CN1317484A - E－异构体的富勒烯衍生物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了式(Ⅰ)的E－异构体富勒烯并吡咯烷化合物。还公开了制备该化合物的方法以及由该化合物制得的聚合物。

Description

E-异构体的富勒烯衍生物
癌症在现今的社会中仍然是一种难以治愈的疾病，其具有高的死亡率。的确，癌症是仅次于心血管疾病的第二死亡原因，在发达国家中要害死四分之一的人。
癌肿瘤通常源于转化为恶性细胞或肿瘤的正常细胞。初始的肿瘤生长有可能较慢，而且因此难以检测出来。随着时间的推移，其生长通常变得越来越具有攻击性和侵略性，最终扩散至全身并导致死亡。
光动力疗法(photodynamic therapy,PDT)是治疗肿瘤的方法之一。可参见Dougherty.T.J.Photochem.Photobiol.1993,58,895。目前，对于临床PDT实践而言，最常用的致敏剂是PhotofrinⅡ、血卟啉衍生物的主要活性部分以及二磺酸化酞菁铝。这些化合物一旦被光活化，即对脂质、蛋白和核酸的结构诱发严重的氧化性损害。因为许多生物活性分子如DNA对立体特异性配体表现出更高的亲和性，所以希望研制出立体特异性的PDT致敏剂，以增强此等抗肿瘤剂的细胞毒性。
本发明的一个方面涉及式(Ⅰ)的化合物：Ff是F(-K)m(-Y-Z)q。F是富勒烯芯。各K独立地是-OH、-SH、-NH2、-NHOH、-SO3H、-OSO3H、-CO2H、-CONH2、-CONHNH2、-P(OH)3、-PO(OH)2、-O-PO(OH)2、-O-PO(OH)-O-PO(OH)2、-O-PO(O-)-O-CH2CH2-NH3 +、-O-PO(O-)-O-CH2CH2-NH+(CH3)3、-糖苷、-OCH3、-OCH2(CHOH)4-CH2OH、-OCH2(CHOH)2-CH2OH、-NH-CH2-CO2H、-[CH(CO2H)-CH2]1-100-OH、-[CH(CO2Ra)-CH2]1-100-OH、-[C(CH3)(CO2H)-CH2]1-100-OH、-[C(CH3)(CO2Ra)-CH2]1-100-OH、-N(OH)2、-NH3 +、-N+H2Ra、-N+HRaRb或-N+RaRbRc。各Y是-A-B，其中A是-O-、-NH-、-S-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-O-CO-NH-、-NH-CO-NH-、-CO-NH-或-NH-CO-；而B是-Ra-O-[Si(CH3)2-O-]1-100、C1-2000烷基、C6-40芳基、C7-2000烷基芳基、C7-2000芳基烷基、(C1-30烷基醚)1-100、(C6-40芳基醚)1-100、(C7-2000烷基芳基醚)1-100、(C7-2000芳基烷基醚)1-100、(C1-30烷基硫醚)1-100、(C6-40芳基硫醚)1-100、(C7-2000烷基芳基硫醚)1-100、(C7-2000芳基烷基硫醚)1-100、(C2-50烷基酯)1-100、(C7-2000芳基酯)1-100、(C8-2000烷基芳基酯)1-100、(C8-2000芳基烷基酯)1-100、-Ra-CO-O-(C1-30烷基醚)1-100、-Ra-CO-O-(C6-40芳基醚)1-100、-Ra-CO-O-(C7-2000烷基芳基醚)1-100、-Ra-CO-O-(C7-2000芳基烷基醚)1-100、(C4-50烷基氨基甲酸酯)1-100、(C14-60芳基氨基甲酸酯)1-100、(C10-2000烷基芳基氨基甲酸酯)1-100、(C10-2000芳基烷基氨基甲酸酯)1-100、(C5-50烷基脲)1-100、(C14-60芳基脲)1-100、(C10-2000烷基芳基脲)1-100、(C10-2000芳基烷基脲)1-100、(C2-50烷基酰胺)1-100、(C7-60芳基酰胺)1-100、(C8-2000烷基芳基酰胺)1-100、(C8-2000芳基烷基酰胺)1-100、(C3-30烷基酸酐)1-100、(C8-50芳基酸酐)1-100、(C9-2000烷基芳基酸酐)1-100、(C9-2000芳基烷基酸酐)1-100、(C2-30烷基碳酸酯)1-100、(C7-50芳基碳酸酯)1-100、(C8 -2000烷基芳基碳酸酯)1-100、(C8-2000芳基烷基碳酸酯)1-100、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C1-30烷基醚、C6 -40芳基醚、C7-2000烷基芳基醚、或C7-2000芳基烷基醚)1-100、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C2-50烷基酯、C7 -60芳基酯、C8-2000烷基芳基酯、或C8-2000芳基烷基酯)1-100、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C1-30烷基醚、C6 -40芳基醚、C7-2000烷基芳基醚、或C7-2000芳基烷基醚)1-100-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C2-50烷基酯、C7-60芳基酯、C8-2000烷基芳基酯、或C8-2000芳基烷基酯)1-100-Rc-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C1-30烷基醚、C6-40芳基醚、C7-2000烷基芳基醚、或C7-2000芳基烷基醚)1-100、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C2-50烷基酯、C7-60芳基酯、C8-2000烷基芳基酯、或C8-2000芳基烷基酯)1-100、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C1-30烷基醚、C6-40芳基醚、C7-2000烷基芳基醚、或C7-2000芳基烷基醚)1-100-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C2-50烷基酯、C7-60芳基酯、C8-2000烷基芳基酯、或C8-2000芳基烷基酯)1-100-Rc-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-NH-(C2 -50烷基酰胺、C7-60芳基酰胺、C8-2000烷基芳基酰胺、或C8-2000芳基烷基酰胺)1-100、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-NH-(C2-50烷基酰胺、C7-60芳基酰胺、C8-2000烷基芳基酰胺、或C8 -2000芳基烷基酰胺)1-100、或者一个键；Z分别独立地是-G-D，其中G是-Ra-、-Ra-Ar-、-Ar-Ra-、或-Ar-，而D是-H、-OH、-SH、-NH2、-NHOH、-SO3H、-OSO3H、-CO2H、-CONH2、-CONHNH2、-CH(NH2)-CO2H、-NH-CH2-CO2H、-P(OH)3、-PO(OH)2、-O-PO(OH)2、-O-PO(OH)-O-PO(OH)2、-O-PO(O-)-O-CH2CH2NH3 +、-O-PO(O-)-O-CH2CH2N+(CH3)3、-糖苷、-寡糖苷、-CO-糖苷、-CO-寡糖苷、-OCH3、-OCH2(CHOH)4-CH2OH、-OCH2(CHOH)2-CH2OH、-CO-OCH2(CHOH)4-CH2OH、-C6H3(OH)2、-N(CH2CO2H)2、-CO-N(CH2CO2H)2、-CO-NH-C(CH2CH2CO2H)3、-CO-NH-C(CH2CH2OH)3、-[CH2-CH(CO2Ra)]1 -100-H、-NH3 -、-N+H2Ra、-N+HRaRb、或-N+RaRbRc。Ra、Rb和Rc分别独立地是C1-20烷基，而Ar是芳基。q是0-30，而m是0-30。应注意的是，q和m的总和为0-30。R1和R4分别独立地是=O或者C1 -20烃基。烃基是包括碳和氢的基团，如烷基、链烯基或链炔基。R2和R5分别独立地是C1-20烃基，其中R1和R2、或者R4和R5可连接在一起形成C6-40芳基，该芳基任选地被以下基团取代：卤素、-OH、-NHNH2、-NH2OH、-NH-CH2-CO2H、-CH2-CH2-D、-CH2-B-Z、-CO-CH2-D、-CO-B-Z、-O-B-Z、或者-NH-B-Z。R3和R6分别独立地是-H、-CH2-D、-B-Z、-G-E、-G-CO-E、或者氨基酸的侧链。E是E1、E2或E3，其中E1是Y1、Y2-氨基、(Y1,Y2-烷基)-氨基、Y1,Y2-亚乙基二氨基、(二羟甲基)烷基氨基、(X1,X3-芳基)氨基、或者X1,X3-芳基氧基；E2是Y1,Y2-烷氧基、(Y1,Y2-氨基)烷氧基、(Y1,Y2,Y3-芳基)氧基、(二羟基烷基)-芳基氧基、(Y1,Y2,Y3-烷基)氨基、(Y1,Y2,Y3-芳基)氨基、二羟基烷基氨基、Y1,Y2,Y3-烷氧基、(三羟基烷基)烷氧基、(三羟基烷基)烷基氨基、(二羧基烷基)氨基、(Y1,Y2,Y3-烷基)硫基、(X1,X3-芳基)硫基、(Y1,Y2-烷基)硫基、(二羟基烷基)硫基、Y1,Y2-二羰基烷基、或者三(Y1,Y2,Y3-甲基氨基羧基乙基)甲基氨基；而E3是((糖苷基)氧代杂芳基)氨基、((糖苷基)氧代芳基)氨基、(X1,X2,X3-杂芳基)氨基、(X1-二芳基酮)氨基、(X,X1-氧代芳基)氨基、(X,X1-二氧代芳基)氨基、(Y1-烷基，Y2-烷基二氧代杂芳基)氨基、(Y1-烷基，Y2-烷基二氧代芳基)氨基、(二(Y1,Y2-甲基)二氧代杂芳基)氨基、(二(Y1,Y2-甲基)二氧代芳基)氨基、((糖苷基)杂芳基)氨基、((糖苷基)芳基)氨基、((羧基乙酰基烷基)氧代杂芳基)氨基、((羧基乙酰基烷基)氧代芳基)氨基、((异丙基氨基羟基烷氧基)芳基)氨基、(X1,X2,X3-烷基芳基)氨基、(X1,X2,X3-杂芳基)氧基、(异丙基氨基羟基烷基)芳基氧基、(X1,X2,X3-氧代杂芳基)氧基、(X1,X2,X3-氧代芳基)氧基、(X1,Y1-氧代杂芳基)氧基、(X1-二芳基酮)氧基、(X,X1-氧代芳基)氧基、(X1,X2-二氧代芳基)氧基、(Y1,Y2，二-氨基二羟基)烷基、(X1,X2-杂芳基)硫基、((三羧基烷基)亚乙基二氨基)烷氧基、(X1,X2-氧代芳基)硫基、(X1,X2-二氧代芳基)硫基、(糖苷基杂芳基)硫基、(糖苷基芳基)硫基、Y1-烷基(硫代羰基)硫基、Y1,Y2-烷基(硫代羰基)硫基、Y1,Y2,Y3-烷基(硫代羰基)硫基、(Y1,Y2-氨基硫代羰基)硫基、(吡喃糖基)硫基、半胱氨酰基、酪氨酰基、(苯基丙氨酰基)氨基、(二羧基烷基)硫基、(氨基芳基)1-100氨基、(吡喃糖基)氨基、(Y1-氨基芳基)1-100氨基、(氨基(磺基芳基))1-100氨基、肽基、胸苷基、尿苷基、鸟苷基、腺苷基、胆甾烯基、或生物素基烷氧基。X是卤素。X1、X2和X3分别独立地是-Y1、-O-Y1、-S-Y1、-NH-Y1、-CO-O-Y1、-O-CO-Y1、-CO-NH-Y1、-CO-NY1Y2、-NH-CO-Y1、-SO2-Y1、-CHY1Y2或-NY1Y2。Y1、Y2和Y3分别独立地是-Z或-B-Z。x和y分别独立地是0或1；而s是1-6。应注意的是，当x为0时，R1是=O；当y为0时，R4是=O；当x为1时，R1和R2连接在一起形成C6-40芳基；而且当y为1时，R4和R5连接在一起形成C6-40芳基。
本发明的另一个方面涉及制备式(Ⅰ)化合物的方法。该方法包括使式(Ⅱ)的化合物其中M是Cu、Mn、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Os、Zn、Cr、Ti或Zr离子，与式F(-K)m(-Y-Z)q的富勒烯化合物Ff进行反应，其中q和m的总和为0，以形成式(Ⅲ)的化合物：
Figure A0110940100422
然后例如用离子交换树脂如Dowex，从式(Ⅲ)的化合物中除去M，形成式(Ⅰ)的化合物，其中q和m的总和为0。其中q和m的总和为0的式(Ⅰ)化合物可进一步用硝化或硫酸化剂处理，形成硝基富勒烯或环硫酸化富勒烯，然后使硝基富勒烯或环硫酸化富勒烯与亲核剂接触形成其中q和m的总和大于0的式(Ⅰ)化合物，即、本发明的衍生化富勒烯并吡咯烷(fulleropyrrolidine)化合物。
式(Ⅱ)的化合物可通过式(Ⅳ)的化合物
Figure A0110940100431
与金属盐MX的反应来制备，其中M是Cu、Mn、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Os、Zn、Cr、Ti或Zr离子，而X是诸如硫酸根、卤素、乙酸根和硝酸根的阴离子。对于式(Ⅳ)的化合物，可通过式(Ⅴ)的化合物与式(Ⅵ)的化合物反应来制备：本发明的再一个方面涉及式(Ⅶ)的化合物：
Figure A0110940100441
Ff是F(-K)m(-Y-Z)q。 F是富勒烯芯。各K独立地是-OH、-SH、-NH2、-NHOH、-SO3H、-OSO3H、-CO2H、-CONH2、-CONHNH2、-P(OH)3、-PO(OH)2、-O-PO(OH)2、-O-PO(OH)-O-PO(OH)2、-O-PO(O-)-O-CH2CH2-NH3 +、-O-PO(O-)-O-CH2CH2-NH+(CH3)3、-糖苷、-OCH3、-OCH2(CHOH)4-CH2OH、-OCH2(CHOH)2-CH2OH、-NH-CH2-CO2H、-[CH(CO2H)-CH2]1-100-OH、-[CH(CO2Ra)-CH2]1-100-OH、-[C(CH3)(CO2H)-CH2]1-100-OH、-[C(CH3)(CO2Ra)-CH2]1-100-OH、-N(OH)2、-NH3 +、-N+H2Ra、-N+HRaRb或-N+RaRbRc。各Y是-A-B，其中A是-O-、-NH-、-S-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-O-CO-NH-、-NH-CO-NH-、-CO-NH-或-NH-CO-；而B是-Ra-O-[Si(CH3)2-O-]1-100、C1-2000烷基、C6-40芳基、C7-2000烷基芳基、C7-2000芳基烷基、(C1-30烷基醚)1-100、(C6-40芳基醚)1-100、(C7-2000烷基芳基醚)1-100、(C7-2000芳基烷基醚)1-100、(C1-30烷基硫醚)1-100、(C6-40芳基硫醚)1-100、(C7-2000烷基芳基硫醚)1-100、(C7-2000芳基烷基硫醚)1-100、(C2-50烷基酯)1-100、(C7-2000芳基酯)1-100、(C8-2000烷基芳基酯)1-100、(C8-2000芳基烷基酯)1-100、-Ra-CO-O-(C1-30烷基醚)1-100、-Ra-CO-O-(C6-40芳基醚)1-100、-Ra-CO-O-(C7-2000烷基芳基醚)1-100、-Ra-CO-O-(C7-2000芳基烷基醚)1-100、(C4-50烷基氨基甲酸酯)1-100、(C14-60芳基氨基甲酸酯)1-100、(C10-2000烷基芳基氨基甲酸酯)1-100、(C10-2000芳基烷基氨基甲酸酯)1-100、(C5-50烷基脲)1-100、(C14-60芳基脲)1-100、(C10-2000烷基芳基脲)1-100、(C10-2000芳基烷基脲)1-100、(C2-50烷基酰胺)1-100、(C7-60芳基酰胺)1-100、(C8-2000烷基芳基酰胺)1-100、(C8-2000芳基烷基酰胺)1-100、(C3-30烷基酸酐)1-100、(C8-50芳基酸酐)1-100、(C9-2000烷基芳基酸酐)1-100、(C9-2000芳基烷基酸酐)1-100、(C2-30烷基碳酸酯)1-100、(C7-50芳基碳酸酯)1-100、(C8 -2000烷基芳基碳酸酯)1-100、(C8-2000芳基烷基碳酸酯)1-100、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C1-30烷基醚、C6 -40芳基醚、C7-2000烷基芳基醚、或C7-2000芳基烷基醚)1-100、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C2-50烷基酯、C7 -60芳基酯、C8-2000烷基芳基酯、或C8-2000芳基烷基酯)1-100、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C1-30烷基醚、C6 -40芳基醚、C7-2000烷基芳基醚、或C7-2000芳基烷基醚)1-100-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C2-50烷基酯、C7-60芳基酯、C8-2000烷基芳基酯、或C8-2000芳基烷基酯)1-100-Rc-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C1-30烷基醚、C6-40芳基醚、C7-2000烷基芳基醚、或C7-2000芳基烷基醚)1-100、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C2-50烷基酯、C7-60芳基酯、C8-2000烷基芳基酯、或C8-2000芳基烷基酯)1-100、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C1-30烷基醚、C6-40芳基醚、C7-2000烷基芳基醚、或C7-2000芳基烷基醚)1-100-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C2-50烷基酯、C7-60芳基酯、C8-2000烷基芳基酯、或C8-2000芳基烷基酯)1-100-Rc-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-NH-(C2 -50烷基酰胺、C7-60芳基酰胺、C8-2000烷基芳基酰胺、或C8-2000芳基烷基酰胺)1-100、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-NH-(C2-50烷基酰胺、C7-60芳基酰胺、C8-2000烷基芳基酰胺、或C8 -2000芳基烷基酰胺)1-100、或者一个键；Z分别独立地是-G-D，其中G是-Ra-、-Ra-Ar-、-Ar-Ra-、或-Ar-，而D是-H、-OH、-SH、-NH2、-NHOH、-SO3H、-OSO3H、-CO2H、-CONH2、-CONHNH2、-C(NH2)-CO2H、-NH-CH2-CO2H、-P(OH)3、-PO(OH)2、-O-PO(OH)2、-O-PO(OH)-O-PO(OH)2、-O-PO(O-)-O-CH2CH2NH3 -、-O-PO(O-)-O-CH2CH2N+(CH3)3、-糖苷、-寡糖苷、-CO-糖苷、-CO-寡糖苷、-OCH3、-OCH2(CHOH)4-CH2OH、-OCH2(CHOH)2-CH2OH、-CO-OCH2(CHOH)4-CH2OH、-C6H3(OH)2、-N(CH2CO2H)2、-CO-N(CH2CO2H)2、-CO-NH-C(CH2CH2CO2H)3、-CO-NH-C(CH2CH2OH)3、-[CH2-CH(CO2Ra)]1 -100-H、-NH3 +、-N+H2Ra、-N+HRaRb、或-N+RaRbRc。Ra、Rb和Rc分别独立地是C1-20烷基，而Ar是芳基。q是0-30，而m是0-30。应注意的是，q和m的总和为0-30。R1和R4分别独立地是=O或者C1 -20烃基。R2和R5分别独立地是C1-20烃基。R1和R2、或者R4和R5可连接在一起形成C6-40芳基，该芳基任选地被以下基团取代：卤素、-OH、-NHNH2、-NH2OH、-NH-CH2-CO2H、-CH2-CH2-D、-CH2-B-Z、-CO-CH2-D、-CO-B-Z、-O-B-Z、或者-NH-B-Z。R3和R6分别独立地是-H、-CH2-D、-B-Z、-G-E、-G-CO-E、或者氨基酸的侧链。B、D和Z分别如上所定义。E是E1、E2或E3，其中E1是Y1、Y2-氨基、(Y1,Y2-烷基)-氨基、Y1,Y2-亚乙基二氨基、(二羟甲基)烷基氨基、(X1,X3-芳基)氨基、或者X1,X3-芳基氧基；E2是Y1,Y2-烷氧基、(Y1,Y2-氨基)烷氧基、(Y1,Y2,Y3-芳基)氧基、(二羟基烷基)-芳基氧基、(Y1,Y2,Y3-烷基)氨基、(Y1,Y2,Y3-芳基)氨基、二羟基烷基氨基、Y1,Y2,Y3-烷氧基、(三羟基烷基)烷氧基、(三羟基烷基)烷基氨基、(二羧基烷基)氨基、(Y1,Y2,Y3-烷基)硫基、(X1,X3-芳基)硫基、(Y1,Y2-烷基)硫基、(二羟基烷基)硫基、Y1,Y2-二羰基烷基、或者三(Y1,Y2,Y3-甲基氨基羧基乙基)甲基氨基；而E3是((糖苷基)氧代杂芳基)氮基、((糖苷基)氧代芳基)氨基、(X1,X2,X3-杂芳基)氨基、(X1-二芳基酮)氨基、(X,X1-氧代芳基)氨基、(X,X1-二氧代芳基)氨基、(Y1-烷基，Y2-烷基二氧代杂芳基)氨基、(Y1-烷基，Y2-烷基二氧代芳基)氨基、(二(Y1,Y2-甲基)二氧代杂芳基)氨基、(二(Y1,Y2-甲基)二氧代芳基)氨基、((糖苷基)杂芳基)氨基、((糖苷基)芳基)氨基、((羧基乙酰基烷基)氧代杂芳基)氨基、((羧基乙酰基烷基)氧代芳基)氨基、((异丙基氨基羟基烷氧基)芳基)氨基、(X1,X2,X3-烷基芳基)氨基、(X1,X2,X3-杂芳基)氧基、(异丙基氨基羟基烷基)芳基氧基、(X1,X2,X3-氧代杂芳基)氧基、(X1,X2,X3-氧代芳基)氧基、(X1,Y1-氧代杂芳基)氧基、(X1-二芳基酮)氧基、(X,X1-氧代芳基)氧基、(X1,X2-二氧代芳基)氧基、(Y1,Y2，二-氨基二羟基)烷基、(X1,X2-杂芳基)硫基、((三羧基烷基)亚乙基二氨基)烷氧基、(X1,X2-氧代芳基)硫基、(X1,X2-二氧代芳基)硫基、(糖苷基杂芳基)硫基、(糖苷基芳基)硫基、Y1-烷基(硫代羰基)硫基、Y1,Y2-烷基(硫代羰基)硫基、Y1,Y2,Y3-烷基(硫代羰基)硫基、(Y1,Y2-氨基硫代羰基)硫基、(吡喃糖基)硫基、半胱氨酰基、酪氨酰基、(苯基丙氨酰基)氨基、(二羧基烷基)硫基、(氨基芳基)1-100氨基、(吡喃糖基)氨基、(Y1-氨基芳基)1-100氨基、(氨基(磺基芳基))1 -100氨基、肽基、胸苷基、尿苷基、鸟苷基、腺苷基、胆甾烯基、或生物素基烷氧基。X是卤素。X1、X2和X3分别独立地是-Y1、-O-Y1、-S-Y1、-NH-Y1、-CO-O-Y1、-O-CO-Y1、-CO-NH-Y1、-CO-NY1Y2、-NH-CO-Y1、-SO2-Y1、-CHY1Y2或-NY1Y2。Y1、Y2和Y3分别独立地是-Z或-B-Z。R7是-Rd或-O-Re。Rd是-OH、-OM、-NHNH2、-NHOH、-NH-CH2-CO2H、-O-B-Z、-NH-B-Z、-E、-O-G-E、-NH-G-E、-O-G-CO-E或-NH-G-CO-E。M是Cu、Mn、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Os、Zn、Cr、Ti或Zr离子。Re是-H、-CH2-CH2-D、-CH2-B-Z、-CH2-G-E、-CH2-G-CO-E、-CO-CH2-D、-CO-B-Z、-CO-G-E、或-CO-G-CO-E。R8是Re。R9是-O-或一个键。R10是-Rd或-Re。x和y分别独立地是0或1；而p是1-30。应注意的是，当x为0时，R1是=O，且R7是-Rd；当y为0时，R4是=O，且R9是一个键，R10是-Rd；当x为1时，R1和R2连接在一起形成C6-40芳基，且R7是-O-Re；而且当y为1时，R4和R5连接在一起形成C6-40芳基，且R9是-O-,R10是-Re。另外，当p大于1时，x为0。
本发明的又一个方面涉及式(Ⅷ)的化合物：
Figure A0110940100491
Ff是F(-K)m(-Y-Z)q。F是富勒烯芯。各K独立地是-OH、-SH、-NH2、-NHOH、-SO3H、-OSO3H、-CO2H、-CONH2、-CONHNH2、-P(OH)3、-PO(OH)2、-O-PO(OH)2、-O-PO(OH)-O-PO(OH)2、-O-PO(O-)-O-CH2CH2-NH3 +、-O-PO(O-)-O-CH2CH2-NH+(CH3)3、-糖苷、-OCH3、-OCH2(CHOH)4-CH2OH、-OCH2(CHOH)2-CH2OH、-NH-CH2-CO2H、-[CH(CO2H)-CH2]1-100-OH、-[CH(CO2Ra)-CH2]1-100-OH、-[C(CH3)(CO2H)-CH2]1-100-OH、-[C(CH3)(CO2Ra)-CH2]1-100-OH、-N(OH)2、-NH3 +、-N+H2Ra、-N+HRaRb或-N+RaRbRc。各Y是-A-B，其中A是-O-、-NH-、-S-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-O-CO-NH-、-NH-CO-NH-、-CO-NH-或-NH-CO-；而B是-Ra-O-[Si(CH3)2-O-]1-100、C1-2000烷基、C6-40芳基、C7-2000烷基芳基、C7-2000芳基烷基、(C1-30烷基醚)1-100、(C6-40芳基醚)1-100、(C7-2000烷基芳基醚)1-100、(C7-2000芳基烷基醚)1-100、(C1-30烷基硫醚)1-100、(C6-40芳基硫醚)1-100、(C7-2000烷基芳基硫醚)1-100、(C7-2000芳基烷基硫醚)1-100、(C2-50烷基酯)1-100、(C7-2000芳基酯)1-100、(C8-2000烷基芳基酯)1-100、(C8-2000芳基烷基酯)1-100、-Ra-CO-O-(C1-30烷基醚)1-100、-Ra-CO-O-(C6-40芳基醚)1-100、-Ra-CO-O-(C7-2000烷基芳基醚)1-100、-Ra-CO-O-(C7-2000芳基烷基醚)1-100、(C4-50烷基氨基甲酸酯)1-100、(C14-60芳基氨基甲酸酯)1-100、(C10-2000烷基芳基氨基甲酸酯)1-100、(C10-2000芳基烷基氨基甲酸酯)1-100、(C5-50烷基脲)1-100、(C14-60芳基脲)1-100、(C10-2000烷基芳基脲)1-100、(C10-2000芳基烷基脲)1-100、(C2-50烷基酰胺)1-100、(C7-60芳基酰胺)1-100、(C8-2000烷基芳基酰胺)1-100、(C8-2000芳基烷基酰胺)1-100、(C3-30烷基酸酐)1-100、(C8-50芳基酸酐)1-100、(C9-2000烷基芳基酸酐)1-100、(C9-2000芳基烷基酸酐)1-100、(C2-30烷基碳酸酯)1-100、(C7-50芳基碳酸酯)1-100、(C8 -2000烷基芳基碳酸酯)1-100、(C8-2000芳基烷基碳酸酯)1-100、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C1-30烷基醚、C6 -40芳基醚、C7-2000烷基芳基醚、或C7-2000芳基烷基醚)1-100、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C2-50烷基酯、C7 -60芳基酯、C8-2000烷基芳基酯、或C8-2000芳基烷基酯)1-100、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C1-30烷基醚、C6 -40芳基醚、C7-2000烷基芳基醚、或C7-2000芳基烷基醚)1-100-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C2-50烷基酯、C7-60芳基酯、C8-2000烷基芳基酯、或C8-2000芳基烷基酯)1-100-Rc-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C1-30烷基醚、C6-40芳基醚、C7-2000烷基芳基醚、或C7-2000芳基烷基醚)1-100、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C2-50烷基酯、C7-60芳基酯、C8-2000烷基芳基酯、或C8-2000芳基烷基酯)1-100、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C1-30烷基醚、C6-40芳基醚、C7-2000烷基芳基醚、或C7-2000芳基烷基醚)1-100-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C2-50烷基酯、C7-60芳基酯、C8-2000烷基芳基酯、或C8-2000芳基烷基酯)1-100-Rc-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-NH-(C2 -50烷基酰胺、C7-60芳基酰胺、C8-2000烷基芳基酰胺、或C8-2000芳基烷基酰胺)1-100、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-NH-(C2-50烷基酰胺、C--60芳基酰胺、C8-2000烷基芳基酰胺、或C8 -2000芳基烷基酰胺)1-100、或者一个键；Z分别独立地是-G-D，其中G是-Ra-、-Ra-Ar-、-Ar-Ra-、或-Ar-，而D是-H、-OH、-SH、-NH2、-NHOH、-SO3H、-OSO3H、-CO2H、-CONH2、-CONHNH2、-CH(NH2)-CO2H、-NH-CH2-CO2H、-P(OH)3、-PO(OH)2、-O-PO(OH)2、-O-PO(OH)-O-PO(OH)2、-O-PO(O-)-O-CH2CH2NH3 +、-O-PO(O-)-O-CH2CH2N+(CH3)3、-糖苷、-寡糖苷、-CO-糖苷、-CO-寡糖苷、-OCH3、-OCH2(CHOH)4-CH2OH、-OCH2(CHOH)2-CH2OH、-CO-OCH2(CHOH)4-CH2OH、-C6H3(OH)2、-N(CH2CO2H)2、-CO-N(CH2CO2H)2、-CO-NH-C(CH2CH2CO2H)3、-CO-NH-C(CH2CH2OH)3、-[CH2-CH(CO2Ra)]1-100-H、-NH3 +、-N+H2Ra、-N+HRaRb、或-N+RaRbRc。Ra、Rb和Rc分别独立地是C1-20烷基，而Ar是芳基。q是0-30，而m是0-30。应注意的是，q和m的总和为0-30。R1和R4分别独立地是=O或者C1 -20烃基；而且R2和R5分别独立地是C1-20烃基。R1和R2、或者R4和R5可连接在一起形成C6-40芳基，该芳基任选地被以下基团取代：卤素、-OH、-NHNH2、-NH2OH、-NH-CH2-CO2H、-CH2-CH2-D、-CH2-B-Z、-CO-CH2-D、-CO-B-Z、-O-B-Z、或者-NH-B-Z。R3和R6分别独立地是-H、-CH2-D、-B-Z、-G-E、-G-CO-E、或者氨基酸的侧链。E是E1、E2或E3，其中E1是Y1、Y2-氨基、(Y1,Y2-烷基)-氨基、Y1,Y2-亚乙基二氨基、(二羟甲基)烷基氨基、(X1,X3-芳基)氨基、或者X1,X3-芳基氧基；E2是Y1,Y2-烷氧基、(Y1,Y2-氨基)烷氧基、(Y1,Y2,Y3-芳基)氧基、(二羟基烷基)-芳基氧基、(Y1,Y2,Y3-烷基)氨基、(Y1,Y2,Y3-芳基)氨基、二羟基烷基氨基、Y1,Y2,Y3-烷氧基、(三羟基烷基)烷氧基、(三羟基烷基)烷基氨基、(二羧基烷基)氨基、(Y1,Y2,Y3-烷基)硫基、(X1,X3-芳基)硫基、(Y1,Y2-烷基)硫基、(二羟基烷基)硫基、Y1,Y2-二羰基烷基、或者三(Y1,Y2,Y3-甲基氨基羧基乙基)甲基氨基；而E3是((糖苷基)氧代杂芳基)氨基、((糖苷基)氧代芳基)氨基、(X1,X2,X3-杂芳基)氨基、(X1-二芳基酮)氨基、(X,X1-氧代芳基)氨基、(X,X1-二氧代芳基)氨基、(Y1-烷基，Y2-烷基二氧代杂芳基)氨基、(Y1-烷基，Y2-烷基二氧代芳基)氨基、(二(Y1,Y2-甲基)二氧代杂芳基)氨基、(二(Y1,Y2-甲基)二氧代芳基)氨基、((糖苷基)杂芳基)氨基、((糖苷基)芳基)氨基、((羧基乙酰基烷基)氧代杂芳基)氨基、((羧基乙酰基烷基)氧代芳基)氨基、((异丙基氨基羟基烷氧基)芳基)氨基、(X1,X2,X3-烷基芳基)氨基、(X1,X2,X3-杂芳基)氧基、(异丙基氨基羟基烷基)芳基氧基、(X1,X2,X3-氧代杂芳基)氧基、(X1,X2,X3-氧代芳基)氧基、(X1,Y1-氧代杂芳基)氧基、(X1-二芳基酮)氧基、(X,X1-氧代芳基)氧基、(X1,X2-二氧代芳基)氧基、(Y1,Y2，二-氨基二羟基)烷基、(X1,X2-杂芳基)硫基、((三羧基烷基)亚乙基二氨基)烷氧基、(X1,X2-氧代芳基)硫基、(X1,X2-二氧代芳基)硫基、(糖苷基杂芳基)硫基、(糖苷基芳基)硫基、Y1-烷基(硫代羰基)硫基、Y1,Y2-烷基(硫代羰基)硫基、Y1,Y2,Y3-烷基(硫代羰基)硫基、(Y1,Y2-氨基硫代羰基)硫基、(吡喃糖基)硫基、半胱氨酰基、酪氨酰基、(苯基丙氨酰基)氨基、(二羧基烷基)硫基、(氨基芳基)1-100氨基、(吡喃糖基)氨基、(Y1-氨基芳基)1-100氨基、(氨基(磺基芳基))1-100氨基、肽基、胸苷基、尿苷基、鸟苷基、腺苷基、胆甾烯基、或生物素基烷氧基。X是卤素。X1、X2和X3分别独立地是-Y1、-O-Y1、-S-Y1、-NH-Y1、-CO-O-Y1、-O-CO-Y1、-CO-NH-Y1、-CO-NY1Y2、-NH-CO-Y1、-SO2-Y1、-CHY1Y2或-NY1Y2。Y1、Y2和Y3分别独立地是-Z或-B-Z。R7是-Rd或-O-Re。Rd是-OH、-OM、-NHNH2、-NHOH、-NH-CH2-CO2H、-O-B-Z、-NH-B-Z、-E、-O-G-E、-NH-G-E、-O-G-CO-E或-NH-G-CO-E。M是Cu、Mn、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Os、Zn、Cr、Ti或Zr离子。Re是-H、-CH2-CH2-D、-CH2-B-Z、-CH2-G-E、-CH2-G-CO-E、-CO-CH2-D、-CO-B-Z、-CO-G-E、或-CO-G-CO-E。R8是Re。R9是-O-Rf或-Rg。Rf是-CO-B-G-O-、-CO-B-G-NH-、-CO-B-G-CO-O-或-CO-B-G-CO-NH-。Rg是-NH-、-O-、-O-B-G-O-、-NH-B-G-O-、-NH-B-G-NH-、-O-CO-B-G-CO-O-、或-NH-CO-B-G-CO-NH-。R10是-H。x和y分别独立地是0或1；而r是1-100。应注意的是，当x为0时，R1是=O，且R7是-Rd；当y为0时，R4是=O，且R9是-Rg，R10是-H；当x为1时，R1和R2连接在一起形成C6-40芳基，且R7是-O-Re；而且当y为1时，R4和R5连接在一起形成C6-40芳基，且R9是-O-Rf,R10是-H。另外，当r大于1时，x为0。
本发明化合物的盐也在本发明的范围之内。例如，盐可在氨基部分和诸如硫酸根、焦硫酸根、硫酸氢根、亚硫酸根、亚硫酸氢根、磷酸根、磷酸氢根、磷酸二氢根、偏磷酸根、焦磷酸根、氯化物、溴化物、碘化物、乙酸根、丙酸根、癸酸根、辛酸根、丙烯酸根、甲酸根、异丁酸根、癸酸根、庚酸根、丙炔酸根、草酸根、丙二酸根、琥珀酸根、辛二酸根、癸二酸根、富马酸根、或马来酸根的阴离子之间形成。
在此所用的富勒烯芯是C60、C61、C62、C63、C64、C65、C70、C76、C78、C82、C84、或C92、或La@Cn、Ho@Cn、Gd@Cn、或Er@Cn，其中n为60、74或82。
氨基酸是同时包含氨基和羧酸的分子，例如丙氨酸、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸、卤代苯丙氨酸、羟基苯丙氨酸、甘氨酸、组氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、精氨酸、丝氨酸、苏氨酸、缬氨酸、色氨酸、酪氨酸、2-氨基丁酸、卤代苯丙氨酸、环己基丙氨酸、瓜氨酸、高瓜氨酸、高丝氨酸、正亮氨酸、正缬氨酸、或鸟氨酸。氨基酸的侧链是指键合于邻近羰基碳之碳原子上的取代基，如-碳原子。例如，丙氨酸和鸟氨酸的侧链分别是-CH3和-(CH2)3NH2。肽基是包含2-100个氨基酸残基的肽部分。
除非另有说明，术语“烷基”是指包含1-30个碳原子的直链、或者包含3-30个碳原子的分枝烃链，或者是包含3-30个碳原子的环状烃基。这些烷基也可包含一个或多个双键或三键，而环状烷基可包含一个或多个杂原子，所述杂原子通常是氮、氧、或硫。烷基的例子包括但不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十五烷基、二十碳烷基、烯丙基、2-丁烯基、2-戊烯基、3-己烯基、4-癸烯基、5-十九碳烯基、2-丁炔基、3-辛炔基、5-十八碳炔基、环丙基、环戊基、环己基、环庚基、金刚烷基、降冰片基、异降冰片基、环戊基-甲基、环己基甲基、1-或2-环己基乙基、环戊烯基、环己烯基、环庚烯基、环辛烯基、四氢呋喃基、四氢吡喃基、哌啶基、吗啉基、和吡咯烷基。
在此所用术语“芳基”是指C6-40芳香环。这些基团也可以是稠合环，并可与如下定义的芳基或杂芳香基稠合。稠合环是指共同拥有同一个碳-碳键的环。芳基通常包括苯基、萘基、联苯基、吲哚基、菲基、和蒽基。
本说明书中的术语“杂芳基”是指包含一个或多个如上定义的杂原子的C6-40芳香环。这些基团也可以是稠合环。杂芳基的例子包括吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、呋喃基、吡咯基、噻吩基、噻唑基、恶唑基、咪唑基、香豆素基、吲哚基、苯并呋喃基、苯并噻唑基、苯并噻吩基、和苯并噻二唑基。
在此所用术语“卤素”定义为氟、氯、溴或碘。术语“亲核剂”定义为在反应中供给电子的富电子物质。能够在制备衍生化富勒烯并吡咯烷中使用的亲核剂的例子包括胺、酚、醇盐、有机硫醇盐、负碳离子、有机酰胺阴离子、硫醇、氨基酸、和硫醇氨基甲酸酯阴离子。应注意的是，刚刚提到的亲核剂可以是未取代的或者被其他官能团取代的。经取代的亲核剂的离子包括1,4-萘醌基-胺、酪氨酸、二羟基丙基硫醇等。
许多上述基团的结构示于以下各基团后的括号中：烷基醚(-R-O-)，芳基醚(-Ar-O-)，烷基芳基醚(-R-Ar-O-)，芳基烷基醚(-Ar-R-O-)，烷基硫醚(-R-S-)，芳基硫醚(-Ar-S-)，烷基芳基硫醚(-R-Ar-S-)，芳基烷基硫醚(-Ar-R-S-)，烷基酯(-R-O-CO-、-R-CO-O-、-R1-CO-O-R2-O-CO-、或-R1-O-CO-R2-CO-O-)，芳基酯(-Ar-O-CO-、-Ar-CO-O-、-Ar1-CO-O-Ar2-O-CO-、或-Ar1-O-CO-Ar2-CO-O-)，烷基芳基酯(-R-Ar-O-CO-或-R-Ar-CO-O-)，芳基烷基酯(-Ar-R-O-CO-或-Ar-R-CO-O-)，烷基氨基甲酸酯(-R1-O-CO-NH-R2-NH-CO-O-)，芳基氨基甲酸酯(-Ar1-O-CO-NH-Ar2-NH-CO-O-)，烷基芳基氨基甲酸酯(-R1-Ar-O-CO-NH-R2-NH-CO-O-、-R-Ar1-O-CO-NH-Ar2-NH-CO-O-、或-R1-O-CO-NH-Ar-R2-Ar-NH-CO-O-)，芳基烷基氨基甲酸酯(-Ar-R1-O-CO-NH-R2-NH-CO-O-、-Ar1-R-O-CO-NH-Ar2-NH-CO-O-、或-Ar1-O-CO-NH-Ar2-R-Ar-NH-CO-O-)，烷基脲(-R1-NH-CO-NH-R2-NH-CO-NH-)，芳基脲(-Ar1-NH-CO-NH-Ar2-NH-CO-NH-)，烷基芳基脲(-R1-Ar-NH-CO-NH-R2-NH-CO-NH-、-R-Ar1-NH-CO-NH-Ar2-NH-CO-NH-、或-R1-NH-CO-NH-Ar-R2-Ar-NH-CO-NH-)，芳基烷基脲(-Ar-R1-NH-CO-NH-R2-NH-CO-NH-、-Ar1-R-NH-CO-NH-Ar2-NH-CO-NH-、或-Ar1-NH-CO-NH-Ar2-R-Ar2-NH-CO-NH-)，烷基酰胺(-R-NH-CO-、-R-CO-NH-、-R1-CO-NH-R2-NH-CO-或-R1-NH-CO-R2-CO-NH-)，芳基酰胺(-Ar-NH-CO-、-Ar-CO-NH-、-Ar1-CO-NH-Ar2-NH-CO-或-Ar1-NH-CO-Ar2-CO-NH-)，烷基芳基酰胺(-R-Ar-NH-CO-、-R-CO-NH-Ar-NH-CO-、或-R-NH-CO-Ar-CO-NH-)，芳基烷基酰胺(-Ar-R-NH-CO-、-Ar-CO-NH-R-NH-CO-、或-Ar-NH-CO-R-CO-NH-)，烷基酸酐(-R-CO-O-CO-)，芳基酸酐(-Ar-CO-O-CO-)，烷基芳基酸酐(-R-Ar-CO-O-CO-或-R-CO-O-CO-Ar-CO-O-CO-)，芳基烷基酸酐(-Ar-R-CO-O-CO-或-Ar-CO-O-CO-R-CO-O-CO-)，烷基碳酸酯(-R-O-CO-O-)，芳基碳酸酯(-Ar-O-CO-O-)，烷基芳基碳酸酯(-R-Ar-O-CO-O-或-R-O-CO-O-Ar-O-CO-O-)，和芳基烷基碳酸酯(-Ar-R-O-CO-O-或-Ar-O-CO-O-R-O-CO-O-)。应注意的是，Ar上的二取代模式可为对位、间位或邻位。
如以下将要讨论的，可使用本发明的立体特异性化合物通过光动力疗法治疗罹患癌症的患者。这些化合物的立体特异性本质使得可以与许多生物活性化合物如蛋白受体发生特异性相互反应。本发明的化合物也可用于研发纯制手性分子用的色谱材料。
通过以下优选实施方案的描述，以及通过所附的权利要求书，本发明的其他特征和优点将显而易见。
本发明涉及立体特异性富勒烯化合物，即、E-异构体的富勒烯并吡咯烷化合物以及由此等E-异构体的化合物制备的聚合物。还涉及制备这些E-异构体的化合物和E-异构体的富勒烯并吡咯烷聚合物的方法。
本发明的方法允许直接制备E-异构体的富勒烯并吡咯烷化合物，由此避免了纯制E-和Z-异构体之外消旋混合物的需要。由于光学异构体的物理性质接近，拆分光学异构体通常非常困难。具体而言，在此所用的方法使用了关键的起始物，即、包含二环亚胺的有机金属化合物，如N-亚丙酮酰基丙氨酸根水合铜(N-pyruvylidenealaninato-aquocopper)(Ⅱ)。该包含二环亚胺的化合物是由两个双官能化合物形成的，其在与富勒烯芯如C60、C76或Gd@C82反应时，发生立体特异性环加成反应，由此仅形成一种富勒烯异构体，即、E-异构体。
以下的合成路线Ⅰ显示了制备本发明之E-异构体的富勒烯并吡咯烷化合物的一个方法，其中该化合物的两个羧酸基团在吡咯烷部分的相同一侧被取代。在第一步中，氨基酸(H2N-CH(Rb)-COOH)和丙酮酸衍生物(Rb-C(=O)-COOH)用作示例性的双官能化合物，它们相互反应，并在乙酸铜(Ⅱ)存在时形成包含二环亚胺的铜(Ⅱ)络合物。见步骤(ⅰ)。应注意的是，两个羧酸基团与铜(Ⅱ)离子的配位限制了N-C键相对于N=C键的旋转，由此迫使两个羧酸处在吡咯烷的相同一侧，该吡咯烷是通过环加成反应在铜络合物的亚胺基团(即、-C=N-C-)与富勒烯芯(如C60)的双键之间形成的。见步骤(ⅱ)。铜(Ⅱ)离子不仅使得仅形成一个立体特异性异构体，即、E-异构体，而且还防止在形成二羧酸取代的富勒烯并吡咯烷后的热脱羧作用。通过铜(Ⅱ)离子与Dowex树脂上的质子(H+形式)的交换，以高产率(＞85％)分离出相应的E-异构体的二羧酸取代的富勒烯并吡咯烷产物。见以下实施例1。
合成路线Ⅰ
以下的合成路线Ⅱ显示了制备本发明之E-异构体的富勒烯并吡咯烷化合物的一个方法，其中该化合物在吡咯烷部分的相同一侧被羧酸和芳香环取代。合成路线Ⅰ与合成路线Ⅱ之间的唯一差异在于，前一个方法使用双官能羧酸，如2-酮基戊二酸，而后一个方法使用双官能酚，如水杨醛。双官能酚如含羰基的酚然后与双官能羧酸如氨基酸在金属盐如Cu(OAc)2和CoCl2存在时反应，形成含二环亚胺的金属络合物。见步骤(ⅰ)。本方法的后续两个步骤，即、环加成(步骤(ⅱ))和除去金属离子(步骤(ⅲ))，都与上述相同。见以下实施例7。
合成路线Ⅱ
另外，含二环亚胺的有机金属化合物也可在含亚胺的酚如2＇-氨基乙酰苯与含羰基的羧酸如丙酮酸或者含羰基的酚如水杨醛之间形成。
所得的式(Ⅰ)E-异构体富勒烯并吡咯烷化合物可进一步用各种已知的方法例如通过连接在甲基糖苷上来进行衍生化。见例如第6,020,523号美国专利。例如，富勒烯并吡咯烷化合物可用硝化剂或硫酸化剂处理，形成硝基富勒烯并吡咯烷或者环硫酸化的富勒烯并吡咯烷中间体，它们然后可通过与亲核剂的反应转化为衍生化的E-异构体富勒烯并吡咯烷。硝化剂的例子包括亚硝酸钠和浓硝酸、四氧化二氮、二氧化氮、和发烟硝酸。另一方面，环硫酸化的富勒烯中间体可在氧化剂(如P2O5、V2O5或SeO2)存在下通过用纯净的发烟硫酸处理富勒烯来形成。亲核剂的例子包括伯和仲有机氨基化合物、醇盐、有机硫醇盐、有机酚化合物、负碳离子、有机酰胺阴离子、硫代氨基甲酸酯离子等。
式(Ⅰ)的E-异构体富勒烯并吡咯烷化合物可进一步相互反应，形成聚合物(或寡聚物)。所形成的聚合物可以是均聚物或共聚物，如无规、嵌段或分枝共聚物。因为式(Ⅰ)的化合物包含三个端基，即、吡咯烷氮环原子和两个羧酸基团(或者羧酸基团和酚羟基，或者两个酚羟基)，所以通过不同的连接可制备大量的聚合物。以包含两个羧酸基团的富勒烯并吡咯烷化合物为例，聚合物可如下形成：式(Ⅰ)的第一个化合物的N一端基(如吡咯烷氮环原子)连接在式(Ⅰ)的第二个化合物的C-端基(如两个羧酸基团中的一个)上，以及所述式(Ⅰ)的第二个化合物的N-端基也可连接在式(Ⅰ)的第三个化合物的C-端基上，等等。该聚合物设计类似于肽的。刚才描述的聚合物，即、式(Ⅶ)的聚合物，可如下制备：在两个羧酸基团之问形成内酸酐，然后用碱如1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)处理以实施聚合反应。由于酸酐基团的高反应活性，富勒烯的衍生化在聚合步骤后应可完成。见以下合成路线Ⅲ和实施例11。
合成路线Ⅲ
式(Ⅶ)的聚合物也可通过使用具有酚和羧酸基团的富勒烯并吡咯烷化合物来制备。因为该化合物(或单体)包含一个羧酸和一个氨基，所以可通过使用常规的肽偶联剂来进行聚合反应，所述肽偶联剂例如是二环己基碳化二亚胺(DCC)、苯并三唑-1-基氧基三(二甲基氨基)-六氟磷酸磷鎓(BOP)、或者O-苯并三唑-1-基-N,N,N′,N′-四甲基uronium六氟磷酸盐(HBTU)。应注意的是，酚基团中的羟基在聚合反应期间有可能需要用例如甲硅烷基醚保护。
或者，式(Ⅰ)的E-异构体富勒烯并吡咯烷化合物的聚合物也可如下形成：通过二价连接基团将一个富勒烯并吡咯烷单体的羧酸基团(或者酚羟基)连接在另一个富勒烯并吡咯烷单体的羧酸基团上，由此得到式(Ⅷ)的聚合物。例如，使带有两个羧酸基团的富勒烯并吡咯烷化合物分别与二胺(如亚乙基二胺)和二醇(如1,3-丙二醇)反应，由此形成聚酰胺和聚酯。
式(Ⅰ)的E-异构体富勒烯并吡咯烷化合物可用于光动力疗法(PDT)中，以治疗罹患癌症的患者。见以下实施例16。富勒烯化合物之光诱导的细胞毒性与其断裂DNA的能力有关。具体而言，光产生的三重富勒烯中间体涉及以下能量转移过程，其中将基态三重氧分子转化为受激发的单氧分子1O2。单氧能够诱导DNA损坏以及其他组织的退化，对生理细胞导致诱变作用。式(Ⅰ)的E-异构体富勒烯并吡咯烷化合物的立体特异性本质可增强其与双螺旋形式的DNA的亲和性。式(Ⅶ)和(Ⅷ)的聚合物包含多个式(Ⅰ)的富勒烯并吡咯烷化合物，则可通过释放多个单分子状态的富勒烯并吡咯烷化合物来进一步增强其生理活性。
包含有效量之式(Ⅰ)的富勒烯并吡咯烷化合物(或由其形成的聚合物)的药物组合物也在本发明的范围之内。此等富勒烯并吡咯烷化合物在制备用于治疗肿瘤的药物中的应用也在本发明的范围之内。本发明的再一个方面是通过向患者给药包含有效量之本发明的富勒烯并吡咯烷化合物的药物组合物来治疗肿瘤的方法。有效量是指对所治疗的患者产生治疗作用所需要的量，而且通常是根据患者的年龄、表面积、体重和条件来确定的。Freireich等人(Cancer Chemother.Rep.1966,50,219)描述了动物与人的剂量的相关关系(以每平方米身体表面的毫克计)。身体表面积可大约用患者的身高和体重来确定。参见例如Scientific Tables,GeigyPharmaceuticals,Ardley,New York,1970,537。本发明的吡啶基氰基胍化合物的有效量范围是约1mg/kg-150mg/kg(例如约1mg/kg-100mg/kg)。本领域技术人员还可认识到，有效剂量还可根据以下因素来变化：给药途径、赋形剂的使用、以及与其他治疗方法的共同使用的可能性，包括使用其他抗肿瘤药和放射疗法。
药物组合物可通过非胃肠道途径给药，包括经口、局部、皮下、腹膜内、肌肉内和静脉内给药。非胃肠道给药的剂型的例子包括活性剂在等渗盐水、5％葡萄糖或其他已知的药用赋形剂中的水溶液。可使用增溶剂如环糊精或本领域技术人员已知的其他增溶剂，作为转运治疗化合物的药用赋形剂。
可用常规方法将本发明的富勒烯并吡咯烷化合物配制成用于其他给药途径的剂型。例如，其可配制成用于口服给药的胶囊、凝胶封剂(gelseal)或片剂。胶囊可包含任何标准的药用材料如明胶或纤维素。可根据常规方法压制吡啶基氰基胍化合物与固体载体和润滑剂的化合物，由此制造片剂。固体载体的例子包括淀粉和糖及膨润土。富勒烯并吡咯烷混合物也可以硬壳片剂或胶囊剂的剂型给药，其包括粘合剂如乳糖或者甘露醇、常规填料和成片剂。
无需进一步说明，可认为本领域技术人员在上述描述的基础上可完全利用本发明。因此，以下实施例仅是说明性的，而绝不是对本发明范围的限制。在此引用的所有文献，包括专利，都全文并入作为参考。
实施例1合成1,3-二甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸的E-异构体
在锥形烧瓶中加入DL-丙氨酸(2.25g,25mmol)以及水和乙醇(20ml,2∶1)的混合物，并搅拌20分钟，然后加入丙酮酸(2.2g,25mmol)。在室温下搅拌反应混合物1.0小时。所得黄色溶液接下来添加至乙酸铜(Ⅱ)(4.99g,25mmol)在水-乙醇(20ml)中的溶液内，然后再搅拌24小时，产生淡蓝色的固体沉淀。过滤该固体，用乙醇洗涤，然后干燥，得到N-亚丙酮酰基丙氨酸根水合铜(Ⅱ)络合物。
通过注射器在氮气氛下向C60(350mg,0.49mmol)在邻-二氯苯(140ml)内的溶液中添加N-亚丙酮酰基丙氨酸根水合铜(Ⅱ)络合物(0.34g,1.96mmol,4.0当量)在吡啶(25ml)中的溶液。在室温下搅拌溶液混合物15小时。加入己烷(100ml)，以沉淀出固体产物。离心分离该固体沉淀物，用己烷(50ml)洗涤，然后真空干燥。进一步用水、盐水和CH3CN(各20ml)洗涤两次，然后真空干燥，得到1,3-二甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸根水合铜(Ⅱ)络合物(0.53g)，其为棕色固体。IRmax(KBr)3424(br,s),1749(w),1716(w),1622(s),1385(s),1218(w),1182(w),1154(w),751,696,525。
将1,3-二甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸根水合铜(Ⅱ)络合物(0.5g)溶解在吡啶(25ml)和水(25ml)的混合物中。在有Dowex酸树脂(50WX8,2.0g)存在时搅拌2.0小时。过滤出固体树脂。剩余的溶液进一步用新的Dowex酸树脂(50WX8,1.5g)再搅拌30分钟。离子交换反应结束后，过滤Dowex树脂。对滤液进行溶剂蒸发后，所得的深色固体用乙醇洗涤，然后真空干燥，得到1,3-二甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸(0.4g)。IRmax(KBr)3422(br,s),3101(w),1779(w),1717,1635(s),1488,1388,1242,1162,1036,751,681,526。用稀盐酸(2.0N)处理1,3-二甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸，得到包含相应的N-质子化的1,3-二甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸的游离羧酸。IRmax(KBr)3421(br,s),3245,2930,2859,2575(CO2H),1723(s,CO2H),1641,1453,1414,1169,1111(s),955(w),801,655(w),599(w),470。
实施例2合成1-甲基-3-羟基苯基甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸
在锥形烧瓶中加入DL-酪氨酸(4.52g,25mmol)以及水和乙醇(20ml,2∶1)的混合物，并搅拌20分钟，然后加入丙酮酸(2.2g,25mmol)。在50℃和pH为8-10的碱性条件下搅拌反应混合物2.0小时，其中使用氢氧化钠为滴定剂。所得黄色溶液接下来添加至氯化铜(Ⅱ)(3.4g,25mmol)在水-乙醇(20ml)中的溶液内，然后再搅拌24小时，产生淡蓝色的固体沉淀。过滤该固体，用水、乙醇和乙醚洗涤，然后干燥，得到N-亚丙酮酰基酪氨酸根水合铜(Ⅱ)络合物。IRmax(KBr)3490,3371,3290,3151,3052,2971,2932,1613(s),1580,1520,1448,1408,1335,1242,1123,1070,891,848,810,744,705,600,539。
或者，在锥形烧瓶中加入DL-丙氨酸(2.27g,25mmol)以及水和乙醇(20ml,2∶1)的混合物，并搅拌20分钟，然后加入对羟基苯基丙酮酸(4.5g,25mmol)。在室温下搅拌反应混合物2.0小时。所得黄色溶液接下来添加至乙酸铜(Ⅱ)(5.0g,25mmol)在水-乙醇(20ml)中的溶液内，然后再搅拌24小时，产生蓝绿色的固体沉淀。过滤该固体，用乙醇、乙醚洗涤，然后干燥，得到N-羟基苯基亚丙酮酰基丙氨酸根水合铜(Ⅱ)络合物。IRmax(KBr)3423,3255,2975,2941,1621(s),1518,1457,1396,1363,1250,1154,1122,859,848,792,778,715,678,576。
通过注射器在氮气氛下向C60(500mg,0.69mmol)在邻-二氯苯(150ml)内的溶液中顺序添加N-亚丙酮酰基酪氨酸根水合铜(Ⅱ)络合物(1.04g,3.44mmol,5.0当量)或者N-羟基苯基亚丙酮酰基-丙氨酸根水合铜(Ⅱ)络合物(1.35g,4.2mmol,6.0当量)在吡啶(40ml)中的溶液以及三乙胺。在室温下搅拌溶液混合物24小时。除去部分悬浮在溶液中的未反应的铜络合物。加入己烷(100ml)，以沉淀出固体产物。离心分离该固体沉淀物，用己烷(50ml)洗涤，然后真空干燥。进一步用水、盐水和CH3CN(各20ml)洗涤两次，然后真空干燥，得到1-甲基-3-羟基苯基甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸根水合铜(Ⅱ)络合物(665mg)，其为棕色固体。
将棕色固体的1-甲基-3-羟基苯基甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸根水合铜(Ⅱ)络合物(0.5g)溶解在吡啶(25ml)和水(25ml)或邻-二氯苯乙醇的混合物中。在有Dowex酸树脂(50WX8,2.0g)存在时搅拌4.0小时。过滤出固体树脂。剩余的溶液进一步用新的Dowex酸树脂(50WX8,1.5g)再搅拌30分钟。离子交换反应结束后，过滤Dowex树脂。对滤液进行溶剂蒸发后，所得的深色固体用乙醇洗涤，然后真空干燥，得到产物1-甲基-3-羟基苯基甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸。IRmax(KBr)3430(br,s),2933(w),2866,1659(s),1620,1517,1442,1364,1321,1237,1175,1112,821,528。用稀盐酸(2.0N)处理1-甲基-3-羟基苯基甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸，得到包含相应的N-质子化的1-甲基-3-羟基苯基甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸的游离羧酸。IRmax(KBr)3401(br,s),3230,2933,2851,2800-2500(br,CO2H),1758,1718,1646(s),1516,1442,1363,1320,1174,1036,991,822,504。
实施例3合成1-甲基-3-(3,4-二羟基苯基)甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸的E-异构体
在锥形烧瓶中加入3-(3,4-二羟基苯基)-L-丙氨酸(L-DOPA,1.0g,5.1mmol)以及水和乙醇(10ml,2∶1)的混合物，并搅拌20分钟，然后加入丙酮酸(446mg,5.1mmol)。在40℃下搅拌反应混合物2.0小时。所得黄色溶液接下来添加至乙酸铜(Ⅱ)(1.0g,5.1mmol)在水-乙醇(10ml)中的溶液内，然后再搅拌24小时，产生淡蓝色的固体沉淀。过滤该固体，用水、乙醇洗涤，然后干燥，得到N-亚丙酮酰基-3-(3,4-二羟基苯基)丙氨酸根水合铜(Ⅱ)络合物(1.02g)。IRmax(KBr)3412(br,s),3251(br,s),1615(s),1500,1382,1282,1251,1157,869,721,645。
通过注射器在氮气氛下向C60(100mg,0.14mmol)在邻-二氯苯(40ml)内的溶液中添加N-亚丙酮酰基-3-(3,4-二羟基苯基)丙氨酸根水合铜(Ⅱ)络合物(288mg,0.84mmol,6.0当量)在吡啶(35ml)中的溶液。在50-60℃下搅拌溶液混合物15小时。加入己烷(100ml),以沉淀出固体产物。离心分离该固体沉淀物，用己烷(50ml)洗涤，然后真空干燥。进一步用水、盐水和CH3CN(各20ml)洗涤两次，然后真空干燥，得到1-甲基-3-(3,4-二羟基苯基)甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸根水合铜(Ⅱ)络合物(150mg)，其为暗棕色固体。
将棕色固体的1-甲基-3-(3,4-二羟基苯基)甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸根水合铜(Ⅱ)络合物(150mg)溶解在吡啶(20ml)和水(20ml)的混合物中。在有Dowex酸树脂(50WX8,1.0g)存在时搅拌2.0小时。过滤出固体树脂。剩余的溶液进一步用新的Dowex酸树脂(50WX8,1.0g)再搅拌30分钟。离子交换反应结束后，过滤Dowex树脂。对滤液进行溶剂蒸发后，所得的深色固体用乙醇洗涤，然后真空干燥，得到产物1-甲基-3-(3,4-二羟基苯基)甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸(200 mg)。IRmax(KBr)3395(br,s),2950(w),2922(w),2800-2500(br),1613,1545,1470,1427,1302,1187,1162,1067(w),862,701(w),625(w),525。
实施例4合成富勒烯并吡咯烷-1,3-二(3-丙酸)-1,3-二甲酸的E-异构体
在锥形烧瓶中加入L-谷氨酸(1.47g,10.0mmol)以及水和乙醇(20ml,2∶1)的混合物，并搅拌20分钟，然后加入2-酮基戊二酸(1.46g,10.0mmol)。在室温下搅拌反应混合物2.0小时，其中pH为6.0 7.0，并使用氢氧化钠为滴定剂。所得无色溶液接下来添加至乙酸铜(Ⅱ)(1.99g,10.0mmol)在水-乙醇(10ml)中的溶液内，然后再搅拌2小时，产生淡蓝色的固体沉淀。过滤该固体，用乙醇和乙醚洗涤，然后真空干燥，得到N-(2-酮基亚戊二酰基)-L-谷氨酸根水合铜(Ⅱ)络合物(2.6g)。IRmax(KBr)3439(br,s),3282(br,s),2949,2581,1623(s),1392,1343,1231,1147,1095,939,676,641。
通过注射器在氮气氛下向C60(400mg,0.64mmol)在邻-二氯苯(100ml)内的溶液中添加N-(2-酮基亚戊二酰基)-L-谷氨酸根水合铜(Ⅱ)络合物(1.3g,6.0当量)在吡啶(50ml)中的溶液。在室温并有1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU,300mg)存在下搅拌溶液混合物5小时。反应结束后，在反应混合物中加入己烷(100ml)，以沉淀出固体产物。离心分离该固体沉淀物，用己烷(50ml)洗涤，然后真空干燥。进一步用水、盐水和CH3CN(各20ml)洗涤两次，然后真空干燥，得到富勒烯并吡咯烷-1,3-二(3-丙酸)-1,3-二甲酸根水合铜(Ⅱ)络合物。然后将其溶解在DMSO(30ml)中，并用Dowex酸树脂(50WX8,1.0g)处理2.0小时。过滤出固体树脂。剩余的溶液进-步用新的Dowex酸树脂(50WX8,1.0g)再搅拌30分钟。离子交换反应结束后，过滤Dowex树脂。添加乙醚和丙酮的混合物，由此使固体产物从滤液中沉淀出来。沉淀物用乙醚和丙酮洗涤，然后真空干燥，得到产物富勒烯并吡咯烷-1,3-二(3-丙酸)-1,3-二甲酸(550mg)。IRmax(KBr)3422(br,s),2928(w),2857(w),1716,1635(s),1435,1371,1200(w),1018,952,527。用稀盐酸(2.0N)处理富勒烯并吡咯烷-1,3-二(3-丙酸)-1,3-二甲酸，得到包含相应的N-质子化的富勒烯并吡咯烷-1,3-二(3-丙酸)-1,3-二甲酸的游离羧酸。IRmax(KBr)3433(br,s),2928,2853,2800-2500(br,CO2H),1792(w),1721(s),1630(s),1440,1411,1328,1184,1004,949,764和526。
实施例5合成1-甲基-3-硫甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸的E-异构体
在锥形烧瓶中加入L-半胱氨酸(1.21g,10.0mmol)以及水和乙醇(20ml,2∶1)的混合物，并搅拌20分钟，然后加入丙酮酸(880mg,10.0mmol)。在室温下搅拌反应混合物1.0小时。所得无色溶液接下来添加至乙酸铜(Ⅱ)(1.99g,10.0mmol)在水-乙醇(10ml)中的溶液内，然后再搅拌2小时，产生深灰色的固体沉淀。过滤该固体，用乙醇和乙醚洗涤，然后真空干燥，得到N-亚丙酮酰基-L-半胱氨酸根水合铜(Ⅱ)络合物(1.6g)。IRmax(KBr)3447(br,s),3221(br,s),2994(w),2935(w),1666,1625,1598(s),1574(s),1423,1404,1378,1315,1178,1016,970,937,884,759,713和642。
通过注射器在氮气氛下向C60(400mg,0.64mmol)在邻-二氯苯(100ml)内的溶液中添加N-亚丙酮酰基-L-半胱氨酸根水合铜(Ⅱ)络合物(600mg,6.0当量)在吡啶(30ml)中的溶液。在室温下搅拌该混合物10分钟的短时间，形成含有悬浮棕色固体的溶液。反应结束后，加入己烷(100ml)，以完全沉淀出固体产物。离心分离该固体沉淀物，用己烷(50ml)洗涤，然后真空干燥。然后将其溶解在邻-二氯苯和乙醇(1∶1,40ml)的混合物中，并用Dowex酸树脂(50WX8,1.0g)处理2.0小时。过滤出固体树脂。剩余的溶液进一步用新的Dowex酸树脂(50WX8,1.0g)再搅拌30分钟。离子交换反应结束后，过滤Dowex树脂。从滤液中除去乙醇，在剩余的液体中添加乙醚，由此使固体产物沉淀。沉淀物用乙醚洗涤，然后真空干燥，得到1-甲基-3-硫甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸(520mg)，其为棕色固体。IRmax(KBr)3429(br,s),2979(w),2935(w),1721,1631(s),1540(w),1377,1232,1180,955(w),767和525。
实施例6合成1-甲基-3-羟甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸的E-异构体
在锥形烧瓶中加入L-丝氨酸(1.19g,10.0mmol)以及水和乙醇(20ml,2∶1)的混合物，并搅拌20分钟，然后加入丙酮酸(880mg,10.0mmol)。在室温下搅拌反应混合物2.0小时。所得无色溶液接下来添加至乙酸铜(Ⅱ)(1.99g,10.0mmol)在水-乙醇(10ml)中的溶液内，然后再搅拌2小时，产生淡蓝色的固体沉淀。过滤该固体，用乙醇和乙醚洗涤，然后真空干燥，得到N-亚丙酮酰基-L-丝氨酸根水合铜(Ⅱ)络合物(1.7g)。IRmax(KBr)3369(br,s),2988(w),1731,1625(s),1398,1341,1222,1199,1145(w),1106,1073,957(w),894,857,723,648和589。
通过注射器在氮气氛下向C60(400mg,0.64mmol)在邻-二氯苯(100ml)内的溶液中添加N-亚丙酮酰基-L-丝氨酸根水合铜(Ⅱ)络合物(590mg,6.0当量)在吡啶(30ml)中的溶液。在室温并有三乙胺存在下搅拌该混合物12小时，以得到包含悬浮棕色固体的溶液。反应结束后，加入己烷(100ml)，以完成固体产物的沉淀。离心分离该固体沉淀物，用己烷(50ml)洗涤，然后真空干燥。然后将其溶解在邻-二氯苯和乙醇(1∶1,40ml)的混合物中，并用Dowex酸树脂(50WX8,1.0g)处理2.0小时。过滤出固体树脂。剩余的溶液进-步用新的Dowex酸树脂(50WX8,1.0g)再搅拌30分钟。离子交换反应结束后，过滤Dowex树脂。从滤液中除去乙醇，在剩余的液体中添加乙醚，由此使固体产物沉淀。沉淀物用乙醚洗涤，然后真空干燥，得到1-甲基-3-羟甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸(500mg)，其为棕色固体。IRmax(KBr)3445(br,s),2926(w),2853(w),1786,1729,1633(s),1454(w),1381,1168,1107,1076,1042和533。用稀盐酸(2.0N)处理1-甲基-3-羟甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸，得到包含相应的N-质子化的1-甲基-3-羟甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸的游离羧酸。IRmax(KBr)3421(br,s),3211,2954,2800,2500(br,CO2H),1762,1719(CO2H),1630(s),1438(w),1380,1183,1112(w),1036,991,928(w),755(w),625(2)和526。
实施例7合成1-异丁基-3-(邻羟基苯基)-富勒烯并吡咯烷-1-甲酸的E-异构体
在锥形烧瓶中加入L-亮氨酸(2.44g,20.0mmol)以及水和乙醇(20ml,2∶1)的混合物，并搅拌20分钟，然后加入水杨酸(2.62g,20.0mmol)。在50℃下搅拌反应混合物5.0小时，其中pH为7.0，并使用氢氧化钠为滴定剂。所得淡黄色溶液接下来添加至乙酸铜(Ⅱ)(4.0g,20.0mmol)在水-乙醇(10ml)中的溶液内，然后再搅拌30分钟，产生淡蓝绿色的固体沉淀。过滤该固体，用乙醇和乙醚洗涤，然后真空干燥，得到N-(2-羟基亚苄基)-L-亮氨酸根水合铜(Ⅱ)络合物(4.5g)。IRmax(KBr)3383(br,s),3322(br,w),3252(br,s),2961,2912,2875,1649(s),1628,1606,1528,1451,1336,1198,1147,1079(w),861(w),802,767,730和564。
通过注射器在氮气氛下向C60(1.0g,1.3mmol)在邻-二氯苯(300ml)内的溶液中添加N-(2-羟基亚苄基)-L-亮氨酸根水合铜(Ⅱ)络合物(1.64g,5.2mmol,4.0当量)在吡啶(100ml)中的溶液。在室温并有1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU,1.0mg)存在下搅拌该混合物15小时。反应结束后，加入己烷(100ml)，以完全沉淀出固体产物。离心分离该固体沉淀物，用己烷(50ml)洗涤，然后真空干燥，得到1.4g的产物。然后将其溶解在甲苯和乙醇(9∶1,100ml,棕色溶液)中，并用Dowex酸树脂(50WX8,2.0g)处理2.0-4.0小时。过滤出固体树脂。剩余的溶液进一步用新的Dowex酸树脂(50WX8,1.5g)再搅拌30分钟。离子交换反应结束后，过滤Dowex树脂。从滤液中除去溶剂，所得的固体产物用己烷洗涤，然后真空干燥，得到1-异丁基-3-(邻羟基苯基)-富勒烯并吡咯烷-1-甲酸(900mg)，其为棕色固体。Rf为0.35(薄层色谱，SiO2，甲苯-乙醇/9∶1)；IRmax(KBr)3440(br,s),2957,2929, 2866,1706,1619,1575,1495(w),1446,1387(w),1293(w),1252,1228,1179,1155,1043和650；m/z955(M+)。实施例8合成1-甲基-3-乙基-3,-(邻羟基苯基)-富勒烯并吡咯烷-1-甲酸的E-异构体
在锥形烧瓶中加入L-丙氨酸(1.78g,20.0mmol)、分子筛(4埃)和乙醇(20ml)，然后加入2-羟基丙酰苯(3.0g,20.0mmol)。在回流温度下搅拌反应混合物24.0小时，其中pH为8.0，并使用氢氧化钠作为滴定剂。所得黄色溶液接下来添加至乙酸铜(Ⅱ)(4.0g,20.0mmol)在水-乙醇(15ml,2∶1)中的溶液内，然后再搅拌2.0小时，产生绿色的固体沉淀。过滤该固体，用乙醇和乙醚洗涤，然后真空干燥，得到N-(2-羟基亚丙酰苯基)-L-丙氨酸根水合铜(Ⅱ)络合物(4.0g)。IRmax(KBr)3470(br,s),3305,3245,2981,2933,2880,1622(s),1575,1465,1401,1363,1298,1142,1125,1076,1028,928,857,788,709,672,618和575。
通过注射器在氮气氛下向C60(300mg,0.4mmol)在邻-二氯苯(100ml)内的溶液中添加N-(2-羟基亚丙酰苯基)-L-丙氨酸根水合铜(Ⅱ)络合物(590mg,1.8mmol,4.5当量)在吡啶(30ml)中的溶液。在室温并有三乙胺(0.5ml)存在下搅拌该混合物24小时，以得到包含悬浮棕色固体的溶液。反应结束后，加入己烷(50ml)，以完成固体产物的沉淀。离心分离该固体沉淀物，用己烷(30ml)洗涤，然后真空干燥。然后将其溶解在邻-二氯苯和乙醇(1∶1,40ml)的混合物中，并用Dowex酸树脂(50WX8,1.0g)处理2.0小时。过滤出固体树脂。剩余的溶液进一步用新的Dowex酸树脂(50WX8,1.0g)再搅拌30分钟。离子交换反应结束后，过滤Dowex树脂。从滤液中除去溶剂，所得的固体产物用己烷、CH3CN洗涤，然后真空干燥，得到1-甲基-3-乙基-3’-(邻羟基苯基)-富勒烯并吡咯烷-1-甲酸(310mg)，其为棕色固体。IRmax(KBr)3435(br,s),3089,2933,1722(w),1625(s),1520(w),1413,1364,1308,1168,1118(s),1037(s),1010(s),677和528。用稀盐酸(2.0N)处理1-甲基-3-乙基-3’-(邻羟基苯基)-富勒烯并吡咯烷-1-甲酸，得到包含相应的N-质子化的1-甲基-3-乙基-3’-(邻羟基苯基)-富勒烯并吡咯烷-1-甲酸的游离羧酸。IRmax(KBr)3427(br,s),2950,2800-2500(br,CO2H),1726(CO2H),1637(s),1514,1418(w),1258(w),1205,1119,1038和612。
实施例9合成1-甲基-3-(2,3,4-三羟基苯基)-富勒烯并吡咯烷-1-甲酸的E-异构体
在锥形烧瓶中加入L-丙氨酸(0.98g,10.0mmol)以及水和乙醇(20ml,2∶1)的混合物，并搅拌10分钟，然后加入2,3,4-三羟基苯甲醛(1.54g,10.0mmol)。在40℃下搅拌反应混合物2.0小时。所得黄色溶液接下来添加至乙酸铜(Ⅱ)(2.0g,10.0mmol)在水-乙醇(5.0ml)中的溶液内，然后再搅拌30分钟，产生暗绿色的固体沉淀。过滤该固体，用乙醇和乙醚洗涤，然后真空干燥，得到N-(2,3,4-三羟基亚苄基)-L-丙氨酸根水合铜(Ⅱ)络合物(1.95g)。IRmax(KBr)3322(br),3248(br),2919,2853,1574(s),1484,1443,1399,1320,1278,1187(w),1098,1041(w),791,731,671和519。
通过注射器在氮气氛下向C60(300mg,0.4mmol)在邻-二氯苯(100ml)内的溶液中添加N-(2,3,4-三羟基亚苄基)-L-丙氨酸根水合铜(Ⅱ)络合物(630mg,2.0mmol,5.0当量)在吡啶(30ml)中的溶液。在室温下搅拌该混合物15小时，以得到包含悬浮棕色固体的溶液。反应结束后，加入己烷(50ml)，以完成固体产物的沉淀。离心分离该固体沉淀物，用己烷(30ml)洗涤，然后真空干燥。然后将其溶解在邻-二氯苯和乙醇(1∶1,40ml)的混合物中，并用Dowex酸树脂(50WX8,1.0g)处理2.0小时。过滤出固体树脂。剩余的溶液进一步用新的Dowex酸树脂(50WX8,1.0g)再搅拌30分钟。离子交换反应结束后，过滤Dowex树脂。从滤液中除去溶剂，添加乙醚使固体沉淀。固体沉淀物用己烷洗涤，然后真空干燥，得到1-甲基-3-(2,3,4-三羟基苯基)-富勒烯并吡咯烷-1-甲酸(290mg)，其为棕色固体。IRmax(KBr)3422(br,s),2972,2927,2846,1706(w),1635(s),1447,1374,1314,1162,1013,951和526。用稀盐酸(2.0N)处理1-甲基-3-(2,3,4-三羟基苯基)-富勒烯并吡咯烷-1-甲酸，得到包含相应的N-质子化的1-甲基-3-(2,3,4-三羟基苯基)-富勒烯并吡咯烷-1-甲酸的游离羧酸。IRmax(KBr)3420(br,s),3245(br),2978(w),2932(w),2857(w),2800-2500(br,CO2H),1709(CO2H),1636(s),1448,1403,1178,1129,1037,1011,952和527。实施例10合成1,3-二甲基-N-(对溴苄基)富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸酐
在氮气氛下向1,3-二甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸(220mg,0.25mmol)在邻二氯苯和DMSO(6∶1,50ml)混合物内的溶液中添加五氧化二磷(250mg)。在50℃下搅拌混合物12.0小时，以形成脱水酸酐。在反应结束时，离心分离不溶性的固体。剩余的溶液经过注射器转移至第二个反应烧瓶中，该烧瓶包含对溴苄基氯(66mg,0.3mmol)和三乙胺(0.1ml)。在50℃和氮气氛下再搅拌混合物8.0小时。然后添加乙醚(50ml)，以使固体产物沉淀完全。离心分离固体沉淀，用乙醚(30ml)、水、乙醇、然后乙醚顺序洗涤，接着真空干燥，得到1,3-二甲基-N-(对溴苄基)富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸酐(180mg),其为棕色固体。1H NMR(两个酰胺异构体是等量的)：1.14(s,6H),1.24(s,6H),7.75(dd,4H),8.1 5(dd,4H)；IRmax(KBr)3402(br,s),2984,2925,1787(w),1737(s),1630,1591,1513(w),1399,1255,1173,1094,1071,1008,751和527。
实施例11合成寡聚[1,3-二甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸N-酰胺]
在氮气氛下向1,3-二甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸(220mg,0.25mmol)在邻二氯苯和DMSO(6∶1,50ml)混合物内的溶液中添加五氧化二磷(250mg)。在50℃下搅拌混合物12.0小时，以形成脱水酸酐。在反应结束时，离心分离不溶性的固体。剩余的溶液经过注射器转移至第二个反应烧瓶中，该烧瓶包含1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU,1.0g)。在100℃和氮气氛下再搅拌混合物24.0小时，得到棕黑色溶液。然后添加乙醚(50ml)，以使固体产物沉淀完全。离心分离固体沉淀，用乙醚(30ml)、乙醇、然后乙醚顺序洗涤两次。用在THF中的稀盐酸(2N)处理，用THF洗涤，然后真空干燥，得到寡聚[1,3-二甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸N-酰胺](165mg),其为暗棕色固体。IRmax(KBr)3402(br,s),2931,2861,1712(w),1661(s),1613,1442,1372,1324,1156(s),1036(s),990,675,611。
实施例12合成1,3-二甲基-N-succinamito富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸，C60[C(CH3)CO2H]2NCO-CH2CH2CO2H
在氮气氛下向1,3-二甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸(440mg,0.5mmol)在邻二氯苯和DMSO(6∶1,80ml)混合物内的溶液中添加琥珀酸酐(100mg)和1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU,1.0g)。在30℃下搅拌混合物4.0小时。在反应结束时，用稀盐酸(2N)处理溶液。然后添加乙醚(50ml)，以使固体产物沉淀完全。离心分离固体沉淀，用乙醚(30ml)、水、然后乙醚顺序洗涤两次，接着真空干燥，得到1,3-二甲基-N-succinamito富勒烯并吡咯烷-1,3-二羧酸(480mg)，其为暗棕色固体。IRmax(KBr)3426(br,s),2930,2595(br,CO2H),1752(w),1718(s,CO2H),1626,1402,1180,1086,1000,773(w),653(w),525(w)。实施例13合成三(十六苯胺基)-1,3-二甲基-N-succinamito富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸，C60[C(CH3)CO-(NH-C6H4-N=C6H4=N-C6H4-N-C6H4-)4-H]2NCO-CH2CH2CO-(NH-C6H4-N=C6H4=N-C6H4-NH-C6H4-)4-H
在氮气氛下向1,3-二甲基-N-succinamito富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸，C60[C(CH3)CO2H]2NCO-CH2CH2CO2H(498mg,0.5mmol)在邻二氯苯和DMSO(6∶1,100ml)混合物内的溶液中添加十六苯胺(翠绿亚胺碱形式，2.2g,1.5mmol)、1,3-二环己基碳化二亚胺(DCC,340mg,1.65mmol)和1-羟基苯并三唑(BtOH,223mg,1.65mmol)。在40℃下搅拌混合物24.0小时。在反应结束时，在溶液中添加乙醚(100ml)，以使固体产物沉淀完全。离心分离固体沉淀，用氨水处理，用水和乙醚洗涤两次，接着真空干燥，得到三(十六苯胺基)-1,3-二甲基-N-succinamito富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸(2.5g)，其为暗蓝色固体。IRmax(KBr)3433(br,s),3284,2932(w),2859(w),1596,1506(s),1305,1252,1150,822,749,696,506。
实施例14合成三(甘氨酰甘氨酰基)-1,3-二甲基-N-succinamito富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸，C60[C(CH3)CO-(NHCH2CO-NHCH2CO2H]2NCO-CH2CH2CO-NHCH2CO-NHCH2CO2H
在氮气氛下向1,3-二甲基-N-succinamito富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸，C60[C(CH3)CO2H]2NCO-CH2CH2CO2H(498mg,0.5mmol)在邻二氯苯和DMSO(6∶1,100ml)混合物内的溶液中添加甘氨酰甘氨酸(198mg,1.5mmol)、1,3-二环己基碳化二亚胺(DCC,340mg,1.65mmol)和1-羟基苯并三唑(BtOH,223mg,1.65mmol)。在40℃下搅拌混合物24.0小时。在反应结束时，在溶液中添加乙醚(100ml)，以使固体产物沉淀完全。离心分离固体沉淀，用稀盐酸(2.0N)处理，用水和乙醚洗涤两次，接着真空干燥，得到三(甘氨酰甘氨酰基)-1,3-二甲基-N-succinamito富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸(480mg)，其为暗棕色固体。IRmax(KBr)3431(br,s),2929(w),2860(w),1773,1701,1654(s),1550,1391,1227,1178,1056(w),999(w),527。
实施例15亲水性富勒烯衍生物的高游离基清除效力的检测
黄嘌呤/黄嘌呤氧化酶的酶体系对于产生超氧化物游离基(O2)是特别有效的。超氧化物游离基与细胞色素(Fe+3)C的反应可导致还原细胞色素(Fe+2)C的产生，该还原产物在550nm处表现出可观的光吸收。因此，还原细胞色素(Fe+2)C之检测到的光吸收强度与细胞色素(Fe+3)C反应的超氧化物游离基的量有相关关系。亲水性富勒烯衍生物在生物介质中清除超氧化物游离基则抑制了还原细胞色素(Fe+2)C的形成，并由此降低了550nm处的光吸收度。
在一个试验中，将黄嘌呤(50M)添加在生理介质(3ml)中，该介质的pH为7.8，并包含细胞色素C(10M)、乙二胺四乙酸(EDTA)(10mM)和磷酸盐缓冲液(50mM)。在该混合物中添加黄嘌呤氧化酶，该酶的量足以诱导每5分钟0.025单位的550nm处的光吸收(McCord等人，J.Biol.Chem.1969,244,6049)。随后，分别添加浓度为0、5.0、10.0、25.0、50和100M在实施例12中制得的1,3-二甲基-N-succinamito富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸，C60[C(CH3)CO2H]2NCO-CH2CH2CO2H,并记录还原细胞色素C的吸收强度。在1,3-二甲基-N-succinamito富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸的剂量为25和100M时，还原细胞色素C分别快速下降约为对照的50％和20％。这些结果足以证实1,3-二甲基-N-succinamito富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸抑制细胞色素C的还原，即有效清除超氧化物游离基。
实施例16
体外研究了在上述实施例12中制得的1,3-二甲基-N-succinamito富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸，C60[C(CH3)CO2H]2NCO-CH2CH2CO2H在光照射时对纤维肉瘤肿瘤细胞的生长抑制作用。
纤维肉瘤肿瘤细胞(0.5ml,4×104/ml,CCRC 60037)在24孔板上于MEM培养基中生长24小时。在24小时的时间内用浓度为0.0、2.5、5.0、7.5和10.0M的1,3-二甲基-N-succinamito富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸处理。除去MEM培养基，并用新的培养基(1.0ml)替换。含细胞的板暴露于荧光光源(27W)，距离为5-6cm，时间为10、20、40和60分钟。所述板然后在培养箱中于37℃下保持48小时。通过MTT分析法使用540nm处的光吸收对各板的细胞存活率进行测量。数据表明在使用浓度仅为2.5M的1,3-二甲基-N-succinamito富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸、光照射时间超过20分钟时，肿瘤细胞数量快速下降。这些结果证实在光照射时对纤维肉瘤肿瘤细胞具有非常高的生长抑制效力。
通过以上描述，本领域技术人员可容易地确定本发明的基本特征，而且在不偏离本发明的精髓和范围的情况下，还可对本发明进行各种改变和改进，使其适应各种应用和条件。因此，其他实施方案也在权利要求书的范围内。

Claims (60)

1、式(Ⅰ)的化合物或其盐：式中：Ff是F(-K)m(-Y-Z)q，其中F是富勒烯芯；各K独立地是-OH、-SH、-NH2、-NHOH、-SO3H、-OSO3H、-CO2H、-CONH2、-CONHNH2、-P(OH)3、-PO(OH)2、-O-PO(OH)2、-O-PO(OH)-O-PO(OH)2、-O-PO(O-)-O-CH2CH2-NH3 +、-O-PO(O-)-O-CH2CH2-NH+(CH3)3、-糖苷、-OCH3、-OCH2(CHOH)4-CH2OH、-OCH2(CHOH)2-CH2OH、-NH-CH2-CO2H、-[CH(CO2H)-CH2]1-100-OH、-[CH(CO2Ra)-CH2]1-100-OH、-[C(CH3)(CO2H)-CH2]1-100-OH、-[C(CH3)(CO2Ra)-CH2]1-100-OH、-N(OH)2、-NH3 +、-N+H2Ra、-N+HRaRb或-N+RaRbRc；各Y是-A-B，其中A是-O-、-NH-、-S-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-O-CO-NH-、-NH-CO-NH-、-CO-NH-或-NH-CO-；而B是-Ra-O-[Si(CH3)2-O-]1-100、C1-2000烷基、C6-40芳基、C7-2000烷基芳基、C7-2000芳基烷基、(C1-30烷基醚)1-100、(C6-40芳基醚)1-100、(C7-2000烷基芳基醚)1-100、(C7-2000芳基烷基醚)1-100、(C1-30烷基硫醚)1-100、(C6-40芳基硫醚)1-100、(C7-2000烷基芳基硫醚)1-100、(C7-2000芳基烷基硫醚)1-100、(C2-50烷基酯)1-100、(C7-2000芳基酯)1-100、(C8-2000烷基芳基酯)1-100、(C8-2000芳基烷基酯)1-100、-Ra-CO-O-(C1-30烷基醚)1-100、-Ra-CO-O-(C6-40芳基醚)1-100、-Ra-CO-O-(C7-2000烷基芳基醚)1-100、-Ra-CO-O-(C7-2000芳基烷基醚)1-100、(C4-50烷基氨基甲酸酯)1-100、(C14-60芳基氨基甲酸酯)1-100、(C10-2000烷基芳基氨基甲酸酯)1-100、(C10-2000芳基烷基氨基甲酸酯)1-100、(C5-50烷基脲)1-100、(C14-60芳基脲)1-100(C10-2000烷基芳基脲)1-100、(C10-2000芳基烷基脲)1-100、(C2-50烷基酰胺)1-100、(C7-60芳基酰胺)1-100、(C8-2000烷基芳基酰胺)1-100、(C8-2000芳基烷基酰胺)1-100、(C3-30烷基酸酐)1-100、(C8-50芳基酸酐)1-100、(C9-2000烷基芳基酸酐)1-100、(C9-2000芳基烷基酸酐)1-100、(C2-30烷基碳酸酯)1-100、(C7-50芳基碳酸酯)1-100、(C8 -2000烷基芳基碳酸酯)1-100、(C8-2000芳基烷基碳酸酯)1-100、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C1-30烷基醚、C6 -40芳基醚、C7-2000烷基芳基醚、或C7-2000芳基烷基醚)1-100、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C2-50烷基酯、C7 -60芳基酯、C8-2000烷基芳基酯、或C8-2000芳基烷基酯)1-100、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C1-30烷基醚、C6 -40芳基醚、C7-2000烷基芳基醚、或C7-2000芳基烷基醚)1-100-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C2-50烷基酯、C7-60芳基酯、C8-2000烷基芳基酯、或C8-2000芳基烷基酯)1-100-Rc-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C1-30烷基醚、C6-40芳基醚、C7-2000烷基芳基醚、或C7-2000芳基烷基醚)1-100、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C2-50烷基酯、C7-60芳基酯、C8-2000烷基芳基酯、或C8-2000芳基烷基酯)1-100、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C1-30烷基醚、C6-40芳基醚、C7-2000烷基芳基醚、或C7-2000芳基烷基醚)1-100-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C2-50烷基酯、C7-60芳基酯、C8-2000烷基芳基酯、或C8-2000芳基烷基酯)1-100-Rc-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-NH-(C2 -50烷基酰胺、C7-60芳基酰胺、C8-2000烷基芳基酰胺、或C8-2000芳基烷基酰胺)1-100、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-NH-(C2-50烷基酰胺、C7-60芳基酰胺、C8-2000烷基芳基酰胺、或C8 -2000芳基烷基酰胺)1-100、或者一个键；Z分别独立地是-G-D，其中G是-Ra-、-Ra-Ar-、-Ar-Ra-、或-Ar-，而D是-H、-OH、-SH、-NH2、-NHOH、-SO3H、-OSO3H、-CO2H、-CONH2、-CONHNH2、-CH(NH2)-CO2H、-NH-CH2-CO2H、-P(OH)3、-PO(OH)2、-O-PO(OH)2、-O-PO(OH)-O-PO(OH)2、-O-PO(O-)-O-CH2CH2NH3 +、-O-PO(O-)-O-CH2CH2N+(CH3)3、-糖苷、-寡糖苷、-CO-糖苷、-CO-寡糖苷、-OCH3、-OCH2(CHOH)4-CH2OH、-OCH2(CHOH)2-CH2OH、-CO-OCH2(CHOH)4-CH2OH、-C6H3(OH)2、-N(CH2CO2H)2、-CO-N(CH2CO2H)2、-CO-NH-C(CH2CH2CO2H)3、-CO-NH-C(CH2CH2OH)3、-[CH2-CH(CO2Ra)]1-100-H、-NH3 +、-N+H2Ra、-N+HRaRb、或-N+RaRbRc；Ra、Rb和Rc分别独立地是C1-20烷基，而Ar是芳基；q是0-30，而m是0-30，其条件是，q和m的总和为0-30；R1和R4分别独立地是=O或者C1-20烃基；R2和R5分别独立地是C1-20烃基，其中R1和R2、或者R4和R5可连接在一起形成C6-40芳基，该芳基任选地被以下基团取代：卤素、-OH、-NHNH2、-NH2OH、-NH-CH2-CO2H、-CH2-CH2-D、-CH2-B-Z、-CO-CH2-D、-CO-B-Z、-O-B-Z、或者-NH-B-Z；B、D和Z的定义如上所述；R3和R6分别独立地是-H、-CH2-D、-B-Z、-G-E、-G-CO-E、或者氨基酸的侧链；B、D和Z的定义如上所述，而且E是E1、E2或E3，其中E1是Y1、Y2-氨基、(Y1,Y2-烷基)-氨基、Y1,Y2-亚乙基二氨基、(二羟甲基)烷基氨基、(X1,X3-芳基)氨基、或者X1,X3-芳基氧基；E2是Y1,Y2-烷氧基、(Y1,Y2-氨基)烷氧基、(Y1,Y2,Y3-芳基)氧基、(二羟基烷基)-芳基氧基、(Y1,Y2,Y3-烷基)氨基、(Y1,Y2,Y3-芳基)氨基、二羟基烷基氨基、Y1,Y2,Y3-烷氧基、(三羟基烷基)烷氧基、(三羟基烷基)烷基氨基、(二羧基烷基)氨基、(Y1,Y2,Y3-烷基)硫基、(X1,X3-芳基)硫基、(Y1,Y2-烷基)硫基、(二羟基烷基)硫基、Y1,Y2-二羰基烷基、或者三(Y1,Y2,Y3-甲基氨基羧基乙基)甲基氨基；而E3是((糖苷基)氧代杂芳基)氨基、((糖苷基)氧代芳基)氨基、(X1,X2,X3-杂芳基)氨基、(X1-二芳基酮)氨基、(X,X1-氧代芳基)氨基、(X,X1-二氧代芳基)氨基、(Y1-烷基，Y2-烷基二氧代杂芳基)氨基、(Y1-烷基，Y2-烷基二氧代芳基)氨基、(二(Y1,Y2-甲基)二氧代杂芳基)氨基、(二(Y1,Y2-甲基)二氧代芳基)氨基、((糖苷基)杂芳基)氨基、((糖苷基)芳基)氨基、((羧基乙酰基烷基)氧代杂芳基)氨基、((羧基乙酰基烷基)氧代芳基)氨基、((异丙基氨基羟基烷氧基)芳基)氨基、(X1,X2,X3-烷基芳基)氨基、(X1,X2,X3-杂芳基)氧基、(异丙基氨基羟基烷基)芳基氧基、(X1,X2,X3-氧代杂芳基)氧基、(X1,X2,X3-氧代芳基)氧基、(X1,Y1-氧代杂芳基)氧基、(X1-二芳基酮)氧基、(X,X1-氧代芳基)氧基、(X1,X2-二氧代芳基)氧基、(Y1,Y2，二-氨基二羟基)烷基、(X1,X2-杂芳基)硫基、((三羧基烷基)亚乙基二氨基)烷氧基、(X1,X2-氧代芳基)硫基、(X1,X2-二氧代芳基)硫基、(糖苷基杂芳基)硫基、(糖苷基芳基)硫基、Y1-烷基(硫代羰基)硫基、Y1,Y2-烷基(硫代羰基)硫基、Y1,Y2,Y3-烷基(硫代羰基)硫基、(Y1,Y2-氨基硫代羰基)硫基、(吡喃糖基)硫基、半胱氨酰基、酪氨酰基、(苯基丙氨酰基)氨基、(二羧基烷基)硫基、(氨基芳基)1-100氨基、(吡喃糖基)氨基、(Y1-氨基芳基)1-100氨基、(氨基(磺基芳基))1 -100氨基、肽基、胸苷基、尿苷基、鸟苷基、腺苷基、胆甾烯基、或生物素基烷氧基；其中X是卤素；X1、X2和X3分别独立地是-Y1、-O-Y1、-S-Y1、-NH-Y1、-CO-O-Y1、-O-CO-Y1、-CO-NH-Y1、-CO-NY1Y2、-NH-CO-Y1、-SO2-Y1、-CHY1Y2或-NY1Y2；Y1、Y2和Y3分别独立地是-Z或-B-Z；x和y分别独立地是O或1；而s是1-6；其条件是，当x为0时，R1是=O；当y为0时，R4是=O；当x为1时，R1和R2连接在一起形成C6-40芳基；而且当y为1时，R4和R5连接在一起形成C6-40芳基。
2、如权利要求1所述的化合物，其中x和y中至少一个是1。
3、如权利要求2所述的化合物，其中R1和R2或者R4和R5可连接在一起形成苯环。
4、如权利要求3所述的化合物，其中F是C60、C61、C62、C63、C64、C65、C70、C76、C78、C82、C84、或C92、或者La@Cn、Ho@Cn、Gd@Cn、或Er@Cn，其中n为60、74或82。
5、如权利要求3所述的化合物，其中q与m的和为0-20。
6、如权利要求3所述的化合物，其中K分别独立地是-SH、-NHOH、-SO3H、-OSO3H、-CONH2、-CONHNH2、-P(OH)3、-PO(OH)2、-O-PO(OH)2、-O-PO(OH)-O-PO(OH)2、-O-PO(O-)-O-CH2CH2-NH3 +、-糖苷、-O-CH2-(CHOH)4-CH2OH、-O-CH2-(CHOH)2-CHOH、-N+HRaRb或N+HRaRbRc。
7、如权利要求3所述的化合物，其中D是-SH、-NHOH、-SO3H、-OSO3H、-CONH2、-CONHNH2、-P(OH)3、-PO(OH)2、-O-PO(OH)2、-O-PO(OH)-O-PO(OH)2、-O-PO(O-)-O-CH2CH2-NH3 +、-糖苷、-寡糖苷、-CO-糖苷、-CO-寡糖苷、-O-CH2-(CHOH)4-CH2OH、-O-CH2-(CHOH)2-CHOH、-N+HRaRb或N+HRaRbRc。
8、如权利要求3所述的化合物，其中x和y中仅有一个是1。
9、如权利要求8所述的化合物，其中x是1,y是0，而且R1和R2连接在一起形成苯环。
10、如权利要求9所述的化合物，其中R3是-H、-B-Z、-G-E或-G-CO-E。
11、如权利要求9所述的化合物，其中R6是-G-E、-G-CO-E或氯基酸的侧链。
12、如权利要求13所述的化合物，其中R6是以下氨基酸的侧链：丙氨酸、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸、卤代苯丙氨酸、羟基苯丙氨酸、甘氨酸、组氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、精氨酸、丝氨酸、苏氨酸、缬氨酸、色氨酸、酪氨酸、2-氨基丁酸、卤代苯丙氨酸、环己基丙氨酸、瓜氨酸、高瓜氨酸、高丝氨酸、正亮氨酸、正缬氨酸、或鸟氨酸。
13、如权利要求12所述的化合物，其中R3是-H、-B-Z、-G-E或-G-CO-E。
14、如权利要求13所述的化合物，其中F是C60，而q与m的和为0-20。
15、如权利要求14所述的化合物，其中所述化合物是以下化合物的E-异构体：1-二甲基-3-羟基苯基甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸、1-甲基-3-(3,4-二羟基苯基)甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸、1-异丁基-3-(邻羟基苯基)甲基-富勒烯并吡咯烷-1-甲酸、1-甲基-3-乙基-3’-(邻羟基苯基)-富勒烯并吡咯烷-1-甲酸、或者1-甲基-3-(2,3,4-三羟基苯基)-富勒烯并吡咯烷-1-甲酸。
16、如权利要求1所述的化合物，其中x和y都是0。
17、如权利要求16所述的化合物，其中F是C60、C61、C62、C63、C64、C65、C70、C76、C78、C82、C84、或C92、或者La@Cn、Ho@Cn、Gd@Cn、或Er@Cn，其中n为60、74或82。
18、如权利要求16所述的化合物，其中q与m的和为0-20。
19、如权利要求16所述的化合物，其中K分别独立地是-SH、-NHOH、-SO3H、-OSO3H、-CONH2、-CONHNH2、-P(OH)3、-PO(OH)2、-O-PO(OH)2、-O-PO(OH)-O-PO(OH)2、-O-PO(O-)-O-CH2CH2-NH3 +、-糖苷、-O-CH2-(CHOH)4-CH2OH、-O-CH2-(CHOH)2-CHOH、-N+HRaRb或N+HRaRbRc。
20、如权利要求16所述的化合物，其中D是-SH、-NHOH、-SO3H、-OSO3H、-CONH2、-CONHNH2、-P(OH)3、-PO(OH)2、-O-PO(OH)2、-O-PO(OH)-O-PO(OH)2、-O-PO(O-)-O-CH2CH2-NH3 +、-糖苷、-寡糖苷、-CO-糖苷、-CO-寡糖苷、-O-CH2-(CHOH)4-CH2OH、-O-CH2-(CHOH)2-CHOH、-N+HRaRb或N+HRaRbRc。
21、如权利要求16所述的化合物，其中R3和R6是分别独立地是-B-Z、-G-E、-G-CO-E、或者以下氨基酸的侧链：丙氨酸、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸、卤代苯丙氨酸、羟基苯丙氨酸、甘氨酸、组氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、精氨酸、丝氨酸、苏氨酸、缬氨酸、色氨酸、酪氨酸、2-氨基丁酸、卤代苯丙氨酸、环己基丙氨酸、瓜氨酸、高瓜氨酸、高丝氨酸、正亮氨酸、正缬氨酸、或鸟氨酸。
22、如权利要求21所述的化合物，其中F是C60，而q与m的和为0-20。
23、如权利要求22所述的化合物，其中所述化合物是以下化合物的E-异构体：1,3-二甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸、富勒烯并吡咯烷-1,3-二(3-丙酸)-1,3二甲酸、1-甲基-3-硫甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸、或者1-甲基-3-羟甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸。
24、制备式(Ⅰ)化合物或其盐的方法，
Figure A0110940100121
式中：Ff是F(-K)m(-Y-Z)q，其中F是富勒烯芯；各K独立地是-OH、-SH、-NH2、-NHOH、-SO3H、-OSO3H、-CO2H、-CONH2、-CONHNH2、-P(OH)3、-PO(OH)2、-O-PO(OH)2、-O-PO(OH)-O-PO(OH)2、-O-PO(O-)-O-CH2CH2-NH3 +、-O-PO(O-)-O-CH2CH2-NH+(CH3)3、-糖苷、-OCH3、-OCH2(CHOH)4-CH2OH、-OCH2(CHOH)2-CH2OH、-NH-CH2-CO2H、-[CH(CO2H)-CH2]1-100-OH、-[CH(CO2Ra)-CH2]1-100-OH、-[C(CH3)(CO2H)-CH2]1-100-OH、-[C(CH3)(CO2Ra)-CH2]1-100-OH、-N(OH)2、-NH3 +、-N+H2Ra、-N-HRaRb或-N+RaRbRc；各Y是-A-B，其中A是-O-、-NH-、-S-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-O-CO-NH-、-NH-CO-NH-、-CO-NH-或-NH-CO-；而B是-Ra-O-[Si(CH3)2-O-]1-100、C1-2000烷基、C6-40芳基、C7-2000烷基芳基、C7-2000芳基烷基、(C1-30烷基醚)1-100、(C6-40芳基醚)1-100、(C7-2000烷基芳基醚)1-100、(C7-2000芳基烷基醚)1-100、(C1-30烷基硫醚)1-100、(C6-40芳基硫醚)1-100、(C7-2000烷基芳基硫醚)1-100、、(C7-2000芳基烷基硫醚)1-100、(C2-50烷基酯)1-100、(C7-2000芳基酯)1-100、(C8-2000烷基芳基酯)1-100、(C8-2000芳基烷基酯)1-100、-Ra-CO-O-(C1-30烷基醚)1-100、-Ra-CO-O-(C6-40芳基醚)1-100、-Ra-CO-O-(C7-2000烷基芳基醚)1-100、-Ra-CO-O-(C7-2000芳基烷基醚)1-100、(C4-50烷基氨基甲酸酯)1-100、(C14-60芳基氨基甲酸酯)1-100、(C10-2000烷基芳基氨基甲酸酯)1-100、(C10-2000芳基烷基氨基甲酸酯)1-100、(C5-50烷基脲)1-100、(C14-60芳基脲)1-100、(C10-2000烷基芳基脲)1-100、(C10-2000芳基烷基脲)1-100、(C2-50烷基酰胺)1-100、(C7-60芳基酰胺)1-100、(C8-2000烷基芳基酰胺)1-100、(C8-2000芳基烷基酰胺)1-100、(C3-30烷基酸酐)1-100、(C8-50芳基酸酐)1-100、(C9-2000烷基芳基酸酐)1-100、(C9-2000芳基烷基酸酐)1-100、(C2-30烷基碳酸酯)1-100、(C7-50芳基碳酸酯)1-100、(C8 -2000烷基芳基碳酸酯)1-100、(C8-2000芳基烷基碳酸酯)1-100、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C1-30烷基醚、C6 -40芳基醚、C7-2000烷基芳基醚、或C7-2000芳基烷基醚)1-100、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C2-50烷基酯、C7 -60芳基酯、C8-2000烷基芳基酯、或C8-2000芳基烷基酯)1-100、、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C1-30烷基醚、C6 -40芳基醚、C7-2000烷基芳基醚、或C7-2000芳基烷基醚)1-100-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C2-50烷基酯、C7-60芳基酯、C8-2000烷基芳基酯、或C8-2000芳基烷基酯)1-100-Rc-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C1-30烷基醚、C6-40芳基醚、C7-2000烷基芳基醚、或C7-2000芳基烷基醚)1-100、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C2-50烷基酯、C7-60芳基酯、C8-2000烷基芳基酯、或C8-2000芳基烷基酯)1-100、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C1-30烷基醚、C6-40芳基醚、C7-2000烷基芳基醚、或C7-2000芳基烷基醚)1-100-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C2-50烷基酯、C7-60芳基酯、C8-2000烷基芳基酯、或C8-2000芳基烷基酯)1-100-Rc-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-NH-(C2 -50烷基酰胺、C7-60芳基酰胺、C8-2000烷基芳基酰胺、或C8-2000芳基烷基酰胺)1-100、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-NH-(C2-50烷基酰胺、C7-60芳基酰胺、C8-2000烷基芳基酰胺、或C8 -2000芳基烷基酰胺)1-100、或者一个键；Z分别独立地是-G-D，其中G是-Ra-、-Ra-Ar-、-Ar-Ra-、或-Ar-，而D是-H、-OH、-SH、-NH2、-NHOH、-SO3H、-OSO3H、-CO2H、-CONH2、-CONHNH2、-CH(NH2)-CO2H、-NH-CH2-CO2H、-P(OH)3、-PO(OH)2、-O-PO(OH)2、-O-PO(OH)-O-PO(OH)2、-O-PO(O-)-O-CH2CH2NH3 +、-O-PO(O-)-O-CH2CH2N+(CH3)3、-糖苷、-寡糖苷、-CO-糖苷、-CO-寡糖苷、-OCH3、-OCH2(CHOH)4-CH2OH、-OCH2(CHOH)2-CH2OH、-CO-OCH2(CHOH)4-CH2OH、-C6H3(OH)2、-N(CH2CO2H)2、-CO-N(CH2CO2H)2、-CO-NH-C(CH2CH2CO2H)3、-CO-NH-C(CH2CH2OH)3、-[CH2-CH(CO2Ra)]1 -100-H、-NH3 +、-N+H2Ra、-N+HRaRb、或-N+RaRbRc；Ra、Rb和Rc分别独立地是C1-20烷基，而Ar是芳基；q是0-30，而m是0-30，其条件是，q和m的总和为0-30；R1和R4分别独立地是=O或者C1-20烃基；而且R2和R5分别独立地是C1-20烃基，其中R1和R2、或者R4和R5可连接在一起形成C6-40芳基，该芳基任选地被以下基团取代：卤素、-OH、-NHNH2-NH2OH、-NH-CH2-CO2H、-CH2-CH2-D、-CH2-B-Z、-CO-CH2-D、-CO-B-Z、-O-B-Z、或者-NH-B-Z；B、D和Z的定义分别如上所述；R3和R6分别独立地是-H、-CH2-D、-B-Z、-G-E、-G-CO-E、或者氨基酸的侧链；B、D和Z的定义分别如上所述，而且E是E1、E2或E3，其中E1是Y1、Y2-氨基、(Y1,Y2-烷基)-氨基、Y1,Y2-亚乙基二氨基、(二羟甲基)烷基氨基、(X1,X3-芳基)氨基、或者X1,X3-芳基氧基；E2是Y1,Y2-烷氧基、(Y1,Y2-氨基)烷氧基、(Y1,Y2,Y3-芳基)氧基、(二羟基烷基)-芳基氧基、(Y1,Y2,Y3-烷基)氨基、(Y1,Y2,Y3-芳基)氨基、二羟基烷基氨基、Y1,Y2,Y3-烷氧基、(三羟基烷基)烷氧基、(三羟基烷基)烷基氨基、(二羧基烷基)氨基、(Y1,Y2,Y3-烷基)硫基、(X1,X3-芳基)硫基、(Y1,Y2-烷基)硫基、(二羟基烷基)硫基、Y1,Y2-二羰基烷基、或者三(Y1,Y2,Y3-甲基氨基羧基乙基)甲基氨基；而E3是((糖苷基)氧代杂芳基)氨基、((糖苷基)氧代芳基)氨基、(X1,X2,X3-杂芳基)氨基、(X1-二芳基酮)氨基、(X,X1-氧代芳基)氨基、(X,X1-二氧代芳基)氨基、(Y1-烷基，Y2-烷基二氧代杂芳基)氨基、(Y1-烷基，Y2-烷基二氧代芳基)氨基、(二(Y1,Y2-甲基)二氧代杂芳基)氨基、(二(Y1,Y2-甲基)二氧代芳基)氨基、((糖苷基)杂芳基)氨基、((糖苷基)芳基)氨基、((羧基乙酰基烷基)氧代杂芳基)氨基、((羧基乙酰基烷基)氧代芳基)氨基、((异丙基氨基羟基烷氧基)芳基)氨基、(X1,X2,X3-烷基芳基)氨基、(X1,X2,X3-杂芳基)氧基、(异丙基氨基羟基烷基)芳基氧基、(X1,X2,X3-氧代杂芳基)氧基、(X1,X2,X3-氧代芳基)氧基、(X1,Y1-氧代杂芳基)氧基、(X1-二芳基酮)氧基、(X,X1-氧代芳基)氧基、(X1,X2-二氧代芳基)氧基、(Y1,Y2，二-氨基二羟基)烷基、(X1,X2-杂芳基)硫基、((三羧基烷基)亚乙基二氨基)烷氧基、(X1,X2-氧代芳基)硫基、(X1,X2-二氧代芳基)硫基、(糖苷基杂芳基)硫基、(糖苷基芳基)硫基、Y1-烷基(硫代羰基)硫基、Y1,Y2-烷基(硫代羰基)硫基、Y1,Y2,Y3-烷基(硫代羰基)硫基、(Y1,Y2-氨基硫代羰基)硫基、(吡喃糖基)硫基、半胱氨酰基、酪氨酰基、(苯基丙氨酰基)氨基、(二羧基烷基)硫基、(氨基芳基)1-100氨基、(吡喃糖基)氨基、(Y1-氨基芳基)1-100氨基、(氨基(磺基芳基))1 -100氨基、肽基、胸苷基、尿苷基、鸟苷基、腺苷基、胆甾烯基、或生物素基烷氧基；其中X是卤素；X1、X2和X3分别独立地是-Y1、-O-Y1、-S-Y1、-NH-Y1、-CO-O-Y1、-O-CO-Y1、-CO-NH-Y1、-CO-NY1Y2、-NH-CO-Y1、-SO2-Y1、-CHY1Y2或-NY1Y2；Y1、Y2和Y3分别独立地是-Z或-B-Z；x和y分别独立地是0或1；而s是1-6；其条件是，当x为0时，R1是=O；当y为0时，R4是=O；当x为1时，R1和R2连接在一起形成C6-40芳基；而且当y为1时，R4和R5连接在一起形成C6-40芳基；
该方法包括使式(Ⅱ)的化合物：其中M是Cu、Mn、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Os、Zn、Cr、Ti或Zr离子，与式F(-K)m(-Y-Z)q的富勒烯化合物Ff进行反应，其中q和m的总和为0，以形成式(Ⅲ)的化合物，从式(Ⅲ)的化合物中除去M，形成式(Ⅰ)的化合物，其中q和m的总和为0；以及
任选地用硝化或硫酸化剂处理其中q和m的总和为0的式(Ⅰ)化合物，形成硝基富勒烯或环硫酸化富勒烯，然后使硝基富勒烯或环硫酸化富勒烯与亲核试剂接触，形成其中q和m的总和大于0的式(Ⅰ)化合物。
25、如权利要求24所述的方法，其中x和y中仅有一个为0。
26、如权利要求25所述的方法，其中x是1,y是0，而且R1和R2连接在一起形成苯环。
27、如权利要求24所述的方法，其中x和y都是0。
28、如权利要求24所述的方法，其中M是铜离子。
29、如权利要求24所述的方法，其中式(Ⅱ)的化合物是通过式(Ⅳ)的化合物与金属盐MX的反应来制备的：在MX中，M如上所定义，而X是阴离子。
30、如权利要求29所述的方法，其中X是卤素、硫酸根、硝酸根或乙酸根。
31、如权利要求29所述的方法，其中式(Ⅳ)的化合物是通过式(Ⅴ)的化合物与式(Ⅵ)的化合物反应来制备的：
Figure A0110940100192
32、如权利要求31所述的方法，其中R3和R6分别独立地是-H、-B-Z、-G-E、-G-CO-E、或者氨基酸的侧链，而B、E、G、和Z的定义如上所述。
33、式(Ⅶ)的化合物或其盐：
Figure A0110940100201
式中：Ff是F(-K)m(-Y-Z)q，其中F是富勒烯芯；各K独立地是-OH、-SH、-NH2、-NHOH、-SO3H、-OSO3H、-CO2H、-CONH2、-CONHNH2、-P(OH)3、-PO(OH)2、-O-PO(OH)2、-O-PO(OH)-O-PO(OH)2、-O-PO(O-)-O-CH2CH2-NH3 +、-O-PO(O-)-O-CH2CH2-NH+(CH3)3、-糖苷、-OCH3、-OCH2(CHOH)4-CH2OH、-OCH2(CHOH)2-CH2OH、-NH-CH2-CO2H、-[CH(CO2H)-CH2]1-100-OH、-[CH(CO2Ra)-CH2]1-100-OH、-[C(CH3)(CO2H)-CH2]1-100-OH、-[C(CH3)(CO2Ra)-CH2]1-100-OH、-N(OH)2、-NH3 +、-N+H2Ra、-N+HRaRb或-N+RaRbRc；各Y是-A-B，其中A是-O-、-NH-、-S-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-O-CO-NH-、-NH-CO-NH-、-CO-NH-或-NH-CO-；而B是-Ra-O-[Si(CH3)2-O-]1-100、C1-2000烷基、C6-40芳基、C7-2000烷基芳基、C7-2000芳基烷基、(C1-30烷基醚)1-100、(C6-40芳基醚)1-100、(C7-2000烷基芳基醚)1-100、(C7-2000芳基烷基醚)1-100、(C1-30烷基硫醚)1-100、(C6-40芳基硫醚)1-100、(C7-2000烷基芳基硫醚)1-100、(C7-2000芳基烷基硫醚)1-100、(C2-50烷基酯)1-100、(C7-2000芳基酯)1-100、(C8-2000烷基芳基酯)1-100、(C8-2000芳基烷基酯)1-100、-Ra-CO-O-(C1-30烷基醚)1-100、-Ra-CO-O-(C6-40芳基醚)1-100、-Ra-CO-O-(C7-2000烷基芳基醚)1-100、-Ra-CO-O-(C7-2000芳基烷基醚)1-100、(C4-50烷基氨基甲酸酯)1-100、(C14-60芳基氨基甲酸酯)1-100、(C10-2000烷基芳基氨基甲酸酯)1-100、(C10-2000芳基烷基氨基甲酸酯)1-100、(C5-50烷基脲)1-100、(C14-60芳基脲)1-100、(C10-2000烷基芳基脲)1-100、(C10-2000芳基烷基脲)1-100、(C2-50烷基酰胺)1-100、(C7-60芳基酰胺)1-100、(C8-2000烷基芳基酰胺)1-100、(C8-2000芳基烷基酰胺)1-100、(C3-30烷基酸酐)1-100、(C8-50芳基酸酐)1-100、(C9-2000烷基芳基酸酐)1-100、(C9-2000芳基烷基酸酐)1-100、(C2-30烷基碳酸酯)1-100、(C7-50芳基碳酸酯)1-100、(C8 -2000烷基芳基碳酸酯)1-100、(C8-2000芳基烷基碳酸酯)1-100、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C1-30烷基醚、C6 -40芳基醚、C7-2000烷基芳基醚、或C7-2000芳基烷基醚)1-100、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C2-50烷基酯、C7 -60芳基酯、C8-2000烷基芳基酯、或C8-2000芳基烷基酯)1-100、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C1-30烷基醚、C6 -40芳基醚、C7-2000烷基芳基醚、或C7-2000芳基烷基醚)1-100-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C2-50烷基酯、C7-60芳基酯、C8-2000烷基芳基酯、或C8-2000芳基烷基酯)1-100-Rc-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C1-30烷基醚、C6-40芳基醚、C7-2000烷基芳基醚、或C7-2000芳基烷基醚)1-100、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C2-50烷基酯、C7-60芳基酯、C8-2000烷基芳基酯、或C8-2000芳基烷基酯)1-100、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C1-30烷基醚、C6-40芳基醚、C7-2000烷基芳基醚、或C7-2000芳基烷基醚)1-100-CO-NH-(Rb或Rb-Ar-)-NH-CO-O-、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C2-50烷基酯、C7-60芳基酯、C8-2000烷基芳基酯、或C8-2000芳基烷基酯)1-100-Rc-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-NH-(C2 -50烷基酰胺、C7-60芳基酰胺、C8-2000烷基芳基酰胺、或C8-2000芳基烷基酰胺)1-100、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-NH-(C2-50烷基酰胺、C7-60芳基酰胺、C8-2000烷基芳基酰胺、或C8 -2000芳基烷基酰胺)1-100、或者一个键；Z分别独立地是-G-D，其中G是-Ra-、-Ra-Ar-、-Ar-Ra-、或-Ar-，而D是-H、-OH、-SH、-NH2、-NHOH、-SO3H、-OSO3H、-CO2H、-CONH2、-CONHNH2、-CH(NH2)-CO2H、-NH-CH2-CO2H、-P(OH)3、-PO(OH)2、-O-PO(OH)2、-O-PO(OH)-O-PO(OH)2、-O-PO(O-)-O-CH2CH2NH3 +、-O-PO(O-)-O-CH2CH2N+(CH3)3、-糖苷、-寡糖苷、-CO-糖苷、-CO-寡糖苷、-OCH3、-OCH2(CHOH)4-CH2OH、-OCH2(CHOH)2-CH2OH、-CO-OCH2(CHOH)4-CH2OH、-C6H3(OH)2、-N(CH2CO2H)2、-CO-N(CH2CO2H)2、-CO-NH-C(CH2CH2CO2H)3、-CO-NH-C(CH2CH2OH)3、-[CH2-CH(CO2Ra)]1 -100-H、-NH3 +、-N+H2Ra、-N+HRaRb、或-N+RaRbRc,Ra、Rb和Rc分别独立地是C1-20烷基，而Ar是芳基；q是0-30，而m是0-30，其条件是，q和m的总和为0-30；R1和R4分别独立地是=O或者C1-20烃基；而且R2和R5分别独立地是C1-20烃基，其中R1和R2、或者R4和R5可连接在-起形成C6-40芳基，该芳基任选地被以下基团取代：卤素、-OH、-NHNH2、-NH2OH、-NH-CH2-CO2H、-CH2-CH2-D、-CH2-B-Z、-CO-CH2-D、-CO-B-Z、-O-B-Z、或者-NH-B-Z；B、D和Z的定义分别如上所述；R3和R6分别独立地是-H、-CH2-D、-B-Z、-G-E、-G-CO-E、或者氨基酸的侧链；B、D和Z的定义分别如上所述，而且E是E1、E2或E3，其中E1是Y1、Y2-氨基、(Y1,Y2-烷基)-氨基、Y1,Y2-亚乙基二氨基、(二羟甲基)烷基氨基、(X1,X3-芳基)氨基、或者X1,X3-芳基氧基：E2是Y1,Y2-烷氧基、(Y1,Y2-氨基)烷氧基、(Y1,Y2,Y3-芳基)氧基、(二羟基烷基)-芳基氧基、(Y1,Y2,Y3-烷基)氨基、(Y1,Y2,Y3-芳基)氨基、二羟基烷基氨基、Y1,Y2,Y3-烷氧基、(三羟基烷基)烷氧基、(三羟基烷基)烷基氨基、(二羧基烷基)氨基、(Y1,Y2,Y3-烷基)硫基、(X1,X3-芳基)硫基、(Y1,Y2-烷基)硫基、(二羟基烷基)硫基、Y1,Y2-二羰基烷基、或者三(Y1,Y2,Y3-甲基氨基羧基乙基)甲基氨基；而E3是((糖苷基)氧代杂芳基)氨基、((糖苷基)氧代芳基)氨基、(X1,X2,X3-杂芳基)氨基、(X1-二芳基酮)氨基、(X,X1-氧代芳基)氨基、(X,X1-二氧代芳基)氨基、(Y1-烷基，Y2-烷基二氧代杂芳基)氨基、(Y1-烷基，Y2-烷基二氧代芳基)氨基、(二(Y1,Y2-甲基)二氧代杂芳基)氨基、(二(Y1,Y2-甲基)二氧代芳基)氨基、((糖苷基)杂芳基)氨基、((糖苷基)芳基)氨基、((羧基乙酰基烷基)氧代杂芳基)氨基、((羧基乙酰基烷基)氧代芳基)氨基、((异丙基氨基羟基烷氧基)芳基)氨基、(X1,X2,X3-烷基芳基)氨基、(X1,X2,X3-杂芳基)氧基、(异丙基氨基羟基烷基)芳基氧基、(X1,X2,X3-氧代杂芳基)氧基、(X1,X2,X3-氧代芳基)氧基、(X1,Y1-氧代杂芳基)氧基、(X1-二芳基酮)氧基、(X,X1-氧代芳基)氧基、(X1,X2-二氧代芳基)氧基、(Y1,Y2，二-氨基二羟基)烷基、(X1,X2-杂芳基)硫基、((三羧基烷基)亚乙基二氨基)烷氧基、(X1,X2-氧代芳基)硫基、(X1,X2-二氧代芳基)硫基、(糖苷基杂芳基)硫基、(糖苷基芳基)硫基、Y1-烷基(硫代羰基)硫基、Y1,Y2-烷基(硫代羰基)硫基、Y1,Y2,Y3-烷基(硫代羰基)硫基、(Y1,Y2-氨基硫代羰基)硫基、(吡喃糖基)硫基、半胱氨酰基、酪氨酰基、(苯基丙氨酰基)氨基、(二羧基烷基)硫基、(氨基芳基)1-100氨基、(吡喃糖基)氨基、(Y1-氨基芳基)1-100氨基、(氨基(磺基芳基))1 -100氨基、肽基、胸苷基、尿苷基、鸟苷基、腺苷基、胆甾烯基、或生物素基烷氧基；其中X是卤素；X1、X2和X3分别独立地是-Y1、-O-Y1、-S-Y1、-NH-Y1、-CO-O-Y1、-O-CO-Y1、-CO-NH-Y1、-CO-NY1Y2、-NH-CO-Y1、-SO2-Y1、-CHY1Y2或-NY1Y2；而且Y1、Y2和Y3分别独立地是-Z或-B-Z；B和Z的定义分别如上所述；R7是-Rd或-O-Re；其中Rd是-OH、-OM、-NHNH2、-NHOH、-NH-CH2-CO2H、-O-B-Z、-NH-B-Z、-E、-O-G-E、-NH-G-E、-O-G-CO-E或-NH-G-CO-E；M是Cu、Mn、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Os、Zn、Cr、Ti或Zr离子；而Re是-H、-CH2-CH2-D、-CH2-B-Z、-CH2-G-E、-CH2-G-CO-E、-CO-CH2-D、-CO-B-Z、-CO-G-E、或-CO-G-CO-E；B、D和Z的定义分别如上所述；R8是Re；R9是-O-或-个键；R10是-Rd或-Re，其定义如上所述；x和y分别独立地是0或1；而p是1-30，其条件是，当x为0时，R1是=O，且R7是-Rd；当y为0时，R4是=O，且R9是一个键，R10是-Rd；当x为1时，R1和R2连接在一起形成C6-40芳基，且R7是-O-Re；而且当y为1时，R4和R5连接在一起形成C6-40芳基，且R9是-O-,R10是-Re而且当p大于1时，x为0。
34、如权利要求33所述的化合物，其中F是C60、C61、C62、C63、C64、C65、C70、C76、C78、C82、C84、或C92、或者La@Cn、Ho@Cn、Gd@Cn、或Er@Cn，其中n为60、74或82。
35、如权利要求33所述的化合物，其中q与m的和为0-20。
36、如权利要求33所述的化合物，其中p为2-10
37、如权利要求33所述的化合物，其中R3和R6分别独立地是-H、-B-Z、-G-E、-G-CO-E或氨基酸的侧链。
38、如权利要求33所述的化合物，其中Rd是-OH、-NHNH2、-E、-O-G-E、-NH-G-E、-O-G-CO-E、或-NH-G-CO-E。
39、如权利要求33所述的化合物，其中Re是-H、-CH2-G-E、-CH2-G-CO-E、-CO-G-E、或-CO-G-CO-E。
40、如权利要求33所述的化合物，其中x和y都是0。
41、如权利要求40所述的化合物，其中Rd是-OH、-NHNH2、-E、-O-G-E、-NH-G-E、-O-G-CO-E、或-NH-G-CO-E。
42、如权利要求41所述的化合物，其中Re是-H、-CH2-G-E、-CH2-G-CO-E、-CO-G-E、或-CO-G-CO-E。
43、如权利要求42所述的化合物，其中p是2-10。
44、如权利要求43所述的化合物，其中所述化合物是寡聚(1,3-二甲基-富勒烯并吡咯烷-1,3-二甲酸N-酰胺)。
45、式(Ⅷ)的化合物或其盐：
Figure A0110940100271
式中：Ff是F(-K)m(-Y-Z)q，其中F是富勒烯芯；各K独立地是-OH、-SH、-NH2、-NHOH、-SO3H、-OSO3H、-CO2H、-CONH2、-CONHNH2、-P(OH)3、-PO(OH)2、-O-PO(OH)2、-O-PO(OH)-O-PO(OH)2、-O-PO(O-)-O-CH2CH2-NH3 +、-O-PO(O-)-O-CH2CH2-NH+(CH3)3、-糖苷、-OCH3、-OCH2(CHOH)4-CH2OH、-OCH2(CHOH)2-CH2OH、-NH-CH2-CO2H、-[CH(CO2H)-CH2]1-100-OH、-[CH(CO2Ra)-CH2]1-100-OH、-[C(CH3)(CO2H)-CH2]1-100-OH、-[C(CH3)(CO2Ra)-CH2]1-100-OH、-N(OH)2、-NH3 +、-N+H2Ra、-N+HRaRb或-N+RaRbRc；各Y是-A-B，其中A是-O-、-NH-、-S-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-O-CO-NH-、-NH-CO-NH-、-CO-NH-或-NH-CO-；而B是-Ra-O-[Si(CH3)2-O-]1-100、C1-2000烷基、C6-40芳基、C7-2000烷基芳基、C7-2000芳基烷基、(C1-30烷基醚)1-100、(C6-40芳基醚)1-100、(C7-2000烷基芳基醚)1-100、(C7-2000芳基烷基醚)1-100、(C1-30烷基硫醚)1-100、(C6-40芳基硫醚)1-100、(C7-2000烷基芳基硫醚)1-100、(C7-2000芳基烷基硫醚)1-100、(C2-50烷基酯)1-100、(C7-2000芳基酯)1-100、(C8-2000烷基芳基酯)1-100、(C8-2000芳基烷基酯)1-100、-Ra-CO-O-(C1-30烷基醚)1-100、-Ra-CO-O-(C6-40芳基醚)1-100、-Ra-CO-O-(C7-2000烷基芳基醚)1-100、-Ra-CO-O-(C7-2000芳基烷基醚)1-100、(C4-50烷基氨基甲酸酯)1-100、(C14-60芳基氨基甲酸酯)1-100、(C10-2000烷基芳基氨基甲酸酯)1-100、(C10-2000芳基烷基氨基甲酸酯)1-100、(C5-50烷基脲)1-100、(C14-60芳基脲)1-100、(C10-2000烷基芳基脲)1-100、(C10-2000芳基烷基脲)1-100、(C2-50烷基酰胺)1-100、(C7-60芳基酰胺)1-100、(C8-2000烷基芳基酰胺)1-100、(C8-2000芳基烷基酰胺)1-100、(C3-30烷基酸酐)1-100、(C8-50芳基酸酐)1-100、(C9-2000烷基芳基酸酐)1-100、(C9-2000芳基烷基酸酐)1-100、(C2-30烷基碳酸酯)1-100、(C7-50芳基碳酸酯)1-100、(C8 -2000烷基芳基碳酸酯)1-100、(C8-2000芳基烷基碳酸酯)1-100、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C1-30烷基醚、C6 -40芳基醚、C7-2000烷基芳基醚、或C7-2000芳基烷基醚)1-100、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C2-50烷基酯、C7 -60芳基酯、C8-2000烷基芳基酯、或C8-2000芳基烷基酯)1-100、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C1-30烷基醚、C6 -40芳基醚、C7-2000烷基芳基醚、或C7-2000芳基烷基醚)1-100-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C2-50烷基酯、C7-60芳基酯、C8-2000烷基芳基酯、或C8-2000芳基烷基酯)1-100-Rc-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C1-30烷基醚、C6-40芳基醚、C7-2000烷基芳基醚、或C7-2000芳基烷基醚)1-100、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C2-50烷基酯、C7-60芳基酯、C8-2000烷基芳基酯、或C8-2000芳基烷基酯)1-100、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C1-30烷基醚、C6-40芳基醚、C7-2000烷基芳基醚、或C7-2000芳基烷基醚)1-100-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-(C2-50烷基酯、C7-60芳基酯、C8-2000烷基芳基酯、或C8-2000芳基烷基酯)1-100-Rc-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-O-、-Ra-O-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-NH-(C2 -50烷基酰胺、C7-60芳基酰胺、C8-2000烷基芳基酰胺、或C8-2000芳基烷基酰胺)1-100、-Ra-NH-CO-NH-(Rb或Ar-Rb-Ar)-NH-CO-NH-(C2-50烷基酰胺、C7-60芳基酰胺、C8-2000烷基芳基酰胺、或C8 -2000芳基烷基酰胺)1-100、或者一个键；Z分别独立地是-G-D，其中G是-Ra-、-Ra-Ar-、-Ar-Ra-、或-Ar-，而D是-H、-OH、-SH、-NH2、-NHOH、-SO3H、-OSO3H、-CO2H、-CONH2、-CONHNH2、-CH(NH2)-CO2H、-NH-CH2-CO2H、-P(OH)3、-PO(OH)2、-O-PO(OH)2、-O-PO(OH)-O-PO(OH)2、-O-PO(O-)-O-CH2CH2NH3 +、-O-PO(O-)-O-CH2CH2N+(CH3)3、-糖苷、-寡糖苷、-CO-糖苷、-CO-寡糖苷、-OCH3、-OCH2(CHOH)4-CH2OH、-OCH2(CHOH)2-CH2OH、-CO-OCH2(CHOH)4-CH2OH、-C6H3(OH)2、-N(CH2CO2H)2、-CO-N(CH2CO2H)2、-CO-NH-C(CH2CH2CO2H)3、-CO-NH-C(CH2CH2OH)3、-[CH2-CH(CO2Ra)]1 -100-H、-NH3 +、-N+H2Ra、-N+HRaRb、或-N+RaRbRc,Ra、Rb和Rc分别独立地是C1-20烷基，而Ar是芳基；q是0-30，而m是0-30，其条件是，q和m的总和为0-30；R1和R4分别独立地是=O或者C1-20烃基；而且R2和R5分别独立地是C1-20烃基，其中R1和R2、或者R4和R5可连接在一起形成C6-40芳基，该芳基任选地被以下基团取代：卤素、-OH、-NHNH2、-NH2OH、-NH-CH2-CO2H、-CH2-CH2-D、-CH2-B-Z、-CO-CH2-D、-CO-B-Z、-O-B-Z、或者-NH-B-Z,B、D和Z分别如上所定义：R3和R6分别独立地是-H、-CH2-D、-B-Z、-G-E、-G-CO-E、或者氨基酸的侧链；B、D和Z分别如上所定义，而且E是E1、E2或E3，其中E1是Y1、Y2-氨基、(Y1,Y2-烷基)-氨基、Y1,Y2-亚乙基二氨基、(二羟甲基)烷基氨基、(X1,X3-芳基)氨基、或者X1,X3-芳基氧基；E2是Y1,Y2-烷氧基、(Y1,Y2-氨基)烷氧基、(Y1,Y2,Y3-芳基)氧基、(二羟基烷基)-芳基氧基、(Y1,Y2,Y3-烷基)氨基、(Y1,Y2,Y3-芳基)氨基、二羟基烷基氨基、Y1,Y2,Y3-烷氧基、(三羟基烷基)烷氧基、(三羟基烷基)烷基氨基、(二羧基烷基)氨基、(Y1,Y2,Y3-烷基)硫基、(X1,X3-芳基)硫基、(Y1,Y2-烷基)硫基、(二羟基烷基)硫基、Y1,Y2-二羰基烷基、或者三(Y1,Y2,Y3-甲基氨基羧基乙基)甲基氨基；而E3是((糖苷基)氧代杂芳基)氨基、((糖苷基)氧代芳基)氨基、(X1,X2,X3-杂芳基)氨基、(X1-二芳基酮)氨基、(X,X1-氧代芳基)氨基、(X,X1-二氧代芳基)氨基、(Y1-烷基，Y2-烷基二氧代杂芳基)氨基、(Y1-烷基，Y2-烷基二氧代芳基)氨基、(二(Y1,Y2-甲基)二氧代杂芳基)氨基、(二(Y1,Y2-甲基)二氧代芳基)氨基、((糖苷基)杂芳基)氨基、((糖苷基)芳基)氦基、((羧基乙酰基烷基)氧代杂芳基)氨基、((羧基乙酰基烷基)氧代芳基)氨基、((异丙基氨基羟基烷氧基)芳基)氨基、(X1,X2,X3-烷基芳基)氨基、(X1,X2,X3-杂芳基)氧基、(异丙基氨基羟基烷基)芳基氧基、(X1,X2,X3-氧代杂芳基)氧基、(X1,X2,X3-氧代芳基)氧基、(X1,Y1-氧代杂芳基)氧基、(X1-二芳基酮)氧基、(X,X1-氧代芳基)氧基、(X1,X2-二氧代芳基)氧基、(Y1,Y2，二-氨基二羟基)烷基、(X1,X2-杂芳基)硫基、((三羧基烷基)亚乙基二氨基)烷氧基、(X1,X2-氧代芳基)硫基、(X1,X2-二氧代芳基)硫基、(糖苷基杂芳基)硫基、(糖苷基芳基)硫基、Y1-烷基(硫代羰基)硫基、Y1,Y2-烷基(硫代羰基)硫基、Y1,Y2,Y3-烷基(硫代羰基)硫基、(Y1,Y2-氨基硫代羰基)硫基、(吡喃糖基)硫基、半胱氨酰基、酪氨酰基、(苯基丙氨酰基)氨基、(二羧基烷基)硫基、(氨基芳基)1-100氨基、(吡喃糖基)氨基、(Y1-氨基芳基)1-100氨基、(氨基(磺基芳基))1 -100氨基、肽基、胸苷基、尿苷基、鸟苷基、腺苷基、胆甾烯基、或生物素基烷氧基；X是卤素；X1、X2和X3分别独立地是-Y1、-O-Y1、-S-Y1、-NH-Y1、-CO-O-Y1、-O-CO-Y1、-CO-NH-Y1、-CO-NY1Y2、-NH-CO-Y1、-SO2-Y1、-CHY1Y2或-NY1Y2；而且Y1、Y2和Y3分别独立地是-Z或-B-Z,B和Z分别如上所定义；R7是-Rd或-O-Re；Rd是-OH、-OM、-NHNH2、-NHOH、-NH-CH2-CO2H、-O-B-Z、-NH-B-Z、-E、-O-G-E、-NH-G-E、-O-G-CO-E或-NH-G-CO-E；M是Cu、Mn、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Os、Zn、Cr、Ti或Zr离子；Re是-H、-CH2-CH2-D、-CH2-B-Z、-CH2-G-E、-CH2-G-CO-E、-CO-CH2-D、-CO-B-Z、-CO-G-E、或-CO-G-CO-E；B、D、E、G或Z的定义分别如上所述，R8是Re，其定义如上所述；R9是-O-Rf或-Rg；其中Rf是-CO-B-G-O-、-CO-B-G-NH-、-CO-B-G-CO-O-或-CO-B-G-CO-NH-；而Rg是-NH-、-O-、-O-B-G-O-、-NH-B-G-O-、-NH-B-G-NH-、-O-CO-B-G-CO-O-、或-NH-CO-B-G-CO-NH-；B和G分别如上所定义；R10是-H；x和y分别独立地是0或1；而r是1-100；其条件是，当x为0时，R1是=O，且R7是-Rd；当y为0时，R4是=O，且R9是-Rg,R10是-H；当x为1时，R1和R2连接在一起形成C6- 40芳基，且R7是-O-Re；而且当y为1时，R4和R5连接在一起形成C6 -40芳基，且R9是-O-Rf,R10是-H；而且当r大于1时，x为0。
46、如权利要求45所述的化合物，其中F是C60、C61、C62、C63、C64、C65、C70、C76、C78、C82、C84、或C92、或La@Cn、Ho@Cn、Gd@Cn、或Er@Cn，其中n为60、74或82。
47、如权利要求45所述的化合物，其中q与m的和为0-20。
48、如权利要求45所述的化合物，其中r为2-30
49、如权利要求45所述的化合物，其中R3和R6分别独立地是-H、-B-Z、-G-E、-G-CO-E或氨基酸的侧链。
50、如权利要求45所述的化合物，其中Rd是-OH、-NHNH2、-E、-O-G-E、-NH-G-E、-O-G-CO-E、或-NH-G-CO-E。
51、如权利要求45所述的化合物，其中Re是-H、-CH2-G-E、-CH2-G-CO-E、-CO-G-E、或-CO-G-CO-E。
52、如权利要求45所述的化合物，其中Rf是-CO-B-G-NH-或-CO-B-G-CO-NH-。
53、如权利要求45所述的化合物，其中Rg是-O-B-G-O-、-NH-B-G-O-、-NH-B-G-NH-、-O-CO-B-G-CO-O-、或者-NH-CO-B-G-CO-NH-。
54、如权利要求45所述的化合物，其中x和y都是0。
55、如权利要求54所述的化合物，其中R3和R6分别独立地是-H、-B-Z、-G-E、-G-CO-E或氨基酸的侧链。
56、如权利要求55所述的化合物，其中Rd是-OH、-NHNH2、-E、-O-G-E、-NH-G-E、-O-G-CO-E、或-NH-G-CO-E。
57、如权利要求56所述的化合物，其中Re是-H、-CH2-G-E、-CH2-G-CO-E、-CO-G-E、或-CO-G-CO-E。
58、如权利要求57所述的化合物，其中Rf是-CO-B-G-NH-或-CO-B-G-CO-NH-。
59、如权利要求58所述的化合物，其中Rg是-O-B-G-O-、-NH-B-G-O-、-NH-B-G-NH-、-O-CO-B-G-CO-O-、或者-NH-CO-B-G-CO-NH-。
60、如权利要求59所述的化合物，其中r是2-30。
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