手性八面体钼钨配合物，它们的合成方法和在抗癌药物中的用途 本发明涉及手性八面体钼、钨和钼钨配合物，它们的合成方法及其在抗癌药物中的用途。
发现钼化合物的抗癌及抗肿瘤活性已经有二十多年的历史，1980年匈牙利的Jozsef在一个抗癌专利的药方中首次使用了(NH4)6[Mo7O24]6H2O。1988年，日本的Yamase等发表了一系列论文，对(NH3pr)6[Mo7O24)3H2O(PM-8)的抗肿瘤作用进行了深入研究，发现PM-8对于Meth-A肉瘤，MM-46腺癌，OAT肺癌，Co-4结肠癌，MX-1胸癌等均有抑制作用。例如，PM-8对鼠的Meth-A肉瘤(甲基胆蒽诱发瘤)和MM-46腺癌的抑制率达80％，对移植于裸鼠的人的胸腺癌抑制率达73％。并认为PM-8抗肿瘤的可氧化还原机理与顺铂等抗癌物不同。1983年和1985年，美国国家肿瘤研究所杂志连续报道钼酸钠能抑制NSEE诱发的大鼠食管和前胃鳞癌及MNU诱发的乳腺癌，随之国际上开始了钼的抑癌作用研究，纷纷证实钼酸铵中的钼能使MBN诱发大鼠的食管肿瘤发生率显著下降，钼酸钠中的钼对由OHBBN诱发的BDH雄性小鼠的膀胱癌、MNU诱发的大鼠乳腺癌有显著抑制作用。最近美国国家肿瘤研究中心已将钼酸钠作为有明显疗效的低毒抗癌药物列为重点研究项目。1993年二茂钼配合物具有抗癌活性并能通过Mo-O(P)键与小牛胸腺DNA形成Mo-DNA超分子的实验结果，开辟了又一类钼抗癌化合物。但上述钼抗癌化合物目前尚未进入医药临床应用。
最新医学统计表明，癌症病患者的尿液中黄嘌呤含量多于正常人，而钼酶黄嘌呤氧化酶是催化黄嘌呤羟基化，形成尿酸的关键所在。黄嘌呤氧化酶等钼氧转化酶的活性结构因子呈现手性八面体钼配位结构特征，相类似地钨酶也具有相应的结构特征。
本发明的目的是提供一种具有高效的新型钼、钨抗癌药物一手性八面体钼、钨以及钼钨配合物，所提出的新型抗癌及抗肿瘤药物中已有部分对小白鼠呈现出优良的抗肿瘤和抗癌活性。
本发明的另一个目的是提供制备上述配合物的方法。
本发明的还一个目的是上述配合物在抗癌及抗肿瘤药物中的用途。
该类新型手性八面体钼、钨以及钼钨配合物的通式为：
其中M为钼，钨或者钼钨的混合物，为邻位取代芳香二酚及其取代衍生物、邻位取代芳香二氨及其取代衍生物、邻位取代芳香二硫酚及其取代衍生物、邻氨基芳香酚及其取代衍生物、邻羟基芳香硫酚及其取代衍生物、α-取代(为羟基、氨基和巯基取代)五员单杂环及其取代衍生物、α-取代(为羟基、氨基和巯基取代)六员单杂环及其取代衍生物、α-取代(为羟基、氨基和巯基取代)苯并五员单杂环及其取代衍生物、α-取代(为羟基、氨基和巯基取代)苯并六员单杂环及其取代衍生物、嘌呤系列及其取代衍生物、蝶呤系列及其取代衍生物、黄素系列及其取代衍生物等。其中芳香族母体包括苯、萘、蒽、菲等芳香族化合物。与手性八面体钼、钨及钼钨配位阴离子抗衡的阳离子为质子化乙二胺阳离子、质子化丙二胺阳离子和季铵盐离子如四正丁基铵等有机阳离子。该类配合物可作为高效的抗癌及抗肿瘤药物。
手性八面体钼、钨配合物抗癌药物的合成：
在水相和有机相中，将单核钼、钨与含有O、N、S等配位原子的芳香族、杂环、嘌吟、蝶呤、黄素等系列小分子有机化合物配合，其配体通过配位原子以及相邻的C-C、C-N、C-S、C-O、N-O或N-S键与金属钼、钨构成四元、五元、六元环，形成手性八面体钼、钨以及钼钨配位阴离子，抗衡阳离子为质子化乙二胺阳离子、质子化丙二胺阳离子和季铵盐离子如四正丁基铵等有机阳离子。
该合成方法包括以下步骤：
A、在水相中，将钨酸盐和/或钼酸盐和/或钼钨酸盐与携带季铵基团(R1R2R3R4N+)的化合物反应得到配合物中间体[(R1R2R3R4N)]xMyOz；
B、在有机相中，将上述配合物中间体与含有O、N、S的小分子有机化合物配合，其配体通过配位原子以及相邻的C-C、C-N、C-S、C-O、N-O或N-S键与金属钼和/或钨构成四元、五元或六元环，形成手性八面体钼、钨以及钼钨配位阴离子；
C、将上述手性八面体钼、钨以及钼钨配位阴离子与抗衡阳离子结合得到手性八面体钼、钨以及钼钨配合物。
其中M如上所定义。
钼酸盐的实例是钼酸钠(Na2MoO4)、钼酸钾(K2MoO4)、钼酸铵((NH4)2MoO4)、钼酸钙(CaMoO4)等以及它们的水合物，钨酸盐的实例是钨酸钠(Na2WO4)、钨酸钾(K2WO4)、钨酸铵((NH4)2WO4)、钨酸钙(CaWO4)等以及它们的水合物。
其中携带季铵基团的化合物中的R1,R2,R3和R4是C1-C20烷基，它们可相同或不同。携带季铵基团的化合物的实例是(CH3CH2CH2CH2)4NX,(CH3CH2CH2)4NX,(CH3CH2)4NX或(CH3)4NX,X为Cl-,Br-或I-。
其中含有O、N、S的小分子有机化合物选自邻位取代芳香二酚及其取代衍生物、邻位取代芳香二氨及其取代衍生物、邻位取代芳香二硫酚及其取代衍生物、邻氨基芳香酚及其取代衍生物、邻羟基芳香硫酚及其取代衍生物、α-取代(为羟基、氨基和巯基取代)五员单杂环及其取代衍生物、α-取代(为羟基、氨基和巯基取代)六员单杂环及其取代衍生物、α-取代(为羟基、氨基和巯基取代)苯并五员单杂环及其取代衍生物、α-取代(为羟基、氨基和巯基取代)苯并六员单杂环及其取代衍生物、嘌呤系列及其取代衍生物、蝶呤系列及其取代衍生物或黄素系列及其取代衍生物的一种。
其中抗衡阳离子选自质子化乙二胺阳离子、质子化丙二胺阳离子和季铵盐离子如四正丁基铵等有机阳离子。
其中有机相包括1∶1的甲醇和乙腈。
手性八面体钼、钨以及钼钨配合物抗癌药物的制备路线为：
其中，M如上所定义，(R1R2R3R4)N+为携带季铵基团的化合物，R1-4是可相同或不同的C1-C20烷基，m为4、5和6,n为1-4的整数，[(R4N)]xMyOz中的x、y和z是1-50的整数，它们的值随Mo和W的成分变化而变化。如上所定义。
以下结合实施例来更详细地说明本发明。以下的实施例不是用来限制本发明的范围，所有能由本技术领域普通技术人员在本发明基础上作出的变化、增加及改进均在本发明的范围内。
实施例1
将含有13g Na2MoO4·2H2O的40ml水溶液用HCl(1∶1)调节pH至3.5，再加入8g(C4H9)4NBr，搅拌一小时，过滤，得白色粉末，分别用蒸馏水和乙醚洗涤三次，自然风干。将上述0.6克白色粉末产物与0.8克邻苯二酚溶于适量15ml乙腈与15ml甲醇的混合溶液中，用乙二胺调节pH至8，室温下搅拌6小时，过滤，将深红色滤液用乙醚扩散，室温下放置一周后析出红色块状晶体(称为LU1)。
元素分析值(％)为(括号内为理论值)：C:50.50(51.62)；Hc8.19(7.98)；N:19.48(19.13)；Mo:22.23(23.09)。红外光谱数据(cm-1)为：N-H:3356m:Ar-H:3052m；C-O:1475s、1256s；Mo-O:886s、849m、848s。核磁共振数据为：Ha:6.2922；Hb:3.0543；Hc:3.6936；Hd:6.105；HA:6.5972；HB:6.7576。其核磁数据分别对应于下列各原子：NH3CH2CH2NH2 a b c d
X射线晶体结构解析：手性钼八面体配合物(NH3CH2CH2NH2)3[MoO2(C6H4O2)2]，分子量为431.53，正交晶系，属Pbca空间群。晶胞参数：a=1.4086(3)nm,b=1.3563(3)nm,c=2.6372(5)nm,V=5.038(3)nnm3,Z=8,Dc=1.372g/cm-3,R=0.057,Rw=0.058。手性钼八面体配位阴离子结构见附图1。
实施例2
在等摩尔的12.5克Na2WO4·2H2O和6.5克Na2MoO4·2H2O的水溶液中，用HCl(1∶1)调节pH至3.5，再加入(C4H9)4NBr，搅拌1h，过滤，得黄色粉末产物B，过滤，自然风干。
将0.5克上述黄色粉末产物与0.8克邻苯二酚置于15ml乙腈与15ml甲醇的混合溶液中，用乙二胺调节pH至8，室温下搅拌6h后将红色母液滤入试管中，用乙醚分层扩散，室温下静置一周后析出红色块状晶体(称为LU2)。
元素分析值(％)为(括号内为理论值)：C:46.32(46.93)；H:5.45(4.97)；N:13.51(14.04)；Mo:11.56(11.95)；W:22.16(22.86)。红外光谱数据(cm-1)为：N-H:3348m；Ar-H:3041m；C-O:1478s、1252s；M-O(M=Mo和W):905s、874m、851s、803s。核磁共振数据为：Ha:6.2970；Hb:3.0871；Hc:3.7632；Hd:6.1125；HA:6.5951 HB6.7585。其核磁数据分别对应于下列各原子：NH3CH2CH2NH2
a b c d
X射线晶体结构解析：手性钼钨八面体配合物(H2NCH2CH2NH3)3[Mo(Ⅴ)O2(C6H4O2)2]·(NH3CH2CH2NH3)W(Ⅵ)O2(C6H4O2)2]，属正交晶系，Pna21空间群，晶胞参数a=1.0243(2)nm,b=2.3348(5)nm,c=1.6433(3)nm,V=3.930(2)nm3,Z=4,Dx=1.711Kg/m3R=0.072,Rw=0.078。手性钼钨八面体配位阴离子结构见附图2。
实施例3
将含有25g Na2WO4·2H2O的40ml水溶液用HCl(1∶1)调节pH至3.5，再加入8g(C4H9)4NBr，搅拌一小时，过滤，得白色粉末，分别用蒸馏水和乙醚洗涤三次，自然风干。
将0.4克上述白色粉末产物与0.8克邻苯二酚溶于15ml乙睛与15ml甲醇的混合溶液中，用乙二胺调节pH至8，室温下搅拌6小时，过滤，将橘红色滤液用乙醚扩散，室温下放置一周后析出黄色块状晶体(称为LU3)。
元素分析值(％)为(括号内为理论值)：C:41.81(42.25)；H:6.20(5.89)；N:14.34(15.12)；W:37.65(38.16)。红外光谱数据(cm-1)为：N-H:3323m；Ar-H:3063m；C-O:1479s、1252s；W-O:908s、875m、836s、804s。核磁共振数据为：Ha:6.3681；Hb:3.6946；Hc:3.0028；Hd:6.2081；He:6.1791；HA:6.5864；HB:6.7337。其核磁数据分别对应于下列各原子： NH3CH2CH2NH2 NH2CH2CH2NH2 a b c d e
X射线晶体结构解析：手性钨八面体配合物(NH3CH2CH2NH2)2[WO2(C6H4O2)2](NH2CH2CH2NH2)，分子量为488.36，单斜晶系，属P21/c空间群。晶胞参数：a=0.7114(1)nm,b=3.0758(6)nm,c=0.9755(2)nm,β=102.69(3),V=2.083(3)nm3,Z=4,Dc=1.857g/cm-3,R=0.037,Rw=0.039。手性钨八面体配位阴离子结构见附图3。
实施例4
使用与实施例1相同的工序，只是使用嘌呤代替邻苯二酚。得到(NH3CH2CH2NH2)3[MoO2(C5H4N4)2]。
实施例5
使用与实施例2相同的工序，只是使用嘌呤代替邻苯二酚。得到(H2NCH2CH2NH3)3[Mo(Ⅴ)O2(C5H4N4)2]·(NH3CH2CH2NH3)W(Ⅵ)O2(C5H4N4)2]。
实施例6
使用与实施例3相同的工序，只是使用嘌呤代替邻苯二酚。得到(NH3CH2CH2NH2)2[WO2(C5H4N4)2](NH2CH2CH2NH2)。
实施例7
使用与实施例1相同的工序，只是使用喋啶代替邻苯二酚。得到(NH3CH2CH2NH2)3[MoO2(C6H3N4)2]。
实施例8
使用与实施例2相同的工序，只是使用喋啶代替邻苯二酚。得到(H2NCH2CH2NH3)3[Mo(Ⅴ)O2(C6H3N4)2]·(NH3CH2CH2NH3)W(Ⅵ)O2(C6H3N4)2]。
实施例9
使用与实施例3相同的工序，只是使用喋啶代替邻苯二酚。得到(NH3CH2CH2NH2)2[WO2(C6H3N4)2](NH2CH2CH2NH2)。
实施例10
使用与实施例1相同的工序，只是使用吡啶代替邻苯二酚。得到(NH3CH2CH2NH2)3[MoO2(C5H6N)2]。
实施例11
使用与实施例2相同的工序，只是使用吡啶代替邻苯二酚。得到(H2NCH2CH2NH3)3[Mo(Ⅴ)O2(C5H6N)2]·(NH3CH2CH2NH3)W(Ⅵ)O2(C5H6N)2]。
实施例12
使用与实施例3相同的工序，只是使用吡啶代替邻苯二酚。得到(NH3CH2CH2NH2)2[WO2(C5H6N)2](NH2CH2CH2NH2)。
实施例13
使用与实施例1相同的工序，只是使用吡咯代替邻苯二酚。得到(NH3CH2CH2NH2)3[MoO2((CH:CH)2:NH)2]。
实施例14
使用与实施例2相同的工序，只是使用吡咯代替邻苯二酚。得到(H2NCH2CH2NH3)3[Mo(Ⅴ)O2((CH:CH)2:NH)2]·(NH3CH2CH2NH3)W(Ⅵ)O2((CH:CH)2:NH)2]。
实施例15
使用与实施例3相同的工序，只是使用吡咯代替邻苯二酚。得到(NH3CH2CH2NH2)2[WO2((CH:CH)2:NH)2](NH2CH2CH2NH2)。
实施例16
使用与实施例1相同的工序，只是使用黄素(用F表示)代替邻苯二酚。得到(NH3CH2CH2NH2)3[MoO2(F)2]。
实施例17
使用与实施例2相同的工序，只是使用黄素(用F表示)代替邻苯二酚。得到(H2NCH2CH2NH3)3[Mo(Ⅴ)O2(F)2]·(NH3CH2CH2NH3)W(Ⅵ)O2(F)2]。
实施例18
使用与实施例3相同的工序，只是使用黄素(用F表示)代替邻苯二酚。得到(NH3CH2CH2NH2)2[WO2(F)2](NH2CH2CH2NH2)。
实施例19
与实施例1相同，只是使用(NH4)2MoO4代替Na2MoO4·2H2O，得到了与实施例1相同的配合物。
实施例20
与实施例2相同，只是使用(NH4)2MoO4和(NH4)2WO4代替Na2MoO4·2H2O和Na2WO4·2H2O，得到了与实施例2相同的配合物。
实施例21
与实施例3相同，只是使用(NH4)2WO4代替Na2WO4·2H2O，得到了与实施例3相同的配合物。
手性八面体钼、钨以及钼钨配合物抗癌药物的药效和毒性实验
实施例22
LU1对小鼠肉瘤S180的抑制作用:昆明种小鼠10只为一组，从小鼠腹腔内取肿瘤细胞，经处理后将细胞稀释为5×106/ml，在无菌条件下，按0.2ml/只接种于小鼠左前肢腋下，接种24小时后，分组给药，每天腹腔注射给药一次，连续10天。第12天剥瘤称重，计算每组平均瘤重，标准差为P值。环磷酰胺为阳性对照组。LU1100mg/kg,50mg/kg和阳性对照对小鼠肉瘤S180均有抑制作用，抑制率分别为80.8(P＜0.01),38.1(P＜0.01),64.5(0.01)。
实施例23
LU2对小鼠肝癌H22的抑制作用：昆明种小鼠10只为一组，从小鼠腹腔内取肝癌细胞，经处理后将细胞稀释为5×106/ml，在无菌条件下，按0.2ml/只接种于小鼠左前肢腋下，接种24小时后，分组给药，每天腹腔注射给药一次，连续10天。第12天剥瘤称重，计算每组平均瘤重，标准差为P值。环磷酰胺为阳性对照组。LU2100mg/kg,50mg/kg和阳性对照对小鼠肝癌H22均有抑制作用，抑制率分别为43.94(P＜0.01)，10.59(P＜0.01),67.1(0.01)(进一步纯化样品，其抑制率将会随之增加)。
实施例24
LU3对小鼠肉瘤S180的抑制作用：昆明种小鼠10只为一组，从小鼠腹腔内取肿瘤细胞，经处理后将细胞稀释为5×106/ml，在无菌条件下，按0.2ml/只接种于小鼠左前肢腋下，接种24小时后，分组给药，每天腹腔注射给药一次，连续10天。第12天剥瘤称重，计算每组平均瘤重，标准差为P值。环磷酰胺为阳性对照组。LU3100mg/kg,50mg/kg和阳性对照对小鼠肉瘤180均有抑制作用，抑制率分别为43.96(P＜0.01),10.62(P＜0.01),64.58(0.01)(进一步纯化样品，其抑制率将会随之增加)。
实施例25
LU1对小鼠的毒性LD50的测定：取昆明种小鼠50只，每组10只，共5组。分别腹腔注射不同浓度的LU1，给药后观察小鼠一般表现及死亡情况，连续观察7-10天，测得LD50为330.4mg/kg,95％可信限为330.4±14.78mg/kg。
本发明具有如下优点:
1、手性八面体钼、钨以及钼钨配合物抗癌药物的合成，原料易得，成本低，产品以晶体形式析出，纯度大，产率高。
2、已所得的部分手性八面体钼、钨配合物抗癌药物在自然状态下能稳定存在。
3、已所得的部分手性八面体钼、钨配合物抗癌药物具有良好的水溶性和脂溶性。
4、已所得的部分手性八面体钼、钨配合物抗癌药物对肉瘤S180和肝癌H22已呈现出优良的抑制作用。