王进军 邬旭然

(烟台大学化学化工学院 山东烟台 264005)

1 光动力疗法的基本原理

光动力疗法(photodynamic therapy，简写为PDT)是通过光动力作用处理癌症的一种新的治疗模式。其基本运作过程是利用光敏剂(抗癌药物)和光的共同作用而形成细胞毒素，并对病变细胞(癌细胞)或者其他病变组织实施杀灭。当健康和病变组织上的药物集聚到合适浓度时，人为调节特定波长的光对相应的组织区域进行照射，经光激发的PDT药物(一般是具有光敏活性的化合物)引发光毒效应。有效的PDT治疗过程必须具备3个要素，即光敏剂、光、氧气。

PDT的光物理和光化学过程如图1所示[1-2]：基态单线态(S0)光敏剂有两个自旋方向相反的电子处于能量较低的分子轨道。当吸收适当波长的光以后(过程1)，光敏剂被激发到寿命较短(纳秒级)的第一激发单线态(S1)，被激发到能量较高的分子轨道中的电子仍然保持其自旋方向不变。光敏剂可以通过荧光(fluorescence，过程2)或者内部转换(internal conversion，过程3)的形式失活而回到基态(S0)；也可以经历系间窜越(intersystem crossing，过程4)的过程使得激发态电子的自旋方向反转，形成寿命相对较长(微秒级)的第一激发三线态(T1)，其电子自旋方向相同。直接从单线态跃迁到三线态是自旋禁阻(spin-forbidden)的，但作为优良的光敏剂仍然可以形成较高产率的三线态，具有相对较长寿命的三线态光敏剂可以参与两种化学反应，首先，它可以通过生物基底物参与电子转移过程并形成自由基和自由基离子，这些自由基和自由基离子再与氧气相互作用，可以生成氧化产品如超氧离子(Ⅰ型反应)；或者经历称为Ⅱ型反应的光化学过程，导致稳定的三线态氧(3O2)转换成短暂但高活性的单线态氧(1O2)作为期望的细胞毒性剂(过程6)，T1态光敏剂也可以通过辐射磷光的形式失活回归到基态(过程5)。因而，光动力的有效实施主要是基于三线态光敏剂的介导作用[3-5]。

图1 PDT的光物理和光化学过程1 吸收；2 荧光；3 内部转换；4 系间窜越；5 磷光；6 T1态光敏剂将能量转移给三线态氧(3O2)生成单线态氧(1O2)

2 理想光敏剂的结构特征和光敏性质

单线态氧在细胞质中的扩散范围局限于45nm之内，所以光线的组织穿透深度对光动力治疗是非常重要的因素，组织的增加和吸收波长的减少都将影响光的吸收和分散。组织吸收成分包括核酸、氨基酸、血红蛋白和黑色素等，对于核酸和氨基酸，它们的吸收波长通常在250～300nm之间，所以它们对于波长大于600nm的光的吸收作用很小。大多数组织的吸收本质是由血红蛋白控制的，而血红蛋白的最强吸收峰出现在波长小于620nm处[6-7]。随着波长从620nm增加至800nm，这些吸收峰的增长很弱。其他的内源性发色基是黑色素，它是由酪氨酸分子凝结而成的聚合物，并在400～700nm区间均有吸收，但对较长波长的吸收相对减少。以上所有因素提供一个事实，小于550nm波长的光穿透力很低，而在550～630nm穿透力则成倍增长，当达到700～800nm后，对组织的穿透能力大幅度提升。然而，波长大于800nm的结果却不能令人满意。如果吸收波长太长(大于800nm)则难于满足形成1O2的能量要求，意味着光子没有足够的能量使处于三线态的光敏剂将基态氧分子激发到单线态。而且，当波长增加时，化合物对光的稳定性通常也会减弱。因此，理想的光敏剂应该在660～800nm之间(即“治疗窗口”)有强吸收。由于660～800nm的光提供了最佳的组织穿透强度以及充分的能量来形成单线态氧，发展具有这一范围波长吸收的光敏剂是光动力疗法中的研究重点。

波长较长的光可增加穿透深度，这是发展具有这种吸收波长光敏剂的主要原因，萘酞菁(776nm)和细菌叶绿素(780nm)的最大吸收波长都在治疗窗口内。然而，光敏剂本身的光吸收可以限制组织光穿透，这种现象被称为光敏剂的“自屏蔽”。如果光敏剂对治疗波长的光具有非常强烈的吸收则其自屏蔽现象尤其明显。许多光敏剂在暴露于光时容易发生称之为光漂白的光破坏过程，而不同化学结构的光敏剂具有变化多端的光漂白率。所以，PDT中应用的光敏剂应该足够稳定以避免诸如光漂白的降解过程[8]。

优秀的光敏剂分子应该具有良好的水脂溶性；具有两亲性的药物分子有利于药物透过细胞膜。光毒性高而暗毒性低的光敏剂也是保证正常组织免受损伤的一个方面，可提高PDT治疗的选择性。PDT之所以优于其他肿瘤治疗方法，一个重要原因就在于所用光敏药物在无光照时具有低水平的暗毒性，而在对靶组织进行选择性光照时，靶组织内的光敏剂被激活而选择性地作用于靶组织。PDT光敏剂在患者体内的药代动力学消除应该迅速，以缩短治疗后避光保护的时间和避免长时间的皮肤光敏性。它们应该对红外或远红外区的光具有强烈吸收，以使PDT的治疗作用可以到达尽可能深的部位，而且所使用的光不会导致正常组织光敏化。

3 叶绿素-a的基本结构及其理化性质

叶绿素-a(Chl-a)的基本碳架是由4个吡咯子环桥连而成的大环金属镁配合物，由于含有一个二氢吡咯子环而隶属二氢卟吩类化合物。与其他卟啉类衍生物一样，具有多齿配位作用的叶绿素色基显示出共轭大环的结构特征，在其氮杂轮烯结构的周环上连有多种不同的取代基团而表现出鲜明的非对称性。A-B环端向的亲脂溶性和C-D环端向的亲水溶性以及外接稠并的五元E环, 均明显影响着叶绿素衍生物的化学性质和物理性质。叶绿素-a是通过4个次甲基将A、B、C、D四吡咯环连接成环并构成基本骨架。

卟啉周环上存在着由两个碳碳双键桥连的芳香性二氮杂[18]轮烯结构的互变异构体系(图2中的A1和A2)，而叶绿素-a 及其衍生物与卟啉基本结构有所区别。在具有代表性的叶绿素-a的降解产物脱镁叶绿酸-a甲酯(1，MPa)分子中，其D-环为还原的二氢吡咯结构，二氢卟吩分子的芳香性则决定于二氮杂[18]轮烯和三氮杂[18]轮烯互变结构(图1中的B1和B2)。叶绿素-a 衍生物的核磁共振氢谱可以反映出分子结构并且预示其化学反应活性，在二氢卟吩分子周环上所形成的广域环电流，对直接与氮杂轮烯相连接的原子施加强烈的磁各向异性效应。由于去屏蔽的作用，环外侧取向的甲基和meso-氢的核磁共振频率分别在δ3.00～3.90和δ8.00～10.50的区域内产生，而环内侧取向的氮上质子则受到环电流明显的屏蔽效应，其化学位移一般出现在δ<0的高场[9]。四吡咯的非对称性使环上的电荷密度不尽相同，与非共轭的二氢吡咯环相连的20位meso-氢受到较小的去屏蔽作用，因而具有相对高的电荷密度，其化学位移则出现在相对高场(δ8.50附近)，因而也是最容易发生亲电取代反应的区域。和其他芳香族化合物一样，周环上与二氢卟吩大环共轭的不饱和碳碳和碳氧双键仍然保持原有的化学反应特征，而芳香性二氢卟吩母环则显示出亲电取代的化学反应活性[10-12]。

图2 卟啉和叶绿素-a及其衍生物的芳香性结构

叶绿素-a 及其衍生物在A-B环端一般都连有烃类取代基团而体现着亲脂溶性，而C-D环端向的多氧官能团则表现出相应的亲水溶性，良好的水脂溶性决定了叶绿素-a及其衍生物的广泛生物利用度。叶绿素二氢卟吩的芳香性极限式B1是最稳定的结构，该结构的共轭体系决定着大环分子的最大可见光吸收。因此，沿着N21-N23轴的结构修饰可以改变二氢卟吩分子的光物理性质。

4 叶绿素-a的结构修饰与新型光敏剂的合成

4.1 具有长波吸收的叶绿素类光敏剂的合成

如前所述，一个好的PDT光敏剂必须具有强烈的长波吸收(660～800nm)，叶绿素的最初降解产物脱镁叶绿酸-a甲酯的最大可见光吸收为668nm，处于理想的治疗窗口之内。为了获得具有更长最大可见光吸收的新型叶绿素类光敏剂，人们对叶绿素类二氢卟吩的多取代基本碳架进行化学修饰和结构改造，通过多种方式延伸叶绿素衍生物分子的最大可见光吸收。

焦脱镁叶绿酸-a甲酯(2)(由1脱酯而得)的基本环系结构属于二氢卟吩碳架，沿其N21-N23轴引进具有吸电子性的取代基团可以在不同程度上延伸大环分子的最大可见光吸收。用四氧化锇和高碘酸钠将其C3-乙烯基氧化形成焦脱镁叶绿酸-d甲酯(3)，其最大可见光吸收落到697nm处。将其E-环羰基与丙二腈进行脑文格尔反应，以二氰亚甲基替代132-位的环酮基，所生成的二氰亚甲基取代的二氢卟吩(4)的最大可见光吸收红移了38nm(图3)。

图3 通过叶绿素的C-环及其N21-N23轴向的化学修饰合成新型光敏剂

一个或多个双键的损失将引起四吡咯大环分子的氧化电位升高，其变化大小直接反映到分子的最高占有轨道(HOMOs)的相应能级(即提升该轨道的能量)，由于分子中含有两个二氢吡咯，所以细菌叶绿素衍生物的氧化电位要高于叶绿素类二氢卟吩。因此，将叶绿素的碳架转化成细菌叶绿素的相应结构可以极大地提高分子的最大可见光吸收波长。早在1997年，Pandedy的研究团队采用四氧化锇对C3-去乙烯基的红紫素-18(5)及其内酰胺(6)进行氧化，将C7-C8位的双键开裂为邻位二醇结构，顺利地将二氢卟吩转化为细菌叶绿素(7和8)，二者的最大可见光吸收均超过815nm，在光动力活性的测试中显示出非常理想的抗癌效果。日本学者Hitoshi Tamiaki通过氧化和重排的方法在二氢卟吩中氢化吡咯环的对角线位置上引入一个乙烯基[8]，该乙烯基与C7-C8键的环上双键组成双烯结构，进而可以与各种亲双烯体发生Diels-Alder反应，生成相应的细菌叶绿素[13]。Zheng等人利用相同的氧化过程将二氢卟吩(5和6)转化成相应的8-乙烯基二氢卟吩(9和10)，并以此为起始原料与丁炔二酸二乙酯(DMAO)进行环加成反应，以理想的产率生成一个相应的光旋异构体(11和12)，继续在碱性条件下异构成更加稳定的细菌叶绿素(13和14)[14]，细菌叶绿素(13)的最大可见光出现在795nm处，而其酰胺化产物14的最大可见光吸收也超过800nm。

环并卟啉的合成在卟啉化学中尤为引人注目，环并结构的形成能够改变和优化四吡咯大环分子的各种光学参数，对其激发状态、配位行为和氧化还原电位等理化性质也产生重要影响[13]。沿着N21-N23的轴方向并合的杂环共轭系统有效地延展了叶绿素类二氢卟吩的离域体系，使得其最大可见光吸收产生强烈的红移，并在一定程度上导致二氢卟吩平面发生了相应的扭曲。因此，在诸多层面上可以改变大环分子的光化学和光物理性质，拓宽了叶绿素类二氢卟吩衍生物在光动力治疗中的应用[15]。杂环并合的叶绿素类二氢卟吩基本都是利用连接在C-环上的多羰基取代基团的化学反应活性。Pandey在2000年利用空气氧化将焦脱镁叶绿酸甲酯(2)转化为二氢卟吩二酮(15)，然后在三氟乙酸的催化下，于吡啶溶液中再与邻苯二胺缩合，分别分离出苯并吡嗪并二氢卟吩(16)和咔唑并红紫素-18的两个同分异构体(17和18)，它们的最大可见光吸收分别达到708nm、714nm和729nm[16]。我们利用外接E-环酮及其α-氢的化学反应活性，在碱性条件下分别与邻氨基苯甲羰基系列化合物和靛红进行Friedleander和Pfitzinger反应，在E-环上并合一个喹啉环系，所得的含氮杂环稠并的二氢卟吩(19和20)的最大可见光吸收谱带分别出现在708nm和712nm[17]。另外一种与叶绿素类二氢卟吩稠并的方式是利用其大环分子的芳香亲电取代反应活性，在C20-位上构建能够产生双烯结构的取代基团，然后与C1-C2位碳碳双键发生Diels-Alder反应形成细菌碳架。Mettath等人选择红紫素-18内酰胺镍配合物(21)为起始原料，通过Vilsmeier反应在20-位上引进甲酰乙烯基，所形成的镍配合物(22)在三氟乙酸中环合成具有751nm最大可见光吸收的异细菌红紫素-18内酰胺(23)(图4)[18]。

4.2 具有良好水脂溶性的叶绿素光敏剂的合成

在叶绿素类光敏剂的合成研究中，二氢卟吩的生物利用度是充分实现PDT效用的另一重要参数。四吡咯大环分子的亲油性对光敏剂能否有效地聚集于肿瘤细胞起至关重要的作用，因此，在叶绿素衍生物的不同区域内通过引进不同的脂肪族碳链可以改变大环分子的水脂溶性。Zheng[14]及其合作者选择脱镁叶绿酸-a甲酯为起始原料，在碱性条件下将外接E-环转化为环己内酐结构，所得到的红紫素-18甲酯(24)继续在碱性条件下与不同碳链的伯胺(图5以正己胺为例)实施酰化，高产率地生成N-烷基红紫素-18内酰胺(25)，其在C-D环端向的内酰胺氮原子上所连接的各种烷基对大环分子的水脂溶性产生明显的影响。

图4 通过叶绿素的E-环和20-meso-位的化学修饰合成新型光敏剂

图5 具有良好水脂溶性的新型光敏剂的合成

实际上，Pandey的PDT研究组于1996年在《光化学和光生物学》杂志上已经发表了相似的研究内容。他们从焦脱镁叶绿酸-a甲酯(2)开始，首先将E-环羰基用硼氢化钠还原并生成131-位去氧焦脱镁叶绿酸-a甲酯(26)，然后利用溴化氢对C3-乙烯基进行亲电加成形成溴代二氢卟吩；不经分离直接与不同碳链的伯醇发生取代反应，所得二氢卟吩醚(27)在A-B环端向引进不同的亲油性脂肪族烷基。根据光动力活性的测试结果，无论是在A-B环端向还是在C-D环端向构建长链烷基，都可以提高大环分子杀灭病变细胞的功效，特别是引进含有6个碳原子的碳链，其分子的PDT抗癌活性最高。

基于相同的考虑，王进军等人将E-酮基用乙二醇预先加以保护，然后再通过四氧化锇和高碘酸钠将焦脱镁叶绿酸-a甲酯(2)的3-位乙烯基氧化成甲酰基，所形成的焦脱镁叶绿酸-d甲酯(28)与各种烷基溴化镁进行格氏反应，再经酸性条件下的脱保护过程生成C3-烷基取代的二氢卟吩醇(29)[19]。

4.3 具有靶向功能基团的叶绿素光敏剂的合成

尽管卟啉类光敏剂在肿瘤细胞中具有选择性积聚的特殊性质，但是在PDT过程中光引发的相应反应仍然对肿瘤治疗产生一定程度的限制。肿瘤治疗的主要挑战是杀灭病变细胞而不殃及正常组织，光动力疗法的最大优势也在于此。为了提高PDT治疗光敏剂对癌细胞的选择性积聚的能力，在光敏剂上连接对生物组织具有亲和性能的靶向结构(或者其他功能基团)也是合成新型光敏剂的一个研究热点。近年来，许多文献报道在叶绿素二氢卟吩周环上构建糖苷结构而连接不同的糖基，可以提升这些大环分子的光动力抗癌活性。Pandey等人以C3-去乙烯红紫素-18内酰胺(6)为起始原料，经过碱性条件下的空气氧化反应，将12-位甲基转化成羟甲基，生成四氢卟吩衍生物(30)。然后，在路易斯酸催化下与全酰葡萄糖发生取代反应，顺利给出红紫素-18内酰胺-葡萄糖二缀体(31)。采用类似的合成方法，分别在C3-位和C8-位引进单糖和多糖糖基而形成红紫素-18内酰胺-单糖或多糖糖苷(32和33)。同一研究小组利用红紫素-18内酰胺的17-位尾端酯基和环己内酰胺氮原子上的取代基团形成连接体，然后再与全酰化糖进行偶联，去保护基后分别得到二氢卟吩配糖体(34和35)(图6)[20]。

图6 具有靶向性的叶绿素类二氢卟吩配糖体的合成

2005年，Li及其合作者从3-(己氧基乙基)-焦脱镁叶绿酸-a甲酯(29)开始，酸性水解后转化成相应的二氢卟吩酸(36)(又称HPPH，已经用于PDT临床)，然后，通过DMAP(4-二甲氨基吡啶)的催化作用和DCC(N，N′-二环己基碳二亚胺)的脱水作用与连有连接体的乙基三胺五乙酸(DTPA)叔丁酯进行偶联(从对硝基苯丙氨基酸开始合成)，以84%的产率分离出二氢卟吩-DTPA叔丁酯二联体(37)。在三氟乙酸环境中，其叔丁酯基水解形成二氢卟吩-乙基三胺五乙酸缀合体(38)，最后与六水三氯化钆进行配位反应，得到二氢卟吩-DTPA金属钆配合物(39)(图7)[21]。

图7 具有靶向性的叶绿素类二氢卟吩-金属钆配合物的合成

上述二氢卟吩-DTPA金属钆配合物在体内实体瘤中的选择性聚集率要高于非金属配位的同系物，其光动力药效也强于非钆配合物。在光动力诊断方面，这些叶绿素类衍生物显示出良好的应用前景。在载瘤动物注射二氢卟吩-DTPA金属钆配合物(39)8小时以后，其磁共振成像结果远优于目前临床所使用的照影剂，肿瘤图像的对比度得到大幅度提高。

具有独特的共轭烯二炔结构的天然产物一般均显示出强烈的抗癌活性，例如已经分离出来的neocarzinostatin[22]、esperamicin[23]、calicheamicinh[24]和dynemicin A1[25]的抗肿瘤活性都引起了人们的重视。这些化合物的高抗肿瘤活性是基于精巧地引发烯二炔的闭环反应而产生的芳香族双自由基A，后者再与DNA的核苷酸单元反应而导致断链(图8)。结合卟啉类化合物的选择性积聚于肿瘤细胞的特殊功能，作者设计了在叶绿素基本碳架上构建共轭烯二炔结构,其目的在于合成具有以光动力和化学方式抗癌的双重功能的新型抗癌药物。我们选择E-环保护的二氢卟吩醛(28)为起始原料，在干燥的四氢呋喃中，与乙炔基溴化镁在0℃下进行格氏反应生成加成产物二氢卟吩醇(40)，接着选择N-甲基吗啡啉氮氧化物和高钌酸四丙基胺作为混合氧化剂对3-位羟基实施氧化，高产率地生成3-乙炔甲酰基二氢卟吩(41)，然后经过25%的乙酸处理，脱去E-环羰基保护基而得到二氢卟吩二酮(42); 为避免在后续反应中络合催化剂中的金属离子，去保护基后在大环分子中心预先嵌镶金属锌生成二氢卟吩络合物(43)，然后在钯盐催化下与1Z-1-氯己-1-烯-3-炔进行偶联反应，最后经盐酸处理,剔除中心金属离子,得到具有烯二炔结构的二氢卟吩酮(44)。PDT应用实验表明，具有共轭烯二炔结构的二氢卟吩化合物均显示出很强的光动力抗癌活性(图9)[27]。

图8 烯二炔抗癌抗生素的闭环反应

图9 具有烯二炔结构的叶绿素类二氢卟吩衍生物的合成

4.4 纳米粒径包裹的叶绿素光敏剂的合成

由于卟啉类光敏剂的分子太大，并且具有明显的疏水性，因而作为注射用药的光敏剂很难穿透细胞壁而实施药效。将纳米制药应用于光动力肿瘤治疗是PDT研究的一个新的热点领域。纳米粒径包裹的PDT光敏剂可以大大提高吸收利用度，使其更容易穿透组织间隙和许多生物屏障，扩大分布范围。另外，对PDT药物进行适当的修饰后，能够大幅度提高药物的靶向性，增强光动力抗癌药物的功效，降低其毒副作用。

Prasad领导的研究小组选择表面活性悬浮浮粒(AOT)、辅助表面活性剂正丁醇、乙氧乙烯基硅烷(TEVS)和3-氨基丙炔基三乙氧基硅烷(APTES)与3-(1-己氧乙基)-3-去乙烯基焦脱镁叶绿酸-a(HPPH，45)在N，N-二甲甲酰胺中相互作用，然后通过透析除去剩余的表面活性悬浮浮粒和辅助表面活性剂，制成其粒子直径平均为30nm的水溶性载药硅纳米颗粒光动力抗癌药物。这些包裹光敏剂的纳米颗粒在体内可以被肿瘤细胞充分吸收，其类肽结构的官能化又给予光敏剂以良好的靶向功能。尽管叶绿素光敏剂包裹在硅纳米颗粒中间，但是，经过合适波长的激光照射以后，激发的光敏剂可以生成充分的单线态氧，进而有效地完成光动力肿瘤治疗过程。目前，该课题组正在利用其他不同的配体进行纳米硅粒子表面的修饰工作，合成更为优秀的肿瘤靶向的光动力抗癌药物(图10)[28]。

图10 水溶性载药硅纳米颗粒光动力抗癌药物的制备

Pandey课题组近期报道了有机修饰的硅纳米粒子作为光动力治疗过程药物输送载体的合成工作。他们从HPPH(45)出发，与N，N-二甲基乙二胺进行酰胺化，形成具有连接体的二氢卟吩酰胺(46a)，然后再与四-对羧苯基卟啉相互作用，得到HPPH的四聚体(47)。采用相同合成策略，选用N-叔丁氧羰基-N-胺乙基乙二胺为连接体得到(46b)，进而与四-对羧苯基卟啉缩合，完成了HPPH的八聚体(48)的合成。然后，将这些含有多个HPPH单元的光敏剂用硅纳米粒子包裹，制成用于PDT治疗的纳米抗癌药物。初步药理实验证明，这些含有多个叶绿素基本单元的纳米制剂具有优良的光敏性能和理想的生物利用度(图11)[29]。

图11 多单元HPPH纳米光动力抗癌药物的制备

5 临床和半临床的叶绿素类二氢卟吩光敏剂

在光动力肿瘤治疗中最著名的临床的叶绿素类二氢卟吩光敏剂当属叶绿酸衍生物HPPH(3-(1-己氧乙基)-3-去乙烯基焦脱镁叶绿酸-a)，该药物在美国已经二期临床，在中国也处于临床前研究的后期。抗肿瘤光敏剂HPPH属于第二代光敏剂，其基本结构为二氢卟吩类化合物。美国Roswell Park肿瘤研究所的研究人员从绿色植物中提取、纯化，半合成了一系列的二氢卟吩类化合物，通过检测这些化合物的光谱学特性、光毒性、暗毒性，进行体外抑癌试验以及构效关系的研究以后，筛选出结构单一、长激发波长、暗毒性小的二氢卟吩衍生物HPPH作为PDT光敏剂。HPPH具有良好的光动力活性，理想的作用光谱以及准确的靶向性，对肿瘤组织的穿透率高，临床用于肺癌、食管癌、头面颈癌、膀胱癌、胃癌等多种实体肿瘤的治疗；与第一代相应的光敏剂相比，其光毒性明显降低，基本不需要避光，用量小，使用方便，是一种极富市场潜力的PDT治疗癌症用光敏剂。

HPPH的制备也是从叶绿素-a开始，经降解反应生成焦脱镁叶绿酸-a(49)，然后通过溴化氢乙酸溶液与其C3-位乙烯基的亲电加成反应，生成1-溴乙基焦脱镁叶绿酸-a(50)，然后，利用C3-溴原子的反应活性，在碱性条件下与正己醇成醚，以理想的产率完成光敏剂3-(1-己氧基)-焦脱镁叶绿酸-a(45，HPPH)(图12)。

图12 用于临床的光动力抗癌药物HPPH的合成

NPe6(55，单-天冬酰胺基二氢卟吩-e6)是另一种应用于临床的第二代光动力肿瘤治疗的光敏剂，在日本已经获批用于治疗早期肺癌。NPe6也是由叶绿素-a衍生而成，由于在17-位尾端存在着天冬酰胺残基，NPe6显示出良好的亲水性。脱镁叶绿素-a(51)在三氟乙酸中选择性水解成脱镁叶绿酸-a单酯(52)，然后，与天冬氨酸二甲酯盐酸盐进行酰化反应生成二氢卟吩酰胺(53)，在碱性条件下开环反应给出NPe6二甲酯(54)，最后碱性水解成光敏剂NPe6(55)(图13)[30]。

NPe6在664nm处显示出很强的吸收，其摩尔吸光系数为4×104L·mol-1·cm-1。NPe6的Ⅰ期临床试验通过了所有的安全性和耐受性等方面的测试，在用药24～48小时后，可以观察到肿瘤细胞坏死[31-32]。在Ⅱ期和Ⅲ期临床试验中，NPe6对肺癌、肝癌、皮肤癌和扩散性肿瘤的治疗效果都令人振奋。另外，由于NPe6在体内代谢过程很快，对人体的正常组织的损伤较少[33-35]。因此，NPe6是一种非常有应用前景的光动力抗肿瘤药物。

红紫素18-内酰胺甲酯(57)及其17-位羧酸酯的水解产物红紫素18-内酰胺(58)是具有外接六元环的叶绿素类PDT光敏剂，其最大可见光的吸收波长达到700nm，目前其光动力肿瘤治疗的研究已经处于临床试验阶段。其合成也是从叶绿素-a的降解反应开始，经过氧化、重排和再成环等一系列反应,生成N-正己基红紫素-18内酰胺(25)。3-位乙烯基与溴化氢的亲电加成反应转化成3-位溴乙基取代的红紫素-18内酰胺(56)，碱催化的成醚反应得到在大环两端都连有直链己基的二氢卟吩衍生物(57)，进一步酸性水解得到红紫素-18内酰胺(58)(图14)[36]。

图13 处于半临床光动力抗癌药物单-天冬酰胺基二氢卟吩-e6的合成

图14 处于临床试验阶段的半临床光动力抗癌药物红紫素18-内酰胺的合成

6 展望

尽管第一代卟啉类光敏剂光敏素(Photofrin(PF)以及HpD)存在着许多严重的缺陷，但在人类攻克癌症的研究历史过程中开创了一个全新理念的治疗模式，在世界范围内已经得到非常广泛的应用。近年来，人们把光动力疗法研究的重点集中在大量研发第二代光敏剂，使PDT的研究进入到一个崭新的阶段，特别是以天然产物为基本研究对象的新型光敏剂的研发。许多用于治疗多种适应症的不同类型的光敏剂正处于Ⅰ期、Ⅱ期或Ⅲ期临床试验阶段，这些令人鼓舞的研究成果进一步激励人们在PDT领域中的热情和信心。我们有理由坚信，在不远的将来，光动力疗法将会成为放疗、化疗和手术之外的第4种治疗恶性肿瘤的重要手段，发展空间非常广阔。

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