專利名稱：環(huán)三胺螯合劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用作螯合劑的新穎的環(huán)三胺化合物，它用在磁共振成像和其它的診斷與治療應(yīng)用中。
磁共振(MR)廣泛應(yīng)用于為醫(yī)療診斷目的而獲得患者的空間圖像。此技術(shù)和醫(yī)療應(yīng)用的綜述由D.P.Swanson等提供，見(jiàn)Pharmaceuticals inMedical Imaging，1990，Macmillan出版公司，645-681。
MR圖像是由計(jì)算機(jī)分析并合并的許多參數(shù)效果的復(fù)合。適合的儀器參數(shù)，如射電頻率(Rf)，脈沖和節(jié)拍的選擇可被利用以增大或減弱任何產(chǎn)生圖像的參數(shù)的信號(hào)，由此提高圖像質(zhì)量并提供較好的解剖和功能信息。在許多情況下，MR成像已證明是一種有價(jià)值的診斷工具，因?yàn)檎：陀胁〗M織通過(guò)它們所具有的不同的參數(shù)值在圖像中被區(qū)分出來(lái)。
在MR成像中，器官或組織的活體圖像是通過(guò)將實(shí)驗(yàn)對(duì)象放置在強(qiáng)烈的外部磁場(chǎng)中，用射頻能量發(fā)生脈沖，觀察在器官或組織里及其周圍的質(zhì)子磁性質(zhì)脈沖效果而獲得的。可以測(cè)出許多的參數(shù)。質(zhì)子弛豫時(shí)間T1和T2是最重要的。T1，也叫做自旋晶格或縱向弛豫時(shí)間，T2，也叫自旋-自旋或橫向弛豫時(shí)間，它們?nèi)Q于器官或組織水的化學(xué)和物理環(huán)境并使用Rf脈沖技術(shù)測(cè)量。此信息做為空間位置的函數(shù)通過(guò)使用信息產(chǎn)生圖像的計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行分析。
通常產(chǎn)生的圖像缺少合適的對(duì)比，例如在正常和有病組織之間的對(duì)比，因而減少了診斷的有效性。為了克服此缺點(diǎn)已使用對(duì)照劑。對(duì)照劑是對(duì)它們周圍的各種化學(xué)物質(zhì)MR參數(shù)發(fā)揮效果的物質(zhì)。理論上講，對(duì)照劑如果優(yōu)先被某一部分器官或某一類型組織吸收，例如有病的組織，能在最后的圖像中提供相對(duì)的增大效果。
因?yàn)楫?dāng)MR圖像強(qiáng)烈地受T1和T2參數(shù)中的變量影響時(shí)，有一個(gè)影響兩個(gè)參數(shù)之一或兩個(gè)參數(shù)的對(duì)照劑將是人們所希望的。研究主要集中在兩類的磁活性物質(zhì)，即順磁物質(zhì)，它主要降低T1，超順磁物質(zhì)，它主要降低T2。
順磁性發(fā)生在含未配對(duì)電子的物質(zhì)中。順磁物質(zhì)(對(duì)施加的磁場(chǎng)的反應(yīng))以弱磁磁化率為特征。順磁物質(zhì)在磁場(chǎng)之中變成弱磁性，一旦去除外部磁場(chǎng)，很快失去這種活性即退磁。人們?cè)缇驼J(rèn)識(shí)到順磁溶解物的加入水中引起T1參數(shù)的下降。
順磁物質(zhì)，例如，含釓(Gd)的材料，主要因?yàn)樗鼈儗?duì)T1的效果而做為MR對(duì)照劑使用。Gd在它的4f軌道有最大的未配對(duì)電子數(shù)(7)并顯示出任何元素中最大的縱向弛豫性。
MR成像中使用對(duì)照劑的主要擔(dān)心是許多順磁物質(zhì)對(duì)生物體系產(chǎn)生毒性作用，使它們不適合于體內(nèi)使用。例如，Gd的游離形式是很毒的。為了使之適合體內(nèi)使用，研究者用二亞乙基三胺戊乙酸(DTPA)與之螯合。承受廣泛的臨床測(cè)試的此物質(zhì)的一種制劑是由二當(dāng)量的N-甲基-D-葡糖胺(甲基葡胺)中和的Gd-DTPA。此制劑在提高人腦和腎腫瘤方面是成功的。
除了它的令人滿意的弛豫性和安全性外，此制劑有幾個(gè)缺點(diǎn)。例如，由于它的低分子量，Gd-DTPA二甲基葡胺很快從血管和組織損害(腫瘤)中消除。這限制了成像窗和每次注射之后可以得到的最好的圖像數(shù)量，增加了制劑所要求的劑量和相對(duì)毒性。另外，由于Gd-DTPA的小分子體積，它的生物分布對(duì)人體腫瘤和感染的成像是在最佳適度以下。
業(yè)已采用過(guò)幾種方式試圖克服這些缺點(diǎn)。例如，曾將Gd和Gd-螯合物化學(xué)共軛于大分子蛋白例如白蛋白、多熔素、免疫球蛋白。將DTPA與蛋白質(zhì)載體軛合用做MR圖像增大的缺點(diǎn)包括不適宜的生物分布和毒性。另外，蛋白質(zhì)提供而不屈就于廣泛的綜合變異限定平臺(tái)。而且，蛋白質(zhì)結(jié)合物的熱滅菌趨于出問(wèn)題，尤其在白蛋白結(jié)合物的情況下，因?yàn)閷?duì)滅菌所需的高熱使蛋白質(zhì)變性且能降解結(jié)合物。
于1991年6月4日公布的Mease等人的美國(guó)專利5021571公開(kāi)了環(huán)己基EDTA(亞乙基二胺四乙酸)和它的單酐，用做螯合劑，它能與抗體連接并與放射金屬螯合以形成免疫結(jié)合物。
由于其它的對(duì)照媒介的缺點(diǎn)，需要新型和/或較好的MR對(duì)照媒介是顯而易見(jiàn)的。本發(fā)明以此及其它為重要的目標(biāo)。
本發(fā)明提供式I的化合物 式I其中Z1和Z2各代表完成單環(huán)或多環(huán)碳環(huán)或雜環(huán)環(huán)系統(tǒng)所必需的原子，所述的Z1和Z2各自任意由R6和R7取代；R1、R2、R3和R4各自是羧烷基(C1-C2)；-(CH2)n-C(＝O)-NH-R8或-(CH2)n-C(＝O)-O-R8，R5是羧烷基(C1-C2)；R6和R7各自是氫、芐基或芐氧基，所述的芐基或芐氧基任意地由一個(gè)、二個(gè)或三個(gè)取代基取代，取代基由氨基，異氰酸基(-N＝C＝O)，異硫氰酸基(-N＝C＝S)，-NH-C(＝O)-X或-NH-C(＝S)-X中選擇；R8是烷基(C1-C20)，-(CH2)m-Ar，或聚羥烷基(C1-C20)；n是1或2；m是1至15；X是靶標(biāo)部分；Ar是由一個(gè)、二個(gè)或三個(gè)取代基任意取代的苯基，取代基從氨基、酰氨基、羥基、烷基(C1-C5)和鹵素中選擇。
本發(fā)明的化合物能與金屬離子螯合并在磁共振成像和別的應(yīng)用中用做為對(duì)照劑。本發(fā)明也提供了含有本發(fā)明化合物藥用上可接受的載體或稀釋劑的藥用組合物。本發(fā)明進(jìn)一步提供了如下方法提供患者內(nèi)部區(qū)域的圖像。該方法包含給病人給藥本發(fā)明的化合物，使用磁共振成像掃描患者以獲得可見(jiàn)的區(qū)域圖像。
本發(fā)明在所附的權(quán)利要求書(shū)中特別指出并在下面描述中的優(yōu)選實(shí)施方案中描述。
本發(fā)明提供如本文所定義的新穎的式I化合物，在MR成像和其它的應(yīng)用中如下文所述用作對(duì)照劑。本發(fā)明的化合物，當(dāng)與順磁金屬離子螯合形成MR對(duì)照劑時(shí)提供肝和腎的良好圖像，也能用做提供別的器官和/或組織的圖像。
在式I的化合物中，Z1和Z2各優(yōu)選代表完成單環(huán)、雙環(huán)或三環(huán)環(huán)系統(tǒng)所必需的原子，其環(huán)系統(tǒng)可以是碳環(huán)或雜環(huán)。如在此文中使用的，碳環(huán)如果是單環(huán)的指有3至約10個(gè)碳原子的飽和的，部分未飽和和芳香環(huán)系統(tǒng)，如果是多環(huán)的，可達(dá)約20個(gè)碳原子的。如在此文中使用的，多環(huán)指含兩個(gè)或更多的單元環(huán)的環(huán)系統(tǒng)。多環(huán)環(huán)系統(tǒng)能被稠合(即與至少一個(gè)別的單元環(huán)共享兩個(gè)或更多的碳原子，或直接由單鍵或雙鍵連接)。典型的單環(huán)碳環(huán)環(huán)系統(tǒng)包括環(huán)丁烷，環(huán)戊烷，環(huán)己烷，環(huán)庚烷，環(huán)辛烷，苯和環(huán)己烯。優(yōu)選的單環(huán)碳環(huán)環(huán)系統(tǒng)是環(huán)己烷。更優(yōu)選的Z1和Z2各代表完成環(huán)己烷環(huán)系統(tǒng)所必需的原子。典型的雙環(huán)碳環(huán)環(huán)系統(tǒng)包括萘、茚、薁、聯(lián)二苯、亞聯(lián)苯基和環(huán)己基苯。典型的三環(huán)碳環(huán)環(huán)系統(tǒng)包括菲、蒽、和indacene。雜環(huán)環(huán)系統(tǒng)包含一個(gè)或更多的雜原子，或不同雜原子間結(jié)合，如O、N、S或Si。合適的單環(huán)雜環(huán)環(huán)系統(tǒng)包括環(huán)系統(tǒng)如吡啶、呋喃、噻吩和異噁唑。典型的雙環(huán)雜環(huán)環(huán)系統(tǒng)包括吲哚、喹啉、苯并二氫呋喃和喋啶。典型的三環(huán)雜環(huán)環(huán)系統(tǒng)包括呫噸、咔唑、吖啶和phenorazine。R1、R2、R3和R4分別優(yōu)選羧烷基(C1-C2)，即-(CH2)p-C(＝O)-OH，其中p是1或2，更優(yōu)選羧甲基。本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，R1、R2、R3和R4也可各自選自前述化合物的酰胺或酯，即-(CH2)n-C(＝O)-NH-R8或-(CH2)n-C(＝O)-O-R8，其中R8如上文所限定的。n是1或2，優(yōu)選1。
R5是C1-C2的羧烷基，優(yōu)選羧甲基。
R6和R7各自是氫，芐基或芐氧基，它們用一個(gè)、二個(gè)或三個(gè)取代基取代，取代基選自氨基、異氰酸基(-N＝C＝O)，異硫氰酸基(-N＝C＝S)，-NH-C(＝O)-X或-NH-C(＝S)-X，其中X是靶標(biāo)部分。R6和R7分別優(yōu)選氫、取代的芐基或取代的芐氧基。
X能選自廣泛的各種各樣的天然存在或合成制備的材料，包括但并僅限于，酶，氨基酸、肽、多肽、蛋白質(zhì)、脂蛋白、糖蛋白、脂類、磷脂、激素、生長(zhǎng)因子，甾體、維生素、多糖、病毒、原生動(dòng)物、真菌、寄生蟲(chóng)、立克次體、霉菌及其成分、血組分、組織和器官組分、藥物、半抗原、外源聚集素、毒素、核酸(包括低聚核苷酸)、抗體(單克隆和多克隆)、抗抗體、抗體片斷、抗原材料(包括蛋白質(zhì)和糖類)、抗生物素蛋白及其衍生物、生物素和它的衍生物以及本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員已知的別的物質(zhì)。X優(yōu)選抗體或抗體片斷。優(yōu)選的抗體或片斷包括可將本發(fā)明化合物結(jié)合至體內(nèi)特定的組織或部位的抗體或抗體片斷，例如對(duì)與腫瘤相連的抗原特異的那些。與腫瘤相連的抗原如辨認(rèn)結(jié)腸直腸腫瘤的B72.3，9.2.27和相關(guān)的抗黑瘤抗體，辨認(rèn)結(jié)腸直腸腫瘤的D612和相關(guān)的抗體，辨認(rèn)小細(xì)胞肺癌的UJ13A和相關(guān)的抗體，辨認(rèn)小細(xì)胞肺癌和結(jié)腸直腸腫瘤(pan-carcinoma)的-NRLU-10、NRCO-02和相關(guān)的抗體；辨認(rèn)前列腺腫瘤的7E11C5和相關(guān)的抗體；辨認(rèn)結(jié)腸直腸腫瘤的CC49和相關(guān)的抗體；辨認(rèn)壞死組織的TNT和相關(guān)的抗體；辨認(rèn)結(jié)腸癌的PR1A3和相關(guān)的抗體；在國(guó)際專利公開(kāi)WO-A-90/02569所描述的ING-1和相關(guān)的抗體；辨認(rèn)鱗狀骨細(xì)胞癌的B174、C174和相關(guān)抗體；能與某種淋巴瘤和白血病反應(yīng)的B43和相關(guān)抗體；以及抗HLB和相關(guān)的單克隆抗體。本發(fā)明的這些具體的實(shí)施方案會(huì)對(duì)表達(dá)對(duì)腫瘤特異性的抗原的腫瘤成像或腫瘤的放射治療特別有用。靶標(biāo)部分能用常規(guī)反應(yīng)連接至化合物，例如通過(guò)本發(fā)明的氨基、異氰酸基或異硫氰酸基基團(tuán)與抗體或抗體片斷的羧基、醛基或氨基基團(tuán)連接。
R8可以是C1-C20的飽和或未飽和直鏈或支鏈烷基，優(yōu)選C1至約C10的烷基，更優(yōu)選C1至約C5烷基。R8也可以是-(CH2)m-Ar或多羥烷基。Ar是由一個(gè)、二個(gè)或三個(gè)取代基任意取代的苯基，取代基選自氨基、酰氨基(R′-C(＝O)-NH-，其中R′是C1-C4的烷基)，羥基、C1-C5的烷基和鹵素組成的基團(tuán)組。苯基優(yōu)選任意地由一個(gè)取代基取代。m是從1至15的整數(shù)；優(yōu)選1至約10，更優(yōu)選1至約5。多羥烷基(C1-C20)指1至約20個(gè)碳原子的直或支鏈、飽和或未飽和烷基，優(yōu)選從1至約10個(gè)碳原子并且由2或更多的羥基取代，取決于烷基鏈長(zhǎng)度和飽和度?？蛇x擇R8以控制溶解度、親水性和本發(fā)明化合物的其它性質(zhì)，R8可以被用來(lái)調(diào)節(jié)給藥之后螯合的化合物的各種作用。這種作用可包括螯合物的生物分配，代謝，消除或其它生物化學(xué)相互作用或它的缺乏。例如，如果R8被選擇為更多親脂性的基團(tuán)如較長(zhǎng)鏈的烷基或芳基，得到的化合物將增加由此化合物制備的對(duì)照媒介的脂溶性以及一旦給藥后增加它的生物分布。
R1、R2、R3、R4和R5的羧烷基團(tuán)的羧基部分(-C(＝O)-OH)能以酸酐形式存在。這樣的形式目的是文字上在術(shù)語(yǔ)羧基范圍內(nèi)。優(yōu)選的酸酐包括在R1和R2或R3和R4的羧基部分之間形成的內(nèi)酸酐。-C(＝O)-O形式也在術(shù)語(yǔ)羧基范圍內(nèi)?；衔锏柠}如三氟乙酸鹽或鹵鹽如鈉鹽也在發(fā)明范圍內(nèi)。
本發(fā)明優(yōu)選的化合物是二亞環(huán)己基三胺戊乙酸(DCTPA)(式I，其中Z1和Z2各代表形成環(huán)己烷環(huán)所必需的原子，R1、R2、R3、R4和R5各自是羧甲基)。
化合物可以用來(lái)形成多聚對(duì)照劑如在公開(kāi)的PCT申請(qǐng)WO93/06148中所描述的。在公開(kāi)的PCT申請(qǐng)WO93/06148中，聚次氮基螯合劑與單體如1，2-亞乙基二醇或聚乙二醇反應(yīng)形成多聚體。如此形成的多聚體能與金屬離子螯合并用作本文描述的本發(fā)明的化合物。本發(fā)明的化合物可用來(lái)替代如上所公開(kāi)的聚次氮基螯合劑以形成聚合物。
本發(fā)明化合物可以由許多常用方法生產(chǎn)。下面的反應(yīng)式代表制備本發(fā)明化合物的可能的方法，但并不旨在限定于此，別的方法也是可能的。
反應(yīng)式A中，酰胺或磺酰胺用來(lái)打開(kāi)二當(dāng)量的氮丙啶衍生物以形成對(duì)稱的衍生物(Z1＝Z2，R6＝R7)它進(jìn)一步精心制成終產(chǎn)物反應(yīng)式A Y＝烷基，芳烷基或芳磺酰基 1)N的去保護(hù)W＝R6(R7)或?qū)6(R7)的保護(hù)前體 2)W轉(zhuǎn)化成R6(R7)R9＝叔丁基，芐基 3)L-(CH2)nCO2R9進(jìn)行氮的L＝離去基團(tuán) 烷基化P＝保護(hù)基團(tuán)4)去除R9↓式I
反應(yīng)式B中，二胺或單保護(hù)基的二胺用來(lái)打開(kāi)氮丙啶衍生物以形成對(duì)稱或不對(duì)稱衍生物，它進(jìn)一步精心制成終產(chǎn)物。
反應(yīng)式B P′＝保護(hù)基團(tuán) 1)氮的去保護(hù)R＝H或保護(hù)基團(tuán) 2)W(W′)轉(zhuǎn)換成R6(R7)W＝R6或?qū)6的保護(hù)前體 3)用L-(CH2)nCO2R9進(jìn)行氮的W′＝R7或?qū)7的保護(hù)前體 烷基化L＝離去基 4)去除R9R9＝叔丁基或芐基 ↓式I反應(yīng)式C中，酰胺或磺酰胺用來(lái)打開(kāi)環(huán)氧化物衍生物以形成二羥胺衍生物，它轉(zhuǎn)化為三胺進(jìn)一步精心制成終產(chǎn)物。
反應(yīng)式C 當(dāng)兩個(gè)環(huán)是芳香環(huán)時(shí)，可能采用下面反應(yīng)式D的方法。在反應(yīng)式D中，Z1和Z2能是相同或不同的。
反應(yīng)式D 本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例，二環(huán)亞己基三胺戊乙酸(DCTPA)(5)(和釓復(fù)合物(6))以及它的異構(gòu)體DCTPA′(8)(和釓復(fù)合物(9))能按照合成反應(yīng)式I所示的方法制備，反應(yīng)式I使用反應(yīng)式B代表的方法。
反應(yīng)式I 簡(jiǎn)稱Ts-對(duì)甲苯磺?；?tosyl)；Py-吡啶；tBu-t-butyl(叔丁基)；TFA-三氟乙酸本發(fā)明的化合物可以用常規(guī)技術(shù)與金屬離子螯合。例如，本發(fā)明化合物的水溶液可以與所希望的金屬鹽(放射性核素、順磁性金屬等)混合，通常在約4至約11之間的pH，優(yōu)選約5至約9之間的pH。鹽可以是任何金屬鹽，優(yōu)選水溶性鹽，如鹵鹽，或檸檬酸鹽或硝酸鹽。緩沖劑如乙酸乙酯，磷酸鹽和硼酸鹽可以任意地加入到水溶液中以保護(hù)化合物與金屬離子螯合的最佳pH值。
本發(fā)明通常在做患者的圖像和/或尤其在診斷患者的有病組織的存在時(shí)非常有用。本發(fā)明的成像方法進(jìn)行可通過(guò)給患者服用帶有螯合的順磁離子的本發(fā)明的化合物(本發(fā)明的對(duì)照劑)，然后使用磁共振成像技術(shù)掃描患者以獲得患者內(nèi)部區(qū)域和/或那區(qū)域的任何有病組織的可見(jiàn)圖像。本發(fā)明的對(duì)照劑可用作提供脈管系統(tǒng)、胃腸道、肝、腎、膀胱和心臟以及身體其它區(qū)域的圖像。患者可以是任何類型的動(dòng)物、鳥(niǎo)等，雖然通?；颊邔⑹侨祟惢蛲ǔＴ趯?shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)中使用的哺乳類，如狗、鼠或小鼠。
在本發(fā)明主題中適合于磁共振成像的典型的順磁離子包括過(guò)渡元素、鑭系元素(稀土元素)和錒類元素，由于本發(fā)明的公開(kāi)，對(duì)本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。順磁元素選自原子序數(shù)為21-29、43、44和57至71的元素。優(yōu)選的元素包括Cr、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu。更優(yōu)選的元素包括Mn、Gd和Dy。最優(yōu)選Gd。
按照本發(fā)明的方法使用的對(duì)照劑的劑量將按照使用的對(duì)照劑的準(zhǔn)確性質(zhì)改變。然而優(yōu)選的是，劑量應(yīng)該保持低到與獲取對(duì)照的增大的圖像和靜脈點(diǎn)滴或服用大丸藥所需最低容量一致。用此方法，潛在的毒性降至最小。對(duì)大部分MR對(duì)照劑合適的劑量將通常在從約0.005至約5.0毫摩爾順磁金屬/Kg體重范圍內(nèi)。優(yōu)選約0.01至約1.0毫摩爾順磁金屬/Kg體重，更優(yōu)選約0.025至約0.2毫摩爾順磁金屬/Kg體重。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的技術(shù)以相對(duì)常規(guī)的實(shí)驗(yàn)就可決定任何具體的MR對(duì)照劑對(duì)體內(nèi)或體外應(yīng)用的最佳劑量。
可以任何方式進(jìn)行給藥，如經(jīng)靜脈、經(jīng)口、經(jīng)直腸等，可使用各種劑量形式。給藥的有效劑量和給藥的具體方式將依據(jù)年齡、體重和要被掃描的具體哺乳動(dòng)物和區(qū)域的不同而變化。典型地，劑量以較低水平開(kāi)始然后增加直到獲得所需要的對(duì)照增大。通過(guò)通常的指導(dǎo)，可以使用上面所描述的數(shù)量，考慮到螯合劑和任何靶標(biāo)部分，較高和較低的劑量也可以采用。螯合劑和順磁離子的不同結(jié)合可用來(lái)修飾對(duì)照劑的弛豫行為。在進(jìn)行本發(fā)明方法時(shí)，對(duì)照媒介可單獨(dú)使用，或與另外的診斷治療或別的試劑結(jié)合。
應(yīng)用于本發(fā)明方法的磁共振成像技術(shù)是常規(guī)的，例如在下文中描述的D.M.Kean和M.A.Smith，Magnetic Resonance ImagingPrinciples andApplications，(William和Wilkins，Baltimore1986)和Swanson等，見(jiàn)上。成熟的MRI技術(shù)包括，但并非限于此，核磁共振(NMR)和電子自旋共振(ESR)。優(yōu)選的成像模式是NMR。
另外，在MR成像使用中，本發(fā)明的化合物可以用來(lái)結(jié)合位移劑(例如Dy(III))，或弛豫劑(例如Gd(III))，以及它們的混和物(例如Dy(III)與Gd(III))，且由此在磁共振圖譜中有應(yīng)用。
本發(fā)明化合物也用作x-射線和超聲對(duì)照劑，做為成像劑用于核藥和用于放射性治療，以上面描述的進(jìn)行給藥。對(duì)于x-射線和超聲，化合物可用來(lái)螯合重金屬如Hf、La、Yb、Dy、Gd和Pb。對(duì)核藥，化合物可用來(lái)螯合放射性金屬，尤其是Sc、Fe、Pb、Ga、Y、Bi、Mn、Cu、Cr、Zn、Ge、Mo、Ic、Ru、In、Sn、Sr、Sm、Lu、Sb、W、Re、Po、Ta和Tl的放射性同位素。優(yōu)選的放射性核素包括44Sr、64Cu、67Cu、111In、212Pb、68Ga、87Y、90Y、153Sm、212Bi、99mTc、177Lu、186Re和188Re。更優(yōu)選的放射性核素是90Y。這些放射性核素可以是原子的或優(yōu)選離子的。
用作放射治療的局部放射敏感劑時(shí)，化合物可以螯合放射性金屬如上所述以及如上描述的任意地各種重金屬和鑭系金屬(稀土金屬)在這種情況下，可以進(jìn)行重金屬和稀土元素的選擇使之與伴隨的放射的能量吸收譜相匹配，增加俄歇電子、高能量粒子的轉(zhuǎn)換以及第二級(jí)放射的出現(xiàn)。
使用在熒光光譜學(xué)以及做為測(cè)試?yán)缑庖邷y(cè)試標(biāo)記物時(shí)，本發(fā)明的化合物可螯合熒光金屬離子，它選自原子序數(shù)57至71的金屬。優(yōu)選下面的金屬離子La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu。Eu是優(yōu)選的熒光金屬離子。
另外，本發(fā)明化合物可用作處理重金屬中毒例如鐵、砷或鉛中毒，為了處理重金屬中毒，化合物將通常在無(wú)螯合離子的情況下單獨(dú)給藥，雖然本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員知道，在某些金屬毒劑處理的應(yīng)用中，一些鈣或別的金屬離子可在給藥之前加入到化合物的制劑中。在其他情況下，如上所述進(jìn)行給藥。本發(fā)明的化合物可用來(lái)處理由下列這些金屬離子造成的中毒Mg、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Mg、Fe、Eu、Er、Pb、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Tc、Ru、In、Hf、W、Re、Os、Pb、Bi、Dy、Mn、Gd、Hf、La、Yb、Tc、In和As。
另外，本發(fā)明的化合物可與金屬螯合并做為治療劑治療金屬的缺乏，如上所述進(jìn)行給藥?？山Y(jié)合至化合物上用于治療金屬缺乏的金屬離子包括Mn、Fe、Zn、Co、Ni、Cu、Cr、Mg、Se和Ca。
本發(fā)明的藥用組合物用本發(fā)明的化合物和常規(guī)的藥用或獸藥用的載體或稀釋劑加工以用作如此文描述的對(duì)照劑，它也可以包括別的傳統(tǒng)的試劑，例如穩(wěn)定劑、抗氧劑、滲透性調(diào)節(jié)劑、緩沖劑、pH調(diào)節(jié)劑等。取決于具體的最終用途，藥用組合物可以用螯合或非螯合形式的本發(fā)明的化合物加工。在某些用途中，優(yōu)選提供含非螯合形式的本發(fā)明化合物的藥用組合物且在實(shí)際使用之前將金屬離子加入到藥用組合物中，允許一段時(shí)間讓金屬離子與本發(fā)明的化合物螯合。
藥用組合物可以是適合注射或輸注的形式，該注射或輸注可以是直接的，或是在分散于或用生理上可接受的載體媒介如用于注射的水稀釋之后。于是，藥用組合物可制成常規(guī)的給藥形式，如粉劑、溶液、懸浮液、分散液等，在生理上可接受的載體媒介中的溶劑分散劑和懸浮劑將是優(yōu)選的。
藥用組合物以完全在現(xiàn)有技術(shù)范圍內(nèi)的方式使用生理上可接受的載體或賦形劑制備用于給藥。例如，任意地加入藥用上可接受的賦形劑可將化合物懸浮或溶解在水介質(zhì)中，然后消毒得到的溶液或懸浮劑。
非腸道給藥形式如靜脈溶劑當(dāng)然應(yīng)該是無(wú)菌的并且沒(méi)有生理上不可接受的試劑，且應(yīng)該有較低的滲透性以使不適或給藥的其它副作用降至最低點(diǎn)，由此對(duì)照媒介應(yīng)該最好是等滲的或稍微高滲的。合適的賦形劑包括習(xí)慣上用來(lái)給藥非腸道溶液和別的溶液的含水賦形劑，上述非腸道溶液如氯化鈉注射液、林格氏注射液、葡萄糖注射液、葡萄糖和氯化鈉注射液、乳酸鹽化林格氏注射液。上述別的溶液如在下面的雜志中所述的Remington′s Pharmaceutical Sciences，15th ed.，EastonMack PublishingCo.，pp.1405-1412和1461-1487(1975)和The National Formulary XIV，14thed.WashingtonAmerican Pharmaceutical Association(1975)。溶液可包含傳統(tǒng)上用于非腸道溶液賦形劑和別的添加劑的防腐劑、抗菌劑、緩沖劑和抗氧劑，非腸道溶液賦形劑和別的添加劑與對(duì)照劑是相容的，將不會(huì)干涉產(chǎn)品的制造、貯存或使用。
本發(fā)明進(jìn)一步在下面的實(shí)施例中描述，這些實(shí)施例并非旨在以任何方式限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例實(shí)施例1-二環(huán)亞己基三胺戊乙酸(DCTPA)(5)的合成A.反-2-N-對(duì)甲苯磺酰胺環(huán)己基對(duì)甲苯磺酸酯(I)在0℃下，向被攪拌的順-2-氨基環(huán)己醇鹽酸鹽75g(0.49mol，Aldrich化學(xué)公司，Milwaukee，Wisconsin)的無(wú)水吡啶懸浮液中加入200g(1.05mol)對(duì)甲苯磺酰氯。得到的混和物在室溫下攪拌48小時(shí)，然后倒入冰中(1000g)。攪拌2小時(shí)之后，過(guò)濾黃色固體，并用水(2×500ml)和乙醇(200ml)洗滌。真空下干燥固體24小時(shí)，得到1，為微黃色固體(192g，92％)；mp160-162℃；1H NMR(360MHz，CDCl3)δ7.70(d，4H，J＝7.9，Ar-H)，7.30(d，2H，J＝7.9，Ar-H)，7.23(d，2H，J＝7.9，AR-H)，4.98(d，1H，J＝5.6，NH)，4.24(m，1H，CH-O)，3.12(m，1H，CH-N)，2.43(s，3H，CH3)，2.39(s，3H，CH3)，2.12-1.18(m，8H)；13CNMR(300MHz，CDCl3)δ145.60，143.88，137.97，130.45，130.18，128.44，127.76，81.48，55.65，32.32，31.10，23.32，22.10；HRMS(PK match，LSIMS，CH2Cl2-MeOH)計(jì)算值C22H25NO5S2(M＋H)+424.12524，測(cè)定值(M＋H)+424.12353.元素分析計(jì)算值C22H25NO5S2·H2OC，56.76；H.5.85；N，3.01；測(cè)定值C，56.82；H，6.00；N，3.29.
B、N-對(duì)甲苯磺?；h(huán)己基氮丙啶(2)于室溫下向氫化鈉(20g，0.833mol)的無(wú)水四氫呋喃(THF)(500ml)懸浮液中加入反-2-N-對(duì)甲苯磺酰胺環(huán)己基對(duì)甲苯磺酸酯1(190g，0.449mol)，在放出氫氣停止后，過(guò)濾混和物，沉淀物用THF洗滌。蒸發(fā)合并的有機(jī)溶液給出2，黃色固體(105.5g，94％)mp59-61℃；1H NMR(360MHz，CDCl3)δ7.68(d，2H，J＝8.2，Ar-H)，7.28(d，2H，J＝8.2，Ar-H)，2.92(d，2H，J＝1.0，CH-N)，2.39(s，3H，CH3)，1.74(m，4H，CH2)，1.35(m，2H，CH2)，1.18(m，2H，CH2)；13C NMR(300MHz，CDCl3)δ144.58，130.12，128.09，40.31，23.30，22.10，19.94；HRMS(PK match，LSIMS，CH2Cl2-MeOH)計(jì)算值for C13H17NO2S(M＋H)+252.10583，測(cè)定值(M＋H)+252.10592.元素分析計(jì)算值C13H17NO2S，C，62.12；H，6.82；N，5.57；側(cè)定值C，61.90；H，6.90；N，5.62.
C、二-(N-反-2′-氨基環(huán)己基)胺(3A和3B)，向回流的(+/-)-反-1，2-二氨基環(huán)己烷(100ml，0.833mol)的無(wú)水丙酮(200ml)溶液中緩慢加入35g(0.139mol)的N-對(duì)甲苯磺酰環(huán)己基氮丙啶2的丙酮溶液(50ml)。加畢，將溶液回流2小時(shí)。去除溶劑，多余的1，2-二氨環(huán)己烷在真空下蒸餾。得到的油狀物用己烷滴定。給出淡黃色固體(43g，84％)，它可用作下一步反應(yīng)而無(wú)需進(jìn)一步純化。上述固體(43g)用濃H2SO4(200ml)加熱至100-110℃20小時(shí)。得到溶液用冰鹽浴冷卻，在攪拌下緩慢加入乙醚以保持溫度在10℃以下。加熱更多的乙醚直至再無(wú)沉淀產(chǎn)生。過(guò)濾沉淀物，在氮?dú)庀掠靡颐严礈??；疑墓腆w重新溶解在少量水中(10ml)，加入濃NaOH(60％)得到堿性溶液。堿性水溶液用乙醚萃取(5×100ml)。干燥并且去除乙醚得到3B和3A的淡黃色固體混和物?；旌臀镉每焖偕V(用NH3(g)飽和的CH2Cl2/CH3OH7/3)分離得到化合物3A，9.0g(31％)和化合物3B，2.5g(9％)；
3A，mp104-106℃；1H NMR(360MHz，CDCl3)δ2.26(m，1H)，2.24(m，2H)，1.95(m，1H)，1.63(m，3H)，1.39(m，5H)，1.23-1.06(m，6H)，0.90-0.83(m，2H)；13C NMR(300MHz，CDCl3)，δ60.64，55.97，36.87，32.79，25.86；HRMS(PK match，LSIMS，CH2Cl2-MeOH)calc′d for C12H25N3(M＋H)+212.21267，found(M＋H)+212.21181；3B，mp56-58℃；1H NMR(360MHz，CDCl3)δ2.21(m，2H)，1.96(m，2H)，1.80(m，4H)，1.51(m，6H)，1.09-0.85(m，6H)；13C NMR(300MHz，CDCl3)δ64.59，57.49，35.40，34.93，26.19，25.51；HRMS(PK match，LSIMS，CH2Cl2-MeOH)計(jì)算值-C12H25N3(M＋H)+212.21267，測(cè)定值(M＋H)+212.21282.
D、叔-丁基二環(huán)亞己基三胺戊乙酸(叔丁基DCTPA)(4)二環(huán)亞己基三胺3A(18.5g，87.6mmol)，溴乙酸叔丁基酯(100ml，615mmol)，無(wú)水碳酸鉀(67g，613mmol)和分子篩(4，60g)在無(wú)水丙酮(500ml)中的混和物于50℃下攪拌35小時(shí)，濾除沉淀物，溶液在真空下蒸發(fā)去溶劑和多余的溴乙酸叔丁基酯。得到的油狀物溶解在異丙醇中，溶液保持在-18℃至-20℃。二天之后收集白色晶體并用異丙醇洗滌得到4 15.8g，母液冷卻至-20℃，一星期之后，獲得第二批4 15.7g?？偣?1.5g(46％)；mp106-107.5℃；1H NMR(360MHz，CDCl3)δ3.50-3.61(m，10H)，2.71(m，2H，CH-N)，2.54(m，2H，CH-N)，2.04(m，4H)，1.61(m，4H)，1.46(s，49H，CH3)，1.19-1.05(m，8H)；13C NMR(300MHz，CDCl3)δ173.96，172.47，80.59，80.17，65.73，64.31，54.05，47.58，31.98，29.81，28.75，26.47；HRMS(PK match，LSIMS，CH2Cl2-MeOH)計(jì)算值C42H72N2O10(M＋H)+782.55307，測(cè)定值(M＋H)+782.55664.
E、二環(huán)亞己基三胺戊乙酸(DCTPA)(5)4(15.0g，19mmol)在三氟乙酸(TFA)(20ml)中攪拌15小時(shí)。蒸發(fā)TFA，在真空下干燥得到油狀物，油狀物用己烷滴定得到白色固體(15.3g)。此粗產(chǎn)物的元素分析表明它含約2至3當(dāng)量的TFA。按下面的方式進(jìn)行粗產(chǎn)品的純化水(3ml)中粗產(chǎn)品(1.5g)用飽和Ba(OH)2中和至pH8，保溫30分鐘。過(guò)濾淤漿并用水洗滌。沉淀物用水(5ml)懸浮，pH用20％H2SO4調(diào)至2。懸浮液在80℃攪拌過(guò)夜(用Ba(OH)2水溶液/稀硫酸pH調(diào)至2)。過(guò)濾沉淀物，將含水的溶液蒸發(fā)干燥得到5黃色固體(0.75g，80％)mp170℃(dec.)；1H NMR(360MHz，DMSO-d6)δ3.78(d，1H，J＝48.6，N-CH-CO)，3.73(d，1H，J＝48.6，N-CH-CO).3.62(d，4H，J＝41.8，N-CH-CO)，3.56(d，4H，J＝41.8，N-CH-CO)，3.17(m，2H)，2.87(m，2H)，2.33(m，2H)，1.61(m，4H)，1.31-1.12(m，8H)；13C NMR(360MHz，DMSO-d6)δ178.46，176.17，71.40，69.03，53.32，34.66，32.61，32.55，30.51，30.35.HRMS(PK match，LSIMS，MeOH/DMSO)計(jì)算值C22H35N3O10(M＋H)+502.24007，測(cè)定值(M＋H)+502.24077；元素分析計(jì)算值·C22H35N3O10·H2OC，50.86；H，7.18，C，8.09；測(cè)定值C，51.29；C，7.12，H，8.12.實(shí)施例2DCTPA的Gd復(fù)合物(6)將上述粗產(chǎn)品(DCTPA(5)-TFA鹽)3g溶解在異丙醇(10ml)中，并通過(guò)將氣態(tài)氨通入溶液冒泡15分鐘的方式用無(wú)水氨氣(過(guò)量)飽和上述溶液。過(guò)濾得到的白色沉淀物，并用異丙醇洗滌。將得到的白色粉末(3.1g)溶解在蒸餾水中(5ml)。將硝酸釓(2.5g)的去離子水(5ml)溶液加入到上述含水溶液中。反應(yīng)用PAR(4-(2-吡啶偶氮)間苯二酚)監(jiān)測(cè)。當(dāng)PAR試劑指示有未螯合的Gd3+出現(xiàn)時(shí)，停止加入硝酸釓。加畢，用氫氧化銨/硝酸調(diào)節(jié)溶液pH至7加入丙酮至溶液變混濁，將懸浮液冷卻至4℃。二天之后，過(guò)濾得到的白色沉淀物，并用丙酮洗滌。白色固體(6)于80℃真空下干燥兩天，得到淡黃色固體(3.10g，71％)mp220℃(分解點(diǎn))元素分析計(jì)算值C22H38N5O10Gd·3H2OC，35.52；H，5.96；N，9.41；Gd，21.14；測(cè)定位C，35.41；H，6.04；N，9.16；Gd，20.98；實(shí)施例3-二環(huán)亞己基三胺戊乙酸異構(gòu)體的合成(DCTPA′)(8)A.叔丁基DCTPA′(I)二環(huán)亞己基三胺3B(7.8g，37mmol)溴乙酸叔丁基酯(40ml，246mmol)，碳酸鉀(25.5g)，分子篩(4，20g)于無(wú)水乙腈中的混和物于50℃攪拌2天。用上述實(shí)施例1D部分的叔丁基DCTPA4的合成的相同步驟得到7，為白色固體(22g，76％)mp107-109℃.1H NMR(360MHz，CDCl3)δ3.64-3.51(m，10H，CH2)，2.75(m，2H)，2.57(m，2H)，2.08(m，4H)，1.63(m，4H)，1.47，1.45(2s，49H，CH3)，1.23-1.08(m，8H)13C NMR(300MHz，CDCl3)δ172.86，170.28，66.23，63.23，47.96，29.04，27.10，27.03，25.05，24.89.HRMS(PKmatch，LSIMS，CH2Cl2-MeOH)計(jì)算值C42H72N2O10(M＋H)+782.545307，測(cè)定值(M＋H)+782.54987.
B、DCTPA′(8)用上述實(shí)施例1E部分的DCTPA的合成的相同步驟得到DCTPA′8產(chǎn)率80％，mp178℃
1HNMR(360MHz，DMSO-d6)δ3.76(d，1H，J＝65.1)，3.71(d，1H，J＝65.8)，3.61(d，4H，J＝44.5)，3.56(d，4H，J＝44.5)，3.15(m，2H)，2.86(m，2H)，2.30m，2H)，2.09(m，2H)，1.61(m，4H)，1.30-1.08m；13C NMR(DMSO-d6)δ172.92，170.17，68.22，63.20346.97 28.27 26.77，24.90，24.66；HRMS(PK match，LSIMS，MeOH/DMSO)計(jì)算值C22H35N3O10(M＋H)+502.2.4007，測(cè)定值(M＋H)+502.23841；元素分析計(jì)算值C22H35N5O10C，52.67，H，7.03，N，8.33；測(cè)定值C，52.48；H，7.01；N，8.33.實(shí)施例4.DCTPA′的Gd復(fù)合物(9)用上述實(shí)驗(yàn)例2的步驟制備DCTPA′的Gd復(fù)合物(9)，mp230℃(分解)。實(shí)施例5用DCTPA-Gd復(fù)合物(6)的成像研究來(lái)自實(shí)施例2的DCTPA-Gd的復(fù)合物(6)用在兔子的磁共振成像研究中。以三個(gè)劑量(10，30和100mmol/Kg)在1.5T下使用大量的Ti加權(quán)(Ti-Weighted)磁共振序列(TR400、TE12mSec)來(lái)研究DCTPA-Gd的復(fù)合物(6)。每一種劑量用一只兔子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在成像階段麻醉兔子，成像期在給藥6之前、給藥6之后15分鐘，30分鐘，60分鐘和24小時(shí)。
對(duì)于肝的成像，在10μM/Kg的劑量下，視覺(jué)和定量的增大不清楚。但在30μM/Kg的劑量下，肝的視覺(jué)和定量的增大是令人滿意的。在100μM/Kg的劑量下，肝的視覺(jué)和定量的增大也是令人滿意的。(6)從肝消除要24小時(shí)完成。腎皮質(zhì)和腎髓的成像表明了相似的結(jié)果，用6的10μM/Kg劑量產(chǎn)生的結(jié)果不如30μM/Kg或100μM/Kg劑量令人滿意。
權(quán)利要求
1.式I的化合物 其中Z1和Z2各自代表完成單環(huán)或多環(huán)碳環(huán)或雜環(huán)環(huán)系統(tǒng)所必需的原子，所述Z1和Z2分別任意由R6和R7取代；R1、R2、R3和R4各自是羧烷基(C1-C2)；-(CH2)n-C(＝O)-NH-R8或-(CH2)n-C(＝O)-O-R8，R5是羧烷基(C1-C2)，R6和R7分別是鹵素、芐基或芐氧基，所述的芐基或芐氧基任意地由-個(gè)、二個(gè)或三個(gè)取代基取代，取代基由氨基，異氰酸基(-N＝C＝O)，異硫氰酸基(-N＝C＝S)，-NH-C(＝O)-X或-NH-C(＝S)-X中選擇；R8是烷基(C1-C20)，-(CH2)m-Ar或C1-C20的多羥基烷基；n是1或2；m是1至15；X是靶標(biāo)部分；Ar是任意由一個(gè)、二個(gè)或三個(gè)取代基取代的苯基，取代基由氨基、酰氨基、羥基、烷基(C1-C5)和鹵素中選擇。
2.如權(quán)利要求1所述的化合物，其中Z1和Z2各代表完成單雙或三環(huán)碳環(huán)或雜環(huán)系統(tǒng)的所必需的原子。
3.如權(quán)利要求1或2所述的化合物，其中Z1和Z2各代表完成單環(huán)碳環(huán)或雜環(huán)環(huán)系統(tǒng)所必需的原子。
4.如權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的化合物，其中Z1和Z2代表完成不同的碳環(huán)或雜環(huán)環(huán)系統(tǒng)所必需的原子。
5.如權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的化合物，其中Z1和Z2各代表完成相同的碳環(huán)或雜環(huán)環(huán)系統(tǒng)所必需的原子。
6.如上述任一權(quán)利要求所述的化合物，其中Z1和Z2各自代表完成環(huán)己烷環(huán)所必須的原子。
7.如上述任一權(quán)利要求所述的化合物，其中R1、R2、R3和R4各自為羧烷基C1-C2。
8.如上述任一權(quán)利要求所述的化合物，其中R1、R2、R3和R4各個(gè)是羧甲基。
9.如上述任一權(quán)利要求所述的化合物，其中R5是羧甲基。
10.如上述任一權(quán)利要求所述的化合物，其中R6和R7分別是鹵素、取代的芐基或取代的芐氧基。
11.如上述任一權(quán)利要求所述的化合物是所述化合物的金屬離子螯合物。
12.如權(quán)利要求11所述的化合物，其中所述的金屬是順磁金屬。
13.如權(quán)利要求12所述的化合物，其中所述順磁金屬是Cr、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu。
14.如權(quán)利要求12或13所述的化合物，其中所述的順磁金屬是Gd。
15.藥用組合物，包括如權(quán)利要求1至14中任一權(quán)利要求所述的化合物以及至少一種藥用可接受的載體或稀釋劑。
16.制備如權(quán)利要求1至14中任一權(quán)利要求所述的化合物的方法，所述的方法包括下面步驟之一或更多(a)使式II的化合物 (其中Z1、Z2、R6和R7如權(quán)利要求1至14中任一權(quán)利要求所定義的或是它們的保護(hù)基衍生物；Y代表H或烷基，芳烷基或芳磺?；鶊F(tuán)；R代表H或保護(hù)基基團(tuán))，與式III的化合物反應(yīng)并且L-R5(III)如果必要，順序排除使用的任何保護(hù)基基團(tuán)；(b).將式IV的化合物 (其中Z1、Z2、R6、R7和Y如上所定義)轉(zhuǎn)變成式V的化合物 (其中Z1、Z2、R6和R7如上定義)，隨后與如上所定義的式III的化合物反應(yīng)，如必要順序排除使用的任何保護(hù)基基團(tuán)；(c)使式VI的化合物 (其中Z1、Z2、R6和R7如上定義)與如上定義的式III的化合物反應(yīng)，如必要，順序去除使用的任何保護(hù)基基團(tuán)；(d)將式I的化合物轉(zhuǎn)換成螯合復(fù)合物。
17.如權(quán)利要求1至14中任一權(quán)利要求所述的化合物用于診斷試劑的制備的應(yīng)用，所述診斷試劑用于在人類或非人類動(dòng)物體實(shí)施的圖像產(chǎn)生方法。
18.產(chǎn)生人類或非人類動(dòng)物體圖像的方法，該方法包括給所述的患者給藥權(quán)利要求17所述的診斷試劑然后產(chǎn)生所述患者至少一部分的圖像。
全文摘要
本發(fā)明提供了結(jié)構(gòu)式(I)的化合物，其中Z
文檔編號(hào)C07F15/00GK1146197SQ95192538
公開(kāi)日1997年3月26日 申請(qǐng)日期1995年4月12日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月13日
發(fā)明者C·R·伊利, T·J·考菲爾德, J·L·通納, P·郭, D·L·拉德 申請(qǐng)人:尼科梅德成像有限公司