焦脱镁叶绿酸a醚类氨基酸衍生物及其制备方法和用图
【技术领域】
[0001] 本发明涉及医药技术领域，具体涉及是一种新型二氢卟吩类光敏剂一一焦脱镁叶 绿酸a醚类氨基酸衍生物及其制备方法，以及在制备抗肿瘤药物中的用途。
【背景技术】
[0002] 光动力疗法（photodynamic therapy，F1DT)是在上世纪八十年代逐渐发展起来的 肿瘤靶向治疗新技术即给药（光敏剂）后用波长与光敏剂固有的红光区最大吸收波长相匹 配的激光定向辐照病灶（肿瘤）组织，由光敏剂诱发组织中的基质氧（O 2)激发产生单态氧 (1O2)等活性氧物质（ROS)，导致肿瘤细胞凋亡或坏死而发挥肿瘤靶向治疗作用。由于 对肿瘤组织实施靶向光照，可选择性地破坏肿瘤细胞而对正常组织或器官则几乎没有损害 或损害很小，在临床上也具有很好的控制性，因此，它是一种对人体非侵害性的治疗技术， 具有副作用小（无手术产生的创伤痛苦，无放疗和化疗产生的呕吐、恶心和免疫抑制）、可 单独或配合其它治疗手段重复多次使用等优点。
[0003] 光照、组织中的氧和光敏剂是TOT的三大要素，其中，光敏剂是核心。第一代卟啉 类光敏剂如卟吩姆钠 （porfimer sodium)等成功用于肿瘤临床治疗，取得了令人瞩目的疗 效，但也存在明显缺陷：（1)红光区最大吸收波长短^30nm)使得波长与之相匹配的激光穿 透杀伤肿瘤深度不够；且摩尔吸收系数（ε )小，导致光敏活性低；(2)为多组分卟啉混合 物；（3)体内清除慢导致滞留光毒性大。因此，从上世纪九十年代末起开展了二氢卟吩如苯 并卟啉衍生物（benzoporphyrin derivative，BPD)及叶绿素 a降解衍生物为代表的第二 代光敏剂的研发。由于二氢卟吩类光敏剂具有结构单一明确、红光区（> 600nm)最大吸 收波长较卟啉类红移至660-690nm致使该波长激光具有更佳的肿瘤杀伤深度且摩尔吸收 系数（ε)高一个数量级、光敏活性强、体内代谢快、滞留光毒性小，已成为光敏新药研究热 点。其中，维替泊芬（verteporfin)、替莫泊芬（temoporfin)和他拉泊芬（talaporfin)分 别于2000年、2001年和2004年成功上市。
[0004] 焦脱镁叶绿酸a目前的结构优化，广泛地在其3-乙烯基、131-酮羰基及17 3-羧基 三个部位分别进行结构改造（刘春林，等.3-烷（酰基）取代-131-去氧焦脱镁叶绿酸-a 甲酯的合成.烟台大学学报：自然科学与工程版，2008,（I) :23-28 ;邱俊，等.Ε/Ζ-0-杂 芳酰焦脱镁叶绿酸甲酯131-酮肟的合成.吉林化工学院学报，2007, 23(4) :8-11; Rancanj F.,et al.Fullerene-Pyropheophorbide a Complexes as Sensitizer for Photodynamic Therapy:Uptake and Photo-Induced Cytotoxicity on Jurkat Cells. Journal of Photochemistry and Photobiology BiBiologyj2005,80:1-7.)〇
[0005] 其中，文献报道卟啉和二氢卟吩分子结构中引入水溶性氨基酸残基可以改善其药 效和制药学性质（Hitoshi，T.，et al. Synthesis of chlorophyll-amino acid conjugates as models for modification of proteins with chromo/fluorophores.Bioorg. Med. Chem. 2014, 22, 1421-1428. ；Kwitniewski, M. , et al. Diamino acid derivatives of PpIX as potential photosensitizers for photodynamic therapy of squamous cell carcinoma and prostate cancer:in vitro studies. J. Photochem. Photobiol. B 2009,94,214 - 222. ；SerrajV. V., New porphyrin amino acid conjugates:synthesis and photodynamic effect in human epithelial cells. Bioorg. Med. Chem. 2010, 18,6170 -6178. ；ffang, Η. M. ；Porphyrin with amino acid moieties:a tumor photosensitizer. Chem. Biol. Interact. 2008, 172, 154-158.);另外，二氢卟吩的2-位乙烯基的醚类衍生 物比其先导物具有更强的光敏活性和肿瘤PDT疗效（姚建忠等，二氢卟吩f甲醚的合 成及其光敏化力和肿瘤光生物活性.药学学报，2000, 35(1) :63-66 ;姚建忠等，2-(1-羟 基）乙基二氢卟吩f及其醚类衍生物的合成和肿瘤光生物活性.中国药物化学杂志， 2001，39 (1) : 1-4.)，本发明拟在此基础上研发新的一类二氢卟吩类光敏剂。
[0006] 目前尚无文献报道将焦脱镁叶绿酸a作为先导结构，同时引入氨基酸残基和2-位 乙烯基的醚化结构设计。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一类焦脱镁叶绿酸a醚类氨基酸衍生物，本发明的另一目的 在于提供该类焦脱镁叶绿酸a醚类氨基酸衍生物的制备方法，本发明的第三目的是提供该 类焦脱镁叶绿酸a醚类氨基酸衍生物在制备抗肿瘤药物中特别是光敏剂中的用途。
[0008] 本发明以结构稳定且制备方便的叶绿素 a降解产物焦脱镁叶绿酸a为先导结构， 同时在其17-位丙羧基引入水溶性氨基酸残基并对2-位乙烯基进行醚化，优化设计合成了 一类新型二氢卟吩类光敏剂一一焦脱镁叶绿酸a醚类氨基酸衍生物。
[0009] 本发明的第一方面，提供了一类焦脱镁叶绿酸a醚类氨基酸衍生物及其药用盐， 本发明所述的焦脱镁叶绿酸a醚类氨基酸衍生物的化学结构如式（I )所示：
[0011] 式（I )中，
[0012] R1 代表 H、低级烷基、高级烷基、（CH 丄OR3或（CH JniNR4R5;优选 CH 3、n-C3H7、n-C5Hn、 n_C6H13、n_CsH17#〇
[0013] 私代表各种氨基酸残基；优选赖氨酸、谷氨酸、天冬氨酸等。
[0014] R3代表H、低级烷基；
[0015] R4和R 5独立地表示低级烷基；
[0016] m表示2-6之间的整数；
[0017] 所述的低级烷基，指含1-6个碳原子的直链或支链烷基；
[0018] 所述的高级烷基，指含7-18个碳原子的直链或支链烷基。
[0019] 本发明所述的焦脱镁叶绿酸a醚类氨基酸衍生物，部分优选化合物I 15的R1 和R2分别组合如表1所示：
[0020] 表1 :本发明部分优选化合物1丨~I 15
[0023] 其中η表示"正_"。
[0024] 进一步地，本发明还提供了上述焦脱镁叶绿酸a醚类氨基酸衍生物的药用盐和药 学上可接受制剂，所述的药用盐可以为碱金属盐，优选钠盐等，所述的制剂优选脂质体和脂 肪乳等静脉制剂。
[0025] 本发明的第二方面，提供了上述的焦脱镁叶绿酸a醚类氨基酸衍生物的制备方 法。
[0026] 本发明提供一种原料来源广、制备方法简单、毒性低的新型二氢卟吩类光敏 剂--焦脱镁叶绿酸a醚类氨基酸衍生物的制备方法。
[0027] 本发明所用原料为叶绿素 a稳定降解产物一焦脱镁叶绿酸a (pyropheophorbide a)，其化学结构式如下：
[0029] 焦脱镁叶绿酸a结构中的3-乙烯基和17-丙羧基，分别与醇和氨基酸经醚化和成 肽反应，合成得到本发明新的结构类型的二氢卟吩类光敏剂一一焦脱镁叶绿酸a醚类氨基 酸衍生物。
[0030] 上述原料可用蚕沙中的叶绿素 a经酸碱降解制备。
[0031] 我国是世界蚕丝生产大国，蚕沙（家蚕粪）是蚕业的主要副产物之一。我国每年 蚕丝生产中约可产生100万吨蚕沙。蚕沙中叶绿素 a含量约占0. 75%，是极为丰富而廉价 的叶绿素资源。利用蚕沙制备焦脱镁叶绿酸a醚类氨基酸衍生物，可拓展蚕业废物资源的 医药应用，最终实现"变废为宝"。
[0032] 焦脱镁叶绿酸a也可直接购买，或用文献方法合成得到（姚建忠，等.蚕沙中叶绿 素 a降解过程的化学研究.中草药，1999, 30 (8) : 568-57.)
[0033] 本发明所述的焦脱镁叶绿酸a醚类氨基酸衍生物的制备方法，以蚕沙叶绿素粗提 物 市售糊状叶绿素为基始原料的制备方法如下：
[0034] A、用叶绿素 a(chlorophyll a，VH)为原料制备焦脱镁叶绿0|a(pyropheopho;rbidea，V )， 反应流程为：
[0036] B、用化合物V制备目标化合物焦脱镁叶绿酸a醚类氨基酸衍生物I，反应流程如 下：
[0037]
[0038] 具体合成步骤为：
[0039] A、以叶绿素 a(chlorophyll a，VH )为原料制备焦脱镁叶绿酸 a(pyropheophorbide a， V)：
[0040] (Al)方法一
[0041] 首先，市售糊状叶绿素的乙醚溶液，在0~5°C的低温条件下与等体积量浓盐酸搅 拌反应0. 5h生成脱镁叶绿酸a(pheophorbide a，VI);然后，化合物VI在冰醋酸溶液中回流 反应4h制得V ;
[0042] (A2)方法二
[0043] 市售糊状叶绿素的乙醚溶液，在室温条件下与等体积量浓盐酸搅拌反应2d制得 V ;
[0044] B、由化合物V制备焦脱镁叶绿酸a醚类氨基酸目标衍生物⑴：
[0045] (BI)制备焦脱镁叶绿酸a醚类衍生物（III)
[0046] 首先将化合物V与过量的33 % HBr冰醋酸液室温反应24h，制得31-溴-31-去乙 烯基焦脱镁叶绿酸-a (IV);然后化合物IV在过量K2CO3S在下与各种醇（R1OH)反应即得化 合物III ;
[0047] (B2)制备焦脱镁叶绿酸a醚类氨基酸目标衍生物⑴：
[0048] 将化合物III的二氯甲烷液在1-(3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐 (EDC · HC1)、N-羟基苯并三唑（HOBt)和N，N-二甲基异丙基胺（DIPEA)存在下分别与各种 保护氨基酸盐酸（R2NH 2 ^HCl)反应制得氨基或羧基保护的焦脱镁叶绿酸a醚类氨基酸衍生 物（II )，化合物II经三氟醋酸（TFA)脱叔丁基或叔丁氧羰基以及氢氧化锂脱甲基酯即得焦 脱镁叶绿酸a醚类氨基酸目标化合物I。
[0049] 本发明的部分优选化合物If I 15的R JP R 2分别组合如下：
[0051] 本发明的第三方面，提供上述的焦脱镁叶绿酸a醚类氨基酸衍生物的制药用途。
[0052] 本发明焦脱镁叶绿酸a醚类氨基酸衍生物对人肠癌细胞HCT116、人胃癌细胞 MKN45和人乳腺癌细胞MDA-MB-231具有优良的光动力杀伤效应，且具有高效、低毒的优点。
[0053] 与现有临床应用的新一代光敏剂维替泊芬（verteporfin)相比，本发明焦脱镁叶 绿酸a醚类氨基酸衍生物具有高效、低毒等优点，可用于制备抗肿瘤药物，特别是新的光动 力治癌药物、光动力治疗良性血管性疾病如老年性黄斑变性（一种视网膜微血管增生性疾 病）及鲜红斑痣（一种先天性皮肤微血管畸形病变）的药物和光动力治疗尖锐湿疣（人乳 头瘤病毒感染疾病）药物。
【具体实施方式】
[0054] 现结合实施例，对本发明作详细描述，但本发明的实施不仅限于此。本发明所用试 剂和原料均市售可得或可按文献方法制备。
[0055] 下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商 所建议的条件。
[0056] 实施例1 :焦脱镁叶绿酸a( V )的制备
[0057] 蚕沙糊状叶绿素，购自浙江海宁市凤鸣叶绿素有限公司。
[0058] 方法一：蚕沙糊状叶绿素100g，加入500mL的乙醚和等体积的浓盐酸，通N2后密 闭反应2d，反应液倒入分液漏斗中静置分取下层酸水液，加2倍量水稀释，冷却下用IOmol/ L的NaOH中和至pH为5-6,抽滤，P2O5干燥后经硅胶H柱色谱分离[流动相为CH 2Cl2: CH3C0CH3:CH 30H :HC02H = 60:1:1: 0· I (v/v/v/v)]得到化合物 V纯品 2g〇
[0059] MS (ESI+) m/z: 535. 54 (M+H，100 % ) ; 1068. 98 (2M+1，100 % )。
[0060] 1H NMR (300MHz, CDCl3, δ , ppm) : 9. 36 (1H, s, mes〇-H), 9. 26 (1H, s, meso -Η), 8. 50 (1Η, s, meso-H), 7. 91 (1Η, dd, J = 18. 0, 9. 0Hz, 31-? , 6. 22 (1Η, d, J = 18. OHz, 32-Hb), 6. 18 (1H, d, J = 9. OHz, 32-?), 5. 22 (1H, d, J = 10. 5Hz, 132-?), 5. 06 (1H, d, J =10. 5Hz, 132-Ha), 4. 41-4. 47 (1H, m, 17-H), 4. 25-4. 27 (1H, m, 18-H), 3. 60 (2H, q, J = 7. 5Hz, S1-CH2)，3. 57 (3H, s, 12-CH3)，3. 36 (3H, s, 7-CH3)，3. 15 (3H, s, 2-CH3)，2. 56-2. 69 (2H ，m，172-CH2)，2. 16-2. 39 (2H，m，H1-CH2)，I. 79 (3H，d，J = 7. 5Hz，18-CH3)，I. 63 (3H，t，J = 7. 8Hz, S2-CH3)，-I. 75 (1H, s,环内 NH)。
[0061] 方法二：蚕沙糊状叶绿素（νπ ) 200g溶于500mL乙醚，于O~5°C条件下加入等体 积的浓盐酸并搅拌反应0. 5h，分取下层酸液，加2倍量水稀释，冷却下用lOmol/L的NaOH中 和至pH为5-6,抽滤，P2O 5干燥后得到黑色粉末脱镁叶绿酸a(VI)粗品10g。取化合物VI 粗品2g，溶于冰乙酸100mL，回流反应4h后，停止反应。将反应液倒入IL的冷水中，用二氯 甲烷（DCM)萃取（300mLX 3)，合并有机相，水洗3次，无水Na2SO4干燥，减压回收有机溶剂， 经硅胶H柱色谱分离得到化合物V I. 5g。MS (ESI+)m/z: 535. 54 (M+H，100% )。
[0062] 实施例2 :31-漠乙基-31-去乙烯基焦脱儀叶绿酸a( IV )的制备
[0063] 化合物V (1.0 g)，加33 % HBr冰醋酸液100mL，室温密封反应24h，减压蒸除冰醋 酸，得到墨绿色固体化合物IV，不做纯化直接用于下一步反应。
[0064] 实施例3 :31-甲氧基-31-去乙烯基焦脱镁叶绿酸a( III i)的制备
[0065] 上述墨