 孟帥, 洪閣, 許曾平 申請人:中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程研究所