СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БОРИРОВАННЫХ ПОРФИРИНОВ
METHOD OF PRODUCING BORATED PORPHYRINS

Область техники, к которой относится изобретение.
Изобретение относится к новым соединениям, а именно к карборанильным производным порфиринов, конкретно к карборанильным производным 5,10,15,20-тетрафенилпорфирина общей формулы I, и к способу их получения.
Указанные соединения наиболее эффективно могут быть использованы в качестве противоопухолевых агентов в борнейтронозахватной терапии (БНЗТ) и фотодинамической терапии (ФДТ) онкологических заболеваний.
Указанные соединения, их свойства и способ получения в литературе не описаны.
Существует много различных форм онкологических заболеваний, для которых доступные методы лечения неэффективны. По данным источника [1] комбинация хирургии с радиационным облучением опухоли приводит к излечиванию приблизительно 45% больных; химиотерапия приводит к выздоровлению около 5% больных. Около половины больных с выявленными злокачественными онкологических заболеваниями погибают от них. Повысить терапевтическую эффективность способен метод, обеспечивающий избирательность поражения опухоли при сохранении прилегающей критичной, нормальной ткани. Нейтрон-захватная терапия (НЗТ) является методом, удовлетворяющим указанным требованиям. Сущность этого метода состоит в том, что в опухоль вводится препарат, содержащий бор, гадолиний или другие элементы, обладающие значительным сечением захвата тепловых нейтронов. При последующем нейтронном облучении в результате захвата нейтронов в опухоли возникает мгновенное вторичное излучение, которое и поражает опухолевые клетки. В настоящее время в мире НЗТ имеет наибольшее применение при лечении опухолей мозга и меланомы и ряда других типов опухолей.
9
2
10
Использование НЗТ для ее лечения дает эффект на уровне 80-90% при пятилетней выживаемости. Можно ожидать, что НЗТ может стать эффективным методом лечения и многих других типов рака, таких как рак толстой и прямой кишки, простаты, молочной железы, легких и др. Для успешного применения НЗТ необходимо иметь: 1. Пучок тепловых нейтронов с плотностью потока порядка 10 н/см×c. Для глубоко расположенных опухолей необходим пучок эпитепловых нейтронов с энергией ~10 кэВ. Поэтому технологию НЗТ развивают почти все страны, имеющие исследовательские реакторы. Наличие препарата с высоким содержанием бора, который обладал бы определенной туморотропностью и долгое время удерживался бы ней с тем, чтобы обеспечить концентрацию изотопа, B, равную 35-40 мкг на грамм опухоли, является необходимой предпосылкой внедрения метода НЗТ в практику.
Уровень техники
Известны описания использования замещенных порфиринов для диагностики и лечения онкологических заболеваний, основанные на высокой туморотропности этого класса соединений.
Известно соединение, структура которого аналогична структуре заявляемого соединения (Ol'shevskaya V.A., Zaitsev A.V., Luzgina V.N., Kondratieva T.T., Kononova E.G, Petrovskii P.V., Mironov A.F., Kalinin V.N., Shtil A.A. / Novel boronated derivatives of 5,10,15,20-tetraphenylporphyrin: Synthesis and toxicity for drug-resistant tumor cells // Bioorg. Med. Chem., 2006, Vol.42, pp.109-120) формулы II.
Соединение II получают путем взаимодействия хлорангидрида 9-o-карборанилуксусной кислоты и 5,10,15,20-тетракис(n-аминофенил)порфирина в растворителе: смеси хлористого метилена и пиридина в присутствии 4-диметиламинопиридина. Хлорангидрид 9-o-карборанилуксусной кислоты получают трудоемким 4-стадийным способом из o-карборана (Р.П. Евстигнеева, В.Н. Лузгина, В.А. Ольшевская, Л.И. Захаркин / Синтез o- и м-карбораносодержащих производных 5,10,15,20-тетра(n-аминофенил)порфирина // ДАН, 1997, Т.357, №5, С.637-639. Л.И. Захаркин, В.А. Ольшевская, Р.П. Евстигнеева, В.Н. Лузгина, Л.Е. Виноградова, П.В. Петровский / Синтез 5,10,15,20-тетра[3-(o- и м-карборанил)бутил]порфиринов, содержащих σ-связь С-В. // Изв. АН., Сер. хим., 1998, №2, С.347-349.).
Известны карборанилпорфирины общей формулы III, которые получают конденсацией Ротемунда карборановых бензальдегидов (получаемых многостадийным способом в жестких условиях) с пирролом при кипячении в пропионовой кислоте с выходом 30% (M.G.H. Vicente, B.F. Edwards, SJ. Shetty, Y. Hou, J.E. Boggan / Synthesis and Preliminary Biological Studies of Four meso-Tetra[(mVfo-carboranylmethyl)phenyl]porphyrins // Bioorg. Med. Chem., 2002, Vol.10, pp.481-492).
Хотя соединения формул II и III проявляют низкую темновую токсичность и нетоксичны для неопухолевых клеток в концентрациях до 100 мкмоль, их использование в медицине для БНЗТ и ФДТ вряд ли возможно, так как их получение представляет собой многостадийный процесс с низким выходам на нескольких стадиях.
Известны металлокомплексы карборанилпорфиринов формулы IV, обладающие противоопухолевой активностью в отношении отдельных видов опухолей (М. Muira, P.L. Micca, C.D. Fisher, C.R. Gordon, J.C. Heinrichs, D.N. Slatkin / Evaluation of Carborane-Containing Porphyrins as Tumour Targeting Agents for Boron Neutron Capture Therapy // The British Journal of Radiology, 1998, vol.71, pp.773-781).
Известны металлокомплексы карборанилпорфиринов, обладающие противоопухолевой активностью (патент РФ №2236411), но высокая темновая токсичность ограничивает возможности их использования в БНЗТ и ФДТ.
Известны металлопорфирины, которые могут быть использованы в качестве радиосенсибилизаторов в лучевой терапии рака (патент РФ №2310447).
Особенно перспективными в этом отношении являются комплексы порфиринов с переходными металлами. В патенте «Иттербиевые комплексы тетрапиразолилпорфиринов как флуоресцентные метки для диагностики злокачественных новообразований» [2], являющемся ближайшим аналогом нашей разработки, приводятся методы получения металлокомплексов порфиринов и их использования в диагностике онкологических заболеваний. В источнике [3] указывается, что комплексы порфиринов с иттербием обладают люминесценцией в ближней ИК-области спектра (960-1040 нм), соответствующей переходам 2F5/22F7/2. В этой связи подобные ИКП представляют интерес для решения медицинских задач. Спектры люминесценции биологических объектов регистрируют в ближней ИК-области спектра (900-1050 нм) [4]. В патенте США [5] описан способ синтеза водорастворимых металлокомплексов тексафиринов (расширенные порфирины с 5 атомами азота) с рядом лантаноидных элементов. В патенте США [6] комплексы тексафиринов с ионами Gd использовали для ФДТ и ЯМР-томографии, а также испытывали их in vivo в дозе 10 мг/кг веса мышей и in vitro на культуре клеток. Соединения селективно накапливаются в опухоли, что позволяет эффективно поражать ее облучением через 7 дней после введения препарата. В патенте Германии [7] металлокомплексы порфиринов с лантаноидами, синтезированные на основе производных тетрафенилпорфирина и содержащие различные органические основания, аминокислоты или амиды аминокислот, использовались для выявления опухолей с помощью ЯМР, рентгенографии, фото- и радиодиагностики, а также для ФДТ. Известен также патент РФ [8], где в качестве контрастных веществ использованы иттербиевые комплексы 2,4-диметоксигематопорфирина IX, тетрасульфофенилпорфирина и 5,10,15,20-тетракис(4-карбоксифенил)порфирина.
10
Ни один из перечисленных методов не предназначен для введения в молекулы порфиринов атомов B, что не позволяет использовать их для получения препаратов для НЗТ. В то же время данные этих работ демонстрируют высокую туморотропность порфиринов, что позволяет с успехом использовать их в качестве адреса для доставки атомов бора в опухоль при условии введения в них многоядерных борных кластеров-карборанов.
10
Техническим результатом изобретения является создание новых соединений, используемых в качестве носителя атомов B для НЗТ злокачественных новообразований, которые позволяют увеличить генотоксичность препарата, снизить дозы вводимого препарата при сохранении высоких значений коэффициента контраста (отношение содержания порфирина в опухоли к содержанию порфирина в соседней здоровой ткани).
Осуществление изобретения
Задача изобретения решается карборанильными производными 5,10,15,20-тетрафенилпорфирина формулы I, содержащих гидролитически устойчивую сульфидную связь, в которых R выбран из группы меркаптокарборана с 5,10,15,20-тетра(n-трифторметансульфонилметилоксифенил)порфирином в условиях палладиевого катализа при кипячении в безводном толуоле при перемешивании в атмосфере инертного газа с последующим выделением готовых продуктов известными методами.
Реакцию осуществляют по следующей схеме:
Выходы заявляемых соединений составляют 80-90%. Реакции проводят в атмосфере инертного газа, такого как аргон или азот. Исходные вещества и реагенты, необходимые для синтеза заявляемых соединений, являются коммерчески доступными, например 5,10,15,20-тетракис(4-гидроксифенил)порфирин (Aldrich, 477567),), o-карборан (Aldrich, 288187).
Изобретение иллюстрируется конкретными примерами его осуществления, приведенными ниже.
1
19
3
3
Пример 1. Получение 5,10,15,20-тетракис(n-трифторметансульфонил метилоксифенил)порфирина (Фиг.1). К суспензии 100 мг (0,147 ммоль) порфирина 1 в 20 мл сухого хлористого метилена в атмосфере аргона прибавляют 0,1 мл пиридина (1 ммоль), затем при температуре -15°C по каплям приливают 0,282 мл раствора ангидрида трифторметансульфоновой кислоты (1 ммоль) в 1 мл хлористого метилена. Раствор перемешивают при комнатной температуре 24 часа, осадок отфильтровывают, растворитель отгоняют в вакууме, продукт очищают колоночной хроматографией в системе хлороформ - гептан 2:1. Выход 177 мг (90%). Спектр H ЯМР (δ, м.д., CDCl): 8.81 (c, 8H, β-пиррол), 8.29 (д, J=8,68 Гц, 8H, o-Ph), 7.70 (д, J=8,68 Гц, 8Н, м-Ph), -2.89 (c, 2H, NH). Спектр F ЯМР (δ, м.д., CDCl): -72.55 (с, 12F).
2
3
Пример 2. Получение карборанилпорфиринов (Фиг.1, соединения 3 и 4). В 10 мл абсолютного толуола растворяют 60 мг (0,0497 ммоль) 5,10,15,20-тетракис(n-трифторметансульфонилметилоксифенил)порфирина, затем последовательно добавляют 8 мкл (0,0597 ммоль) диизопропилэтиламина (DIPEA), 43 мг (0,248 ммоль) соответствующего 9-меркаптокарборана, 2,2 мг (0,0039 ммоль) 1,1'-бис(дифенилфосфино)ферроцена (dppf) и 1,9 мг (0,0020 ммоль) трис(дибензилиденацетон)дипалладия (Pd(dba)). Реакционную смесь кипятят в атмосфере Ar в течение 12 часов, растворитель отгоняют в вакууме, продукт очищают колоночной хроматографией на силикагеле в системе хлороформ - гептан 3:1.
-1
1
11
9
3
3
5,10,15,20-Тетракис[n-(м-карборан-9-ил)тиофенил]порфирин (Фиг.1, соединение 3). Выход: 52 мг (80%). ИК-спектр, (ν, см): 2589 (вал. BH). Спектр H ЯМР (δ, м.д., CDCl): 8.86 (с, 8H, β-пиррол), 8.09 (д, J=7.31 Гц, 8Н, o-Ph), 7.90 (д, J=7.31 Гц, 8Н, м-Ph), 3.04 (уш.с., 8H, CH карборана), -2.83 (с, 2Н, NH). Спектр B ЯМР (5, м.д., CDCl): 0.97 (с, 1B, B), -6.14 (д, 2B, J=148 Гц), -9.43 (д, IB, J=155 Гц), -12.89 (д, 2B, J=145 Гц), -13.76 (д, 3B, J=169 Гц), -17.42 (д, 1B, J=182 Гц).
-1
1
11
9
3
3
5,10,15,20-тетракис[n-(o-карборан-9-ил)тиофенил]порфирин (Фиг.1, соединение 4). Выход: 55 мг (85%). ИК-спектр, (ν, см): 2599 (вал. BH). Спектр H ЯМР (δ, м.д., CDCl): 8.89 (с, 8Н, β-пиррол), 8.15 (д, J=7.30 Гц, 8H, o-Ph), 7.85 (д, J=7.30 Гц, 8Н, м-Ph), 4.68 (уш.с, 4H, CH карборана), 4.59 (уш.с., 4H, CH карборана) -2.76 (с, 2Н, NH). Спектр B ЯМР (δ, м.д., CDCl): 7.07 (с, 1B, B), -2.86 (д, 2B, J=144 Гц), -8.88 (д, 3B, J=147 Гц), -14.52 (д, 4B, J=177 Гц).
Все полученные карборанильные производные представляют собой микрокристаллы темно-красного цвета, хорошо растворимые в диметилсульфоксиде ацетоне, ацетонитриле, хлороформе, хлористом метилене.
Соединения Ia, b не вызывали гибель клеток в концентрациях до 25 мкМ в течение 72 час, поэтому они могут быть применимы для ФДТ, а высокое содержание бора делает их перспективными для БНЗТ.
Графические изображения
Фиг.1
Краткое описание графических изображений
Фиг.1. Структурные формулы производных порфирина, служащих промежуточными соединениями при введении борных кластеров:
1. Исходный 5,10,15,20-тетракис(4-гидроксифенил)порфирин.
2. 5,10,15,20-Тетракис(п-трифторметансульфонилметилоксифенил)порфирин.
3. Карборанилпорфирины
Источники информации
1. Scully С, Porter S. Oral cancer // BMJ. 2000. 321(7253): 97-100.
2. Румянцева В.Д., Маркушев В.М., Панас А.И. и др. Иттербиевые комплексы тетрапиразолилпорфиринов как флуоресцентные метки для диагностики злокачественных новообразований // Патент РФ №2372099. Опубл. 10.11.2009.
3. Соловьев К.Н., Цвирко М.П., Качура Т.Ф. Внутримолекулярная миграция энергии в комплексах лантаноидов с порфиринами // Оптика и спектр. 1976; Т.40. 4. C.684-690.
4. Таубер А.Ю., Нижник А.Н., Миронов А.Ф., Гайдук М.И., Григорьянц В.В. Фотофизическая активность порфириновых сенсибилизаторов в водных растворах // Биофизика. 1989. Т.34. 3. С.364-367.
5. Mody T.D., Galanter J. // Патент США 7112671, кл. МПК C07D 487/22, НКИ 540/145, опубл. 26.09.06.
6. Sessler J.L, Gregory W.H., Mody T.D. // Патент США 5994535, кл. МПК C07D 487/22, НПК 540/472, опубл. 30.11.1999.
7. Niedball U., Gries Н., Conrad J. At al. // Заявка ФРГ 3809671, кл. МПК C07D 487/22, выложена 28.09.89.
8. Румянцева В.Д., Миронов А.Ф., Сапронова Е.В. и др. Способ исследования малигнизации тканей у экспериментальных животных // Патент РФ №1621720 опубл. 09.07.1995.