一种有机金属钌大环配合物及其制备方法与应用

1.本发明涉及生物医药领域，具体涉及一种有机金属钌大环配合物及其制备方法与应用。


背景技术：

2.荧光成像技术在基础研究和生物医学领域有着十分广泛的作用。与现有的其他成像技术相比，该技术具有非侵入性、实时成像等优势。近红外二区(1000-1700nm)荧光成像技术相比于传统的近红外一区(700-900nm)荧光成像，组织穿透深度更深，成像信噪比更高。因此，利用近红外二区荧光成像技术，将精准成像应用在疾病诊断和疾病监测中，能够实时评估疾病治疗效果。
3.目前，恶性肿瘤是位于人类心血管疾病之后的第二大致死疾病。化疗、光动力治疗(pdt)和光热治疗(ptt)已被广泛应用于肿瘤治疗的基础研究和临床应用中。化疗虽然作为治疗肿瘤的常规手段，但是存在毒副作用大、耐药性高的问题。pdt是光照射光敏剂后，激活周围环境中的氧，通过产生的活性氧可以诱导癌细胞死亡。ptt是光照射光敏剂后产生热量，利用高温消融癌细胞。可控性的pdt和ptt都是针对局部病灶部位，可以弥补化疗药物对健康组织产生副作用的缺陷，同时也能够克服耐药性的问题。因此，通过化疗/ptt/pdt联合治疗可以达到最佳治疗效果。
4.顺铂、卡铂、奥沙利铂等金属铂配合物是临床肿瘤治疗中应用最广泛、最有效的化疗药物。据估在50％以上的肿瘤治疗方案中使用了此类药物，但是铂类药物具有较高的神经毒性、肝毒性、肾毒性等。而金属钌配合物因其细胞毒性低、抗肿瘤活性高以及具有抗肿瘤转移等诸多优点，被认为是一种很有前途的新型抗癌药物。迄今为止，两种芳烃钌配合物nami-a和kp1019及其钠盐kp1339已被广泛应用于临床化疗实验。芳烃钌配合物tld1433是在2018年完成临床ii期试验阶段的多吡啶钌配合物，被用于非肌肉浸润膀胱癌光动力治疗中。
5.然而现阶段报道的大多数芳烃钌配合物发射波长较短，摩尔消光系数较低，对组织穿透能力弱，很难动态可视化示踪其在体内的递送、分布及代谢。为了进一步提高肿瘤的治疗效果，迫切需求一种具有联合治疗效果的芳烃钌配合物。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种新的具有近红外二区发光性质的有机金属钌大环配合物。
7.为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种有机金属钌大环配合物，该配合物具有式(i)所示的结构：
[0008][0009]
其中，在式(i)中，
[0010]
x1、x2各自独立地选自s或se；
[0011]
r1、r2、r3、r4、r5、r6各自独立地选自h、c
1-10
的烷基、苯基、卤素、中的至少一种，且z为c
1-6
的直链烷氧基，m为1-10的整数；
[0012]
(a-)为(pf
6-)、(cf3so
3-)、(clo
4-)或(bf
4-)；
[0013]
y1、y2各自独立地选自取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚噻吩基、式(q1)所示的基团、式(q2)所示的基团和式(q3)所示的基团中的至少一种；且各个n各自独立地选自1-18的整数；
[0014]
y1、y2中任选含有的取代基各自独立地选自h、c
1-18
的烷基、c
1-18
的烷氧基。
[0015]
本发明的第二方面提供一种制备式(i)所示的有机金属钌大环配合物的方法，该方法包括：在溶剂存在下，将式(m)所示的化合物与式(b)所示的化合物进行接触，
[0016][0017]
其中，在式(b)中，a为pf6、cf3so3、clo4或bf4；
[0018]
在式(m)和式(b)中，y1、y2、x1、x2、r1、r2、r3、r4、r5、r6的定义与第一方面所述的定义对应相同。
[0019]
本发明的第三方面提供第一方面所述的有机金属钌大环配合物在抗肿瘤药物和/或抗菌药物中的应用。
[0020]
本发明的第四方面提供一种抗肿瘤药物，该抗肿瘤药物中含有治疗有效量的活性成分，所述活性成分包括第一方面所述的有机金属钌大环配合物中的至少一种；任选所述抗肿瘤药物中还含有辅料。
[0021]
本发明的第五方面提供第一方面所述的有机金属钌大环配合物在肿瘤细胞的近红外二区荧光成像中的应用。
[0022]
本发明提供的有机金属钌大环配合物具有近红外二区发光性质，具有更小的毒副作用和更强的抗癌效果，同时该配合物具有良好的光疗-化疗联合治疗的能力。
附图说明
[0023]
图1表示根据本发明的一种优选的具体实施方式的实施例1所述的配合物n-1的核磁氢谱图。
[0024]
图2表示根据本发明的一种优选的具体实施方式的实施例1所述的配合物n-1的核磁氟谱图。
[0025]
图3表示根据本发明的一种优选的具体实施方式的实施例1所述的配合物n-1的roesy谱图。
[0026]
图4表示根据本发明的一种优选的具体实施方式的实施例1所述的配合物n-1的电喷雾飞行时间质谱图(esi-tof-ms)。
[0027]
图5表示根据本发明的一种优选的具体实施方式的测试例1所述的配合物n-1的紫外吸收光谱和荧光发射光谱图。
[0028]
图6表示根据本发明的一种优选的具体实施方式的测试例2所述的含有10μm配合物n-1的磷酸盐缓冲盐水在不同孵育时间下的紫外吸收强度图。
[0029]
图7表示根据本发明的一种优选的具体实施方式的测试例2所述的10μm配合物n-1在不同ph条件下的紫外吸收强度图。
[0030]
图8表示根据本发明的一种优选的具体实施方式的测试例3所述的配合物n-1在不同照射时间下紫外吸收强度图。
[0031]
图9表示根据本发明的一种优选的具体实施方式的测试例4所述的10μm配合物n-1在不同厚度的1％脂肪乳内的荧光信号图。
[0032]
图10表示根据本发明的一种优选的具体实施方式的测试例5所述的不同浓度的配合物n-1的光热转换的测试结果。
[0033]
图11表示根据本发明的一种优选的具体实施方式的测试例6所述的在dcfh-da条件下，配合物n-1在不同时间产生活性氧(ros)的荧光强度图。
[0034]
图12表示根据本发明的一种优选的具体实施方式的测试例7所述的配合物n-1在hela细胞中的激光共聚焦荧光成像图。
[0035]
图13表示根据本发明的一种优选的具体实施方式的测试例8所述的在不同时间下，配合物n-1的nir-ii荧光活体成像图。
[0036]
图14表示根据本发明的一种优选的具体实施方式的测试例8所述的小鼠静脉注射pbs、顺铂、配合物n-1后，肿瘤体积的生长曲线图。
[0037]
图15表示根据本发明的一种优选的具体实施方式的测试例8所述的小鼠静脉注射pbs、顺铂、配合物n-1后，小鼠体重变化曲线图。
具体实施方式
[0038]
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0039]
以下针对本发明的术语进行如下解释：
[0040]“c
1-18
的烷基”表示碳原子总数为1-18的烷基，包括c
1-18
的直链烷基、c
1-18
的支链烷基，例如可以为碳原子总数为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17或18的直链烷基、碳原子总数为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17或18的支链烷基，例如可以为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、正己基等。针对“c
1-10
的烷基”、“c
1-6
的烷基”具有与此相似的解释，所不同的是，碳原子数不同。
[0041]“c
1-6
的直链烷氧基”表示碳原子总数为1-6的直链烷氧基，例如可以为碳原子总数为1、2、3、4、5或6的直链烷氧基，可以为甲氧基、乙氧基、正丙氧基、正丁氧基等。针对“c
1-4
的直链烷氧基”具有与此相似的解释，所不同的是，碳原子数不同。
[0042]“亚苯基”表示苯基上的任意两个h被取代而作为连接基团，例如可以为表示苯基上的任意两个h被取代而作为连接基团，例如可以为等。
[0043]“亚噻吩基”表示噻吩基上的任意两个h被取代而作为连接基团，例如可以为等。
[0044]“取代或未取代的亚苯基”表示亚苯基上的h可以任意的被本文定义的相应基团所取代或未取代。“取代或未取代的亚噻吩基”具有与此相似的定义，亚噻吩基上的h可以任意的被本文定义的相应基团所取代或未取代。
[0045]“卤素”包括氟、氯、溴和碘。
[0046]
在本发明中，m为1-10的整数，例如m可以为1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。
[0047]
在本发明中，各个n各自独立地选自1-18的整数，例如可以为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17或18。
[0048]
如前所述，本发明的第一方面提供了一种有机金属钌大环配合物，该配合物具有式(i)所示的结构，其中，在式(i)中，
[0049]
x1、x2各自独立地选自s或se；
[0050]
r1、r2、r3、r4、r5、r6各自独立地选自h、c
1-10
的烷基、苯基、卤素、中的至少一种，且z为c
1-6
的直链烷氧基，m为1-10的整数；
[0051]
(a-)为(pf
6-)、(cf3so
3-)、(clo
4-)或(bf
4-)；
[0052]
y1、y2各自独立地选自取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚噻吩基、式(q1)
所示的基团、式(q2)所示的基团和式(q3)所示的基团中的至少一种；且各个n各自独立地选自1-18的整数；
[0053]
y1、y2中任选含有的取代基各自独立地选自h、c
1-18
的烷基、c
1-18
的烷氧基。
[0054]
优选地，r1、r2、r3、r4、r5、r6各自独立地选自h、c
1-6
的烷基、苯基、卤素、中的至少一种，且z为c
1-4
的直链烷氧基，m为1-6的整数。更优选地，r1、r2、r3、r4、r5、r6各自独立地选自h、甲基、乙基、异丙基、正丙基、卤素、中的至少一种，且z为甲氧基或乙氧基，m为1-4的整数。
[0055]
优选情况下，(a-)为(cf3so
3-)。
[0056]
优选情况下，y1、y2各自独立地选自取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚噻吩基、式(q1)所示的基团、式(q2)所示的基团和式(q3)所示的基团中的至少一种；且各个n各自独立地选自1-6的整数；更优选地，y1、y2各自独立地选自如下所示的基团中的至少一种：
[0057][0058]
且各个n各自独立地选自1-6的整数。
[0059]
为了使得本发明提供的有机金属钌大环配合物具有更好的抗癌效果，本发明在后文中提供几种优选的具体实施方式，以说明本发明式(i)所示化合物的优选情况。
[0060]
优选的具体实施方式1：
[0061]
在式(i)中，
[0062]
x1、x2各自独立地选自s或se；
[0063]
r1、r2、r3、r4、r5、r6各自独立地选自h、c
1-6
的烷基、苯基、卤素、中的至少一种，且z为c
1-6
的直链烷氧基，m为1-6的整数；
[0064]
(a-)为(pf
6-)、(cf3so
3-)、(clo
4-)或(bf
4-)；
[0065]
y1、y2各自独立地选自取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚噻吩基、式(q1)所示的基团、式(q2)所示的基团和式(q3)所示的基团中的至少一种；且各个n各自独立地选自1-10的整数；
[0066]
y1、y2中任选含有的取代基各自独立地选自h、c
1-10
的烷基、c
1-10
的烷氧基。
[0067]
优选的具体实施方式2：
[0068]
在式(i)中，
[0069]
x1、x2各自独立地选自s或se；
[0070]
r1、r2、r3、r4、r5、r6各自独立地选自h、c
1-6
的烷基、苯基、氟、氯、溴、
中的至少一种，且z为c
1-6
的直链烷氧基，m为1-6的整数；
[0071]
(a-)为(pf
6-)、(cf3so
3-)、(clo
4-)或(bf
4-)；
[0072]
y1、y2各自独立地选自如下所示的基团中的至少一种：
[0073][0074]
且各个n各自独立地选自1-10的整数。
[0075]
优选的具体实施方式3：
[0076]
在式(i)中，
[0077]
x1、x2各自独立地选自s或se；
[0078]
r1、r2、r3、r4、r5、r6各自独立地选自h、c
1-4
的烷基、氟、氯、溴、中的至少一种，且z为c
1-4
的直链烷氧基，m为1-4的整数；
[0079]
(a-)为(pf
6-)、(cf3so
3-)、(clo
4-)或(bf
4-)；
[0080]
y1、y2各自独立地选自如下所示的基团中的至少一种：
[0081][0082]
且各个n各自独立地选自1-6的整数。
[0083]
优选的具体实施方式4：
[0084]
在式(i)中，
[0085]
x1、x2各自独立地选自s或se；
[0086]
r1、r2、r3、r4、r5、r6各自独立地选自h、甲基、乙基、异丙基、正丙基、氟、氯、溴、中的至少一种，且z为甲氧基、乙氧基，m的取值为1-4的整数；
[0087]
(a-)为(cf3so
3-)；
[0088]
y1、y2各自独立地选自如下所示的基团中的至少一种：
[0089]
[0090]
且各个n各自独立地选自1-6的整数。
[0091]
优选的具体实施方式5：
[0092]
本发明所述的式(i)所示的配合物为以下化合物中的任意一种：
[0093]
化合物n-1：
[0094][0095]
化合物n-2：
[0096][0097]
化合物n-3：
[0098][0099]
化合物n-4：
[0100][0101]
化合物n-5：
[0102][0103]
化合物n-6：
[0104][0105]
化合物n-7：
[0106][0107]
化合物n-8：
[0108][0109]
如前所述，本发明的第二方面提供了一种制备式(i)所示的有机金属钌大环配合物的方法，该方法包括：在溶剂存在下，将式(m)所示的化合物与式(b)所示的化合物进行接触，其中，在式(b)中，a为pf6、cf3so3、clo4或bf4；
[0110]
在式(m)和式(b)中，y1、y2、x1、x2、r1、r2、r3、r4、r5、r6的定义与第一方面所述的定义对应相同。
[0111]
优选地，式(m)所示的化合物与式(b)所示的化合物的用量摩尔比为1：(1-5)。
[0112]
优选情况下，所述接触的条件包括：温度为15-35℃，时间为12-36h。
[0113]
优选地，所述接触在避光条件下进行。
[0114]
本发明的前述制备方法中还可以涉及本领域已知的各种后处理操作，例如萃取、洗涤、过滤、柱层析等，本发明对此没有特别的限制，本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。
[0115]
需要说明的是，本发明所述制备方法中涉及的原料能够根据原料结构式，结合本领域内有机合成方法合成获得，也能够通过商购获得。本发明的后文中示例性地给出了几种原料的制备方法，本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。
[0116]
在式(m)中，当x1、x2均为s，y1为y2为时，式(m)所示结构的化合物为式(m1)所示结构的化合物；在式(b)中，当r1为甲基，r4为异丙基，r2、r3、r5、r6均为h，a为cf3so3时，式(b)所示结构的化合物为式(b1)所示结构的化合物。
[0117][0118]
根据一种优选的实施方式，制备式(m)所示化合物的合成路线如下：
[0119][0120]
示例性地，制备式(m)所示化合物的方法：
[0121]
(1)将化合物2、联频哪醇硼酸酯和乙酸钾(koac)溶解在1,4-二氧六环中，在氮气的保护下加入双(三苯基膦)二氯化钯(ii)[pd(pph3)2cl2]，在80-120℃的油浴中加热10-16h，反应完成后，反应液用乙酸乙酯和水萃取，无水硫酸钠干燥，减压浓缩，粗产物通过硅
胶柱纯化获得得到中间体化合物3。
[0122]
(2)向含有化合物3和化合物4的四氢呋喃(thf)溶液中通入氩气3-8min，在氩气气氛下，加入碳酸钾(k2co3)水溶液、1,1,-双(二苯基磷基)二茂铁钯(ii)二氯化钯二氯甲烷络合物(pd(dppf)cl
2 ch2cl2)，在50-100℃的油浴中加热22-26h，冷却至室温，真空除去溶剂。将残余物溶于二氯甲烷，并将得到的有机相用水、饱和盐水洗涤，无水硫酸镁干燥。使用硅胶色谱柱纯化粗产物，得到中间体化合物5。
[0123]
(3)将锌粉和氯化铵在室温下加入到甲醇(例如体积分数为90％的甲醇)和含化合物5的二氯甲烷的混合溶液中并用氩气保护，在室温下搅拌3-5h。将溶液通过硅藻土垫过滤，无水硫酸钠干燥，旋转蒸发去除溶剂，得到黄色固体产物；然后加入无水吡啶、n-亚磺酰苯胺和三甲基氯硅烷，在60-100℃的油浴中加热18-22h。反应完成后冷却至室温，倒入冰水中，用二氯甲烷萃取，再用水、饱和食盐水洗涤合并的有机层，无水硫酸镁干燥，真空浓缩。通过硅胶色谱柱纯化粗产物，得到式(m)所示化合物。
[0124]
优选地，在步骤(1)中，所述化合物2、联频哪醇硼酸酯、乙酸钾和双(三苯基膦)二氯化钯(ii)的用量摩尔比为1：(1.7-1.9)：(2.3-2.5)：(0.05-0.15)；以3.5mmol化合物2为基准，所述1,4-二氧六环的用量为10-40ml。
[0125]
优选情况下，在步骤(2)中，所述化合物3、化合物4、碳酸钾和1,1,-双(二苯基磷基)二茂铁钯(ii)二氯化钯二氯甲烷络合物的用量摩尔比为1：(0.4-0.5)：(1.2-1.3)：(0.05-0.2)；以0.85mmol化合物3为基准，所述四氢呋喃和溶解碳酸钾的水的用量分别为8-10ml和2-4ml。
[0126]
优选地，在步骤(3)中，所述化合物5、氯化铵、锌粉、n-亚磺酰苯胺和三甲基氯硅烷的用量摩尔比为1：(58-62)：(118-122)：(50-54)：(54-58)；以0.34mmol化合物5为基准，所述甲醇、无水吡啶的用量分别为10-40ml、2-4ml。
[0127]
根据一种优选的实施方式，制备式(b1)所示化合物的合成路线如下：
[0128][0129]
示例性地，制备式(b1)所示化合物的方法：
[0130]
s1：将三氯化钌(iii)水合物溶于无水乙醇中，在氩气的保护下，加入化合物7。在60-100℃的油浴中加热5-7h，反应溶液浓缩并抽滤，用乙醇连续洗涤，得到红色固体化合物8。所述化合物7、三氯化钌(iii)水合物的用量摩尔比为1：3-4；以7.66mmol化合物7为基准，所述无水乙醇的用量为20-50ml。
[0131]
s2：在氩气气氛下，将化合物8、化合物9和乙酸钠加入无水乙醇中。混合物在60-100℃的油浴中加热22-26h，反应溶液浓缩并抽滤，分别用乙醇、水、丙酮和乙醚洗涤，得到黑色固体化合物10。所述化合物8、化合物9和乙酸钠的用量摩尔比为1：(1.1-1.3)：(2.0-2.2)，以0.8mmol化合物8为基准，所述无水乙醇的用量为10-40ml。
[0132]
s3：将化合物10和三氟甲烷磺酸银(ag(cf3so3)，缩写为agotf)溶于二氯甲烷中，室温下搅拌2-4h，黑绿色反应液过滤后，用甲醇洗涤，得到式(b1)所述化合物。所述化合物10和三氟甲烷磺酸银的用量摩尔比为1：(2.0-2.2)；以0.78mmol化合物12为基准，所述二氯甲烷的用量为1-30ml。
[0133]
需要说明的是，制备所述式(i)所示化合物、式(m)所示化合物以及式(b)所示化合物的方法优选在搅拌条件下进行，本发明对所述搅拌的速度没有特别的要求，可以采用本领域已知的参数进行。
[0134]
如前所述，第三方面提供了第一方面所述的有机金属钌大环配合物在抗肿瘤药物和/或抗菌药物中的应用。
[0135]
如前所述，本发明的第四方面提供了一种抗肿瘤药物，该抗肿瘤药物中含有治疗有效量的活性成分，所述活性成分包括第一方面所述的有机金属钌大环配合物中的至少一种；任选所述抗肿瘤药物中还含有辅料。
[0136]
优选地，所述活性成分的含量为1-99.9重量％。
[0137]
更优选地，在所述抗肿瘤药物中，所述活性成分的含量为5-95重量％，示例性地，活性成分的含量为10重量％、15重量％、20重量％、25重量％、30重量％、35重量％、40重量％、45重量％、50重量％、55重量％、60重量％、65重量％、70重量％、75重量％、80重量％、85重量％、90重量％等。
[0138]
在本发明中，所述辅料为本领域内常规使用的各种辅料，例如溶剂、抗氧剂、填充剂等。
[0139]
优选情况下，所述抗肿瘤药物的剂型选自片剂、胶囊剂、注射剂中的至少一种。
[0140]
如前所述，本发明的第五方面提供了第一方面所述的有机金属钌大环配合物在肿瘤细胞的近红外二区荧光成像中的应用。
[0141]
本发明以苯并噻/硒二唑衍生物为配体单元，半夹心钌为受体单元，通过配位超分子自组装提供了一种具有近红外二区发光性质的式(i)所示的有机金属钌大环配合物，与其它商品化化疗药物相比，不仅具有良好的光疗-化疗联合治疗的能力，而且也具有更小的毒副作用和更强的抗癌效果，并且该大环配合物能实现近红外二区荧光成像技术精准引导的肿瘤联合治疗，因此其作为一类发光的有机金属钌大环配合物，在生物医学领域方面具有很大的应用潜力。
[0142]
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，在没有特别说明的情况下，使用的原料均为市售分析纯产品。在没有特别说明的情况下，以下实例中的室温均表示25
±
3℃。
[0143]
制备例1
[0144]
本制备例用于说明式(m1)所示结构的化合物的制备。
[0145]
(1)制备中间体2a
[0146][0147]
将对溴碘苯(7.07mmol)和4-吡啶硼酸(5.66mmol)溶解在甲苯(40.0ml)中，将碳酸钠(16.94mmol)溶于4.0ml去离子水，在氩气气氛下，将碳酸钠溶液、四(三苯基膦)钯(pd(pph3)4，0.176mmol)和乙醇(12.0ml)加入到上述含对溴碘苯、4-吡啶硼酸的甲苯溶液中。在115℃下油浴加热反应6h，反应完成后，用二氯甲烷和水萃取，减压浓缩，粗产物用硅胶柱纯化，得到白色固体产物2a(产率为72.5％)。
[0148]1h nmr(400mhz,cdcl3)δ8.68(d,j＝5.4hz,2h),7.63(d,j＝8.5hz,2h),7.49(dd,j＝13.7,7.3hz,4h).
13
c nmr(101mhz,cdcl3)δ150.43,147.12,137.03,132.33,128.57,123.58,121.38.
[0149]
(2)制备中间体3a
[0150][0151]
将化合物2a(3.50mmol)、联频哪醇硼酸酯(6.31mmol)和乙酸钾(koac)(8.41mmol)溶解在1,4-二氧六环(25.0ml)中，在氮气的保护下加入双(三苯基膦)二氯化钯(ii)(0.35mmol)，将反应混合物在100℃的油浴中加热12h。反应完成后，反应液用乙酸乙酯和水萃取，无水硫酸钠干燥，减压浓缩。粗产物通过硅胶柱纯化，获得无色固体产物3a(产率为76.2％)。
[0152]1h nmr(400mhz,cdcl3)δ8.67(d,j＝6.0hz,2h),7.94(d,j＝8.1hz,2h),7.65(d,j＝8.1hz,2h),7.54(dd,j＝4.7,1.3hz,2h),1.38(s,12h).
13
c nmr(151mhz,cdcl3)δ150.05,148.20,140.49,135.53,126.25,121.73,84.01,83.98,24.87.
[0153]
(3)制备中间体5a
[0154][0155]
向含有化合物3a(0.639mmol)和化合物4a(0.288mmol)的四氢呋喃溶液(7.5ml)中通入氩气5min，将碳酸钾(0.799mol)溶于水(2ml)形成碳酸钾水溶液，在氩气环境下，加入碳酸钾水溶液和1,1,-双(二苯基磷基)二茂铁钯(ii)二氯化钯二氯甲烷络合物(0.0639mmol)。在75℃的油浴中加热24h，冷却至室温，真空除去溶剂。将除去溶剂后的混合
物溶于二氯甲烷，将得到的有机相用水和饱和盐水洗涤后，用无水硫酸镁干燥。使用硅胶色谱柱纯化粗产物，得到橙黄色固体化合物5a(产率为38.0％)。
[0156]1h nmr(400mhz,cdcl3)δ8.70(dd,j＝4.6,1.5hz,4h),7.75(d,j＝8.4hz,4h),7.66(d,j＝8.3hz,4h),7.57(dd,j＝4.6,1.6hz,4h),7.44(s,2h),2.81
–
2.69(m,4h),1.68
–
1.59(m,4h),1.38(dd,j＝14.9,7.4hz,4h),0.92(t,j＝7.3hz,6h).
13
c nmr(151mhz,cdcl3)δ152.03,150.32,147.46,143.86,141.41,140.36,137.79,134.19,133.50,129.98,128.03,127.31,121.49,120.74,77.25,77.04,76.83,60.44,32.91,28.42,22.45,21.09,14.19,13.90.
[0157]
(4)制备式(m1)所示化合物
[0158][0159]
在室温下，将锌粉(24.0mmol)和氯化铵(12.0mmol)加入到90％甲醇(10.0ml)和含化合物5a(0.20mmol)的二氯甲烷(10.0ml)的混合溶液中并氩气保护。室温下搅拌4h，将溶液通过硅藻土垫过滤，并用无水硫酸钠干燥，旋干，得到黄色固体产物；然后加入无水吡啶(2.0ml)、n-亚磺酰苯胺(10.4mmol)和三甲基氯硅烷(11.2mmol)，在80℃的油浴中加热20h。反应完成后冷却至室温，倒入冰水中，用二氯甲烷萃取。用水、饱和食盐水洗涤合并的有机层，无水硫酸镁干燥，真空浓缩，通过硅胶色谱柱纯化粗产物，得到绿色固体式(m1)所示化合物(产率为7.7％)。
[0160]1h nmr(400mhz,cdcl3)δ8.64(d,j＝4.9hz,4h),7.74(s,8h),7.60(d,j＝5.5hz,4h),7.52(s,2h),2.87(d,j＝7.7hz,4h),1.79(d,j＝7.7hz,4h),1.45(d,j＝7.5hz,5h),0.96(d,j＝7.3hz,6h).
[0161]
制备例2
[0162]
本制备例用于说明式(b1)所示结构的化合物的制备。
[0163]
1)制备中间体8
[0164][0165]
将三氯化钌(iii)水合物(7.66mmol)溶于无水乙醇(35.0ml)中，在氩气的保护下，加入化合物7(26.8mmol)，混合物在80℃油浴中加热6h，反应溶液浓缩并抽滤，用乙醇连续洗涤，得到化合物8为红色固体(产率为88.8％)。
[0166]1h nmr(400mhz,cdcl3)δ5.49(s,4h),5.34(s,4h),2.92(dt,j＝13.9,6.9hz,2h),2.16(s,6h),1.28(d,j＝6.9hz,12h).
13
c nmr(101mhz,cdcl3)δ101.19,96.73,81.30,80.54,30.61,22.14,18.91.
[0167]
2)制备中间体10
[0168][0169]
将化合物8(0.800mmol)、化合物9(0.950mmol)和乙酸钠(1.71mmol)加入到无水乙醇(20.0ml)中，在氩气气氛下，混合物在80℃油浴中加热24h，反应结束后，浓缩并抽滤，分别用乙醇、水、丙酮和乙醚洗涤，得到黑色固体产物10(产率为98.6％)。
[0170]1h nmr(400mhz,cdcl3)δ6.99(s,4h),5.53(d,j＝5.7hz,4h),5.27(d,j＝5.6hz,4h),2.95
–
2.87(m,2h),2.26(s,6h),1.35(d,j＝6.9hz,12h).
13
c nmr(101mhz,cdcl3)δ171.01,137.07,111.98,100.39,98.00,82.89,79.68,30.79,22.39,17.93.
[0171]
3)制备式(b1)所示化合物
[0172][0173]
将化合物10(0.78mmol)和三氟甲烷磺酸银(1.60mmol)溶于二氯甲烷中(8.0ml)，室温下搅拌3h，过滤，用甲醇洗涤，得到式(b1)所示化合物(产率为84.4％)。
[0174]1h nmr(400mhz,ch3od)δ7.24(s,4h),5.78(d,j＝6.2hz,4h),5.53(d,j＝6.2hz,4h),2.80(t,j＝6.9hz,2h),2.17(s,6h),1.29(d,j＝6.9hz,12h).
13
c nmr(101mhz,cd3od)δ171.41,137.24,121.96,118.79,110.31,100.86,98.40,81.38,78.85,30.77,21.00,16.23.
[0175]
实施例1
[0176]
本实施例用于说明本发明的有机金属钌大环配合物n-1的制备。
[0177]
采用如下反应式制备配合物n-1：
[0178][0179]
将式(m1)所示化合物(0.00640mmol)和式(b1)所示化合物(0.00640mmol)置于棕色瓶中，然后加入甲醇(4.0ml)和三氯甲烷(2.0ml)在室温下避光搅拌24h。反应完成后，将反应液浓缩，加入乙醚过滤，用乙醚洗涤两次，真空干燥，得到配合物n-1(产率为75％)。
[0180]1h nmr(400mhz,cd3cn)δ8.19(d,j＝6.6hz,8h),7.74(d,j＝8.3hz,9h),7.45(d,j＝8.4hz,8h),7.42(d,j＝6.6hz,8h),7.10(s,8h),5.62(d,j＝6.2hz,8h),5.41(d,j＝6.2hz,8h),4.35(s,8h),4.19(s,8h),2.81(s,4h),2.04(s,12h),1.24(d,j＝6.9hz,24h).
[0181]
将配合物n-1进行核磁氢谱表征(结果如图1)、核磁氟谱表征(结果如图2)、roesy谱表征(结果如图3)以及电喷雾飞行时间质谱表征(结果如图4)。由图1、图2、图3、图4中可知，本发明成功制得了配合物n-1。
[0182]
测试例1：光学性能测试
[0183]
将配合物n-1在二氯甲烷中溶解至浓度为10μm，测定配合物n-1的紫外吸收光谱和荧光发射光谱，测定结果见图5，从图5可以看出，最大吸收波长为760nm，最大发射波长为970nm。
[0184]
测试例2：化学稳定性测试
[0185]
将10μm配合物n-1在10mm磷酸盐缓冲盐水中(pbs，ph＝7.4)孵育不同的时间(0h、1h、2h、4h、8h、12h、24h)，进行紫外可见吸收光谱测试，结果如图6所示。从图6可以看出配合物n-1在磷酸盐缓冲盐水中孵育不同的时间，对紫外吸收的强度影响不大。
[0186]
将10μm配合物n-1与10mm pbs溶液混合，用盐酸、氢氧化钠将ph值分别调节为4.5、5.5、6.5、7.5，在不同的ph(4.5-7.5)条件下进行紫外可见吸收光谱测试，测试结果如图7所示，由图7可知，在不同的ph条件下，吸收强度变化不大，说明配合物n-1在该条件下比较稳定。
[0187]
测试例3：光稳定性测试
[0188]
在pbs中研究配合物n-1的光稳定性，用连续激光(808nm，0.8w/cm2)照射盛有200μl 10μm的配合物n-1的1cm石英比色皿60分钟。每10分钟记录一次吸光度，测试结果如图8所示，由图8可知，在60分钟内，配合物n-1在连续激光照射下一直比较稳定。
[0189]
测试例4：组织穿透深度测试
[0190]
将1g琼脂、5ml 20％脂肪乳与100ml水混合，将混合物加热至沸腾，加入两滴墨水，冷却至40℃左右，将溶液倒入盘中，制得组织模型(1％脂肪乳)。在孔板(孔径为0.5mm，深度为10mm)的每个孔中加入10μm的配合物n-1，通过series ii 900/1700的nir-ii荧光成像系统(808nm、1000lp和30ms)测量。fl图像由image j软件分析，测试结果如图9所示，由图9可
以看出，红色的光强度由上到下越来越弱，在8mm处，几乎没有明显的红色荧光，说明n-1的穿透深度可达7mm。
[0191]
测试例5：光热转换性能测试
[0192]
在0.5ml的离心管中，加入100μl浓度分别为0μm、2.5μm、5μm、10μm、20μm的配合物n-1。用808nm的激光(功率密度为0.5w/cm2)照射5min。红外热成像仪(fotric225s)记录温度变化，结果如图10所示，从图10可以看出，激光照射后的温度随着配合物n-1的浓度增加而升高，说明配合物n-1具有较好的光热转换效果。
[0193]
测试例6：光动力性能测试
[0194]
在离心管中将400μl 10μm的配合物n-1与根据活性氧指示剂dcfh-da(购自medchem express,usa)的使用说明书配制的工作溶液混合，配制工作溶液的方法为：25μl 10mm的dcfh-da的dmso的溶液加入0.5μl 10m的naoh混合生成dcfh。用808nm的激光(功率密度为0.5w/cm2)分别照射0s、60s、120s，180s、240s、300s，监测dcfh在特征峰525nm处荧光强度的变化(如图11)，由图11可以看出，随着照射时间的延长，dcfh在特征峰525nm处的荧光发射明显升高，表明配合物n-1在光照下产生了活性氧，且具有较好的产生活性氧的能力。
[0195]
测试例7：细胞内活性氧的检测
[0196]
在共聚焦培养皿中接种对数生长期的人宫颈癌hela细胞，细胞数为1
×
104，在37℃下培养6h，加入配合物n-1(600μl,10μm)继续孵育2h，再加入dcfh-da(1.2μl,20μm)孵育20min，用808nm的激光(功率密度为0.5w/cm2)照射5min，吸出所有液体，用pbs缓冲液清洗1次，加入细胞核染色剂4',6-二脒基-2-苯基吲哚(dapi,50μl)，室温染色5min，吸出dapi，用pbs缓冲液清洗3次。将培养皿置于倒置荧光显微镜下观察，结果如图12。图12为对于所述的hela细胞：明场成像(bright field)、配合物n-1(n-1，红色荧光)、已知的dcfh-da荧光探针(dcf，绿色荧光)以及配合物n-1与dcfh-da荧光探针两者重叠(merge)的激光共聚焦荧光成像的结果，该图说明配合物n-1能用于细胞的近红外二区荧光成像，在光照下细胞内产生了活性氧。
[0197]
测试例8：有机金属钌大环配合物的抗肿瘤应用
[0198]
(1)体外抗肿瘤性能测试
[0199]
利用mtt实验，进行细胞毒性测试，将非小细胞肺癌a549细胞、人宫颈癌hela细胞、人肝癌hepg-2细胞、人肺腺癌耐顺铂株a549/ddp和人支气管正常细胞16hbe在含有质量分数为10％的胎牛血清(fbs，厂家ausbian，型号ws500t)和体积分数为1％的青霉素-链霉素(solarbio，p7630)的dmem培养基中的96孔板上于37℃和5％co2湿润气氛中孵育24小时，每孔接种0.5
×
104个细胞，然后分别将细胞在不同浓度(0μm、6μm、12μm、25μm、50μm、100μm、200μm)的顺铂或n-1的培养基中培养12小时。
[0200]
对于a549乏氧组，取对数生长期的细胞用胰蛋白酶消化，接种在96孔板中。静置12小时后，将96孔板转移至含有新鲜乏氧包(日本三菱，anaeropack-anaero)的乏氧密封盒中(氧气含量＜1％)，使细胞在乏氧环境中保持6小时以上，再弃去原培养液，将细胞在不同浓度的顺铂或n-1进行孵育，然后再进行细胞毒性试验，在整个孵育过程中使细胞始终保持在乏氧环境中。
[0201]
对于黑暗组，与n-1或顺铂孵育12h后，将含有n-1的培养基在暗处孵育48小时；对于光照组，与n-1或顺铂孵育12h后，将细胞暴露于808nm照射5min，然后继续在黑暗中孵育
12h。向每个孔中加入10μl 0.5mg/ml mtt(biofrox,china)溶液，在37℃下孵育4h，以产生甲臜晶体。然后，去除上清液并用200μl dmso裂解产物。使用酶标仪在570nm处记录吸光度值。使用未用药物处理的细胞的吸光度作为对照组，其吸光度作为计算100％细胞活力的参考值；空白组为不加入细胞，只加入培养液进行实验；
[0202]
抑制率％＝(实验组od—空白组od)/(对照组od—空白组od)
×
100％；
[0203]
ic
50
值的计算：以化合物浓度的对数为横坐标，抑制率为纵坐标，在graphpad prism6中拟合非线性曲线：log(inhibitor)vs.normalized response，在best-fit values中读取ic
50
值，即n-1或顺铂诱导肿瘤细胞凋亡50％时的浓度值，结果如表1所示；
[0204]
光毒性指数a＝ic
50(黑暗)
/ic
50(光照)
；
[0205]
选择性指数b＝ic
50(正常)
/ic
50(a549癌细胞)
。
[0206]
表1
[0207][0208]
如表1所示，与临床金标准顺铂相比，配合物n-1无论在常氧还是乏氧条件下具有比顺铂更好的体外抗肿瘤活性和更低的正常细胞毒性。
[0209]
(2)小鼠体内荧光成像
[0210]
a549荷瘤小鼠静脉注射配合物n-1(200μl，1mg ru/kg)，在注射后的2h、4h、6h、12h、24h、48h、72h收集nir-ii荧光数据，通过nir-ii荧光成像系统(808nm、1000lp和30ms)成像，imagej软件计算肿瘤的nir-ii荧光强度，结果如图13所示。由图13可以看出，n-1在12h肿瘤的nir-ii荧光强度达到最大蓄积。
[0211]
(3)体内抗肿瘤活性
[0212]
测量a549荷瘤小鼠的肿瘤体积和体重，通过游标卡尺测量肿瘤的尺寸(长度、宽度)，并使用公式计算肿瘤体积＝(长度
×
宽度2)/2。当平均肿瘤体积达到约100mm3时，将小鼠随机分为五组，将这一天设为第1天。小鼠静脉注射pbs、顺铂(给药剂量为1mg pt/kg)、配合物n-1(给药剂量为1mg ru/kg)，对于pbs+laser、n-1+laser组，小鼠在注射了pbs或配合物n-1之后，再采用808nm激光(功率密度为1.0w/cm2)照射10min。对于a549荷瘤小鼠，每隔3
天测量一次肿瘤体积(结果如图14)和体重(结果如图15)。
[0213]
在图14和图15中，pbs表示小鼠静脉注射pbs溶液，pbs+laser表示小鼠静脉注射pbs后，再采用激光照射，cisplatin表示小鼠静脉注射顺铂，n-1表示小鼠静脉注射配合物n-1，n-1+laser表示小鼠静脉注射配合物n-1后，再采用激光照射，由图14可以看出，与注射pbs、pbs+laser、顺铂相比，注射配合物n-1、n-1+laser的小鼠的肿瘤体积增长速度相对较慢，而且小鼠注射配合物n-1后，再采用激光照射用于治疗肿瘤的效果比只注射配合物n-1的效果更好。由图15可以看出，各组小鼠体重几乎没有发生明显变化，表明n-1没有产生全身毒性。
[0214]
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种有机金属钌大环配合物，其特征在于，该配合物具有式(i)所示的结构：其中，在式(i)中，x1、x2各自独立地选自s或se；r1、r2、r3、r4、r5、r6各自独立地选自h、c
1-10
的烷基、苯基、卤素、中的至少一种，且z为c
1-6
的直链烷氧基，m为1-10的整数；(a-)为(pf
6-)、(cf3so
3-)、(clo
4-)或(bf
4-)；y1、y2各自独立地选自取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚噻吩基、式(q1)所示的基团、式(q2)所示的基团和式(q3)所示的基团中的至少一种；且各个n各自独立地选自1-18的整数；y1、y2中任选含有的取代基各自独立地选自h、c
1-18
的烷基、c
1-18
的烷氧基。2.根据权利要求1所述的配合物，其中，在式(i)中，x1、x2各自独立地选自s或se；r1、r2、r3、r4、r5、r6各自独立地选自h、c
1-6
的烷基、苯基、卤素、中的至少一种，且z为c
1-6
的直链烷氧基，m为1-6的整数；(a-)为(pf
6-)、(cf3so
3-)、(clo
4-)或(bf
4-)；y1、y2各自独立地选自取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚噻吩基、式(q1)所示的基团、式(q2)所示的基团和式(q3)所示的基团中的至少一种；且各个n各自独立地选自1-10的整数；y1、y2中任选含有的取代基各自独立地选自h、c
1-10
的烷基、c
1-10
的烷氧基。3.根据权利要求1或2所述的配合物，其中，在式(i)中，x1、x2各自独立地选自s或se；
r1、r2、r3、r4、r5、r6各自独立地选自h、c
1-6
的烷基、苯基、氟、氯、溴、中的至少一种，且z为c
1-6
的直链烷氧基，m为1-6的整数；(a-)为(pf
6-)、(cf3so
3-)、(clo
4-)或(bf
4-)；y1、y2各自独立地选自如下所示的基团中的至少一种：各自独立地选自如下所示的基团中的至少一种：且各个n各自独立地选自1-10的整数。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的配合物，其中，在式(i)中，x1、x2各自独立地选自s或se；r1、r2、r3、r4、r5、r6各自独立地选自h、c
1-4
的烷基、氟、氯、溴、中的至少一种，且z为c
1-4
的直链烷氧基，m为1-4的整数；(a-)为(pf
6-)、(cf3so
3-)、(clo
4-)或(bf
4-)；y1、y2各自独立地选自如下所示的基团中的至少一种：各自独立地选自如下所示的基团中的至少一种：且各个n各自独立地选自1-6的整数；优选地，x1、x2各自独立地选自s或se；r1、r2、r3、r4、r5、r6各自独立地选自h、甲基、乙基、异丙基、正丙基、氟、氯、溴、中的至少一种，且z为甲氧基、乙氧基，m的取值为1-4的整数；(a-)为(cf3so
3-)；y1、y2各自独立地选自如下所示的基团中的至少一种：
且各个n各自独立地选自1-6的整数。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的配合物，其中，式(i)所示的配合物为以下化合物中的任意一种：化合物n-1：化合物n-2：化合物n-3：
化合物n-4：化合物n-5：化合物n-6：
化合物n-7：化合物n-8：6.一种制备式(i)所示的有机金属钌大环配合物的方法，其特征在于，该方法包括：在溶剂存在下，将式(m)所示的化合物与式(b)所示的化合物进行接触，
其中，在式(b)中，a为pf6、cf3so3、clo4或bf4；在式(m)和式(b)中，y1、y2、x1、x2、r1、r2、r3、r4、r5、r6的定义与权利要求1-5中任意一项所述的定义对应相同。7.根据权利要求6所述的方法，其中，式(m)所示的化合物与式(b)所示的化合物的用量摩尔比为1：(1-5)；优选地，所述接触的条件包括：温度为15-35℃，时间为12-36h。8.权利要求1-5中任意一项所述的有机金属钌大环配合物在抗肿瘤药物和/或抗菌药物中的应用。9.一种抗肿瘤药物，其特征在于，该抗肿瘤药物中含有治疗有效量的活性成分，所述活性成分包括权利要求1-5中任意一项所述的有机金属钌大环配合物中的至少一种；任选所述抗肿瘤药物中还含有辅料；优选地，所述活性成分的含量为1-99.9重量％；优选地，所述抗肿瘤药物的剂型选自片剂、胶囊剂、注射剂中的至少一种。10.权利要求1-5中任意一项所述的有机金属钌大环配合物在肿瘤细胞的近红外二区荧光成像中的应用。

技术总结
本发明涉及生物医药领域，公开了一种有机金属钌大环配合物及其制备方法与应用，该配合物具有式(I)所示的结构。与其它商品化化疗药物相比，本发明提供的配合物不仅具有良好的光疗-化疗联合治疗的能力，而且也具有更小的毒副作用和更强的抗癌效果；并且该大环配合物能够实现近红外二区荧光成像技术精准引导的肿瘤联合治疗，因此在生物医学领域方面具有很大的应用潜力。的应用潜力。的应用潜力。的应用潜力。


技术研发人员：孙耀 李崇录 徐玉玲 范怡凡 马昕 白苏雅
受保护的技术使用者：华中师范大学
技术研发日：2022.03.14
技术公布日：2023/9/22