專利名稱：新穎的卟啉及其用途的制作方法
光敏劑是在吸收光量子后進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)的光化學(xué)敏感的化合物。在生物環(huán)境里，做為代謝過程的結(jié)果，它們經(jīng)惡性的或惡變前的細(xì)胞聚集，其濃度和持續(xù)時(shí)間高于健康細(xì)胞。光敏劑可被具有適當(dāng)波長(zhǎng)和足夠強(qiáng)度的單色激光激活。光敏劑首先通過光吸收激發(fā)成相對(duì)短壽命的單重態(tài)，隨后轉(zhuǎn)變成更穩(wěn)定的三重態(tài)。這種激發(fā)狀態(tài)歷經(jīng)兩個(gè)不同的反應(yīng)。
它可直接與底物反應(yīng)，生成能夠在與氧反應(yīng)后形成過氧化物、羥基、超氧化物陰離子及其它產(chǎn)物的基團(tuán)(Ⅰ型反應(yīng))，或在基態(tài)將能量轉(zhuǎn)移至氧，而導(dǎo)致單態(tài)(singlet)氧1O2的形成(Ⅱ型反應(yīng))。對(duì)大多數(shù)光敏劑而言，描述的都是Ⅱ型反應(yīng)的效果。單態(tài)氧具有高反應(yīng)性，并可通過提高自旋解禁與生物分子快速發(fā)生氧化反應(yīng)。(Henderson,B.W.and Dougherty,T.J.,How does photodynamictherapy work？,Photochem.Photobiol.,1992,55,145-157)通過PDT產(chǎn)生的細(xì)胞破壞的具體位置或類型尚不很清楚。上述光敏劑根據(jù)其類型和作用特別集中在細(xì)胞膜上，以及線粒體或溶酶體中。不飽和脂肪酸的光氧化作用、脂類的過氧化作用和蛋白交聯(lián)都會(huì)對(duì)膜產(chǎn)生損害(Gomer C.J.,Rucker N.,Ferrario A.,Wong s.,光動(dòng)力治療的性質(zhì)和應(yīng)用，幅射研究(Properties and application ofphotodynamic therapy,Radiat.Res.),1989,120,1-18)。
同時(shí)也討論了特定的膜定位酶(Modica-Napoloitano J.S.,JoxalJ.L.,Ara G.,Oseroff A.R.,Aprille J.R.用于光治療的陽離子光敏劑的Mitochrondial毒性。癌癥研究，1990,50,7876-7881)的抑制，細(xì)胞內(nèi)Ca2+離子濃度(Hubmer A.,Hermann A.,beriegler K.,Krammer B.，鈣在光動(dòng)力誘導(dǎo)的、人類成纖維細(xì)胞的細(xì)胞損壞中的作用，光化學(xué)、光生物學(xué)，1996,64,211-215)的變化和apoptosis的誘導(dǎo)(Luo Y.,Chang C.K.,Kessel D.，通過光動(dòng)力治療對(duì)apoptosis的快速引發(fā)。光化學(xué)，光生物學(xué)，1996,63,528-534)。
在醫(yī)學(xué)上，這個(gè)過程稱為光動(dòng)力療法(PDT)，而且是腫瘤學(xué)中最具前景的治療方法中的一種。PDT是當(dāng)病人太老或太虛弱而不能采用化學(xué)療法、外科手術(shù)或放射性治療時(shí)，或者當(dāng)這些方法都失敗時(shí)可選擇使用的一種方法。PDT也可以和其它的腫瘤療法共同并重復(fù)在病人身上使用，療效因?yàn)閰f(xié)同作用而增加。輻射時(shí)間只有幾分鐘，所以光的傳送需要使用連續(xù)激光器和波導(dǎo)管。
雖然Raab(Raab O.，熒光物質(zhì)對(duì)纖毛蟲的效果，生物學(xué)雜志，1900,39,524-526)于1990年建議PDT可做為一種治療的方法，但直至60年代，當(dāng)顯示血卟啉衍生物(HPD)可以選擇性地聚集在腫瘤細(xì)胞中(Lipson R.,Baldes E.,Olson A.，在癌癥檢測(cè)中hematoporPhyrin的衍生物的用途，自然雜志，癌癥研究，1961,267,1-8)，才第一次達(dá)到顯著進(jìn)步。由此用HPD做了廣泛的實(shí)驗(yàn)(Kessel D.(編)，贅生物疾病的光動(dòng)力治療，卷Ⅰ和Ⅱ.CRC出版社，Boston 1990MoanJ.,卟啉光敏化和光治療，光化學(xué)，光生物學(xué)，1986,43,681-690Pass H.I.,腫瘤學(xué)中的光動(dòng)力治療機(jī)理和臨床應(yīng)用，自然雜志，癌癥研究，1993,85,443-456)。目前，使用Photofrin治療某些適應(yīng)癥已在一些國(guó)家獲得臨床批準(zhǔn)。
在使用Photofrin得到的有前景臨床結(jié)果的基礎(chǔ)上，并由于該物質(zhì)的各種缺點(diǎn)(尤其在700到900nm范圍內(nèi)的低吸收-即在組織的自吸收范圍內(nèi)的吸收最小、化學(xué)不均勻性和在白天有較高并持久的光毒性)，第二代和第三代的所謂的光敏劑越來越多地被合成和測(cè)試。這個(gè)群體包括多種物質(zhì)，例如蒽醌、蒽吡唑(anthrapyrazoles)、苝醌(perylene quinones)、呫噸、喹啉藍(lán)、吖啶、吩噁嗪和吩噻嗪(DiwuZ.J.,Lown J.W.不同的光敏化劑對(duì)卟啉的光療法潛力理論藥理學(xué)，1994,63,1-35)。第三代光敏劑根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)(Gomer C.J.,Rucker N.,Ferrario A.,Wong S.光動(dòng)力治療的性質(zhì)和應(yīng)用，放射研究，1989,120,1-18)選擇-化學(xué)純度-水溶性-最小的黑暗毒性(dark toxicity)-在波長(zhǎng)700nm以上有顯著的吸收-單態(tài)氧的高收率-在病理組織(例如，腫瘤)中有明顯的定位-從正常組織中迅速分泌。
目前，在菌綠素衍生物的合成上做了非常深入的研究。這是為了最大限度地滿足上面所列的選擇標(biāo)準(zhǔn)(Dougherty T.J.等人.WO90/12573；Skalkos D.等人.WO 94/00118；Pandey R.K.等人.WO95/32206；Dolphin D.等人.WO 96/13504；Pandey R.K.等人.WO97/32885)。一些新合成的菌綠素具有可忽略的黑暗毒性和高度的腫瘤選擇性，其部分溶于水，并在700-900nm的所謂的“光線療法窗口(phototherapeutic window)”范圍內(nèi)有顯著的吸收帶。這樣它們可以用于深度超過1cm的組織層的治療(Pandey R.,Kozyrev A.,PotterW.R.,Henderson B.W.,Bellnier T.J.,Dougherty T.J.，用于光動(dòng)力治療的長(zhǎng)波光敏化劑，光化學(xué)，光生物學(xué)，1996,63美國(guó)光生物學(xué)協(xié)會(huì)第24屆年度大會(huì)的摘要TPM-E6)。
已知的菌綠素衍生物的缺點(diǎn)是-合成方法復(fù)雜和昂貴，通常需要純化初始產(chǎn)物。-在全身組織的應(yīng)用中水溶性較差，導(dǎo)致在有機(jī)溶劑中的不溶性，并意味著給有機(jī)體帶來額外的化學(xué)負(fù)擔(dān)。-因通常帶有負(fù)電荷，使總電荷為陰性或中性，因而使其難以被細(xì)胞吸收。-產(chǎn)物的化學(xué)不穩(wěn)定性。
本發(fā)明的目的是避免所述的缺點(diǎn)并提供光敏劑，其化學(xué)和物理特性使其在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上具有應(yīng)用價(jià)值。
通過以下通式的新穎的卟啉達(dá)到該目的 其中R1是C1-C6的烷基或芳基，R2到R5各自獨(dú)立地是H、OH、C1-C6的烷基、C1-C6的亞烷基或OR6，R6代表C1-C6的烷基或芳基，An-是陰離子且n為1或2。
單價(jià)-或二價(jià)陰離子優(yōu)選選自Cl-、Br-、I-、 、SO42-。
在特別優(yōu)選的方案中，R1代表C1-C6的烷基，即甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基，更優(yōu)選甲基，R2到R5代表H，而陰離子An-為 新穎的卟啉很容易制備。具有下面通式的卟啉做為起始物 其中R2到R5意義同上。這些產(chǎn)品可從市場(chǎng)上得到，或可用市售化合物很容易地合成，其中R2到R5代表H。
起始物與通式為R1A的化合物反應(yīng)，其中R1和A含義同上。
在本方法的優(yōu)選方案中，甲苯磺酸甲酯 用作化合物R1A。
本發(fā)明的新化合物屬于四-吡啶基-卟啉的衍生物，并在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)和工業(yè)的光動(dòng)力過程中優(yōu)選作為光敏劑。此處的要點(diǎn)是將卟啉的吡啶基衍生物用作光活性物質(zhì)。新化合物的優(yōu)點(diǎn)在于其水溶型和化學(xué)穩(wěn)定性好。
此外，新化合物可通過金屬絡(luò)合物的方法賦形。這樣可使得將選擇的金屬(如稀土金屬等)傳入腫瘤細(xì)胞以在那里富集成為可能。用這種方法，在近紅外范圍可產(chǎn)生新的吸收帶，而這正是診斷和治療所關(guān)心的。當(dāng)使用鑭系金屬時(shí)，用X-射線輻射也可能激活這樣形成的敏化劑配合物。而后，這種活化能通過非輻射的或輻射的能量傳遞方法轉(zhuǎn)移到分子氧上，形成作為活性組分的單態(tài)氧。
本發(fā)明的新化合物也適用于黑色素瘤的治療。
下面說明本發(fā)明的具體實(shí)施方案。
制備實(shí)施例5,10,15,20-四-(1-烷基-3-吡啶基)-2lH,23H-7,8,17,18-四氫卟啉-四-對(duì)-甲苯磺酸鹽的合成將150mg四-(3-吡啶)-21H,23H-7,8,17,18-四氫卟啉溶于15ml硝基甲烷中，然后加入350mg甲苯磺酸甲酯并在氮?dú)夥諊路序v2小時(shí)。
2小時(shí)后，加入120mg甲苯磺酸甲酯并繼續(xù)沸騰3小時(shí)。在反應(yīng)終止后，將溶液濃縮并于室溫下靜置12小時(shí)。過濾結(jié)晶沉淀物，并用苯-硝基甲烷(1∶1)溶液洗滌。
得到(100％)的5,10,15,20-四-(1-烷基-3-吡啶基)-21H,23H-7,8,17,18-四氫卟啉-四-對(duì)-甲苯磺酸鹽(THPTPS)238mg。為起始物質(zhì)量的72％。
化學(xué)式C72H70N8O12S4分子量MW=1367.66應(yīng)用實(shí)施例使用FluoroMax-2熒光分光計(jì)(Jobbin YVON-Spex InstrumentsS.A.Inc.)測(cè)定作為溫育時(shí)間(incubation time)的函數(shù)的敏化劑在細(xì)胞內(nèi)最大富集的時(shí)刻。將脈絡(luò)膜黑色素瘤的細(xì)胞(Schastak S.I.,Enzmann V.,Jungel A.,Zhavrid E.A.,Voropai E.S.,AlexandrovaE.N.,Samtsov M.P.,Uugovssky A.P.and P.Wiedemann,ErsteErgebnisse zur PDT des Aderbierenden Photosensitizer [Firstresults for the PDT of the ehoroid melanoma ex vivo by meansof new photosensitizers absorbing in the field of NIR range],Lasermedizin 1997,1350-54)和高度區(qū)分的膽囊癌細(xì)胞系(Witter)(Purdum,P.P.,Cultured human gallbladder epithelia,A carcinoma-derived modeL,Lab.Invest.,1993,68345-353)以及未加高度區(qū)分(由P.Hylemon教授建立，Virginia CommonwealthUniv.,Richmond,VA,1996)膽管腺癌細(xì)胞系(Charies)的細(xì)胞一起(細(xì)胞計(jì)數(shù)為1.2×106個(gè)細(xì)胞/ml)，與濃度為0.4mg/ml或0.2mg/ml(LD10)的THPTPS敏化劑在黑暗中溫育1、6、12和24小時(shí)。隨后，用PBS洗三次、胰蛋白酶鈉分裂、超聲波分解，并在5000rpm離心20分鐘。上清液中光敏化劑的量與在細(xì)胞中富集的量恰好對(duì)應(yīng)。通過測(cè)量不同溫育時(shí)間后THPTPS(ё0=775nm)的最大發(fā)射帶的強(qiáng)度，可得到隨溫育時(shí)間變化的熒光強(qiáng)度，指示了光敏化劑進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的最大吸收時(shí)刻。
為了檢測(cè)體外的光動(dòng)力效果，將上述的細(xì)胞系在DMEM+10％FKS中培養(yǎng)(細(xì)胞計(jì)數(shù)為2×105個(gè)細(xì)胞/ml)并與濃度為0.2、0.4、0.8mg/ml的光敏化劑一起溫育12小時(shí)。隨后，用波長(zhǎng)為771nm和劑量為15J/cm2的Ti∶Sa激光器的光照射。通過MTT(3-[4，5-二甲基噻唑-2-基]-2,5-二苯基四唑鎓溴化物)測(cè)試方法評(píng)價(jià)照射效果，顯示在高度區(qū)分的膽囊癌細(xì)胞系接近88％時(shí)，以及未高度區(qū)分的膽汁管腺癌細(xì)胞系中，約84％的細(xì)胞死亡。約88％的脈絡(luò)膜黑色素瘤細(xì)胞能夠通過照射殺死。
權(quán)利要求
1．下列通式的化合物， 其中R1是C1-C6的烷基或芳基，R2到R5各自獨(dú)立地是H、OH、C1-C6的烷基、C1-C6的亞烷基或OR6，R6代表C1-C6的烷基或芳基，An-是陰離子且n為1或2。
2．權(quán)利要求1的化合物，其特征在于，R1為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基，優(yōu)選甲基。
3．權(quán)利要求1或2的化合物，其特征在于，R2到R5各自為H。
4．權(quán)利要求1-3的化合物，其特征在于，An-選自Cl-、Br-、I-、 或SO42-。
5．權(quán)利要求1-4的化合物，其特征在于，R1為CH3，R2-R5各自為H，且An-為
6．權(quán)利要求1-5的化合物用做光敏化劑的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及通式的新穎化合物,其中:R
文檔編號(hào)A61P43/00GK1295574SQ99804624
公開日2001年5月16日 申請(qǐng)日期1999年3月31日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月31日
發(fā)明者斯塔尼斯勞·沙斯塔克, 雅利桑大·舒爾加, 弗萊德·博爾, 比德·維德曼 申請(qǐng)人:阿斯特里德·沙斯塔克