JP5176241B2 - デンドリックポリアミドアミンフタロシアニン誘導体 - Google Patents

Description

本発明は、蛍光材料及び光力学的癌治療薬等として有用なデンドリックポリアミドアミンフタロシアニン誘導体に関する。

フタロシアニンは、その中心に金属を配位し得る化合物であり、青から緑色を呈し、６００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光線を選択的に吸収する等の光学的特性を有し、発光材料、蛍光材料、光力学癌治療薬等幅広い分野で応用が期待され、その誘導体が数多く合成されている（非特許文献１、２）。

一方、デンドリマーは、繰り返し単位による枝分かれ構造を有する樹状分子であり、中心核となる化合物に結合させた場合、その分子全体が球状分子となる。可溶性、低粘性、非晶性等の特性を有することから、光エレクトロニクス材料等として期待されている（非特許文献３、４）。

そしてデンドリマーの中心核としてフタロシアニン誘導体が光増感剤として使用できることが報告されている（特許文献１）。しかし、このフタロシアニンデンドリマーは芳香族エーテルデンドロンユニットを有するため、分子全体が球状となり、フタロシアニン構造に由来する光学的特性が失われてしまっている。
特開２００５−１２００６８号公報 廣橋亮、坂本恵一、奥村映子"機能性色素としてのフタロシアニン"アイピーシー、２００４ 白井汪芳、小林長男"フタロシアニン−化学と機能−"アイピーシー、１９９７ 青井啓悟、柿本雅明"デンドリック高分子 多分岐構造が広げる高機能化の世界"エヌティエス、２００５ 岡田しょう彦"デンドリマーの化学と機能"アイピーシー ２０００

本発明の目的は、中心核であるフタロシアニンの光学的特性を維持し、かつデンドリマーとしての特性を有する新規化合物を提供することにある。

そこで本発明者は、フタロシアニン骨格にデンドロンを導入すべく種々検討してきたところ、フタロシアニン骨格のインドール構造のベンゼン環上に、芳香族基含有デンドロンではなく１〜４世代のポリアミドアミンデンドロンを結合させれば、デンドリマーでありながらフタロシアニンとしての光学的特性を有する化合物が得られ、これらは蛍光材料や光力学的癌治療薬として有用であることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、次の一般式（１）

（式中Ｒ^１〜Ｒ^８のうち１〜８個は次式（ａ））

（ここで、ｐは１〜４の数を示し、Ｒ⁹は−ＮＨ（ＣＨ₂）_tＮＨ₂又はＯＲ¹⁰（Ｒ¹⁰はアルキル基を示す）を示し、ｌ、ｍ、ｑ及びｔはそれぞれ１〜８の数を示す）

で表されるポリアミドアミンデンドロンを示し、残余は水素原子を示し；Ｍは２価以上の金属原子を示し、（Ｎ）を有する環はベンゼン環、ピリジン環又はピラジン環であることを示す）で表されるデンドリックポリアミドアミンフタロシアニン誘導体を提供するものである。

また本発明は、当該デンドリックポリアミドアミンフタロシアニン誘導体を含有する蛍光材料及び光力学的癌治療薬を提供するものである。
また、本発明は、当該デンドリックポリアミドアミンフタロシアニン誘導体及び薬学的に許容される担体を含有する医薬組成物を提供するものである。
また、本発明は、当該デンドリックポリアミドアミンフタロシアニン誘導体の、光力学的治療薬製造のための使用を提供するものである。
さらに、本発明は、当該デンドリックポリアミドアミンフタロシアニン誘導体の有効量を投与することを特徴とする光力学的治療法を提供するものである。

本発明のデンドリマーは、中心核化合物であるフタロシアニンの光学的特性を有し、かつデンドリマーとしての特性も有する。従って、本発明のデンドリマーは、蛍光材料等の光学材料、光力学的癌治療薬に代表される光増感剤として有用である。

Ｇ１．０デンドリックＰＣの蛍光スペクトルを示す図である。 デンドリックＰＣ（ｔｙｐｅ１−Ｇ１．０モノアミドアミン）を取り込んだＩＵ−００２細胞の死細胞数（％）を示す図である。 デンドリックＰＣ（ｔｙｐｅ１−Ｇ１．０テトラアミドアミン）を取り込んだＩＵ−００２細胞の死細胞数（％）を示す図である。 デンドリックＰＣ（ｔｙｐｅ２−Ｇ１．０オクタアミドアミン）を取り込んだＩＵ−００２細胞の死細胞数（％）を示す図である。

本発明のデンドリマーは、一般式（１）で表され、フタロシアニン骨格上のＲ^１〜Ｒ^８のうちの１〜８個が前記式（ａ）で表されるポリアミドアミンデンドロンであり、残余が水素原子である構造を有する。式（ａ）中、ｐは１〜４の数を示し、この数によりデンドロンの世代が決定する。デンドロンの世代数（ｐ）は、フタロシアニンの光学的特性を失わない点から、１〜４であるが、特に１〜３が好ましい。ｐの数が４を超えるとデンドロンの枝分かれ構造が大きくなり、中心核のフタロシアニンの光学的特性が失われる傾向にある。

式（ａ）中のアルキレン鎖であるｌ、ｍ、ｑ及びｔはそれぞれ１〜８であるが、１〜６、さらに２〜６、特に２〜４が好ましい。また、Ｒ¹⁰はアルキル基を示し、このうち炭素数１〜８の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、例えばメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等が好ましい。Ｒ⁹としては、末端がアミノ基である構造、すなわち−ＮＨ（ＣＨ₂）_tＮＨ₂がより好ましい。

また、式（ａ）のデンドロンはＲ^１〜Ｒ^８のうちの１〜８個であるが、４〜８個が特に好ましい。このうち、式（ａ）のデンドロンは、さらに、Ｒ^１又はＲ^２、Ｒ^３又はＲ^４、Ｒ^５又はＲ^６及びＲ^７又はＲ^８の４個である場合、あるいはＲ^１〜Ｒ^８の８個である場合が特に好ましい。

Ｍは２価以上の金属原子であればよいが、蛍光を発する点から、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｍｎなどが好ましく、特に一重項酸素生成性、光励起状態でのエネルギーの高さの点からＺｎが好ましい。

（Ｎ）を有する環は、ベンゼン環、ピリジン環又はピラジン環のいずれでもよいが、ベンゼン環が好ましい。

本発明のデンドリマー（１）は、例えば次の反応式に従って製造することができる。

（式中、Ｒ^1a〜Ｒ^8aのうち１〜８個はカルボキシル基を示し、残余は水素原子を示し、Ｙはアミノ基の保護基を示し、Ｒ¹〜Ｒ⁸、Ｍ、ｌ、ｍ、ｐ、ｑ及びＲ⁹は前記と同じ）

すなわち、１〜８個のカルボキシル基を有するフタロシアニン類（２）にポリアミドアミンデンドロン（３）とを縮合させることにより一般式（１）で表されるデンドリマー（１）を製造することができる。

ここで、カルボキシル基を有するフタロシアニン類（２）は、例えば無水トリメリット酸、ピロメリット酸二無水物又は無水トリメリット酸と無水フタル酸の混合物と、尿素とを金属塩の存在下に加熱することにより得られる。

一方、式（３）のデンドロンは、例えば次の反応式に従って製造できる。

（式中、Ｙ−Ｘはアミノ基の保護基の導入試薬を示し、ｌ、ｍ、ｑ、ｔ及びＹは前記と同じ）

ここで、Ｙとしてはｔ−ブトキシカルボニル基（ｔ−Ｂｏｃ）、ベンジルオキシカルボニル基、９−フルオレニルメトキシカルボニル基等が用いられる。Ｙ−Ｘとしては、Ｙがｔ−Ｂｏｃの場合、（ｔ−Ｂｏｃ）無水物等を用いることができる。

イミジノジアルカノニトリル（４）を濃塩酸等で加水分解すれば、ウミジノジアルカン酸（５）が得られる。次いで、得られた化合物（５）のアミノ基を保護して化合物（６）とし、さらにこれにジアミン（７）を反応させれば、化合物（８）が得られる。当該化合物（８）に不飽和カルボン酸エステル（９）を反応させれば、エステルタイプのデンドロン（ａ１）が得られる。これにジアミン（１０）を反応させれば、末端がアミノ基であるデンドロン（ａ２）が得られる。また、このデンドロン（ａ２）に、さらに不飽和カルボン酸エステル（９）、ジアミン（１０）を反応させれば、第３世代のデンドロンが得られる。

カルボキシル基を有するフタロシアニン類（２）とデンドロン（３）との縮合反応は、例えば酸の存在下に行うことができる。酸としては塩酸、Ｎ−エチル−，Ｎ’−３−ジメチルアミノカルボジイミド塩酸塩、ベンゾトリアゾール−１−イル−トリス（ジメチルアミノ）ホスホニウムなどが用いられる。反応は室温〜１００℃で、５〜７２時間行えばよい。

得られた本発明のデンドリマー（１）は、デンドリマーの世代が１〜４世代であること、及びデンドロンが比較的リニアーであるポリアミドアミンデンドロンであるため、中心核のフタロシアニンが立体的に障害を受けずに、フタロシアニンの光学的特性を有している。さらに、デンドリマーとしての特性である、生体親和性、可視光捕集特性、赤外光捕集機能、電子移動媒体としての機能、電子供与体としての機能、分子認識機能、バイオセンサー機能、ＤＮＡベクターバイオインターフェース機能、ドラッグデリバリー機能なども有する。

従って本発明のデンドリマー（１）は、生体親和性が高く、光力学的治療薬、ＤＮＡベクター等として有用である。フタロシアニン自体が光力学的癌治療薬として有用であることから、癌への指向性が高く、光力学的癌治療薬として有用である。
また、フタロシアニンの蛍光特性及びポリアミドアミン構造に基づく蛍光特性も有し、光学材料、特に蛍光材料として有用である。

本発明のデンドリマー（１）を医薬として用いる場合には、薬学的に許容される担体とともに種々の製剤（医薬組成物）とすることができる。ここで、薬学的に許容される担体としては、生理食塩水、緩衝剤等の注射用担体、賦形剤、崩壊剤、滑沢剤等の経口投与用添加物等が挙げられる。投与形態としては、静脈投与、筋肉内投与、皮下投与、局所投与、経口投与、直腸内投与、経皮投与等が挙げられる。

本発明のデンドリマー（１）又はこれを含有する医薬組成物を光力学的治療に用いる場合、常法に従いデンドリマー（１）又はこれを含有する医薬組成物を必要な患者に投与し、次いで光照準することにより行われる。

光学材料として用いる場合には、スピンコート法、真空蒸着、フォトレジスト、フォトエッチング等によって固体状態で用いる場合と溶液に分散させた液体状態で使用できる。

次に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は何らこれに限定されるものではない。

実施例１
（ｉ）３，３’−イミノジプロピオン酸の合成
３，３’−イミノジプロピオン酸の合成は、濃塩酸５０ｍＬに３，３’−イミノジプロピオニトリル１２ｇを加え、４８時間還流した。生成物は、アセトン３００ｍＬを加え、ろ過後、乾燥した。粗生成物は、熱湯により再結晶した。

（ｉｉ）Ｎ−（ｔ−Ｂｏｃ）イミノジプロピオン酸の合成
Ｎ−（ｔ−Ｂｏｃ）イミノジプロピオン酸の合成は、３，３’−イミノジプロピオン酸８０ｇを純水５０ｍＬに溶解し、１，４−ジオキサン１００ｍＬ、炭酸ナトリウム水溶液（５０ｍｍｏｌ／５０ｍＬ）およびトリエチルアミン１５ｍＬを加え氷浴にて１時間攪拌し、さらに、室温にて（ｔ−Ｂｏｃ）_２無水物１３ｇを徐々に加え４８時間攪拌した。混合物は、飽和クエン酸水溶液を用いてｐＨ３程度にし、酢酸エチルを用いて抽出した。有機層は、洗浄、脱水、エバポレーターを用いて濃縮した。粗生成物は、酢酸エチル：ヘキサン（ｖ／ｖ １／１）溶液を用いて再結晶した。

（ｉｉｉ）１．５世代デンドロンの合成
１．５世代デンドロン（Ｇ−１．５）の合成は、メタノール２０ｍＬに溶解したＮ−（ｔ−Ｂｏｃ）イミノジプロピオン酸２．６ｇ及びメタノール１００ｍＬに溶解したエチレンジアミン３０ｇを加え氷浴にて１時間攪拌し、さらに室温にて９６時間攪拌して行った。混合物はエバポレーターにてメタノールを留去した後、減圧蒸留によってエチレンジアミンを留去した。

（ｉｖ）２世代デンドロンの合成
２世代デンドロン（Ｇ−２）の合成は、得られたＧ−０．５をメタノール２００ｍＬに溶解し、さらにアクリル酸メチル８．６ｇを加え氷浴にて１時間撹拌し、さらに室温にて４８時間撹拌した。混合物は減圧蒸留によってメタノールおよびアクリル酸メチルを留去することによった。

（ｖ）亜鉛テトラカルボン酸フタロシアニン（以下、フタロシアニンをＰＣと記載することがある）の合成
亜鉛テトラカルボン酸ＰＣの合成は、無水トリメリット酸２．２ｇ、尿素１３ｇ、塩化亜鉛３ｇ及び１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン（ＤＢＵ）を１，２，４−トリクロロベンゼン５０ｍＬに加え２５０℃にて４時間加熱して行った。混合物は、６Ｍ塩酸、純水及びアセトンで洗浄し、ろ過した。乾燥後、固体は水酸化カリウム３０ｇとともに純水９０ｍＬに加え、１００℃にて８時間加水分解した。混合物は純水２００ｍＬを加え、塩酸にてｐＨ２に調製した後、遠心分離にて固体を得た。固体は純水及びアセトンにて洗浄し、乾燥した。この化合物を原料としたデンドリマーをｔｙｐｅ１という。
また、無水トリメリット酸と無水フタル酸混合物１：３を用いて、同様にして亜鉛モノカルボン酸フタロシアニンを合成した。

（ｖｉ）亜鉛オクタカルボン酸フタロシアニン（ＰＣ）の合成
亜鉛オクタカルボン酸ＰＣの合成は、ピロメリット酸二無水物２．５ｇ、尿素１３ｇ、塩化亜鉛３ｇ及びＤＢＵを１，２，４−トリクロロベンゼン５０ｍＬに加え２５０℃にて４時間加熱して行った。その後の処理は、亜鉛テトラカルボン酸ＰＣの合成と同様に行った。この化合物を原料としたデンドリマーをｔｙｐｅ２という。

（ｖｉｉ）デンドリックフタロシアニン（ＰＣ）の合成
デンドリックＰＣの合成は、６．７９ｇのＧ−２をメタノール３０ｍＬに溶解し、塩酸１０ｍＬを加え１時間攪拌し、さらに亜鉛オクタカルボン酸ＰＣ ０．９４ｇを加え、４８時間攪拌した。生成物はろ過後、純水で洗浄し、乾燥した。デンドロン及びカルボキシ化ＰＣを代えて、同様にして、次のデンドリマーを合成した。次の式中、ｔｙｐｅ１及びｔｙｐｅ２は前記のようにフタロシアニン化合物を意味する。Ｇ１．０、Ｇ１．５、Ｇ２等はデンドリマーの世代数を意味する。
なお、実施例２で使用したｔｙｐｅ１−Ｇ１．０モノアミドアミンは、原料として亜鉛モノカルボン酸ＰＣを用いて得られた１世代デンドリマーである。

原料化合物と本発明化合物のＵＶ−Ｖｉｓ、蛍光及びＥＳＲスペクトルデータを表１に示す。

得られたＧ１．０デンドリックＰＣの蛍光スペクトルを図１に示す。

表１から、各部位、本発明デンドリックＰＣともに吸収極大波長が６５０ｎｍよりも長波長側に存在し、光線力学療法に適している。また、光学材料として近赤外域までの光機能を有している。また、本発明デンドリックＰＣは蛍光を発することから、光線力学療法の特性を発揮し、ｇ値からラジカル発生をも裏付けられていることがわかる。

図１から、本発明デンドリックＰＣはデンドリック部位を有しても短いストークスシフトにて蛍光を発することから、光線力学療法の特性を発揮することがわかる。

実施例２
アカゲザル由来の癌細胞であるＩＵ−００２細胞への本発明のデンドリックＰＣの作用を検討した。
ＩＵ−００２細胞を種々の濃度のデンドリックＰＣの存在下３７℃でインキュベートした。３時間インキュベートした後、ＩＵ−００２細胞中のデンドリックＰＣ濃度を測定した。デンドリックＰＣの濃度の増加とともに細胞への取り込みも増加した。
一般のフタロシアニン類は凝集しやすく、凝集したフタロシアニン類は光増感剤として作用しない（Ｊ．Ｐｊｙｓ．Ｃｈｅｍ．，９６（１９９２），８８３２−８８３９）。また、凝集したフタロシアニン類は、蛍光を生じない。
これに対し、本発明のデンドリックＰＣは、ＩＵ−００２細胞中で蛍光を生じた。

本発明のデンドリックＰＣを取り込んだＩＵ−００２細胞にハロゲン光を１０分間照射した。その結果、デンドリックＰＣ濃度に依存してＩＵ−００２細胞の死が増加した（図２〜４）。一方、光照射しなかった細胞の死は増加しなかった。
この結果から、本発明のデンドリックＰＣは、光力学的癌治療薬として有用であることが判明した。

Claims (6)

1. 次の一般式（１）
   

   

   （式中Ｒ¹〜Ｒ⁸のうち１〜８個は次式（ａ））
   

   

   （ここで、ｐは１〜４の数を示し、Ｒ⁹は−ＮＨ（ＣＨ₂）_tＮＨ₂又はＯＲ¹⁰（Ｒ¹⁰はアルキル基を示す）を示し、ｌ、ｍ、ｑ及びｔはそれぞれ１〜８の数を示す）
   で表されるポリアミドアミンデンドロンを示し、残余は水素原子を示し；Ｍは２価以上の金属原子を示し、（Ｎ）を有する環はベンゼン環であることを示す）で表されるデンドリックポリアミドアミンフタロシアニン誘導体。
2. 式（ａ）で表される（ポリアミド）アミンデンドロンが、Ｒ¹〜Ｒ⁸のうち４又は８個結合しているものである請求項１記載のフタロシアニン誘導体。
3. ｐが１〜３の数である請求項１又は２記載のフタロシアニン誘導体。
4. 請求項１〜３のいずれか１項記載のフタロシアニン誘導体を含有する蛍光材料。
5. 請求項１〜３のいずれか１項記載のフタロシアニン誘導体を含有する光力学的癌治療薬。
6. 請求項１〜３のいずれか１項記載のフタロシアニン誘導体及び薬学的に許容される担体を含有する医薬組成物。

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