氧化海罂粟碱稀土螯合物及其合成方法和应用

摘要

本发明公开了一种以氧化海罂粟碱为配体的稀土螯合物，其结构式如式(I)所示：

说明书

技术领域

本发明涉及金属螯合物，具体涉及以氧化海罂粟碱为有机配体的稀土螯 合物及其合成方法和用途。

背景技术

氧化阿朴啡类生物碱是一类具有较强药理活性的系列生物碱，如毛叶含 笑碱表现较强的抑菌活性，氧化克班宁具有乙酰胆碱酯酶抑制活性，而氧化 海罂粟碱、鹅掌楸碱则具有显著抗肿瘤活性的生物碱。一般认为，此类分子 的共轭多芳香环结构和亚甲二氧基基团(-O-CH₂-O-)的存在与其抗肿瘤活性 具有显著关系。

氧化海罂粟碱(Oxoglaucine，OGC)是一种典型的氧化阿朴啡碱，它广泛 存在于木兰科、番荔枝科、罂粟科、防己科等中药植物中。目前对氧化海罂 粟碱的研究主要包括三个方面：一是基于天然产物化学研究从如上所述的不 同科属的植物中(尤其是药用植物中)发现并进行分离提纯；二是通过有机 合成方法研究氧化海罂粟碱的全合成或半合成，如通过选择合适的氧化剂(如 高碘酸、醋酸锰(III))可以以波尔定碱或海罂粟碱为原料制得氧化海罂粟碱； 另外则是对其潜在的药理活性(如抗肿瘤活性)进行分子机理研究，目前已 取得了较大进展。研究表明，氧化海罂粟碱具有显著的抗肿瘤、抗病毒和抑 菌活性，以及抗血小板凝聚、加速组织舒张以及免疫抑制活性等。但从目前 的研究进展来看，氧化海罂粟碱在天然植物中的含量一般都比较低，不利于 对其进行更广泛和深入的研究，而有机半合成方法在产率上则具有一定的优 势。尽管如此，由于受到制取成本的限制，目前对于氧化海罂粟碱的拓展研 究尚显不足。

另一方面，基于药用活性配体的药物无机化学研究在近年来随着生物无 机化学的蓬勃发展而成为热点研究领域，尤其以顺铂、卡铂、奥沙利铂等为 代表的第一、二、三代铂类抗癌药物作为一线化疗药物的成功应用，真正标 志着金属基药物研究与应用新时代的到来。稀土元素对于我国具有重要战略 价值和广泛应用前景，其中稀土在生物活性方面的应用独具特色，已被研究 证明具有抗菌消炎、提高免疫力等功效，而基于氧化海罂粟碱的稀土基药物 化学研究，目前尚属空白。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种较氧化海罂粟碱抗肿瘤活性更高的 以氧化海罂粟碱为有机配体的稀土螯合物。以及这类螯合物的合成方法和应 用。

本发明是以本身具有抗肿瘤活性的氧化海罂粟碱为配体，与某些稀土阳 离子进行合成，得到一系列抗肿瘤活性普遍高于氧化海罂粟碱的稀土螯合物。

氧化海罂粟碱的分子式为C₂₀H₁₇NO₅，分子量为351.35g/mol，化学结构式 如下：

该分子结构中，氧化阿朴啡母环的7位杂环N原子与8位羰基O原子具 有较强的螯合配位能力，可在配位反应中形成如下配位方式(以下所述的OGC 为氧化海罂粟碱配体的简称)：

N、O双齿螯合方式：以氧化海罂粟碱的7-N、8-O两个原子与中心稀土 阳离子M螯合配位，形成五元环螯合体。基于稀土阳离子M的配位方式和配 位数，配体OGC可与M形成物质的量之比为2∶1类型的配合物，相应的配位 结构式如下式(I)：

其中，M表示某种选自元素周期表中的三价稀土阳离子；L表示稀土阳离 子以金属盐形式参加反应时该稀土金属盐的阴离子，为硝酸根(NO₃^-)或醋酸 根(CH₃COO^-)。

上述结构式中，所述M优选为La(III)、Ce(III)、Nd(III)、Sm(III)、Eu(III)、 Gd(III)或Er(III)。

上述以氧化海罂粟碱为配体的稀土螯合物，可采用常压溶液法或高压溶 剂热法进行合成。

当采用常压溶液法进行合成时，其步骤如下：

1)按稀土金属盐∶氧化海罂粟碱配体∶极性溶剂＝1mmol∶2mmol∶20～ 200mL的配比称取各原料，并将稀土金属盐和氧化海罂粟碱配体溶解于极性 溶剂中；

2)所得混合溶液于30～80℃条件下反应1～24h；

3)将反应后溶液过滤，沉淀物经洗涤、干燥，即得到相应的稀土螯合物。

该方法中，如果步骤1)中极性溶剂的加入量较大(如接近配比的上限)， 则反应后溶液则可能呈澄清状态，这是因为所形成的产物沉淀被极性溶剂溶 解所致，因此需将反应后溶液减压蒸馏，取出析出的沉淀后再进行下一步操 作。洗涤时可依次用水、甲醇、乙醚进行洗涤。干燥条件为30～60℃条件下 的真空干燥或常压干燥。

当采用高压溶剂热法进行合成时，其步骤如下：

1)按稀土金属盐∶氧化海罂粟碱配体∶极性溶剂＝1mmol∶2mmol∶5～ 30mL的配比称取各原料，并将稀土金属盐和氧化海罂粟碱配体溶解于极性 溶剂中；

2)所得混合溶液置于密闭反应器中，经液氮冷冻后抽至真空，然后于70～ 110℃的高温下反应12～72h，即得到相应的稀土螯合物。

上述两种方法中涉及的极性溶剂均选自水、甲醇、乙醇、丙酮、氯仿和 二氯甲烷中的一种或它们中的任意两种。当溶剂为两种的混合物时，它们之 间的配比可为任意配比。在具体的溶解步骤中，可将稀土金属盐和氧化海罂 粟碱配体分别用极性溶剂溶解，再混合在一起反应；也可将稀土金属盐和氧 化海罂粟碱配体混合后再加极性溶剂。

本发明还包括上述以氧化海罂粟碱为配体的稀土螯合物在制备抗肿瘤药 物中的应用。

本发明还包括上述以氧化海罂粟碱为配体的稀土螯合物为有效成份制备 的抗肿瘤药物。

本发明以药用植物中的有效成分氧化海罂粟碱为活性配体，与多种稀土 离子合成了一系列具有抗肿瘤活性的氧化海罂粟碱稀土螯合物，通过考察其 对多种肿瘤细胞株的抑制作用，结果表明其中多种稀土螯合物表现出了比氧 化海罂粟碱配体更强的抗肿瘤活性，具有较好的潜在药用价值，有望用于各 种抗肿瘤药物的制备。

具体实施方式

下面以实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。

实施例1：以常压溶液法合成OGC-La^III螯合物

1mmol La(NO₃)₃.6H₂O溶解于5mL的甲醇中；2mmol的OGC加热溶解于15 mL的甲醇中，两种溶液混合反应，在70℃(冷凝回流)条件下反应1小时， 反应后得到红色混悬液，有大量配合物固体生成；过滤该溶液，依次以水、 甲醇、乙醚洗涤过滤得到的固体，干燥，最终得到红色固体产物。产物经过 红外光谱、紫外光谱、元素分析和电喷雾质谱进行结构测定，确定为目标螯 合物[La(OGC)₂(NO₃)₃]。

实施例2：以常压溶液法合成OGC-Ce^III螯合物

1mmol Ce(Ac)₃.xH₂O(Ac代表醋酸根阴离子CH₃COO^-，下同)溶解于10mL 的水中；2mmol的OGC溶解于50mL的乙醇中，两种溶液混合反应，在80℃(冷 凝回流)条件下反应6小时，反应后得到红色混悬液，有大量配合物固体生 成；过滤该溶液，依次以水、乙醇、乙醚洗涤过滤得到的固体，干燥，最终 得到红色固体产物。产物经过红外光谱、紫外光谱、元素分析和电喷雾质谱 进行结构测定，确定为目标螯合物[Ce(OGC)₂(Ac)₃]。

实施例3：以常压溶液法合成OGC-Nd^III螯合物

1mmol Nd(Ac)₃.xH₂O溶解于50mL的水中；2mmol的OGC溶解于150mL 的乙醇中，两种溶液混合反应，在80℃(冷凝回流)条件下反应24小时， 反应后得到红色澄清溶液液；减压蒸馏除去大部分溶剂，有大量配合物固体 析出，待冷却后，过滤该溶液，依次以水、乙醇、乙醚洗涤过滤得到的固体， 干燥，最终得到红色固体产物。产物经过红外光谱、紫外光谱、元素分析和 电喷雾质谱进行结构测定，确定为目标螯合物[Nd(OGC)₂(Ac)₃]。

实施例4：以高压溶剂热法合成OGC-Sm^III螯合物

在一端开口的厚壁硼硅玻璃管中，直接加入0.1mmol Sm(NO₃)₃.6H₂O和 0.2mmol OGC，再加入1.2mL的乙醇与水的混合溶剂，在抽真空的条件下， 将开口端熔封，然后在110℃条件下充分反应12小时，即可得到红色结晶型 固体产物。产物经过红外光谱、紫外光谱、元素分析、电喷雾质谱结合X射线 单晶衍射分析进行结构测定，确定为目标螯合物[Sm(OGC)₂(NO₃)₃]。

实施例5：以高压溶剂热法合成OGC-Eu^III螯合物

在一端开口的厚壁硼硅玻璃管中，直接加入0.1mmol Eu(NO₃)₃.6H₂O和 0.2mmol OGC，再加入3mL的甲醇溶剂，在抽真空的条件下，将开口端熔封， 然后在70℃条件下充分反应72小时，即可得到红色结晶型固体产物。产物 经过红外光谱、紫外光谱、元素分析、电喷雾质谱结合X射线单晶衍射分析进 行结构测定，确定为目标螯合物[Eu(OGC)₂(NO₃)₃]。

实施例6：以高压溶剂热法合成OGC-Gd^III螯合物

在一端开口的厚壁硼硅玻璃管中，直接加入0.1mmol Gd(NO₃)₃.6H₂O和 0.2mmol OGC，再加入2mL的甲醇与水的混合溶剂，在抽真空的条件下，将 开口端熔封，然后在90℃条件下充分反应12小时，即可得到红色结晶型固 体产物。产物经过红外光谱、紫外光谱、元素分析、电喷雾质谱结合X射线单 晶衍射分析进行结构测定，确定为目标螯合物[Gd(OGC)₂(NO₃)₃]。

实施例7：以高压溶剂热法合成OGC-Er^III螯合物

在一端开口的厚壁硼硅玻璃管中，直接加入0.1mmol Er(NO₃)₃.5H₂O和 0.2mmol OGC，再加入1.2mL的乙醇与水的混合溶剂，在抽真空的条件下， 将开口端熔封，然后在80℃条件下充分反应24小时，即可得到红色结晶型 固体产物。产物经过红外光谱、紫外光谱、元素分析、电喷雾质谱结合X射线 单晶衍射分析进行结构测定，确定为目标配合物[Er(OGC)₂(NO₃)₃]。

实验例1：

氧化海罂粟碱配体、实施例4～7所制得的螯合物对多种人类肿瘤株的体 外抑制活性实验：

1、细胞株与细胞培养

本实验选用BEL7404(人肝癌细胞株)、SGC7901(人胃癌细胞株)、HeLa(人 宫颈癌细胞株)、MCF-7(乳腺癌细胞株)、A549(人肺癌细胞株)等。

所有细胞株均培养在含10wt％小牛血、100U/mL青霉素、100U/mL链霉 素的RPMI-1640培养液内，置37℃含体积浓度5％CO₂孵箱中培养。

2、初筛

本研究所用化合物(纯度均≥95％)，将所有化合物配制成20μmol/L， 助溶剂DMSO终浓度≤1％，测试该浓度下化合物对肿瘤细胞生长的抑制程度。 凡是对肿瘤细胞生长产生明显抑制效果的，且符合光镜下细胞受抑的形态变 化(如细胞皱缩，破碎，漂浮等)的，则判定为初筛有效。

3、细胞生长抑制实验(MTT法)

将待测的受试化合物以DMSO助溶后，使用完全培养基稀释至终浓度为 20μmol/L的工作液，再用直径d＝0.22μm的微孔滤膜过滤除菌，置于4℃ 下保存。

分别将处于对数生长期的系列肿瘤细胞株以每孔190μL分别接种于96 孔板，细胞浓度约为0.5×10⁴/孔，培养12小时，待细胞贴壁后，加入受试 化合物工作液，每个化合物平行设4个复孔，其中DMSO终浓度不高于1％，同 时设相应的阴性对照组(培养液中只有细胞和等量DMSO，无药物)和空白对 照组(培养液中只有等量的药物，无细胞)，每个组也平行设4个复孔，药物 作用时间为48小时。培养结束前4小时每孔加入10μL MTT(5mg/mL PBS)， 继续培养4小时后，倾去培养液，加入DMSO 150μL/孔，平板震荡器振荡5min， 使结晶物充分溶解，空白对照组调零，用酶标仪以570nm/630nm双波长测定 去除本底光吸收值后的吸光度(A)值，测得抑制率，其测试结果如以下表1所 示。

表1：

注：表中“-”表示该化合物对该细胞株未表现出生长抑制活性。

由上表数据可知，对于BEL7404细胞株，OGC-Sm^III螯合物和OGC-Eu^III螯合 物的抑制活性稍高于OGC，而和OGC-Er^III螯合物却表现出很好的抑制活性；

对于OGC无抑制活性的HeLa细胞株，OGC-Sm^III螯合物、OGC-Eu^III螯合物和 OGC-Er^III螯合物均表现出抑制活性；而OGC-Gd^III螯合物无抑制活性；

对于MCF-7细胞株，OGC-Sm^III螯合物、OGC-Eu^III螯合物、OGC-Gd^III螯合物和 OGC-Er^III螯合物均表现出较OGC更强的抑制活性，尤其是OGC-Eu^III螯合物约为 OGC抑制活性的4倍多；

对于SGC7901细胞株，上述4种螯合物的抑制活性同样普遍高于OGC，且 OGC-Eu^III螯合物的抑制活性约为OGC的4倍；

对于A549菌株，上述4种螯合物的抑制活性同样普遍高于OGC，且OGC-Eu^III螯合物的抑制活性为OGC的2倍多。

可见，本发明所述的多种稀土螯合物均表现出了比氧化海罂粟碱配体更 强的抗肿瘤活性，具有较好的潜在药用价值，有望用于各种抗肿瘤药物的制 备。