КОМПЛЕКСЫ АЦЕТАТО(ТЕТРА-15-КРАУН-5-ФТАЛОЦИАНИНАТА)ЛЮТЕЦИЯ С ФЕНАНТРОЛИНОМ ИЛИ 1,8-ДИАЗАБИЦИКЛО-[5,4,0]-УНДЕЦ-7-ЕНОМ, ОБЛАДАЮЩИЕ ФОТОСЕНСИБИЛИЗИРУЮЩИМИ СВОЙСТВАМИ, И СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК C07F5/00 

Изобретение относится к области изыскания новых химических соединений, обладающих фотосенсибилизирующими свойствами, и способу их получения, конкретно к новым химическим соединениям: комплексам ацетато(тетра-15-краун-5-фталоцианинатам) лютеция с фенантролином (1) или 1,8-диазабицикло-[5,4,0] ундец-7-еном (2) общей формулы [LuR₄Pc(OAc)L] • nL, где R - 15-краун-5, L - орто-фенантролин (Phen) или 1,8-диазабицикло-[5,4,0]ундец-7-ен (DBU), n = 0-2.

Описываемые соединения состава C₁₀₂N₁₄O₂₂H₁₁₁Lu (1) и C₇₄H₉₁N₁₀O₂₂Lu (2) имеют следующую структурную формулу:

и могут найти применение в медицине для фотодинамической диагностики и терапии рака.

Указанные соединения, их свойства и способ получения в литературе не описаны.

Известно аналогичное по структуре и свойствам соединение - ацетато(тетра-15-краун-5-фталоцианинат) лютеция дигидрат (Bardin V., Bertounesque E. et. al. J Electroanal. Chеm. 1989, V. 271, P. 173. Толкачева Е.О., Цивадзе А.Ю., Горбунова Ю.Г. и др. Ж.неорган. химии. 1995, Т.40, N 6, c.984-989):

Недостатками этого известного соединения являются малая растворимость в воде и склонность к агрегации в водных растворах. Димеризация в водном растворе приводит к тушению люминесценции. Это ухудшает его фотосенсибилизирующие свойства до такой степени, что применение данного соединения для фотодинамической диагностики и терапии рака практически исключается. Основной причиной агрегации в водных растворах является особенность структуры этих соединений. В растворах из-за сильного взаимодействия молекулы этих соединений располагаются друг над другом в виде димеров.

Это соединение получают методом темплатного синтеза в расплаве (240 - 280^oC) путем взаимодействия дицианобензо 15-краун-5 и тетрагидрата ацетата лютеция. Отсутствие селективности данной реакции приводит к тому, что соединение получают лишь в виде побочного продукта с очень низким выходом (около 5%). Хроматографическое разделение продуктов реакции и хроматографическая очистка указанного соединения, которую необходимо проводить несколько раз, трудоемки и требуют большого расхода растворителей. Прямым взаимодействием тетрагидрата ацетата лютеция с тетра-15-краун-5-фталоцианином комплексы не получаются. Для проведения таких реакций комплексообразования необходимо создание соответствующих условий реакции, обеспечивающих депротонирование фталоцининового фрагмента.

К фотосенсибилизаторам для фотодинамической терапии рака предъявляются следующие основные требования:
1. достаточная растворимость в воде и органических растворителях, 2. отсутствие агрегации в растворах, 3. сильное поглощение и люминесценция в красной области спектра (Миронов А.Ф. Итоги науки и техники. Серия современные проблемы лазерной физики. 1990, Т. 3, с.5. Клещенко Е. Химия и жизнь. 1996, N 1, с.50-57. Цивадзе А.Ю., Толкачева Е.О., Демина Л.И. Заявка на патент РФ N 94-041999 от 22.11.94. Положительное решение о выдаче патента РФ от 18.01.96. Верле Д., Вендт А., Вайтемей Р. и др. Изв. Ан. Серия хим., 1994, N 12, c. 2071-2082). Отсутствие агрегации в растворах фталоцианинов обеспечивает селективность накопления в опухолевых тканях. Все перечисленные требования являются необходимыми, обеспечивающими другие важные характеристики физиологической активности.

Для целей фотодинамической терапии рака в настоящее время перспективными по своим фотосенсибилизирующим свойствам считаются фталоцианинаты алюминия.

Фталоцианинаты алюминия характеризуются значительным временем жизни и высокой энергией триплетного состояния, обеспечивающими высокий квантовый выход, что делает их привлекательными для целей фотодинамической диагностики и терапии рака. Однако эти соединения практически нерастворимы в воде и для обеспечения их водорастворимости обычно проводят сульфирование. Сульфирование фталоцианинатов металлов приводит к образованию смеси ди-, три- и тетрасульфопроизводных, разделение которых представляет значительную трудность. Это обстоятельство приводит к нестабильности и невоспроизводимости основных свойств. Введение молекул 15-краун-5 в качестве боковых заместителей фталоцианината алюминия привело к получению чистого и индивидуального водорастворимого соединения.

Однако агрегация в водном растворе приводит к тушению люминесценции и отсутствию селективности накопления в опухолевых тканях. В результате активность комплекса алюминия с тетракраунфталоцианином оказалась крайне низкой. Эти обстоятельства делают и данный комплекс алюминия неперспективным для целей фотодинамической диагностики и терапии рака.

Известен окта-15-краун-5-бисфталоцианинат лютеция, который также растворяется в воде, превосходит комплекс алюминия с тетра-краун-фталоцианином по цитотоксичности, но подвергается агрегации в водных растворах, что приводит к тушению люминесценции и ухудшению селективности накопления в опухолевых тканях (Цивадзе А. Ю. Ж.РХО им. Д.И.Менделеева. 1996. Т. 40, N 4-5, c. 43-54. Толкачева Е. О. , Цивадзе А.Ю. Коорд. химия. 1996, Т. 22, N 5, c. 372-376).

Водорастворимые краунзамещенные фталоцианинаты металлов обладают амфифильностью, т. е. кроме растворимости в воде растворяются также в большинстве органических растворителей, что очень важно для улучшения селективности накопления в опухолевых тканях и других характеристик активности препаратов. Амфифильность является преимущественной особенностью краунзамещенных фталоцианинатов металлов, что не характерно для других фотосенсибилизаторов ФДТ.

Целью изобретения является изыскание новых комплексов лютеция с тетра-15-краун-5-фталоцианином, обладающих фотосенсибилизирующими свойствами, хорошей растворимостью в воде и органических растворителях, не склонных к агрегации в воде, а также изыскание способа получения этих веществ.

Указанная цель достигается, во-первых, структурой новых химических соединений, комплексов ацетато(тетра-15-краун-5- фталоцианинатов) лютеция с нейтральными диазалигандами, и, во-вторых, способом их получения:

Данные соединения получают путем взаимодействия тетра-15-краун- 5-фталоцианина (H₂R₄Pc), ацетата лютеция и сильного основания (Phen. DBU). Конкретными примерами достижения указанной цели являются соединения: ацетато(тетра-15-краун-5-фталоцианинат) лютеция с фенантроилином (1) и ацетато(тетра-15-краун-5-фталоцианинат) лютеция с 1,8-диазабицикло-[5,4,0] ундец-7-еном (2) общей формулы [LuR₄Pc(OAc)•L]•nL, где n=0-2, L=Phen, DBU.

В отличие от ацетато(тетра-15-краун-5-фталоцианината) лютеция дигидрата в координационную сферу заявляемых комплексов дополнительно входят объемные бидентатные лиганды, изменяя координационный полиэдр комплекса. Такое введение объемного экстралиганда в координационную сферу комплекса лютеция препятствует агрегации молекул соединения в растворе. Предложенный метод синтеза обеспечивает полное превращение тетра-15-краун-5-фталоцианина в целевой продукт.

Описываемые вещества представляют собой кристаллические порошки темно-зеленого цвета, растворимые в воде, хлороформе, этаноле, диметилсульфоксиде и др. органических растворителях. Температура их разложения составляет 250^oC (1) и 220^oC (2) соответственно.

Растворимость в воде составляет 1,7•10^-4 моль/л (1) и 1,2•10^-4 моль/л (2) соответственно.

Ниже приведены конкретные примеры получения заявляемых соединений.

Пример 1.

В коническую колбу объемом 20 мл, снабженную обратным холодильником, помещают 50 мг (0,039 ммоль) тетра-15-краун- 5-фталоцианина, 50 мг (0,117 ммоль) тетрагидрата ацетата лютеция Lu(OAc)₃•4H₂O, 140 мг (0,707 ммоль) безводного орто-фенантролина (Phen). Соотношение H₂R₄Pc:Lu:Phen 1:3:20. Затем добавляют 5 мл орто-дихлорбензола (ДХБ) и полученную реакционную смесь в виде раствора нагревают на песчаной бане до кипения (180 - 200^oC). Кипячение продолжают в течение двух часов. Окончание процесса определяется образованием соединения 1, что фиксируется методом электронной спектроскопии поглощения (ЭСП). В спектре раствора реакционной массы в хлороформе наблюдаются Q-полоса поглощения мономера 685 нм, полоса Соре около 357 нм и отсутствуют полосы поглощения протонированного лиганда. Реакционную массу охлаждают до комнатной температуры, добавляют 10 мл хлороформа и фильтруют на стеклянном фильтре при пониженном давлении. Полученный фильтрат добавляют при перемешивании к 75 мл н-гексана и выдерживают в течение двух часов. Выпавший осадок отфильтровывают на стеклянном фильтре, промывают н-гексаном (20 мл), высушивают на фильтре. Затем продукт растворяют на фильтре в смеси хлороформ:метанол (3: 1). Растворители отгоняют на роторном испарителе. Получено 76,3 мг (0,037 ммоль) [LuR₄Pc•OA•Phen]•2Phen. Выход 95%.

Индивидуальность соединения подтверждена методами ПМР, инфракрасной и электронной спектроскопии.

Спектры ПМР регистрируют на спектрометре Bruker AM-360 с рабочей частотой 360 МГц. Химические сдвиги протонов (DMSO-d₆) δ, , м.д.: 9,11 (мультиплет, 2H-Phen), 8,888 (уширенный синглет, 8H-R₄Pc), 8,49 (мультиплет, 2H-Phen); 7,99 (синглет, 2H-Phen); 7,77 (мультиплет, 2H-Phen); 4,67 (уширенный синглет, 16H-R₄Pc); 4,08 (уширенный синглет, 32H-R₄Pc); 3,80 (уширенный синглет, 32H-R₄Pc). Соотношение Phen:LuR₄Pc определяют сравнением интегральных интенсивностей сигналов протонов фенантролина и LuR₄Pc.

Электронные спектры поглощения регистрируют на спектрометре Specord M-40. В электронных спектрах раствора этого соединения в хлороформе найдены полосы около 357 нм (Lgε-4,9) и 685 (5,2).

Элементный анализ соединения (1) на содержание углерода, азота и водорода определяют по стандартным методикам. Содержание лютеция определяли методом комплексонометрического титрования. Данные анализа отвечают формуле C₁₀₂N₁₄O₂₂H₁₁₁ ([LuR₄Pc(OAc)•Phen]•2Phen.

Пример 2.

В коническую колбу объемом 20 мл, снабженную обратным холодильником, помещают 50 мг (0,039 ммоль) H₂R₄Pc, 50 мг (0,117 ммоль) тетрагидрата ацетата лютеция, 0,20 мл (1,3 ммоль) DBU. Соотношение H₂R₄Pc : Lu : DBU 1:3:40. Затем добавляют 3 мл орто-дихлорбензола (ДХБ) и полученную реакционную смесь нагревают на песчаной бане до кипения (180 200^oC). Кипячение продолжают в течение трех часов. Окончание процесса образования комплекса лютеция с R₄Pc и DBU фиксируют методом ЭСП. В спектре раствора реакционной массы в хлороформе наблюдаются Q-полоса поглощения мономера около 680 нм и полоса Соре около 358 нм. Полосы поглощения исходного фталоцианинового лиганда в ЭСП отсутствуют. Реакционную массу охлаждают до комнатной температуры, добавляют 5 мл хлороформа и фильтруют на стеклянном фильтре при пониженном давлении. Полученный фильтрат добавляют при перемешивании к 60 мл н-гексана и выдерживают в течение двух часов. Выпавший осадок отфильтровывают на стеклянном фильтре, промывают н-гексаном (10 мл), высушивают на фильтре. Затем продукт растворяют в смеси CHCl₃ : MeOH (2:1) и из полученного раствора проводят повторное осаждение, добавляют смесь диэтилового эфира и гексана (4:1, 50 мл). Получено 60,5 мл (0,035 ммоль) LuR₄Pс•OAc•DBU. Выход 93%.

ИК-спектры твердых образцов соединений в виде суспензии в вазелиновом и фторированном маслах регистрировали на спектрофотометре "Specord M-80".

В ИК-спектрах соединений (1) и (2) наблюдаются интенсивные полосы поглощения валентных колебаний этиленгликолевых звеньев краун-эфирных заместителей ν(COC) в интервале 1280 - 935 см^-1 и полосы валентных колебаний бензольных колец ν(CC) фталоцианинового фрагмента около 1600 и 1500 см^-1. Валентным колебаниям связей CH бензольных колец соответствуют слабые полосы в области 3070 - 3080 см^-1, а деформационным - полосы около 740 и 860 см^-1. Найденные полосы около 1490 - 1300 см^-1 относятся к деформационным колебаниям краун-эфирных групп. Слабые полосы около 1560 и 1450 см^-1 относятся к антисимметричным и симметричным валентным колебаниям ацетатной группы. Полосы 1616 и 1590 см^-1 в спектре соединения (1) отнесены к колебаниям орто-фенантролина.

В электронных спектрах указанных соединений как в органических, так и в водных растворах в области Q-полосы найдены только интенсивные полосы около 680 нм, характерные для мономерных фталоцианинатов металлов. Это указывает на то, что соединения (1) и (2) в водных растворах не подвергаются димеризации и агрегации в отличие от ацетато(тетра-15-краун-5- фталоцианината) лютеция, окта-15-краун-5-фтаоцианината лютеция или комплекса алюминия с тетракраунфталоцианином. В электронных спектрах водных растворов последних трех соединений наблюдаются высокочастотное смещение, уширение и понижение интенсивности Q-полос, что указывает на их димеризацию или агрегацию в водных растворах. В соответствии с этим происходит сильное тушение их люминесценции в водных растворах, что указывает на неперспективность этих соединений для ФДТ по фотосенсибилизирующим свойствам.

В отличие от них для водных растворов заявляемых соединений (1) и (2) тушение люминесценции не наблюдается. В спектрах люминесценции водных растворов соединений (1) и (2) обнаруживаются полосы люминесценции мономерных форм в области 690 - 720 нм. Следовательно, по сравнению с известными водорастворимыми краунзамещенными фталоцианинатами металлов соединения (1) и (2) являются по своим фотосенсибилизирующим свойствам перспективными для фотодинамической терапии рака.

Таким образом, предлагаемые соединения отвечают всем требованиям, предъявляемым к фотосенсибилизаторам, а именно: хорошей растворимости в воде, отсутствию агрегации в растворах, сильному поглощению и люминесценции в области 680 - 700 нм, т.е. в красной области спектра.

Мономерность комплексов в водных растворах обеспечивает селективность накопления в опухолевых тканях.

Изобретение относится к новым химическим соединениям, обладающим фотосенсибилизирующими свойствами, перспективным для целей фотодинамической диагностики и терапии рака, конкретно к комплексам ацетато (тетра-15-краун-5-фталоцианинатам) лютеция с фенантролином (1) или с 1,8-диазабицикло-(5,4,0) ундец-7-еном (2) общей формулы [LuR₄Pc(OAc)•L]•nL, где R - 15-краун-5, L - фенантролин (Phen) или 1,8 диазабицикло-[5,4,0] ундец-7-ен (DBU); n = 0, 2. Комплексы получают путем взаимодействия тетрагидрата ацетата лютеция, тетра-15-краун-5-фталоцианина с фенантролином или с 1,8-диазабицикло-[5,4,0] ундец-7-еном в кипящем органическом растворителе при температуре 180-200^oC. Предлагаемые соединения обладают основными требованиями, предъявляемыми к фотосенсибилизаторам, а именно хорошей растворимостью в воде, 1,7•10⁴ моль/л для (1) и 1,2•10⁴ моль/л для (2); отсутствием агрегации в растворах; сильным поглощением и люминесценцией в красной области спектра (680-700 нм). Мономерность комплексов в водных растворах обеспечивает селективность накопления последних в опухолевых тканях, что делает перспективным использование этих комплексов для фотодинамической диагностики и терапии рака. 2 с.п.ф-лы.

\ \\1 1. Комплексы ацетато(тетра-15-краун-5-фталоцианината)лютеция с фенантролином или 1,8-диазабицикло-[5,4,0] ундец-7-еном общей формулы \\\6 [LuR<Mv>4<D>P<Mv>c<D>(OAC) <195> L] <195> nL, \\\1 где n = 0 - 2; \\\4 L - фенантролин или 1,8-диазабицикло-[5,4,0]-ундец-7-ен \\\6 $$$ \\\1 обладающие фотосенсибилизирующими свойствами. \ \ \ 2 2. Способ получения комплексов ацетато (тетра-15-краун-5-фталоцианината)лютеция с фенантролином или 1,8-диазабицикло-[5,4,0] -ундец-7-еном, отличающийся тем, что реакцию проводят путем взаимодействия тетрагидрата ацетата лютеция, тетра-15-краун-5-фталоцианина с фенантролином или с 1,8-диазабицикло-[5,4,0]-ундец-7-еном в кипящем органическом растворителе при температуре 180 - 200<198>C.