乙烯基烷氧乙基次卟啉Ⅸ衍生物的合成及其光敏活性
作者：余建鑫 张万年 张蕾 周有骏 朱驹
单位：第二军医大学药学院药物化学教研室，上海 200433
关键词：卟啉；光敏活性；合成
中国药物化学杂志000201 摘要 以原卟啉Ⅸ二甲酯为起始原料，合成并分离得到3-(1-羟乙基)-8-乙烯基次卟啉Ⅸ(Ⅱ1)和3-乙烯基-8-(1-羟乙基)次卟啉Ⅸ(Ⅱ2)二个异构体，两者分别经酰化后与醇(酚)进行烷氧裂解反应合成了8个全新的卟啉衍生物.在D2O中对NADPH光氧化作用的敏化效应实验表明：所有目标化合物均具有较强的光敏活性，明显高于参比药物HpD.这类化合物为研究开发光敏剂新药提供了思路.
Synthesis and Photosensitivity of the Derivatives of Vinyl Alkyloxyethyl Deuteroporphyrin Ⅸ
, 百拇医药
Yu Jianxin Zhang Wannian Zhang Lei Zhou Youjun Zhu Ju
(College of Pharmacy,Second Military Medical University,Shanghai 200433)
Abstract The pure isomers 3-(1-hydroxyethyl)-8-vinyldeuteroporphyrin Ⅸ and 3-vinyl-8-(1-hydroxyethyl)deuteroporphyrin Ⅸ were obtained from protoporphyrin Ⅸ dimethyl ester.Starting from these two acetylating compounds,eight new porphyrin derivatives were synthesized through an alkyloxy fission reaction.Sensitizing effects on photooxidation of NADPH in deuterium oxide was determined.It was showed that all the title compounds had much more efficacious photosensitizing ability than that of hematoporphyrin derivatives(HpD).Vinyl alkyloxyethyl deuteroporphyrin Ⅸ is currently one of the promising candidates of new drugs for tumor-photochemotherapy,yet more work is necessary to study these compounds and their biological activities.
, 百拇医药
Key words porphyrin；photosensitivity；synthesis
随着新药卟吩姆钠(profimer sodium)被批准用于治疗复发性浅表乳头状膀胱癌、某些肺癌及食道癌〔1〕，以及国内独立研制的癌光啉已在临床上用于治疗某些实体瘤〔2〕，卟啉类化合物的光动力治癌效果已引人瞩目.然而，卟吩姆钠和癌光啉均为组分复杂的混合物，难以进行深入的研究及质量控制，并且给药后需避光，给患者带来不便〔3,4〕.陈文晖等〔5〕发现癌光啉的一对活性成分3(或8)-(1-甲氧乙基)-8(或3)-乙烯基次卟啉Ⅸ，无论是体外光敏化力还是对动物肿瘤的光动力疗效均明显强于血卟啉及原卟啉.为此，设计合成了8个位置异构体纯的3-(1-烷氧乙基)-8-乙烯基次卟啉Ⅸ(Ⅰ1)～(Ⅰ4)和3-乙烯基-8-(1-烷氧乙基)次卟啉Ⅸ(Ⅰ5)～(Ⅰ8)，合成路线见图1.
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Fig.1 The routes of synthesis for the title compounds
1 实验部分
1.1 合成实验
HPLC色谱仪为美国Waters 810型，流动相为60%(V/V)四氢呋喃水溶液与10%(0.2 mol/L)醋酸-醋酸钠缓冲液，流速为1 mL/min，柱温25℃，柱压3200 Pa.熔点仪为Yanadimoto型，温度未经校正.红外光谱仪为Hitachi 270-50型，KBr压片.核磁共振仪为MSL-300型，TMS为内标，DMSO-d6为溶剂.质谱仪为4510-GC-MC-DC(FAB)型.原卟啉Ⅸ二甲酯由本实验室合成.
1.1.1 3-(1-羟乙基)-8-乙烯基次卟啉Ⅸ二甲酯(Ⅱ1)的制备
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原卟啉Ⅸ二甲酯4.0 g(6.78 mmol)溶于36%的浓盐酸30 mL中，室温搅拌18 h，用10 mol/L氢氧化钠溶液碱化至pH 12～14，放置过夜.加醋酸调节pH 4～5，滤集析出的沉淀，水洗，五氧化二磷真空干燥.粗品用硅胶柱色谱分离(展开系统：氯仿-甲醇-甲酸V∶V∶V＝10∶1∶0.1，Rf=0.4)得1 g黑色固体(Ⅱ1)和(Ⅱ2)的游离酸.
上述产品1 g(1.7 mmol)加入甲醇100 mL，搅拌下滴加浓硫酸4 mL，室温放置24 h.加氯仿100 mL稀释.氯仿液依次经水100 mL、3%氨水100 mL和水100 mL洗涤.无水硫酸钠干燥，过滤，减压蒸除溶剂，残余物经柱色谱分离(展开系统：氯仿-乙醚V∶V＝10∶0.8)，极性小(Rf=0.4)先被洗脱的为暗红色固体(Ⅱ1)0.4 g，二步收率：9.5%，mp 154～156(文献〔6〕 mp 155～158℃).
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1.1.2 3-乙烯基-8-(1-羟乙基)次卟啉Ⅸ二甲酯(Ⅱ2)的制备
继(Ⅱ1)后洗脱得极性大(Rf=0.3)的(Ⅱ2)，为0.4 g紫黑色固体，二步收率：9.5%，mp 163～166(文献〔6〕 mp 164～166℃).
1.1.3 3-(1-乙酰氧乙基)-8-乙烯基次卟啉Ⅸ二甲酯(Ⅲ1)的合成
3-(1-羟乙基)-8-乙烯基次卟啉Ⅸ二甲酯200 mg(0.33 mmol)溶于无水吡啶10 mL中，搅拌下滴加醋酐0.5 mL，室温放置过夜，减压蒸去溶剂(与甲苯共沸).残渣经硅胶柱色谱分离(展开系统：氯仿-乙醚V∶V＝10∶0.5)得暗红色固体190 mg，收率：90%，mp 125～127℃.元素分析C38H42N4O6，理论值(%)：C 70.13，H 6.51，N 8.61；实测值(%)：C 70.34，H 6.48，N 8.58.
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1.1.4 3-乙烯基-8-(1-乙酰氧乙基)次卟啉Ⅸ二甲酯(Ⅲ2)的合成
取3-乙烯基-8-(1-羟乙基)次卟啉Ⅸ二甲酯200 mg(0.33 mmol)，制备方法与化合物(Ⅲ1)相同，得暗红色固体195 mg ，收率：91%，mp 146～148.5℃.元素分析C38H42N4O6，理论值(%)：C 70.13，H 6.51，N 8.61；实测值(%)：C 70.04，H 6.52，N 8.63.
1.1.5 3-(1-烷氧乙基)-8-乙烯基次卟啉Ⅸ(Ⅰ1)～(Ⅰ4)和3-乙烯基-8-(1-烷氧乙基)次卟啉Ⅸ(Ⅰ5)～(Ⅰ8)的合成
将3-(1-乙酰氧乙基)-8-乙烯基次卟啉Ⅸ二甲酯100 mg(0.15 mmol)加入甲醇20 mL中，水浴回流20 h.再加入氢氧化钠0.1 g和水1 mL，继续回流5 h.溶液经二氯甲烷40 mL稀释后用0.2 mol/L盐酸(100 mL×2)洗涤，收集有机层，无水硫酸钠干燥，过滤，蒸除溶剂，残渣经硅胶柱色谱分离(展开系统：氯仿-丙酮-甲醇-甲酸V∶V∶V∶V＝10∶0.6∶0.4∶0.1)得78 mg暗红色固体(Ⅰ1)，收率：80%.其它化合物(Ⅰ2)～(Ⅰ8)按此法合成.
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1.2 药理活性〔7,8〕
HpD由北京医药工业研究所提供，还原辅酶Ⅱ钠盐(NADPHNa*2H2O)由上海生物化学研究所提供，磷酸氢二钠-磷酸二氢钾的重水缓冲液按药典比例配制pD＝7.8，MJZ-1脉冲激光治癌机由浙江大学机电设备厂生产，SD2490型数字激光功率计由苏北电子仪器厂生产.
分别取4 mL 4×10-4 mol/L NADPH的重水磷酸盐缓冲液(按药典配制pD=7.8)5份，依次加入试液(8×10-4 mol/L)5，10，15，20，25 μL，使各浓度为1×10-6，2×10-6，3×10-6，4×10-6，5×10-6 mol/L，用MJZ-1型溴化亚铜蒸气-染料激光(630 nm)垂直辐照10 min，功率密度为35 W/m2.然后在紫外分光光度计上于波长340 nm处测定辐照后样品溶液中NADPH残留量，用不含NADPH而含等量样品的磷酸盐缓冲液作空白，以未照光不含样品但含NADPH的磷酸盐缓冲液为对照，测定并求出样品于不同浓度下NADPH剩余百分率，重复三次，取平均值.
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2 结果与讨论
a.位置异构体(Ⅱ1)和(Ⅱ2)是合成的关键中间体.文献〔6〕报道的合成路线是以血卟啉二甲酯为原料，经四正丙铵过钌酸盐和N-甲基吗啉N-氧化物部分氧化，两者的羟基脱水，然后还原羰基得到，操作很麻烦.本实验以原卟啉与浓盐酸一步反应并酯化，经硅胶柱色谱分离方便地制备得异构体纯品.根据Fookes规则〔9〕，极性大基团(羟乙基)在次卟啉3位的异构体(Ⅱ1)比其在8位的异构体(Ⅱ2)极性小，故(Ⅱ1)在硅胶柱色谱上洗脱在先而(Ⅱ2)则洗脱在后.(Ⅱ1)或(Ⅱ2)经乙酰化后与醇类通过烷氧裂解反应，生成烯醚次卟啉Ⅸ.这是一种合成烯醚次卟啉Ⅸ的新方法，首次合成得到此类化合物的位置异构体.目标化合物(Ⅰ1)～(Ⅰ8)均为未见文献报道的新化合物，它们的结构经元素分析、红外光谱、核磁共振氢谱和质谱等分析数据确证，有关数据见表1.
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Tab.1 Structures and spectra data of compounds(Ⅰ1)～(Ⅰ8)
Compd.①
HPLC/%
Yield/%
IR(KBr)
/cm-1
FAB-MS m/z
1H-NMR(DMSO-d6)δ
Ⅰ1
, 百拇医药
98
80
3450,2950～2850,1710,1440
596〔(M+2)+，100〕，595〔(M+1)+，90〕,594(M+20)
-3.88(s,2H,2NH),2.18〔d,J=6.5 Hz,3H,3-CH(OCH3)CH3〕,3.20(t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),3.56、3.63、3.64、3.72、3.74(5s,15H,2-,7-,12- and 18-CH3,3-OCH3),4.35(t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),6.21〔m,1H,3-CH(OCH3)CH3〕,6.22(dd,J=1.5,12 Hz,1H,8-CHCH2),6.44(dd,J=1.5,18 Hz,1H,8-CHCH2),8.53(dd,J=12,18 Hz,1H,8-CHCH2),10.27、10.28、10.30、10.60(4s,4H,meso H)
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Ⅰ2
99
75
3450,3000～2850,1720,1430,1410
609〔(M+1)+，96〕,608(M+，100)
-3.69(s,2H,2NH),1.37(t,J=7.0 Hz,3H,3-OCH2CH3),2.25〔d,J=6.5 Hz,3H,3-CH(OC2H5)CH3〕,3.25(t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),3.60、3.62、3.65、3.70(4s,12H,2-,7-,12- and 18-CH3),3.78(q,J=7.0 Hz,2H,3-OCH2CH3),4.37(t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),6.15〔m,1H,3-CH(OC2H5)CH3〕,6.17(dd,J=1.5,12 Hz,1H,8-CHCH2),6.36(dd,J=1.5,18 Hz,1H,8-CHCH2),8.28(dd,J=12,18 Hz,1H,8-CHCH2),10.03、10.08、10.16、10.60(4s,4H,meso H)
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Ⅰ3
97
50
3310,3000～2880,1720,1460,1230
623〔(M+1)+，100〕,622(M+，20)
-3.90(s,2H,2NH),1.30〔d,6H,3-OCH(CH3)2〕,2.20〔d,J=6.5 Hz,3H,3-CH(O-isopropyl)CH3〕,3.21(t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),3.55、3.57、3.62、3.70(4s,12H,2-,7-,12- and 18-CH3),3.90〔m,1H,3-OCH(CH3)2〕,4.30(t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),6.20(dd,J=1.5,12 Hz,1H,8-CHCH2),6.28〔m,1H,3-CH(o-sopropyl)CH3〕,6.44(dd,J=1.5,18 Hz,1H,8-CHCH2),8.52(dd,J=12,18 Hz,1H,8-CHCH2),10.00、10.10、10.15、10.40(4s,4H,meso H)
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Ⅰ4
96
45
3320,3030～2850,1720,1450,1230,1050
649〔(M+1)+，100〕,648(M+，80)
-3.87(s,2H,2NH),1.32～1.83〔m,8H,3-OCH(CH2)4〕,2.21〔d,J=6.5 Hz,3H,3-CH(o-cyclopentyl)CH3〕,3.20(t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),3.57、3.59、3.62、3.70(4s,12H,2-,7-,12- and 18-CH3),4.26〔m,1H,3-OCH(CH2)4〕,4.30(t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),6.19〔m,1H,3-CH(o-cyclopentyl)CH3〕,6.22(dd,J=1.5,12 Hz,1H,8-CHCH2),6.44(dd,J=1.5,18 Hz,1H,8-CHCH2),8.55(dd,J=12,18 Hz,1H,8-CHCH2),10.01、10.07、10.20、10.30(4s,4H,meso H)
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Ⅰ5
99
82
3500,3000～2850,1710,1445,1410
595〔(M+1)+，100〕,594(M+，80)
-3.93(s,2H,2NH),2.18〔d,J=6.5 Hz,3H,8-CH(OCH3)CH3〕,3.19、3.20(2t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),3.56、3.60、3.69、3.72、3.81(5s,15H,2-,7-,12- and 18-CH3,8-OCH3),4.32(t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),6.19〔m,2H,8-CH(OCH3)CH3 and 3-CHCH2),6.43(dd,J=1.5,18 Hz,1H,3-CHCH2),8.48(dd,J=12,18 Hz,1H,3-CHCH2),10.21、10.26、10.33、10.52(4s,4H,meso H)
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(to be continued)
Continued Tab.1
Compd.①
HPLC/%
Yield/%
IR(KBr)/cm-1
FAB-MS m/z
1H-NMR(DMSO-d6)δ
Ⅰ6
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97
73
3450,2950～2850,1710,1440
610〔(M+2)+，100〕,609〔(M+1)+，95〕,608(M+，15)
-3.96(s,2H,2NH),1.32(t,J=7.0 Hz,3H,8-OCH2CH3),2.16〔d,J=6.5 Hz,3H,8-CH(OC2H5)CH3〕,3.19、3.20(2t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),3.60、3.67、3.69 and 3.71(4s,12H,2-,7-,12- and 18-CH3),3.83(q,J=7.0 Hz,2H,8-OCH2CH3),4.32(t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),6.19(dd,J=1.5,12 Hz,1H,3-CHCH2),6.25〔d,J=6.5 Hz,1H,8-CH(OC2H5)CH3〕,6.42(dd,J=1.5,18 Hz,1H,3-CHCH2),8.47(dd,J=12,18 Hz,1H,3-CHCH2),10.18、10.24、10.30、10.62(4s,4H,meso H)
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Ⅰ7
96
55
3320,3050～2830,1740,1450,1230
638〔(M+2)+，50〕,637〔(M+1)+，100〕,636(M+，80)
-3.95(s,2H,2NH),0.77〔t,3H,8-O(CH2)3CH3〕,1.43〔m,2H,8-O(CH2)2CH2CH\-3〕,1.68〔m,2H,8-OCH2CH2C2H5〕,2.17〔d,J=6.5 Hz,3H,8-CH(OC4H9)CH3〕,3.20、3.22(2t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),3.52、3.63、3.70、3.77(4s,12H,2-,7-,12- and 18-CH3),3.73(m,2H,8-OCH2C3H7),4.32(t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),6.14〔m,1H,8-CH(OC4H9)CH3〕,6.19(dd,J=1.5,12 Hz,1H,3-CHCH2),6.44(dd,J=1.5,18 Hz,1H,3-CHCH2),8.45(dd,J=12,18 Hz,1H,3-CHCH2),10.18、10.25、10.50、10.55(4s,4H,meso H)
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Ⅰ8
97
40
3310,3020～2920,1750,1720,1690,1500,1450,1230
657〔(M+1)+，100〕,656(M+，80)
-3.80(s,2H,2NH),2.17〔d,J=6.5 Hz,3H,8-CH(OC6H5)CH3〕,3.20、3.21(2t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),3.65、3.75、3.78、3.85(4s,12H,2-,7-,12- and 18-CH3),4.32(t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),6.22(dd,J=1.5,12 Hz,1H,3-CHCH2),6.44(dd,J=1.5,18 Hz,1H,3-CHCH2),6.56(m,1H,8-CH(OC6H5)CH3〕,7.03～7.32(m,5H,8-OC6H5),8.47(dd,J=12,18 Hz,1H,3-CHCH2),10.25、10.35、10.47、10.60(4s,4H,meso H)
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①C,H,N analyses were within 0.5% of calculated values;all compounds′mp>300℃
b.卟啉类化合物通过对可见光的能量传递，使周围介质中的分子氧成为单线态氧(1O2)及OH*，O-2和H2O2等活性氧物质.由于单线态氧在水中的寿命远比在重水中短，因此在重水中测定化合物对NADPH的光氧化作用的敏化效应.通过测定值的变化，计算NADPH的残余百分数可以了解化合物在特定波长的光作用下产生1O2的能力，其结果见表2.残余百分数越少说明化合物敏化效应越强，数据表明，所有化合物的敏化活性均明显高于对照药物HpD，化合物烷氧取代基链的增加能增强光敏化力，但变化不是很显著.
Tab.2 Sensitizing effects on photooxidation of NADPH in D2O(survival of NADPH%,n=3)
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Compd.
Concentration/mol*L-1
1×10-6
2×10-6
3×10-6
4×10-6
5×10-6
Ⅰ1
81.8±1.2
65.3±1.4
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50.3±1.2
40.1±1.2
30.8±2.7
Ⅰ2
77.7±1.1
61.5±1.8
52.9±2.1
41.7±1.8
24.7±0.7
Ⅰ3
75.5±2.3
63.7±1.1
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50.4±1.3
30.6±1.9
21.8±0.6
Ⅰ4
74.6±2.4
60.8±1.3
49.5±1.1
33.2±0.6
21.2±1.6
Ⅰ5
80.6±2.5
68.9±1.6
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54.2±1.2
45.3±1.4
32.5±3.7
Ⅰ6
77.2±2.2
64.9±1.4
51.7±2.3
41.8±1.2
24.9±0.5
Ⅰ7
70.9±2.3
55.8±1.7
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45.8±1.2
32.4±1.2
18.4±3.7
Ⅰ8
82.3±1.2
72.3±1.4
57.2±1.3
42.3±1.5
29.9±1.9
HpD
93.0±1.2
87.8±1.9
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82.7±1.6
76.1±1.3
67.2±2.2
参考文献
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收稿日期:2000-01-28, 百拇医药
单位：第二军医大学药学院药物化学教研室，上海 200433
关键词：卟啉；光敏活性；合成
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Synthesis and Photosensitivity of the Derivatives of Vinyl Alkyloxyethyl Deuteroporphyrin Ⅸ
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Yu Jianxin Zhang Wannian Zhang Lei Zhou Youjun Zhu Ju
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Abstract The pure isomers 3-(1-hydroxyethyl)-8-vinyldeuteroporphyrin Ⅸ and 3-vinyl-8-(1-hydroxyethyl)deuteroporphyrin Ⅸ were obtained from protoporphyrin Ⅸ dimethyl ester.Starting from these two acetylating compounds,eight new porphyrin derivatives were synthesized through an alkyloxy fission reaction.Sensitizing effects on photooxidation of NADPH in deuterium oxide was determined.It was showed that all the title compounds had much more efficacious photosensitizing ability than that of hematoporphyrin derivatives(HpD).Vinyl alkyloxyethyl deuteroporphyrin Ⅸ is currently one of the promising candidates of new drugs for tumor-photochemotherapy,yet more work is necessary to study these compounds and their biological activities.
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Key words porphyrin；photosensitivity；synthesis
随着新药卟吩姆钠(profimer sodium)被批准用于治疗复发性浅表乳头状膀胱癌、某些肺癌及食道癌〔1〕，以及国内独立研制的癌光啉已在临床上用于治疗某些实体瘤〔2〕，卟啉类化合物的光动力治癌效果已引人瞩目.然而，卟吩姆钠和癌光啉均为组分复杂的混合物，难以进行深入的研究及质量控制，并且给药后需避光，给患者带来不便〔3,4〕.陈文晖等〔5〕发现癌光啉的一对活性成分3(或8)-(1-甲氧乙基)-8(或3)-乙烯基次卟啉Ⅸ，无论是体外光敏化力还是对动物肿瘤的光动力疗效均明显强于血卟啉及原卟啉.为此，设计合成了8个位置异构体纯的3-(1-烷氧乙基)-8-乙烯基次卟啉Ⅸ(Ⅰ1)～(Ⅰ4)和3-乙烯基-8-(1-烷氧乙基)次卟啉Ⅸ(Ⅰ5)～(Ⅰ8)，合成路线见图1.
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Fig.1 The routes of synthesis for the title compounds
1 实验部分
1.1 合成实验
HPLC色谱仪为美国Waters 810型，流动相为60%(V/V)四氢呋喃水溶液与10%(0.2 mol/L)醋酸-醋酸钠缓冲液，流速为1 mL/min，柱温25℃，柱压3200 Pa.熔点仪为Yanadimoto型，温度未经校正.红外光谱仪为Hitachi 270-50型，KBr压片.核磁共振仪为MSL-300型，TMS为内标，DMSO-d6为溶剂.质谱仪为4510-GC-MC-DC(FAB)型.原卟啉Ⅸ二甲酯由本实验室合成.
1.1.1 3-(1-羟乙基)-8-乙烯基次卟啉Ⅸ二甲酯(Ⅱ1)的制备
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原卟啉Ⅸ二甲酯4.0 g(6.78 mmol)溶于36%的浓盐酸30 mL中，室温搅拌18 h，用10 mol/L氢氧化钠溶液碱化至pH 12～14，放置过夜.加醋酸调节pH 4～5，滤集析出的沉淀，水洗，五氧化二磷真空干燥.粗品用硅胶柱色谱分离(展开系统：氯仿-甲醇-甲酸V∶V∶V＝10∶1∶0.1，Rf=0.4)得1 g黑色固体(Ⅱ1)和(Ⅱ2)的游离酸.
上述产品1 g(1.7 mmol)加入甲醇100 mL，搅拌下滴加浓硫酸4 mL，室温放置24 h.加氯仿100 mL稀释.氯仿液依次经水100 mL、3%氨水100 mL和水100 mL洗涤.无水硫酸钠干燥，过滤，减压蒸除溶剂，残余物经柱色谱分离(展开系统：氯仿-乙醚V∶V＝10∶0.8)，极性小(Rf=0.4)先被洗脱的为暗红色固体(Ⅱ1)0.4 g，二步收率：9.5%，mp 154～156(文献〔6〕 mp 155～158℃).
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1.1.2 3-乙烯基-8-(1-羟乙基)次卟啉Ⅸ二甲酯(Ⅱ2)的制备
继(Ⅱ1)后洗脱得极性大(Rf=0.3)的(Ⅱ2)，为0.4 g紫黑色固体，二步收率：9.5%，mp 163～166(文献〔6〕 mp 164～166℃).
1.1.3 3-(1-乙酰氧乙基)-8-乙烯基次卟啉Ⅸ二甲酯(Ⅲ1)的合成
3-(1-羟乙基)-8-乙烯基次卟啉Ⅸ二甲酯200 mg(0.33 mmol)溶于无水吡啶10 mL中，搅拌下滴加醋酐0.5 mL，室温放置过夜，减压蒸去溶剂(与甲苯共沸).残渣经硅胶柱色谱分离(展开系统：氯仿-乙醚V∶V＝10∶0.5)得暗红色固体190 mg，收率：90%，mp 125～127℃.元素分析C38H42N4O6，理论值(%)：C 70.13，H 6.51，N 8.61；实测值(%)：C 70.34，H 6.48，N 8.58.
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1.1.4 3-乙烯基-8-(1-乙酰氧乙基)次卟啉Ⅸ二甲酯(Ⅲ2)的合成
取3-乙烯基-8-(1-羟乙基)次卟啉Ⅸ二甲酯200 mg(0.33 mmol)，制备方法与化合物(Ⅲ1)相同，得暗红色固体195 mg ，收率：91%，mp 146～148.5℃.元素分析C38H42N4O6，理论值(%)：C 70.13，H 6.51，N 8.61；实测值(%)：C 70.04，H 6.52，N 8.63.
1.1.5 3-(1-烷氧乙基)-8-乙烯基次卟啉Ⅸ(Ⅰ1)～(Ⅰ4)和3-乙烯基-8-(1-烷氧乙基)次卟啉Ⅸ(Ⅰ5)～(Ⅰ8)的合成
将3-(1-乙酰氧乙基)-8-乙烯基次卟啉Ⅸ二甲酯100 mg(0.15 mmol)加入甲醇20 mL中，水浴回流20 h.再加入氢氧化钠0.1 g和水1 mL，继续回流5 h.溶液经二氯甲烷40 mL稀释后用0.2 mol/L盐酸(100 mL×2)洗涤，收集有机层，无水硫酸钠干燥，过滤，蒸除溶剂，残渣经硅胶柱色谱分离(展开系统：氯仿-丙酮-甲醇-甲酸V∶V∶V∶V＝10∶0.6∶0.4∶0.1)得78 mg暗红色固体(Ⅰ1)，收率：80%.其它化合物(Ⅰ2)～(Ⅰ8)按此法合成.
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1.2 药理活性〔7,8〕
HpD由北京医药工业研究所提供，还原辅酶Ⅱ钠盐(NADPHNa*2H2O)由上海生物化学研究所提供，磷酸氢二钠-磷酸二氢钾的重水缓冲液按药典比例配制pD＝7.8，MJZ-1脉冲激光治癌机由浙江大学机电设备厂生产，SD2490型数字激光功率计由苏北电子仪器厂生产.
分别取4 mL 4×10-4 mol/L NADPH的重水磷酸盐缓冲液(按药典配制pD=7.8)5份，依次加入试液(8×10-4 mol/L)5，10，15，20，25 μL，使各浓度为1×10-6，2×10-6，3×10-6，4×10-6，5×10-6 mol/L，用MJZ-1型溴化亚铜蒸气-染料激光(630 nm)垂直辐照10 min，功率密度为35 W/m2.然后在紫外分光光度计上于波长340 nm处测定辐照后样品溶液中NADPH残留量，用不含NADPH而含等量样品的磷酸盐缓冲液作空白，以未照光不含样品但含NADPH的磷酸盐缓冲液为对照，测定并求出样品于不同浓度下NADPH剩余百分率，重复三次，取平均值.
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2 结果与讨论
a.位置异构体(Ⅱ1)和(Ⅱ2)是合成的关键中间体.文献〔6〕报道的合成路线是以血卟啉二甲酯为原料，经四正丙铵过钌酸盐和N-甲基吗啉N-氧化物部分氧化，两者的羟基脱水，然后还原羰基得到，操作很麻烦.本实验以原卟啉与浓盐酸一步反应并酯化，经硅胶柱色谱分离方便地制备得异构体纯品.根据Fookes规则〔9〕，极性大基团(羟乙基)在次卟啉3位的异构体(Ⅱ1)比其在8位的异构体(Ⅱ2)极性小，故(Ⅱ1)在硅胶柱色谱上洗脱在先而(Ⅱ2)则洗脱在后.(Ⅱ1)或(Ⅱ2)经乙酰化后与醇类通过烷氧裂解反应，生成烯醚次卟啉Ⅸ.这是一种合成烯醚次卟啉Ⅸ的新方法，首次合成得到此类化合物的位置异构体.目标化合物(Ⅰ1)～(Ⅰ8)均为未见文献报道的新化合物，它们的结构经元素分析、红外光谱、核磁共振氢谱和质谱等分析数据确证，有关数据见表1.
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Tab.1 Structures and spectra data of compounds(Ⅰ1)～(Ⅰ8)
Compd.①
HPLC/%
Yield/%
IR(KBr)
/cm-1FAB-MS m/z
1H-NMR(DMSO-d6)δ
Ⅰ1
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98
80
3450,2950～2850,1710,1440
596〔(M+2)+，100〕，595〔(M+1)+，90〕,594(M+20)
-3.88(s,2H,2NH),2.18〔d,J=6.5 Hz,3H,3-CH(OCH3)CH3〕,3.20(t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),3.56、3.63、3.64、3.72、3.74(5s,15H,2-,7-,12- and 18-CH3,3-OCH3),4.35(t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),6.21〔m,1H,3-CH(OCH3)CH3〕,6.22(dd,J=1.5,12 Hz,1H,8-CHCH2),6.44(dd,J=1.5,18 Hz,1H,8-CHCH2),8.53(dd,J=12,18 Hz,1H,8-CHCH2),10.27、10.28、10.30、10.60(4s,4H,meso H)
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Ⅰ2
99
75
3450,3000～2850,1720,1430,1410
609〔(M+1)+，96〕,608(M+，100)
-3.69(s,2H,2NH),1.37(t,J=7.0 Hz,3H,3-OCH2CH3),2.25〔d,J=6.5 Hz,3H,3-CH(OC2H5)CH3〕,3.25(t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),3.60、3.62、3.65、3.70(4s,12H,2-,7-,12- and 18-CH3),3.78(q,J=7.0 Hz,2H,3-OCH2CH3),4.37(t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),6.15〔m,1H,3-CH(OC2H5)CH3〕,6.17(dd,J=1.5,12 Hz,1H,8-CHCH2),6.36(dd,J=1.5,18 Hz,1H,8-CHCH2),8.28(dd,J=12,18 Hz,1H,8-CHCH2),10.03、10.08、10.16、10.60(4s,4H,meso H)
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Ⅰ3
97
50
3310,3000～2880,1720,1460,1230
623〔(M+1)+，100〕,622(M+，20)
-3.90(s,2H,2NH),1.30〔d,6H,3-OCH(CH3)2〕,2.20〔d,J=6.5 Hz,3H,3-CH(O-isopropyl)CH3〕,3.21(t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),3.55、3.57、3.62、3.70(4s,12H,2-,7-,12- and 18-CH3),3.90〔m,1H,3-OCH(CH3)2〕,4.30(t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),6.20(dd,J=1.5,12 Hz,1H,8-CHCH2),6.28〔m,1H,3-CH(o-sopropyl)CH3〕,6.44(dd,J=1.5,18 Hz,1H,8-CHCH2),8.52(dd,J=12,18 Hz,1H,8-CHCH2),10.00、10.10、10.15、10.40(4s,4H,meso H)
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Ⅰ4
96
45
3320,3030～2850,1720,1450,1230,1050
649〔(M+1)+，100〕,648(M+，80)
-3.87(s,2H,2NH),1.32～1.83〔m,8H,3-OCH(CH2)4〕,2.21〔d,J=6.5 Hz,3H,3-CH(o-cyclopentyl)CH3〕,3.20(t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),3.57、3.59、3.62、3.70(4s,12H,2-,7-,12- and 18-CH3),4.26〔m,1H,3-OCH(CH2)4〕,4.30(t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),6.19〔m,1H,3-CH(o-cyclopentyl)CH3〕,6.22(dd,J=1.5,12 Hz,1H,8-CHCH2),6.44(dd,J=1.5,18 Hz,1H,8-CHCH2),8.55(dd,J=12,18 Hz,1H,8-CHCH2),10.01、10.07、10.20、10.30(4s,4H,meso H)
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Ⅰ5
99
82
3500,3000～2850,1710,1445,1410
595〔(M+1)+，100〕,594(M+，80)
-3.93(s,2H,2NH),2.18〔d,J=6.5 Hz,3H,8-CH(OCH3)CH3〕,3.19、3.20(2t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),3.56、3.60、3.69、3.72、3.81(5s,15H,2-,7-,12- and 18-CH3,8-OCH3),4.32(t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),6.19〔m,2H,8-CH(OCH3)CH3 and 3-CHCH2),6.43(dd,J=1.5,18 Hz,1H,3-CHCH2),8.48(dd,J=12,18 Hz,1H,3-CHCH2),10.21、10.26、10.33、10.52(4s,4H,meso H)
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(to be continued)
Continued Tab.1
Compd.①
HPLC/%
Yield/%
IR(KBr)
/cm-1FAB-MS m/z
1H-NMR(DMSO-d6)δ
Ⅰ6
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97
73
3450,2950～2850,1710,1440
610〔(M+2)+，100〕,609〔(M+1)+，95〕,608(M+，15)
-3.96(s,2H,2NH),1.32(t,J=7.0 Hz,3H,8-OCH2CH3),2.16〔d,J=6.5 Hz,3H,8-CH(OC2H5)CH3〕,3.19、3.20(2t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),3.60、3.67、3.69 and 3.71(4s,12H,2-,7-,12- and 18-CH3),3.83(q,J=7.0 Hz,2H,8-OCH2CH3),4.32(t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),6.19(dd,J=1.5,12 Hz,1H,3-CHCH2),6.25〔d,J=6.5 Hz,1H,8-CH(OC2H5)CH3〕,6.42(dd,J=1.5,18 Hz,1H,3-CHCH2),8.47(dd,J=12,18 Hz,1H,3-CHCH2),10.18、10.24、10.30、10.62(4s,4H,meso H)
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Ⅰ7
96
55
3320,3050～2830,1740,1450,1230
638〔(M+2)+，50〕,637〔(M+1)+，100〕,636(M+，80)
-3.95(s,2H,2NH),0.77〔t,3H,8-O(CH2)3CH3〕,1.43〔m,2H,8-O(CH2)2CH2CH\-3〕,1.68〔m,2H,8-OCH2CH2C2H5〕,2.17〔d,J=6.5 Hz,3H,8-CH(OC4H9)CH3〕,3.20、3.22(2t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),3.52、3.63、3.70、3.77(4s,12H,2-,7-,12- and 18-CH3),3.73(m,2H,8-OCH2C3H7),4.32(t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),6.14〔m,1H,8-CH(OC4H9)CH3〕,6.19(dd,J=1.5,12 Hz,1H,3-CHCH2),6.44(dd,J=1.5,18 Hz,1H,3-CHCH2),8.45(dd,J=12,18 Hz,1H,3-CHCH2),10.18、10.25、10.50、10.55(4s,4H,meso H)
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Ⅰ8
97
40
3310,3020～2920,1750,1720,1690,1500,1450,1230
657〔(M+1)+，100〕,656(M+，80)
-3.80(s,2H,2NH),2.17〔d,J=6.5 Hz,3H,8-CH(OC6H5)CH3〕,3.20、3.21(2t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),3.65、3.75、3.78、3.85(4s,12H,2-,7-,12- and 18-CH3),4.32(t,J=7.6 Hz,4H,13- and 17-CH2CH2COOH),6.22(dd,J=1.5,12 Hz,1H,3-CHCH2),6.44(dd,J=1.5,18 Hz,1H,3-CHCH2),6.56(m,1H,8-CH(OC6H5)CH3〕,7.03～7.32(m,5H,8-OC6H5),8.47(dd,J=12,18 Hz,1H,3-CHCH2),10.25、10.35、10.47、10.60(4s,4H,meso H)
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①C,H,N analyses were within 0.5% of calculated values;all compounds′mp>300℃
b.卟啉类化合物通过对可见光的能量传递，使周围介质中的分子氧成为单线态氧(1O2)及OH*，O-2和H2O2等活性氧物质.由于单线态氧在水中的寿命远比在重水中短，因此在重水中测定化合物对NADPH的光氧化作用的敏化效应.通过测定值的变化，计算NADPH的残余百分数可以了解化合物在特定波长的光作用下产生1O2的能力，其结果见表2.残余百分数越少说明化合物敏化效应越强，数据表明，所有化合物的敏化活性均明显高于对照药物HpD，化合物烷氧取代基链的增加能增强光敏化力，但变化不是很显著.
Tab.2 Sensitizing effects on photooxidation of NADPH in D2O(survival of NADPH%,n=3)
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Compd.
Concentration/mol*L-1
1×10-6
2×10-6
3×10-6
4×10-6
5×10-6
Ⅰ1
81.8±1.2
65.3±1.4
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50.3±1.2
40.1±1.2
30.8±2.7
Ⅰ2
77.7±1.1
61.5±1.8
52.9±2.1
41.7±1.8
24.7±0.7
Ⅰ3
75.5±2.3
63.7±1.1
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50.4±1.3
30.6±1.9
21.8±0.6
Ⅰ4
74.6±2.4
60.8±1.3
49.5±1.1
33.2±0.6
21.2±1.6
Ⅰ5
80.6±2.5
68.9±1.6
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54.2±1.2
45.3±1.4
32.5±3.7
Ⅰ6
77.2±2.2
64.9±1.4
51.7±2.3
41.8±1.2
24.9±0.5
Ⅰ7
70.9±2.3
55.8±1.7
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45.8±1.2
32.4±1.2
18.4±3.7
Ⅰ8
82.3±1.2
72.3±1.4
57.2±1.3
42.3±1.5
29.9±1.9
HpD
93.0±1.2
87.8±1.9
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82.7±1.6
76.1±1.3
67.2±2.2
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收稿日期:2000-01-28, 百拇医药