CN1558909A

CN1558909A - 超分子碳铂衍生物、其制备方法、包含该衍生物为活性成分的药物组合物及其应用

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Publication number: CN1558909A
Application number: CNA018238483A
Authority: CN
Inventors: 王敬尊; 瞿慧生; 王雷; 王霆
Original assignee: Individual
Current assignee: Beijing Think High Tech Development Co Ltd; Wang Jingzun
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2004-12-29
Anticipated expiration: 2021-11-30
Also published as: ATE431352T1; DE60138739D1; EP1473298A4; AU2002221514A1; WO2003045962A1; EP1473298A1; JP2005515195A; US20050165093A1; EP1473298B1; CN100445293C; US7259270B2; JP4235111B2

Abstract

本发明涉及新颖的通式(I)所示的一类超分子碳铂衍生物，其中B为通式(II)所示的多元羧酸，且其中R₁和R₂以及n如说明书中所定义。本发明还涉及该类衍生物的制备方法、包含该类衍生物为活性成分的药物组合物以及该类衍生物在制备对肝癌、胃癌、肺癌等多种细胞癌具有治疗作用的药物组合物中的应用。该类衍生物在固体和水溶液中具有稳定的笼状化学结构和组成，对多种癌细胞的杀伤率明显优于碳铂，尤其是对肝癌细胞的杀伤率比碳铂高1－2倍，且几乎没有其他化疗药物的呕吐、脱发、白血球和血小板降低等毒副作用，小鼠急毒皮下注射(sc)和腹腔注射(ip)的LD₅₀分别约为300mg/kg和260mg/kg。因此，该类衍生物是有广泛应用前景的新一代顺铂类抗癌药。

Description

超分子碳铂衍生物、其制备方法、包含该衍生物为活性成分的药物组合物及其应用技术领域

本发明涉及一类新颖的超分子碳铂衍生物、该类衍生物的制备方法、包含该类衍生物作为活性成分的药物组合物以及该类衍生物和包含它们的药物组合物对肝癌、胃癌、肺癌等多种细胞癌症的临床治疗应用。

背景技术

自 1969年 Rosenberg和 Camp首次报导了顺铂 [ Cis-Pt(NH₃)₂Cl₂] 具有抗癌活性以来 ( Trans. Met. Chem., 1987: 14， 77 ) ，铂类抗癌药物引起了各国科学家的关注。三十多年来已开发并用于临床的铂类抗癌药物已有十余种，如异丙氨铂 ( GB1578323 ) , 己草胺铂（ J。 Med. Chem., 1978: 21， 1315 ) , 得那铂 U. Med. Chem., 1978: 21, 1315 ) , 螺磺铂胺（EP176005 )，卡铂（GB20244823 )等。这些药物存在一些致命的缺点，如它们在水溶液中的稳定性差，不能用作口服剂；对人体毒性大，引起胃、肾、血液等一系列严重的毒性反应。为此许多药物专家多年来一直研究新的顺铂类新结构的衍生化合物，力图克服这些缺点，今收效甚微。

1978年 J. M.莱恩提出一种分子间弱相关力作用生成超分子化合物的新概念：当分子与分子之间以非共价键力 (氢键、配位键、范德华力、静电引力等)结合时，生成分子聚集体，这种分子聚集体具有新的选择、识别、迁移等理化活性。他把这种新的分子聚集体称为 "超分子化合物" (Supramolecular Compound )。他与 C. J.皮特森、 D. J. 克拉姆等因在冠醚、穴醚等超分子化学的研究成果而荣获 1987年诺贝尔化学奖（ J. M. Lehn, Angew. Chem. , Inter. Ed. Engl. , 27, 89, 1988 ) 。但是现有技术尚未公开有关本发明提出的超分子药物化学结构的研究。

发明概述

本发明的发明人利用超分子化学理论，首次成功地设计并制造出一类以氢键締合和配位键结合组成的笼状超分子碳铂类抗癌药物。

因此，本发明的目的是提供一类新型超分子碳铂衍生物。

本发明的另一目的是提供一种制备所述超分子碳铂衍生物的方法。

本发明的又一目的是提供包含所述超分子碳铂衍生物作为活性成分的药物组合物。

本发明的再一目的是提供所述超分子碳铂衍生物对肝癌、胃癌、肺癌等细胞癌症的临床治疗应用。

发明详述

本发明一方面提供了一种如下通式（I )所示的超分子碳铂衍生物：

所述衍生物为由主体化合物 A-碳铂与客体化合物 B以分子间氢键结合组成的超分子化合物，其中客体化合物 B为如下通式（II )所示的多元羧酸：

其中和 R₂相同或不同且独立地为氢、羟基、羧基、苯基或 3, 5- 二苯基； n为 0-3的整数；糾是同一^、子上的基团和 R₂ 不同时为羟羞 ϋ基，且当 η为 2时，两个碳原子之间可以形成双键或和 R₂以及与其相连的碳原子可以一起形成环己烷环或任选进一步被一个或两个幾基取代的苯环。

优选客体化合物 B选自草酸、 1， 3-丙二酸、 1， 4-丁二酸、 1， 5- 戊二酸、顺丁烯二酸、 2-羟基 -1， 4-丁二酸（苹果酸）、 2， 3-二羟基- 1 , 4-丁二酸（酒石酸）、 2-苯基 -1 , 3-丙二酸、 1 , 2-二羧基环己烷、 ₃一羟基 _3- -l， 5-戊二酸（柠檬酸）、邻苯二曱酸、 1 , 3， 4-苯三酸和 1， 2， 4， 5-苯四酸。更优选客体化合物 B选自草酸、 1, 3-丙二酸、 1， 4-丁二酸、 2-苯基 -1， 3-丙二酸、酒石酸、芊果酸和柠檬酸。

优选通式（I )所示化合物中主体化合物 A-碳铂与客体化合物 B 分子间是以多个氢键结合，构成立体笼状空间结构的超分子化合物。例如当客体化合物 B为苯基丙二酸时，所得超分子化合物具有如下结构式 (III):

本发明通式（I )所示的超分子化合物 A—B在固体和水溶液中分子的笼子不解离；经 UV、 IR、 NMR、 MS和 X光单晶衍射仪等分子光谱结构分析数据证明，它们不是混合物，而是有单一分子量、稳定化学元素组成和光镨特征的新型分子化合物；分子内 - NH₃的 N原子为 5价，不能与 H+离子成盐 (-NH₄);分子 B中的 H与分子 A-碳铂中的 ½形成分子内氢键，分子 A-碳铂中 ·ί^-ΝΗ₃的 Η与分子 Β 中的½形成分子内氢键，组成通式（ I )所示超分子化合物。

另一方面，本发明提供了一种制备上述通式（I )所示化合物的方法，包括如下步骤：

a ) 分别制备主体化合物 A-碳铂和客体化合物 B的等摩尔浓度水溶液，

b ) 在 4-40°C的温度下将两种原料溶液以等摩尔量混合，搅拌均匀，经灭菌、过滤，和

c ) 用纯水稀释步骤 b )所得溶液，然后直接封装成 50mg/5ml的水针剂，或在 40°C 以下的温度下将产物的水溶液浓缩、干燥成固体粉状原料药。

优选的是，在本发明的方法中，步骤 b )的反应在 pH为 2-4的条件下进行。为了将 pH值调节至上述范围，可以使用一定量的原料 B。

本发明还涉及用于治疗各种细胞癌症的药物组合物，包含本发明的通式（I )所示化合物作为活性成分以及药物学上可接收的载体。所述药物组合物可以制成例如片剂、胶囊、丸剂、口服液等剂型。

本发明进一步涉及通式（I )所示超分子化合物对肝癌、胃癌、肺癌等多种细胞癌症的临床治疗应用。

本发明的通式（I ) 所示超分子化合物对癌细胞有高度的选择性，经体外培养的人体癌细胞实验发现，对肝癌、胃腺癌、结肠腺癌、大肠癌、胰腺癌、乳腺癌、肺癌等多种癌细胞的杀伤率明显优于碳铂，尤其是对肝癌细胞的杀伤率比碳铂高 1-2倍，半有效抑制浓度 IC₅o约 10-15 g/ml。具体药理学数据的测试方法和结果如下所示。

方法：按国际通用的药效学细胞毒测定方法，用 15 %的小牛血清 RPMI-1640培养液把待测药物稀释到所需浓度，经无菌滤膜过滤灭菌，配成 200、 100、 50、 lO /ml浓度梯度，加入到含有已培养好的不同人体癌细胞的多孔培养板中，培养 72 小时，各孔加入 0.5μ1的 0.2%噻唑蓝 (ΜΤΤ)溶液， 4小时后加入 DMSO显色，此时活细胞在酶的作用下使 ΜΤΤ显色，用 Model 2550酶标仪测各孔的消光值，由此计算对癌细胞的杀伤率和半有效抑制浓度 IC₅G值。对癌细胞的杀伤率结果：

SMMC-7721肝癌细胞 MTT试验杀伤率％

注： 1—碳铂与柠檬酸形成的超分子化合物

2—碳铂与苹果酸形成的超分子化合物

3—碳铂与酒石酸形成的超分子化合物

SGC-7921胃腺癌细胞 MTT试验杀伤率％

注： 1一碳铂与柠檬酸形成的超分子化合物

2—碳铂与苹果酸形成的超分子化合物

3—碳铂与酒石酸形成的超分子化合物

LS-1747结肠腺癌细胞 MTT试验杀伤率％

注： 1一碳铂与柠檬酸形成的超分子化合物

2—碳铂与苹果酸形成的超分子化合物

3—碳铂与酒石酸形成的超分子化合物 5

PC-14肺癌细胞 MTT试验杀伤率％

注： 1—碳铂与柠檬酸形成的超分子化合物

2—碳粕与苹果酸形成的超分子化合物

3—碳铂与酒石酸形成的超分子化合物

RCAP-37人乳腺癌细胞 MTT试验杀伤率％

注： 1一碳铂与拧檬酸形成的超分子化合物

2—碳铂与苹果酸形成的超分子化合物

3—碳铂与酒石酸形成的超分子化合物本发明的通式（I )所示超分子化合物几乎没有其他化疗药物的呕吐、脱发、白血球和血小板降低等毒副作用，对人体正常的蛋白、生物膜、 DNA和 RNA的毒性比碳铂降低约 1倍。例如，本发明通式 ( I )所示超分子化合物对小白鼠皮下注射 (sc)和腹腔注射 (ip)的 LD₅₀ 按如下方法测试。

方法：取 50只 18-22g昆明种小鼠，随机分成 5组，每组 10只。用本发明药物按 400、 300、 200、 100、 50 mg/kg剂量对小鼠皮下 (sc) 一次注射，给药量为 0.2ml/10g小鼠体重，连续观察 14天，记录各组死亡数。按 Kurber法求出半致死量 LD₅₀。同法求出腹腔注射 (ip)的 LDsoo 结果：以本发明药物 SMAN (碳铂与柠檬酸形成的超分子化合物）为例，对小白鼠皮下注射 (sc)和腹腔注射 (ip)的 LD_5G分别为 300 mg/kg和 260 mg/kg。死亡一 fc 生在 3-7天。

SMAN对小鼠死亡时间和死亡率％(8(；)

SMAN对小鼠死亡时间和死亡率％(ip)

尽管尚未完全确认本发明化合物的抗癌机理，但按现代分子生物学的一般原理，本发明人认为本发明通式（I )所示超分子化合物的抗癌机理可作如下解释。药物分子设计的关键是必须含有对抗癌有效的主体药物成分 A和能够与它组成超分子笼子的客体组分 B，由这两种成分以配位键和氢键组装成笼状超分子化合物，这个笼子在水溶液和体液中应保持相对稳定而不解离，只有遇到癌细胞中结构异常 DNA时，被这种 DNA中如腺嘌呤的游离碱基诱导打开这个超分子笼子的开关，释放出可杀死癌细胞的有效成分主体分子 A。按此理论假说设计成本发明中的主体组分 A，为临床对癌细胞有明显杀灭作用、毒性较低的药物碳铂；客体组分 B的结构中必须含有多元羧 ½团，并与主体分子 A以多个氢键締合生成笼状结构的超分子 A—B, 它在体液内和细胞内保持相对稳定的笼状结构而不解离，不显现出主体组分 A对蛋白、膜和正常 DNA、 R A的 "毒性" 。当超分子 A—B遇到癌细胞时，癌细胞中的双螺旋 DNA结构中局部氢键被破坏，解离裸露出游离的威基，诱发打开药物 A—B分子中的超分子氢键开关，释放出主体分子 A， A中的 Pt原子与结构异常 DNA中嘌呤外露的碱目结合，有效地中止癌细胞中 DNA的复制和转录。这个过程可概述如下：

分子间締合

主体药物分子 A +客体分子 B 超分子 A— B

«蛋白携带、跨膜遇癌细胞和异常 DNA、 RNA

> A— Β ϋΧ细胞内 >

Α— Β解离成 Α + Β

打开超分子开关 > (异常 DNA、 RNA)-NH₂ · A + B 一" >异常 DNA、 RNA复制中止 -~~ >癌细胞被抑止、死亡。实施例

本发明将通过下列实施例进行详细说明，但本发明的保护范围并不受这些实施例的限制。实施例 1. 超分子苯基丙二酸铂 (SMAP)抗癌化合物

主体分子 A: 碳铂

客体分子 B: 苯基丙二酸

产物：超分子苯基丙二酸柏 A—B

分子式 C_lsH₂₀O₈N₂Pt，分子量 551 化学结构式:

合成：

SMAP的制备方法：把 371重量份原料组分 A (碳铂)和 180重量份组分 B (苯丙二酸)分别制成等摩尔浓度的水溶液，在 25°C的温度下以等摩尔量混合，搅拌均匀，经灭菌、过滤，在 40°C以下将产物的水溶液浓缩、干燥成固体粉状原料药 SMAP。

pH 2.5水溶液，温度 25°C

1 mol A + l mol B 1 mol A—B 性状：白色结晶粉末，水中溶解度为 3.5%, pH 2.5-3.0，难溶于醇和其他有机溶剂。对光、热不稳定。

光傳： UV: ληΐ3χ 245應（水溶液)；

IR: KBr压片，主要吸收峰 (cm ¹): 3269s, 1648s, 1612m, 1500m, 1381s, 1349m;

^-NMR ( 500MHz, DMSO溶剂 )： δ 1.6(组分 A中 2个 H的 5 重峰)， 2.6(组分 Α中 4个 Η的 3重峰)， 4.1(組分 Α中单峰， 2个 N上的 6个 H), 5.8(组分 B中 CH的峰)， 7.4(组分 B中料的 5个 H)， 12.3(组分 B中絲中的 H);

MS: ESI-MS, 负离子谱准分子离子峰 M-1: m/z 550o

药理：对肺癌、肝癌、胃癌等多种癌细胞的杀伤率 50-70 % ; 毒理：小鼠皮下注射 (sc)和腹腔注射 (ip)的 LD₅o分别为 290 mg/kg 和 250mg/kg_o

稳定性：固体样长期放置稳定，水溶液样稳定 8小时。实施例 2. 超分子酒石酸 (S T)抗癌药

主体分子 A: 碳铂

客体分子 B: 酒石酸

产物：超分子酒石酸铂 A—B

分子式 oH OmNzPt,分子量 521

化学结构：

合成 =

SMAT的制备方法：把 371重量份原料组分 A (碳铂)和 150重量份组分 B (酒石酸)分别制成等摩尔浓度的水溶液，在 25。C的温度下以等摩尔量混合，搅拌均匀，经灭菌、过滤，用纯水稀释，直接封装成 50mg/5ml的 SMAT水针剂，或在 40。C以下将产物的水溶液浓缩、干燥成固体粉状原料药。

pH 2.5水溶液，温度 25°C

1 mol A + 1 mol B > 1 mol A—B 性状：白色结晶粉末，水中溶解度为 3.5%， pH 2.5-3.0, 难溶于醇和其他有机溶剂。对光、热不稳定。

光谱： UV: λ 225画肩峰（水溶液)；

IR: KBr压片，主要吸收峰 (cm ¹): 3269s , 1648s , 1612m， 1381s, 1349m;

^- MR ( 500MHz, DMSO溶剂 )： δ 1·6(组分 Α中 2个 Η的 5 重峰)， 2.6(組分 Α中 4个 Η的 3重峰)， 4.1(组分 A中单峰， 2个 N上的 6个 H); 4.2(组分 B中 2个 CH的峰)， 12.6(组分 B中^ ^中的 H);

MS: ESI-MS, 负离于谱准分子离子峰 M-1: m/z 520。药理：对肺癌、肝癌、胃癌等多种癌细胞的杀伤率 60-80 % ;

毒理：小鼠皮下注射 (sc)和^ 注射 (ip)的 LD₅Q分别为 290 rag/kg 和 250mg/kg„

稳定性：固体和水溶液中长期放置稳定。实施例 3. 超分子苹果酸铂 (SMAM)抗癌药

主体分子 A: 碳鉑

客体分子 B: 苹果酸

产物：超分子苹果酸铂 A—B:

分子式 C₁₀H₁₈O₉N₂Pt，分子量 505

化学结构：

合成：

SMAM的制备方法：把 371重量份原料组分 A (碳铂)和 134重量份组分 B (苹果酸)分别制成等摩尔浓度的水溶液，在 25。C的温度下以等摩尔量混合，搅拌均匀，经灭菌、过滤，用纯水稀释，直接封装成 50mg/5ml的 SMAM水针剂，或在 40°C以下将产物的水溶液浓缩、干燥成固体粉状原料药。

pH 2.5水溶液,温度 25°C

1 mol A + 1 mol B > 1 mol A—B 性状：白色结晶粉末，水中溶解度为 3.5%, pH 2.5-3.0, 难溶于醇和其他有机溶剂。对光、热不稳定。

光谱： UV: λ 225ηπι肩峰 (水溶液)；

IR: KBr压片，主要吸收峰 (cm ¹): 3269s , 1648s , 1612m , 1500m, 1381s, 1349m;

^-NMR ( 500MHz， DMSO溶剂 )： δ 1.6(组分 A中 2个 H的 5 重峰)， 2.6(组分 A中 4个 H的 3重峰)， 4.1(组分 A中单峰， 2个 N上的 6个 H); 4.2(组分 B中 CH₂的 2重峰)， 4.3(组分 B中 CH的 4重峰)， 12.6(组分 8中中的 H);

MS: ESI-MS, 负离子谱准分子离子峰 M-1: m/z 504.

药理：对肺癌、肝癌、胃癌等多种癌细胞的杀伤率 50-80 % ;

毒理：小鼠皮下注射 (sc)和注射 (ip)的 LD₅o分别为 290 mg/kg 和 250mg/kg„

稳定性：固体和水溶液样长期放置稳定。实施例 4. 超分子种檬酸铂 (SMAN)抗癌药

主体分子 A: 破铂

客体分子 B: 柠檬酸

产物：超分子拧檬酸铂 A—B

分子式 C^H^OuN t,分子量 563

化学结构： HOOC -CH,

· HO -C-COOH

HOOC -CH₂

合成：

SMAN的制备方法：把 371重量份原料组分 A (碳柏)和 192重量份组分 B (杵檬酸)分别制成等摩尔浓度的水溶液，在 25。C的温度下以等摩尔量混合，搅拌均匀，经灭菌、过滤，用纯水稀释，直接封装成 50mg 5ml的 SMAN水针剂，或在 40。C以下将产物的水溶液浓缩、干燥成固体粉状原料药。 pH 2.5水溶液，温度 25°C

mol A + 1 mol B > 1 mol A...B 性状：白色结晶粉末，可溶于水，难溶于醇和其他有机溶剂。光谱： UV: λ 225ηιη肩峰 (水溶液)；

IR: KBr压片，主要吸收峰 (cm ¹) : 3269s , 1648s , 1610s , 1384s, 1349m;

^-NMR ( 500MHz, DMSO溶剂 )： δ 1·6(组分 Α中 2个 Η的 5 重峰)， 2.6(组分 Α中 4个 Η的 3重峰)， 4.1(组分 Α中单峰， 2个 N上的 6个 H); 4.2(组分 B中 2个磁不等价 CH₂的峰)， 12.6(组分 B中羧基中的 H);

MS: ESI-MS, 负离子谱准分子离子峰 M-1: m/z 562。

药理：对肺癌、肝癌、胃癌等多种癌细胞的杀伤率 50-90 % ;

毒理：小鼠皮下注射（sc)和腹腔注射 (ip)的 LD_SG分别为 300 mg/kg 和 260mg/kg_o

稳定性：固体和水溶液样长期放置稳定。

Claims

权利要求

一种如下通式（I )所示的化合物:

其中所述化合物为主体化合物 A-碳铂与客体化合物 B以分子间氢键结合組成的超分子化合物，且其中客体化合物 B为如下通式（ II )所示的多元羧酸：

其中和相同或不同且独立地为氢、羟基、羧基、苯基或 3， 5- 二^^苯基， n为 0-3的整数，是同一子上的基团和 R₂ 不同时为羟基或^ &，且当 n为 2时，两个^ ^子之间可以形成双键或和 R₂以及与其相连的碳原子可以一起形成环己烷环或任选进一步被一个或两个幾基取代的苯环。

2. 根据权利要求 1的通式（I )所示化合物，其中主体化合物 A-碳铂与客体化合物 B分子间是以多个氢键结合，构成立体笼状空间结构的超分子化合物。

3. 根据权利要求 1的通式（I )所示化合物，其中客体化合物 B选自草酸、 1， 3-丙二酸、 1， 4-丁二酸、 1， 5-戊二酸、顺丁烯二酸、 2- 羟基 -1， 4-丁二酸（苹果酸）、 2， 3-二羟基 -1， 4-丁二酸（酒石酸）、 2-苯基 -1， 3-丙二酸、 1， 2-二羧基环己烷、 3-羟基 -3- -l， 5-戊二酸（佇檬酸）、邻苯二曱酸、 1， 3， 4-苯三酸和 1, 2, 4， 5-苯

4. 才据权利要求 3的通式（I )所示化合物，其中客体化合物 B为草酸、 1 , 3-丙二酸、 1， 4-丁二酸、苯基丙二酸、酒石酸、苹果酸或柠檬酸。

5. 才艮据权利要求 4的通式（I )所示化合物，其中客体化合物 B为苯基丙二酸且所述超分子化合物具有结构式（III):

6. 一种制备根据权利要求 1的通式（I )所示化合物的方法，包括如下步骤：

a ) 分别制备主体化合物碳铂和客体化合物 B的等摩尔浓度水溶液， b ) 在 4-40。C的温度下将两种原料溶液以等摩尔量混合，搅拌均匀，经灭菌、过滤，和

c ) 用纯水稀释步骤 b )所得溶液，然后直接封装成 50mg/5ml的水针剂，或在 40。C以下的温度下将产物的水溶液浓缩、干燥成固体粉状原料药。

7. 才艮据权利要求 6的方法，其中步骤 b )的反应在 pH为 2-5的条件下进行。

8. 用于治疗各种细胞癌症的药物组合物，包含根据权利要求 1-5中任一项的化合物作为活性成分以及药物学上可接收的载体。