[发明专利]混合溶剂体系合成阳离子型水溶性卟啉及金属卟啉类化合物的方法

说明书

技术领域

本发明属于卟啉类化合物的合成技术领域，具体涉及一种利用meso-四（4-吡啶基）卟啉作为前驱物在混合溶剂体系中合成阳离子型水溶性卟啉类化合物及金属卟啉类化合物的方法。

背景技术

卟啉（porphyrin）是生物体内的一种具有大共轭环状结构的化合物，其基本骨架是由四个吡咯环通过次甲基相连形成的环状共扼大分子，其中心的四个氮原子可以与金属离子结合生成非常稳定的有机配合物，即金属卟啉。如今，随着卟啉和金属卟啉合成的发展，它们在仿生化学、催化、太阳能利用、特种材料、医学和分析化学等方面有着越来越重要的作用和应用。

近年来，卟啉及金属卟啉DNA的相互作用已成为研究的热点，卟啉及金属卟啉可用于DNA的足迹法、端链酶抑制剂的设计、DNA/RNA 杂交的稳定、DNA的三螺旋和四螺旋、抗病毒试剂的开发以及DNA/RNA的选择性切割试剂的开发等。此外，卟啉类化合物也具有良好的DNA光断裂特性，它可以插入DNA碱基对之间，并以不同的作用机制使 DNA断裂。金属卟啉具有切割DNA和核酸酶的活性，也是DNA结构和动力学研究中非常好的探针。卟啉及金属卟啉化合物的抗癌活性与其能够和DNA相互作用有关。因此，对卟啉及金属卟啉与DNA相互作用的研究将有助于更深地认识DNA本身的结构和功能，有助于卟啉及金属卟啉在医学上的应用，如抑制艾滋病毒、流感病毒以及光动力学治疗癌症等，对认识很多疾病的治病机制和药物的设计也起到非常重要的作用。DNA是水溶性物质，而卟啉大环是脂溶性的，因此对水溶性卟啉的研究尤为重要。

水溶性卟啉及金属卟啉化合物的生物活性已日益引起人们的关注，常见的制备水溶性卟啉的方法主要有离子化法、糖苷化法、蛋白质和肽偶联法。McCarthy、Mailard和Vedachalam等分别报道了通过在卟啉meso-位引入氨基酸、糖苷和半乳糖等水溶性基团，改善卟啉的水溶性的工作；Giuntini、Serra和Amessou等人则通过合成蛋白质、氨基酸或肽偶联卟啉的方法来改善卟啉的水溶性。这些水溶性基团通过酰化或取代等简单的有机反应被引入到卟啉体系中，有效的改善了卟啉的水溶性，同时对于改善卟啉化合物的光谱吸收以及靶向性都有着积极的作用。但这两类方法制备的非离子型水溶性卟啉，首先要求选择含有活性基团的卟啉作为前驱物，这无疑使得成本大大提高；其次引入的糖类、蛋白质或多肽等基团都有较大的分子量，使得整个体系的位阻增大，细胞穿透性降低；再次是水溶性卟啉的提纯分离较为繁琐。Gros等人报道了利用简单卟啉制备水溶性卟啉的方法，第一种通过含羧酸脂基卟啉脂基水解的方法制备水溶性卟啉；第二种是将四苯基卟啉磺酸化的方法，引入磺酸根使卟啉变为水溶性；第三种利用meso-四（4-吡啶基）卟啉为前驱物，通过和卤化物烃类反应得到离子化的水溶性卟啉。前两种方法得到的是阴离子型卟啉，后一种方法得到的是阳离子型卟啉。研究表明：阳离子型卟啉及其金属化合物比阴离子型卟啉具有更优异的生物活性。这类阳离子型卟啉不仅具有抗病毒、抗细菌的活性，而且在癌症与肿瘤的光动力学疗法中具有诱人的前景。该种方法的成本较低，但是反应的产率以及离子化后的除盐和提纯是一项较为繁琐的工作。

综上所述，目前所报道的水溶性卟啉的合成方法大多过程较为繁琐，并且反应后期的提纯增加了生产成本。利用简单卟啉作为前驱物，通过简单的操作步骤合成纯化水溶性卟啉的方法还没有相关报道。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种工艺简单、条件温和、可一次性量产并且纯化方法简单的混合溶剂体系合成阳离子型水溶性卟啉及金属卟啉类化合物的方法。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，混合溶剂体系合成阳离子型水溶性卟啉类化合物的方法，其特征在于具体步骤为：将meso-四（4-吡啶基）卟啉和卤化物RX溶于N,N-二甲基甲酰胺和甲醇的混合溶剂中，在氩气保护下加热回流10-20h，时间分辨质谱监测原料反应完全，减压蒸馏除去溶剂，用水和丙酮重结晶得到阳离子型水溶性卟啉类化合物，该合成过程中的反应方程式为：

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进一步优选，所述的卤化物为碘甲烷或溴代缩乙二醇单甲醚，该卤化物与meso-四（4-吡啶基）卟啉的摩尔比为4-10:1。

进一步优选，所述的卤化物的用量与该卤化物的沸点相关，其中低沸点的卤化物与meso-四（4-吡啶基）卟啉的摩尔比为6-10:1，高沸点的卤化物与meso-四（4-吡啶基）卟啉的摩尔比为4.2:1。