БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ, 1995, том 21, № 3, с. 230 - 23.Ф-
УДК 547.979.733
СИНТЕЗ МОДЕЛЬНЫХ ПОРФИРИН-ХЛОРИНОВЫХ ДИМЕРОВ С ПРОСТОЙ ЭФИРНОЙ связью
© 1995 г. Е. Г. Левнисон, А. Ф. Миронов
Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова,
117571, Москва, пр. Вернадского, 86 Поступила в редакцию 10.06.94 г.
Осуществлен синтез порфирин-хлориновых димеров с простой эфирной связью, обладающих интенсивной полосой поглощения в области 670 - 700 нм. В качестве гидрофобного компонента ди-меры содержат октаэтилпорфирин, а в качестве гидрофильного - производное хлорофилла - пурпурин 18. Раскрытие ангидридного цикла в последнем приводит к хлорину р6 и его триметиловому эфиру. Щелочным гидролизом димеров получены производные с различной степенью амфифиль-ности для изучения закономерностей проникновения и накопления фотосенсибилизаторов в злокачественных тканях.
Ключевые слова: фотосенсибилизатор, димерные порфирины, гетеродимер, октаэтилпорфирин, пурпурин 18, хлорин р6, амфифильность.
Димерные порфирины, соединенные между собой достаточно прочными ковалентными связями, весьма перспективны для изучения процессов преобразования энергии в природе, создания селективных катализаторов, а также в качестве фотосенсибилизаторов для диагностики и лечения злокачественных новообразований. Последний метод, получивший название "фотодинамическая терапия рака", основан на способности этих соединений накапливаться в опухолях и при последующем облучении голубым светом ярко флуоресцировать, обнаруживая даже небольшие новообразования. Облучение светом красной области позволяет уничтожать опухоль, не затрагивая окружающую нормальную ткань. В этом методе обычно используются препараты на основе гема-топорфирина ("Фотофрин 2", США-Канада; "Фо-тосан", ФРГ; отечественный "Фотогем"), представляющие собой сложные смеси moho-, ди-, тримерных и высших олигомерных порфиринов.
Многочисленными исследованиями [1 - 3] было показано, что активным началом в этих препаратах являются димерные, тримерные и высшие олигомерные порфирины с простой эфирной связью между макроциклами. По-видимому, меньшую роль играют олигомеры с иными типами связей. Известно несколько вариантов синтеза подобных димеров [1, 2]. Их отличают сравнительно низкие выходы целевых продуктов и недостаточная региоселективность.
В нашей лаборатории ранее был предложен метод направленного синтеза соединений этого ряда [4, 5]. Он основан на активации а-гидрокси-этильной группы порфирина путем превращения
его в трифторацетат, который затем конденсируют с любым гидроксипорфирином в димерные или тримерные порфирины. При этом выходы получаемых соединений (65 - 75% для димеров) значительно превышают описанные в литературе. Изучение свойств димерных и тримерных порфиринов показало достаточную устойчивость простой эфирной связи в нейтральной, щелочной и умеренно кислой средах.
Данная работа посвящена синтезу несимметричных димеров, включающих наряду с пор-фириновым хлориновый макроцикл. Хлорины представляют особый интерес как возможные фотосенсибилизаторы второго поколения [6], обладающие высоким молярным коэффициентом поглощения основной полосы в длинноволновой части спектра, для которой ткани более "прозрачны", Создание несимметричного порфи-рин-хлоринового димера дает возможность объединить в одной молекуле спектральные преимущества хлоринов и селективность к опухоли, характерную для олигомерных порфиринов.
В качестве гидрофобного компонента для синтеза гетеродимеров выбран октаэтилпорфирин, а в качестве гидрофильного - производное природного хлорофилла - пурпурин 18. Последний привлекает не только из-за поглощения в области 700 нм, но также из-за наличия разных функциональных групп, позволяющих синтезировать необходимые производные и димеры с заданными свойствами. Присутствие в молекуле пурпурина 18 одного винильного заместителя создает возможность направленного синтеза димеров с простой эфирной связью, а раскрытие ангидридного
СИНТЕЗ МОДЕЛЬНЫХ ПОРФИРИН-ХЛОРИНОВЫХ ДИМЕРОВ
231
цикла приводит к образованию соединения, содержащего три карбоксильные группы. Таким образом, возможно получение гетеродимеров, содержащих наряду с порфириновой частью молекулы в качестве хлориновой пурпурин 18, хлорин р6 и его эфиры, т.е. соединения с различной степенью амфифильности, что позволяет изучить проницаемость и накопление сенсибилизатора в клетке в зависимости от наличия в молекуле гидрофильных и гидрофобных заместителей [7-9].
Необходимый для синтеза гетеродимеров (X - гидроксиэ ти л ге пта этил п орфир и н (I) получен перегруппировкой ди ги дрок сиоктаэти л хл ор ин а в диоксане в присутствии соляной кислоты по методу, разработанному С, Чангом с сотрудниками [10], д и г и др ок|ио ктаэтил хл ор ин, в свою очередь, приготовлен окислением октаэтилпорфирина тетра-оксидом осмия [11].
(I) R = Н
(II) R = COCF3
\ Н / N
А 1
(н J
/ 0 COOR
(VII) R = ] (VIIi) R =
Пурпурин 18 (III) получен при щелочном окислении зеленых пигментов биомассы высших растений в соответствии с общей методикой [б]. В наших условиях при использовании отходов переработки наперстянки, принимая во внимание присутствие в исходном сырье не только производных хлорофилла и их алломеризованных форм, но также каротиноидов, липидов и других примесей, оптимальным оказалось окисление кислородом воздуха пигментной пасты в 10% спиртовом растворе щелочи при 80°С, Последующее подкислениё реакционной массы, экстракция каротиноидов петролейным эфиром и хромато-графическая очистка привели к пурпурину 18 (III) с общим выходом 22%, При раскрытии в щелочной среде ангидридного цикла пурпурина 18 и последующей этерификации диазометаном образовался триметиловый эфир хлорина р6.
СООМе
(V) R = СН=СН2
(VI) R = СН(ОН)СН3
COOR'
(IX) R = R' = Ме
(X) R = Ме, R' = Н
(XI) R = R' = К
соон
(III) R = СН=СН2
(IV) R = СК(ОН)СН3
Н
Ме
(II) + (IV) (VII) (П) + (VI) — (IX) (VII)—- (VIII), (XI) (IX) - (X)
232
ЛЕВИНСОН, МИРОНОВ
Синтез а-гидроксипроизводных пурпурина 18 (IV) и хлорина р6 (VI) осуществлен путем обработки соответствующего хлорина 40% НВ г/Ас ОН с последующим гидролизом бромнроизводного.
Гетеродимеры получены конденсацией три-фторацетата порфирина (II) с соответствующим гидроксихлорином в присутствии каталитических количеств 4-диметиламинопиридина. Образование димеров в реакционной массе подтверждено аналитической гель-хроматографией [3]. Препаративная гель-хроматография позволила выделить полученные димерные фракции, охарактеризовать их методами масс-спектрометрии и электронной спектроскопии. Выделенные соединения применяли в качестве хроматографических стандартов для препаративной тонкослойной хроматографии, проводимой в дальнейшем при наработке димеров.
Реакции димеризации протекают с высокой диастереоселективностью. В случае днмера пор-фирин-хлорин рь, триметиловый эфир (IX) при аналитической хроматографии реакционной массы отчетливо различимы два основных изомера в соотношении 60 : 35, а два других в сумме составляют не более 5%, димер порфирин-пурпурин (VII) также представляет собой смесь двух основных изомеров в соотношении 60 : 40. Образование диастереомеров обусловлено наличием асимметрических центров у обоих исходных мономеров. Вводимые в реакцию конденсации а-гидрокси-этилхлорины (IV) и (VI) сами состоят из смеси диастереомеров, поскольку получены через гидро-бромирование по винильной группе производных природных порфиринов с определенной конфигурацией хиральных атомов в положениях 17 и 18. Это подтверждается расщеплением сигналов в спектре ПМР соединения (IV).
Димеры (VII) и (IX) преобразованы в производные с различной гидрофильностью. Раскрытие в присутствии щелочи ангидридного цикла в молекуле димера, содержащей пурпурин (VII), приводит к образованию трикалиевой соли (XI), при обработке этого же димера (VII) диазомета-ном образовался метиловый эфир (VIII). Щелочным гидролизом димера (IX) достигается селективное омыление только одной из трех группировок сложного эфира хлорина р6 (по остатку пропионовой кислоты), в результате чего образуется диметиловый эфир (X). Таким образом, полученные соединения различаются количеством свободных и этерифицированных карбоксильных групп, что, по-видимому, существенно для изучения влияния амфифильности сенсибилизаторов на их накопление в опухоли.
Все синтезированные соединения переданы для проведения биологических испытаний в Онкологический институт им. П.А. Герцена.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Электронные спектры для растворов веществ в СНС13 сняты на спектрофотометрах Shimadzu UV-240 (Япония) и Beckman DU 8 (США). Температура плавления определена с помощью прибора Koffler Bohetius (Германия). Масс-спектры получены на приборе МСБХ (SELMI, Украина) [12] методом плазменно-десорбционной масс-спектрометрии в сочетании с времяпролетным анализатором. Спектры ПМР записаны на приборе Broker MSL 200 (200 МГц) в дейтерохлороформе, химические сдвиги определены относительно те-траметилсилана. Гель-хроматографию проводили на хроматографе фирмы Laboratorni Pristroje Praha (Чехо-Словакия) на геле Fractogel HW-40(S) фирмы Merck (Германия) в системе толуол-диме-тилсульфоксид-уксусная кислота (1 : 1 : 1) на колонках размером 8 х 800 мм (аналитическая) и 24 х 800 мм (препаративная). Аналитическую высокоэффективную жидкостную хроматографию проводили на жидкостном хроматографе фирмы Knauer (Германия). Колонка 3 х 250 мм, Ну-persil ODS 6 мкм, элюент - метанол-вода (9 • 1) + 2% (но объему) трифторуксусной кислоты. Для колоночной хроматографии применяли силикагель L 40/100 и L 100/160 (Lachema). Аналитическую ТСХ проводили на пластинах HPTLC-Kieselgel 60 (Merck). Для препаративной ТСХ применяли силикагель 60 Н (Merck) на пластинах 20 х 20 см с толщиной слоя 1 мм. В качестве исходного сырья для получения пурпурина 18 использовали пигментную пасту из наперстянки пурпуровой (Digitalis purpurea L.), являющуюся промышленным отходом производства целанида. Содержание зеленых пигментов составляло 3 - 5%.
2,7,12,18-Тетраметил-3-винил-8-этил-13,15-(ан-гидро)-17-(2-карбоксиэтил)-17а,18Р-дигидр
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.