本發(fā)明屬于卟啉類(lèi)化合物的合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用meso-四（4-吡啶基）卟啉作為前驅(qū)物在混合溶劑體系中合成陽(yáng)離子型水溶性卟啉類(lèi)化合物及金屬卟啉類(lèi)化合物的方法。

背景技術(shù)：

卟啉（porphyrin）是生物體內(nèi)的一種具有大共軛環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物，其基本骨架是由四個(gè)吡咯環(huán)通過(guò)次甲基相連形成的環(huán)狀共扼大分子，其中心的四個(gè)氮原子可以與金屬離子結(jié)合生成非常穩(wěn)定的有機(jī)配合物，即金屬卟啉。如今，隨著卟啉和金屬卟啉合成的發(fā)展，它們?cè)诜律瘜W(xué)、催化、太陽(yáng)能利用、特種材料、醫(yī)學(xué)和分析化學(xué)等方面有著越來(lái)越重要的作用和應(yīng)用。

近年來(lái)，卟啉及金屬卟啉dna的相互作用已成為研究的熱點(diǎn)，卟啉及金屬卟啉可用于dna的足跡法、端鏈酶抑制劑的設(shè)計(jì)、dna/rna雜交的穩(wěn)定、dna的三螺旋和四螺旋、抗病毒試劑的開(kāi)發(fā)以及dna/rna的選擇性切割試劑的開(kāi)發(fā)等。此外，卟啉類(lèi)化合物也具有良好的dna光斷裂特性，它可以插入dna堿基對(duì)之間，并以不同的作用機(jī)制使dna斷裂。金屬卟啉具有切割dna和核酸酶的活性，也是dna結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)研究中非常好的探針。卟啉及金屬卟啉化合物的抗癌活性與其能夠和dna相互作用有關(guān)。因此，對(duì)卟啉及金屬卟啉與dna相互作用的研究將有助于更深地認(rèn)識(shí)dna本身的結(jié)構(gòu)和功能，有助于卟啉及金屬卟啉在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，如抑制艾滋病毒、流感病毒以及光動(dòng)力學(xué)治療癌癥等，對(duì)認(rèn)識(shí)很多疾病的治病機(jī)制和藥物的設(shè)計(jì)也起到非常重要的作用。dna是水溶性物質(zhì)，而卟啉大環(huán)是脂溶性的，因此對(duì)水溶性卟啉的研究尤為重要。

水溶性卟啉及金屬卟啉化合物的生物活性已日益引起人們的關(guān)注，常見(jiàn)的制備水溶性卟啉的方法主要有離子化法、糖苷化法、蛋白質(zhì)和肽偶聯(lián)法。mccarthy、mailard和vedachalam等分別報(bào)道了通過(guò)在卟啉meso-位引入氨基酸、糖苷和半乳糖等水溶性基團(tuán)，改善卟啉的水溶性的工作；giuntini、serra和amessou等人則通過(guò)合成蛋白質(zhì)、氨基酸或肽偶聯(lián)卟啉的方法來(lái)改善卟啉的水溶性。這些水溶性基團(tuán)通過(guò)?；蛉〈群?jiǎn)單的有機(jī)反應(yīng)被引入到卟啉體系中，有效的改善了卟啉的水溶性，同時(shí)對(duì)于改善卟啉化合物的光譜吸收以及靶向性都有著積極的作用。但這兩類(lèi)方法制備的非離子型水溶性卟啉，首先要求選擇含有活性基團(tuán)的卟啉作為前驅(qū)物，這無(wú)疑使得成本大大提高；其次引入的糖類(lèi)、蛋白質(zhì)或多肽等基團(tuán)都有較大的分子量，使得整個(gè)體系的位阻增大，細(xì)胞穿透性降低；再次是水溶性卟啉的提純分離較為繁瑣。gros等人報(bào)道了利用簡(jiǎn)單卟啉制備水溶性卟啉的方法，第一種通過(guò)含羧酸脂基卟啉脂基水解的方法制備水溶性卟啉；第二種是將四苯基卟啉磺酸化的方法，引入磺酸根使卟啉變?yōu)樗苄裕坏谌N利用meso-四（4-吡啶基）卟啉為前驅(qū)物，通過(guò)和鹵化物烴類(lèi)反應(yīng)得到離子化的水溶性卟啉。前兩種方法得到的是陰離子型卟啉，后一種方法得到的是陽(yáng)離子型卟啉。研究表明：陽(yáng)離子型卟啉及其金屬化合物比陰離子型卟啉具有更優(yōu)異的生物活性。這類(lèi)陽(yáng)離子型卟啉不僅具有抗病毒、抗細(xì)菌的活性，而且在癌癥與腫瘤的光動(dòng)力學(xué)療法中具有誘人的前景。該種方法的成本較低，但是反應(yīng)的產(chǎn)率以及離子化后的除鹽和提純是一項(xiàng)較為繁瑣的工作。

綜上所述，目前所報(bào)道的水溶性卟啉的合成方法大多過(guò)程較為繁瑣，并且反應(yīng)后期的提純?cè)黾恿松a(chǎn)成本。利用簡(jiǎn)單卟啉作為前驅(qū)物，通過(guò)簡(jiǎn)單的操作步驟合成純化水溶性卟啉的方法還沒(méi)有相關(guān)報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種工藝簡(jiǎn)單、條件溫和、可一次性量產(chǎn)并且純化方法簡(jiǎn)單的混合溶劑體系合成陽(yáng)離子型水溶性卟啉及金屬卟啉類(lèi)化合物的方法。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案，混合溶劑體系合成陽(yáng)離子型水溶性卟啉類(lèi)化合物的方法，其特征在于具體步驟為：將meso-四（4-吡啶基）卟啉和鹵化物rx溶于n,n-二甲基甲酰胺和甲醇的混合溶劑中，在氬氣保護(hù)下加熱回流10-20h，時(shí)間分辨質(zhì)譜監(jiān)測(cè)原料反應(yīng)完全，減壓蒸餾除去溶劑，用水和丙酮重結(jié)晶得到陽(yáng)離子型水溶性卟啉類(lèi)化合物，該合成過(guò)程中的反應(yīng)方程式為：

。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述的鹵化物為碘甲烷或溴代縮乙二醇單甲醚，該鹵化物與meso-四（4-吡啶基）卟啉的摩爾比為4-10:1。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述的鹵化物的用量與該鹵化物的沸點(diǎn)相關(guān)，其中低沸點(diǎn)的鹵化物與meso-四（4-吡啶基）卟啉的摩爾比為6-10:1，高沸點(diǎn)的鹵化物與meso-四（4-吡啶基）卟啉的摩爾比為4.2:1。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述的混合溶劑的體積與meso-四（4-吡啶基）卟啉的質(zhì)量之比為1ml:10mg。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述的混合溶劑中n,n-二甲基甲酰胺與甲醇的體積比為4-5:1。

本發(fā)明所述的混合溶劑體系合成金屬卟啉類(lèi)化合物的方法，其特征在于具體步驟為：將meso-四（4-吡啶基）卟啉和金屬鹽分散于n,n-二甲基甲酰胺和甲醇的混合溶劑中，在氬氣保護(hù)和避光條件下加熱回流2-3h，maldi-tof、ms和紫外可見(jiàn)吸收光譜監(jiān)測(cè)原料反應(yīng)完全，冷卻后向反應(yīng)體系中加入鹵化物rx，繼續(xù)加熱反應(yīng)12h，減壓蒸餾除去溶劑，在水和丙酮中重結(jié)晶，然后用丙酮和二氯甲烷沖洗固體得到金屬卟啉類(lèi)化合物，該合成過(guò)程中的反應(yīng)方程式為：

。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述的金屬鹽為四水合醋酸錳、四水合醋酸鈷、四水合氯化錳或四水合氯化亞鐵，該金屬鹽與meso-四（4-吡啶基）卟啉的摩爾比為1-2:1。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述的鹵化物為碘甲烷或溴代縮乙二醇單甲醚，該鹵化物與meso-四（4-吡啶基）卟啉的摩爾比為4-10:1。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述的鹵化物的用量與該鹵化物的沸點(diǎn)相關(guān)，其中低沸點(diǎn)的鹵化物與meso-四（4-吡啶基）卟啉的摩爾比為6-10:1，高沸點(diǎn)的鹵化物與meso-四（4-吡啶基）卟啉的摩爾比為4.2:1。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述的混合溶劑的體積與meso-四（4-吡啶基）卟啉的質(zhì)量之比為1ml:10mg，該混合溶劑中n,n-二甲基甲酰胺與甲醇的體積比為4-5:1。

本發(fā)明操作工藝簡(jiǎn)單易行，重復(fù)性較好，制備過(guò)程條件溫和，提純操作簡(jiǎn)單，產(chǎn)率較高，易于大批量生產(chǎn)，特別是在該混合溶劑體系中，反應(yīng)進(jìn)行的徹底，反應(yīng)時(shí)間較短，因此在水溶性卟啉類(lèi)化合物的合成方面具有較好的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例2制備的tmpyp_mn的esi高分辨質(zhì)譜圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例3制備的tmpyp_co的esi高分辨質(zhì)譜圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例2制備的tmpyp_mn的高效液相色譜圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例3制備的tmpyp_co的核磁譜圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例4制備的tpyp_peg的esi高分辨質(zhì)譜圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例5制備的tpyp_peg_mn的esi高分辨質(zhì)譜圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例4制備的tpyp_peg的¹hnmr核磁譜圖；

圖8是本發(fā)明實(shí)施例4制備的tpyp_peg的¹³cnmr核磁譜圖。

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但不應(yīng)該將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

將meso-四（4-吡啶基）卟啉（tpyp，600mg，0.97mmol）和碘甲烷（0.62ml，10mmol）溶于60mln,n-二甲基甲酰胺（dmf）和甲醇的混合溶劑中（混合溶劑中dmf與甲醇的體積比為5:1），在惰性氣體保護(hù)下于50℃加熱12h，減壓蒸餾除去溶劑，用水/丙酮（1:3，v/v）重結(jié)晶得到紫色固體，二氯甲烷和丙酮分別洗滌固體，干燥得到目標(biāo)產(chǎn)品，標(biāo)記為tmpyp。

實(shí)施例2

將meso-四（4-吡啶基）卟啉（tpyp，600mg，0.97mmol）和四水合醋酸錳（mn(oac)2·4h2o，250mg，1.02mmol）分散于60mln,n-二甲基甲酰胺（dmf）和甲醇的混合溶劑中（混合溶劑中dmf與甲醇的體積比為5:1），在惰性氣體保護(hù)和避光條件下于100℃加熱3h；冷卻后向反應(yīng)體系中加入碘甲烷（0.62ml，10mmol），繼續(xù)于50℃加熱12h，減壓蒸餾除去溶劑，用水/丙酮（1:3，v/v）重結(jié)晶得到紫色固體，二氯甲烷和丙酮分別洗滌固體，干燥得到目標(biāo)產(chǎn)品，標(biāo)記為tmpyp_mn。

實(shí)施例3

將meso-四（4-吡啶基）卟啉（tpyp，600mg，0.97mmol）和四水合醋酸鈷（co(oac)2·4h2o，254mg，1.02mmol）分散于60mln,n-二甲基甲酰胺（dmf）和甲醇的混合溶劑中（混合溶劑中dmf與甲醇的體積比為5:1），在惰性氣體保護(hù)和避光條件下于100℃加熱3h；冷卻后向反應(yīng)體系中加入碘甲烷（0.62ml，10mmol），繼續(xù)在50℃加熱12h，減壓蒸餾除去溶劑，用水/丙酮（1:3，v/v）重結(jié)晶得到紫色固體，二氯甲烷和丙酮分別洗滌固體，干燥得到目標(biāo)產(chǎn)品，標(biāo)記為tmpyp_co。

實(shí)施例4

將meso-四（4-吡啶基）卟啉（tpyp，100mg，0.16mmol）和溴代縮乙二醇單甲醚（br_peg，154mg，0.68mmol）溶于10mln,n-二甲基甲酰胺（dmf）和甲醇的混合溶劑中（混合溶劑中dmf與甲醇的體積比為4:1），在惰性氣體保護(hù)下于100℃加熱12h，減壓蒸餾除去溶劑，用水/丙酮（1:3，v/v）重結(jié)晶得到紫色固體，二氯甲烷和丙酮分別洗滌固體，干燥得到目標(biāo)產(chǎn)品，標(biāo)記為tpyp_peg。

實(shí)施例5

將meso-四（4-吡啶基）卟啉（tpyp，1g，1.6mmol）和四水合氯化錳（mncl2?4h2o，380mg，1.9mmol）分散于100mln,n-二甲基甲酰胺（dmf）和甲醇的混合溶劑中（混合溶劑中dmf與甲醇的體積比為4:1），在惰性氣體保護(hù)和避光條件下于100℃加熱3h；冷卻后向反應(yīng)體系中加入溴代縮乙二醇單甲醚（br_peg，1.52mg，6.72mmol），繼續(xù)在100℃加熱12h，減壓蒸餾除去溶劑，用水/丙酮（1:3，v/v）重結(jié)晶得到紫色固體，二氯甲烷和丙酮分別洗滌固體，干燥得到目標(biāo)產(chǎn)品，標(biāo)記為tpyp_peg_mn。

實(shí)施例6

將meso-四（4-吡啶基）卟啉（tpyp，1g，1.6mmol）和四水合氯化亞鐵（fecl2?4h2o，380mg，1.9mmol）分散于100mln,n-二甲基甲酰胺（dmf）和甲醇的混合溶劑中（混合溶劑中dmf與甲醇的體積比為4:1），在惰性氣體保護(hù)和避光條件下于100℃加熱3h；冷卻后向反應(yīng)體系中加入溴代縮乙二醇單甲醚（br_peg，1.52mg，6.72mmol），繼續(xù)在100℃加熱反應(yīng)12h，減壓蒸餾除去溶劑，用水/丙酮（1:3，v/v）重結(jié)晶得到紫色固體，二氯甲烷和丙酮分別洗滌固體，干燥得到目標(biāo)產(chǎn)品，標(biāo)記為tpyp_peg_fe。

以上實(shí)施例描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明原理的范圍下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)均落入本發(fā)明保護(hù)的范圍內(nèi)。