专利名称：5,10,15,20-四-(5-吗啉戊基)-二氢卟吩及其制备和在医农药领域的应用的制作方法
技术领域：
本发明属烷基卟啉类化合物及其制备和应用领域，特别是涉及一种5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-二氢卟吩及其制备和在医农药领域的应用。
背景技术：
光动力疗法是近20年发展起来的一种最有前途的新技术。自20世纪70年代进入临床研究以来，已经在肿瘤的治疗上取得了突破进展，目前光动力疗法不仅局限于恶性肿瘤的治疗，在其他多种疾病的治疗中也表现出良好的前景。
在光动力治疗中，光敏剂作为能量的载体、反应的桥梁而起着决定性的作用。第一代光敏剂是以1993年在荷兰上市的第一个光敏剂photofrin II为代表，它是组成复杂的血卟啉衍生物的混合物，其适应症为肿瘤；第二代光敏剂以卟啉类衍生物为主，该类化合物的化学结构明确，有较高的纯度，较好的光热稳定性，红光区的吸收较强，同时通过对卟啉环的化学修饰可以调节光敏剂的疏水分配系数，有利于光敏剂在病变组织的吸收和聚积，是较为理想得光敏剂。二代光敏剂中发展的另一重点之一是二氢卟吩类化合物。这一类化合物主要包括绿素类和细菌卟吩，是卟啉结构中一个吡咯环上的双键被还原后的产物。这类化合物具有很好的光物理性质，在可见区吸收波长长且吸收强。从理论角度讲，这类化合物表现出了适合PDT药物的特性，具有开发成PDT药物的巨大潜力。目前已经上市的二氢卟吩类光动力药物主要有Temoporfin和Talaporfin，它们被广泛的应用于各种肿瘤疾病的治疗中，应用前景十分可观。
人类用光作为医疗技术已经有几千年的历史，但直到20世纪70年代末PDT方得到长足发展。目前PDT已广泛应用于肿瘤(如肺癌、皮肤癌、食管癌、膀胱癌、头颈部癌等)、视网膜黄斑变性、光化性角化病、鲜红斑痣、银屑病、类风湿性关节炎、血管成形术后再狭窄等疾患的治疗，应用前景十分可喜。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-二氢卟吩及其制备和在医农药领域的应用，该化合物具有良好的脂溶性和水溶性，使其在肿瘤细胞中有高度的选择性吸收，是较为理想的光敏剂；该合成路线操作简单，成本低，对环境友好，具有良好的经济效益和应用前景。
本发明的化学反应式如下
本发明的一种5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-二氢卟吩，其化学结构式如式(I)所示
本发明的一种5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-二氢卟吩的制备方法，包括 (1)以摩尔比1∶1～1.2的吡咯和6-氯-1-己醛为原料，在Lewis酸作用下，于有机溶剂中搅拌，吡咯与有机溶剂的比为1mmol∶15～20ml，然后加入与吡咯摩尔比为1～0.5∶1.2四氯苯醌进行氧化，于45℃有机溶剂回流1h～2h后，制得重要中间体5，10，15，20-四-(5-氯戊基)-卟吩； (2)在有机溶剂介质中，将5，10，15，20-四-(5-氯戊基)-卟吩与吗啉在钾盐和催化剂存在下，按1mmol∶5～25ml的比例进行取代反应，反应温度为有机溶剂的回流温度，回流1～2h，除去溶剂，残余物经硅胶柱层析洗脱，制得5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-卟吩； (3)将5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-卟吩与还原剂按摩尔比1∶1.5～10比例混合，加热回流(温度110℃～120℃)，反应8～10h，反应结束后，冷却，加入与5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-卟吩的比为50～100ml∶1mmol的水和100～200ml∶1mmol的乙酸乙酯，再加热至100～105℃，回流1h，再次冷却，除去溶剂，爬板式分离，过柱洗脱，即得5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-二氢卟吩。
所述步骤(1)中的Lewis酸为BF3·Et2O、丙酸或蒙脱土，Lewis酸的用量与吡咯的摩尔比为1.2∶1；优选蒙脱土k10； 所述步骤(1)中的有机溶剂为二氯甲烷、氯仿或二氯甲烷与1％～8％乙醇的混合溶液；优选二氯甲烷； 所述步骤(2)中的有机溶剂为乙腈，其用量为0～120ml的乙腈∶1mmol的5，10，15，20-四-(5-氯戊基)-卟吩； 所述步骤(2)中的钾盐和催化剂分别为K2CO3和KI，K2CO3和KI的摩尔比为1∶1，并且5，10，15，20-四-(5-氯戊基)-卟吩与K2CO3的摩尔比为1∶5～16； 所述步骤(2)和(3)中的洗脱，所用的洗脱液选自石油醚、乙酸乙酯、二氯甲烷、甲醇中的一种或几种的混合溶剂； 所述步骤(3)中的还原剂选自对甲苯磺酰肼、吡啶、水合肼、硼烷中的一种或几种的混合物； 所述步骤(3)中的还原剂在还原反应过程中以分批的形式添加，添加的次数控制在4～5次。
本发明的5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-二氢卟吩主要在制备治疗肿瘤类疾病药物及作为光活化杀虫剂的应用。
通过对合成的此种光敏剂对结肠癌细胞的光动力试验发现，在有光照时，光敏剂能明显的抑制结肠癌细胞的增殖；通过对合成的此光敏剂对小鼠S180肉瘤的光动力试验发现，该类光敏剂可明显抑制小鼠S180肉瘤，对肿瘤具有显著的杀伤作用，具有成为光动力抗肿瘤药物的前景；通过对果腹果蝇的光动力活化毒性试验，发现该类化合物是一类较好的光活化杀虫剂。
有益效果 本发明的5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-二氢卟吩在可见光区吸收波长长而且强，增加了穿透能力，而且在四吡咯化合物的5，10，15，20位引入了极性基团，提高了其脂溶性和水溶性，有利于光敏剂通过血液被输送到病灶，也有利于光敏剂穿透细胞壁，而使其在肿瘤细胞中有高度的选择性吸收，是较为理想得光敏剂。
图1是替莫泊芬Temoporfin的化学结构式； 图2是他拉泊芬Talaporfin的化学结构式； 图3是5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-二氢卟吩的化学结构式； 图4是5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-二氢卟吩的核磁共振图； 图5是5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-二氢卟吩的紫外吸收图。
具体实施例方式 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1 (1)5，10，15，20-四-(5-氯戊基)-卟吩(5，10，15，20-tetrakis(5-chloropentyl)-21H，23H-Porphine)的合成
称取12g蒙脱土k10于500mL三口烧瓶中放入烘箱在120℃下活化3小时，随后将其取出，搭置好回流装置，充入氮气，瓶壁用铝箔包住避光。加入350mL二氯甲烷和溶有6-氯-1-己醛(2.87g，21mmol)的10mL二氯甲烷，搅拌半小时。充分搅拌的情况下，室温下，慢慢滴入吡咯(1.52mL，22mmol)，继续搅拌1小时。然后加入四氯苯醌(3.87g，15.75mmmol)，45℃下回流1小时。过滤去除固体粉末，乙酸乙酯洗滤饼至其无色。将滤液旋干，乙酸乙酯和石油醚过柱，得到5，10，15，20-四-(5-氯戊基)-卟吩1.02g，产率27％。
HNMR(δ，CDCl3，ppm)-2.80(s，2H)，1.86～1.89(m，16H)，2.46～2.47(m，8H)，3.49～3.53(m，8H)，4.87(t，J＝8.96Hz，8H)，9.37(s，8H)，该化合物的核磁数据与文献值(ChemistryLetters，1993，22(1)117-120.)一致。
(2)5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-卟吩(5，10，15，20-tetrakis(5-morpholinopentyl)-21H，23H-Porphine)的合成
将5，10，15，20-四-(5-氯戊基)-卟吩(2g，2.84mmol)溶于40mL吗啉中，加入100mL搭有回流装置，充满氮气保护的三口烧瓶中，其中三口烧瓶中已加入碘化钾(2.66g，16mmol)和碳酸钾(2.21g，16mmol)，加热回流1小时，反应基本完全。冷却，加入200mL乙酸乙酯萃取，用水洗多次，再用饱和食盐水洗几次，收集有机相，加入无水硫酸镁干燥，过滤，旋蒸。柱层析(二氯甲烷∶甲醇20∶1)，得到化合物5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-卟吩1.26g，产率49％。
MS(ESI)931.8(M+1). HNMR(δ，CDCl3，ppm)-2.74(s，2H)，1.63～1.72(m，16H)，2.29～2.36(m，24H)，2.45(m，8H)，3.64(t，J＝4.16Hz，16H)，4.86(t，J＝7.52Hz，8H)，9.38(s，8H)。
UV/visλmax(CH2Cl2)nm421，530，568，672. (3)5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-二氢卟吩(5，10，15，20-tetrakis(5-morpholinopentyl)-7，8-dihydro-21H，23H-Porphine)的合成
在250mL三口烧瓶中，加入碳酸钾(653mg)，5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-卟吩(0.655g，0.7mmol)，对甲基苯磺酰肼(212mg，1.13mmol)，搭好回流装置，充入氮气保护，随后加入吡啶(32mL)，加热回流。隔2，4，6，8小时再补加对甲苯磺酰肼(212mg，1.13mmol)和吡啶(1mL)，TLC监测反应。反应基本结束，停止加热冷却。加入水(50mL)，乙酸乙酯(100mL)，加热至100℃，回流一小时。待冷却后，加入乙酸乙酯萃取，水洗多次，饱和食盐水洗，收集有机相，加入无水硫酸镁干燥，过滤，旋蒸。由于产物与反应物极性相近，采取爬大板方式分离，再将粗产物过柱(二氯甲烷∶甲醇20∶1)，得到5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-二氢卟吩178mg，产率27％。
MS(ESI)933.5(M+1). HNMR(δ，CDCl3，ppm)-1.80(s，2H)，2.20～2.34(m，40H)，3.59～3.62(m，24H)，3.73(s，4H)，4.04(m，4H1)，4.53(s，4H)，8.66(s，2H)，8.98(s，2H)，9.04(s，2H) UV/visλmax(CH2Cl2)nm419，549，563，614，657. 实施例2 1.光敏剂对结肠癌SW480细胞的光动力抗增殖实验 (1)受试细胞结肠癌细胞SW480 (2)受试药物光敏剂，血卟啉衍生物HpD(北京制药工业研究所生产)。
(3)光源MTZ-1型脉冲激光治癌机；SD2490型激光功率测量仪。
光动力抗肿瘤细胞增殖作用实验将处于对数生长期的细胞用胰酶消化后，完全培养基重悬成细胞悬液，随之将其接种于96孔板，每孔100μl，置于37℃5％CO2培养箱培养，24h后加入相同浓度五种不同的光敏剂；48h换成新鲜培养基，然后进行光照(XD-635AB型光动力PDT激光治疗仪，功率15mW/cm2，波长630mm，辐射细胞20min，光剂量18J/cm2)；72h时进行MTT检测。培养终止前4h加入10μl 5mg/ml的MTT，吸弃培养液后加100μl DMSO终止反应，酶标仪570nm检测OD值。实验重复三次。
实验结果见表1，结果发现四种光敏剂对结肠癌细胞均有抗增殖作用。
HpD及光敏剂1的IC50值分别为1.572和0.16μmol/L.。
表1光敏剂1对SW480结肠癌细胞增殖抑制作用
2.光敏剂对小鼠S180肉瘤的光动力治疗实验 (1)受试动物远交昆明株小鼠平均体重18～24g，S180肉瘤种鼠(中国科学院药物研究所提供) (2)受试药物光敏剂1，在无菌条件下将上述药物溶于最小量吐温-80中的生理盐水稀释至0.5mg/mL溶液备用，血卟啉衍生物HpD(北京制药工业研究所生产)。
(3)光源MTZ-1型脉冲激光治癌机；SD2490型激光功率测量仪。
小鼠S180肉瘤光动力损伤实验无菌条件下于小鼠前胸部皮下接种S180肉瘤，待肿瘤长至直径4～6mm时，选取生长良好、无溃疡具半球状单一肿瘤的小鼠，按同窝同性别随机分组，每组8只，小鼠腹腔注射给药，并以药物溶剂作为空白对照，将HpD配成相同浓度溶液作为阳性对照，给药后2h用功率密度为220mW/cm2铜蒸汽-染料激光(波长630mm)辐射肿瘤20min(光剂量150J/cm2)；光照后5天，处死小鼠，剥离肿瘤，称重，并与对照组比较抑制率。
式中，T给药组平均瘤重；C对照组平均瘤重 实验结果见表2，光敏剂1对肿瘤具有明显的抑制作用。
表2光敏剂1对肿瘤的抑制效果 *P＜0.05与空白对照比较 3.光敏剂对果腹果蝇的光动力作用实验 选择羽化一周内的果腹果蝇试虫，用乙醚麻醉分组(不分雌雄)，放入含有不同浓度受试药样的(0.5，1.0，2.0个g/L)培养管中，每管20只，用尼龙纱布封紧盖口。每种处理重复3次。将培养管置于暗处，模拟黑暗中进食48h，然后转移基础培养基中，在不同光照强度的白炽灯下20cm均匀受照一段时间后(光照时管壁温度不超过35度)，转移至黑暗处定时观察死亡个数，计算死亡率。
实验结果见表3，发现光敏剂1表现出较好的光活化杀虫活性。
表3光敏剂1对果腹果蝇的光活化毒性实验
权利要求
1.一种5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-二氢卟吩，其化学结构式如式(I)所示
2.一种5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-二氢卟吩的制备方法，包括
(1)以摩尔比1∶1～1.2的吡咯和6-氯-1-己醛为原料，在Lewis酸作用下，于有机溶剂中搅拌，吡咯与有机溶剂的比为1mmol∶15～20ml，然后加入与吡咯摩尔比为1～0.5∶1.2四氯苯醌进行氧化，有机溶剂回流1h～2h后，制得重要中间体5，10，15，20-四-(5-氯戊基)-卟吩；
(2)在有机溶剂介质中，将5，10，15，20-四-(5-氯戊基)-卟吩与吗啉在钾盐和催化剂存在下，按1mmol∶5～25ml的比例进行取代反应，反应温度为有机溶剂的回流温度，回流1～2h，除去溶剂，残余物经硅胶柱层析洗脱，制得5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-卟吩；
(3)将5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-卟吩与还原剂按摩尔比1∶1.5～10比例混合，于110℃～120℃加热回流，反应8～10h，反应结束后，冷却，加入与5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-卟吩的比为50～100ml∶1mmol的水和100～200ml∶1mmol的乙酸乙酯，再加热至100℃～105℃，回流1h，再次冷却，除去溶剂，爬板式分离，过柱洗脱，即得5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-二氢卟吩。
3.根据权利要求2所述的一种5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-二氢卟吩的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中的Lewis酸为BF3·Et2O、丙酸或蒙脱土，Lewis酸的用量与吡咯的摩尔比为1.2∶1。
4.根据权利要求2所述的一种5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-二氢卟吩的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中的有机溶剂为二氯甲烷、氯仿或二氯甲烷与1％～8％乙醇的混合溶液。
5.根据权利要求2所述的一种5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-二氢卟吩的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中的有机溶剂为乙腈，其用量为0～120ml的乙腈1mmol的5，10，15，20-四-(5-氯戊基)-卟吩。
6.根据权利要求2所述的一种5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-二氢卟吩的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中的钾盐和催化剂分别为K2CO3和KI，K2CO3和KI的摩尔比为1∶1，并且5，10，15，20-四-(5-氯戊基)-卟吩与K2CO3的摩尔比为1∶5～16。
7.根据权利要求2所述的一种5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-二氢卟吩的制备方法，其特征在于所述步骤(2)和(3)中的洗脱，所用的洗脱液选自石油醚、乙酸乙酯、二氯甲烷、甲醇中的一种或几种的混合溶剂。
8.根据权利要求2所述的一种5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-二氢卟吩的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中的还原剂选自对甲苯磺酰肼、吡啶、水合肼、硼烷中的一种或几种的混合物。
9.根据权利要求2所述的一种5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-二氢卟吩的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中的还原剂在还原反应过程中以分批的形式添加，添加的次数控制在4～5次。
10.一种5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-二氢卟吩在制备治疗肿瘤类疾病药物及作为光活化杀虫剂的应用。
全文摘要
本发明涉及一种5，10，15，20-四-(5-吗啉戊基)-二氢卟吩，其化学结构式如式(I)所示。其制备以吡咯和6-氯-1-己醛为原料，在Lewis酸作用下，加入四氯苯醌进行氧化，有机，制得重要中间体5，10，15，20-四-(5-氯戊基)-卟吩；再将该中间体与不同的胺类化合物进行取代反应，残余物经硅胶柱层析洗脱；再与还原剂进行还原反应，除去溶剂，分离，洗脱，即得。该化合物具有良好的脂溶性和水溶性，使其在肿瘤细胞中有高度的选择性吸收，是较为理想的光敏剂；该合成路线操作简单，成本低，对环境友好，具有良好的经济效益和应用前景。
文档编号A01P7/00GK101591340SQ20091005399
公开日2009年12月2日 申请日期2009年6月26日 优先权日2009年6月26日
发明者陈志龙, 张丹萍, 杨晓霞, 王红弟, 张薇莉, 丁志楼, 孙经建, 丹 吴, 朱林锋, 瑛 顾, 虞鑫海 申请人:东华大学, 陈志龙