Photoactivation of Boronic Acid Prodrugs via a Phenyl Radical Mechanism: Iridium(III) Anticancer Complex as an Example

前药 化学 硼酸 部分 活性氧 组合化学 光动力疗法 反应中间体 立体化学 光化学 催化作用 生物化学 有机化学
作者
Moyi Liu,Yunli Luo,Junyu Yan,Xiaolin Xiong,Xiwen Xing,Jong Seung Kim,Taotao Zou
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:145 (18): 10082-10091 被引量:34
标识
DOI:10.1021/jacs.3c00254
摘要

Boronic acid (or ester) is a well-known temporary masking group for developing anticancer prodrugs responsive to tumoral reactive oxygen species (ROS), but their clinic application is largely hampered by the low activation efficiency. Herein, we report a robust photoactivation approach that can spatiotemporally convert boronic acid-caged iridium(III) complex IrBA into bioactive IrNH2 under hypoxic tumor microenvironments. Mechanistic studies show that the phenyl boronic acid moiety in IrBA is in equilibrium with phenyl boronate anion that can be photo-oxidized to generate phenyl radical, a highly reactive species that is capable of rapidly capturing O2 at extremely low concentrations (down to 0.02%). As a result, while IrBA could hardly be activated by intrinsic ROS in cancer cells, upon light irradiation, the prodrug is efficiently converted into IrNH2 even in limited O2 supply, along with direct damage to mitochondrial DNA and potent antitumor activities in hypoxic 2D monolayer cells, 3D tumor spheroids, and mice bearing tumor xenografts. Of note, the photoactivation approach could be extended to intermolecular photocatalytic activation by external photosensitizers with red absorption and to activate prodrugs of clinic compounds, thus offering a general approach for activation of anticancer organoboron prodrugs.
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