含磺酸盐水溶性铁羰基化合物及其制备方法和应用

1.本发明涉及无机化学领域。更具体地说，本发明涉及一种含磺酸盐水溶性铁羰基化合物及其制备方法和在一氧化碳可控释放中的应用。


背景技术：

2.一氧化碳(co)是一种臭名昭著的毒性气体，有“沉默杀手”之称。但研究发现人体每天都会产生少量co(～10ml/天)，可以在生物体内发挥重要的生理作用，是继no之后发现的第二种气体信使分子，近年来，研究发现一氧化碳在生物体内具有舒张血管和支气管平滑肌、抑制血小板聚集、抑制炎症反应、抗氧化、抗凋亡、抗增殖等多种生理学作用；在神经、呼吸、循环等生理过程和抑制急性肺损伤、脏器缺血再灌注损伤、器官移植排斥反应等病理过程中也发挥着重要调节作用。
3.目前在临床中使用co的方法主要有：(1)直接吸入一定浓度的co气体；(2)服用可以被肝脏内的酶催化产生co的前体药(如ch2c12)。但这两种方法都存在一些问题，如co气体浓度和剂量不易控制，存在导致患者和医务人员意外吸入高剂量co而中毒的风险；而ch2c12是一种潜在的致癌物，要经过机体代谢进入血液循环系统，对中枢神经系统及肝脏会产生一定损害。
4.过渡金属羰基化合物是一大类金属有机化合物，在适当的条件下能导致羰基(co)的离去，如光照、取代反应、氧化还原诱导等。利用金属羰基化合物的这些性质可以设计、合成一些特定的过渡金属羰基化合物，使之在合适的条件下释放co，即所谓的一氧化碳释放剂(carbon monoxide
‑
releasing molecules，corms)。corms的优点是可以定点给药释放co，用量时机和用药剂量容易控制。
5.目前文献已报道的有关corms的化合物已达几十种，涵盖了大部分过渡金属元素。虽然corms化合物种类繁多，但还没有真正用于临床研究，因为作为一个理想的corms药物，需要具备以下特征：可控的水溶性，细胞内化以及药理adme特征(adme即毒药物动力学)、药代动力学和组织靶向功能。因此corms的水溶性直接影响了其药用前景，这也是广大科研工作者不懈努力的方向之一。文献中通常通过引入氨基酸、羧酸盐或离子型配体来增强化合物的水溶性，但这方面的研究仍然十分薄弱。目前为止，具有水溶性的corms还比较有限，这大大限制了corms作为药物分子的发展，因此亟需合成更多水溶性corms。另外，考虑到铁是许多生物的生命必须元素，生物体对其有完善的代谢机制，预期基于铁的corms具有更好的生物兼容性，因此研究具有水溶性的铁羰基化合物，并通过加入取代试剂诱导其分解释放co的方法就具有十分重要的意义。


技术实现要素：

6.本发明还有一个目的是提供一种含磺酸盐水溶性铁羰基化合物，其可释放一氧化碳，具有较好的水溶性和适度的稳定性，反应所涉及的金属离子和有机配体具有良好的生物兼容性，释放co后的残余物质对机体无害或毒性较小，而且释放一氧化碳的时机和速率
可控。
7.为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种含磺酸盐水溶性铁羰基化合物，结构式如下所示：
[0008][0009]
含磺酸盐水溶性铁羰基化合物的制备方法，包括以下步骤：
[0010]
将fe3(co)
12
和巯基丙烷磺酸钠溶于有机溶剂中，在低于120℃的条件下发生反应，至反应液呈橙红色，分离纯化制得所述化合物。
[0011]
优选的是，所述的含磺酸盐水溶性铁羰基化合物的制备方法，fe3(co)
12
和巯基丙烷磺酸钠的摩尔比为1:2～2:3。
[0012]
优选的是，所述的含磺酸盐水溶性铁羰基化合物的制备方法，反应时间为1～4小时，有机溶剂为甲醇。
[0013]
优选的是，所述的含磺酸盐水溶性铁羰基化合物的制备方法，所述分离纯化的方法为：旋转蒸发去除反应液中的有机溶剂，然后对橙红色固体产物进行硅胶柱层析法分离提纯。
[0014]
含磺酸盐水溶性铁羰基化合物在缓释co中的应用。
[0015]
优选的是，所述的含磺酸盐水溶性铁羰基化合物缓释co的方法，具体操作步骤：
[0016]
将所述化合物溶于重水的生理盐水溶液中，加入抗炎药溶液或氨基酸溶液。
[0017]
优选的是，所述的含磺酸盐水溶性铁羰基化合物缓释co的方法，所述化合物溶于重水的生理盐水溶液的浓度为0.005mol/l。
[0018]
优选的是，所述的含磺酸盐水溶性铁羰基化合物缓释co的方法，所述抗炎药溶液的浓度为1mol/l，所述氨基酸溶液的浓度为0.5mol/l。
[0019]
优选的是，所述的含磺酸盐水溶性铁羰基化合物缓释co的方法，所述抗炎药溶液为含羰基的抗炎药溶液。
[0020]
本发明至少包括以下有益效果：
[0021]
1、该化合物具有较好的水溶性和适度的稳定性；
[0022]
2、该化合物所涉及的金属离子和有机配体具有良好的生物兼容性；
[0023]
3、该化合物释放一氧化碳的时机和速率易控。
[0024]
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0025]
图1为化合物1的反应流程图；
[0026]
图2为化合物1的核磁共振氢谱图；
[0027]
图3为化合物1在水杨酸钠作用下的红外光谱图；
[0028]
图4为化合物1在水杨酸钠作用下lna与时间t的关系图；
[0029]
图5为化合物1在谷氨酸钠作用下的红外光谱图；
[0030]
图6为化合物1在谷氨酸钠作用下lna与时间t的关系图。
具体实施方式
[0031]
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0032]
一、化合物的制备
[0033]
如图1所示，氩气保护下，在40ml甲醇中加入1.01gfe3(co)
12
和0.71g巯基丙烷磺酸钠,于65℃反应2h，获得橙红色溶液，旋转蒸发除去其中的甲醇，然后用硅胶柱层析法对橙红色固体产物进行分离提纯，所使用的溶剂为二氯甲烷：甲醇＝3:1，最终制得纯净的橙红色固体，暂命名为化合物1。
[0034]
化合物1的核磁h谱如图2所示，化学位移δ＝3.03ppm的单峰和2.87ppm的单峰分别归属于巯基丙烷磺酸钠与磺酸基相连的氢(4h)，2.57ppm的单峰和2.24ppm的单峰分别归属于巯基丙烷磺酸钠中间亚甲基的氢(4h)，2.09ppm和1.80ppm处的单峰分别归属巯基乙烷磺酸钠与巯基相连的氢(4h)。
[0035]
二、化合物的应用
[0036]
研究表明化合物1分别在2075cm
‑1，2040cm
‑1，2000cm
‑1有三个非常典型的羰基特征吸收光谱，且化合物1中含有羧基会增加其不稳定性，可能是由于羧基可与铁离子配位导致，因此可选用含羰基的抗炎药来诱导化合物1分解释放co，另一方面氨基酸中的氨基或羰基也可与化合物1发生反应使其分解释放co，即氨基酸也可作为诱导剂，本发明中采用四种含羧基的抗炎药(乙酰水杨酸、水杨酸钠、对氨基水杨酸钠和双氯芬酸钠)或氨基酸(谷氨酸钠、脯氨酸、组氨酸和丙氨酸)来诱导化合物1分解释放co，该反应过程通过液体红外光谱来监测，由于水在液体红外波数2000cm
‑1左右有干扰，所以选用重水的生理盐水溶液作为反应溶剂。
[0037]
将制备的化合物1(10mg,，0.016mmol)溶于3ml重水的生理盐水溶液(30mg的氯化钠与3ml的d2o配置而成)中，溶解后加入反应瓶中，将水杨酸钠溶液(0.1mmol，0.1ml)加入反应瓶中，此过程保持在37℃的条件下进行，并每隔一段时间测一次红外(varian scimitar 600)，水杨酸钠溶液由水杨酸钠(16mg,，0.1mmol)溶于0.1ml重水的生理盐水溶液配置而成，其他抗炎药物作用下的化合物1分解监测过程与水杨酸钠类似。
[0038]
氨基酸作用下的化合物1分解监测过程与上述反应类似，只是氨基酸的浓度有所改变。具体为将化合物1(10mg,，0.016mmol)溶于3ml重水的生理盐水溶液(30mg的氯化钠与3ml的d2o配置而成)中，溶解后加入反应瓶中，将谷氨酸钠溶液(0.05mmol，0.1ml)加入反应瓶中，此过程保持在37℃的条件下进行，并每隔一段时间测一次红外(varian scimitar 600)，谷氨酸钠溶液由谷氨酸钠(9.2mg,，0.05mmol)溶于0.1ml重水的生理盐水溶液配置而成，其他氨基酸作用下的化合物1分解监测过程与谷氨酸钠类似。
[0039]
如图3为化合物1在水杨酸钠作用下降解过程，从图中可以发现该化合物的三个羰基峰在2075cm
‑1，2040cm
‑1，2000cm
‑1处，随着反应时间的延长，羰基峰一直处于衰减过程，而且羰基峰的位置没有发生迁移，可以推测该化合物1释放co的过程比较简单，不会出现其它铁羰基化合物中间体，比较容易研究其释放机理，从而指导其在药物学上的应用。化合物1
在其它抗炎药作用下的红外光谱变化图与水杨酸钠类似。
[0040]
通过对2075cm
‑1处羰基峰的红外图谱数据分析，我们得出该化合物1在水杨酸钠作用下的释放机理属于一级动力学过程，从图4和表1得出其反应速率常数和半衰期分别为k＝0.0022min
‑1，半衰期t
1/2
＝320min。
[0041]
如图5为化合物1在谷氨酸钠作用下降解过程，从图中可以发现该化合物的三个羰基峰在2075cm
‑1，2040cm
‑1，2000cm
‑1处，同化合物1在水杨酸钠作用下类似，随着反应时间的延长，羰基峰一直处于衰减过程，而且羰基峰的位置没有发生迁移，化合物1在其它氨基酸作用下的红外光谱变化图与谷氨酸钠类似。
[0042]
通过对2075cm
‑1处羰基峰的红外图谱数据分析，我们得出该化合物1在谷氨酸钠作用下的释放机理属于一级动力学过程，从图6和表1所示，得出其反应速率常数和半衰期分别为k＝0.0009min
‑1，半衰期t
1/2
＝770min。
[0043]
对化合物1的动力学数据可以得出，lna与时间t具有较好的线性关系，该化合物1的释放归属于一级反应动力学，且如表1所示，化合物1在抗炎药乙酰水盐酸、氨基酸谷氨酸钠的作用下分解最快，由此可见该化合物1释放co的量可通过加入不同的抗炎药或氨基酸进行调控。
[0044]
表1化合物1在抗炎药物和氨基酸作用下释放co的动力学数据
[0045]
药物分子k
×
10
‑3/(min
‑1)t
1/2
(min)乙酰水杨酸20.533.81水杨酸钠2.2320对氨基水杨酸钠0.61155双氯芬酸钠48.2143谷氨酸钠0.9770组氨酸0.41733丙氨酸0.23465脯氨酸0.23465
[0046]
三、化合物的水溶性
[0047]
化合物1为橙红色固体，当需要与含羰基的消炎药或氨基酸反应释放co时，5mg的化合物1只需要1ml的水溶液就可在2s内迅速溶解，随后与含羰基的消炎药溶液或氨基酸溶液反应释放co，其具有很好的水溶性；目前，中国专利文献cn 102850403 a提供了《一种水溶性铁羰基化合物及其制备方法和应用》，该申请所述的化合物溶于有机溶剂二甲基亚砜后，加入巯基乙胺水溶液也可释放co，但该化合物为粘稠的膏状物，5mg的该化合物一般需要先溶于0.05ml的有机溶剂5min后，才能完全溶解，随后再与巯基乙胺水溶液反应释放co，有机溶剂可促进其溶解，若直接将该化合物溶于水溶液，5mg的该化合物需要在1ml的水溶液中溶解30min才可完全溶解，水溶性较慢，且由于其为粘稠的膏状物，称量时只能将其粘在小勺上用差量法称量，称量不方便，且在溶解时也容易粘在反应瓶的瓶壁和称量勺上。
[0048]
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。