氟硼取代竹红菌素衍生物的制备及其应用的制作方法

本发明涉及竹红菌素衍生物及其制备方法与应用，特别是氟硼取代竹红菌素衍生物及其制备方法与应用。

背景技术：

竹红菌素首先从我国云南省野生竹红菌中由万象义、陈远藤、陈维新等人分离得到，是我国特有的天然光敏色素，主要包括竹红菌甲素Hypercrollin A（HA）和竹红菌乙素Hypercrollin B（HB）（分别如结构式III和IV所示。式中数字代表相关节点位置），（科学通报，1980，24，1148-1149；Liebigs Ann.Chem，1981(10):1880-1885）。野生竹红菌在产地作为一种民间传统药物，罗子华等人直接利用竹红菌治疗外阴白色病变和疤痕疙瘩 (云南医药，1980，1，20-25；云南医药，1980，2：56-62) 的报道，并尝试用于治疗皮肤淀粉样变苔藓，白癫疯，牛皮癣和头癣等皮肤病。自竹红菌素被分离得到后国内外多家研究机构、科研院所对其进行了大量研究。

万象义等人和张曼华等人先后纯化得到竹红菌乙素并鉴定其结构（云南大学学报(自然科学版)，1985，4：；科学通报，1988，33(7):518-518；科学通报，1988, 33(7):518-518）。中国科学院化学研究所蒋丽金等人对竹红菌素的光物理、光化学及光生物性质进行了深入的研究（科学通报，1990，21:1608-1616；科学通报，1990，22:1681-1690；科学通报，2000，19，2019-2033）。竹红菌素具有原料易分离纯化，光敏剂单重态氧量子产率高，光毒性高，暗毒性低，体内代谢快等优点。近二十年来，研究者合成了多种竹红菌素的衍生物并进行了活性研究，已经制备获得溴取代物、磺酸取代物、半胱氨酸取代物、甘氨酸取代物、2-胺基乙硫醇取代物、乙醇胺取代物等（蒙自师范高等专科学校学报，1995，(4):44-48；感光科学与光化学，1995，13(1):35-41；中国科学: 化学, 1996，4:325-331；J.Photochem.Photobiol.A：Chem.（光化学与光生物A辑：化学），1999，120：191-199；Free Radical Research（自由基研究），2003，37：1107-1112；ChineseScience Bulletin（科学通报），2003，48：1775-1785；Progress in Chemistry（化学研究进展），2008，20:1345-1352；Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology（光化学与光生物B辑：生物），2012，117：47–54；Dyes and Pigments（染料与色素），2013，99（3）：930-939）。合成的修饰衍生物被用于研究光动力杀死癌细胞（Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology（光化学与光生物B辑：生物），2010，99：100–104），如部分氨基衍生物对人胃癌细胞株BGC-803和人口腔上皮癌细胞株KB的光动力杀伤作用明显（photochemistry and photobiology（光化学与光生物），2001，74：773）。亦有利用衍生物研究光动力诱导癌细胞的凋亡机理（Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology（光化学与光生物B辑：生物），2012，117：47–54）。其衍生物用于其他疾病的报道也很多，如与年龄有关的疾病——老年视网膜黄斑变性和先天性微血管疾病鲜红斑痣等（Dyes and Pigments（染料与色素），2013，99：930-939，）

式 III 式 IV

竹红菌素因其较好的光动力活性被用于众多疾病的研究中，竹红菌素光吸收主要在450～550 nm 的短波长区，组织穿透浅，不适于实体肿瘤的光动力医疗；然而对于浅表型微血管类疾病这恰好是其优势，可在减少正常组织伤害的同时最大程度地发挥其光动力效应。竹红菌素在治疗鲜红斑痣、瘢痕疙瘩等方面的研究成果显著，表明竹红菌素在光动力治疗微血管类疾病方面有特殊的优势(Photochem.Photobiol. （光化学与光生物），2001，74(2)，143-148；Chinese Science Bulletin（科学通报），2009，54(13)：2230-2234)。竹红菌素及其衍生物先后被研究者制备成脂质体包裹物并用于癌症、抑菌等方面的研究，取得了较为理想的结果（Dyes and Pigments（染料与色素），2001，51，103-110； International Journal of Toxicology（国际毒理学杂志）, 2011，30 (2)：174-180； Photodiagnosis and Photodynamic Therapy（光诊断与光动力治疗），2014，11（2）：204-212；Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology光化学与光生物B辑：生物）, 2016，158：113-121）。

光动力疗法作为一种优良的微创或无创的治疗方法，其特点是要结合特定的光照射特定的光敏剂产生活性氧物种攻击病灶区域，从而达到减小病灶区或直接杀灭病灶的目的。该疗法为患者带来的创伤极小，并且对一些浅表病灶有极大的优势。因此其对应的光敏剂药物的研发也成为热点。竹红菌素分子是一种亲脂性有机分子，近十几年来的修饰合成都希望改善其水溶性，但是水溶性修饰物的光动力活性往往是不太令人满意的。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种新的氟硼取代竹红菌素衍生物及其制备方法与应用，使该衍生物具有较之母体更高的光动力活性和暗毒性，在无光照条件下更强的抑制细菌和肿瘤细胞生长的能力，以此弥补现有技术的不足。

本发明提供的这种氟硼取代竹红菌素衍生物，其特征在于其结构通式如式I或式II所示：

式 I 式II

上述式I或式II 结构通式中，R₁或/和R₂为BF₂。

本发明制备上述氟硼取代竹红菌素衍生物的方法，其特征在于将竹红菌素与三氟化硼在pH值9~14条件下进行反应而成。

上述制备方法中，所用三氟化硼为三氟化硼乙醇或三氟化硼乙醚及其他三氟化硼的络合试剂。

竹红菌素与三氟化硼乙醇或三氟化硼乙醚的摩尔比为1 ∶ 1-1 ∶ 100。

反应温度为0-150 ℃，反应时间为0.5-12 小时。

红菌素与三氟化硼进行反应的溶剂选自DMSO、DMF、丙酮、三氯甲烷和二氯甲烷等溶剂。调节pH值的碱为氢氧化钠、氨水、2，6-二甲基吡啶、三乙胺或N，N-异丙基乙胺等。

所述三氟化硼乙醚的含量为46.5%-98%，三氟化硼甲醇的含量为14%-50%，其他试剂为分析纯试剂。

所用竹红菌素为竹红菌甲素（结构式如式III所示）或竹红菌乙素（结构式如式IV所示）。

所述氟硼取代竹红菌素衍生物作为抗癌、杀菌、皮肤纤维化等疾病治疗上的光动力药物使用。

上述反应进行之前，需通入惰性气体如氩气或氮气除去空气中的氧；反应结束后可用常规方法去除反应系统中的溶剂，如水洗、减压蒸馏法，或萃取后再用旋转蒸发仪进行浓缩，分离溶剂。式I产物得到后可以通过常规色谱方法进行分离纯化，如薄层色谱或柱色谱，也可通过重结晶的手段进行纯化。

另外，本发明提供的氟硼取代竹红菌素衍生物具有较高的光动力活性和暗毒性，在无光照条件下抑制细菌、肿瘤细胞生长等生物活性都较母体强，因此，本发明药物极大地改善其母体的光动力活性。

利用本发明所提供的氟硼取代竹红菌素衍生物纯品或活性成分在抗癌、抑菌、治疗纤维化等疾病中的应用以及以纯的氟硼取代竹红菌素衍生物或氟硼取代竹红菌素衍生物作为活性成分的光动力药物，这是本发明对现有技术的一项贡献。

前人实验表明，竹红菌甲素或乙素在无光照条件下对细胞毒性低或无毒，即无明显的杀伤效果，而本发明提供的氟硼取代竹红菌素衍生物在无光照条件下对肿瘤细胞的抑制或杀伤效果明显优于母体，其效果甚至超过现有药物顺铂；对部分细菌的抑制率提高2倍，具有较好的生物光动力活性。

本发明所提供的制备方法，工艺简单，产物易于分离纯化，产率高。

本发明提供的氟硼取代竹红菌素衍生物在制备抗癌药物、抑菌剂、治疗纤维化疾病药物及光动力药物方面具有很好的应用前景。

附图说明

图1是HB和HBBF的吸收光谱图。

图2是HB和HBBF的荧光光谱图。

图3是HBBF的抑制肿瘤细胞生长图。

图4是HB和HBBF在无光照条件下的最小抑制微生物生长浓度图。

图5是为HB和HBBF在光照条件下的最小抑制微生物生长浓度图。

具体实施方式

下面结合实施范例对本发明进行说明，但本发明的范围并不限于以下实施例。

实施例1、制备3，4，9，10-O -氟硼双取代竹红菌乙素

竹红菌乙素（HB）20毫克，1mL三氟化硼甲醇溶液，和10mL 二甲基亚砜（DMSO）用2M的NaOH溶液调节pH值到12，用集热式磁力搅拌器加热至100℃，氮气保护反应2小时。

将反应物倒入水中，用正丁醇萃取反应物，弃去水层，将正丁醇减压蒸馏去除后，剩余物用甲醇溶解，进行制备薄层色谱分离纯化。展开剂为氯仿：乙酸乙酯，体积比3：1，收集Rf值0.2处的紫色色带，进一步用制备薄层色谱分离纯化得到3，4，9，10-O-氟硼双取代竹红菌乙素。

利用光谱、核磁、质谱等方法对该化合物进行成份、结构分析，结果如下：

紫外光谱l_max：496nm，542nm，586nm；

红外光谱n_max：3426cm^-1,1615cm^-1,1508cm^-1,1040cm^-1；

核磁共振：δ(¹H)：

6.77,6.75(s),4.26,4.23,4.22,4.18(s),4.06,3.38(m),2.37,2.07(s)；

质谱分析(ESI)：623 (M-H)^-。

实施例2、制备3，4，9，10-O -氟硼双取代竹红菌甲素

竹红菌甲素（HA）20毫克，1mL三氟化硼甲醇溶液，和10mL 二甲基亚砜（DMSO）用2M的NaOH溶液调节pH值到12，用集热式磁力搅拌器加热至100℃，氮气保护反应2小时。

将反应物倒入水中，用正丁醇萃取反应物，弃去水层，将正丁醇减压蒸馏去除后，剩余物用甲醇溶解，进行制备薄层色谱分离纯化。展开剂为氯仿：乙酸乙酯，体积比3：1，收集Rf值0.2处的紫色色带，进一步用制备薄层色谱分离纯化得到3，4，9，10-O-氟硼双取代竹红菌甲素。

利用光谱、核磁、质谱等方法对该化合物进行成份、结构分析，结果如下：

紫外光谱l_max：496nm，542nm，586nm；

红外光谱n_max：3426cm^-1,1615cm^-1,1508cm^-1,1040cm^-1；

核磁共振：δ(¹H)：6.77,6.75(s),4.26,4.23,4.22,4.18(s),4.06,3.38(m),2.37,2.07(s).

质谱分析(ESI)： 623 (M-H)^-。

实施例 3、制备3，4，9，10-O -氟硼双取代竹红菌乙素

竹红菌乙素（HB）20毫克，0.5mL三氟化硼甲醇溶液，和10mL N,N-二甲基甲酰胺（DMF）用三乙胺调节pH值到10，用集热式磁力搅拌器加热至80℃，氮气保护反应5小时。

将反应物倒入水中，用乙酸乙酯萃取反应物，弃去水层，将乙酸乙酯减压蒸馏去除后，剩余物用甲醇溶解，进行制备薄层色谱分离纯化。展开剂为氯仿：乙酸乙酯，体积比3：1，收集Rf值0.2处的紫色色带，进一步用制备薄层色谱分离纯化得到3，4，9，10-O-氟硼双取代竹红菌乙素。

利用光谱、核磁、质谱等方法对该化合物进行成份、结构分析，结果如下：

紫外光谱l_max：496nm，542nm，586nm；

红外光谱n_max：3426cm^-1,1615cm^-1,1508cm^-1,1040cm^-1；

核磁共振：δ(¹H)：6.77,6.75(s),4.26,4.23,4.22,4.18(s),4.06,3.38(m),2.37,2.07(s).

质谱分析(ESI)： 623 (M-H)^-。

实施例 4、制备3，4，9，10-O -氟硼双取代竹红菌甲素

竹红菌甲素（HA）20毫克，0.5mL三氟化硼甲醇溶液，和10mL N,N-二甲基甲酰胺（DMF）用三乙胺调节pH值到10，用集热式磁力搅拌器加热至80℃，氮气保护反应5小时。

将反应物倒入水中，用乙酸乙酯萃取反应物，弃去水层，将乙酸乙酯减压蒸馏去除后，剩余物用甲醇溶解，进行制备薄层色谱分离纯化。展开剂为氯仿：乙酸乙酯，体积比3：1，收集Rf值0.2处的紫色色带，进一步用制备薄层色谱分离纯化得到3，4，9，10-O-氟硼双取代竹红菌甲素。

利用光谱、核磁、质谱等方法对该化合物进行成份、结构分析，结果如下：

紫外光谱l_max：496nm，542nm，586nm；

红外光谱n_max：3426cm^-1,1615cm^-1,1508cm^-1,1040cm^-1；

核磁共振：δ(¹H)：6.77,6.75(s),4.26,4.23,4.22,4.18(s),4.06,3.38(m),2.37,2.07(s).

质谱分析(ESI)： 623 (M-H)^-。

实施例 5、制备3，4，9，10-O -氟硼双取代竹红菌乙素

竹红菌乙素（HB）20毫克，0.2mL三氟化硼乙醚溶液，和10mL 氯仿用2,6-甲基吡啶调节pH值到10，用集热式磁力搅拌器加热至40℃，氮气保护反应8小时。

将反应物倒入水中，用乙酸乙酯萃取反应物，弃去水层，将乙酸乙酯减压蒸馏去除后，剩余物用甲醇溶解，进行制备薄层色谱分离纯化。展开剂为氯仿：乙酸乙酯，体积比3：1，收集Rf值0.2处的紫色色带，进一步用制备薄层色谱分离纯化得到3，4，9，10-O-氟硼双取代竹红菌乙素。

利用光谱、核磁、质谱等方法对该化合物进行成份、结构分析，结果如下：

紫外光谱l_max：496nm，542nm，586nm；

红外光谱n_max：3426cm^-1,1615cm^-1,1508cm^-1,1040cm^-1；

核磁共振：δ(¹H)：6.77,6.75(s),4.26,4.23,4.22,4.18(s),4.06,3.38(m),2.37,2.07(s).

质谱分析(ESI)：623 (M-H)^-。

实施例 6、制备3，4，9，10-O -氟硼双取代竹红菌乙素

竹红菌乙素（HB）20毫克，0.2mL三氟化硼甲醇溶液，和10mL N,N-二甲基甲酰胺（DMF）用2,6-甲基吡啶调节pH值到10，用集热式磁力搅拌器加热至80℃，氮气保护反应6小时。

将反应物倒入水中，用乙酸乙酯萃取反应物，弃去水层，将乙酸乙酯减压蒸馏去除后，剩余物用甲醇溶解，进行制备薄层色谱分离纯化。展开剂为氯仿：乙酸乙酯，体积比3：1，收集Rf值0.2处的紫色色带，进一步用制备薄层色谱分离纯化得到3，4，9，10-O-氟硼取代竹红菌乙素。

利用光谱、核磁、质谱等方法对该化合物进行成份、结构分析，结果如下：

紫外光谱l_max：496nm，542nm，586nm；

红外光谱n_max：3426cm^-1,1615cm^-1,1508cm^-1,1040cm^-1；

核磁共振：δ(¹H)：6.77,6.75(s),4.26,4.23,4.22,4.18(s),4.06,3.38(m),2.37,2.07(s).

质谱分析(ESI)：623 (M-H)^-。

实施例 7、制备3，4或9，10-O -氟硼单取代竹红菌乙素

竹红菌乙素（HB）20毫克，0.01mL三氟化硼甲醇溶液，和5mL N,N-二甲基甲酰胺（DMF）用氨水调节pH值到10，用集热式磁力搅拌器加热至80℃，氮气保护反应12小时。

将反应物倒入水中，用乙酸乙酯萃取反应物，弃去水层，将乙酸乙酯减压蒸馏去除后，剩余物用甲醇溶解，进行制备薄层色谱分离纯化。展开剂为氯仿：乙醇，体积比3：1，收集Rf值0.3处的紫色色带，进一步用制备薄层色谱分离纯化得到3，4或9，10-O-氟硼单取代竹红菌乙素。

利用光谱、核磁、质谱等方法对该化合物进行成份、结构分析，结果如下：

紫外光谱l_max：496nm，542nm，586nm；

红外光谱n_max：3426cm^-1,1615cm^-1,1508cm^-1,1040cm^-1；

核磁共振：δ(¹H)：6.73,6.51(d),4.21,4.19,4.15,4.07(s),3.34(m),2.36,1.90(s).

质谱分析(ESI)：575 (M-H)^-。

实施例 8、制备3，4或9，10-O -氟硼单取代竹红菌乙素

竹红菌乙素（HB）20毫克，0.01mL三氟化硼甲醇溶液，和5mL 氯仿用氨水调节pH值到10，用集热式磁力搅拌器加热至30℃，氮气保护反应12小时。

将反应物倒入水中，用乙酸乙酯萃取反应物，弃去水层，将乙酸乙酯减压蒸馏去除后，剩余物用甲醇溶解，进行制备薄层色谱分离纯化。展开剂为氯仿：乙醇，体积比3：1，收集Rf值0.3处的紫色色带，进一步用制备薄层色谱分离纯化得到3，4或9，10-O-氟硼单取代竹红菌乙素。

利用光谱、核磁、质谱等方法对该化合物进行成份、结构分析，结果如下：

紫外光谱l_max：496nm，542nm，586nm；

红外光谱n_max：3426cm^-1,1615cm^-1,1508cm^-1,1040cm^-1；

核磁共振：δ(¹H)：6.73,6.51(d),4.21,4.19,4.15,4.07(s),3.34(m),2.36,1.90(s)..

质谱分析(ESI)：575 (M-H)^-。

实施例 9、制备3，4，9，10-O -氟硼双取代竹红菌乙素

竹红菌乙素（HB）20毫克，1mL三氟化硼甲醇溶液，和10mL 四氢呋喃（THF）用2M的NaOH溶液调节pH值到10，用集热式磁力搅拌器加热至80℃，氮气保护反应2小时。

将反应物倒入水中，用乙酸乙酯萃取反应物，弃去水层，将乙酸乙酯减压蒸馏去除后，剩余物用甲醇溶解，进行制备薄层色谱分离纯化。展开剂为氯仿：乙酸乙酯，体积比3：1，收集Rf值0.2处的紫色色带，进一步用制备薄层色谱分离纯化得到3，4，9，10-O-氟硼取代竹红菌乙素。

利用光谱、核磁、质谱等方法对该化合物进行成份、结构分析，结果如下：

紫外光谱l_max：496nm，542nm，586nm；

红外光谱n_max：3426cm^-1,1615cm^-1,1508cm^-1,1040cm^-1；

核磁共振：δ(¹H)：6.77,6.75(s),4.26,4.23,4.22,4.18(s),4.06,3.38(m),2.37,2.07(s).

质谱分析(ESI)：623 (M-H)^-。

实施例 10、制备3，4，9，10-O -氟硼双取代竹红菌乙素

竹红菌乙素（HB）20毫克，1mL三氟化硼乙醚溶液，和10mL 四氢呋喃（THF）用2M的NaOH溶液调节pH值到10，用集热式磁力搅拌器加热至80℃，氮气保护反应2小时。

将反应物倒入水中，用乙酸乙酯萃取反应物，弃去水层，将乙酸乙酯减压蒸馏去除后，剩余物用甲醇溶解，进行制备薄层色谱分离纯化。展开剂为氯仿：乙酸乙酯，体积比3：1，收集Rf值0.2处的紫色色带，进一步用制备薄层色谱分离纯化得到3，4，9，10-O-氟硼取代竹红菌乙素。

利用光谱、核磁、质谱等方法对该化合物进行成份、结构分析，结果如下：

紫外光谱l_max：496nm，542nm，586nm；

红外光谱n_max：3426cm^-1,1615cm^-1,1508cm^-1,1040cm^-1；

核磁共振：δ(¹H)：6.77,6.75(s),4.26,4.23,4.22,4.18(s),4.06,3.38(m),2.37,2.07(s).

质谱分析(ESI)：623 (M-H)^-。

实施例11、3，4，9，10-O -氟硼双取代竹红菌乙素的生物活性实验

本发明提供的3，4，9，10-O -氟硼双取代竹红菌素衍生物的生物活性实验按照如下步骤进行：

体外培养的人肺癌细胞（A-549）、白血病细胞（HL-60）、肝癌细胞（SMMC-7721）、乳腺癌（MCF-7）、结肠癌（SW480）。体外培养的人肺癌细胞（A-549）、白血病细胞（HL-60）、肝癌细胞（SMMC-7721）、乳腺癌（MCF-7）、结肠癌（SW480）。A549)，分别按照5.0×10⁴ 个/ml 的细胞密度接种于不同的96 孔细胞培养板，孵育24 小时后，加入本发明药物，继续孵育肺癌细胞4 小时后，用MTS法测定活细胞的数目，检测以顺铂和紫杉醇作为阳性对照。化合物的IC₅₀值通过浓度效应生长曲线计算确定。效果参见图3。

结果得出，本发明制备得到的氟硼取代竹红菌素衍生物对五株细胞株中的四株的毒性优于顺铂（MW300），具有较好的开发应用价值。

实施例12、3，4，9，10-O -氟硼双取代竹红菌乙素的生物光动力活性实验

本发明提供的3，4，9，10-O -氟硼双取代竹红菌素衍生物的生物光动力活性实验按照如下步骤进行：

分别用LB培养基和PDA陪养基分别培养大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌，利用梯度稀释法在96孔板中分别加入10 μL菌液，10μL本发明药物、竹红菌甲素（HA）和竹红菌乙素（HB），80 μL空白培养基，适当振动混匀，室温下避光孵育1小时，光照30分钟后，分别在28度下培养白色念珠菌、尖刀镰孢菌，在37度下培养大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌。18-24小时后，观察结果。效果参见图4-5。

结果表明氟硼取代竹红菌素衍生物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的光动力活性要优于其母体化合物。

上述实例中，例1-10中描述的氟硼取代竹红菌衍生物的分子结构的紫外光谱、荧光光谱图谱参见图1-2。