CN116601238A - Ph响应性花青染料及其缀合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学成像领域。更具体地,本发明涉及一类具有红色至近红外(650‑900nm)发射的单烷基化花青染料,其特征在于pH响应性,以及涉及其与生物配体的缀合物。本发明还涉及这些化合物作为光学诊断剂在实体瘤的成像或疗法中的用途,用于其制备的方法以及包含其的组合物。所述单烷基化花青染料具有通式(I),其中R1和R3独立地选自由氢、‑SO3H、‑COOH和‑CONH‑Y组成的组;并且R2和R4是氢,或者R1与R2一起以及R3与R4一起两者分别并与它们所键合的原子一起形成两个任选地被1至4个‑SO3H基团取代的芳基环;R5是任选地被选自‑SO3H、‑COOH和‑CONH2的基团取代的烷基。
Description
发明领域
本发明涉及光学成像领域。更具体地,本发明涉及具有红色至近红外发射(650-900nm)的单烷基化花青染料家族的化合物,其荧光对pH值具有响应性,以及涉及其与生物配体的缀合物。本发明进一步涉及这些化合物作为诊断剂的用途,用于其制备的方法以及包含其的组合物。
背景技术
染料是在光激发时吸收特定波长的光子的化学实体,并且根据量子效率,通常在更长的波长下,重新发射该能量的一部分。特别地,花青染料是荧光有机分子,其特征在于跨越多次甲基(polymethine)桥并且被限制在两个氮原子之间的离域电子体系。其中一些具有良好的光学特性、低毒性和在水性介质中的良好溶解度,可以用作用于生物医学成像的造影剂。由于与在可见光谱中具有荧光发射的染料相比更高的穿透深度,具有红色至近红外发射(650-900nm)的花青染料对于生物医学成像应用是特别有用的。
在用于生物医学成像的近红外染料中,吲哚花青绿(ICG)是目前唯一被批准用于人类用途的医药产品。由于与血浆蛋白的强结合(血池效应)和肝脏对未结合部分的快速清除,ICG通常用于评估组织灌注和血管造影术应用(Cherrick等人,J Clin Invest 1960;39(4):592–600)。此外,ICG还作为在诊断和介入(荧光引导手术)程序期间的肿瘤成像的研究药物产品进行测试(Tummers Q.等人,PlosOne2015;10(6):e0129766)。
正在开发用于荧光成像的另外的造影剂,其利用缀合至载体部分(即,生物分子)的染料的用途,靶向过表达的肿瘤表位,以提高检测的灵敏度和特异性(Achilefu S.等人,J Med Chem 2002;45,2003-2015)。例如,ICG已经被缀合至肿瘤靶向部分并且目前正在用于术中肿瘤检测的临床试验中进行评估(Fidel J.等人,Cancer Res.2015;15;75(20):4283–4291)。ICG是具有固有荧光发射的近红外花青染料的实例。在血流中给药之后ICG已经在激发时发射荧光,并且所检测到的荧光强度是染料在给定组织中累积速率的函数。这导致来自目标组织的荧光发射,即,具有诊断价值的特定生理或病理特征影响的组织。
然而,该方法的限制是源自非靶标(背景)组织的相对高的荧光强度,在该组织中染料可能由于非特异性保留而分布和累积。由背景区域产生的高荧光强度可能通过降低图像对比度(即靶组织中的信号与背景区域中的信号之间的比率)而对诊断光学成像程序的品质产生负面影响,导致检测的低灵敏度和假阴性。
为了克服固有荧光发射的局限性,正在开发新的类别的花青染料,其显示依赖于pH的红色至近红外(650-900nm)荧光发射。特别地,仅在酸性pH(例如,<6.2-6.8)下,这些染料被完全活化并且发出荧光(ON),而在生理pH(7.2-7.4)下仅显示最小的荧光发射(OFF)。该特征与对病理组织(例如肿瘤组织)进行诊断性光学成像特别相关,因为众所周知,由于高糖酵解代谢(称为“瓦博格效应”)和随后通过膜泵排出高浓度质子(Damaghi M.等人,Front Physiol.2013;4:370),与健康组织和血液(7.2-7.4)相比,癌组织在细胞外空间具有更低的的pH(6.2-6.8)。此外,这些染料的活化,尤其是当染料缀合至结合肿瘤细胞表面上所表达的表位的部分时,可以在细胞中内化并且在酸性细胞器诸如胞内体(pH 6.5-5.5)和溶酶体(pH 5.5-4.5)内运输之后发生。
由酸性pH触发的染料的该特异性活化可以增加肿瘤与背景的比率并且改进肿瘤的可视化,因为仅在肿瘤微环境中或仅在由特异性受体的过表达所驱动的向肿瘤细胞中的内化之后,探针变得发荧光并且可以检测到信号。理想地,在血液中,在pH是7.4的情况下,以及在健康组织中,在由同一受体所介导的细胞内化低得多的情况下,探针的荧光几乎被关闭,产生非常低的背景信号。
出于以上原因,此种“可活化”(开启-关闭(on-off))染料可以允许更好地检测病理区域并且提高生物医学光学成像程序的质量。
现有技术中报道了pH敏感性花青的一些实例。
例如,WO00/75237描述了pH敏感性花青染料的一些实例并且公开了具有线性三次甲基(Cy3)、五次甲基(Cy5)或七次甲基(Cy7)骨架、在假吲哚上的非烷基化或单烷基化的新化合物。
Briggs M.等人,Chem.Commun.2000,2323-2324报道了在6-9的pH范围内对质子浓度敏感的五次甲基花青染料的实例,其显示7.5的pKa。
WO2004/039894涉及制备不同的花青染料,其在吲哚碱的不同位点处具有官能团。特别地,其描述了pH依赖性Cy5染料,包括商业染料CypHer5E(GE Healthcare)及其其他衍生物。Beletskii A.等人,BioTechniques 2005,39:894-897中还公开了使用具有大约7.3的pKa的单烷基化五次甲基染料CypHer5E来标记颗粒并且评估细胞内化。
Briggs等人(左)中所公开的化合物的化学结构和CypHer5E(右)的化学结构报道如下:
Lee H.等人,Bioconjug Chem.2011,22(4):777–784和Gilson R.等人,Mol.Pharmaceutics 2015,12:4237-4246公开了非烷基化环己烯基Cy7 pH-响应性染料及其在体外和体内的应用。例如,第一篇参考文献报道了以下氯代和苯甲酸衍生物,其分别具有4.7和5.2的pKa:
化合物的pKa值具有关键的相关性,因为当介质的pH等于pKa值(pH=pKa)时,仅一半的染料分子被质子化和发荧光,而另一半被去质子化和淬灭。因此,具有pKa>7.0的pH敏感性染料在生理pH(7.2-7.4)下已经显示出高荧光发射(>50%),这可能导致高背景荧光。“Briggs等人”论文中所公开的化合物和CypHer5E是此类pH敏感性花青染料的实例,其显示出次优的荧光发射特性(即,在生理pH下的高发射),这可能导致高背景荧光。在另一方面,具有pKa<5.5的pH敏感性染料将仅在高酸性pH值下显示高荧光发射(>50%)。例如,以上所描述的化合物A和B将仅在分别为3.7和4.2的pH下实现95%的质子化,这种极端酸中毒的条件不太可能在病理状态下的组织和细胞中存在。出于该原因,将优选开发pH敏感性染料,其特征在于具有在5.5-7.0的范围内的pKa,使得荧光发射在生理pH下最小,但在弱酸性pH下高。
Lee H.等人,Bioconjug Chem.2011,22(4):777–784和Gilson R.等人,Mol.Pharmaceutics 2015,12:4237-4246中所报道的与已知染料相关的其他缺点表现为某种不稳定性(例如在以上论文中提及的是,优选在每项研究中使用新鲜制备的染料溶液),以及以下事实:在若干情况下,很难衍生具有可用于可能缀合至生物部分(即分子载体)的官能团的这些染料。例如,不存在N-烷基化基团强烈地将可能的缀合仅限于苯甲酸(不容易掺入花青骨架中的官能团)上的一个偶联位点(Gilson R.等人,Mol.Pharmaceutics 2015,12:4237-4246)。
因此,尽管为寻找合适的成像剂几经努力,但仍然需要寻找改进的染料,其具有最佳荧光效率以及最佳理化和生物学特性的并且被设计用于存活生物体的光学成像。具有仅在身体的酸性pH条件下(例如在肿瘤环境中)允许合适的活化和红色至近红外(650-900nm)荧光发射的pKa特征的染料对于存活生物体中的应用将是优选的。
该需求是至关重要的,特别是当染料缀合至特异性结合分子表位或病理组织(例如肿瘤)的生物分子时。本发明解决这些和其他需求。
发明概述
本发明的技术领域是生物医学光学成像。具体地,本发明涉及具有红色至近红外(650-900nm)发射的新的单烷基化花青染料,其荧光取决于其溶解在其中的介质的pH,以及与其生物配体的缀合物。此外,本发明涉及这些化合物作为诊断剂的用途,用于其制备的方法以及包含其的组合物。
通常,本发明的目的是提供新的pH响应性单烷基化花青染料、或其与结合部分的相应缀合物,可用作光学成像的造影剂并且旨在解决以上所提及的问题。
具体地,本文所描述的新的单烷基化花青衍生物在生理pH下具有最小的荧光,并且被弱酸性pH活化,仅在以相对于健康组织或血液的更大酸度为特征的生物区域中产生荧光信号,从而显著降低背景信号。
此外,本发明的单烷基化花青染料及其缀合物出人意料地特征在于5.5-7.0的范围内的pKa值,其更适合用于生物医学成像应用,并且对pH的小变化具有非常好的响应性,相对于现有技术的非烷基化花青染料具有更好的稳定性。
新的花青染料可以通过充当结合位点的合适官能团方便地缀合至合适的靶向部分,从而为分子成像提供非常特异且灵敏的造影剂。
本发明的另外的方面涉及作为诊断剂的此类染料,其特别用于人或动物器官或组织的光学成像中,用于光学成像的方法中,其中成像是器官的断层成像,监测器官功能,包括血管造影术、组织灌注成像、尿路成像、胆管成像、神经成像、术中癌症识别、荧光引导手术、荧光内窥镜检查、荧光腹腔镜检查、机器人手术、开放式手术(open field surgery)、激光引导手术、光动力疗法、荧光寿命成像、或光声或声致荧光方法。
此外,本发明涉及用于制备所提供染料、其相应缀合物和/或药学上可接受的盐的制备方法,以及它们在诊断剂的制备中的用途。
根据另外的方面,本发明涉及药学上可接受的组合物,其包含与一种或多种生理学上可接受的载体或赋形剂混合的至少一种本发明的染料或染料-缀合物化合物、或其药学上可接受的盐。所述组合物特别可用作光学成像剂以提供人或动物器官或组织的可用成像。
在另一方面,本发明涉及用于通过使用包括使用有效剂量的本发明的化合物的光学成像技术对身体器官、组织或区域进行光学成像的方法。
附图说明
参考以下详细描述和附图可以更好地理解本发明的特征,其中:
图1显示在相对于pH 4.0至pH 8.0制备的每种缓冲磷酸盐溶液的pH所绘制的图中,代表本发明的化合物(化合物5)在780nm下的最大吸光度值,以便由拐点计算pK。
发明详述
因此,本发明的第一目的是提供式(I)的化合物、或其药学上可接受的盐,
其中
W是基团或-CH=C(R6)-CH=或-C(Cl)=,其中
R6是氢或氯;
R7是氯或任选地被选自-SO3H、-COOH、-CONH-Y、-烷基-COOH和-烷基-CONH-Y的基团取代的苯基,其中
Y是被-SO3H或至少两个羟基取代的二价烷基,和
*表示键合位置;
R1和R3独立地选自由氢、-SO3H、-COOH和-CONH-Y组成的组;并且R2和R4是氢,或者,
R1与R2一起并且R3与R4一起两者分别地并与它们所键合的原子一起形成两个任选地被1至4个-SO3H基团取代的芳基环;
R5是任选地被选自-SO3H、-COOH和-CONH2的基团取代的烷基。
本发明的另一目的涉及由式(II)的化合物、或其药学上可接受的盐表示的相应缀合染料,
其中
W是基团或-CH=C(R6)-CH=或-C(Cl)=,其中
R6是氢或氯,
R8是氯或任选地被选自-SO3H、-COOH、-CONH-Y、-烷基-COOH、-烷基-CONH-Y和-R10的基团取代的苯基,其中
Y是被-SO3H或至少两个羟基取代的二价烷基,
R10是被基团-CONH-(S)m-T取代的二价烷基,其中
S是间隔基;
T是靶向部分;和
m是等于0或1的整数;和
*表示键合位置;
R1和R3独立地选自由氢、-SO3H、-COOH和-CONH-Y组成的组;并且R2和R4是氢,或者
R1与R2一起并且R3与R4一起两者分别地并与它们所键合的原子一起形成两个任选地被1至4个-SO3H基团取代的芳基环;
R9是任选地被选自-SO3H、-COOH、-CONH2和-CONH-(S)m-T的基团取代的烷基,其中S、T和m在以上所定义;
并且其中R9或R10中存在至少一个基团-CONH-(S)m-T。
本发明还涉及用于借助于合成转化步骤制备式(I)或(II)的化合物的方法。
本发明还包含以上所定义的式(I)或(II)的化合物,其用作生物医学光学成像应用的荧光探针。
具体地,本发明包含如以上所定义的式(I)或(II)的化合物,其特征在于在5.5-7.0的范围内的pKa值。
定义
在本说明书中,并且除非另有规定,否则如本文所使用的以下术语和短语旨在具有以下含义。
术语“烷基”是指脂肪族烃基团,其可以是直链或支链的,在链中具有1至8个碳原子。例如,“C4烷基”在其含义内包括包含4个碳原子的直链或支链。类似地,“C1-C20烷基”是包含1至20个碳原子的烷基。优选地并且除非另有说明,否则术语“烷基”是指C1-C6烷基。代表性和优选的烷基包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、戊基和己基。除非另有说明,直链或支链烷基是单价基团,在其他方面其可以是多价基团,其中两个或更多个氢原子被从以上烃基团去除并且被取代,例如亚甲基、亚乙基、异亚丙基等。
术语“二价烷基”是指其中两个氢原子被从以上烃基团去除并且被取代的烷基。
其中所使用的术语“环烷基”在其含义内包含饱和(即脂环族)碳环;例如,“C3-C7环烷基”表示包含3至7个碳原子的饱和碳环。合适的实例包括C5-C7碳环,例如环己基环。
术语“芳基”是指6至约14个碳原子、优选地6个碳原子的芳族单环或多环体系。代表性芳基包括苯基、萘基或苯并稠环。术语“苯并稠环”是指附接至另一环的6个碳原子的芳族单环,形成双环芳族体系。
在本说明书中,术语“保护基团”(Pg)表示适合用于保持其所结合的基团的官能的保护基团。具体地,使用保护基团来保持氨基、羟基或羧基官能。适当的保护基团可以包括例如苄基,羰基诸如甲酰基、9-氟甲氧基羰基(Fmoc)、苄氧基羰基(Cbz)、叔丁氧基羰基(Boc)、异丙氧基羰基或烯丙氧基羰基(Alloc),烷基例如叔丁基或三苯基甲基,磺酰基,乙酰基诸如三氟乙酰基,苄基酯,烯丙基,或本领域技术人员众所周知的通常用于保护此类官能的其他取代基(参见例如,一般参考文献T.W.Green和P.G.M.Wuts,Protective Groupsin Organic Synthesis,Wiley,N.Y.2007,第4版,第5章)。
此外,本发明还包含适合用于制备式(I)或(II)的期望化合物或其盐的前体或中间体化合物。在此类衍生物中,官能团,诸如羧酸或羧酰胺,可以用如以上所定义的适当保护基团(Pg)保护,优选地用烷基或酯基团保护。如果必要,在制备式(I)或(II)的化合物期间,Y基团的羟基也可以用适当的保护基团(Pg)保护,从而形成例如乙酰氧基、烷氧基或酯基团。
表述“偶联试剂”是指例如用于在羧基部分与氨基部分之间形成酰胺键的试剂。反应可以由两个连续步骤组成:羧基部分的活化,以及然后用活化的羧酸酰化氨基。此类偶联剂的非限制性实例选自由以下组成的组:碳二亚胺,诸如N,N′-二异丙基碳二亚胺(DIC)、N,N′-二环己基碳二亚胺(DCC)、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺(EDAC)、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺(EDC)和1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺(WSC);鏻试剂,诸如(苯并三唑-1-基氧基)三(二甲基氨基)六氟磷酸鏻(BOP)、(苯并三唑-1-基氧基)三吡咯烷基六氟磷酸鏻(PyBOP)、7-氮杂苯并三唑-1-基氧基三吡咯烷基-六氟磷酸鏻(PyAOP)、[乙基氰基(羟基亚氨基)乙酸乙酯基-O2]三-1-吡咯烷基六氟磷酸鏻(PyOxim)、溴三吡咯烷基六氟磷酸鏻(PyBrOP)和3-(二乙氧基磷酰氧基)-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)酮(DEPBT);和铵/脲鎓-亚铵试剂,诸如N,N,N′,N′-四甲基-O-(苯并三唑-1-基)脲鎓四氟硼酸盐(TBTU)、N,N,N′,N′-四甲基-O-(1H-苯并三唑-1-基)脲鎓六氟磷酸盐(ΗBTU)、N,N,N′,N′-四甲基-O-(7-氮杂苯并三唑-1-基)脲鎓六氟磷酸盐(ΗATU)、O-(1H-6-氯苯并三唑-1-基)-1,1,3,3-四甲基脲鎓六氟磷酸盐(HCTU)、1-[1-(氰基-2-乙氧基-2-氧代亚乙基-氨基氧基)-二甲基氨基-吗啉代]-脲鎓六氟磷酸盐(COMU)和氟-N,N,N′,N′-四甲基甲脒鎓六氟磷酸盐(TFFH)或本领域技术人员众所周知的其他化合物。
表述“活化的羧酸”是指比游离羧基更容易受到亲核攻击的羧基的衍生物;合适的衍生物可以包括例如酸酐、硫酯、酰基卤化物、NHS酯和磺基NHS酯。
此外,术语“部分”或“残基”在此旨在定义一旦直接或通过合适的连接基和/或间隔基适当地附接或缀合至分子的其余部分的给定分子的残余部分。
靶向部分(T)
根据本发明,靶向部分(T)是以特定选择性结合至生物靶标并且促进造影剂在特定组织或身体部分中的累积的分子。通常,其由用于生物系统的天然或合成分子表示。此种特异性结合可以通过配体实现,诸如例如小分子、蛋白质、肽、肽模拟物、酶底物、抗体或其片段或适体,与目标组织或细胞的表面上所表达的特异性生物靶标相互作用。
本发明的化合物的合适生物靶标可以是例如上皮生长因子(EGF)受体,诸如EGFR或HER2;血管内皮生长因子(VEGF)受体,诸如VEGFR1或VEGFR2;碳酸酐酶(CA)酶,诸如CAIX、CAII或CAXII;粘蛋白糖蛋白,诸如MUC1;葡萄糖转运蛋白,诸如GLUT-1;钠氢反向转运蛋白,诸如NHE1;癌胚糖蛋白,诸如癌胚抗原(CEA);趋化因子受体,诸如趋化因子受体4型(CXCR4);细胞粘附分子,诸如ICAM、EPCAM、VCAM、E-选择素、P-选择素;肝细胞生长因子HGFR(c-met);转铁蛋白的受体;肝配蛋白受体,诸如EPHA2;叶酸的受体,诸如FR-α;结合透明质酸(ialuronic acid)的糖蛋白,诸如CD44;蛙皮素受体,诸如BB1、BB2、BB3;N-乙酰基-L-天冬氨酰-L-谷氨酸(NAAG)肽酶,诸如前列腺特异性膜抗原(PSMA);以及,特别是整合素受体,诸如αvβ3、αvβ5、αvβ6或α5β1整合素受体。
例如,靶向部分的整合素受体由包含序列Arg-Gly-Asp(RGD)的线性或环状肽表示。该三肽对受体具有高结合特异性,被位于细胞膜中的整合素受体家族识别为配体。事实上,已经在一些细胞外基质糖蛋白中识别出它,诸如纤连蛋白或玻连蛋白,其利用该RGD基序介导细胞粘附。
因此,含有序列Arg-Gly-Asp(RGD)的线性和环状肽和肽模拟物,诸如例如cRGD、cRGDfK、cRGDyK、cRGDfC、RGD-4C、RGD-2C、AH111585、NC100692、RGD-K5(Kapp等人,Sci Rep,2017,7:3905)、或其类似物和衍生物,是与健康组织相比细胞膜整合素上调的靶向癌组织的结合基序的众所周知的实例。
在一个实施方案中,本发明的化合物可以缀合至其他小分子、肽、蛋白质或抗体,诸如例如已经用于治疗的单克隆抗体。含有药物乙酰唑胺的小分子,诸如例如化合物4a、5a、6a、7a和8a(Wichert等人,Nat Chem 2015,7:241–249)、或其类似物和衍生物,是靶向酶CAIX的小分子的实例。线性和环状肽和肽模拟物,诸如肽GE11(描述于Li等人,FASEB J2005,19:1978-85中)和/或肽L1(描述于Williams等人,Chem Biol Drug Des 2018,91:605–619)、或其类似物和衍生物,是靶向上皮生长因子受体(EGFR)的肽的实例。在这些蛋白质之中,上皮生长因子(EGF)的衍生物是靶向上皮生长因子受体(EGFR)的小蛋白质的实例。在这些抗体之中,帕尼单抗和西妥昔单抗是靶向上皮生长因子受体(EGFR)的单克隆抗体的实例。
优选地,本发明的靶向配体可以选择性地关联肿瘤细胞或组织。特别地,它们可以与选自脑癌、乳腺癌、头颈癌、卵巢癌、前列腺癌、食道癌、皮肤癌、胃癌、胰腺癌、膀胱癌、口腔癌、肺癌、肾癌、子宫癌、甲状腺癌、肝癌和结直肠癌的肿瘤相关联。另外,靶向配体能够关联上述癌症在不同于原发来源的组织和器官中的转移扩散。此外,靶向配体能够关联不同组织和器官中的肿瘤前病变和发育异常。
间隔基S
根据本发明,S是任选地存在的间隔基,其将靶向部分与染料隔开。间隔基的存在对于其中靶向部分和染料彼此不利地相互作用的风险的一些实施方案特别相关。此外,当染料相对大并且可能干扰靶向部分与靶位点的结合时,可能需要间隔基的存在。
间隔基可以是柔性的(例如,简单的烷基链)或刚性的(例如,环烷基或芳基链),使得染料远离靶标取向。间隔基还可以改变在存活生物体中用作成像剂的式(II)的缀合物的药代动力学和代谢。
亲水性间隔基可以减少与血浆蛋白的相互作用,减少血液循环时间并且促进排泄。例如,如果间隔基是聚乙二醇(PEG)部分,则成像剂在体内的药代动力学和血液清除率可以被改变。在此类实施方案中,间隔基可以改善成像剂从背景组织(即,肌肉、血液)的清除,从而由于高靶标与背景对比度而产生更好的诊断图像。此外,亲水性间隔基的引入可以将造影剂的消除从肝脏转移至肾脏,从而减少全身滞留。
因此,在一个优选实施方案中,间隔基是包含C1-C20烷基、C3-C7环烷基或芳基的亲水性部分。优选地,间隔基选自由(CH2)pCOO-、-(CH2CH2O)pCH2CH2COO-和-(CH2CH2O)pCH2CH2NH-组成的组,其中p是0至20的整数。优选地,p是2、6或12。
当不必要时,优选地不存在间隔基,即m是0,并且S表示直接键。
间隔基或可替代地不存在间隔基时的靶向部分可以连接至式(I)的化合物,可替代地在R5和/或R7残基处连接,以形成式(II)的化合物。R5/R7的连接基团是反应性官能团,诸如适合用于通过形成化学键将染料缀合至靶向部分的羧酸残基。
例如,当含胺的靶向部分(T)与式(I)的化合物缀合时,其中R5和/或R7是被羧酸取代的烷基,该羧酸可以在通过使用活化试剂以更具反应性的形式转化进行缀合之前任选地被活化,形成例如N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)酯或混合酸酐。然后,为了获得相应的式(II)的化合物,将含胺的靶向部分用所得活化酸处理以形成酰胺键。通常,该反应在水性缓冲液、在pH 8至9下与DMSO或DMF的任选共溶剂中,或在具有有机碱诸如DIPEA、TEA或NMM的有机溶剂中进行。
在其他方面,可以使用“非活化”羧酸进行直接缀合。
类似地,当R5的连接基团是羧酰胺基时,附接合适的靶向部分的程序是类似的,但通常不需要连接基的活化步骤,并且直接处理染料和靶向部分。
以上式(I)或(II)的化合物可以具有一个或多个不对称碳原子,也称为手性碳原子,并且因此可以产生非对映异构体和光学异构体。除非另有规定,否则本发明进一步包括所有此类可能的非对映异构体以及其外消旋混合物、其基本上纯的拆分对映异构体、所有可能的几何异构体及其药学上可接受的盐。
本发明进一步涉及以上式(I)或(II)的化合物,其中R1、R3、R5、R7、R8、R9和Y的官能团,例如磺酰基、羧酰胺基或羧酸基团,可以呈药学上可接受的盐的形式。
在一个实施方案中,本发明涉及式(I)或(II)的化合物,其中W是基团-C(Cl)=或-CH=C(R6)-CH=,R5和R9如以上所定义,并且R1与R2一起并且R3与R4一起以及它们分别键合的原子形成两个任选地被1至4个-SO3H基团取代的苯并稠环,还分别由以下式(Ia)或(IIa)表示:
其中R11-R18中的每个独立地是氢或-SO3H。
在另一实施方案中,本发明涉及式(I)或(II)的化合物,其中W分别是基团R5和R7-R9如以上所定义,并且R1与R2一起并且R3与R4一起以及它们分别键合的原子形成两个任选地被1至4个-SO3H基团取代的苯并稠环,还分别由以下式(Ia’)或(IIa’)表示:
其中R11-R18中的每个独立地是氢或-SO3H。
在一个实施方案中,本发明涉及式(I)或(II)的化合物,其中W分别是基团R1和R3独立地选自由氢、-SO3H、-COOH和-CONH-Y组成的组,其中Y是被-SO3H或至少两个羟基取代的二价烷基,R2和R4是氢,并且R5、R7、R8和R9如以上所定义,也分别由以下式(Ib)或(IIb)表示:
在另外的实施方案中,本发明涉及式(I)或(II)的化合物,其中W选自-C(Cl)=、-CH=CH-CH=和-CH=C(Cl)-CH=,R1和R3独立地选自由-H、-SO3H、-COOH和-CONH-Y组成的组,其中Y是被-SO3H或至少两个羟基取代的二价烷基,R2和R4是氢,并且R5、R7、R8和R9如以上所定义,也分别由以下式(Ic)或(IIc)表示:
在一个实施方案中,本发明涉及式(I)或(II)的化合物,其中Y是被二至五个羟基取代的直链或支链C1-C6烷基。
在优选实施方案中,本发明涉及式(I)或(II)的化合物,其中Y选自由以下组成的组
更优选地,本发明涉及式(I)或(II)的化合物,其中Y是如以上所定义的式(II)的基团。
本发明的另一实施方案涉及式(II)的化合物,其中m是0并且间隔基S由直接键表示,或m是1并且间隔基是包含C1-C20烷基、C3-C7环烷基或芳基的亲水性部分。优选地,间隔基选自–(CH2)pCOO-、–(CH2CH2O)pCH2CH2COO-和–(CH2CH2O)pCH2CH2NH-,其中p是0至20的整数。优选地,p是2、6或12。
在另外的实施方案中,T是选自小分子、蛋白质、肽、肽模拟物、酶底物、抗体或其任何片段和适体的靶向部分。
优选地,T由肽表示,并且特别是由与整合素受体诸如αvβ3、αvβ5、αvβ6、α5β1等,优选地与αvβ3整合素受体相互作用的部分表示。
尤其优选的是表Ia中所列出的式(I)的化合物和表Ib中所列出的式(II)的相关缀合化合物。
表Ia–优选的式(I)的化合物
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表Ib–优选的式(II)的化合物
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本发明还涉及用于合成如以下描述中所示出的制备的式(I)或(II)的化合物的方法,其是具有红色至近红外(650-900nm)发射、任选地通过连接基团缀合至靶向部分的染料。
因此,本发明提供了如以上所定义的式(I)或(II)的化合物,其用作在哺乳动物(人和动物)中的诊断生物医学应用的光学成像剂。优选地,成像的哺乳动物受试者是人。
在优选实施方案中,本发明的化合物用作在正常(健康)组织或异常(病理)组织、特别是肿瘤的检测中的成像剂。
优选地,如以上所定义的式(I)或(II)的化合物用于借助于包含例如血管造影术、灌注成像、胆管成像和神经成像的成像技术检测正常(健康)组织。
在另外的优选实施方案中,本发明提供了如以上所定义的式(I)或(II)的化合物,其用于检测异常(病理)组织,诸如例如原发性肿瘤病变、局部或远处转移、或肿瘤前病变,特别是发育异常和增生。特别地,如以上所定义的式(II)的化合物优选地用于在个体患者的引导手术中检测和划分肿瘤边缘。优选用途是,其中所述肿瘤是显示生物表位的过表达的肿瘤,例如选自受体、酶、糖蛋白、脂筏、位于细胞表面的跨膜蛋白,以及血清、血浆或间质空间中存在的可溶性因子。优选地,所述生物表位是玻连蛋白、纤维蛋白原和/或转化生长因子-β(TGF-β)的整合素受体。
本发明还提供了如以上所定义的式(I)或(II)的化合物用作荧光探针,其中肿瘤的检测和划分在NIR辐射下进行。优选地,肿瘤的此种检测和边界划分在外科手术之前、期间或之后进行以去除此种肿瘤组织。荧光引导外科手术是此种用途的实例。
另外,本发明提供了如以上所定义的式(I)或(II)的化合物用于在发炎组织、纤维化组织、缺血组织、或代谢率异常的组织的检测中的用途。
本发明还提供了如以上所定义的式(I)或(II)的化合物用于使组织和细胞成像的方法中,该方法包括以下步骤:
i)使细胞或组织与式(I)或(II)的化合物接触;
ii)在由成像剂吸收的波长下照射组织或细胞;
iii)使用荧光相机检测近红外发射。
优选地,所述使细胞或组织与式(I)或(II)的成像剂接触通过局部(topical或local)施用(例如,通过喷雾、浸泡或施用软膏剂、泡沫剂或乳膏剂)或通过全身施用(肠内或肠胃外给药)来完成。
本发明进一步涉及药物诊断组合物,其包含如以上所定义的式(I)的化合物或式(II)的缀合物,以及至少一种药学上可接受的载体或赋形剂。
具体地,本发明涉及药物组合物,其包含式(I)的染料或其盐,以及一种或多种药学上可接受的辅助剂、赋形剂或稀释剂。
可替代地,本发明涉及药物组合物,其包含如以上所定义的式(II)的缀合物或其盐,其中R9和/或R10是被CONH-(S)m-T取代的烷基,以及一种或多种药学上可接受的辅助剂、赋形剂或稀释剂。
本发明的另一方面涉及诊断试剂盒,其包含如以上所定义的式(I)或(II)的化合物。另外,试剂盒可以含有用于实施光学成像的其他辅助剂。这些辅助剂是例如合适的缓冲液、容器、检测试剂或使用说明。试剂盒优选地含有用于静脉内施用本发明的化合物的所有材料。
在成像程序之前,可以将本发明的化合物全身或局部施用到待成像的器官或组织。例如,可以将化合物静脉内施用。在另一实施方案中,可以将它们肠胃外或肠内施用。
将组合物以有效获得可以广泛变化的肿瘤、组织或器官的期望光学图像的剂量施用,这取决于所使用的化合物、经受成像程序的组织、所使用的成像设备等。
成像剂的确切浓度依赖于实验条件和期望结果,但通常可以在1nM至0.1mM范围内。最佳浓度通过系统性变化确定,直到获得具有最小背景荧光的令人满意的结果。
一旦施用,本发明的成像剂暴露于可以通过组织层的光或其他形式的能量。优选地,辐射波长或波段与光敏剂的激发波长或波段匹配,并且对非靶标细胞和受试者的其余部分(包括血液蛋白质)具有低吸收。
通常,光学信号是通过观察或仪器可检测的,并且其响应与荧光或光强度、分布和寿命有关。
合成的描述
以其本身或呈生理学上可接受的盐的形式的式(I)或(II)的化合物的制备代表本发明的另外的目的。本发明的花青染料和染料-缀合物可以例如根据以下部分和实验部分中所描述的方法制备。
关于花青染料的制备的一般教导可以在Mujumdar R.B.等人,BioconjugateChem.1993,4(2):105-111中找到,其涉及磺基吲哚花青染料的合成和标记。然而,本发明的花青的特征在于本领域的化合物中不存在的特定官能化模式,为此需要建立适当的合成方法。事实上,不像其他已知的花青,本发明的化合物甚至可以带有三个官能部分(羧酸或酰胺基)以不同的方式进行衍生,使得在大多数情况下,需要使用保护基团来引导期望官能团上的反应。
众所周知,在去除一些保护基团所必需的强pH和温度条件下操作花青时,可能会出现困难,因为在一些情况下多次甲基骨架的稳定性可能被损害,染料会严重降解。此外,当脱保护酯基团时,由于酰胺基团-CONH-Y的可能水解和降解,可能遇到进一步的障碍(通常,酰胺衍生物可以在浓碱性介质中水解,参见例如Yamana等人,Chem.Pharm.Bull.,1972,20(5),881-891)。
在一个优选实施方案中,部分R5或R9的保护基团是酯基团。更优选地,可以有利地使用乙基酯基团。
式(I)的花青染料的制备
根据本发明,式(I)的化合物可以通过如以下方案中所报告的合成步骤顺序制备。基于花青染料的取代基和特定骨架,可以选择不同的合成路线。
例如,在式(Ib)的花青的情况下,其中W是基团-环己烯基-R7,其中R7是氯,R1和R3独立地选自由氢、-SO3H、-COOH和-CONH-Y组成的组,其中Y是被-SO3H或至少两个羟基取代的二价烷基,可以使用以下一般方案1中所报告的程序。
方案1
因此,本发明的方法包括以下步骤:
a)使合适量的式(III)和(IV)的5-取代-2,3,3-三甲基假吲哚中间体与1-甲酰基-3-(羟基亚甲基)-1-环己烯或2-氯-1-甲酰基-3-(羟基亚甲基)-1-环己烯反应,以获得式(Ib)的花青,其中R7是氯原子。
根据步骤a),反应可以使用呈双苯胺形式或呈双醛形式的维尔斯梅尔(Vilsmeier)试剂进行(如方案1中所报告的)。反应可以在若干种溶剂诸如例如乙醇、甲醇、乙酸酐或乙酸或混合物中,在添加或不添加不同的碱诸如三甲胺、吡啶、乙酸钠、乙酸钾等的情况下,在范围从45℃至120℃的不同温度下搅拌混合物若干小时(通常2-24小时)进行。
当R1和/或R3独立地是基团-COOH时,可以将式(Ib)的化合物进一步衍生以获得式(Ib)的另一种化合物,其中R1和/或R3是基团-CONHY。
根据该步骤,式(Ib)的羧酸向相应的羧酰胺的转化可以以多种方式和实验条件来完成,这在用于制备羧酰胺的领域中是众所周知的。作为实例,羧酸可以首先在合适的活化酯中转化,并且然后优选地在偶联剂诸如HBTU的存在下与铵盐诸如NH4Cl反应。
当其中R1和/或R3是基团-COOH的衍生物(III)和(IV)被多羟基化胺衍生时,反应可以通过用例如选自HATU、TBTU、HBTU、PyBOP、DCC、DSC和DCC-NHS的偶联剂和有机碱诸如TEA、DIPEA、NMM或吡啶在溶剂诸如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、乙腈等中在室温下活化羧酸基团持续范围为30分钟至若干小时的合适时间来进行。羧酸的该衍生化可以在季铵化之前在烷基化假吲哚上或在吲哚上进行。在该情况下,重要的是在用磺内酯或溴己酸烷基化之前,用合适的保护基团诸如乙酰基保护多羟基化胺的羟基。该烷基化可以在无溶剂(neat)的情况下或在高沸点溶剂诸如丁腈、环丁砜、1,2-二氯苯、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺或二甲基亚砜中,在高温例如90℃至180℃下搅拌溶液若干小时、通常12小时至5天来进行。
对于与式(Ib)的花青有关的实施方案,其中W是基团-环己烯基-R7,其中R7是任选地被基团-SO3H、-COOH、-CONH-Y、-烷基-COOH或-烷基-CONH-Y取代的苯基,其中Y是被-SO3H或至少两个羟基取代的二价烷基,并且R1和R3独立地选自氢、-SO3H、-COOH和-CONH-Y,可以应用以下一般方案2中所报告的程序:
(R7=任选地取代的苯基)
方案2
因此,本发明的方法包括以下步骤:
b)使N-[(3-(苯胺基亚甲基)-2-氯-1-环己烯-1-基)亚甲基]苯胺与式(V)的合适苯基硼酸反应以获得式(VI)的相应中间体;和
c)首先向包含中间体(VI)的混合物中添加中间体(IV),并且然后添加中间体(III)以获得如以上所定义的式(Ib)的化合物。
根据步骤b),反应可以在若干种溶剂诸如乙醇、甲醇、水或其混合物中,在钯催化剂诸如乙酸钯或四(三苯基膦)钯和无机碱诸如碳酸钠或碳酸钾的存在下,在范围从70℃至100℃的不同温度下搅拌混合物若干小时(通常2小时)进行。
根据步骤c),反应可以在若干种溶剂诸如乙醇或甲醇中逐步进行,首先在存在或不存在少量的乙酸的情况下添加在b)中制备的如此改性的维尔斯梅尔试剂和非烷基化假吲哚(IV)并且在50℃-80℃下搅拌溶液若干小时(通常4小时)。然后,添加烷基化假吲哚(III),溶解在有机溶剂诸如乙醇或甲醇中,随后任选地添加碱诸如吡啶、三乙胺、乙酸钠或乙酸钾。可以将深红色溶液在50℃-80℃下搅拌若干小时、通常4至96小时。
对于与式(Ic)的花青有关的实施方案,其中W选自-C(Cl)=、-CH=CH-CH=和-CH=C(Cl)-CH=,并且R1和R3独立地选自由氢、-SO3H、-COOH和-CONH-Y组成的组,其中Y是被-SO3H或至少两个羟基取代的二价烷基,可以使用以下一般方案3中所报告的程序。
方案3
因此,本发明的方法包括以下步骤:
d)使合适量的式(III)和(IV)的5-取代-2,3,3-三甲基假吲哚中间体与相应的呈双苯胺盐酸盐形式(VII)的维尔斯梅尔试剂反应以获得式(Ic)的相应化合物。
根据步骤d),反应可以在若干种溶剂诸如乙醇、甲醇、乙酸、乙酸酐或其混合物中进行。反应可以同时添加吲哚(III)和(IV)或首先在乙酸和乙酸酐的混合物中活化维尔斯梅尔试剂,在50℃-70℃下搅拌若干小时,并且然后添加一种吲哚、通常是非烷基化吲哚(IV),在50℃-70℃下搅拌若干小时。相应的半花青可以例如通过在有机溶剂诸如乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙醚、二异丙醚中沉淀来分离,并且然后溶解在另一种有机溶剂诸如乙醇、甲醇、二甲基甲酰胺中,并且与第二种吲哚、通常是烷基化吲哚(III)反应,在碱诸如三乙胺、吡啶、乙酸钠或乙酸钾的存在下,在50℃-100℃下搅拌若干小时。
对于与式(Ia)的花青有关的实施方案,其中W如式(I)中所定义,并且R1与R2一起并且R3与R4一起和它们分别键合的原子一起形成任选地被1至4个-SO3H基团取代的苯并稠环,可以应用以下一般方案4中所报告的程序:
方案4
因此,本发明的方法包括以下步骤:
e)使合适量的式(VIII)和(IX)的5-取代-2,3,3-三甲基苯并假吲哚中间体与相应的呈双苯胺盐酸盐形式(X)的维尔斯梅尔试剂反应以获得式(Id)的相应化合物。
根据步骤e),反应可以在若干种溶剂诸如乙醇、甲醇、乙酸、乙酸酐或其混合物中,在添加或不添加少量水的情况下进行,取决于R11-R18取代基的极性。将中间体(VIII)和(IX)的溶液在维尔斯梅尔试剂(X)和碱诸如吡啶、三乙胺、乙酸钠的存在下在范围从70℃至100℃的高温下搅拌若干小时、通常过夜。然后将粗材料用有机溶剂沉淀并且通过沉淀或快速色谱法纯化。
在所有这些实施方案中,可以任选地将R5和/或R1/R3的官能团在合成期间用一个或多个合适的保护基团进行保护,这些保护基团需要在随后的步骤中去除。可以将由步骤a)-d)所获得的产物根据已知程序脱保护,例如在T.W.Green和P.G.M.Wuts,ProtectiveGroups in Organic Synthesis,Wiley,N.Y.2007,第4版,第5章中所描述的。
式(II)的缀合物化合物的制备
式(I)的花青衍生物或其盐可以与合适的靶向部分缀合,任选地插入间隔基,以获得相应的式(II)的化合物。缀合可以按照本领域中已知的不同程序完成,诸如例如经由将化合物的羧酸基团与靶向部分的亲核残基直接偶联、或任选地与间隔基直接偶联,或通过先前的活化,其中羧酸基团在偶联之前被转化为更具反应性的基团,例如酯,诸如NHS。
如果根据以上所描述的方法制备的式(I)或(II)的化合物作为异构体的混合物获得,则使用常规技术将其分离成式(I)或(II)的单个相应异构体在本发明的范围内。
可以使用常规程序分离和纯化最终化合物,例如色谱法和/或结晶和盐形成。
可以将如以上所定义的式(I)或(II)的化合物转化成药学上可接受的盐。如以上所定义的式(I)或(II)的化合物、或其药学上可接受的盐随后可以与药学上可接受的载体或稀释剂配制以提供药物组合物。
实验部分
以下部分中所描述的本发明及其具体实施方案仅是示例性的,并且不应被视为限制本发明:它们显示本发明如何进行并且意味着在不限制本发明的范围的情况下是说明性的。
材料和设备
合成中所使用的所有可商购试剂均获得自Sigma Aldrich和TCI,并且它们无需进一步纯化而使用。c(RGDfK)购自Apex Bio或Bachem。所有反应随后均进行HPLC(Agilentmod.1100/1200)和HPLC-MS(Agilent mod.1260,四极杆LC/MSD Mod.6120),其配备有设置在不同波长下的吸收检测器(柱:YMC-Triart Phenyl,250x 4.6mm/S-5μm/12nm)。纯化通过快速色谱法,在自动纯化系统(Rf+)上,使用预填充硅胶C18柱(或Phenomenex)或通过制备型HPLC在制备型YMC-Triart Phenyl柱上进行。在孔板读取器中评估吸光度、激发和发射值,以加速测量(SPARK)。
缩写清单
DCC N,N'-二环己基碳二亚胺
DIPEA N,N-二异丙基乙胺
DMF 二甲基甲酰胺
DMSO 二甲基亚砜
DSC N,N′-二琥珀酰亚胺基碳酸酯
HATU 1-[双(二甲基氨基)亚甲基]-1H-1,2,3-三唑并[4,5-b]吡啶鎓 3-氧化物六氟磷酸盐
HBTU O-苯并三唑-1-基-N,N,N',N'-四甲基脲鎓六氟磷酸盐
HPLC 高效液相色谱
PBS 磷酸盐缓冲盐水
NHS N-羟基琥珀酰亚胺
NMM N-甲基吗啉
RT 室温
PyBOP (苯并三唑-1-基氧基)三吡咯烷基六氟磷酸鏻
TEA 三乙胺
TBTU 2-(1H-苯并三唑-1-基)-1,1,3,3-四甲基脲鎓四氟硼酸盐
TSTU O-(N-琥珀酰亚胺基)-1,1,3,3-四甲基脲鎓四氟硼酸盐
μL 微升
μM 微摩尔
tR 保留时间(HPLC)
c(RGDfK) 环-(Arg-Gly-Asp-D-Phe-Lys)
单个氨基酸残基的缩写是常规的:例如,Asp或D是天冬氨酸,Gly或G是甘氨酸,Arg或R是精氨酸。除非另有说明,否则本文提及的氨基酸应理解为具有L-异构体构型。
实施例1:化合物1的合成
中间体(2)的制备
在磁力搅拌下,将冰醋酸(225mL)添加至装有冷凝器的圆底烧瓶中的4-肼基苯甲酸(15g,98.6mmol)、甲基异丙基酮(21.1mL,197.2mmol)和乙酸钠(16.2g,197.2mmol)的混合物中。将橙色悬浮液在回流下加热,变成深棕色溶液。反应完成3小时之后,将溶剂在减压下浓缩,将残余物溶解于二氯甲烷(300mL)中并且用NaHCO3的饱和溶液(3x100 mL)萃取。有机相含有大部分产物;将水相用二氯甲烷(150mL)重新萃取,并且将所有有机相合并。将整个有机相在减压下浓缩,获得固体(20.43g),将其用乙酸乙酯/石油醚3:1(135mL)结晶。将第一固体过滤并且将母液浓缩,并且用EtOAc/PE 1:1.5(25mL)的溶液再次重结晶,获得高纯度的第二固体,将其与前一固体合并并且在真空下干燥,获得13.31g,66%收率。
中间体(3)的制备
在磁力搅拌下,将中间体(2)(3.7g,18.2mmol)悬浮在装有冷凝器的圆底烧瓶中的丁腈(12mL)中。然后,添加2,4-丁烷磺内酯(2.09mL,20mmol)。将橙色悬浮液在回流下加热,变成深棕色溶液。42小时之后,反应完成:将溶液冷却至室温,并且在磁力搅拌下添加110mL的丙酮。2小时之后,将固体过滤出,并且将固体在35℃下在真空下干燥过夜(6.03g,98%收率)。
在270nm下,HPLC纯度:95.1%。MS:[M+H]+341.0。
化合物1的合成
在氮气气氛下干燥的圆底烧瓶中,将中间体(1)(91.60mg,0.386mmol,如美国专利号7,408,062中所报道的制备)和中间体(2)(100.0mg,0.295mmol)在50℃下溶解于EtOH(40mL)中,并且然后添加2-氯-3-(羟基亚甲基)-1-环己烯-1-甲醛(50.86mg,0.295mmol)。然后将混合物在50℃下加热并且在氮气流下搅拌。反应2分钟之后,红色起始混合物变成紫红色。在50℃下20小时之后,停止反应。将粗混合物在真空下干燥并且溶解在最小量的水中。然后,添加1mL的HCl 1M(混合物的pH为1.92),并且将粗品通过快速色谱法在预填充的Phenomenex AQ C18球形硅胶柱(40g)上用milliQ水-乙腈梯度来纯化。将含有纯产物的级分合并,在真空下蒸馏,并且冷冻干燥,得到深绿色固体(50.55mg,24.0%收率)。在510nm下,HPLC纯度:97.3%。MS:[M+H]+715.2。
实施例2:化合物2的合成
中间体(5)的制备
在氮气氛下干燥的圆底烧瓶中,将中间体(1)(1.00g,3.83mmol)溶解在干燥的DMF(3mL)中,并且在室温下添加碘乙烷(2.02mL,25.1mmol)。将橙色混合物在130℃下在磁力搅拌下保持5小时。在130℃下1小时之后,反应混合物变成粉红色。5小时之后,将粗固体悬浮在20mL的冷乙醚中,并且将分散体在搅拌下保持30分钟。将固体过滤并且用冷乙醚洗涤,并且进一步悬浮在冷丙酮中。将分散体在搅拌下保持30分钟并且随后过滤。将固体溶解在1.5mL的MeOH中,并且将浓缩溶液滴入50mL的冷丙酮中。将分散体在搅拌下保持1小时并且随后过滤,并且将所得固体用冷丙酮洗涤。最后,将粗红色固体在预填充的C18硅胶柱(SNAP ULTRA,60g)上用0.01%甲酸/乙腈梯度来纯化。将含有纯产物的级分合并,在真空下蒸馏,并且冷冻干燥,得到粉色固体(297.4mg,29.0%收率)。在270nm下,HPLC纯度:97.6%。MS:[M+H]+268.8。
中间体(6)的制备
在氮气气氛下干燥的圆底烧瓶中,将中间体(5)(232.4mg,0.869mmol)和(2)(231.5mg,1.14mmol)溶解于EtOH(65mL)中,并且在室温下添加2-氯-3-(羟基亚甲基)-1-环己烯-1-甲醛(150.1mg,0.869mmo)。然后将混合物在50℃下加热并且在氮气流下搅拌。反应30分钟之后,黄色起始混合物变成红色。在50℃下20小时之后,停止反应,并且将溶剂在减压下蒸馏。纯化通过快速色谱法在预填充的C18硅胶柱(SNAP ULTRA,60g)上用milliQ水-乙腈梯度进行。将含有纯产物的级分合并,在真空下蒸馏,并且冷冻干燥,得到深绿色固体(19.55mg,3.8%收率)。在520nm下,HPLC纯度:98.9%,在780nm下,20.5%。MS:[M+H]+607.2。
化合物2的合成
在氮气氛下干燥的圆底烧瓶中,将中间体(6)(13.5mg,0.022mmol)溶解在干燥的DMF中。添加D-葡糖胺(9.64mg,0.053mmol)、DIPEA(15.5μL,0.089mmol)和HATU(21.1mg,0.056mmol)。将深红色溶液在室温下在磁力搅拌下保持5小时,然后添加冷乙醚(60mL)。将分散体在搅拌下保持2小时并且随后在-20℃下储存48小时。将所获得的固体过滤并且用冷乙醚洗涤,溶解于MeOH中并且在真空下干燥。将所获得的绿色固体在预填充的C18硅胶柱(SNAP,12g)上用milliQ水-乙腈梯度来纯化。将含有纯产物的级分合并,在真空下蒸馏,并且冷冻干燥,得到深绿色固体(19.92mg)。在520nm下,HPLC纯度:100%。MS:[M+H]+770.3。
实施例3:化合物3的合成
在圆底烧瓶中,将化合物1(33.16mg,0.046mmol)溶解在5mL的干燥DMF中。然后在室温下将D-葡糖胺(16.85mg,0.092mmol)、HATU(35.36mg,0.092mmol)和DIPEA(32.1μL,0.184mmol)添加至紫色溶液中。将混合物在室温下搅拌2小时。向悬浮液中添加50mL的冷乙醚并且过滤沉淀物。然后将紫色固体通过快速色谱法在预填充的C18硅胶柱(SNAP ULTRA,30g)上用milliQ水-乙腈梯度来纯化。将含有纯产物的级分合并,并且在减压下浓缩。将粉末重新溶解在milliQ水中,并且将溶液冷冻干燥,得到紫色固体(35.0mg,86.6%收率)。在510nm和254nm下,HPLC纯度:100%。MS:[M+H]+878。
实施例4:化合物4的合成
中间体(7)的制备
在氮气气氛下干燥的圆底烧瓶中,将N-[(3-(苯胺基亚甲基)-2-氯-1-环己烯-1-基)亚甲基]苯胺一盐酸盐(72.7mg,0.202mmol)溶解在50mL的H2O/MeOH 1:2的脱气混合物中。在室温下,将4-羧基苯基硼酸(60.4mg,0.364mmol)、Pd tetrakis(35.0mg,0.0303mmol)和Na2CO3(38.5mg,0.364mmol)添加至黄色溶液中。然后将混合物在80℃下加热并且在氮气流下搅拌2小时。将溶剂在减压下蒸馏,并且将粗品通过快速色谱法在预填充的C18硅胶柱(SNAP ULTRA,30g)上用milliQ水-乙腈梯度来纯化。将含有中间体(7)的级分合并,并且在减压下浓缩。将粉末重新溶解在milliQ水中,并且将溶液冷冻干燥,得到亮橙色固体(50.7mg,75.3%收率)。在410nm下,HPLC纯度:100%。MS:[M+H]+334.1。
中间体(8)的制备
在压力反应器容器中,将中间体(1)(1.02g,4.26mmol)悬浮在5mL的环丁砜中;然后在室温下将6-溴己酸乙酯(1.14ml,6.39mmol)添加至悬浮液中。然后将棕色悬浮液在90℃下加热70小时。向悬浮液中添加冷乙酸乙酯(10mL)并且过滤沉淀物。然后将红色固体通过快速色谱法在预填充的C18硅胶柱(SNAP,120g)上用milliQ水-乙腈梯度来纯化。将含有化合物3的级分合并,并且在减压下浓缩。将粉末重新溶解在milliQ水中,并且将溶液冷冻干燥,得到红色固体(285mg,17.5%收率)。在270和254nm下,HPLC纯度:100%。MS:[M+H]+382.1。
中间体(9)的制备
在氮气氛下干燥的圆底烧瓶中,将中间体(7)(20.1mg,0.0602mmol)溶解在2mL的脱气的无水乙醇中。然后,在氮气流下,在50℃下,将中间体(1)(14.4mg,0.0602mmol)在2mL的无水EtOH和20μL的乙酸中的溶液逐滴添加至黄色溶液中。加热几分钟之后,黄色溶液变成红色,然后随着温度的升高变成浅棕色。4小时之后,将中间体(8)(22.9mg,0.0602mmol)添加至溶液中。将溶液在50℃下搅拌96小时。将溶剂在减压下蒸馏,并且将粗品通过快速色谱法在预填充的C18硅胶柱(SNAP ULTRA,30g)上用milliQ水-乙腈梯度来纯化。将含有中间体(9)的级分合并,并且在减压下浓缩。将粉末重新溶解在milliQ水中,并且将溶液冷冻干燥,得到紫蓝色固体(8.2mg,16%收率)。在510nm下,HPLC纯度:98.7%。MS:[M+H]+843.2。/>
中间体(10)的制备
在室温下,在圆底烧瓶中,将中间体(9)(4mg,0.00474mmol)溶解在1.5mL的干燥DMF中。然后将牛磺酸、HATU和DIPEA添加至紫色溶液中。将混合物在室温下在氮气气氛下搅拌2小时。向混合物中添加冷乙醚(20mL)。将沉淀物过滤,重新溶解在milliQ水中并且在预填充的C18硅胶柱(Redisep Gold,5g)上用milliQ水-乙腈梯度来纯化。将含有中间体(10)的级分合并,在减压下浓缩并且冷冻干燥,得到紫蓝色固体(3.5mg,78%收率)。在510nm下,HPLC纯度:98.4%,在780nm下:75%。MS:[M+H]+950.1。
化合物4的合成
在圆底烧瓶中,将中间体(10)(3.5mg,0.00368mmol)溶解在5mL的milliQ水中,添加NaOH 1M将pH调节至11。水解在pH 11和40℃下通过自动添加NaOH 1M(与pH计偶联的Dosimat)进行。2小时之后,添加HCl 1M,将pH调节至7。将混合物在预填充的C18硅胶柱(Redisep Gold,5g)上使用H2O(10CV)作为洗脱液脱盐以去除NaCl和MeOH(5CV),以回收产物。将洗脱液在减压下蒸馏并且冷冻干燥,得到紫蓝色固体(2.6mg,76%收率)。在510nm下,HPLC纯度:100%。MS:[M+H]+922.1。
实施例5:化合物5的合成
中间体(11)的制备
在50℃下,在氮气气氛下干燥的圆底烧瓶中,将中间体(8)(110.5mg,0.290mmol)和中间体(1)(90.0mg,0.377mmol)溶解于EtOH(20mL)中。然后,添加AcONa(23.8mg,0.290mmol)和2-氯-3-(羟基亚甲基)-1-环己烯-1-甲醛(50.0mg,0.290mmol)。然后将混合物在50℃下加热并且在氮气流下搅拌20h。将溶剂在真空下干燥,并且将所获得的固体在预填充的C18硅胶柱(SNAP,30g)上用milliQ水-乙腈梯度来纯化。将含有纯产物的级分合并,在真空下蒸馏,并且冷冻干燥,得到深紫色固体(57.65mg,21.9%收率)。在510nm下,HPLC纯度:99.9%,在254nm下,93.3%。MS:[M+H]+757.35。
化合物5的合成
将中间体(11)(57.65mg,0.076mmol)溶解在40mL的H2O中。将溶液用0.1M NaOH(0.548mL)调节为pH 11并且在40℃下加热,通过用与pH计偶联的Dosimat自动添加0.1MNaOH来将pH维持恒定在11下。8h之后停止反应,并且添加6.626mL的NaOH。将混合物冷却至室温,用1M HCl(1.0mL)中和并且在真空下蒸馏。随后将粗产物在预填充的C18硅胶柱(SNAP,60g)上用milliQ水-乙腈梯度来纯化。将含有纯产物的级分合并,在真空下蒸馏,并且冷冻干燥,得到深绿色固体(31.9mg,57.5%收率)。在510nm下,HPLC纯度:99.9%,在254nm下,96.7%。MS:[M+H]+729.3。
实施例6:化合物6的合成
中间体(13)的制备
在50℃下,在氮气气氛下干燥的圆底烧瓶中,将中间体(1)(90.0mg,0.377mmol)溶解于EtOH(20mL)中,并且然后添加2-氯-3-(羟基亚甲基)-1-环己烯-1-甲醛(50.0mg,0.290mmo)。然后将混合物在50℃下加热并且在氮气流下搅拌1.5h。将中间体(12)(100.3mg,0.290mmol)添加至混合物中,将该混合物在50℃下加热并且在氮气流下再搅拌13.5h。然后,添加其他中间体(12)(30.1mg,0.087mmol),并且在加热9h之后停止反应。将粗混合物在真空(182.0mg)下干燥,并且无需进一步纯化而用于以下步骤中。
中间体(14)的制备
在圆底烧瓶中,将粗中间体(13)(182.0mg,理论上0.252mmol)溶解在5mL的干燥DMF中。然后在室温下将D-葡糖胺(91.3mg,0.504mmol)、HATU(191.6mg,0.504mmol)和DIPEA(158.0μL,0.907mmol)添加至溶液中。将混合物在室温下搅拌4h,然后添加冷乙醚(70mL)。将分散体在搅拌下保持12h,将溶剂倾析,并且将所获得的固体用冷乙醚洗涤并且在预填充的C18硅胶柱(SNAP,60g)上用milliQ水-乙腈梯度来纯化。将含有纯产物的级分合并,在真空下蒸馏并且冷冻干燥,得到深绿色固体(114.0mg,44%收率来自中间体(12))。在510nm下,HPLC纯度:99.4%,在756nm下,40.0%。MS:[M+H]+884.48。
化合物6的合成
将中间体(14)(114.0mg,0.129mmol)溶解在60mL的H2O中,同时添加1mL的EtOH。将溶液用1M NaOH(0.432mL)调节为pH 11并且在40℃下加热,通过用与pH计偶联的Dosimat自动添加1M NaOH来将pH维持恒定在11下。4.5h之后水解完成,并且添加6.626mL的NaOH。将混合物冷却至室温,用2M HCl(1.5mL)中和并且在真空下蒸馏。随后将粗产物在预填充的C18硅胶柱(SNAP,60g)上用milliQ水-乙腈梯度来纯化。将含有纯产物的级分合并,在真空下蒸馏,并且冷冻干燥,得到深绿色固体(70.62mg,64%收率)。在510nm下,HPLC纯度:99.4%,在254nm下,93.9.0%。MS:[M+H]+856.90。
实施例7:化合物7的合成
中间体(15)的制备
在圆底烧瓶中,将中间体(2)(1.01g,4.97mmol)溶解在15mL的无水DMF中,然后添加TBTU(2.23g,6.94mmol)和DIPEA(1.73mL,9.95mmol)。因此,添加D-葡糖胺(1.260mg,6.95mmol),并且将混合物在室温下搅拌2.5小时。添加冷乙醚使固体沉淀,将该固体过滤,溶解在MeOH中并且在真空下干燥,然后通过快速色谱法在预填充的C18硅胶柱(SNAP Ultra 120g)上用水-乙腈梯度来纯化。将含有纯产物的级分合并,并且在真空下浓缩。将该批次冷冻干燥并且获得白色固体(1.75g,95.9%收率)。在270nm下,HPLC-MS纯度:100%;MS:[M+H]+367.0。
中间体(16)的制备
在圆底烧瓶中,将中间体(15)(132.56mg,0.3618mmol)溶解在45mL的无水EtOH中,并且添加N-[(3-(苯胺基亚甲基)-2-氯-1-环己烯-1-基)亚甲基]苯胺一盐酸盐(100mg,0.2783mmol)。将溶液在50℃下加热4小时。然后,添加中间体(12)(96.41mg,0.2783mmol),其溶解在15mL的无水EtOH中。将混合物在50℃下加热24小时。第二次添加中间体(12)(48.58mg,0.1402mmol),以便实现向不对称花青的最高转化率,并且将溶液再搅拌48小时。将混合物冷却至室温并且在真空下蒸馏,获得粗中间体(16),将其无需进一步纯化而用于以下反应中。在510nm下,HPLC纯度:59.9%。MS:[M+H]+848.4。
中间体(17)的制备
在圆底烧瓶中,将中间体(16)(246mg,理论上0.290mmol)溶解在20mL的无水DMF中,然后添加HATU(220.2mg,0.579mmol)和DIPEA(181μL,1.042mmol)。因此,添加D-葡糖胺(105mg,0.579mmol),并且将混合物在室温下搅拌4小时。添加冷乙醚导致紫色固体沉淀,将该紫色固体过滤并且用冷溶剂洗涤两次,并且然后通过快速色谱法在预填充的C18硅胶柱(SNAP Ultra 120g)上用水-乙腈梯度来纯化。将含有纯产物的级分合并,在减压下蒸馏并且冷冻干燥,得到紫色固体(70.0mg,25%收率来自化合物2)。在510nm下,HPLC-MS纯度:100%;MS:[M+H]+1011.4。
化合物7的合成
将中间体(17)(30.00mg,0.0296mmol)溶解在15mL的溶液H2O/EtOH 7:3中。将溶液用NaOH 1M调节为pH 11并且在40℃下加热,通过用与pH计偶联的Dosimat自动添加NaOH 1M来将pH维持恒定在11下。2小时之后水解完成,并且添加0.542mL的NaOH 1M。将混合物冷却至室温,用HCl 0.1M中和并且在真空下蒸馏,得到粗产物,随后将其通过快速色谱法在预填充的C18硅胶柱(SNAP Ultra 30g)上用水-乙腈梯度来纯化。将含有纯产物的级分合并,在真空下浓缩并且冷冻干燥,获得紫色固体(15.0mg,51.5%收率)。在510nm下,HPLC-MS纯度:100%;MS:[M+H]+983.3。
实施例8:化合物8的合成
中间体(18)的制备
将通过专利号US 7,408,062 B2中所描述的程序所获得的中间体(1)(10.0g,0.036mol)悬浮在环丁砜(20.0g)中。然后添加6-溴-己酸(9.0g,0.046mol),并且将混合物在100℃下加热72小时。将混合物冷却,然后添加丙酮(150mL)并且将所得固体过滤。将固体用丙酮洗涤三次,并且然后在60℃下在真空下干燥4小时。将所得固体分散在乙腈(150mL)中并且在65℃下搅拌1小时,然后将其在仍然热时过滤。将所收集的固体用冷乙腈洗涤并且然后在60℃下在真空下干燥4小时,在91%(面积HPLC)下获得14.0g。收率82%。
化合物8的合成
在100mL四颈烧瓶中,装入戊烯二醛缩二苯胺盐酸盐(0.24g,0.84mmol)、乙酸(6.85g)和乙酸酐(25.2g)。将溶液在60℃下加热2小时,然后添加中间体(1)(0.226g,0.81mmol)并且再加热3小时。然后将反应混合物冷却至室温,并且在搅拌下滴入乙酸异丙酯(350mL)中。将固体过滤,用乙酸异丙酯洗涤并且然后在40℃下在真空下干燥1小时(0.21g)。
在另一100mL四颈烧瓶中,装入中间体(18)(0.25g,0.53mmol)、无水DMF(5mL)和乙酸钠(0.065g,0.79mmol)。将悬浮液在60℃下加热,获得澄清溶液。然后,滴加半花青(hemicyanine)(0.21,0.48mmol)在无水DMF(2mL)中的溶液,并且将反应混合物在60℃下加热6小时。然后,将其冷却并且在搅拌下滴入乙酸异丙酯(350mL)中。将固体过滤,并且通过快速色谱法在硅胶上用乙酸异丙酯-甲醇的梯度洗脱来纯化。将含有纯产物的级分合并,并且在真空下浓缩,获得33mg的紫色固体(7%收率)。
实施例9:化合物9的合成
中间体(21)和(22)如专利申请US 2013/045488 A1中所描述的制备。在氮气气氛下,将中间体(21)(9.55mg,0.026mmol)悬浮在圆底烧瓶中的MeOH(2mL)中。然后,添加维尔斯梅尔(Vilsmeier)试剂二苯胺形式(3.02mg,0.0103mmol)和中间体(22)(5mg,0.0103mmol),随后添加溶解苯并吲哚所需的水(200μL)和吡啶(250μL)。然后,将溶液在90℃下加热过夜。将混合物在真空下浓缩并且在冰浴中用冷EtOAc(10mL)冷却沉淀。将蓝色沉淀物过滤,溶解于水中并且通过快速色谱法在预填充的C18硅胶柱( C1812g)上用水-乙腈梯度来纯化。将含有纯产物的级分合并,并且在真空下浓缩,获得0.87mg的蓝色固体(9.1%收率)。在650nm下,HPLC-MS纯度:88%;MS:[M+H]+922.9。
实施例10:化合物10的合成
在圆底烧瓶中,在氮气气氛下,将化合物5(10mg,0.0137mmol)溶解在5mL的干燥DMF中。然后添加TBTU(4.4mg,0.0137mmol)和DIPEA(6.7μL,0.0383mmol)。将混合物在室温下搅拌1小时,然后滴加c(RGDfK)三氟乙酸盐(9.8mg,0.0137mmol)在5mL的干燥DMF中的溶液。将混合物在室温下搅拌过夜,然后将其在冰浴中用冷乙醚(150mL)沉淀。将紫色沉淀物过滤并且用冷乙醚洗涤两次。然后将其溶解在水/乙腈2:1的混合物中,并且通过快速色谱法在预填充的C18硅胶柱(SNAP Ultra 12g)上用水-乙腈梯度来纯化。将含有纯产物的级分合并,在减压下浓缩并且冷冻干燥,得到蓝色固体(9mg,50%收率)。在510nm下,HPLC纯度:99.3%;MS:[M-H]-1314.3。
实施例11:化合物11的合成
中间体(19)的制备
在40mL离心玻璃管中,将化合物6(15.60mg,0.018mmol)溶解在3mL的干燥DMF中。然后在室温下将TSTU(10.9mg,0.036mmol)和NMM(4μL,0.036mmol)添加至紫色溶液中。将混合物在室温下搅拌2小时。然后,向溶液中添加冷乙醚(40mL)。将悬浮液在4000rpm下离心55min。然后,将乙醚倾析,得到粘在管壁上的紫色固体。将粗化合物无需进一步纯化而用于以下步骤中。
化合物11的合成
在装有中间体(19)的相同的40mL离心玻璃管中,在室温下添加c(RGDfK)(14mg,0.020mmol)在pH 9的8mL的硼酸盐缓冲液中的溶液。将紫色混合物在室温下搅拌2小时。然后,通过添加1M HCl将混合物的pH调节至7,并且将粗品通过制备型HPLC用0.1%甲酸/乙腈梯度在YMC triart-苯基柱上纯化。将含有纯产物的级分合并,浓缩并且在预填充的硅胶C18柱(GE,5g)上脱盐,使用10CV的水以去除过量的甲酸和5CV的MeOH以回收产物。然后将最终溶液在减压下蒸馏,将所得粉末溶解在milliQ水中,并且将溶液冷冻干燥,得到亮紫色固体(6.5mg,25%收率)。在510nm下,HPLC纯度:100%,在254nm下,89.3%。MS:[M+H]+1441.4。
实施例12:化合物12的合成
中间体(20)的制备
在40mL玻璃离心管中,将化合物7(10.3mg,0.0105mmol)溶解在2mL的干燥DMSO中。然后在室温下将TSTU(6.3mg,0.0210mmol)和NMM(2.3μL,0.0210mmol)添加至紫色溶液中。将混合物在室温下搅拌30分钟。然后,向溶液中添加40mL的冷乙醚。将悬浮液在4000rpm下离心55min并且将乙醚倾析,得到粘在管壁上的紫色固体。将粗品无需进一步纯化而用于以下反应中。
化合物12的合成
在相同的40mL离心管中,将中间体(20)溶解在2mL的DMSO中,并且在室温下添加c(RGDfK)(8.3mg,0.0116mmol)在6mL的pH 9的硼酸盐缓冲液中的溶液。然后将紫色混合物在室温下搅拌1小时。通过添加0.5M HCl将混合物的pH调节至6.7。将水在减压下蒸馏,并且将粗品通过快速色谱法在预填充的C18硅胶柱(CLARICEP,40g)上用milliQ水-乙腈梯度来纯化。将含有纯产物的级分合并,并且在减压下浓缩。将粉末重新溶解在milliQ水中,并且将溶液冷冻干燥,得到亮紫色固体(4.6mg,27.9%收率来自化合物7)。在510nm下,HPLC纯度:97.8%。MS:[M+H]+1569.5。
实施例13:光学特性
染料的分析表征
对于每种化合物,进行了分析和光学表征。所有合成的染料及其缀合物均通过HPLC-MS进行广泛表征,获得高的最终纯度值。例如,以下表II中报告了由代表性化合物5在254nm、510nm(在中性pH下的最大吸光度)和780nm下的HPLC面积计算的纯度.
表II–在不同波长下代表性化合物5的纯度%(HPLC面积)。
纯度%(HPLC面积) | 254nm | 510nm | 780nm |
化合物5 | >95% | >98% | >95% |
用多功能酶标仪对每种化合物进行光学表征,用特定的96孔板记录在范围从3至8的几种pH下的磷酸盐缓冲液中缓冲的荧光团的吸光度、激发和发射光谱。
特别地,式(I)的代表性化合物和式(II)的缀合物的吸光度、激发和发射最大值显示在表III中。
表III–pH响应性染料和缀合物的光学表征
n/a,不适用。
本发明的化合物的特征在于吸收最大值包含在约620nm至约790nm的范围内,即使在与靶向部分缀合时,荧光发射也在约650nm至900nm的范围内。
pK评估
通过分析吸光度和发射相对于pH变化的变化,可以将本发明的染料的pKa计算为插值曲线的拐点。
用于实验的所有pH缓冲液都是基于磷酸盐的缓冲液,并且每个pH点都已经用pH计精确地检查。首先将花青粉末以大约1mg/mL的浓度溶解在水中,并且然后将10μL的该母液添加至1ml的不同pH下的磷酸盐缓冲液中,该磷酸盐缓冲液通过将适量的正磷酸和氢氧化钠混合以达到期望的pH而预先制备。然后将稀释的花青缓冲溶液取样并且转移到96孔板中(对于吸光度测量是透明的,并且对于发射测量是暗的)用于分析。通过绘制每种溶液的活性形式的最大值(例如对于化合物5为780nm)下的吸光度值相对于溶液的pH的图,获得了多项式三次曲线,其拐点对应于花青的pKa值。代表性化合物5的此种曲线的实例显示于图1中,其中拐点提供了5.9的pKa值。
此外,绘制活性形式在最大值下(例如对于化合物5,在804nm下)的发射值相对于pH的图,获得了类似的曲线,证实pKa的相同值(从第二个数据源所获得的结果)。对于参考化合物A所获得的pKa值也显示在表IV中。
表IV–本发明的代表性化合物的pK值
*Lee等人,Bioconjug Chem 2011;22(4):777–784
在不同pH下的残余荧光
对于本发明的几种代表性化合物,计算了在不同pH(5、6和7.5)下的荧光相对于在pH 3(高酸性)下收集的最大荧光的比率,并且结果报告在以下表V中。还将结果与对于非烷基化参考化合物A的计算值进行比较。
表V-在不同pH下的残余荧光
*Lee等人,Bioconjug Chem 2011;22(4):777–784
这些结果证明,包含在5.5-7.0、特别是5.8-6.5的范围内的本发明化合物的更高pKa允许改善pH 5和6下的荧光发射,即在更可能表征肿瘤细胞外环境和细胞内体的pH值下,并且在体外和体内提供更容易可检测的信号。例如,在pH 5和6下,它们显示出比参考化合物A高约2至8倍的荧光信号。相反地,在生理pH(约7.4)下的荧光非常低,这可能导致低背景信号。
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20.US 2013/045488 A1。
Claims (15)
1.一种式(I)的化合物、或其药学上可接受的盐,
其中
W是基团或-CH=C(R6)-CH=或-C(Cl)=,其中
R6是氢或氯;
R7是氯或任选地被选自-SO3H、-COOH、-CONH-Y、-烷基-COOH和-烷基-CONH-Y的基团取代的苯基,其中
Y是被-SO3H或至少两个羟基取代的二价烷基,且
*表示键合位置;
R1和R3独立地选自由氢、-SO3H、-COOH和-CONH-Y组成的组;并且R2和R4是氢,
或者
R1与R2一起以及R3与R4一起两者分别并与它们所键合的原子一起形成两个任选地被1至4个-SO3H基团取代的芳基环;
R5是任选地被选自-SO3H、-COOH和-CONH2的基团取代的烷基。
2.根据权利要求1所述的式(I)的化合物,其由式(Ia’)表示
其中
R5和R7如权利要求1中所定义,且
R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17和R18独立地是-H或-SO3H。
3.根据权利要求1所述的式(I)的化合物,其由式(Ib)表示
其中
R5和R7如权利要求1中所定义,且
R1和R3独立地选自由-H、-SO3H、-COOH和-CONH-Y组成的组,其中Y是被-SO3H或至少两个羟基取代的二价烷基。
4.根据权利要求1所述的式(I)的化合物,其由式(Ic)表示
其中
W选自-C(Cl)=、-CH=CH-CH=和-CH=C(Cl)-CH=,
R1和R3独立地选自由-H、-SO3H、-COOH和-CONH-Y组成的组,其中Y是被-SO3H或至少两个羟基取代的二价烷基,且
R5如权利要求1中所定义。
5.如权利要求1中所定义的化合物(I)的缀合物,其由式(II)的化合物表示
其中
W是基团或-CH=C(R6)-CH=或-C(Cl)=,其中
R6是氢或氯;
R8是氯或任选地被选自-SO3H、-COOH、-CONH-Y、-烷基-COOH、-烷基-CONH-Y或-R10的基团取代的苯基,其中
Y是被-SO3H或至少两个羟基取代的二价烷基,
R10是被基团-CONH-(S)m-T取代的二价烷基,其中
S是间隔基;
T是靶向部分;且
m是等于0或1的整数;且
*表示键合位置;
R1和R3独立地选自由氢、-SO3H、-COOH和-CONH-Y组成的组;并且R2和R4是氢,
或者
R1与R2一起以及R3与R4一起两者分别并与它们所键合的原子一起形成两个任选地被1至4个-SO3H基团取代的芳基环;
R9是任选地被选自-SO3H、-COOH、-CONH2和-CONH-(S)m-T的基团取代的烷基,其中S、T和m在以上所定义;
并且其中R9或R10中存在至少一个基团-CONH-(S)m-T。
6.根据权利要求5所述的式(II)的化合物,其由式(IIa’)表示:
其中
R8和R9如权利要求5中所定义,且
R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17和R18独立地是-H或-SO3H。
7.根据权利要求5所述的式(II)的化合物,其由式(IIb)表示
其中
R1和R3独立地选自由-H、-SO3H、-COOH和-CONH-Y组成的组,其中Y是被-SO3H或至少两个羟基取代的二价烷基,且
R8和R9如权利要求5中所定义。
8.根据权利要求5所述的式(II)的化合物,其由式(IIc)表示
其中
W选自-C(Cl)=、-CH=CH-CH=和-CH=C(Cl)-CH=,
R1和R3独立地选自由-H、-SO3H、-COOH和-CONH-Y组成的组,其中Y是被-SO3H或至少两个羟基取代的二价烷基,且
R9如权利要求5中所定义。
9.根据权利要求5至8所述的式(II)的化合物,其中T是选自由小分子、蛋白质、肽、肽模拟物、酶底物、抗体或其片段和适体组成的组的靶向部分。
10.根据权利要求9所述的式(II)的化合物,其中T是与整合素受体相互作用的部分。
11.如权利要求1-4中所定义的式(I)的化合物或如权利要求5-8中所定义的式(II)的化合物,其用作哺乳动物中生物医学光学成像应用的荧光探针。
12.根据权利要求11的用于所述用途的式(I)或(II)的化合物,其中所述成像应用针对异常组织的检测,所述异常组织包括原发性肿瘤病变、局部或远处转移、或肿瘤前病变,并且在NIR辐射下进行。
13.一种药物组合物,其包含如权利要求1-4中所定义的式(I)的化合物或如权利要求5-8中所定义的式(II)的化合物和至少一种药学上可接受的载体或赋形剂。
14.一种诊断试剂盒,其包含至少一种如权利要求1-4中所定义的式(I)的化合物或至少一种如权利要求5-8中所定义的式(II)的化合物以及其另外的辅助剂,用于实现生物医学光学成像应用。
15.如权利要求1-4中所定义的式(I)的化合物或如权利要求5-8中所定义的式(II)的化合物,其用于使组织和细胞成像的方法中,所述方法包括以下步骤:
i)使所述细胞或组织与如权利要求1-4中所定义的式(I)的化合物或如权利要求5-8中所定义的式(II)的化合物接触;
ii)在由成像剂吸收的波长下照射所述组织或细胞;
iii)使用荧光相机检测近红外发射。
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