一种噻吩-吩噻嗪化合物及其合成方法和在制备光治疗药物中的应用

1.本发明属于生物医学技术领域，特别涉及一种噻吩-吩噻嗪化合物及其合成方法和在制备光治疗药物中的应用。


背景技术：

2.光动力疗法(pdt)具有安全、低侵入性、时空准确性、可控性强等多种优点，已成为一种有效且迅速发展的治疗良性和恶性疾病的重要方法。pdt治疗的原理为：在光照射下，光敏剂通过光化学将电子或能量转移到周围的分子氧相互作用产生大量具有强光毒性的活性氧物质(reactive oxygen species,ros)，导致靶细胞的选择性破坏和死亡。
3.目前临床上常用的光敏剂主要是卟啉类光敏剂，但卟啉类光敏剂的制备和纯化困难、皮肤光毒性强。吩噻嗪光敏剂是以吩噻嗪结构为母核衍生出的一系列光敏剂，由于此类光敏剂具有较高的摩尔消光系数、亲水性好、良好的选择性和较长的吸收波长，正受到人们的广泛关注。亚甲基蓝(methylene blue,mb)和甲苯胺蓝(toluidine blue o,tbo)是两种已经被临床应用的代表性吩噻嗪光敏剂(结构式如下所示)。进一步探索以吩噻嗪结构为基础的新型光敏剂，有望为光动力治疗提供崭新的光敏药物。
4.

技术实现要素：

5.为了克服上述现有技术的缺点与不足，充分发挥吩噻嗪结构的优势，本发明的首要目的在于提供一种噻吩-吩噻嗪化合物或其药学上可接受的盐。
6.本发明另一目的在于提供一种包含上述噻吩-吩噻嗪化合物的药物组合物。
7.本发明再一目的在于提供上述噻吩-吩噻嗪化合物或其药学上可接受的盐在制备光治疗药物或其先导化合物中的应用。
8.本发明的目的通过下述方案实现：
9.一种噻吩-吩噻嗪化合物或其药学上可接受的盐，其结构式如式i所示；
[0010][0011]
其中，r1、r2、r4、r5相同或不同的分别独立为氢，卤素，取代或未取代的直链、支链或环状烷基链，取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的卤代烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的苄基、取代或未取代的苄氧基、取代或未取代的酰基、取代或未取代的磺酰基、取代或未取代的烃氧羰基、取代或未取代的烷基硅基、取代或未取代的苯基硅基、取代或未取代的芳基，或r1和r2与n成环为取代或未取代的杂环基或杂环芳基，或r4和r5与n成环为取代或未取代的杂环基或杂环芳基；
[0012]
r3、r6和r7相同或不同的分别独立选自氢、卤素、羟基、羧基、羰基、酯基、氰基、硝基、氨基、烷氧基、卤代烷基、烷基、烯基、炔基、环烃基或芳基；
[0013]
x为卤素原子。
[0014]
所述取代的取代基相同或不同的分别独立选自氢、卤素、羟基、羧基、羰基、氰基、硝基、氨基、c1-c20的烷基、c1-c20的卤代烷基、c3-c20的酯基、c1-c20的烯基、c1-c20的炔基、c6-c20的芳基、c1-c20的烃氧基。
[0015]
进一步的，所述噻吩-吩噻嗪化合物或其药学上可接受的盐，具有式i所示结构式，其中：r1、r2、r4、r5相同或不同的分别独立为氢，卤素，取代或未取代的c1-c20的直链、支链或环状烷基链，c1-c20的取代或未取代的烷氧基、c1-c20的取代或未取代的卤代烷基、取代或未取代的c3-c20的烯基、取代或未取代的c3-c20的炔基、取代或未取代的苄基、取代或未取代的苄氧基、取代或未取代的c1-c20的酰基、取代或未取代的c1-c20的磺酰基、取代或未取代的c1-c20的烃氧羰基、取代或未取代的c1-c9的烷基硅基、取代或未取代的苯基硅基、取代或未取代的c6-c20芳基，或r1和r2与n成环为取代或未取代的杂环基或杂环芳基，或r4和r5与n成环为取代或未取代的杂环基或杂环芳基。
[0016]
进一步的，所述噻吩-吩噻嗪化合物或其药学上可接受的盐，具有式i所示结构式，其中：r3、r6和r7相同或不同的分别独立选自氢、卤素、羟基、羧基、羰基、酯基、氰基、硝基、氨基、c1-c10的烷氧基、c1-c10的卤代烷基、c1-c10的烷基、c1-c10的烯基、c1-c10的炔基、环烃基或芳基。
[0017]
更进一步的，所述噻吩-吩噻嗪化合物或其药学上可接受的盐，具有式i所示结构式，其中：r3、r6和r7相同或不同的分别独立选自氢、卤素、羟基、羧基、羰基、酯基、氰基、硝基、甲氧基、氨基、氟代甲基、甲基、乙基、烯基、炔基、环烃基或芳基。
[0018]
更进一步的，所述取代的取代基相同或不同的分别独立选自氢、卤素、羟基、羧基、羰基、氰基、硝基、氨基、甲基、乙基、丙基、甲氧基、乙氧基、氟代甲基、环丙基、c1-c20的烯基、c1-c20的炔基、c6-c20的芳基。
[0019]
进一步的，r1、r2、r4、r5中的一个或一个以上氢原子相同或不同的分别被卤素、羟基、羧基、羰基、酯基、氰基、硝基、甲氧基、氨基、氟代甲基、甲基、乙基、烯基、炔基、环烃基或
芳基取代。
[0020]
更进一步的，所述噻吩-吩噻嗪化合物或其药学上可接受的盐，具有如下式ⅱ所示结构：
[0021][0022]
本发明的噻吩-吩噻嗪化合物或其药学上可接受的盐，噻吩结构被成功地融合到吩噻嗪骨架上，提供了一种全新的分子支架；该特殊结构表现出了优异的光动力活性，在近红外区域具有较强的波长吸收和良好的光稳定性，在红光下可以高效的生成ros，因此可作为光敏剂进行使用。
[0023]
本发明还提供一种药物组合物，其包含上述噻吩-吩噻嗪化合物或其药学上可接受的盐，和一种或一种以上药学上可接受的载体或赋形剂。
[0024]
进一步的，所述的赋形剂可包括稀释剂、湿润剂、润滑剂、填充剂和防腐剂中的至少一种。
[0025]
进一步的，所述的药物分别采用常规方法制成各种药用剂型，所述剂型包括：片剂、胶囊剂、口服液、口含剂、冲剂、丸剂、丹剂、膏剂、混悬剂、酒剂、酊剂、糊剂、滴剂、贴剂、涂抹剂、凝胶剂、喷雾剂、气雾剂、粘膜制剂及注射液。
[0026]
本发明还提供上述噻吩-吩噻嗪化合物或其药学上可接受的盐在制备光治疗药物或其先导化合物中的应用。
[0027]
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
[0028]
(1)本发明的噻吩-吩噻嗪化合物结构中，在吩噻嗪骨架上引入了噻吩结构，形成了一种全新的分子支架。
[0029]
(2)本发明的噻吩-吩噻嗪化合物具有优异的光动力活性，在近红外区域具有较强的波长吸收和良好的光稳定性，在红光下可以高效地生成ros，因此可作为光敏剂进行使用。
[0030]
(3)本发明的噻吩-吩噻嗪化合物具有较强的光活性和较高的光治疗指数，表现出强的光动力抗肿瘤活性，并且未见明显的毒副作用，有望成为新一代可应用于临床的新光敏剂，应用于制备光治疗药物或其先导化合物中。
附图说明
[0031]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0032]
图1为本发明噻吩-吩噻嗪化合物的结构式。
[0033]
图2为本发明噻吩-吩噻嗪化合物的吸收光谱。其中，mb：亚甲基蓝；ppix：原卟啉ix；浓度均为2μm。
[0034]
图3为本发明噻吩-吩噻嗪化合物的荧光发射光谱。其中，mb：亚甲基蓝；ppix：原卟啉ix；浓度均为2μm，激发光波长为650nm。
[0035]
图4为本发明噻吩-吩噻嗪化合物的光解图。其中，(1)为mb；(2)为本发明化合物i-3；浓度均为2μm，激发光波长为630nm。
[0036]
图5为本发明噻吩-吩噻嗪化合物的细胞毒性测试结果。
[0037]
图6为本发明噻吩-吩噻嗪化合物的细胞光毒性测试结果。
[0038]
图7为本发明噻吩-吩噻嗪化合物的单线态氧生成曲线。其中，浓度均为2μm，激发光波长为630nm。
[0039]
图8为本发明噻吩-吩噻嗪化合物的细胞内活性氧水平。其中，浓度为0.5μm。
[0040]
图9为不同时间本发明噻吩-吩噻嗪化合物在balb/c荷瘤小鼠体内的分布。
[0041]
图10为pdt后balb/c小鼠肿瘤体积的变化曲线。
具体实施方式
[0042]
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。下列实施例中涉及的物料若无特殊说明均可从商业渠道获得。涉及方法若无特别说明均为常规方法。
[0043]
一实施方式，一种噻吩-吩噻嗪化合物或其药学上可接受的盐，其结构式如图1所示；其中，r1、r2、r4、r5相同或不同的分别独立为氢，卤素，取代或未取代的直链、支链或环状烷基链，取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的卤代烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的苄基、取代或未取代的苄氧基、取代或未取代的酰基、取代或未取代的磺酰基、取代或未取代的烃氧羰基、取代或未取代的烷基硅基、取代或未取代的苯基硅基、取代或未取代的芳基，或r1和r2与n成环为取代或未取代的杂环基或杂环芳基，或r4和r5与n成环为取代或未取代的杂环基或杂环芳基；
[0044]
r3、r6和r7相同或不同的分别独立选自氢、卤素、羟基、羧基、羰基、酯基、氰基、硝基、氨基、烷氧基、卤代烷基、烷基、烯基、炔基、环烃基或芳基；
[0045]
x为卤素原子。
[0046]
所述取代的取代基相同或不同的分别独立选自氢、卤素、羟基、羧基、羰基、氰基、硝基、氨基、c1-c20的烷基、c1-c20的卤代烷基、c3-c20的酯基、c1-c20的烯基、c1-c20的炔基、c6-c20的芳基、c1-c20的烃氧基。
[0047]
作为本发明的优选技术方案，所述噻吩-吩噻嗪化合物或其药学上可接受的盐，具有式i所示结构式，其中：r1、r2、r4、r5相同或不同的分别独立为氢，卤素，取代或未取代的c1-c20的直链、支链或环状烷基链，c1-c20的取代或未取代的烷氧基、c1-c20的取代或未取代的卤代烷基、取代或未取代的c3-c20的烯基、取代或未取代的c3-c20的炔基、取代或未取代的苄基、取代或未取代的苄氧基、取代或未取代的c1-c20的酰基、取代或未取代的c1-c20的磺酰基、取代或未取代的c1-c20的烃氧羰基、取代或未取代的c1-c9的烷基硅基、取代或未取代的苯基硅基、取代或未取代的c6-c20芳基，或r1和r2与n成环为取代或未取代的杂环基或杂环芳基，或r4和r5与n成环为取代或未取代的杂环基或杂环芳基。
[0048]
作为本发明的优选技术方案，所述噻吩-吩噻嗪化合物或其药学上可接受的盐，具有式i所示结构式，其中：r3、r6和r7相同或不同的分别独立选自氢、卤素、羟基、羧基、羰基、酯基、氰基、硝基、氨基、c1-c10的烷氧基、c1-c10的卤代烷基、c1-c10的烷基、c1-c10的烯基、c1-c10的炔基、环烃基或芳基。
[0049]
作为本发明的优选技术方案，所述噻吩-吩噻嗪化合物或其药学上可接受的盐，具有式i所示结构式，其中：r3、r6和r7相同或不同的分别独立选自氢、卤素、羟基、羧基、羰基、酯基、氰基、硝基、甲氧基、氨基、氟代甲基、甲基、乙基、烯基、炔基、环烃基或芳基。
[0050]
作为本发明的优选技术方案，所述取代的取代基相同或不同的分别独立选自氢、卤素、羟基、羧基、羰基、氰基、硝基、氨基、甲基、乙基、丙基、甲氧基、乙氧基、氟代甲基、环丙基、c1-c20的烯基、c1-c20的炔基、c6-c20的芳基。
[0051]
作为本发明的优选技术方案，r1、r2、r4、r5中的一个或一个以上氢原子相同或不同的分别被卤素、羟基、羧基、羰基、酯基、氰基、硝基、甲氧基、氨基、氟代甲基、甲基、乙基、烯基、炔基、环烃基或芳基取代。
[0052]
作为本发明的优选技术方案，所述噻吩-吩噻嗪化合物或其药学上可接受的盐，具有如下式ⅱ所示结构：
[0053][0054]
作为本发明的优选技术方案，所述噻吩-吩噻嗪化合物或其药学上可接受的盐，具有如下所示结构之一：
[0055][0056]
本发明的噻吩-吩噻嗪化合物或其药学上可接受的盐，噻吩结构被成功地融合到吩噻嗪骨架上，提供了一种全新的分子支架；该特殊结构表现出了优异的光动力活性，在近红外区域具有较强的波长吸收和良好的光稳定性，在红光下可以高效的生成ros，因此可作为光敏剂进行使用。
[0057]
本发明还提供一种上述噻吩-吩噻嗪化合物的制备方法，包括以苯胺的类似物(化合物a)和苯丙噻吩的类似物(化合物b)为原材料反应得到。
[0058][0059]
所述苯胺的类似物(化合物a)可直接购买得到或通过本领域常规技术制备得到，如可参照cn 107501297b的制备方法制备得到，具体可参照[0068]段。
[0060]
所述苯丙噻吩的类似物(化合物b)可直接购买得到，或通过购买得到的材料利用本领域常规技术制备得到，如下化合物b1和化合物b2。
[0061][0062]
本发明还提供一种药物组合物，其包含上述噻吩-吩噻嗪化合物或其药学上可接受的盐，和一种或一种以上药学上可接受的载体或赋形剂。
[0063]
进一步的，所述的赋形剂可包括稀释剂、湿润剂、润滑剂、填充剂和防腐剂中的至少一种。
[0064]
进一步的，所述的药物分别采用常规方法制成各种药用剂型，所述剂型包括：片剂、胶囊剂、口服液、口含剂、冲剂、丸剂、丹剂、膏剂、混悬剂、酒剂、酊剂、糊剂、滴剂、贴剂、涂抹剂、凝胶剂、喷雾剂、气雾剂、粘膜制剂及注射液。
[0065]
本发明还提供上述噻吩-吩噻嗪化合物或其药学上可接受的盐在制备光治疗药物或其先导化合物中的应用。
[0066]
本发明的噻吩-吩噻嗪化合物具有较强的光毒性和较高的光治疗指数，表现出强的光动力抗肿瘤活性，并且未见明显的毒副作用，有望成为新一代可应用临床的新光敏剂，应用于制备光治疗药物或其先导化合物中。
[0067]
实施例1：噻吩-吩噻嗪化合物(化合物i-1)的合成
[0068]
(1)2-氨基-5-(二乙氨基)-苯磺基过氧硫代o-酸(化合物a1)的合成
[0069][0070]
在室温下，在水和甲醇(12ml，h2o/meoh 4:1)的混合溶液中加入n,n-二乙基对苯二胺(1.0g，6mmol)、0.6ml hcl(10mol
·
l-1
)和1ml zncl2溶液(6.3mmol溶解在水中)。然后将反应混合物冰浴冷却至0℃，加入新制备的硫代硫酸钠(3mol
·
l-1
，4ml)和重铬酸钾(0.5mol
·
l-1
，3.6ml)的水溶液。在0℃搅拌3h后，升温至室温，继续搅拌1h，得到较浓厚的沉淀体系，过滤分离得到固体，用水、二氯甲烷、乙酸乙酯和甲醇溶液(＞300ml)洗涤，然后在真空干燥箱干燥，得到灰色固体2-氨基-5-(二乙氨基)-苯磺基过氧硫代o-酸(化合物a1)。
[0071]
(2)4-氨基苯并[b]噻吩(化合物b1)的合成
[0072][0073]
将4-溴苯并[b]噻吩(2.74g，12.88mmol)加入耐压瓶中，随后加入cu2o(0.37g，2.60mmol)、28ml 28-30％的氨水溶液(w/w)和28ml的n-甲基吡咯烷酮(n-methylpyrrolidone,nmp)。将混合物在油浴中以110℃加热反应24小时。然后，将混合物冷却到室温，过滤，然后加入100ml冷水，乙酸乙酯萃取(100ml
×
3次)。收集有机溶液，旋蒸浓缩至100ml。用大量nh4cl溶液和用盐水洗(100ml
×
3次)，直至洗液无色，然后将剩余的有机溶剂旋干。用硅胶柱层析法纯化得到4-氨基苯并[b]噻吩(化合物b1)，溶剂与比例为正己烷：二氯甲烷＝1:1。
[0074]
(3)噻吩-吩噻嗪化合物(化合物i-1)的合成
[0075]
2-氨基-5-(二乙氨基)-苯磺基过氧硫代o-酸(化合物a1)(0.14g，0.5mmol)和4-氨基苯并[b]噻吩(化合物b1)(0.5倍等摩尔量)在甲醇和乙酸乙酯(6ml，甲醇/乙酸乙酯＝4:1)混合溶液中搅拌回流，慢慢加入碳酸银(0.14g，0.5mmol)。回流2h后，将反应混合物冷却至室温，加入2g硅藻土，然后过滤，用甲醇和二氯甲烷交替洗涤滤渣。收集有机溶剂，将有机溶剂浓缩成蓝色固体，再溶解于5ml二氯甲烷中，加入0.25ml hci(1mol
·
l-1
，甲醇)。将混合物轻轻搅拌、浓缩，并用硅胶柱层析法纯化，溶剂为二氯甲烷：甲醇＝10:1，得到化合物i-1。1h nmr(400mhz,methanol-d4)δ7.84(d,j＝5.3hz,1h),7.76(d,j＝9.5hz,1h),7.71(d,j＝8.2hz,1h),7.34
–
7.25(m,1h),7.14(s,1h),6.90(s,1h),3.67(q,j＝7.3hz,4h),1.38
–
1.28(m,6h).hrms(esi):calcd for c
18h18
cln3s2[mcl]
+
340.09421；found,340.09346.
[0076][0077]
实施例2：噻吩-吩噻嗪化合物(化合物i-2)的合成
[0078]
(1)2-氨基-5-(二乙氨基)-苯磺基过氧硫代o-酸(化合物a1)的合成同实施例1。
[0079]
(2)n-甲基-4-氨基苯并[b]噻吩(化合物b2)的合成
[0080]
[0081]
将化合物b1(0.6g，4mmol)、碘甲烷(0.74ml，12mmol)、碳酸钠(0.53g，0.5mmol)和碘化钾(ki，66.4mg)加入n,n-二甲基甲酰胺(dmf，10ml)中，在60℃下回流24小时，反应混合液冷却到室温后加入20ml的水。用乙酸乙酯(20ml
×
3次)萃取，用饱和的nh4cl和nacl溶液洗涤，用na2so4干燥。减压旋蒸除溶剂后，用硅胶柱层析法纯化(溶剂与比例为正己烷：乙酸乙酯＝1:10)得到淡黄色油状物n-甲基-4-氨基苯并[b]噻吩(化合物b2)。
[0082]
(3)噻吩-吩噻嗪化合物(化合物i-2)的合成
[0083][0084]
参照实施例1的方法，利用化合物a1与化合物b2反应，制备得到噻吩-吩噻嗪化合物(化合物i-2)。1h nmr(400mhz,methanol-d4)δ7.85(d,j＝5.4hz,1h),7.81(d,j＝9.5hz,1h),7.69(d,j＝5.4hz,1h),7.33(dd,j＝9.6,2.5hz,1h),7.19(d,j＝2.6hz,1h),7.04(s,1h),3.69(q,j＝7.2hz,4h),3.19(s,3h),1.34(t,j＝6.4hz,6h).hrms(esi):calcd for c
19h20
cln3s2[m-cl]
+
354.10986；found,354.10897.
[0085]
实施例3：噻吩-吩噻嗪化合物(化合物i-3)的合成
[0086]
(1)2-氨基-5-(二乙氨基)-苯磺基过氧硫代o-酸(化合物a1)的合成同实施例1。
[0087]
(2)n-丙基-4-氨基苯并[b]噻吩(化合物b3)的合成
[0088][0089]
将化合物b1(0.6g，4mmol)、溴丙烷(0.73ml，8mmol)、三乙胺(1.7ml，12mmol)和碘化钾(ki，66.4mg)加入n,n-二甲基甲酰胺(dmf，10ml)中，在70℃下回流48小时，反应混合液冷却到室温后加入20ml的水。用乙酸乙酯(20ml
×
3次)萃取，用饱和的nh4cl和nacl溶液洗涤，用na2so4干燥。减压旋蒸除溶剂后，用硅胶柱层析法纯化(溶剂与比例为正己烷：乙酸乙酯＝1:10)得到淡黄色油状物n-丙基-4-氨基苯并[b]噻吩(化合物b3)。
[0090]
(3)噻吩-吩噻嗪化合物(化合物i-3)的合成
[0091][0092]
参照实施例1的方法，利用化合物a1与化合物b3反应，制备得到噻吩-吩噻嗪化合物(化合物i-3)。1h nmr(400mhz,methanol-d4)δ7.88
–
7.77(m,3h),7.34(dd,j＝9.6,2.6hz,1h),7.20(d,j＝2.6hz,1h),7.14(s,1h),3.69(q,j＝7.5hz,4h),3.54(t,j＝7.4hz,2h),1.83(p,j＝7.5hz,2h),1.34(t,j＝7.1hz,6h),1.09(t,j＝7.4hz,3h).hrms(esi):calcd for c
21h24
cln3s2[m-cl]
+
382.14116；found,382.14007.
[0093]
实施例4：噻吩-吩噻嗪化合物(化合物i-4)的合成
[0094]
(1)2-氨基-5-(二乙氨基)-苯磺基过氧硫代o-酸(化合物a1)的合成同实施例1。
[0095]
(2)n-戊基-4-氨基苯并[b]噻吩(化合物b4)的合成
[0096][0097]
将化合物b1(0.6g，4mmol)、溴戊烷(1ml，8mmol)、三乙胺(1.7ml，12mmol)和碘化钾(ki，66.4mg)加入n,n-二甲基甲酰胺(dmf，10ml)中，在70℃下回流48小时，反应混合液冷却到室温后加入20ml的水。用乙酸乙酯(20ml
×
3次)萃取，用饱和的nh4cl和nacl溶液洗涤，用na2so4干燥。减压旋蒸除溶剂后，用硅胶柱层析法纯化(溶剂与比例为正己烷：乙酸乙酯＝1:10)得到淡黄色油状物n-戊基-4-氨基苯并[b]噻吩(化合物b4)。
[0098]
(3)噻吩-吩噻嗪化合物(化合物i-4)的合成
[0099][0100]
参照实施例1的方法，利用化合物a1与化合物b4反应，制备得到噻吩-吩噻嗪化合物(化合物i-4)。1h nmr(400mhz,methanol-d4)δ7.90
–
7.79(m,3h),7.35(dd,j＝9.6,2.6hz,1h),7.22(d,j＝2.6hz,1h),7.16(s,1h),3.69(q,j＝7.2hz,4h),3.58(t,j＝7.4hz,2h),1.82(p,j＝7.8hz,2h),1.47(dd,j＝8.2,4.5hz,4h),1.34(t,j＝7.1hz,6h),0.98(t,j＝7.0hz,3h).hrms(esi):calcd for c
23h28
cln3s2[mcl]
+
410.17246；found,410.17151.
[0101]
实施例5：噻吩-吩噻嗪化合物(化合物i-5)的合成
[0102]
(1)2-氨基-5-(二乙氨基)-苯磺基过氧硫代o-酸(化合物a1)的合成同实施例1。
[0103]
(2)n-庚基-4-氨基苯并[b]噻吩(化合物b5)的合成
[0104][0105]
将化合物b1(0.6g，4mmol)、溴庚烷(1.26ml，8mmol)、三乙胺(1.7ml，12mmol)和碘化钾(ki，66.4mg)加入n,n-二甲基甲酰胺(dmf，10ml)中，在70℃下回流48小时，反应混合液冷却到室温后加入20ml的水。用乙酸乙酯(20ml
×
3次)萃取，用饱和的nh4cl和nacl溶液洗涤，用na2so4干燥。减压旋蒸除溶剂后，用硅胶柱层析法纯化(溶剂与比例为正己烷：乙酸乙酯＝1:10)得到淡黄色油状物n-庚基-4-氨基苯并[b]噻吩(化合物b5)。
[0106]
(3)噻吩-吩噻嗪化合物(化合物i-5)的合成
[0107][0108]
参照实施例1的方法，利用化合物a1与化合物b5反应，制备得到噻吩-吩噻嗪化合物(化合物i-5)。1h nmr(400mhz,methanol-d4)δ7.88
–
7.77(m,3h),7.34(dd,j＝9.7,2.2hz,1h),7.20(d,j＝2.2hz,1h),7.14(s,1h),3.69(q,j＝7.7,6.9hz,4h),3.57(t,j＝7.4hz,2h),1.81(p,j＝7.8,7.3hz,2h),1.54
–
1.40(m,4h),1.33(t,j＝7.0hz,10h),0.92(t,j＝6.5hz,3h).hrms(esi):calcd for c
25h32
cln3s2[mcl]
+
438.20376；found,438.20283.
[0109]
实施例6：噻吩-吩噻嗪化合物的生理化学性质
[0110]
(1)吸收光谱和发射光谱
[0111]
对实施例1-实施例5制备得到的噻吩-吩噻嗪化合物进行检测：应用紫外-可见分光光度计测定其在乙醇溶液中吸收光谱，并根据比尔-朗伯定律分析其光谱性质；在650nm波长光激发下测定其在乙醇溶液中的荧光发射光谱，结果见表1和图2-图3。
[0112]
由图2可见，本发明噻吩-吩噻嗪化合物的吸收值遵循朗伯比尔定律，表明本发明噻吩-吩噻嗪化合物稳定，不易发生聚集。其最大吸收波长均＞660nm，最大的有效吸收波长＞700nm，大于ppix和mb，表明本发明化合物使用穿透性更好的长波长光源进行pdt，有利于较深病灶的治疗。强的吸光度是促进ros高效生成的关键因素，本发明化合物的摩尔消光系数均大于106mol-1
·
cm-1
，相比卟啉类化合物的摩尔消光系数(3000-5000mol-1
·
cm-1
)有了明显的提高，其消光系数相对于其他光敏剂如ppix、photofrin也具有显著的优势。与以卟啉为基础的光敏剂相比，本发明的噻吩-吩噻嗪化合物在350-450nm范围内没有观察到吸
收，大大降低来自组织(如血红素)的背景干扰，并减少日光引起的皮肤光毒性。
[0113]
由图3可见，本发明噻吩-吩噻嗪化合物的最大荧光发射波长＞800nm，且最大发射波长的荧光强度远大于mb和ppix，荧光量子产率均大于mb(φf＝0.04)，表明本发明化合物荧光生成能力强，具有更优异的荧光成像潜能。
[0114]
表1
[0115]
化合物λ
max
[nm]aε[106mol-1
·
cm-1
]λ
em
[nm]bφ
fc
i-16636.516920.4i-26715.356980.5i-36736.57000.6i-46737.137010.5i-56745.197000.6
[0116]
a.吸光度是在乙醇中测量的
[0117]
b.荧光发射光谱测定时的激发波长为650nm，溶剂为甲醇。
[0118]
c.使用mb的φf作为参考[φf＝0.04，甲醇]。
[0119]
(2)光稳定性
[0120]
良好的光稳定性是确保光敏剂在光照激发下不断生成ros的前提条件，可以有效避免光照后光敏剂分解造成ros生成速率随着光照时间延长而降低。用led光源(630nm，106mw
·
cm-2
)对化合物(5μm)持续照射，利用紫外可见光分光光度计测定化合物在200-800nm的吸收光谱。通过对比不同照射时间后600-800nm处最大吸收值的变化，评估化合物的光稳定性。
[0121]
图4为本发明噻吩-吩噻嗪化合物的光解图，浓度均为2μm，激发光为630nm；其中，(1)为mb；(2)为本发明化合物i-3。其他化合物的结果图与化合物i-3的类似。由图可见，本发明噻吩-吩噻嗪化合物的最大吸收值随着照射时间的延长未出现明显的变化，具有相对于mb显著优异的光稳定性，这是因为本发明噻吩-吩噻嗪化合物结构中引入了噻吩结构，其可显著降低吩噻嗪化合物的光解速率，增强了吩噻嗪化合物的光稳定性。
[0122]
实施例7：噻吩-吩噻嗪化合物的生物活性
[0123]
(1)细胞培养：huvec细胞(人脐静脉内皮细胞)、a549细胞(人肺癌细胞)、mcf-7细胞(人乳腺癌细胞)、hela细胞(人宫颈癌细胞)和4t1细胞(小鼠乳腺癌细胞)在含有10％胎牛血清和1％青霉素-链霉素的dmem高糖培养基中培养，培养温度为37℃，二氧化碳含量5％。取对数生长期的huvec细胞、a549细胞、mcf-7细胞、hela细胞和4t1细胞分别接种于96孔板，每孔约1
×
104细胞，37℃和5％ co2条件下孵育过夜。
[0124]
(2)暗毒性测定：将细胞用不同浓度的本发明化合物在暗环境中孵育24小时，并通过cck-8法测定确定细胞活力。
[0125]
(3)光毒性测定：将细胞用不同浓度的本发明化合物在黑暗中孵育1小时，pbs冲洗后，加入新鲜培养液，630nm led光照射细胞(光剂量3.2j
·
cm-2
)。然后将细胞在暗环境中孵育24小时，并通过cck-8法测定确定细胞活力。
[0126]
测试结果如表2-表3和图5-图6所示。
[0127]
表2噻吩-吩噻嗪化合物在肿瘤细胞中的光毒性和暗毒性
[0128][0129]
表3噻吩-吩噻嗪化合物在huvec细胞中的暗毒性
[0130][0131][0132]
由图5-图6可见，本发明噻吩-吩噻嗪化合物在光照条件下的细胞毒性明显大于暗条件下，并表现出良好的光照时间依赖性，证实了良好的光控制细胞毒性反应。这也是pdt的优点之一，可以通过延长光照时间达到治疗所需的光毒性。
[0133]
由表2-表3可见，本发明的噻吩-吩噻嗪化合物具有优异的光动力学活性。其中，光毒性和暗毒性的比值为光治疗指数(pi)，光治疗指数越大，代表光敏剂的安全阈值越高；在4t1细胞中，本发明化合物与mb的ic
50
值相比，光毒性可达mb的74.35倍，而pi值可达mb的24.46倍，因此，本发明化合物具有比mb显著增强的治疗效应。
[0134]
而在huvec细胞中，本发明噻吩-吩噻嗪化合物的暗毒性ic
50
值比在肿瘤细胞中的ic
50
值低，说明本发明噻吩-吩噻嗪化合物对肿瘤细胞具有更高的选择性。
[0135]
实施例8：噻吩-吩噻嗪化合物的光敏效率
[0136]
通过光敏化的单线态氧产生效率是评价光敏剂的重要指标。本实施例采用了常规的稳态方法使用1,3-二苯基异苯并呋喃(dpbf)作为清除剂，其与单线态氧不可逆地反应以引起dpbf的衰减，dpbf的衰减速率反映了1o2的产生效率。通过uv/vis光谱法测量在多个照射时间段时dpbf在etoh中的浓度。将药物溶液(2μm在etoh中)用630nm led灯(106mw/cm2)照射，结果如图7所示。由图可见，本发明的噻吩-吩噻嗪化合物在光照条件下快速有效生成1o2，其中，化合物i-3在20s的照射下即可实现80％的光敏效率。
[0137]
以二氯二氢荧光素二乙酸酯(dcfh-da)为清除剂，用流式细胞仪检测细胞内ros的产生，以检测本发明噻吩-吩噻嗪化合物的细胞内活性氧(ros)产生效率。结果如图8所示。
由图可见，相比于mb，本发明的噻吩-吩噻嗪化合物在0.5μm浓度时在光照射下在细胞中表现出较显著提高的ros水平，最高可达mb的ros水平的16倍。
[0138]
实施例9：噻吩-吩噻嗪化合物的小鼠肿瘤抑制效果
[0139]
选用7周龄，18g
±
1g的balb/c雌鼠(购自浙江维通利华实验动物技术有限公司)构建皮下乳腺癌(4t1)肿瘤模型。balb/c小鼠肿瘤体积约为100mm3开始体内抗肿瘤实验。balb/c小鼠肿瘤体积约为200mm3开始成像实验。
[0140]
(1)噻吩-吩噻嗪化合物在小鼠4t1皮下肿瘤中的分布检测
[0141]
将本发明化合物i-3用1
×
pbs配置成10mg/l的溶液，取瘤体积约为200mm3的balb/c小鼠，按照1.6mg/kg的量尾静脉注入荷瘤小鼠体内，在不同时间用odyssey clx拍摄像成像照片，激发光选择680nm，检测光为720nm，结果见图9。由图可见，本发明噻吩-吩噻嗪化合物1h后即可在肿瘤中逐渐积累，在2h在肿瘤中蓄积达到了最大，且在24h后基本不被检测到。说明本发明噻吩-吩噻嗪化合物在小鼠体内可以在24h以内被代谢完成。由于光敏剂长时间体内积累是pdt临床应用的一大障碍，例如卟吩姆钠在体内有长达十周左右的代谢时间，容易造成皮肤的光毒性。因此本发明噻吩-吩噻嗪化合物在24h内可以代谢完成，可有效解决上述现有pdt治疗中的代谢问题。
[0142]
(2)噻吩-吩噻嗪化合物抑制乳腺癌生长的在体实验
[0143]
取瘤体积为100mm3左右的balb/c小鼠，将荷瘤小鼠分为4组abcd，每组5只，a组和b组尾静脉注射1
×
pbs 100μl，另外c组和d组按照1.6mg/kg的量尾静脉注射化合物i-3；2h后用光源(655nm，300mw
·
cm-2
)照射b组和d组10min。在第2、4、8、12、16和21天分别测量小鼠的体重和肿瘤体积。21天时，对小鼠采用眼球取血法收集小鼠血液约0.8ml，其中0.4ml置于edta-2k抗凝管，另外0.4ml离心收集血清。图10为pdt后balb/c小鼠肿瘤体积的变化曲线。
[0144]
由图可见，与a组(pbs)、b组(pbs+光照)和c组(单独化合物i-3)相比，d组(化合物i-3+光照)中肿瘤体积的增长受到了明显抑制，小鼠肿瘤体积呈现出逐渐缩小的趋势，而单独的化合物i-3组并未表现出肿瘤生长抑制。因此，本发明噻吩-吩噻嗪化合物显示出巨大的光动力肿瘤治疗潜力。
[0145]
对4组荷瘤小鼠21天内体重进行检测，均呈现类似的增加趋势，表明本发明噻吩-吩噻嗪化合物的生物毒性较低。对小鼠经各种处理后21d进行血液生化分析，小鼠血清中、丙氨酸转氨酶(alt)、尿素氮(bun)、天冬氨酸转氨酶(ast)、尿酸(ua)未见明显异常，肝肾功能损害不明显。同时，主要器官的h&e染色分析，不同组之间都呈现出正常的细胞形态，说明小鼠内部组织未发生明显毒性损伤。因此，本发明噻吩-吩噻嗪化合物实现了超低副作用成功抑制肿瘤生长的效果。
[0146]
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种噻吩-吩噻嗪化合物或其药学上可接受的盐，其特征在于结构式如式i所示；其中，r1、r2、r4、r5相同或不同的分别独立为氢，卤素，取代或未取代的直链、支链或环状烷基链，取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的卤代烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的苄基、取代或未取代的苄氧基、取代或未取代的酰基、取代或未取代的磺酰基、取代或未取代的烃氧羰基、取代或未取代的烷基硅基、取代或未取代的苯基硅基、取代或未取代的芳基，或r1和r2与n成环为取代或未取代的杂环基或杂环芳基，或r4和r5与n成环为取代或未取代的杂环基或杂环芳基；r3、r6和r7相同或不同的分别独立选自氢、卤素、羟基、羧基、羰基、酯基、氰基、硝基、氨基、烷氧基、卤代烷基、烷基、烯基、炔基、环烃基或芳基；x为卤素原子。2.根据权利要求1所述的噻吩-吩噻嗪化合物或其药学上可接受的盐，其特征在于：所述取代的取代基相同或不同的分别独立选自氢、卤素、羟基、羧基、羰基、氰基、硝基、氨基、c1-c20的烷基、c1-c20的卤代烷基、c3-c20的酯基、c1-c20的烯基、c1-c20的炔基、c6-c20的芳基、c1-c20的烃氧基。3.根据权利要求1所述的噻吩-吩噻嗪化合物或其药学上可接受的盐，其特征在于具有式i所示结构式，其中：r1、r2、r4、r5相同或不同的分别独立为氢，卤素，取代或未取代的c1-c20的直链、支链或环状烷基链，c1-c20的取代或未取代的烷氧基、c1-c20的取代或未取代的卤代烷基、取代或未取代的c3-c20的烯基、取代或未取代的c3-c20的炔基、取代或未取代的苄基、取代或未取代的苄氧基、取代或未取代的c1-c20的酰基、取代或未取代的c1-c20的磺酰基、取代或未取代的c1-c20的烃氧羰基、取代或未取代的c1-c9的烷基硅基、取代或未取代的苯基硅基、取代或未取代的c6-c20芳基，或r1和r2与n成环为取代或未取代的杂环基或杂环芳基，或r4和r5与n成环为取代或未取代的杂环基或杂环芳基。4.根据权利要求1所述的噻吩-吩噻嗪化合物或其药学上可接受的盐，其特征在于具有式i所示结构式，其中：r3、r6和r7相同或不同的分别独立选自氢、卤素、羟基、羧基、羰基、酯基、氰基、硝基、氨基、c1-c10的烷氧基、c1-c10的卤代烷基、c1-c10的烷基、c1-c10的烯基、c1-c10的炔基、环烃基或芳基。5.根据权利要求1-4任一项所述的噻吩-吩噻嗪化合物或其药学上可接受的盐，其特征在于：r1、r2、r4、r5中的一个或一个以上氢原子相同或不同的分别被卤素、羟基、羧基、羰基、酯基、氰基、硝基、甲氧基、氨基、氟代甲基、甲基、乙基、烯基、炔基、环烃基或芳基取代。
6.根据权利要求1-4任一项所述的噻吩-吩噻嗪化合物或其药学上可接受的盐，其特征在于具有如下式ⅱ所示结构：7.一种药物组合物，其特征在于包含权利要求1-6任一项所述的噻吩-吩噻嗪化合物或其药学上可接受的盐，和一种或一种以上药学上可接受的载体或赋形剂。8.根据权利要求7所述的药物组合物，其特征在于：所述的赋形剂包括稀释剂、湿润剂、润滑剂、填充剂和防腐剂中的至少一种。9.根据权利要求7所述的药物组合物，其特征在于：药物分别采用常规方法制成各种药用剂型，所述剂型包括：片剂、胶囊剂、口服液、口含剂、冲剂、丸剂、丹剂、膏剂、混悬剂、酒剂、酊剂、糊剂、滴剂、贴剂、涂抹剂、凝胶剂、喷雾剂、气雾剂、粘膜制剂及注射液。10.权利要求1-6任一项所述的噻吩-吩噻嗪化合物或其药学上可接受的盐在制备光治疗药物或其先导化合物中的应用。

技术总结
本发明属于生物医学技术领域，特别涉及一种噻吩-吩噻嗪化合物及其合成方法和在制备光治疗药物中的应用。本发明提供了一种噻吩-吩噻嗪化合物或其药学上可接受的盐，其结构中噻吩结构被成功地融合到吩噻嗪骨架上，提供了一种全新的分子支架；该特殊结构表现出了优异的光动力活性，在近红外区域具有较强的波长吸收和良好的光稳定性，在红光下可以高效的生成ROS，因此可作为光敏剂进行使用。本发明的噻吩-吩噻嗪化合物具有较强的光毒性和较高的光治疗指数，表现出强的光动力抗肿瘤活性，并且未见明显的毒副作用，有望成为新一代可应用于临床的新型光敏剂，应用于制备光治疗药物或其先导化合物中。先导化合物中。先导化合物中。


技术研发人员：许川山 刘厚赫 代小艳
受保护的技术使用者：广州医科大学
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/7/21