新的含n-雜環碳烯配體的金(iii)絡合物、合成及其在癌癥治療和硫醇檢測中的應用
【專利說明】新的含N-雜環碳稀配體的金（I I I)絡合物、合成及其在癌癥治 療和硫醇檢測中的應用
[0001] 相關申請 本申請要求2012年11月19日提交的美國臨時申請系列號:61 /728，039的權益，其通過 引用W其整體結合到本文中。
[0002] 1.導言 本文描述含N-雜環碳締配體的金(III)絡合物，合成含N-雜環碳締配體的金(III)絡合 物的方法，使用含N-雜環碳締配體的金（III)絡合物治療和預防癌癥或腫瘤的方法和使用 含N-雜環碳締配體的金（III)絡合物檢測硫醇的方法。本文也描述了含純化的含N-雜環碳 締配體的金(III)絡合物的治療和預防性組合物。在某些實施方案中，治療和預防癌癥或腫 瘤的方法與其它癌癥或腫瘤治療組合。在某些實施方案中，癌癥或腫瘤治療是化學治療、放 射治療、基因治療、手術或其組合。
[0003] 2.背景 如由順式-二氯化二氨亞銷(順銷)一一一種銷（II)絡合物，用于治療癌癥的臨床成功 所鼓舞的，科學家們已對開發祀向DNA的金屬基抗癌藥物付出極大的關注，所述藥物包括順 銷類似物和一些釘（II)-芳控絡合物[Sadler, P. J.等人Curr. Opin. Chem. Biol. 2008, 12, 197]。然而，嚴重的副作用和誘導的耐藥性是常見的，因此隨后阻礙了運 些DNA結合劑的更廣泛應用。最近，發現包括金（III)-化嘟[Che, C.-M.等人Chem. Commun. 2011, 47, 9554-9560, Qie C.-Μ.等人 Qiem. Commun. 2003, 1718-1719.]、金 (I)-NHC [J. Berners-Price, S. J., Filipovska A.等人，J. Am.化em. Soc. 2008, 130，12570-12571 巧P二硫代氨基甲酸金（III)[化egona, D.等人 J. Med. Chem. 2006, 49, 1648-1657]絡合物的一些金屬絡合物祀向特定的蛋白或酶，并能夠憑借其不同的抗癌 機制克服DNA結合劑的某些缺點。盡管許多先前報道的金(III)絡合物像[Au(bipy)(0H)2] + (bipy= 2,2'-聯化晚）[Messori, L.等人 Coord. Chem. Rev. 2009，253，1692-1707]顯 示出滿意的抗增殖能力，但是關于在體內抑制腫瘤的例子是稀少的。
[0004] 巧光硫醇敏感探針尤其是在生物學領域具有日益增加的重要性，因為細胞硫醇水 平與很多疾病像癌癥、AIDS (獲得性免疫缺陷綜合征)等有聯系[Yoon, J.，Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 2120-2135;Herzenberg, L. A.等人 Proc.化 tl. Acad. Sci. U. S. A. 1997, 94，1967-1972]。軟金屬和具有可調的氧化還原電位的金屬應該是設計硫醇探 針的一個很好的起點。金（III)絡合物在生理條件下總是不穩定的并經生理硫醇還原為Au (I)或甚至Au(0)。由于Au(III)通常是4-配位的，而Au(I)通常是2-配位的，Au(III)還原為 Au(I)伴有配位的配體的釋放。如果配體是高度巧光的，配體內發射會由于存在低能量Au (III) 5dx2-y2軌道而澤滅。在Au(III)經硫醇還原為Au(I)時，巧光配體將被釋放并啟動發 射。
[0005] 雖然許多金絡合物(包括Au(III)和Au(I)的金絡合物）的抗癌特性歸因于Au(I)， Au(I)離子在生理條件下是不穩定的[Sadler, P. J.等人Met.-Based Drugs 1994, 1, 107-144]。本發明人發現N-雜環碳締 (NHC)配體在生理條件下能夠穩定Au(I似免還原為Au (0)和/或脫金屬。
[0006] 由于2,6-雙（1H-苯并[d]咪挫-2-基）化晚化BPB)及其類似物2,6-二（1H-咪挫-2- 基川比晚化2IPI)和2,6-二（1H-化挫-5-基川比晚化2PPP)是高度發射性的并且還廣泛用于生 物系統[Che, C.-M.等人Chem. Eur. J. 2010，16，6900-6911]，本發明人采用該骨架來 開發新的金(III)絡合物。
[0007] 因此，含多配位基rrN配體和NHC部分的金（III)絡合物提供雙重抗癌和巧光開 啟特性。
[000引 3.概述 本文描述一種合成新的Au(I II )-NHC絡合物的方法，包含Au(I II )-NHC絡合物的組合物 和使用Au(III)-NHC絡合物治療和預防癌癥/腫瘤的方法和檢測硫醇的方法。在一個實施方 案中，治療和預防的方法與一種或多種癌癥/腫瘤療法組合。
[0009] 在一個實施方案中，合成環金屬A(；cyclome1:alated) N~N~N-Au-Cl(其中N~N~腳旨 去質子化的2,6-雙（1H-苯并[d]咪挫-2-基)化晚(BPB)、2,6-二（1H-咪挫-2-基)化晚（IPI)， 或2，6-二（1H-化挫-5-基)化晚）（PPP))和N~N~N-Au-N肥的方法，包括兩個步驟： 其中，
Ri、R2、R?、Rs各自獨立地選自基團-H，和R3、R4、Rio、町洛自獨立地選自電子對或-H;或Ri 和R3、化和R4、R7和Rs、町和Rio、化和Rii的每一對獨立地連接在一起W形成
Rs、R6、R9各自獨立地選自-H、-C也、-C祖9、-C6出3、-C祖17、-Cl出21、-Cl6也3、-C3也PPh3+ ; 堿(base)指堿(a化a 1 i);堿的非限制性實例包括NaOAc、NaOH、KOAc、Na2C〇3; η是范圍從+1至巧的整數； y等于n/b的絕對值;和 X選自碳或氮原子； Y選自碳或氮原子； A扣是可溶性銀(I)鹽，銀(I)鹽的非限制性實例包括Ξ氣甲橫酸銀、硝酸銀、六氣憐酸 銀； W選自化、I或C1。
[0010] 在另一個實施方案中，本文提供一種導致誘導細胞死亡，抑制細胞增殖，抑制硫氧 還蛋白還原酶或抑制體內腫瘤生長的治療和預防癌癥或腫瘤的方法。在一個實施方案中， 本文提供一種包括給予有需要的個體包含有效量的Au (III) -NHC絡合物的組合物的方法。 在一個實施方案中，Au(III)-NHC絡合物是本文描述的由結構式I代表的金(III)絡合物，其 衍生物;或其藥學上可接受的鹽、溶劑合物或水合物，其中，
Ri、R2、R?、Rs各自獨立地選自基團-Η，和R3、R4、Rio、町洛自獨立地選自電子對或-Η;或Ri 和R3、化和R4、R7和Rs、町和Rio、化和Rii的每一對獨立地連接在一起W形成
化、R6、R9各自獨立地選自-H、-C出、-C祖9、-C6化3、-C姐17、-Cl曲21、-Cl6出3、-C3也PPh3+ ; η是范圍從+1至巧的整數； y等于n/b的絕對值;和 X選自碳或氮原子； Y選自碳或氮原子； 在另一個實施方案中，本文提供一種檢測含硫醇化合物例如，但不限于，半脫氨酸 (切S)、谷脫甘膚(GSH)、二硫蘇糖醇(DTT)的方法，其包含有效量的Au(III)-NHC絡合物，取 決于在適當的波長的巧光變化。Au(III)-NHC絡合物是本文描述的可由結構式I代表的金 (III)絡合物，或其可接受的鹽，其中，
Ri、R2、R?、Rs各自獨立地選自基團-H，和R3、R4、Rio、町洛自獨立地選自電子對或-H;或Ri 和R3、化和R4、R7和Rs、町和Rio、化和Rii的每一對獨立地連接在一起W形成
化、R6、R9各自獨立地選自-H、-C出、-C祖9、-C6化3、-C姐17、-Cl曲21、-Cl6出3、-C3也PPh3+ ; η是范圍從+1至巧的整數； y等于n/b的絕對值;和 X選自碳或氮原子； Y選自碳或氮原子。
[0011] Au(III )-NHC絡合物在空氣和水性溶液像憐酸鹽緩沖鹽水(PBS)條件下是穩定的。 它們對生理硫醇是非常敏感的并可被還原生成抗癌活性的Au(I )-NHC絡合物，后者優于硫 醇，是相對惰性的，還原過程也伴隨著高巧光配體的釋放。Au(m)-NHC絡合物顯示與臨床 上使用的順銷類似的抗癌或抗腫瘤活性并可抑制攜帶化La異種移植物的小鼠的腫瘤生長。 在硫醇的存在下，在Au(m)還原為Au(i)時巧光配體的釋放導致其成為探測生理硫醇的優 良的生物探針。此外，容易的合成(2個步驟)和結構修飾也有助于運些絡合物的普遍的生物 學應用。
[0012] 4.附圖簡述 圖1 (A)和(B)顯示Au (III) -NHC絡合物的化學結構。
[OOK] 圖2(A)和(B)顯示1 (A)和9 (B)的晶體結構。
[0014] 圖3(A)-(C)顯示A) 1和G甜的混合物的ESI-MS分析。B)游離G細的1h醒R譜（400 MHz)(上圖），混合10 min后的7:1摩爾比的G細和2的混合物的1h醒R譜（400 Μ化）（中 圖），和2的1η NMR譜(400 MHz)(底圖）；顯示強度比。（C) Au(III)-N肥絡合物與GSH在類似 生理的條件下的提議反應。
[0015] 圖4(A)-(C)顯示A)在處理 1 h后對于 1 (IPI-Au-NHC(2Me))、2 (IPI-Au-NHC(Me， C4))和9 (BPB-Au-NHC (2Me))的細胞基TrxR活性。B) 9針對PARP、脫天蛋白酶9、脫天蛋白酶 7、脫天蛋白酶3的蛋白質印跡結果。C)提議的抗癌途徑。
[0016] 圖5(A)-(D)顯示體內腫瘤抑制效果:A).用3 mg/kg的5或溶劑處理攜帶化La異種 移植物的小鼠后的腫瘤體積變化的圖示;B)用3 mg/kg的5或溶劑處理攜帶HeLa異種移植 物的小鼠后的體重變化;C) & D)在不同組中的小鼠腫瘤的照片。
[0017] 圖6(A)-(C)顯示A)加入G甜或切S (2 ml)至在PBS:DMS0=9:l(v/v)中的20 μΜ的9 之前(紅色)和之后(藍色）的巧光強度。Β) 9對不同的分析物的巧光反應。C)化La細胞在用 20 μΜ 9處理10 min后的巧光顯微術圖像。
[001引 5.詳細描述 公開了新的含N-雜環碳締配體(NHC)的金（III)[或Au(III)或Au3+]絡合物的合成、新 的含N-雜環碳締配體(NHC)的金（III)[或Au(III)或Au3+]絡合物、包含新的含N-雜環碳締 配體(NHC)的金(III)[或Au(III)或Au3+]絡合物的組合物、治療和預防個體的癌癥或腫瘤 的方法和檢測硫醇的方法。本文公開一種治療或預防癌癥/腫瘤的方法，該方法包括給予對 抗癌或抗腫瘤活性而言有效量的包含至少一種Au(III)-NHC絡合物的藥用組合物。在某些 實施方案中，抗癌或抗腫瘤活性包括，但不限于，誘導細胞死亡，抑制細胞增殖，抑制硫氧還 蛋白還原酶和/或使硫氧還蛋白還原酶中毒，和抑制體內腫瘤生長。本文提供一種檢測硫醇 的方法，其包括使用至少一種Au(III)-NHC絡合物檢測含硫醇的化合物。在一個實施方案 中，信號根據適當波長的巧光的變化而檢測。如本文所提供的，在一個實施方案中，Au (m)-NHC絡合物是指連接于Ξ配位基配體和N-雜環碳締配體的金（III)離子的分子。在一 個實施方案中，含N-雜環碳締配體(NHC)的金(III)[或Au(III)或Au3+ ]絡合物由結構式I、 其衍生物;或其藥學上可接受的鹽、溶劑合物或水合物代表。
[0019] 扣、1?2、1?7、1?8各自獨立地選自基團寸，和1?3、1?4、1?10、1?11各自獨立地選自電子對或-山 或Ri和化、化和R4、化和Rs、扣和化0、R2和化1的每一對獨立地連接在一起W形成
Rs、R6、R9各自獨立地選自-H、-C也、-C祖9、-C6出3、-C祖17、-Cl出21、-Cl6也3、-C3也PPh3+ ; η是范圍從+1至巧的整數； y等于n/b的絕對值;和 X選自碳或氮原子； Y選自碳或氮原子； 如本文所用的，術語"Ξ配位基配體"指雙陰離子取代的/未取代的2,6-雙（1H-苯并[d] 咪挫-2-基）化晚化BPB)及其類似物2,6-二（1H-咪挫-2-基川比晚化IPI)、2,6-二（1H-化挫- 5-基)郵晚化PPP)配體。去質子化的N~N~N配體的非限制性實例為：
如本文所用的，術語"N-雜環碳締"指具有W下化學結構之一的配體
其中Rs、R6各自獨立地選自-C也、-C邊9、-C6出3、-C祖17、-ClO也1、-Cl6也3、-C3也PPh3+ R?、Rs各自獨立地選自-Η;或所述對R?、Rs連接在一起W形成
應該理解雙陰離子N~N~N配體可與金(III)離子形成非中性絡合物。例如，金(III)上的 凈正電荷可大于N~rN配體的絕對凈負電荷。有鑒于此，可W有至少一個用于電荷中和的配 位于Au(III)-NHC絡合物的抗衡陰離子(counter-anion)。
[0020] 因此，如本文所用的短語"可接受的鹽"，包括從荷電的Au(III)-NHC絡合物和抗衡 陰離子形成的鹽。
[0021] 如本文所用的，短語"抗衡陰離子"指的是與帶正電荷的Au(III)-NHC絡合物締合 的離子。抗衡離子的非限制性實例包括面素如氣離子礦）、氯離子(cr)、漠離子(BO、艦離 子（Π ;硫酸根(S〇42-);憐酸根(P〇43-) 氣甲橫酸根(triflate、-〇Tf或CF3SO3-);乙酸根Γ OAc);硝酸根（N03^ ;高氯酸根（Cl〇4^ ;六氣憐酸根（PFs^和六氣乙酷基丙酬根 化exafluoroacetylacetonate, [CF3C(0)CHC(0)CF3]-)。
[0022] 在一個實施方案中，本發明設及攜帶N-雜環碳締配體的新的金(III)[或Au(III) 或Au3+]的合成。
[0023] 在另一個實施方案中，本發明設及通過在體外抑制癌細胞增殖用于癌癥治療的藥 用組合物，其包含有效量的一種或多種Au (III) -NHC絡合物。
[0024] 在另一個實施方案中，本發明設及通過抑制硫氧還蛋白還原酶或使硫氧還蛋白還 原酶中毒的用于癌癥治療的藥物，其包含有效量的一種或多種Au (III) -NHC絡合物。
[0025] 在另一個實施方案中，本發明設及通過在體內抑制腫瘤生長用于癌癥治療的藥用 組合物，其包含有效量的一種或多種Au (III) -NHC絡合物。
[0026] 在另一個實施方案中，本發明設及巧光檢測含硫醇