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201710527091.8 光诱导一氧化碳释放分子及其制备方法
出售状态: 不可售
技术领域: 杂环化合物
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着录项
申请号 201710527091.8 申请日 2017-06-30
公开号 107312024A 公开日 2017-11-03
原始申请人 西北大学 当前申请人
授权日 优先权项
摘要

本发明公开了光诱导一氧化碳释放分子(photoCORMs)及其制备方法,其中,该photoCORMs采用模块化设计,由CO释放单元、支持配体和金属锌离子共同合成,选用4?MeOFLH或4?MeOFLTH作为CO释放单元,选用6?Me2TPA作为支持配体,CO释放单元和支持配体独立存在于photoCORMs中;该photoCORMs的制备方法包括以下步骤:(1)以对甲氧基苯甲醛和2?羟基苯乙酮为起始原料合成4?MeOFLH或4?MeOFLTH;(2)以2?(氨甲基)吡啶为起始原料合成6?Me2TPA;(3)将CO释放单元和支持配体与金属锌离子进行反应合成photoCORMs。本发明的有益之处在于:(1)photoCORMs的CO释放性能好,经可见光就可诱导CO释放,并且作为CO释放药物可大大降低分子对身体的副作用;(2)合成步骤明确,过程可控,可进行规模化生产。

法律状态信息 刷新法律状态信息
2017年11月28日 法律状态:实质审查的生效法律状态信息:实质审查的生效
IPC(主分类):C07F 3/06
申请日:20170630
2017年11月03日 法律状态:公开法律状态信息:公开
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权利要求

1.光诱导一氧化碳释放分子,其特征在于,采用模块化设计,由CO释放单元、支持配体和金属锌离子共同合成,其中,选用4-甲氧基黄酮醇或4-甲氧基黄硫酮醇作为CO释放单元,选用二((6-甲基-2-吡啶)甲基)-(2-吡啶甲基)胺作为支持配体,CO释放单元和支持配体独立存在于photoCORMs中,该photoCORMs具有如下的化学结构:

2.权利要求1所述的光诱导一氧化碳释放分子的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

Step1:以对甲氧基苯甲醛和2-羟基苯乙酮为起始原料合成4-甲氧基黄酮醇或4-甲氧基黄硫酮醇,产物作为CO释放单元;

Step2:以2-(氨甲基)吡啶为起始原料合成二((6-甲基-2-吡啶)甲基)-(2-吡啶甲基)胺,产物作为支持配体;

Step3:将前面合成得到的CO释放单元和支持配体与金属锌离子进行反应合成光诱导一氧化碳释放分子。

3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,在Step1中,以对甲氧基苯甲醛和2-羟基苯乙酮为起始原料合成4-甲氧基黄酮醇的方法如下:

4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,在Step1中,以对甲氧基苯甲醛和2-羟基苯乙酮为起始原料合成4-甲氧基黄硫酮醇的方法如下:

(1)以对甲氧基苯甲醛和2-羟基苯乙酮为起始原料先合成4-甲氧基黄酮醇:

(2)以4-甲氧基黄酮醇为反应物再合成4-甲氧基黄硫酮醇:

5.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,在Step2中,以2-(氨甲基)吡啶为起始原料合成二((6-甲基-2-吡啶)甲基)- (2-吡啶甲基)胺的方法如下:

6.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,在Step3中,将CO释放单元和支持配体与金属锌离子进行反应合成光诱导一氧化碳释放分子的方法如下:

或者如下:

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说明书

技术领域

本发明涉及化学物质及其制备方法,具体涉及光诱导一氧化碳释放分子(photoCORMs)及其制备方法,属于化学技术领域,具体属于一氧化碳治疗试剂技术领域。

背景技术

一氧化碳(CO)是众所周知的无形杀手,但现在它已被科学家确认是生物体系中非常重要的分子。在人体中,CO主要是通过亚铁血红素加氧酶(HO-1或HO-2)催化亚铁血红素降解产生的。最近几个在动物体内的模拟研究(包括:心血管疾病、炎症性疾病和器官移植)发现:少量CO的产生有益于疾病的康复,主要表现为CO可以帮助抗炎、抗细胞凋亡,还可以促进血管舒张和保护组织免受组织再灌注损伤。

基于以上这些有益的发现,开发CO治疗试剂已引起人们的强烈兴趣。然而,直接用CO气体作为治疗试剂会有很大的局限性,严重时还可能会有生命危险。因此,开发一氧化碳释放分子(CORMs)作为一氧化碳治疗试剂成为当前一个非常活跃的研究领域,使用合成的CORMs作为CO治疗试剂的一个重要优势是:在溶液中可以通过人为控制使CORMs释放疾病所需的精确量的CO。

目前,光诱导一氧化碳释放分子(photoCORMs)的设计策略还主要停留在金属羰基化合物的早期状态,研究大多集中在天然氨基酸配位的过渡金属羰基化合物,吡啶类配体配位的过渡金属羰基化合物,还有其它配体配位的过渡金属羰基化合物,这类配合物大都水溶性较好,但是诱导CO释放的照射波长较短,有些反应可逆以及固有的不稳定性严重制约了该领域的发展,不利于应用在生物体内。

黄酮醇是一种植物化学物质,具有保护心血管健康的作用,黄酮醇类化合物大量存在于维管束植物和真菌中,典型的代表是栎精。研究发现,在有氧气存在的条件下,栎精2,3-双加氧酶能够催化降解黄酮醇类化合物使其A环C-C键断裂释放出CO(图1)。基于此,一些先驱者已经注意到需要转移过去这种利用简单金属羰基化合物作为CO释放分子的研究现状,探索研究一些CO释放不依赖金属羰基M-CO单元、更易功能化、更易生物兼容的CO释放体系显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的就在于提供不依赖金属羰基M-CO单元、更易功能化、更易生物兼容的光诱导一氧化碳释放分子以及该光诱导一氧化碳释放分子的制备方法。

为了实现上述目标,本发明采用如下的技术方案:

光诱导一氧化碳释放分子,其特征在于,采用模块化设计,由CO释放单元、支持配体和金属锌离子共同合成,其中,选用4-甲氧基黄酮醇或4-甲氧基黄硫酮醇作为CO释放单元,选用二((6-甲基-2-吡啶)甲基)-(2-吡啶甲基)胺作为支持配体,CO释放单元和支持配体独立存在于photoCORMs中,该photoCORMs具有如下的化学结构:

前述的光诱导一氧化碳释放分子的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

Step1:以对甲氧基苯甲醛和2-羟基苯乙酮为起始原料合成4-甲氧基黄酮醇或4-甲氧基黄硫酮醇,产物作为CO释放单元;

Step2:以2-(氨甲基)吡啶为起始原料合成二((6-甲基-2-吡啶)甲基)-(2-吡啶甲基)胺,产物作为支持配体;

Step3:将前面合成得到的CO释放单元和支持配体与金属锌离子进行反应合成光诱导一氧化碳释放分子。

前述的制备方法,其特征在于,在Step1中,以对甲氧基苯甲醛和2-羟基苯乙酮为起始原料合成4-甲氧基黄酮醇的方法如下:

前述的制备方法,其特征在于,在Step1中,以对甲氧基苯甲醛和2-羟基苯乙酮为起始原料合成4-甲氧基黄硫酮醇的方法如下:

(1)以对甲氧基苯甲醛和2-羟基苯乙酮为起始原料先合成4-甲氧基黄酮醇:

(2)以4-甲氧基黄酮醇为反应物再合成4-甲氧基黄硫酮醇:

前述的制备方法,其特征在于,在Step2中,以2-(氨甲基)吡啶为起始原料合成二((6-甲基-2-吡啶)甲基)-(2-吡啶甲基)胺的方法如下:

前述的制备方法,其特征在于,在Step3中,将CO释放单元和支持配体与金属锌离子进行反应合成光诱导一氧化碳释放分子的方法如下:

或者如下:

本发明的有益之处在于:

(1)本发明的光诱导一氧化碳释放分子,其采用模块化设计,选用黄酮醇(FLH)衍生物4-甲氧基黄酮醇(4-MeOFLH)或非传统的黄硫酮醇类化合物4-甲氧基黄硫酮醇(4-MeOFLTH)作为CO释放单元(模块1),选用二((6-甲基-2-吡啶)甲基)-(2-吡啶甲基)胺(6-Me2TPA)作为支持配体(模块2),CO释放单元、支持配体与金属锌离子共同合成出了新型的photoCORMs,该photoCORMs的CO释放性能好,经可见光就可诱导CO释放,并且该photoCORMs作为CO释放药物可大大降低分子对身体的副作用;

(2)本发明的光诱导一氧化碳释放分子的合成方法,其合成步骤明确,过程可控,可进行规模化生产。

附图说明

图1是栎精2,3-双加氧酶催化底物栎精与O2的反应释放CO的反应式;

图2是配体4-MeOFLH的合成路线;

图3是配体4-MeOFLTH的合成路线;

图4是配体6-Me2TPA的合成路线;

图5是黄酮醇型photoCORMs的合成路线;

图6是黄酮醇型photoCORMs的单晶结构图;

图7是黄酮醇型photoCORMs的光诱导CO释放反应式;

图8是黄硫酮醇型photoCORMs的合成路线;

图9是黄硫酮醇型photoCORMs的单晶结构图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

实施例一

步骤1、制备CO释放单元

以对甲氧基苯甲醛和2-羟基苯乙酮为起始原料合成4-甲氧基黄酮醇(4-MeOFLH),产物作为CO释放单元。

参照图2,合成4-甲氧基黄酮醇的方法具体如下:

在N2保护下,将对甲氧基苯甲醛(0.12mL,1mmol)溶于10mL乙醇,加入1mL 25%的NaOH水溶液,得到无色混合溶液。将2-羟基苯乙酮(0.12mL,1mmol)的乙醇溶液(3mL)加入到上述无色混合溶液中,继续反应5h。将反应物在冰浴中冷却,滴加30%醋酸溶液调节pH至弱酸性,继续搅拌30min,过滤,收集沉淀,干燥得查尔酮深黄色粉末(0.16g,61.3%,Mp:91℃)。将得到的查尔酮(0.16g,0.62mmol)溶于5mL无水乙醇,加入1.25mL 1mol/L的NaOH水溶液,溶液变为深黄色,冰浴下剧烈搅拌。向上述深黄色溶液中加入H2O2(30%,3mL),搅拌过夜,产生黄色沉淀。用HCl溶液调节pH至弱酸性,溶液由黄色变为乳白色,过滤,真空干燥,得4-MeOFLH淡黄色沉淀(0.098g,59%,Mp:235℃)。

1H NMR(CDCl3,400MHz):δ3.90(s,3H),6.96(s,1H),7.07(d,2H),7.42(ddd,1H),7.59(d,1H),7.70(ddd,1H),8.25(d,3H)。

步骤2、制备支持配体

以2-(氨甲基)吡啶为起始原料合成二((6-甲基-2-吡啶)甲基)-(2-吡啶甲基)胺(6-Me2TPA),产物作为支持配体。

参照图4,合成二((6-甲基-2-吡啶)甲基)-(2-吡啶甲基)胺(6-Me2TPA)的方法具体如下:

(1)合成中间体2-溴甲基-6-甲基吡啶

向250mL的烧瓶中依次加入2,6-二甲基吡啶(5mL,43mmol)、NBS(N-溴代丁二酰亚胺)(7.65g,43mmol)及CCl4(75mL),油浴加热回流。向上述回流溶液中加入AIBN(偶氮二异丁腈)(0.125g/次,每隔1h加一次,加7次),反应结束后过滤除去白色丁二酰亚胺沉淀,将滤液旋蒸除去溶剂得棕黄色油状物,以CH2Cl2作为洗脱剂,通过柱层析分离得到2-溴甲基-6-甲基吡啶粉红色油状液体(5.4g,68%)。

1H NMR(CDCl3,400MHz):δ7.58(t,1H),7.26(d,1H),7.07(d,1H),4.52(s,2H),2.56(s,3H)。

(2)合成6-Me2TPA

N2保护下,将2-溴甲基-6-甲基吡啶(0.69g,4mmol)的乙腈溶液(6mL)于3h内逐滴加入2-(氨甲基)吡啶(0.22g,2mmol)和无水Na2CO3(0.53g,5mmol)的乙腈溶液中(6mL)。滴完后继续室温搅拌,反应完后过滤,脱溶剂,旋干得到油状物溶于CH2Cl2(10mL),用饱和NaHCO3水溶液洗涤,无水MgSO4干燥有机层,过滤,旋蒸除去溶剂得到红棕色油状物,通过柱层析分离,真空干燥得棕色目标产物0.46g,产率72%。

1H NMR(CDCl3,400MHz):δ2.52(3H,s),3.88(2H,s),3.90(4H,s),7.00(1H,d),7.13(2H,m),7.42(1H,d),7.54(1H,m),7.58(2H,d),7.65(2H,m),8.51(2H,d)。

步骤3、制备黄酮醇型photoCORMs

将前面制备得到的CO释放单元和支持配体与金属锌离子(选用金属锌离子是因为锌元素是人体内必须的微量元素)进行反应合成带有金属锌离子的4-甲氧基黄酮醇类光诱导一氧化碳释放分子(即黄酮醇型photoCORMs)。

参照图5,合成黄酮醇型photoCORMs的方法具体如下:

N2保护下,将辅助螯合配体二((6-甲基-2-吡啶)甲基)-(2-吡啶甲基)胺(6-Me2TPA)(2.0×10-4mol)加入Zn(ClO4)2.6H2O(74mg,2.0×10-4mol)的甲醇溶液(2mL)中,搅拌直至所有的螯合配体消失。将光诱导CO释放单元4-甲氧基黄酮醇(4-MeOFLH)(54mg,2.0×10-4mol)加入甲醇溶液(2mL)中,加入Me4NOH.5H2O(36mg,2.0×10-4mol),溶液由乳白色悬浊液变为黄色悬浊液。用锡箔纸将Schlenk烧瓶包严,在避光条件下,将黄色悬浊液加入到辅助配体的溶液中,反应过夜。减压抽溶剂,抽干后溶于CH2Cl2(10mL),过滤,加适量乙醚析出沉淀,过滤得黄酮醇型photoCORMs,产量:106mg,产率:71%。

ESI-MS:(m/z(pos.))([(6-Me2TPA)Zn(4-MeOFLH)]+)=649.1791,计算得649.1793。

1H NMR(DMSO-d6,400MHz):δ8.83(d,2H),8.55(s,1H),8.03(d,1H),7.82-7.73(m,6H),7.63(t,2H),7.39(m,2H),7.30(d,2H),7.19(d,2H),4.62(s,4H),4.55(s,2H),3.90(s,3H),2.74(s,6H)。

13C NMR(DMSO-d6,400MHz):δ177.28,159.84,157.71,154.32,153.58,147.47,146.68,139.79,132.70,128.76,126.16,124.43,123.98,121.51,119.31,118.56,114.23,61.77,55.42,54.99,22.61。

FTIR(KBr,cm-1):1560(νC=O),1090(νClO4),619(νClO4)。

黄酮醇型photoCORMs的结构如图6所示。

我们随后对黄酮醇型photoCORMs的CO释放量进行了测试:

黄酮醇型photoCORMs的光诱导CO释放量采用气相色谱测量。称取黄酮醇型photoCORMs(15mg,2.0×10-5mol)于50mL圆底烧瓶,加入5mL无水乙腈,用其最大吸收波长处的紫外灯照射,直到溶液由黄绿色完全变为无色,反应释放出的CO用GC进行量化测试。重新称取相同质量的黄酮醇型photoCORMs(15mg,2.0×10-5mol)于50mL圆底烧瓶,将乙腈溶剂换为5mL混合溶剂(H2O:DMSO=1:1),重复上述操作,测其在水和DMSO混合溶剂中CO的释放量,反应释放出的CO用GC进行量化测试。

测试结果如表1所示:

测试结果表明,黄酮醇型photoCORMs在乙腈溶剂或水和DMSO的混合溶剂中释放出的CO的物质的量与黄酮醇型photoCORMs的物质的量的比接近1:1,即有相同摩尔量的CO释放。

这说明:黄酮醇型photoCORMs在溶液中可以通过人为控制释放疾病所需的精确量的CO。

之后我们又对黄酮醇型photoCORMs与O2的反应机理与产物进行了鉴定:

气相色谱测试表明,黄酮醇型photoCORMs在乙腈溶液或水和DMSO混合溶液中发生一个光致降解反应释放CO。检测反应残留物的1H NMR、MS,检测结果表明黄酮醇型photoCORMs发生了如图7所示的加双氧酶类型光诱导CO释放反应。[(6-Me2TPA)Zn(O-bs)]+:ESI-MS:(m/z(pos.))=653.1726,计算得:653.1742。1H NMR(CDCl3,400MHz):δ8.42(s,1H),8.01(d,1H),7.95(d,2H),7.74(t,1H),7.65(t,2H),7.50(d,1H),7.36(d,1H),7.25(m,2H),7.22(d,2H),7.13(d,2H),6.92(d,2H),4.45(s,4H),4.33(s,2H),3.93(s,3H);FTIR(KBr,cm-1):1730(νC=O)。1092(νClO4)。622(νClO4)。

实施例二

步骤1、制备CO释放单元

以对甲氧基苯甲醛和2-羟基苯乙酮为起始原料合成4-甲氧基黄硫酮醇(4-MeOFLTH),产物作为CO释放单元。

该合成过程分为两步:

(1)以对甲氧基苯甲醛和2-羟基苯乙酮为起始原料先合成4-甲氧基黄酮醇,该步与实施例一中的步骤1完全相同,不再赘述;

(2)以前一步合成的4-甲氧基黄酮醇为反应物再合成4-甲氧基黄硫酮醇,下面将详细介绍该合成过程。

参照图3,合成4-甲氧基黄硫酮醇的方法具体如下:

在N2保护下,将4-甲氧基黄酮醇(1.01g,3.78mmol)溶于120mL甲苯中,室温搅拌5min,加入劳森试剂(1.2mg,3.03mmol),回流30min,溶液变为深红色,继续回流3.5h,反应完后脱溶剂,旋干得到红色油状物。以CH2Cl2为洗脱剂柱层析,干燥得4-MeOFLTH红棕色固体产物(0.045g,42%)。

1H NMR(CDCl3,400MHz):δ3.90(s,3H),7.01(s,1H),7.10(d,2H),7.45(ddd,1H),7.62(d,1H),7.73(ddd,1H),8.28(d,3H)。

步骤2、制备支持配体

以2-(氨甲基)吡啶为起始原料合成二((6-甲基-2-吡啶)甲基)-(2-吡啶甲基)胺(6-Me2TPA),产物作为支持配体。

合成二((6-甲基-2-吡啶)甲基)-(2-吡啶甲基)胺的方法与实施例一中的步骤2完全相同,不再赘述。

步骤3、制备photoCORMs

将前面制备得到的CO释放单元和支持配体与金属锌离子进反应合成带有金属锌离子的4-甲氧基黄硫酮醇类光诱导一氧化碳释放分子(即黄硫酮醇型photoCORMs)。

参照图8,合成黄硫酮醇型photoCORMs的方法具体如下:

N2保护下,将辅助螯合配体二((6-甲基-2-吡啶)甲基)-(2-吡啶甲基)胺(6-Me2TPA)(2.0×10-4mol)加入Zn(ClO4).6H2O(74mg,2.0×10-4mol)的甲醇溶液(2mL)中,搅拌直至所有的螯合配体消失。将光诱导CO释放单元4-甲氧基黄硫酮醇(4-MeOFLTH)(57mg,2.0×10-4mol)加入适量甲醇(2mL),加入Me4NOH.5H2O(36mg,2.0×10-4mol),溶液由乳白色悬浊液变为黄色悬浊液。用锡箔纸将Schlenk烧瓶包严,在避光条件下,将黄色悬浊液加入到辅助配体的溶液中,反应过夜。减压抽溶剂,抽干后溶于CH2Cl2(10mL),用硅藻土过滤,加适量乙醚析出沉淀,过滤得黄硫酮醇型photoCORMs,产量:113mg,产率:74%。

ESI-MS:(m/z(pos.))([(6-Me2TPA)Zn(4-MeOFLTH)]+)=665.1570,计算得:665.1565。

1H NMR(DMSO-d6,400MHz):δ9.04(d,1H),8.95(d,2H),8.31(d,1H),7.93(d,1H),7.72(dd,3H),7.60(m,1H),7.52(dd,2H),7.53(m,4H),7.07(d,2H),6.81(d,1H),4.31(s,4H),4.25(s,2H),3.95(s,3H),2.40(s,6H)。

13C NMR(DMSO-d6,400MHz):δ178.80,161.65,157.66,154.64,152.92,148.36,146.64,146.23,139.83,139.12,130.97,127.43,126.54,126.13,124.42,121.52,114.63,59.03,55.72,55.49,22.75。

FTIR(KBr,cm-1):1474(νC=S),1085(νClO4),619(νClO4)。

黄硫酮醇型photoCORMs的结构如图9所示。

我们随后对黄硫酮醇型photoCORMs的CO释放量进行了测试:

黄硫酮醇型photoCORMs的光诱导CO释放量测试方法与黄酮醇型photoCORMs的相同。

测试结果如表2所示:

测试结果表明,黄硫酮醇型photoCORMs在乙腈溶剂或水和DMSO的混合溶剂中释放出的CO的物质的量与黄硫酮醇型photoCORMs的物质的量的比接近1:1,即有相同摩尔量的CO释放。

这说明:黄硫酮醇型photoCORMs在溶液中可以通过人为控制释放疾病所需的精确量的CO。

之后我们又对黄硫酮醇型photoCORMs与O2的反应机理与产物进行了鉴定:

黄硫酮醇型photoCORMs的无氧控制测试表明,黄硫酮醇型photoCORMs的反应依赖O2。通过气相色谱测试表明,黄硫酮醇型photoCORMs在乙腈溶液或水和DMSO混合溶液中发生一个光致降解反应释放CO。对黄硫酮醇型photoCORMs的光诱导反应残留物进行了IR、MS检测,基于本发明的实验测试、文献调研得出黄硫酮醇型photoCORMs与黄酮醇型photoCORMs在乙腈溶液或水和DMSO混合溶液中与O2的反应机理类似,也发生了类似加双氧酶类型的光诱导CO释放反应。

需要说明的是,上述实施例不以任何形式限制本发明,凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案,均落在本发明的保护范围内。

附图
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