本发明属于9-氮杂双环[3.3.1]壬烷偶联富碘类化合物的技术领域，9-氮杂双环[3.3.1]壬烷偶联富碘类化合物的全称为：9-氮[6’-(2,4,6)-三碘苯乙酰胺-α-氨基]己胺基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-3α-烷基氨基甲酸苯酯类化合物。
背景技术
基于x射线原理的成像是一种被广泛应用的医疗诊断手段，如今绝大多数诊断成像是基于这个原理。由于碘原子的原子序数较大，对x射线的阻滞能力较强，因此，有机碘化合物是目前常用于临床的x射线造影剂。大多数有机x射线造影剂是非靶向造影剂，无组织器官分布特异性，不利于肿瘤的早期诊断和发现，因此近年来对靶向造影剂的研究逐渐增加。主要方向是通过引入基团，改善造影剂的水溶解性和生物安全性。根据这样的思路，也可以引入其他官能团提高造影剂的灵敏度和特异性，比如针对特定器官、组织、受体等。sigma受体为一类存在于多种肿瘤组织和正常组织中的独特的受体。经研究表明至少有两种类型的sigma受体已被确定，即sigma-1型和sigma-2型受体。sigma-1受体是由223个氨基酸构成的具有两个跨膜结构的蛋白质，分子量为25kda，其在体内分布广泛，存在于中枢神经系统、内分泌系统、免疫系统和某些周边组织中，可能在调节神经、内分泌和免疫应答中起着重要作用。研究发现，sigma-2受体是由176个氨基酸构成的跨膜蛋白质，分子量21.5kda，在多种肿瘤细胞株包括乳腺癌、胰腺癌、膀胱癌、肺癌等细胞中高丰度表达，参与调节肿瘤细胞的生长、迁移转化、凋亡等重要生理功能过程，是肿瘤细胞表达的结合位点，且其配体能够提供一种选择性抗癌症疗法的有效机制。mach等研究发现sigma-2受体在生长期肿瘤细胞中的表达量是在普通细胞及静息肿瘤细胞中表达量的十倍之多，这一特点使sigma-2受体被认为是肿瘤繁殖状态的生物标志物。因此推动了人们对sigma-2受体作为一种癌症治疗的潜在靶点的研究。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种具有造影功能的9-氮[6’-(2,4,6)-三碘苯乙酰胺-α-氨基]己胺基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-3α-烷基氨基甲酸苯酯类化合物及其制备方法与应用。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种9-氮杂双环[3.3.1]壬烷偶联富碘类化合物，其结构式为：
r为h、
或者结构式为：
r为
备注说明：9-氮杂双环[3.3.1]壬烷偶联富碘类化合物的全称是：9-氮(6’-氨基)己胺基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷偶联(2,4,6)三碘苯胺类化合物。
本发明还同时提供了上述9-氮杂双环[3.3.1]壬烷偶联富碘类化合物的制备方法，包括如下步骤：
在有机溶剂中，将9-氮(6’-氨基)己胺基-9-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-3α-烷基氨基甲酸苯和氯代乙酰三碘苯胺衍生物按照1:1.0～1.5的摩尔比混合，于氢氧化铯的催化下在室温中反应20～30h，得作为产物的9-氮杂双环[3.3.1]壬烷偶联富碘类化合物；
所述氢氧化铯与9-氮(6’-氨基)己胺基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-3α-烷基氨基甲酸苯的摩尔比为1:1～1.5。
本发明的反应式例如下所示：
作为本发明的9-氮杂双环[3.3.1]壬烷偶联富碘类化合物的制备方法的改进：有机溶剂为dmf。
一般而言，每100mmol9-氮(6’-氨基)己胺基-9-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-3α-烷基氨基甲酸苯配用350～500ml的有机溶剂。
作为本发明的9-氮杂双环[3.3.1]壬烷偶联富碘类化合物的制备方法的进一步改进：
反应结束后，过滤除去不溶性盐，滤液蒸发浓缩至原体积30～40％，然后调节ph至12±0.5(加入一定量的氢氧化钠溶液进行调节)，用乙酸乙酯萃取，萃取液过滤干燥并蒸发浓缩至原体积15～25％；得产物粗品。
作为本发明的9-氮杂双环[3.3.1]壬烷偶联富碘类化合物的制备方法的进一步改进：
产物粗品用硅胶柱层析纯化，洗脱液为乙醇与乙酸乙酯＝1:5～10体积比的混合液。
作为本发明的9-氮杂双环[3.3.1]壬烷偶联富碘类化合物的制备方法的进一步改进：
当氯代乙酰三碘苯胺衍生物为氯乙酰(2,4,6-)三碘苯胺时，所得产物为9-氮[6’-(2,4,6)-三碘苯乙酰胺-α-氨基]己胺基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-3α-烷基氨基甲酸苯酯；
当氯代乙酰三碘苯胺衍生物为氯乙酰3,5-二羧基(2,4,6)三碘苯胺时，所得产物为9-氮[6’-(2,4,6)-三碘代异酞乙酰胺-α-氨基]己胺基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-3α-烷基氨基甲酸苯酯；
当氯代乙酰三碘苯胺衍生物为n,n-(2’,3’)-二羟基丙基-3,5-二甲酰胺-(2,4,6-)β-氨基时，所得产物为9-氮[6’-n,n’-双(2,3-二羟基丙基)-2,4,6-三碘代异酞酰胺-5-n-乙酰胺-α-氨基]己胺基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-3α-烷基氨基甲酸苯酯；
当氯代乙酰三碘苯胺衍生物为氯乙酰3,5-二甲酸(2’,3’)-二羟基丙酰胺—n-(2’3’)-二羟基丙基-(2,4,6-)三碘苯胺时，所得产物为9-氮[6’-n,n’-双(2,3-二羟基丙基)-5-n-(2,3)-二羟基丙基-2,4,6-三碘代异酞酰胺-5-n-乙酰胺-α氨基]-己胺基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-3α-烷基氨基甲酸苯酯。
本发明还同时公开了上述9-氮(6’-氨基)己胺基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷偶联富碘类化合物的用途：用于乳腺癌早期诊断造影剂。即，其能用于肿瘤(良性与恶性乳腺癌肿瘤)造影成像。
在本发明的制备方法中，以水为反应介质，将苯胺、5-氨基间苯二甲酸等与氯化碘(icl)按照1:5～12(较佳为1:5～8)的摩尔比混合后于50～95℃反应2～4小时，得到三碘苯胺；在有机溶剂ⅰ中，将上述所得的三碘苯胺与氯乙酰氯按照1:5～12的用量比于0～40℃先首次反应1～4小时；然后冷却至室温后调节ph＝12±0.5(可通过滴加naoh水溶液进行调节)，于20～40℃再二次反应1±0.2h；得氯代乙酰三碘苯胺。
具体而言：水与苯胺的用量比为：300～400ml水/100mmol苯胺；有机溶剂ⅰ的用量为40～80ml/100mmol三碘苯胺；所述有机溶剂ⅰ为二甲基乙酰胺和乙腈(体积比为1:1)。
本发明中，没有明确告知的均为在室温下进行，室温一般指15～25℃；搅拌的转速约为130转/分钟，剧烈搅拌的转速约为750转/分钟。
本发明还提供了9-氮[6’-(2,4,6)-三碘苯乙酰胺-α-氨基]己胺基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-3α-烷基氨基甲酸苯酯类化合物的用途：该化合物对生长期乳腺癌肿瘤细胞有高亲和性，可用于乳腺癌细胞造影。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：本发明提供了一种9-氮[6’-(2,4,6)-三碘苯乙酰胺-α-氨基]己胺基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-3α-烷基氨基甲酸苯酯类化合物的制备方法以及应用，其制备方法与所用设备简单、后处理方便、产品收率高、该化合物对生长期乳腺癌肿瘤细胞有高亲和性，有潜力用于乳腺癌诊断造影。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1、9-氮[6’-(2,4,6)-三碘苯乙酰胺-α-氨基]己胺基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-3α-烷基氨基甲酸苯酯类化合物的合成方法，依次进行以下步骤：
1)、取苯胺(1.74g，0.018mol)溶于68ml蒸馏水中，得苯胺水溶液；
另取nacl(3.9g，0.067mol)溶于14ml的蒸馏水中，称取icl(10g，0.062mol)搅拌下缓慢加入到nacl水溶液中(缓慢加入的目的是使得温度不高于30℃)，得混合液；
搅拌下将2/3混合液滴加到苯胺水溶液中(滴加的目的是使得温度不高于80℃)；滴加剩余1/3混合液(滴加的目的是使得温度不高于90℃)，搅拌反应3h，自然冷却至室温，过滤，烘干(85℃烘干至含水率≤1.5％)后，得2,4,6-三碘苯胺。
其结构式为：
2)、取2,4,6-三碘苯胺(3.0g，0.0064mol)溶于3.6mldmac(二甲基乙酰胺)和3.6ml乙腈，降温到10℃；滴加氯乙酰氯(3.7g，0.033mol)(滴加的目的是使得溶液温度不超过50℃)，搅拌反应3h。反应完毕冷却至10℃，滴加10mol/lnaoh水溶液7.2ml(滴加的目的是使得溶液温度不超过25℃；此时，反应体系的ph值为12)，反应1h。
将溶液转入减压蒸馏瓶中，15mmhg的压力下80℃蒸发掉大部分溶剂，从而使所得浓缩液的体积为原溶液体积的30％，冷却至室温。过滤，滤饼用乙醇洗涤3次(每次乙醇的用量为10ml)，烘干(85℃烘干至含水率≤1.5％)后，得产物氯乙酰(2,4,6-)三碘苯胺。
其结构式为：
3)、在8.3mldmf(n，n-二甲基甲酰胺)中加入氢氧化铯(280mg，1.7mmol)，剧烈搅拌10min。加入1、9-氮(6’-氨基)己胺基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-3α-烷基氨基甲酸苯酯(0.68g，1.7mmol)，搅拌反应30min。加入氯乙酰(2,4,6-)三碘苯胺(2mmol)室温反应24h。过滤除去不溶性盐，用乙酸乙酯洗2次(每次乙酸乙酯的用量为12ml)，滤液蒸发浓缩(135℃蒸发温度浓缩至原体积40％)，残余物加入10ml1mol/l的naoh溶液，此时ph为12。
混合溶液用乙酸乙酯萃取5次(每次乙酸乙酯的用量为12ml)，有机层(位于上层)用饱和nacl溶液洗涤3次(每次nacl溶液的用量为10ml)，然后用无水na2so4干燥，过滤，蒸发浓缩(98℃蒸发温度浓缩至原体积20％)；浓缩物为粗产品。
将上述粗产品过硅胶柱层析(内装25g的300-400目硅胶)用乙酸乙酯和乙醇混合液(9:1的体积比)洗脱，该洗脱剂的用量为50-70ml，洗脱流速为1ml/min，所得组份蒸掉(85℃的蒸发温度)溶剂(洗脱剂)，得9-氮[6’-(2,4,6)-三碘苯乙酰胺-α-氨基]己胺基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-3α-烷基氨基甲酸苯酯。
9-氮[6’-(2,4,6)-三碘苯乙酰胺-α-氨基]己胺基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-3α-烷基氨基甲酸苯酯,黑色固体，产率93％,m.p.219℃；1hnmr(500mhz,cdcl3)δ8.16(d,j＝5.3hz,4h),7.26(s,2h),6.75(s,2h),5.55(s,1h),3.82(d,j＝18.0hz,3h),3.68–3.31(m,3h),3.18–2.93(m,2h),2.81(ddd,j＝72.1,40.0,32.8hz,3h),2.40–2.15(m,3h),1.93(s,4h),1.71(d,j＝5.5hz,4h),1.63–1.33(m,10h)；elementalanal.forc31h41o4n4i3(％),calculated:c,40.70；h,4.49；n,6.13；found:c,40.85；h,4.67；n,6.11；ir(kbr,cm-1):νn-h3429m,νc-h(och3)2927m,νc＝o1712m,νc＝c1534m1480m,νc-n1429m,νc-o-c1234m,γn-h797w。
其结构式为：
r＝h。
实施例2，将实施例1中的原料苯胺改成5-氨基间苯二甲酸，摩尔量不变，其余等同于实施例1的步骤1)～步骤3)。
其步骤1)、步骤2)对应的反应式为：
步骤1)所得产物(s2)的名称为：3,5-二羧基(2,4,6)三碘苯胺；
步骤2)所得产物的名称为：氯乙酰3,5-二羧基(2,4,6)三碘苯胺。
最终所得产物为9-氮[6’-(2,4,6)-三碘代异酞乙酰胺-α-氨基]己胺基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-3α-烷基氨基甲酸苯酯，棕色固体，产率87％,m.p.112℃；1hnmr(500mhz,cdcl3)δ10.21(d,2h),8.16(d,j＝5.3hz,3h),7.26(s,2h),6.75(s,2h),5.55(s,1h),3.82(d,j＝18.0hz,3h),3.59(s,2h),3.42(s,2h),3.15–2.93(m,2h),2.83(d,j＝64.7hz,3h),2.43–2.13(m,3h),1.93(s,4h),1.71(d,j＝5.5hz,4h),1.63–1.33(m,8h)；elementalanal.forc33h41o8n4i3(％),calculated:c,39.52；h,4.09；n,5.59；found:c,39.73；h,4.31；n,5.69；ir(kbr,cm-1):νo-h3431m(νn-h),νc＝o1676m,νc＝c1541m1466m,νc-n1426s,νc-o-c1233m,γo-h855m。
其结构式为：
此时，
实施例3、
将实施例2步骤1)所得的产物(s2)3,5-二羧基(2,4,6)三碘苯胺(10g,0.018mol)溶于40ml乙酸乙酯，在70℃下将60mlsocl2(8.6g,0.072mol)缓慢滴加其中(滴加的目的控制温度不超过10℃)，滴加完毕，升温至80℃，回流反应20h，蒸去约一半体积的溶剂，静置2小时，过滤，烘干(85℃烘干至含水率≤1.5％)，得褐棕色粉末状化合物(s3)。
上述褐棕色粉末状固体化合物(10g，16.8mmol)溶于10mldmac中，与3-氨基-1，2-丙二醇(3.8g，41.8mmol)和三乙胺(5.1g，50.5mmol)混合，冰浴反应30min，升温至50℃，反应3h。冷却至室温，加水10ml，10％盐酸调ph至5，蒸干(85℃的蒸发温度)溶剂，得粘稠棕色固体，加水20ml并加热使溶解，然后冰浴搅拌析出固体，静置3小时，过滤，用水洗涤多次，固体70℃烘干至恒重，甲醇/水(甲醇/水＝1:1的体积比)重结晶得白色粉末化合物(s4)。
上述白色粉末化合物(10g,14.2mmol)溶于20mldmac和乙腈混合液中(1:1)，降温至10℃，控制温度低于30℃，滴加(滴加的目的控制温度不超过30℃)氯乙酰氯(9.65g,92.3mmol)，滴加完毕后升温至50℃，搅拌3h后，冷却至15℃，滴加(滴加的目的控制温度不超过25℃)20ml10mol/l的naoh水溶液，在25℃继续搅拌反应lh，反应完毕用稀盐酸调节ph值为4，0℃静置过夜，过滤，滤饼用水洗多次，烘干(烘干至样品至85℃)，得n,n-(2’,3’)-二羟基丙基-3,5-二甲酰胺-(2,4,6-)β-氨基。
所涉及的反应式如下：
按实施例1步骤3，即，将n,n-(2’,3’)-二羟基丙基-3,5-二甲酰胺-(2,4,6-)β-氨基替代实施例1步骤3)中的氯乙酰(2,4,6-)三碘苯胺，摩尔量不变(仍为2mmol)，其余等同于实施例1步骤3。
最终所得的产物为：9-氮[6’-n,n’-双(2,3-二羟基丙基)-2,4,6-三碘代异酞酰胺-5-n-乙酰胺-α-氨基]己胺基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-3α-烷基氨基甲酸苯酯,黄色固体，产率83％,m.p.96℃；1hnmr(500mhz,cdcl3)δ7.99(s,3h),7.19(d,j＝64.7hz,6h),7.02–6.42(m,7h),4.22(d,j＝7.1hz,3h),3.83(t,j＝6.2hz,11h),2.27(t,j＝22.9hz,11h)；elementalanal.forc39h55o10n6i3(％),calculated:c,40.77；h,4.79；n,7.32；found:c,41.13；h,4.60；n,7.40；ir(kbr,cm-1)：νn-h(o-h)3335m，νc-h(och3)2933m,νc＝o1732m,νc＝c1598m1538m1484m,νc-n1429m,νc-o-c1234m,γn-h799m
其结构式为：
此时，
实施例4，将实施例3所得的白色粉末状的产物s4(10g,14.2mmol)溶于20mldmac和乙腈混合液中(1:1的体积比)，降温至10℃，控制温度低于30℃，滴加3-氯丙二醇-(1,2)或者2-氯乙醇-1(10.2g，92.3mmol或9.55g,92.3mmol)，滴加完毕后升温至50℃，搅拌3h后，冷却至15℃，滴加20ml10mol/l的naoh水溶液，在25℃继续搅拌反应lh，反应完毕用稀盐酸调节ph值为4，0℃静置过夜，过滤，滤饼用水洗多次，烘干(85℃烘干至恒重)，重结晶(于dmac与乙腈混合溶液中进行重结晶)，得白灰色或深灰色粉末化合物。
将上述步骤所得的灰白色(或深灰色)(粉末化合物(14.2mmol)溶于20mldmac和乙腈混合液中(1:1的体积比)，降温至10℃，控制温度低于30℃，滴加氯乙酰氯(9.65g,92.3mmol)，滴加完毕后升温至50℃，搅拌3h后，冷却至15℃，滴加20ml10mol/l的naoh水溶液，在25℃继续搅拌反应lh，反应完毕用稀盐酸调节ph值为4，0℃静置过夜，过滤，滤饼用水洗多次，烘干(85℃烘干至恒重)，得氯乙酰3,5-二甲酸(2’,3’)-二羟基丙酰胺—n-(2’,3’)-二羟基丙基-(2,4,6-)三碘苯胺或者氯乙酰3,5-二甲酸(2’,3’)-二羟基丙酰胺—n-(2’)-羟基乙基-(2,4,6-)三碘苯胺。
所涉及的反应式如下：
按实施例1步骤3，即，将氯乙酰3,5-二甲酸(2’,3’)-二羟基丙酰胺—n-(2’,3’)-二羟基丙基-(2,4,6-)三碘苯胺或者氯乙酰3,5-二甲酸(2’,3’)-二羟基丙酰胺—n-(2’)-羟基乙基-(2,4,6-)三碘苯胺替代实施例1步骤3)中的氯乙酰(2,4,6-)三碘苯胺，摩尔量不变(仍为2mmol)，其余等同于实施例1步骤3。
最终所得的产物之一为：9-氮[6’-n,n’-双(2,3-二羟基丙基)-5-n-(2,3)-二羟基丙基-2,4,6-三碘代异酞酰胺-5-n-乙酰胺-α氨基]-己胺基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-3α-烷基氨基甲酸苯酯，黄色固体，产率81.02％,m.p.289℃；1hnmr(500mhz,cdcl3)δ7.52–7.23(m,3h),6.87–6.64(m,1h),4.22(d,j＝7.1hz,1h,),4.16-3.99(m,3h),3.96–3.72(m,3h,),3,34-3.78(m,8h),3.08(s,3h),2.69(s,2h,),2.27(dd,j＝30.6,15.4hz,8h),2.08(m,3h),2.00–1.84(m,8h),1.46(d,j＝7.5hz,8h).elementalanal.forc42h61o12n6i3(％),calculated:c,41.26；h,5.15；n,7.05；found:c,41.13；h,5.36；n,7.02；ir(kbr，cm-1)：νo-h3610mνn-h3433m3332m，νc＝o1730s，νc＝c1597m1536m1480m，νc-n1483m，δn-h1324s，νc-o1277m,1110mνc-n1235m，γn-h795m。
最终所得的产物之二为：9-氮[6’-n,n’-双(2,3-二羟基丙基)-5-n-(2)-羟基乙基-2,4,6-三碘代异酞酰胺-5-n-乙酰胺-α氨基]-己胺基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-3α-烷基氨基甲酸苯酯，黄色固体，产率78.31％,m.p.246℃；1hnmr(500mhz,dmso)δ8.52–8.33(d,2h),7.52–7.23(m,3h,),6.87–6.64(m,1h),4.84–4.51(m,6h),4.22(d,j＝7.1hz,1h),3.95(m,2h),3.81(s,2h),3.78(m,2h),3.74(m,2h),3.69-3.56(m,4h),3.40–3.23(m,4h),3.08(s,3h),2.27(dd,j＝30.6,15.4hz,8h),1.46(d,j＝7.5hz,8h).elementalanal.forc41h59o11n6i3(％),calculated:c,41.29；h,4.99；n,7.05；found:c,41.36；h,5.21；n,7.22；ir(kbr，cm-1)：νo-h3587mνn-h3383m2921m，νc＝o1730s，νc＝c1558m,1432m，νc-n1274m，γn-h786m。
其结构式为：
此时，
实验1、肿瘤细胞亲和性分析
试验对象:乳腺癌细胞mcf-7
试验方法：采用竞争性结合实验法，利用荧光探针能与乳腺癌细胞mcf-7结合，在激发光存在下能发出荧光的特性，先将mcf-7细胞与sigma-2受体特异性配体ac927(作为阳性参照,)或9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-3α-烷基氨基甲酸苯酯n-乙酰-三碘苯胺类化合物孵育4h,然后再用荧光探针与该处理后的细胞孵育2h,根据细胞荧光强度的变化可以判断这些化合物能否与肿瘤细胞结合及结合力的大小。
药剂准备：供试药，取药配成5×10-3mol/l的乙醇溶液；取实施例1-3所述化合物各3mg,加适量乙醇溶解配成所需浓度的溶液；另取ac9273mg，加适量乙醇溶解配成所需浓度的参照溶液，竞争结合具体方法按照常规组织细胞化学染色方法进行。
表1，5×10-3mol/l浓度下各化合物的细胞亲合力(％)(按参照为100％结合细胞，其他化合物结合细胞相对百分比)。
表1
从上表1各化合物与肿瘤细胞结亲和力结果表明，与对照药剂(sigma受体特异性配体)相比，本发明制得的9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-3α-烷基氨基甲酸苯酯n-乙酰(2,4,6-)三碘苯胺三碘苯胺类化合物对乳腺癌肿瘤细胞mcf-7：实施例1化合物有较高的结合力；实施例2～4化合物有高度结合力。由于这类化合物含富碘的三碘苯环结构，因此有可能成为肿瘤诊断的新型ct靶向造影剂。
对比实验、将目前已知的以下化合物，按照上述实验1所述方法进行检测，所得结果如下表2所述。
表2
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具有实施例。显然，本发明不限于以上实施，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。