β,β'-二羟基中位取代的二氢卟酚、异细菌二氢卟酚、细菌二氢卟酚,和从β,β'-未取代的四吡咯大环制备所述化合物的方法

摘要

一种有式(I)或(II)结构的β，β’-二羟基中位-取代的二氢卟酚、细菌二氢卟酚或异细菌二氢卟酚化合物，其中M是金属。一种合成式(I)或(II)化合物的新方法，包括步骤：a)使J，J’-未取代而中位取代的卟啉锇酸酯化在β，β’-位形成锇酸酯；和b)还原锇酸酯以形成式(I)或(II)相应的β，β’-二羟基中位-取代的二氢卟酚、细菌二氢卟酚或异细菌二氢卟酚。

说明书

发明领域

本发明涉及特定的二羟基二氢卟酚、细菌二氢卟酚(bacteriochlorins)或异细菌二氢卟酚化合物和它们的制备方法。具体的是，本发明涉及使β，β’-未取代的四吡咯大环(四个中位中的一些或全部已经被烷基或芳环所取代)二羟基化。这些化合物中的许多是用来通过辐照去除不需要的细胞或组织或其它不需要的材料的光动力疗法(“PDT”)领域中有用的光增敏剂。

现有技术

在PDT领域中，各种四吡咯大环，如红紫素、二氢卟酚、细菌二氢卟酚、酞菁和苯并二氢卟酚已经显示给肿瘤定位和作为对光的反应，吸收光形成活化状态的能力。在以合适的波长辐照时，这些大环接着对它们所集中的细胞或组织显示出细胞毒性。

但是，为了在对象组织内产生所需深度的光毒性，需要使用在波长大于650nm时具有高吸收系数的光增敏剂，在此范围内机体组织对光最通透。参见Sternberg等，“对于光动力疗法的第二代药物，包括BPD-MA(苯并卟啉衍生物)的综述”(“An Overview of Second Generation Drugs for Photodynamic Therapy IncludingBPD-MA”)，光动力疗法和生物医学激光，470-4(Spinelli等编，1992)。

使卟啉还原形成二氢卟酚(即二氢卟啉)能按所要求的方向改变光学性质，将二氢卟酚进一步还原成细菌二氢卟酚(即，四氢卟啉)会使所需的作用更为明显。目前只有将中位-四苯基卟啉转化为相应的二氢卟酚的一个公知的通法，即通过Whitlock等在“卟啉二亚酰胺还原”(“Diimide Reduction of Porphyrins”)，J.Am.Chem.Soc.，91，7485-89(1969)中介绍的二亚酰胺还原法。但是，产生的产物不具有β,β‘-二羟基取代模式。

除了二氢卟酚和细菌二氢卟酚所需的吸收性质外，这些化合物的两亲特征表示对药物所需的生物分布是有潜在益处的。例如，Bonnett等，“第二代肿瘤光增敏剂：具有分级的两亲特征的八烷基二氢卟酚和细菌二氢卟酚的合成和生物活性”(“Second Generation Tumour Photosensitisers：The Synthesis and BiologicalActivity of Octaalkyl Chlorins and Bacteriochlorins with Graded AmphiphilicCharacter”)J.Chem.Soc.，Perkin Trans.1，1465-70(1992)，已经揭示中位-四(羟基苯基)二氢卟酚和它们相应的细菌二氢卟酚可用作PDT中的光增敏剂。

已知J-取代卟啉可用四氧化锇(OsO₄)氧化一个或多个双键，这样在β,β’-位形成锇酸酯，它可用各种还原剂中的任一种还原形成相应的连二醇。例如，Chang等，“八乙基卟啉的乙基链官能团化的新颖方法”(“A Novel Method ofFunctionalizing the Ethyl Chain of Octaethylporphyrin”)，有机化学杂志(J.Org.Chem.)，52，926-29，在吡啶的存在下通过用OsO₄氧化八乙基卟啉可得到相应的二醇。

完全β,β’-烷基取代的、5，15-双-(甲苯基)卟啉锇酸酯化可相似地产生相应的二醇。Osuka等，“从5，15-二芳基-八乙基卟啉合成5，15-二芳基取代的氧代二氢卟酚”(“Synthesis of 5，15-Diaryl-Substituted Oxochlorins from 5，15-Diaryl-octaethylporphyrin”)，日本化学会通报(Bull.Chem.Soc.Jap.)，66，3837-39(1993)。

但是，如下所示，这样产生的二醇暴露于酸性条件时会进行频哪醇-频哪酮型重排，得到氧代二氢卟酚：

当研究各种取代基的迁移倾向时，已确定，根据J-单烷基取代的二醇的重排，在重排反应中氢是具有最大的迁移倾向的“取代基”。Chang等，“连二羟基卟酚的频哪醇重排的迁移倾向”(“Migratory Aptitudes in Pinacol Rearrangement ofvic-Dihydroxychlorins”)杂环化学杂志(J.Heterocyclic Chem.)，22，1739-41(1985)。

连二羟基二氢卟酚通过用吡啶中的四氧化锇氧化β，β’-二烷基取代的卟啉来得到，且已经证实用硫酸处理时产物发生频哪醇重排。参见Bonnett等，“卟啉用硫酸中的过氧化氢氧化”(“The Oxidation of Porphyrins with Hydrogen peroxidein Sulphuric Acid”)，化学会会记录(Proc.Chem.Soc.)，371-72(1964)，及Chang等，“通过金属化形成细菌二氢卟酚和异细菌二氢卟酚的差别。卟啉二酮通过OsO₄氧化的高得率合成”(“Differentiation of Bacteriochlorin andIsobacteriochlorin  Formation by Metallation.High Yield Synthesis ofPorphyrindiones via OsO₄ Oxidation”)，化学会杂志，化学通讯(J.Chem.Soc.，Chem.Commun.)，1213-15(1986)。但是，人们认为β，β’-未取代而中位-取代的卟啉的二羟基锇酸酯产物从重排的可能性来看是不稳定的。

此外，若起始的卟啉带有J-取代模式，会降低分子的总的对称性，二羟基化会得到立体-和区域异构体的非统计混合物。例如，当次卟啉-IX二甲酯被锇酸酯化时，得到了下列区域异构体和它们相应的立体异构体的混合物。Chang等，“C-羟基-和C-甲基二氢卟酚。得到血红素d和Bonellin模式化合物的常规途径”(“C-Hydroxy-and C-Methylchlorins.A Convenient Route to Heme d andBonellin Model Compounds”)，有机化学杂志(J.Org.Chem.)50,4989-91(1985)。

在最好的条件下，分离这些区域异构体和立体异构体是麻烦的。

现已发现β，β’-未取代而中位取代的卟啉化合物可通过加入OsO₄，然后还原得到连-二醇来进行β，β’-二羟基化，过程如下所示：

所得的中位取代的连-二醇出乎意料地稳定。令人惊奇的是，脱水和重排只在相对严酷的条件，如用含催化量HClO₄的苯作回流处理时会发生。考虑到J-氢有有高的迁移倾向，以及预期分子有消除水的倾向，这样作为烯醇互变异构体会重新构建如下所示的完全共轭的、卟啉的共振结构，这是出乎意料的。Crossley等，“2-羟基-5，10，15，20-四苯基卟啉的互变异构：烯醇、酮和芳族羟基互变异构体之间的平衡”(“Tautomerism in 2-Hydroxy-5，10，15，20-tetraphenylporphyrin：AnEquilibrium Between Enol，Keto，and Aromatic Hydroxyl Tautomers”)有机化学杂志(J.Org.Chem.)，53，1132-37(1988)。

这类中位-苯基氧代卟啉以前通过完全不同的途径来制备。参见，如Catalano等，“通过新颖的多步Cine取代顺序从硝基卟啉来有效地合成2-氧代-5，10，15，20-四苯基卟啉”(“Efficient Synthesis of 2-Oxy-5，10，15，20-tetraphenylporphyrins froma nitroporphyrin by a Novel Multi-Step Cine-substitution Sequence”)化学会杂志，化学通讯(J.Chem.Soc.，Chem.Comm.)，1537-38(1984)。

现已发现，当向预先存在的中位取代基加上羟基时，如，在中位-四(羟基苯基)-卟啉、-二氢卟酚和细菌二氢卟酚中的苯基取代基作为活性PDT药物是有效的。参见Berenbaum等，“中位-四(羟基苯基)-卟啉，一类新颖的具有选择性的潜在的肿瘤光增敏剂”，英国癌症杂志(Br.J.Cancer),54，717-25(1986)和Ris等，“用中位-四羟基苯基二氢卟啉的体内光动力疗法：治疗指数的最优化”(“Photodynamic Therapy with m-Tetrahydroxyphenylchlorin in vivo：Optimizationof the Therapeutic Index”)，Int.J.Cancer，55，245-49(1993)。向J-位引入羟基官能团不仅得到一类新的光增敏剂，而且也有理由相信本发明的光增敏剂由于分子的两亲性增加而比已知化合物更为优秀。

此外，随着β，β’-二羟基化，起始物质的高对称性导致所得的二氢卟酚只形成一个区域-和立体异构体。例如，中位-四苯基-卟啉的二羟基化只产生一个β，β’-二羟基-中位-四苯基细菌二氢卟酚的异构体。此外，其后β，β‘-二羟基二氢卟酚的β，β’-二羟基化只产生两种易于分离的四羟基细菌二氢卟酚产物的非对映异构体。异构体的明显减少提供了高得率得到PDT药物的方法，这有很大的实用性、经济和医学重要性。

与以前的观察一致(参见，如Whitlock等，“卟啉二亚酰胺还原”(“DiimideReduction ofPorphyrins”)，美国化学会杂志(J.Am.Chem.Soc），91，7485-89(1969)和Chang等，“通过金属化形成细菌二氢卟酚和异细菌二氢卟酚的差别。卟啉二酮通过OsO₄氧化的高得率合成”(“Dfferentiation of Bacteriochlorin andIsobacteriochlorin Formation by Metallation：High Yield Synthesis ofPorphyrindiones via OsO₄ Oxidation”)，化学会杂志，化学通讯(J.Chem.Soc.，Chem.Commun.)，1213-15(1986))，β，β’-二羟基二氢卟酚的J-羟基化(和β，β’-二羟基二氢卟酚的二亚酰胺还原或四苯基二氢卟酚的β，β’-二羟基化)对于金属定向作用是敏感的。金属二氢卟酚的锇酸酯化/还原产生了金属-异细菌二氢卟酚发色团，从它可通过去金属化得到异细菌二氢卟酚发色团的母体。对比的是，二氢卟酚游离碱的锇酸酯化/还原产生了相应的细菌二氢卟酚发色团。

另一个优点在于中位-取代基可被广泛地衍生，特别是它是芳环，如苯基时。这样，通过β，β’-未取代而中位-取代的卟啉和二氢卟酚经OsO₄氧化，然后通过还原β，β’-位形成的锇酸酯中间体而羟基化可制得许多相关的连-二醇取代的二氢卟酚和细菌二氢卟酚，它们显示出作为PDT药物所需的特征，如Q带增强，向红位移和两亲性增加。此外，由于中位-取代基本身的进一步衍生能力，这给对化合物的药动学和药效学更大程度的微调提供了机会。

发明说明

本发明制备了有下式(I)或(II)的新颖的β，β’-二羟基中位-取代二氢卟酚、异细菌二氢卟酚和细菌二氢卟酚化合物：

其中M是选自Ni(II)，Cu(II)，Zn(II)，Fe(III)Cl，Sn，Ge，Si，Ga，A1，Mn(III)，Gd(III)，In和Tc的金属；

A是有下式结构的环：

D是有下式结构的环：

R₁到R₆各自是氢原子、低级烷基、低级烷基羧酸或羧酸酯基、酮基、羟基、硝基、氨基或为与另一个环、环取代基或中位-取代基一起形成稠合的5-或6-元环的基团；和

S¹到S⁴是H、取代或未取代的烷基或是取代或未取代的芳环，它们可相同或不同，条件是S¹到S⁴的至少一个不是H。

进一步的是，已经发现了对式(I)和(II)化合物的有效合成的方法。具体的是，在本发明中，制备有式(I)结构的化合物包括下列步骤：

a.使下式(III)中位-取代的金属卟啉锇酸酯化：

其中A、D、R₁至R₆以及S¹至S⁴如上所述，在β，β’-位形成锇酸酯；和

b.还原锇酸酯形成相应的式(I)的β，β’-二羟基中位-取代的二氢卟酚、细菌二氢卟酚或异细菌二氢卟酚。

这里揭示了式(II)去金属化合物的三种制备方法。第一种方法包括下列步骤：

a.使式(III)中位取代的金属卟啉锇酸酯化在β，β’-位形成锇酸酯；

b.还原锇酸酯形成相应的式(I)的β，β’-二羟基中位取代的二氢卟酚、细菌二氢卟酚或异细菌二氢卟酚；和

c.使式(I)的β，β’-二羟基中位取代的二氢卟酚、细菌二氢卟酚或异细菌二氢卟酚在还原步骤后去金属，形成式(II)去金属的β，β’-二羟基中位取代的二氢卟酚、细菌二氢卟酚或异细菌二氢卟酚。

制备式(II)去金属化合物的第二种方法包括下列步骤：

a.使式(III)中位取代的金属卟啉锇酸酯化在β，β’-位形成锇酸酯；

b.使锇酸酯去金属；和

c.还原去金属的锇酸酯形成相应的式(II)的β，β’-二羟基中位取代的二氢卟酚、细菌二氢卟酚或异细菌二氢卟酚。

制备式(II)去金属化合物的第三种方法包括下列步骤：

a.使式(IV)中位取代的还原卟啉化合物锇酸酯化：

其中A、D、R₁到R₆、S¹到S⁴的定义如上所述，以在β，β’-位形成锇酸酯；和

b.还原锇酸酯形成相应的式(II)的β，β’-二羟基中位取代的二氢卟酚或细菌二氢卟酚。

附图简述

本发明将参照下列附图作更清楚的说明，其中：

图1显示了2，3-连-二羟基-四苯基二氢卟酚的UV可见光谱(实线)和[2，3-连-二羟基-四苯基二氢卟酚]锌(II)的UV-可见光谱(断线)。

图2显示了2，3-连-二羟基-四苯基细菌二氢卟酚的UV可见光谱。

图3显示了2，3，12，13-四羟基-四苯基细菌二氢卟酚-E-异构体的UV可见光谱(实线)和2，3，12，13-四羟基-四苯基细菌二氢卟酚-Z-异构体的UV可见光谱(断线)。

图4显示了[7，8-连-二羟基-四苯基异细菌二氢卟酚]锌(II)的UV可见光谱。

图5显示了2，3，7，8-四羟基-四苯基异细菌二氢卟酚-E-异构体的UV可见光谱(实线)和[2，3，7，8-四羟基-四苯基异细菌二氢卟酚]锌(II)-E-异构体的UV可见光谱(断线)。

实行本发明的模式

本发明的β，β’-二羟基中位取代的二氢卟酚细菌二氢卟酚或异细菌二氢卟酚具有如上所示的式(I)或式(II)。式(I)中的M可为能形成式(I)复合物的任何金属种类，但较好地选自Ni(II)，Cu(II)，Zn，Sn，Ge，Si，Ga和Al。所选择的金属的一个重要特征是能在卟啉结构中引入金属，然后也能从本发明方法得到的二氢卟酚中除去所述的金属。

A可为有下式结构的任何的环：

D可为有下式结构的任何的环：

应当明白上述结构所有相应的共振形式也为术语“A”和“D”所包括。但是，较好的是，环A和D的至少一个与环B和C相同。更好的是，环A和D都与环B和C相同，用这些环形成了有四个这样环的卟啉核的结构，每个环被称为中位的桥碳原子所连接。

R₁到R₆可为许多种环取代基的任何一种，只要它们不干扰上述的锇酸酯化和还原步骤即可。较好的是R₁到R₆各自是氢原子；低级烷基，如甲基、乙基、正丙基、异丙基、叔丁基和正戊基；低级烷基羧酸，如甲酰基、羧甲基、羧乙基、羧基正丁基、羧基仲丁基、羧基正己基；羧酸酯基，如-CH₂CH₂COOCH₃、-CH₂CH₂COOCH₂CH₃、-CH₂CH(CH₃)COOCH₂CH₃、-CH₂CH₂CH₂COOCH₂CH₂CH₃、-CH₂CH(CH₃)₂COOCH₂CH₃；酮基；羟基；硝基；氨基；等等。

进一步的是，R₁和R₂、R₃和R₄、或R₅和R₆可与另一个环、环取代基或中位-取代基结合在一起形成稠合的5-或6-元环。这样形成的稠合的5-或6-元环可为饱和或不饱和的碳环或杂环5-或6-元环，它们不影响本发明的锇酸酯化和还原反应步骤。这类环的例子包括环戊烷、呋喃、噻吩、吡咯、异吡咯、3-异吡咯、吡唑、2-异咪唑、1，2，3-三唑、1，2，4-三唑、1，2-二硫杂环戊二烯、1，3-二硫杂环戊二烯、1，2，3-氧杂硫杂环戊二烯、异噁唑、噁唑、噻唑、异噻唑、1，2，3-噁二噻唑(oxadiathiazole)、1，2，4-氧二氮茂、1，2，5-氧二氮茂、1，3，4-氧二氮茂、1，2，3-二噁唑、1，2，4-二噁唑、1，2，5-噁噻唑、1，3-噁噻唑醇、苯、环己烷、1，2-吡喃、1，4-吡喃、1，2-吡喃酮、1，4-吡喃酮、1，2-二恶英、1，3-二恶英(二氢形式)、吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪、哌嗪、1，3，5-三嗪、1，2，4-三嗪、1，2，4-噁嗪、1，3，2-噁嗪、邻-异噁嗪、1，2，5-噁噻嗪、1，4-噁嗪、对-异噁嗪、1，2，6-噁噻嗪、1，3，5，2-噁二嗪、吗啉、氮杂、氧杂、硫杂、1，2，4-二氮杂、等等。当R₁和R₂、R₃和R₄，或R₅和R₆形成稠合的5-或6-元环时，该环较好的是6-元环。最好的是，当R₁和R₂、R₃和R₄，或R₅和R₅形成环时，它是6-元碳环，即苯环。

在特别好的技术方案中，R₁到R₆各自是氢、甲基、乙基或低级烷基酯，最好是氢、甲基或乙基。

S₁到S₄是相同的或不同的，可为H、许多种取代或未取代的烷基、取代或未取代的环烷基和芳环中的任何一种。当S¹到S⁴中的一个或多个是烷基时，它们较好地有约1-18个碳原子，更好的有约1-12个碳原子，最好有约1-6个碳原子。典型烷基的例子是甲基、乙基、异丙基、仲丁基、叔丁基、正戊基和正辛基。

当S¹到S⁴中的一个或多个是烷基时，它可为未取代的或可被不干扰锇酸酯化或还原反应的任何基团取代。例如，S¹到S⁴中的一个或多个是可被卤原子，如氟、氯或溴取代的烷基；被羟基取代的烷基，如戊糖和己糖；被硫醇取代的烷基；或被羰基取代的烷基，这样烷基是醛、酮、羧酸(如脂肪酸)或酯或酰胺；被伯胺、仲胺、叔胺或季胺基团取代的烷基；被腈取代的烷；被磷酸酯基团取代的烷基；被磺酸酯基团取代的烷基；等等。

当S¹到S⁴中的一个或多个是环烷基时，它较好地含约3-7个碳原子。典型的环烷基例子包括环丙基、环己基和环杂烷基，如吡喃型葡萄糖、呋喃型果糖。当S¹到S⁴中的一个或多个是环烷基时，它可为未取代的或可被不干扰锇酸酯化或还原反应的任何基团取代。例如，当S¹到S⁴中的一个或多个是环烷基时，它们可被在S¹到S⁴中的一个或多个是烷基时所述相同的任何取代基所取代。

当S¹到S⁴中的一个或多个是芳基时，它较好地含约5-12个碳原子，任意地含一个或多个杂原子，任意地包括与存在的共轭的卟啉环结构稠合的环。合适的芳环的例子包括呋喃、噻吩、吡咯、异吡咯、3-异吡咯、吡唑、2-异咪唑、1，2，3-三唑、1，2，4-三唑、1，2-二硫杂环戊二烯、1，3-二硫杂环戊二烯、1，2，3-氧硫杂环戊二烯、异噁唑、噁唑、噻唑、异噻唑、1，2，3-噁二唑、1，2，4-噁二唑、1，2，5-噁二唑、1，3，4-噁唑、1，2，3，4-噁三唑、1，2，3，5-噁三唑、1，2，3-二噁唑、1，2，4-二噁唑、1，3，2-二噁唑、1，3，4-二噁唑、1，2，5-噁噻唑、1，3-氧硫杂环戊二烯、苯、1，2-吡喃、1，4-吡喃、1，2-吡喃酮、1，4-吡喃酮、1，2-二恶英、1，3-二恶英、吡啶、N-烷基吡啶鎓、哒嗪、嘧啶、吡嗪、1，3，5-三嗪酮、1，2，4-三嗪、1，2，3-三嗪、1，2，4-噁嗪、1，3，2-噁嗪、1，3，6-噁嗪、1，4-噁嗪、邻-异噁嗪、对-异噁嗪、1，2，5-噁噻嗪、1，2，6-噁噻嗪、1，4，2-噁二嗪、1，3，5，2-噁二嗪、氮杂、氧杂、硫杂、1，2，4-二氮杂、茚、异茚、苯并呋喃、异苯并呋喃、硫茚、异硫茚、吲哚、假吲哚、2-异吲哚、1，4-氮茚、吡喃并[3，4-b]-吡咯、异吲唑、indoxazine、苯并噁唑、苯邻甲内酰胺、萘、1，2-苯并吡喃、1，2-苯并吡喃酮、1，4-苯并吡喃酮、2，1-苯并吡喃酮、2，3-苯并吡喃酮、喹啉、异喹啉、1，2-苯并二嗪、1，3-苯并二嗪、1，5-二氮杂萘、吡啶并[3，4-b]-吡啶、吡啶并[3，2-b]-吡啶、吡啶并[4，3-b]-吡啶、1，3，2-苯并噁嗪、1，4，2-苯并噁嗪、2，3，1-苯并噁嗪、3，1，4-苯并噁嗪、1，2-苯并异噁嗪、1，4-苯并异噁嗪、蒽、菲、咔唑、呫吨、吖啶、嘌呤、甾族化合物等等。

在特别好的技术方案中，S¹到S⁴选自苯基、萘基、吡啶基和低级N-烷基吡啶鎓盐。更好的是，S¹到S⁴是相同的。

在另一个技术方案中，S¹到S⁴中的至少一个具有下式结构：

其中X、Y、Z、X’、Y’和Z’可为大量取代基中的任何一个，通常用来“细调”所需产物的生物活性、生物分布、吸收和清除特性和物理性质。一个手段是通过选择取代基使式(I)或(II)化合物成为两亲分子。“两亲”表示分子较为不对称，如

(1)具有(a)高极性、水溶性区域和(b)高疏水性、水不溶性区域；或

(2)具有(a)非离子区域和(b)离子区域。

但是，应当注意本发明也包括这样的β，β’-二羟基中位-取代的二氢卟酚、细菌二氢卟酚或异细菌二氢卟酚化合物，它们具有基本相同或完全相同的芳基取代基。此外，所选择的任何芳基取代基应当对用来制备本发明化合物的步骤“a”和步骤“b”的反应也没有不良影响。

较好的是，X、X’、Y、Y’和Z各自是(1)氢；(2)卤素，如氟、氯、碘和溴；(3)低级烷基，如甲基、乙基、正丙基、异丙基、叔丁基、正戊基之类基团；(4)低级烷氧基，如甲氧基、乙氧基、异丙氧基、正丁氧基、叔戊氧基之类；(5)羟基；(6)羧酸或羧酸盐，如-CH₂COOH，-CH₂COO-Na⁺，-CH₂CH(Br)COOH，-CH₂CH(CH₃)COOH，-CH(Cl)-CH₂CH(CH₃)COOH，-CH₂-CH₂C(CH₃)₂COOH，-CH₂-CH₂C(CH₃)₂COO^-K⁺，-CH₂-CH₂CH₂-CH₂-COOH，C(CH₃)₃COOH，-CH(Cl)₂COOH之类；(7)羧酸酯，如-CH₂CH₂COOCH₃，-CH₂CH₂COOCH₂CH₃，-CH₂CH(CH₃)COOCH₂CH₃，-CH₂CH₂CH₂COOCH₂CH₂CH₃，CH₂CH(CH₃)₂COOCH₂CH₃之类；(8)磺酸或磺酸盐，例如，第I族和第II族的盐、铵盐和有机阳离子盐，如烷基和季铵盐；(9)磺酸酯，如磺酸甲酯、磺酸乙酯、磺酸环己酯之类；(10)胺基，如未取代伯胺基、甲基氨基、乙基氨基、正丙基氨基、异丙基氨基、5-丁基氨基、仲丁基氨基、二甲基氨基、三甲基氨基、二乙基氨基、三乙基氨基、二正丙基氨基、甲基乙基氨基、二甲基仲丁基氨基、2-氨基乙氧基、亚乙基二氨基、2-(N-甲基氨基)庚基、环己基氨基、苄基氨基、苯乙基氨基、苯基、N-甲基苯胺基、N，N-二甲基苯胺基、N-甲基-N-乙基苯胺基、3，5-二溴-4-苯胺基、对-甲苯胺基、二苯基氨基、4，4’-二硝基二苯基氨基之类；(11)氰基；(12)硝基；(13)生物活性基团；或(14)增加式(I)或(II)化合物两亲性质的任何其它取代基。

术语“生物活性基团”可为在特定的生物环境中选择性地促进蓄积、消除、结合速度或结合牢固程度的任何基团。例如，生物活性基团的一类是衍生自糖的取代基，特别是(1)醛糖，如甘油醛、赤藓糖、苏糖、核糖、阿拉伯糖、木糖、来苏糖、阿洛糖、阿卓糖、葡萄糖、甘露糖、古洛糖、艾杜糖、半乳糖和塔罗糖；(2)酮糖，如羟基丙酮、赤藓酮糖、核酮糖(rebulose)、木酮糖、阿洛酮糖、果糖、山梨糖和塔格糖；(3)吡喃糖，如吡喃型葡萄糖；(4)呋喃糖，如呋喃型果糖；(5)O-酰基衍生物，如五-O-乙酰基-I-葡萄糖；(6)O-甲基衍生物，如甲基I-葡萄糖苷、甲基J-葡萄糖苷、甲基I-吡喃型葡萄糖苷和甲基-2，3，4，6-四-O-甲基-吡喃型葡萄糖苷；(7)苯脎，如葡萄糖苯脎；(8)糖醇，如山梨醇、甘露醇、甘油和肌醇；(9)糖酸，如葡糖酸、葡糖二酸和葡糖醛酸、L-葡糖酸内酯、L-葡糖醛酸内酯、抗坏血酸和脱氢抗坏血酸；(10)磷酸酯，如I-葡萄糖1-磷酸、I-葡萄糖6-磷酸、I-果糖1，6-二磷酸和I-果糖6-磷酸；(11)脱氧糖，如2-脱氧核糖、鼠李糖(脱氧-甘露糖)和岩藻糖(6-脱氧-半乳糖)；(12)氨基糖，如葡糖胺和半乳糖胺；胞壁酸和神经氨糖酸；(13)二糖，如麦芽糖、蔗糖和海藻糖；(14)三糖，如棉子糖(果糖、葡萄糖、半乳糖)和松三糖(葡萄糖、果糖、葡萄糖)；(15)多糖(聚糖)如萄聚糖和甘露聚糖；和(16)储存多糖，如I-直链淀粉、支链淀粉、糊精和葡聚糖。

氨基酸衍生物也是有用的生物活性取代基，如来自缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、丙氨酸、精氨酸、天冬氨酸、胱氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、甘氨酸、组氨酸、脯氨酸、丝氨酸、酪氨酸、天冬酰胺和谷氨酰胺。肽也是有用的，特别是对特定受体有亲和力的肽，如催产素、抗利尿激素、血管舒缓激肽、LHRH、凝血酶之类。

另一类有用的生物活性取代基衍生自核苷，例如，核糖核苷，诸如腺嘌呤核苷、鸟嘌呤核苷、胞嘧啶核苷和尿嘧啶核苷；和2’-脱氧核糖核苷，诸如2’-脱氧腺嘌呤核苷、2’-脱氧鸟嘌呤核苷、2’-脱氧胞嘧啶核苷和2’-脱氧胸腺嘧啶核苷。

另一类特别有用的生物活性基团是对特定生物受体有特异性的任何配体。术语“对受体有特异性的配体”是指在细胞表面与受体结合的部分，因而含有与生物受体互补的轮廓和电荷模式。配体本身不是受体，而是受体的互补物质。很容易理解的是各种细胞类型具有与激素、生长因子或神经递质结合的特异性受体。但是，既然这些受体的特异性配体的实例是已知和易于理解的，故这里所用的“对受体有特异性的配体”指与受体特异性结合的任何天然或合成的物质。

这类配体的例子包括：(1)甾族激素，如孕激素、雌激素、雄激素和肾上腺皮质激素；(2)生长因子，如表皮生长因子、神经生长因子、成纤维细胞生长因子之类；(3)其它蛋白质激素，如人生长激素、甲状旁腺激素之类；和(4)神经递质，如乙酰胆碱、5-羟色胺、多巴胺之类。也能成功地与生物受体结合的这些物质的任何类似物也包括在内。

有助于增加式(I)化合物两亲性质的物质的特别有用的例子包括：(1)长链醇，如-C₁₂H₂₄-OH，其中-C₁₂H₂₄是疏水的；(2)脂肪酸和它们的盐，如长链脂肪酸油酸的钠盐；(3)磷酸甘油酯，如磷脂酸、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇、磷脂酰甘油、磷脂酰3’-O-丙氨酰基甘油、心磷脂或磷脂酰胆碱；(4)(神经)鞘脂类，如鞘磷脂；和(5)糖脂，如糖基二酰基甘油、脑苷脂类、脑苷脂类或神经节苷脂的硫酸酯。

在优选的技术方案中，X、X’、Y、Y’和Z各自是氢、卤素、低级烷基、低级烷氧基、羟基、羧酸或羧酸盐、羧酸酯、磺酸或磺酸盐、磺酸酯、取代或未取代的氨基、氰基、硝基或生物活性基团，Z’是氢或低级烷基。在另一个技术方案中，X、Y、X’、和Y’分别是氢，Z选自氢、卤素、低级烷基、低级烷氧基、羟基、羧酸、羧酸酯、磺酸酯(特别是芳族磺酸酯)、硝基、氨基(特别是低级烷基氨基)、氰基和生物活性基团。

在另一个技术方案中，X、Y、Z、X’和Y’选自氢、甲基、乙基、叔丁基、甲氧基、羟基、OR(其中R是有6-18个碳原子的烷基或脂肪酸基团)、氟、氯、碘、溴、-C(O)-OCH₃、氰基、硝基或生物受体的特异性配体。在更优选的技术方案中，X、X’、Y和Y’和Z选自氢、卤素、低级烷基、低级烷氧基、羟基、羧酸或羧酸盐、羧酸酯、磺酸酯、磺酸或磺酸盐、硝基、氨基、氰基和生物活性基团。在另一个优选的技术方案中，X、Y、Z、X’和Y’中的至少一个是生物活性基团或能增加分子两亲性质的取代基。

可作为S¹到S⁴的一个或几个基团的特别好的例子包括如下：

    X    X′      Y          Y′         Z   -H   -H     -H         -H        -H   -OH   -H     -H         -H        -H    -H   -H    -OH         -H        -H    -H   -H     -H         -H       -OH    -H   -H    -OH         -OH       -OH    -H   -H     -H         -H    -SO₃H(Na)  -CH₃  -CH₃     -H         -H       -CN    -H   -H    -OCH₃        -OCH₃      -OCH₃    -H   -H     -H         -H    -COOH(Na)    -H   -H   -COOH(Na)       -COOH(Na)          -H    -H   -H     -H         -H   -C₆H₁₂COOH(Na)    -H   -H     -H    -C₆H₁₂COOH(Na)          -H    -H   -H    -C₆H₁₃         -H       -SO₃H(Na)    -H   -H     -H      -COOH(Na)      -tert-Butyl    -H  -CH₂NH₂     -H         -H          -H    -H   -H     -H         -H          -NH₂    -OH   -H     -H         -H        -CH₂NH₂    -H   -H     -H         -H        -C₄H₈NH₂    -H   -H     -H       -COOCH₃        -COOH(Na)   -OH   -H     -H       -COONHCH₃          -H    -H   -H     -H       -COONHCH₃        -COOH(Na)    -H   -H     -H        -咪唑基          -H    -H   -H     -H       -甘氨酸基          -H    -H   -H     -H       -甾体基          -H    -H   -H     -H       -糖基          -H    -H   -H     -H         -H       -咪唑基    -H   -H     -H         -H       -甘氨酸基    -H   -H     -H         -H       -甾体基    -H   -H     -H         -H       -葡萄糖基    X   X′    Y     Y′      Z′    -H   -H    -H      -H       -H    -H   -H    -H      -H      -CH₃    -H   -H    -H      -H     -C₆H₁₂OH    -H   -H    -H      -OH       -H    -H   -H    -OH      -H       -H    -H   -H    -H  -COONHCH₃       -H    -H   -H    -H      -H    -苯甲基    -H   -H    -H   -C₆H₁₂OH      -CH₃    -H   -H    -C₆H₁₃      -H      -CH₃    Z＂      Z    -H     -H   -CH₃     -H    -H     -CH₃    -H   -C₆H₁₂    -C₆H₁₂     -H这类化合物的具体例子包括：其中R＝H，C₆-C₁₈烷基或脂肪酸；其中R是甲基、乙基或丙基；和取代基阳离子和阴离子水溶性二氢卟酚化合物的例子包括：

制备本发明化合物方法的步骤“a”包括使式(III)中位取代的金属卟啉或式(IV)的相应的去金属的还原卟啉锇酸酯化，以在β，β’-位形成锇酸酯。该反应起始的中位取代的金属卟啉(III)或卟啉(IV)可用许多标准方法中的任一种来制备。这类技术的例子是：

(1)根据Adler等“中位四苯基卟啉降低的合成”(“ASimplified Synthesis formeso-Tetraphenylporphyrin”)，有机化学杂志(J.Org.Chem.)，32，476(1967)，通过Adler方法，或根据“用高浓度条件和电子转移链进行需氧氧化合成中位卟啉的研究”(“Investigation of a Synthesis of meso-Porphyrins Employing HighConcentration Conditions and an Electron Transport Chain for Aerobic Oxidation”)，有机化学杂志(J.Org.Chem.)59，579-87(1994)，通过Lindsey方法来使吡咯和适当取代的苯甲醛反应。在“四烷基二氢卟酚和四烷基卟啉复合物的简易合成以及四甲基二氢卟酚和四甲基卟啉镍(II)复合物的结构比较”(“Facile Syntheses ofTetraalkylchlorin and Tetraalkylporphyrin Complexes and Comparison of theStructures of the Tetramethylchlorin and Tetramethylporphyrin Complexes ofNickel(II)”)美国化学会杂志(J.Am.Chem.Soc.)，102：6852-54(1980)对中位四烷基化合物述及了相似的反应。

(2)Wallace等在“四苯基卟啉的推理合成：得自MacDonald途径的四芳基卟啉”(“Rational Tetraphenylporphyrin Syntheses：Tetraarylporphyrins from theMacDonald Route”)，有机化学杂志(J.Org.Chem.)，58，7245-47(1993)所述的二吡咯环化合物和它们的配对物的缩合反应。

(3)例如如Di Magno等，“通过金属介导的交联来简便地制备卟啉”(“FacileElaboration of Porphyrins Via metal-Mediated Cross-Coupling”)，有机化学杂志(J.Org.Chem.)，58，5983-93(1993)所述；或如Osuka等，“从5，15-二芳基-八乙基卟啉合成5，15-二芳基-取代的氧代二氢卟酚”(“Synthesis of 5，15-Diaryl-SubstitutedOxochlorins from 5，15-Diarylocta ethyl porphyrin”)，日本化学会通报(Bull.Chem.Soc.Japan)，66，3837-39(1993)所述，在其J-位或中位进行处理；或如Hombrecher等，“被带有长烷基链的酯基取代的四芳基卟啉的有效的合成”(“An EfficientSynthesis of Tetraaryl Porphyrins Substisuted with Ester Groups Bearing Long AlkylChains”)四面体(Tetrahedron)，49：12，2447-56(1993)所述对预先存在和适当取代的中位-苯基卟啉上苯基取代基的处理。

这里列出上述的所有文献供作参考。

较好的是，用作步骤“a”起始物质的式(III)化合物可用Lindsey等的合成卟啉的方法(见上)来制备。进行这类反应的通法如下：典型的是，将等摩尔的吡咯和适当取代的苯甲醛的混合物在氮气氛下以酸催化反应。所形成的还原卟啉用空气进行氧化或用DDQ作为氧化剂处理进行氧化得到卟啉，然后经柱层析纯化。

步骤“a”的锇酸酯化的反应这样进行：在碱，典型的是吡啶的存在下，用OsO₄处理起始物质，这样在β，β‘-位形成了锇酸酯，如下所示：

OsO₄的量通常是化学计量的，对于每摩尔的起始物质，典型的OsO₄范围约是1.0-1.5摩尔。

与OsO₄一起使用的碱通常是能与锇酸酯中的锇(IV)配位的碱，从而稳定了该中间体并加速形成了锇酸酯。参见，例如，Schroder，“不饱和底物的四氧化锇的顺式羟基化”(“Osmium Tetroxide Cis Hydroxylation of Unsaturated Substrates”)，化学评述(Chem.Rev.)，80：187-218(1980)。较好的碱包括吡啶、咪唑、异喹啉、叔烷基胺，如三甲胺、甲基磺酰胺之类。所用碱的用量可有很大的不同，只要其用量足以与锇酸酯中的锇(VI)配位即可。但是，较好的碱用量处于约2-20当量。一些碱，如吡啶，也可用作锇酸酯化反应的溶剂或共溶剂。

虽然OsO₄可单纯地加至反应混合物，但最好是使用溶于适当的无反应性的溶剂的形式。使用时，溶剂应根据影响卟啉起始物质的溶解度的取代基模式来选择。但是，典型的溶剂包括芳族溶剂，如吡啶、甲苯和苯；氯代溶剂，如CHCl₃和二氯甲烷；水；醚，如乙醚、四氢呋喃、二甘醇和甘醇二甲醚(乙二醇二甲醚)；酮，如丙酮和丁酮；乙腈；DME、DMF和DMSO；醇类，如乙醇、甲醇和丁醇；和它们的混合物。

当起始物质是溶于水时，较好的溶剂是水。当使用有机溶剂时，特别有用的溶剂系统包括混有约2-25体积％吡啶的氯代溶剂，如CHCl₃和二氯甲烷的混合物。

步骤“a”的反应温度可有很大地不同，典型地保持在室温或者约-100℃到室温的稍冷却的范围。较好的是，反应在室温下进行。

步骤“a”锇酸酯化的反应所需的时间根据所用的温度和起始物质的相对反应性有很大的不同。特别是当中位取代基是芳基或大的烷基，如叔丁基时，由于J-位对OsO₄的锇(VIII)(与诸如吡啶的碱复合)的进攻有立体位阻，反应时间会相对延长。这样，即使观察到二-中位取代系统的反应相对较快，但四取代的系统，其中S¹到S⁴的至少一个或多个是诸如叔丁基、环烷基或取代苯环的大的基团时会需要明显更长的时间来完成反应。因此，反应时间可大为不同，例如从约1天到约7天。

锇酸酯化反应可在高于和低于大气压时进行。但是，较好的是，反应在大致等于大气压的压力下进行。反应可在近似空气的气体混合物存在下进行，但当使用有反应性反应物时，气体混合物可富含惰性气体，如氮、氩之类。

本发明的锇酸酯化步骤可在正常的光线条件下进行。但是，由于锇酸酯化的底物和产物是良好的光增敏剂，隔绝光一般可较好地使副反应减到最少。

反应的进程有时涉及反应混合物的颜色改变，例如，从紫色变为绿色。若需要，该颜色改变可用来监测反应完成的程度。另一些已知的技术，如各种色谱，特别是TLC和HPLC通过观察起始物质的消失，也可用来跟踪反应的进程。

锇酸酯反应的结果得到了反应产物，从中可分离出二醇产物，并可用任何常规的方法，典型的是色谱法来纯化。但是，较好的是，锇酸酯化反应混合物直接用于还原步骤“b”而不对存在于反应混合物中的中间体进行分离或纯化。

锇酸酯化反应混合物还原以形成式(I)的二醇可用许多通常的还原剂进行。这类有用的还原剂包括气体H₂S、HSO₃^-、BH₄^-、AlH₄^-、B₂H₆、Ni-或Pd-催化剂加H₂，Zn/H⁺之类。但是，更方便的还原剂包括H₂S和HSO₃^-，其中H₂S更好。

大多数上述还原剂可与适当的无反应性的有机或无机非溶剂，如甲醇、乙醇之类结合使用，以促进极性二羟基化产物溶解，特别当产物是阳离子或阴离子类型时更为需要。共溶剂有时也会促进产物的分离和纯化。步骤“b”中还原剂和非溶剂的特别好的结合是H₂S和甲醇。

在锇酸酯化步骤“a”结束后可直接加至反应混合物，而无需对锇酸酯化反应混合物的特定化合物进行分离或纯化的还原剂的具体例子包括：(1)用H₂S和甲醇处理和(2)激烈搅拌HSO₃^-的H₂O溶液和有机相。在这类情况，还原可以如第一方法见到的，以令人满意的速度进行，或者有时如第二方法所见到的可靠地进行反应，但其速度明显较低。这样，反应的速度常常受到还原剂的类型和组合、用或不用非溶剂沉淀出未使用的还原剂所影响。

在还原步骤“b”期间反应混合物的温度可根据所用的还原剂而有很大的不同。例如，当气体H₂S被用作还原剂时，温度典型地被保持在室温左右。但当使用其它还原剂时，温度范围可为约1-1000℃。

步骤“b”的还原反应所需的时间很大程度视所用的温度和起始物质的相对反应活性而定，但较好的是在室温左右。步骤“b”的还原反应可在气体存在下，在高于和低于大气压的压力下进行。但最通常的是，反应在大致等于大气压的压力下进行。

所得的产物，β，β’-二羟基中位取代的二氢卟酚、细菌二氢卟酚或异细菌二氢卟酚的式(I)或式(II)化合物，可通过任何常规的方法，如浸没在非溶剂中，沉淀，用任何不溶混的液体萃取，蒸发溶剂或这些或其它常规方法的结合来分离。典型的是，式(I)或式(II)的β，β’-二羟基化合物任何可用已知的纯化技术，如重结晶、各种形式的柱层析、用非溶剂或部分溶剂研磨、逆流萃取技术之类的一种或结合来纯化。

典型的锇酸酯化-还原的一般过程如下：

已知量的5，10，15，20-中位-四苯基卟啉被悬浮于约40∶1的CHCl₃：吡啶的溶剂混合物，并与1.3当量的OsO₄混合。反应混合物在黑暗下搅拌约4天。通过用气体H₂S清洗数分钟来淬灭反应。加入甲醇后，过滤出沉淀的黑色OsS。滤液蒸发至干，经色谱分离，例如，在硅胶/CH₂Cl₂-0.5％甲醇上色谱分离，并用重结晶进一步纯化。

当需要式(II)的去金属的β，β’-二羟基化合物时，可在本发明方法的数个阶段中的一个阶段除去金属。人们可在(1)从下式(IV)的去金属的中位取代的还原卟啉化合物开始：或(2)使中位取代的金属卟啉发生锇酸酯化，并在锇酸酯化步骤“a”后和还原步骤“b”之前从构成反应混合物的化合物中除去金属M；或(3)在还原步骤“b”后使式(I)的β，β’-二羟基中位取代的化合物去金属以形成式(II)的化合物。

为完成锇酸酯化的步骤“a”或还原的步骤“b”通常并不需要存在金属M。但是，在许多情况下，有金属离子存在会增加反应起始物质的溶解度，这样能使试剂的浓度更高，反应时间更短。因此，特别是在本发明方法的锇酸酯化步骤“a”期间，有金属存在是有利的。但是，应当注意，除了金属之外，中位取代的化合物的其它取代基也可对化合物的溶解度有明显的作用，因此也可影响浓度和反应时间。

不管式(I)的β，β’-二羟基化合物或在锇酸酯化步骤“a”之后的相应化合物，还是反应步骤“b”之后的相应化合物除去金属化，反应条件一般是相同的或是极为相似的。用于该目的的合适的去金属试剂包括能去金属的任何酸，但它不应引起氧代卟啉的形成。也应当选择去金属的条件以与存在于被去金属的化合物中的特定取代基相匹配。

典型的是，应当避免用浓元机酸，如硫酸和盐酸，因为它们通常十分苛刻，除了使化合物脱去金属之处还使二醇底物重排/脱水而形成相应的氧代-卟啉。较好的去金属试剂选自CH₃COOH、CF₃COOH、H₂S、1，3-丙二硫醇、在适当溶剂，如水或氯仿中的稀盐酸，以及它们的混合物。去金属试剂的合适的混合物例子包括：(1)稀三氟乙酸，(2)H₂S，和(3)由氯仿和稀(5％)盐酸形成的两相系统。

虽然去金属反应是该技术领域的人员已知的，从J.W.Buchler，“金属卟啉的合成和性质”(“Synthesis and Properties of Metalloporphyrins”)，卟啉(ThePorphyrins)，第I卷，第10章(1978)可得到额外的信息。上述的去金属试剂有时可与合适的非反应性溶剂结合使用。有用的溶剂的例子包括水；醇，如乙醇、甲醇、异丙醇等；卤代烷，如二氯甲烷之类；含氮溶剂，如DMF、四氢呋喃之类；相对无反应性的芳族化合物，如苯、甲苯之类；醚，如乙醚、二甘醇和甘醇二甲醚。

在去金属过程中反应混合物温度可有很大的不同，典型的是，保持在约0-1200℃。例如，回流乙酸有时可用作去金属试剂，其温度约为118℃。但是，去金属反应最好在约室温或更低的温度下进行。

去金属所需的时间变化很大，根据所用的温度和起始物质特别是去金属试剂和要从卟啉中除去的金属的相对反应性而定。例如，当使用5％盐酸水溶液和氯仿的两相系统来对卟啉锌去金属时，反应典型地在数分钟内进行。另一方面，需要重排时，金属化合物可经受更强的酸性条件，如氯仿中的无水氯化氢气体，以进行重排，除去金属，或两者同时完成。

可在高于或低于大气压时进行反应。较好的是，反应在大致等于大气压的压力下进行。

可用直接法来分离已去金属的产物，如使反应混合物中和、用任何不溶混的液体萃取、用硅胶柱或其它类型的色谱法进行洗脱、浸没在非溶剂中、沉淀或结晶、蒸发溶剂或是这些方法与其它常规的方法结合。分离所需的去金属化合物的较好方法包括色谱法和/或结晶。若需要进一步纯化去金属产物，可再进行纯化操作，如重结晶、在硅胶色谱柱上洗脱和将这些方法结合。

由于烯烃的OsO₄氧化机理，从步骤“a”和步骤“b”所得的β，β’-二羟基化合物是连-二醇。连-二醇的引入使分子得到了两亲特征，这是一种被认为对于部位特异性的光化疗的生物分布很重要的性质。此外，卟啉转化为二氢卟酚按需改变了光学性质(四苯基卟啉，S_最大[苯]＝635nm，logM＝3.80；2，3-连-二羟基四苯基二氢卟酚，S_最大[CH₂Cl₂-0.1％MeOH]＝644nm，logM＝4.38)。二羟基二氢卟酚转化为四羟基细菌二氢卟酚的作用更为显著(2，3，12，13-四羟基细菌二氢卟酚，S_最大[CH₂Cl₂-0.5％MeOH]＝708nm，logM＝4.89)。S_最大的logM值的增加表示二氢卟酚在光谱的红区的吸收比母体卟啉约强4.0倍，这是由于Q带加强了。

进一步的是，本发明的化合物对于卟啉发色团脱水和伴随的重组令人惊奇地稳定。例如，现已发现在回流条件下的CHCl₃中的稀HCl可成功地用来使式(I)的二氢卟酚去金属，其中M是Zn，而不引起不需要的重排反应。为了进行预期的脱水和重排以得到相应的氧代化合物，如下所示，也必须加入催化量的HClO₄。

同样，当中位-四苯基二氢卟酚用化学计量的OsO₄处理，然后还原该中间体时，得到2，3-连-二羟基-中位-四苯基细菌二氢卟酚。但是，在二氢卟酚中插入Zn(II)金属离子会改变结果，得到(2，3-连-二羟基异细菌二氢卟酚)Zn^II，它可在温和的酸性条件下去金属得到2，3-连-二羟基异细菌二氢卟酚。该反应顺序如下列流程所示，它也显示了中心金属存在时的定向作用。

该现象的原因尚不了解。有些人认为在二氢卟酚化合物中双键的还原诱导非定域的X-电子的途径，它“隔离”了完全相对吡咯双键。据认为对这里的进攻优先于对相邻的吡咯单元中双键的进攻，因为它使X-能量的损耗最低，这导致了细菌二氢卟酚化合物的选择性形成。人们认为引入金属(或使二氢卟酚质子化)可改变优先的X-定域模型，使相邻的吡咯单元上的双键“隔离”，并导致金属异细菌二氢卟酚的形成。

本发明的β，β’-二羟基中位-取代的二氢卟酚、细菌二氢卟酚和异细菌二氢卟酚化合物也可第二次完成反应步骤“a”和“b”以加入第二对羟基。第二对羟基的相对位置由许多因素而定，如金属的存在、当金属存在时对金属的选择、中位-取代基的相对体积和电子性质、和另外的β，β’-取代基的存在和特征。

特别有意义的是，金属M在指导第二对羟基取代基进入优先位置时起到一定的作用。例如，当式(II)的去金属二醇二氢卟酚根据本发明方法进行锇酸酯化和还原时，第二对羟基进入相对环的β，β’-位。相反的是，若使用式(I)的金属化合物，如其中M是锌的化合物，则第二对羟基被加到相邻环的β，β’位上。该现象在其它反应中也可观察到，如，Whitlock等在“卟啉的二亚酰胺还原”(“DiimideReduction ofPorphyrins”)，美国化学会杂志(J.Am.Chem.Soc.)91，7485-89(1969)所述的卟啉的二酰胺还原；Chang等所述的八烷基二氢卟酚的OsO₄氧化，化学会杂志，化学通讯(J.Chem.Soc.，Chem.Comm.)，1213-15(1986)；Smith等所述的脱镁叶绿甲酯一酸Ni^II的Raney镍催化还原，美国化学会杂志(J.Am.Chem.Soc.)，107，4954-55(1985)；和Pandey等所述的脱镁叶绿甲酯一酸的OsO₄氧化，四面体(Tetrahedron Lett.)，33，7815-18(1992)。

当二醇二氢卟酚发生β，β’-二羟基化时，可如下所示形成2，3，12，13-双-(连-二羟基)细菌二氢卟酚的两种异构体的1∶1的混合物。

在卟啉平面一侧带有羟基的异构体由于其具高极性，可通过柱层析与它的异构体分离。该异构体由于在分子的一侧带有所有极性的官能团而具有显著的两亲特征。该羟基细菌二氢卟酚的吸收特征是在光动力疗法中作光增敏剂的“优先”范围里。

当相应的锌-金属化的二醇二氢卟酚再进行β，β’-二羟基化时，得到如下所示的四醇金属异细菌二氢卟酚的1∶3的混合物(底下的结构更为优选)：

虽然目前还难以完全明白，据信是由于空间原因导致其从偏离1∶1的混合物。底下的化合物(C₂点群)作为消旋混合物而产生，而上面的化合物(C_s点群)则不是手性的。

在需要时，本发明β，β’-二羟基中位-取代的二氢卟酚、细菌二氢卟酚或同种细菌二氢卟酚化合物在酸催化剂下也可被脱水，形成相应的2-氧代-(中位-四苯基)卟啉，这样得到了该已知类别化合物的另一个合成途径。虽然这些化合物中的一些可通过其它方法来合成，如Catalano等，“通过新颖的多步Cine-取代顺序从硝基卟啉有效地合成2-氧代-5，10，15，20-四苯基卟啉”(“Efficient Synthesis of 2-Oxy-5，10，15，20-tetraphenylporphyrins from a Nitroporphyrin by a Novel MultistepCine-substitution Sequence”)，化学会杂志，化学通讯(J.Chem.Soc.，Chem.Comm.)，1537-38(1984)，但也可通过本发明的二羟基化方法来制备许多其它化合物。这类化合物的特定例子如下所列：

(A)2-氧代-12，13-二氢-中位-四苯基卟啉；

(B)2-氧代-7，8-二氢-中位-四苯基卟啉；和

(C)2，12-二氧代-中位-四苯基卟啉；

其它有潜在意义的合成途径包括形成异亚丙基酮缩醇，它可用于进一步细调本发明化合物的溶解度、生物分布性质和两亲性质，但不失去其有价值的光谱性质。

本发明的β，β’-二羟基中位-取代的二氢卟酚、细菌二氢卟酚和异细菌二氢卟酚可用作光动力疗法(PDT)中的光增敏剂，并可作为制备相关光增敏剂的合成中间体。具体的是，这些光增敏剂可使瘤细胞或其它异常组织对可见光辐照破坏致敏。在光活化时，据信光活化能量可被转移到内源的氧，这样将它转化为单线态氧。有些人认为该单线态氧产生了观察到的细胞毒性效应。另一方面，可能有来自光活化分子的直接电子转移。Van Lier的方法，光生物学技术，(PhotobiologicalTechniques)，216，85-98(Valenzo等编，1991)可用来确认任何给定化合物产生单线态氧的能力，这样使它成为光动力疗法中使用的良好的候选者。另外，卟啉的光活化形式能发荧光，该荧光有助于给肿瘤造影。

该技术领域已知的典型的适应证包括对实体肿瘤的肿瘤组织，如支气管、颈、食管或结肠癌的诊断和破坏；使血管的斑块溶解(参见，如美国专利4,512,672，这里引证供参考)；对局部病症如粉刺、脚癣、疣、乳头瘤和牛皮癣进行治疗；和对生物制品，如用于输血的血液进行处理以消除传染物。

另外，当使用诸如In或Tc的金属时，本发明的金属色素化合物在核医学中可用于诊断。相似的是，当M是Mn(III)或Gd(III)时，化合物可用于磁共振成象。由于取代基类型的可变性，通过使用本发明化合物也可明显地改进生物分布性质，因而还有许多应用。

从本发明化合物制备的光增敏剂可配成药物组合物给对象使用或用该技术领域已知的技术给体外的靶使用。这类药物组合物的综述可在，如Remington药物科学(Remington’s Pharmaceutical Sciences，)Mack出版公司(美国宾夕法尼亚)中找到。本发明化合物可单独使用或作为混合物的组份。

一般来说，为了诊断或治疗实体肿瘤，标记过的或未标记的本发明化合物可全身给药，如通过注射给药。注射可是静脉的、皮下的、肌注的或甚至可腹腔给药。可以常规的形式制备注射剂，如液体溶液或悬浮液、适合于注射前形成溶液或悬浮于液体的固体、或为乳剂。合适的赋形剂是，例如，水、盐水、右旋糖、甘油之类。当然，这些组合物也含有少量无毒辅料，如湿润或乳化剂、pH缓冲剂等等。

可植入缓释或长效给药系统，通过栓剂，或通过适当配制的口服制剂进行全身给药。这些给药方式的制剂是该技术领域已知的，这些方法的综述可在，如，Remington药物科学(同上)中找到。

若进行局部治疗，如治疗表面肿瘤或皮肤病，可用标准的局部组合物，如洗剂、悬浮剂或糊剂进行局部给药。

光增敏剂化合物的给药量根据活性组份的选择、被治疗的疾病、给药方式、各个对象和医生的判断而定。根据制剂的特异性会需要较少的或较大的剂量。对于对靶组织有较高特异性的组合物，如具有高度特异性的单克隆免疫球蛋白制剂或特异性受体配体，建议的剂量范围为0.05-1mg/kg。对于对靶组织的特异性较低的组合物，需要用大到1-10mg/kg的较大剂量。前述范围仅为建议，由于个体治疗方案的变数很多，超出这些推荐范围值也是很正常的。

除了体内给药外，从本发明中间体化合物制得的化合物也用来在体外处理物质，以消除有害的病毒或其它传染物。例如，用于输血或储于血库将来用于输血的血浆或血液可用本发明的化合物处理并辐照以进行消毒。另外，从生物液体制备的生物制品，如第VIII因子，可在本发明化合物的存在下辐照以消除污染物。

此外，由于四个中位的S¹到S⁴基团可以是相同或不同的，或可被对称或不对称地取代，本发明的化合物在给需要进行光动力疗法的对象使用时可进行“细调”以产生一系列所需的生物效应。作为特例，为“细调”本发明化合物的溶解度、生物分布和/或两亲性可形成相应的异亚丙基酮缩醇。进一步是，本发明提供了这类衍生化合物有效的合成方法，其副产物或异构体杂质相对较少。

将通过下面的实施例对本发明作进一步阐述，这些实施例仅供描述本发明之用。

实施例1：四苯基卟啉的β，β’-二羟基化来制备3，4-二羟基-5，10，15，20-四苯基二氢卟酚

将1.00g(1.63×10^-3摩尔)5，10，15，20-中位-四苯基卟啉悬浮于200毫升新蒸馏的、以乙醇稳定的CHCl₃中。所得的混合物用5.0毫升新蒸馏的吡啶和540毫克(2.12×10^-3摩尔，1.3当量)OsO₄处理。塞住反应烧瓶，并在黑暗下于室温搅拌四天。通过通入气体H₂S达5分钟来淬灭反应。加入20毫升甲醇后通过硅藻土(商品名Celite)滤除沉淀的黑色OsS。将滤液蒸发到干，残留物加在硅胶柱(200克，280-400目)上，用1，1-二氯甲烷洗脱以除去未反应的起始物质(400毫克，40％)。1.5％甲醇在1，1-二氯甲烷中的混合物被用来洗脱所需的β，β’-二羟基二氢卟酚产物(520mg，8.02×10^-4摩尔，49％得率)。最后，以二氯甲烷-5.0％甲醇洗脱得到四羟基细菌二氢卟酚的粗制混合物(40毫克，3.5％)。所需的β，β’-二羟基二氢卟酚在CHCl₃/甲醇中重结晶，熔点＞350℃。该β，β’-二羟基二氢卟酚的UV-可见光谱是典型的二氢卟酚的光谱，如图1所示。

R_F＝0.68(硅胶，CH₂Cl₂/1.5％甲醇)；

¹HNMR(400MHz，CDCl₃)L＝-1.78(brs，2H，NH)；3.14(s，2H，OH，可与D₂O交换)；6.36(s，2H，吡咯啉-H)7.68-7.80(m，12H，苯基-(m，p)-H)；7.92(d，J＝8.5Hz，2H，苯基-H)；8.09(brs，4H，邻-苯基-H)；8.15(d，J＝8.5Hz，2H，邻-苯基-H)；8.33(d，J＝7.9Hz，2H，J’-H)；8.48(s，2H，J-H)；8.63(d，J＝7.9Hz，2H，J”-H)；

 ¹³HNMR(125MHz，CDCl₃)L＝73.9，113.2，123.1，124.2，126.7，127.5，127.7，127.9，128.1，132.2，132.7，133.9，134.1，135.5，140.6，141.2，141.8，153.2，161.4)；

 UV可见光谱(CH₂Cl₂-0.1％MeOH)：S(nm)(log M)408(5.27)，518(4.19)，544(4.19)，592(3.85)，644(4.38)；

649nm处的荧光(激发波长为408nm，1.10×10^-6MCH₂Cl₂溶液)；

LR-MS(EI，3000C)m/e(％)：648(0.5，M⁺)；646(0.9，M⁺-2H)；630(100，M⁺-H₂O)，614(42.7)；

HR-MS(EI，2500C)：C₄₄H₃₂N₄O₂的计算值648.2525；测定值648.2525；

C₄₄H₃₂N₄O₂.1/2H₂O的元素分析计算值：C，80.34；H，5.06；N，8.52；

测定值：C，80.26；H，4.93；N，8.46。

实施例2：四苯基卟啉的β，β’-二羟基化来制备3，4-二羟基-5，10，15，20-四苯基二氢卟酚锌(II)

除了用更高溶解度的金属起始化合物，5，10，15，20-中位-四苯基卟啉锌(I)外，根据实施例1的过程来制备类似于实施例1化合物的锌金属化合物。将520毫克(7.37×10^-4摩尔)起始化合物溶于20毫升新蒸馏的、以乙醇稳定的CHCl₃中。所得的混合物用5.0毫升新蒸馏的吡啶和225毫克(8.84×10^-4摩尔，1.2当量)OsO₄处理。塞住反应烧瓶，并在黑暗下于室温搅拌14小时。通过通入气体H₂S达5分钟来淬灭反应。加入3毫升甲醇后通过硅藻土(商品名Celite)滤除沉淀的黑色OsS。将滤液蒸发到干，残留物加在硅胶柱(100克，280-400目)，用二氯甲烷洗脱以除去未反应的起始物质(55毫克，11％)。0.5％甲醇在二氯甲烷中的混合物被用来洗脱所需的β，β’-二羟基金属二氢卟酚产物(380mg，5.34×10^-4摩尔，72％得率)。所需的β，β’-二羟基金属二氢卟酚在CHCl₃/甲醇中重结晶，熔点＞350℃。该β，β’-二羟基金属二氢卟酚的UV-可见光谱是典型的金属二氢卟酚的光谱，如图1所示。

R_F＝0.62(硅胶，1.5％甲醇在CH₂Cl₂中)；

¹HNMR(300MHz，CDCl₃)L＝5.30(s，2H，OH，可与D₂O交换)；6.12(s，2H，吡咯烷-H)；7.55-7.72(m，12H，苯基-H)；7.81(dd，J＝1.4，7.5Hz，2H，苯基-H)；7.97-8.06(m，4H，苯基-H)；8.08(d，J＝4.5Hz，2H，J-H)；8.10-8.15(brm，2H，苯基-H)；8.37(s，2H，J-H)；8.48(d，J＝4.5Hz，2H，J-H)；

¹³HNMR (75MHz，CDCl₃)  L＝50.633，126.482，126.585，126.629，127.226，127.351，127.479，127.684， 127.766， 127.815，129.307，132.114，132.523，133.628，133.680， 133.789， 141.729，142.573，146.516，148.038，154.217，156.279；

UV可见光谱(CH₂Cl₂-0.1％MeOH)：S(nm)(logM)418(5.41)，614(4.71)；

620nm处的荧光(激发波长为418nm，1.18×10^-6MCH₂Cl₂溶液)；

LR-MS(+FAB，3-NBA)m/e(％)：710(29.2，M⁺)；693(7.0，M⁺-OH)；676(3.7，M⁺-2OH)；

HR-MS(+FAB，3-NBA)：C₄₄H₃₀N₄O₂Zn的计算值710.16602；测定值710.16595；C₄₄H₃₀N₄O₂Zn.1/2H₂O·1/2C₅H₅N的元素分析计算值：C，73.42；H，4.44；N，8.29；

测定值：C，73.50；H，4.25；N，7.87。

实施例3：水溶性二氢卟酚，2，3-二羟基-5，10，15，20-四-(4-吡啶基)二氢卟酚锌(II)的合成

用类似于实施例2的一般方法来制备实施例3的产物化合物：

R_F＝0.12(硅胶，CH₂Cl₂/10.0％MeOH/2.0％吡啶)；

UV可见光谱(CH₂Cl₂)：S_最大＝408(尖)，424(Soret)，526，570，598，629nm；

MS(+FAB，硫代甘油)m/e(％)：715(56，M⁺＋H)；697(27，M⁺＋H-H₂O)；

MS(+FAB，硫代甘油)：C₄₄H₂₆N₈₀2Zn的计算值：714.14702；测定值714.15401。

实施例4：顺-2，3-二羟基-5，10，15，20-四苯基细菌二氢卟酚的制备

根据实施例1的一般方法来制备上述化合物。这样，在两天内用1.22当量OsO₄氧化四苯基二氢卟酚。用H₂S淬灭氧化反应，产物经色谱纯化。得率：53％：

R_F＝0.78(硅胶，2.5％MeOH/CH₂Cl₂)；

¹H NMR(400MHz，CDCl₃)L＝-1.58(s，2H，NH)；3.00(s，2H，OH)；3.94-4.21(m，4H，吡咯啉-2，3-H)；6.13(s，2H，吡咯啉-12，13-H)；7.58-7.73(m，12H，苯基^A，B-(m，p)-H)；7.79(br tr，J＝6.8Hz，4H，苯基^A-o-H)；7.86(brd，J＝4.4Hz，2H，苯基^B-o-H)；7.97(dd，J＝4.8，2Hz，2H，苯基^B-o’-H)；8.13(2个重迭的d-二级，4H，(J’，J”)-H)；

UV-可见光谱(CH₂Cl₂-0.5％MeOH)：S(nm)(log M)378(4.96)，524(4.49)，724(4.71)；

LR-MS(+FAB，3-NBA)m/e(％)：650(100，M⁺)；633(19.2，M⁺-OH)。

HR-MS(+FAB，3-NBA)：C₄₄H₃₄N₄O₂的计算值650.26818；测定值650.27118。

实施例5：四羟基四苯基细菌二氢卟酚的两种异构体即2R，3S，12R，13S-四羟基-5，10，15，20-四苯基细菌二氢卟酚和2R，3S，12S，13R-四羟基-5，10，15，20-四苯基细菌二氢卟酚的制备

将100毫克上述起始化合物(1.54×10^-4摩尔)溶于最少量含10％吡啶的CHCl₃(约4ml)。加入51毫克OsO₄(1.3当量)，用塞塞好，溶液在室温下搅拌，直至644nm处的二氢卟酚峰大量地被708nm处的细菌二氢卟酚峰所取代(16小时)。通过向反应混合物中通入H₂S来淬灭氧化反应。过滤溶液以除去生成的沉淀，通过蒸发从滤液中除去溶剂。所得的混合物在制备性TLC板(硅胶，2mm，CH₂Cl₂-5％MeOH作为洗脱剂，两次展开)上分离。紫色的起始化合物移动得更快，几乎与溶剂同时到达前沿，而暗粉红色细菌二氢卟酚则如下：

E-异构体：Rf(硅胶，在CH₂Cl₂-5％MeOH)＝0.51

Z-异构体：Rf(硅胶，在CH₂Cl₂-5％MeOH)＝0.30

在CH₂Cl₂/己烷中分离和重结晶后，合并的得率是40％。所得的两种异构体的比为1∶1(各为21毫克)。

由于该两种异构体的对称点群C_2v和C_2h，不能用NMR、UV-可见光谱或MS区分，各个细菌二氢卟酚的E异构体结构或Z异构体结构通过它们的色谱行为来确定。两组羟基官能团在卟啉平面同一面的化合物(‘Z-关系’)的极性比有‘E-关系’的两组官能团的化合物的极性大。

E-异构体：

R_F＝0.51(硅胶，CH₂Cl₂/5.0％甲醇)；

¹H NMR(300 MHz，DMSO-d₆)：L＝-1.65(s，2H，NH)；4.99(d，J＝4.9Hz，4H，OH)；5.87(d，J＝4.9Hz，4H，吡咯烷-H)；7.6(brm，12H，苯基-m-，p-H)；7.86(br(s)，4H，J-H)；7.96(d，J＝1.8Hz，8H，苯基-o-H)；

¹³CNMR (75MHz，DMSO-d₆) L＝73.112，115.631，122.879，127.100，131.537，133.852，136.223，141.217，160.067；

UV可见光谱(CH₂Cl₂-0.5％MeOH)：S(nm)(logM)376(5.42)，528(5.08)，708(4.89)；

LR-MS(+FAB，3-NBA)m/e(％)：682(100，M⁺)；665(31.1，M⁺-OH)；648(5.8，M⁺-2OH)，613(6.4，M⁺-4OH-H)；

HR-MS(+FAB，3-NBA)：C₄₄H₃₄N₄O₄的计算值682-258？？；测定值682.25470。

Z-异构体：

R_F＝0.30(硅胶，CH₂Cl₂/5.0％甲醇)；

¹H NMR(400 MHz，DMSO-d₆)：L＝-1.75(s，2H，NH)；5.05(brs，4H，OH)；5.95(s，4H，吡咯烷-H)；7.65(brs，12H，苯基-m-，p-H)；7.93(brs，4H，J-H)；8.09(s，8H，苯基-o-H)；

UV可见光谱(CH₂Cl₂-0.5％MeOH)：S(nm)(logM)376(5.42)，528(5.08)，708(4.89)；

LR-MS(+FAB，3-NBA)m/e(％)：682(19.4，M⁺)；665(7.4，M⁺-OH)；649(9.4)，648(7.5，M⁺-2OH)，61 3(1.5，M⁺-4OH-H)；

HR-MS(+FAB，3-NBA)：C₄₄H₃₄N₄O₄的计算值682.25797；测定值682.25518。

实施例6：频哪醇重排形成J-氧代-四苯基卟啉(化合物3)和J-氧代-四苯基金属卟啉(Zn-3)

化合物3：2-氧代-5，10，15，20-四苯基卟啉

将100毫克(1.54×10^-4摩尔)起始物质、3，4-二羟基-5，10，15，20-四苯基二氢卟酚(化合物2)溶于10毫升CH₂Cl₂，并加入3滴HClO₄(70％水溶液)。将混合物回流三分钟。约3分钟后反应的完成由Et₃N中和的一份混合物在UV-可见光谱520nm处的尖峰来指示。冷却所得的亮绿色混合物，用NH₃水溶液洗涤，用无水Na₂SO₄干燥，蒸发至干，在硅胶(10克，280-400目)上进行色谱分离，用CH₂Cl₂洗脱。产物化合物3用CH₂Cl₂/己烷结晶。得率：92毫克(95％)。

可替换的是，二氢卟酚锌Zn-2用作起始化合物，在脱水条件下(在带有一滴浓HClO₄的CHCl₃中回流)，使产物去金属，得到化合物3。在这些条件下对酸敏感性差的化合物2的复合物，如Ni-2或Cu-2进行脱水，不会同时去金属。在稍温和的条件下(室温下含一滴浓HCl的CHCl₃)，Zn-2去金属，但不脱水。

Zn-3：(2-氧代-5，10，15，20-四苯基-卟啉)锌(II)

化合物3用吡啶/CHCl₃中的乙酸Zn(II)金属化，形成Zn-3。

据证明J-氧代卟啉，化合物3和J-氧代金属卟啉，Zn-3与Crossley等在有机化学杂志(J.Org.Chem.)53：1132-37(1988)中所述的化合物相同。实施例7：异亚丙基缩醛

使20毫克[2，3-连-二羟基-四苯基-卟啉]Zn(II)在10毫升带有100毫克新熔融的ZnCl₂的无水丙酮中回流20分钟。蒸发至干并进行色谱分离(硅胶/CH₂Cl₂)得到12.5毫克(60％)[(2，3-二-O-异亚丙基)-5，10，15，20-四苯基二氢卟酚]锌(II)。

¹H NMR(300 MHz，CDCl₃)：L＝0.61(s，3H，CH₃-a)；1.37(s，3H，CH₃-b)；6.46(s，2H，吡咯啉-H)；7.55-7.76(m，12H，苯基^A，B-(m，p)-H)；8.05(dd，J＝8.0，2.1Hz，4H，苯基-o)；8.12(隐蔽m，4H，苯基-o)；8.16(d，J＝6.0Hz，4H，J”-H)；8.41(s，2H，J-H)；8.53(d，J＝6.0Hz，2H，J’-H)；

UV可见光谱(CH₂C1₂)：S＝418(Soret)，520，564，594(sh)，612nm；

LR-MS(+FAB，3-NBA)m/e(％)：750(11，M⁺)；693(23，M⁺-C₃H₆O)；

HR-MS(+FAB，3-NBA)：C₄₇H₃₄N₄O₂Zn的计算值750.19732；测定值750.19422。