5-氨基酮戊酸與3-羥基吡啶-4-酮的綴合物及其制備法和用圖
【技術領域】
[0001] 本發明屬于化學制藥領域，涉及一類5-氨基酮戊酸(ALA)-鐵螯合劑綴合物及其制 備方法和用途作為光動力學療法藥物。
【背景技術】
[0002] 光動力學療法(PDT)是二十世紀七十年代末問世的一種針對(血管)增生性病變組 織的選擇性治療新技術，已成為世界腫瘤防治科學中最活躍的研究領域之一。PDT是以光、 光敏劑和氧的相互作用為基礎的一種新的疾病治療手段;將光敏劑(光動力治療藥物)輸入 人體，在一定時間后，以特定波長的光照射腫瘤部位，通過一系列光化學和光生物學反應， 在分子氧的參與下，產生單態氧和/或自由基，氧化破壞組織和細胞中的各種生物大分子， 使腫瘤細胞發生不可逆的損傷，最終使細胞死亡，達到治療目的。因此，光敏劑是影響光動 力治療效果的關鍵所在。
[0003] ALA(即：艾拉)是新一代光敏劑，自1996年以來用于光動力學療法來治療基底細胞 癌、鱗狀細胞癌、皮膚癌、尖銳濕疣，獲得了較滿意的治療效果，因此越來越被人們所接受。 ALA本身并沒有光活性，它在體內通過血紅素的生物合成循環途徑代謝，產生有活性的光敏 劑原卟啉(縮寫為ΡρΙΧ)。這個過程在快速分裂的細胞，尤其癌細胞中發生得更為有效，因此 ALA對正常的組織細胞的毒性較小。ALA的主要缺點來自ALA本身的高親水性，在生理pH條件 下，ALA是兩性離子，這嚴重影響了它通過細胞膜的能力，限制了其被細胞吸收。為了解決這 個問題，具有更好的脂溶性的ALA前藥的到了廣泛的研究，如ALA的酯衍生物、肽衍生物等。 ALA-PDT能否取得好的療效，很大程度上取決于細胞中由ALA產生的光敏劑ΡρΙΧ水平。而 ΡρΙΧ在細胞中的積累除了主要與ALA濃度有關外，另一個關鍵的因素是亞鐵螯合酶的活性， 該酶能催化由ALA產生的ΡρΙΧ螯合亞鐵離子，使其轉變成沒有光活性的血紅素，導致藥物活 性降低。因此降低細胞中亞鐵螯合酶的活性能夠提高ALA-PDT的療效。由于對Fe 3+具有高親 和性的鐵螯合劑(如3-羥基吡啶-4-酮)能促進氧氣將低濃度的Fe2+氧化成Fe 3+并與之形成 螯合物，故鐵螯合劑能抑制亞鐵螯合酶的活性。因此，鐵螯合劑與ALA聯合使用能減少細胞 中鐵的濃度，從而有利于光敏劑ΡρΙΧ在細胞中積累。已經證明ALA與鐵螯合劑(如:去鐵胺、 羥基吡啶酮二齒配體)配伍使用與單獨使用ALA相比，能使細胞中ΡρΙΧ濃度顯著增加。
[0004] 2014104225625的發明《5-氨基酮戊酸與3-羥基吡啶-4-酮的綴合物及其制備法和 用途》，告知了 ALA-HP0綴合物1、ALA-HP0綴合物2，其結構通式如下：
[0005] ALA-HP0綴合物1的結構通式為
[0006] ALA-HP0綴合物2的結構通式為：
〇
[0007] ALA-HP0綴合物1的活性普遍較差，ALA-HP0綴合物中的2f、2 i和2 j雖然活性較好， 但ALA與3-羥基吡啶-4-酮間通過酯鍵連接，與酰胺鍵相比穩定性相對較差，這可能會影響 其儲存期。
【發明內容】
[0008] 本發明要解決的技術問題是提供一種能顯著提高5-氨基酮戊酸藥效的5-氨基酮 戊酸-羥基吡啶酮(ALA-HP0)綴合物及其制備方法和用途。
[0009] 為了解決上述技術問題，本發明提供一種5-氨基酮戊酸與3-羥基吡啶-4-酮的綴 合物（即ALA-HP0綴合物），該綴合物是5-氨基酮戊酸（即艾拉，ALA)與鐵螯合劑3-羥基吡啶-4_酮的綴合物，為ALA-HP0綴合物；
[0010] 所述ALA-HP0綴合物的結構通式為：
[0011]
[0012 ]其中R為烴基或取代烴基;R '來自天然氨基酸。
[0013] 作為本發明的5-氨基酮戊酸與3-羥基吡啶-4-酮的綴合物的改進：
[0014] 所述來自天然氨基酸的R'為芐基、異丁基、仲丁基、異丙基、甲基、CH3SCH2CH2、4-羥 基芐基、羥甲基或巰甲基。
[0017] 本發明的ALA-HP0綴合物的合成路線如Scheme 1所示：[0018]
[0015] 作為本發明的5-氨基酮戊酸與3-羥基吡啶-4-酮的綴合物的進一步改進，其結構 式為：
[0016]
[0019] 備注說明：上述反應路線中：含游離羧基的芐基保護的3-羥基吡啶-4-酮(2)是由 以麥芽酸為原料按文獻方法(Ming-Xia Zhang，Chun-Feng Zhu，Ying-Jun Zhou,Xiao-Le Kong,Robert C Hider,Tao Zhou.Design,synthesis and antimicrobial evaluation of hexadentate hydroxypyridinones with high iron(III)affinity.Chemical Biology& Drug Des ign · 2014,84(6): 659-668)制備得到。
[0020] 本發明還同時提供了上述5-氨基酮戊酸與3-羥基吡啶-4-酮的綴合物的制備方 法，包括以下步驟：
[0021] 1)、以6-氯苯并三氮唑-1，1，3，3-四甲基脲六氟磷酸酯(HCTU)為偶聯劑，將含游離 羧基的芐基保護的羥基吡啶酮二齒配體(2)與L-氨基酸酯縮合，所得的縮合產物(3)用氫氧 化鋰水解，得到含游離羧基的產物(4);
[0022] 2)、以6-氯苯并三氮唑-1，1，3，3-四甲基脲六氟磷酸酯(HCTU)為偶聯劑，將含游離 羧基的產物(4)和ALA甲基酯通過酰胺鍵偶聯，再經催化氫化脫去保護基團，得到ALA-HP0綴 合物(1)。
[0023] 本發明還同時提供了上述5-氨基酮戊酸與3-羥基吡啶-4-酮的綴合物（即ALA-HP0 綴合物)的用途:用作制備光動力學治療藥物。
[0024] 作為本發明的5-氨基酮戊酸與3-羥基吡啶-4-酮的綴合物（即ALA-HP0綴合物）的 用途的改進:用于制備治療皮膚癌、肺癌或尖銳濕疣的藥物。
[0025] 進一步而言，本發明的5-氨基酮戊酸與3-羥基吡啶-4-酮的綴合物的制備方法包 括如下步驟：
[0026] 1)、含游離羧基的芐基保護的羥基吡啶酮與L-氨基酸酯的縮合及縮合產物的水 解：
[0027]以HCTU為偶聯劑，含游離羧基的芐基保護的羥基吡啶酮與L-氨基酸酯發生縮合反 應，所述縮合反應為:將含游離羧基的芐基保護的羥基吡啶酮（lequiv)，L-氨基酸酯鹽酸鹽 (lequiv)和6-氯苯并三氮唑-1，1，3，3-四甲基脲六氟磷酸酯(HCTU)(1. lequiv)溶于作為溶 劑的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，再加入三乙胺(3eqUiv)，室溫攪拌12h(過夜）；蒸去溶劑后 所得的殘留物用二氯甲烷溶解，依次用質量濃度為5 %的碳酸氫鈉水溶液和飽和食鹽水洗 滌，無水硫酸鈉干燥，蒸去二氯甲烷后所得的殘留物用硅膠柱層析純化（甲醇：乙酸乙酯= 1:20至1:3(體積比)作為洗脫劑），得偶聯產物；
[0028] 再將偶聯產物水解成酸:將偶聯產物溶于甲醇，用冰浴冷卻至0°C，加入氫氧化鋰 水溶液，攪拌lh，加入Amber 1 ite IR-120氫型陽離子交換樹脂，調節pH至3-4，過濾，蒸干濾 液，得到含羧基的水解產物；
[0029] 2)、ALA-HP0綴合物的合成：
[0030]在HCTU存在下，所述含羧基的水解產物與ALA甲基酯通過酰胺鍵偶聯，最后催化氫 化脫保護得到ALA-HP0綴合物；
[0031 ] 具體工藝如下:將上述含羧基的水解產物（lequiv)，ALA甲基酯鹽酸鹽（lequiv)和 HCTU(1 · lequiv)溶于DMF(lOmL)，再加入三乙胺（3equiv)，室溫攪拌12h(過夜）；蒸去溶劑后 所得的殘留物用二氯甲烷溶解，依次用質量濃度為5 %的碳酸氫鈉水溶液和飽和食鹽水洗 滌，無水硫酸鈉干燥，蒸去二氯甲烷后所得的殘留物用硅膠柱層析純化（甲醇：乙酸乙酯= 1:20至1:2(體積比）作為洗脫劑），得偶聯產物。將得到的偶聯產物（lequiv)溶于甲醇中，加 入氯化芐（1.2e qUiV)，5%鈀碳催化劑（加入量為樣品重量的5-10%)，氫氣壓力保持為 30psi，反應3-4h，過濾除去鈀碳，將濾液蒸干，殘留物用甲醇/乙醚（1/10體積比）重結晶得 產物ALA-HP0綴合物的鹽酸鹽。
[0032]本發明的5-氨基酮戊酸與3-羥基吡啶-4-酮的綴合物（即ALA-HP0綴合物)具備如 下技術優勢：
[0033] 1、與ALA相比，ALA-HP0綴合物la能在癌細胞中產生更高濃度的光敏劑原卟啉 (ΡρΙΧ)。如ALA-HP0綴合物la(濃度為100μΜ)與A549、KB、LNCap和BPH-1癌細胞培養24小時， 產生的ΡρΙΧ濃度分別是ALA的3.1、2.9、4.0和1.5倍^1^-冊0綴合物1&(濃度為25(^1)與 Hela和MD癌細胞培養5小時，產生的ΡρΙΧ濃度分別是ALA(濃度為250μΜ)的2.0和2.6倍。對癌 細胞的光毒性也比ALA強得多，如ALA-HP0綴合物la(濃度為250μΜ)與Hela和MD癌細胞培養4 小時后進行光照，Hela和MD癌細胞存活率分別為12.1 %和10.0% ;而與ALA培養的Hela和MD 癌細胞存活率分別為66.6%和50.5%41^-冊0綴合物1&(濃度為20(^1〇與八549、仙、1^從^ 和BPH-1癌細胞培養4小時后進行光照，A549、KB、LNCap和BPH-1癌細胞的存活率分別為 16.3%、7.8%、13.5%和12.4% ;而與六1^(濃度為20(^]\〇培養的4549、仙、1^從^)和8?!1-1癌 細胞存活率分別為54.7%、52.6%、61.9%和70.8%。
[0034] 2、與ALA和1，2_二乙基-3-羥基吡啶-4-酮(CP94)配伍使用相比，ALA-HP0綴合物la 能更有效地提高癌細胞中的Ppix濃度。如:ALA-HP0綴合物la(濃度為200μΜ)與A549、LNCap 癌細胞培養6小時，產生的ΡρΙΧ濃度分別是ALA+CP94(濃度為200μΜ)的1.3和1.5倍;ALA-HP0 綴合物la(濃度為250μΜ)與Hela和MD癌細胞培養5小時，產生的ΡρΙΧ濃度分別是ALA+CP94 (濃度為250μΜ)的1.2和1.5倍。對癌細胞的光毒性也比ALA+CP94強。如:ALA-HP0綴合物la (濃度為1〇〇μΜ)與A549、MCF-7、LNCap和BPH-1癌細胞培養4小時后進行光照，A549、MCF-7、 1^^?和8?!1-1癌細胞的存活率分別為14.7%、21.1%、26.3%和75.1% ;而與41^+0?94(濃 度各為100μΜ)培養的A549、MCF-7、LNCap和BPH-1癌細胞存活率分別為18.4%、26.7 %、 33.1%和 81.9%。
[0035] 本發明的ALA-HP0綴合物使用方法和用量可參照ALA。
【附圖說明】
[0036]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細說明。