CN1196702C - 二环聚氨基酸金属配合物、它们的制备方法及在医疗图像中的用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于医疗图像的式(I)酰胺的螯合物，其中R代表式(II)。
Description
本发明涉及从与吡啶核缩合的四氮大环衍生的金属螯合物、它们的制备方法以及它们在医疗图像中的应用。
这种缩合大环的某些衍生物与顺磁或放射性阳离子的螯合物在成像中的用途已在多种场合中提出过。可以参考专利EP-A-0,438,206、EP-A-0,570,575和EP-A-0,579,802，它们公开了下式化合物：
其中X可以是羧酸根或磷酸根，R可以是烷基或苯基，或者R基之一是与生物大分子成键的基团。
在这些化合物中，对其中A＝B＝CH、R＝H、X＝CO2 -且M＝Gd的称作PCTA的化合物已进行了深入的研究，描述可见《无机化学》36(14)，2992-3000(1997)和《磁共振化学》36，S200-208(1998)；作者特别指出：PCTA的值得注意之处在于它具有非常高的自旋-点阵弛豫r1，因为它是在人的磁共振成像中用作造影剂的钆螯合物的大约“2倍”。
众所周知r1描绘了顺磁产物在产生强对比度的图像中的有效性，尤为有利并出乎意料的是，本发明的顺磁产物显示出比商业化合物高10到15倍的驰豫r1，不仅对0.5特斯拉的磁场是如此，而且对大多数现行成像设备的1特斯拉的磁场也是如此，甚至在具有最佳性能的1.5特斯拉磁场下也是如此。
这些新颖的螯合物，除了它们有利的磁性性能外，在体外和体内是稳定的，特别是关于配合物的可能的断裂方面，并具有低同渗重量摩尔浓度和良好的治疗指数，以及根据R基的特性，可显示出优良的血管存留或器官特异性，它们将有利地被用于人体作为磁共振成像中的造影剂或当金属离子是放射性元素时作为核医学中的造影剂。
本发明涉及式I化合物的金属螯合物：
其中：
R为式II：
和
-Z是键或选自CH2、CH2-CO-NH或(CH2)2-NH-CO的基团，
-Z’是键或选自O、S、NQ、CH2、CO、CO-NQ、NQ-CO、NQ-CO-NQ或CO-NQ-CH2-CO-NQ的基团，
-Z”是键或选自CO-NQ、NQ-CO或CO-NQ-CH2-CO-NQ的基团，
-p和q为整数，二者的和为0至3的值，
-R1、R2、R3、R4和R5彼此独立地为选自H、Br、Cl、I、CO-NQ1Q2和NQ1-CO-Q2的基团，Q1和Q2相同或不同，为H或可选地被一个或多个氧原子打断的(C1-C6)烷基，且R1至R5基中至少有一个为酰氨基，
或者R1、R3和R5彼此独立地为H、Br、Cl或I，而R2和R4为式III
使得Z为选自CO-NQ、CONQ-CH2、CO-NQ-CH2-CO-NQ、CO-NQ-(CH2)2-NQ-CO和NQ-CO-NQ的基团，R’1、R’3和R’5相同或不同地为H、Br、Cl或I，而Q’1和Q’2相同或不同地为H或可选地被一个或多个氧原子打断的(C1-C6)烷基，
-Q为H或(C1-C4)烷基，烷基可选地被一羟基化或多羟基化。
金属离子可以是顺磁离子，诸如Gd3+、Fe3+、Tb3+、Mn2+、Dy3+或Cr3+，或是放射性离子，诸如99mTc、67Ga或111In；形成不太稳定的螯合物但能引起金属转移作用的离子，诸如Ca2+或Zn2+，也构成本发明的一部分；Gd3+和Mn2+的顺磁性螯合物尤其适用于磁共振成像。Gd3+的顺磁性螯合物是最为优选的。
为了使化合物具有更好的亲水性和生物适合性，在同一苯环上的R1至R5基最好共同包含6至20个OH基，或者所存在的任何CONQ1Q2基或根据情形是CONQ’1Q’2基包含6至10个OH基；而且R2和R4最好是相同的，为CO-NQ1Q2，它们各自包含6至10个OH基，或是III基，其中各个CONQ’1Q’2包含6至10个OH基；化合物还优选其中的R1、R3和R5选自碘或溴原子，若存在R’1、R’3和R’5的话，它们也优选选自碘或溴原子。
化合物的松弛以及它们的体内药动学特别取决于它们的苯环数。例如，有可能区别其中p和q为0的化合物，特别是当R2和R4为CO-NQ1Q2时，以及其中p和q的和为1至3、或更好为1或2、且R2和R4为式III或不为式III的那些化合物。
在式I化合物中，当R2和R4为CONQ1Q2时，Q1和Q2最好是可选地被氧原子打断的C2-C6烷基。
另外，在式I化合物中，优选其中Q为H的那些，其中又优选Z为CH2或CH2CONH、Z’为选自CONH、CONHCH2CONH或NHCONH的基团、Z”为选自CONH和CONHCH2CONH的基团的那些，若存在Z，还优选其为CONH和CONHCH2CONH。
最后，另一组特定化合物由其中p和q等于1、Z为CH2或CH2CONH、Z’和Z”选自CONH和CONHCH2CONH、R2和R4为CONQ1Q2而R1、R3和R5最好选自Br和I的那些化合物组成。
其他优选的化合物是在下面的(i)至(ix)中定义的那些：
(i)式I化合物的螯合物，其中p和q为0，R2和R4相同，为-CO-NQ1Q2，每个-CO-NQ1Q2基包含6至10个-OH基；
(ii)式I化合物的螯合物，其中p和q为0，R1、R3和R5相同并选自Br和I，R2和R4相同，为-CO-NQ1Q2，每个-CO-NQ1Q2基包含6至10个-OH基；
(iii)式I化合物的螯合物，其中p+q的和不为0，所存在的任何-CO-NQ1Q2基包含6至10个-OH基，且R2和R4不为式III。在这些化合物中，其中p+q的和为1或2的那些是更优选的。
(iv)式I化合物的螯合物，其中p+q的和不为0，R1、R3和R5相同并选自Br和I，R2和R4相同，为-CO-NQ1Q2，R2和R4各自包含6至10个-OH基。在这些化合物中，其中p+q的和为1或2的那些是更优选的。
(v)式I化合物的螯合物，其中Z为CH2或CH2-CO-NH，Z’为选自CO-NH、CO-NH-CH2-CO-NH和NH-CO-NH的基团，Z”为选自CO-NH和CO-NH-CH2-CO-NH的基团，R2和R4相同，为-CO-NQ1Q2，R2和R4各自包含6至10个-OH基，R1、R3和R5相同并选自Br和I。在这些化合物中，其中p+q的和为1或2的那些是更优选的。
(vi)式I化合物的螯合物，其中Z为CH2或CH2-CO-NH，Z’为选自CO-NH、CO-NH-CH2-CO-NH或NH-CO-NH的基团，Z”为选自CO-NH和CO-NH-CH2-CO-NH的基团，Z若存在，为CO-NH或CO-NH-CH2-CO-NH，且p+q的和为1或2；
(vii)式I化合物的螯合物，其中R2和R4为CONQ1Q2，而Q1和Q2为可选地被氧原子打断的多羟基化C2-C6烷基；
(viii)式I化合物的螯合物，其中Z为CH2或CH2-CO-NH，Z’和Z”选自CO-NH和CO-NH-CH2-CO-NH，p和q等于1，而R2和R4为CONQ1Q2。在这些化合物中，优选的是以下这些，其中：
→R2和R4共同包含6至20个OH基，或者
→R1、R3和R5相同并选自Br和I，而R2和R4各自包含6至10个OH基。
(ix)式I化合物的螯合物，其中p+q的和为O，R2和R4为式III，而R1、R3和R5相同并选自Br和I。
本发明还涉及式I化合物的制备方法，它包括以下步骤：
-使式IV的缩合大环
与式R’OOC-CHX-(CH2)2-COOR’化合物反应，其中X为离去基，诸如卤素原子，优选为溴，或(C1-C3)链烷磺酸酯、甲苯磺酸酯或三氟甲磺酸酯基，而R’为H或(C1-C3)烷基或苄基，并且当R’不是H时将酯官能团水解或氢化，
以得到式V的六元酸
-然后使要配合的金属的盐或氧化物与该六元酸反应，以得到相应的螯合物或其碱盐之一，
-最后，使胺RNH2，其中R具有与式I中相同的含义，与螯合物在用于活化羧酸官能团的试剂的存在下反应，以得到式I的三酰胺。
式V的酸及其金属螯合物，特别是钆的螯合物，以及在式I产物的合成过程中作为中间体的它们与碱诸如NaOH形成的盐，是本发明的另一个主题。
本发明还涉及包含当M代表顺磁阳离子时用于磁共振成像、或者当M代表放射性元素时用于核医学、或者当M为吸收X射线的重原子的阳离子时用于放射学的式I化合物的组合物，所述组合物还可能包含常用于口服或胃肠外给药的添加剂和赋形剂。
最后，本发明涉及医学成像方法，它包括对病人给药包含式I化合物的组合物，并对通过磁共振、闪烁照相法或使用X射线得到的要研究的区域进行观察。
本发明的诊断组合物除包含式I化合物外，还可包含添加剂诸如抗氧剂、缓冲剂、同渗重量摩尔浓度调节剂、稳定剂、钙、镁或锌盐、或低比例的这些阳离子的其他螯合物或配位化合物。制剂的实例见一般的参考文献，特别是《Remington药物科学》第18版(1990)，Mack.Pub.Co。
单位剂量将取决于造影剂的性质、给药途径、病人以及特别是要研究的疾病的性质。对于静脉注射和利用磁共振观测来说，溶液的浓度将在0.001至0.5mol/升之间，根据情况，将对病人给药0.001至0.1毫摩尔/千克。
本发明的造影剂可以用于脑、器官诸如心脏、肝或肾以及所有或部分血管系统的显影，用于研究这些区域的灌注情况并用于描述渗透性、肿瘤、炎症或局部缺血性异常。
本发明化合物的不同合成阶段在与文献中关于相同类型的反应所述的那些类似的条件下进行。
式IV的大环化合物可以利用Richman和Atkins在《无机化学》32，5257-5265(1993)中描述的方法制备。
氮原子例如在无机或有机碱诸如NaOH、Na2CO3或N(C2N5)3的存在下、在极性溶剂诸如醇或优选非质子传递溶剂诸如乙腈或四氢呋喃的溶液中、通过α-溴戊二酸酯的作用被取代。
酯官能团通过在水或水/醇介质中的碱或酸的作用水解。
配位化合常规地进行，例如象在US 5,554,748中或在《瑞士化学学报》69，2067-2074(1986)中公开的。
为了得到钆螯合物，GdCl3或Gd2O3可以在pH在5至6.5之间的水溶液中与式V化合物反应。当从式V或式I化合物得到的配合物的相对稳定性允许时，它们的阳离子也可以交换，特别是与离子交换树脂。
由于存在3个不对称碳而得到的混合物中的异构体的相对百分比可以通过使pH在3附近的螯合物的水溶液在大于80℃的温度下放置数天而修饰。
酰胺化反应可以在含水介质中、可选地在第三溶剂诸如二噁烷或四氢呋喃的存在下、用活化剂诸如可溶性碳二亚胺进行，例如在《有机化学杂志》21，439-441(1956)和26，2526-2528(1961)中描述的或在US 3,135,748中公开的带有胺基的那些，或者在《有机合成》V，555-558中描述的带有季铵基的那些，这涉及1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺(EDCI)和1-环己基-3-(2-吗啉代乙基)碳二亚胺甲基-对甲苯磺酸酯。也可以如《生物缀合物化学》5，565-576(1994)中所述，用N-羟基磺基琥珀酰亚胺进行，或者如《四面体快报》30，1927-1930(1989)中所述，用2-琥珀酰亚胺基-1，1，3，3-四甲基脲四氟硼酸盐及类似物进行。
另一种方法在于通过使例如N-羟基磺基瑚珀酰亚胺(NHS)或羟基苯并三唑(HOBT)在碳二亚胺诸如EDCI的存在下与螯合物V反应而形成中间体活化酯，螯合物V可以通过与无机阳离子例如铵或钠的成盐作用而溶解。
用2-乙氧基-1-乙氧羰基-1，2-二氢喹啉(EEDQ)，该反应可以在水/醇介质中进行。
有一些RNH2胺是已知化合物；其他将用类似方法制备，优选通过从包含R1至R5基和适于根据情况形成Z、Z’或Z”的取代基的苯基开始逐步连接苯核。
还可以参考专利WO96/09281或WO97/01359有关其中Z为CH2CONH、p＝q＝0、R1＝R3＝R5＝卤素或H而R2＝R4＝CONQ1Q2的那些化合物的制备。
在有些前体氨基醇HNQ1Q2中，Q1和/或Q2代表CH2(CHOH)n(CH2OCH2)r(CHOH)tCH2OH基，其中t＝0，r＝0或1，n＝0-4；它们可以
-从伯烷基胺或氨基醇制备，它们与糖反应，之后所得亚胺进行还原，如EP-A-675105或EP-A-558395中公开的，
-或者从苄胺制备，其与糖反应，然后与可选地羟基化的C1-C6烷基硫酸酯或卤化物反应，之后通过催化氢化除去苄基。
根据参与反应的糖的构型将得到不同的立体异构体。
当r＝1且n＝t＝0时，氨基醇可以从2-氨基乙氧基乙醇制备，其与适当羟基化的烷基卤化物或环氧化物反应，或者与羟基化的脂族醛诸如单糖反应，以形成亚胺，随后进行催化或化学还原。
当r＝n＝1时，氨基醇可以通过环氧化物
与适宜的伯氨基醇的反应制备，所述环氧化物通过相应的乙烯化衍生物用过酸或过亚氨酸氧化得到，如《有机化学杂志》26，659-663(1961)和48，888-890(1983)中所述。
在利用这些方法制备的氨基醇中，值得一提的是其中Q1＝CH2(CHOH)4CH2OH而Q2＝Q1或CH2(CHOH)CH2OH、Q1＝CH2(CHOH)2CH2OH而Q2＝CH2CHOHCH2O(CH2)2OH或(CH2)2OCH2CHOHCH2OH、Q1＝CH2(CHOH)3CH2OH而Q2＝(CH2)2O(CH2)2OH的那些。
当p和/或q不为0时，在Z’桥之前或之后，根据情况，将在两个苯核之间形成Z”桥。
例如，式VI化合物
当Z为键时，可以从联苯衍生物VII或它们的酯制备，
其中Z’具有与式II中相同的含义。
《大分子化学》130，103-144(1969)中描述了其中Z’为O的式VII化合物，《印度化学杂志》13，35-37(1975)中描述了其中Z’为NH的式VII化合物，《药物科学杂志》55(3)，295-302(1966)中描述了其中Z’为CH2或CO的式VII化合物，《合成通讯》24(22)，3307-3313(1994)中描述了其中Z’为键的式VII化合物，《国际药理学》44(7-8)，683-684(1989)中描述了其中Z’为S的式VII化合物。
其他化合物VII可以用类似方法制备；例如，当Z’为HNCONH时，通过O2NC6H4NCO与H2NC6H4COOH在无水介质中的反应制备，或者当Z’为NHCO或CONH时，通过芳族酰基氯与适宜的苯胺在非质子传递溶剂诸如CH2Cl2、C6H5CH3或CH3CON(CH3)2的溶液中的反应制备，或者通过芳族酸与苯胺在磺酰氯、在三乙胺和在二甲氨基吡啶的存在下的反应制备，如《合成通讯》25(18)，2877-2881(1995)中所述。
VII的NO2基还原为NH2可以用已知方式在催化剂的存在下用氢催化进行或化学进行。
当式VI中的Z为CH2-CONH时，其酸性官能团被活化且其NH2基被保护的甘氨酸与其中Z为键的化合物VI反应或者与带有可选地被保护的Z’的前驱基的苯胺反应。
甘氨酸被护为例如氨基甲酸酯形式，特别是叔丁基氨基甲酸酯(《合成》，48，(1986))和苄基氨基甲酸酯(《化学报告》65，1192(1932))，邻苯二甲酰亚胺形式(《四面体快报》25，20，2093-2096(1984))，带有苄基(《法国化学会通报》，1012-1015(1954))或带有N-烯丙基(《四面体快报》22，16，1483-1486(1981))。(还参见《有机合成中的保护基》，315-349，T.W.Greene(John Wiley & SonsInc.))。与Z连接的NH2的保护基通常只在R基已构成后再除去；常规地，苯二酰亚氨基通过肼的作用除去，而苄氧基羰基或苄基通过催化氢化除去。
当Z＝CH2而Z’＝CONH或CONHCH2CONH时，其中NH2基如《有机化学杂志》43，2320-2325(1978)或《Rec.Trav.Chim.Pays-Bas》79，688(1960)中所述被护为氨基甲酸酯或酰亚胺形式的4-氨基甲基苯甲酸可以与其酸性官能团通过酯化封闭的取代苯甲酸反应。
当Z为(CH2)2NHCO时，RNH2可以利用过量的乙二胺与适宜的带有可选地被护的Z’的前驱基或更完全的R部分的苯甲酸酯的反应制备。
化合物VI在对NH2基进行了保护并活化为酰基氯形式或通过肽偶联剂活化后，将与适当被R1至R5取代的末端苯核所带的Z”的前驱基反应，在去保护后得到RNH2。
阅读了以下实施例后将更好地理解用于制备RNH2胺的条件。这些产物诸如实施例中的那些产物的质谱(电雾化)与预期的结构相对应。
化合物A和A’：RNH2，其中
化合物A：
(a)从α-D-半乳糖制备1-脱氧-1-(2，3-二羟基丙基)氨基-D-半乳糖醇：
将35g D-半乳糖溶于包含17g 3-氨基丙二醇的100ml甲醇中，该混合物在25℃下搅拌12小时，然后加入5g 10％披钯木炭催化剂和40ml水，以在60℃下氢化该亚胺。催化剂通过过滤除去并将该混合物浓缩至85ml。当该浓缩溶液在约35℃下加入到30ml异丙醇中时，氨基醇通过沉淀析出分离。
(b)5-氨基-2，4，6-三溴间苯二甲酸：
将156g溴缓慢地加入到50g 5-氨基间苯二甲酸和55ml 37％盐酸的300ml水溶液中。搅拌过夜后，过量溴通过加入亚硫酸氢钠水溶液而中和，之后分离沉淀。
收率：90％。
(c)5-(苯二酰亚氨基乙酰氨基)-2，4，6-三溴间苯二甲酸：
将27ml亚硫酰氯在10℃下缓慢地加入到69g N-邻苯二甲酰甘氨酸的200ml二甲基乙酰胺溶液中，搅拌2小时后，在大约15-20℃下加入上面得到的100g酸。在室温下放置过夜后，将该混合物倒入800ml温水中。由此分离得到140g终产物。
(d)前面的二元酸的氯化物：
将70ml亚硫酰氯在18℃下缓慢地加入到100g二元酸在300ml二噁烷和50ml二甲基甲酰胺中的溶液中。在室温下搅拌3天后，将所形成的黄色沉淀滤出并用甲基叔丁基醚洗涤。由此得到70g米色固体。
(e)N，N’-双(2，3，4，5，6-五羟基己基)-N，N’-双(2，3-二羟基丙基)-2，4，6-三溴-5-(苯二酰亚氨基乙酰氨基)间苯二酰胺：
将125g在(a)中得到的半乳糖醇衍生的胺在80℃下溶于610ml N-甲基吡咯烷酮，之后在60℃下加入17g Na2CO3和102g二酰基氯。在该温度下反应2小时后，使该反应混合物恢复至室温并过滤。将滤液加入到1.5升异丙醇中；将形成的沉淀溶于水并在H+形式的离子交换树脂上层析，以除去起始的胺。由此分离得到136g固体产物。
(f)
化合物A：
将125g前面的邻苯二甲酰亚胺在70℃下溶于520ml N-甲基吡咯烷酮和175ml水并加入8ml水合肼，之后该混合物在90℃下保持2小时。随后将该混合物冷却至大约20℃，然后倒入1.6升乙醇中。所形成的沉淀通过使其水溶液通过H+形式的离子交换树脂而纯化。
化合物A’：
(a’)在与上文中制备化合物A的步骤(a)中所述的相同的条件下，通过使3-氨基丙二醇与D-葡萄糖反应，得到1-脱氧-1-(2，3-二羟基丙基)氨基-D-葡萄糖醇。
化合物A’可以从在(a’)中得到的葡萄糖醇衍生的胺通过进行上文中所述的制备化合物A的步骤(b)到(f)得到，或者通过进行下面的步骤(e’)得到。
(e’)将95g在(a’)中得到的葡萄糖醇衍生的胺在90℃下溶于460ml二甲基乙酰胺，之后在65℃下加入32ml三乙胺和117g在上面的制备化合物A的步骤(d)中描述的二酰基氯。在55-60℃下反应4.5小时后，使该反应混合物恢复到室温并过滤。将所得溶液在50℃下缓慢地倒入肼的水溶液(11ml溶于115ml水)中；在80℃下反应3小时后，使该混合物恢复至室温，通过加入1N HCl水溶液酸化至pH1。将沉淀分离，滤液在搅拌下倒入3升乙醇中。将所形成的沉淀干燥，然后通过渗滤纯化，以除去大多数低质量的分子，所得溶液在阴离子和阳离子交换树脂上层析。收率为60％。
最终的胺可以冷冻干燥。
在柱2上用洗脱液2：CF3COOH在水中pH3.3/CH3CN进行HPLC分析。
化合物B：RNH2，其中
(a)4-苯二酰亚氨基甲基苯甲酸：
10g 4-氨基甲基苯甲酸、14.5g乙酯基邻苯二甲酰亚胺、9.2ml三乙胺和140ml四氢呋喃的混合物在回流温度下保持72小时。所形成的沉淀在室温下分离；用酸性水溶液洗涤并干燥后，得到14.5g产物。M.p.＝264℃。
(b)前面的酸的氯化物：
将1g三辛酰甲基氯化铵(Aliquat336)和5.3ml亚硫酰氯加入到13.5g酸的55ml二噁烷溶液中。在80℃下搅拌12小时后，将该混合物浓缩至干，残余固体用二异丙基醚洗涤。w＝14g。
(c)2，4，6-三溴-5-(苯二酰亚氨基甲基苯甲酰氨基)间苯二甲酸：
将14g酰基氯和15g 5-氨基-2，4，6-三溴间苯二甲酸溶于50ml N-甲基吡咯烷酮，该混合物在100℃下保持数小时。该溶液在大约20℃下倒入300ml水中，所形成的沉淀从异丙醇中重结晶得到5.5g终产物。
HPLC(高效液相色谱法)：1号柱：SymmetryC18；100埃；5μm；l＝25cm；d＝4.6mm(Waters)。
1号洗脱液：CH3COONH4在水中(0.005M)/CH3CN。
梯度：80％到20％(v/v)，经过15分钟；流速为1ml/分钟；
tr＝4.5分钟。
(d)前面的酸的氯化物：
将5.6ml二甲基甲酰胺和9ml亚硫酰氯加入到5.5g酸的40ml二噁烷溶液中，同时维持温度在5℃以下。30分钟后，将该混合物倒入150ml水中，分离所形成的沉淀。w＝4.6g。
(e)化合物B：
将2.3g酰基氯在65℃下加入到4g氨基醇1-脱氧-1-(2，3-二羟基丙基)氨基-D-半乳糖醇的15ml N-甲基吡咯烷酮溶液中。3.5小时后，加入4ml水，使该化合物升至90℃，然后加入0.3ml水合肼。在90℃下反应2小时后，将该溶液在室温下倒入80ml乙醇中。将分离的沉淀溶于10ml水，该溶液在pH1下通过Amberlite型的OH-形式的阴离子树脂层析纯化，然后通过IMAC型的H+形式的阳离子树脂，最后通过OH-阴离子树脂。得到2g胺。
HPLC：2号柱：LiChrospher；100 RP18；5μm；l＝25cm；d＝4mm(Merck)。
2号洗脱液：CF3COOH在水中pH3.3/CH3CN。
梯度：98％到77％(v/v)，经过25分钟；流速为1ml/分钟；
tr：18-22分钟。
化合物C：RNH2，其中
将2.3g按照前面的步骤(d)制备的酰基氯在65℃下加入到5.5g二山梨糖醇胺的30ml N-甲基吡咯烷酮溶液中。在65℃下反应4小时后，加入8ml水，然后在90℃下加入0.3ml水合肼；在这种温度下反应2小时后，将该反应混合物在大约20℃下倒入130ml水中。所形成的沉淀用乙醇洗涤，然后再次溶于10ml水，将该溶液调节至pH1.5，然后通过阴离子和阳离子树脂层析纯化。由此得到1.7g胺。
HPLC：2号柱；2号洗脱液；
tr：18分钟。
化合物D：RNH2，其中
(a)N，N’-[双(2，3，4，5，6-五羟基己基)]-2，4，6-三溴-5-(甘氨酰氨基)间苯二酰胺：
1、将15g二山梨糖醇胺在80℃下溶于60ml N-甲基吡咯烷酮，在60℃下向该混合物中加入1.6g无水碳酸钠，接着加入9.6g 5-(苯二酰亚氨基乙酰氨基)-2，4，6-三溴间苯二甲酰氯。在该温度下搅拌1小时后在室温下搅拌16小时，除去沉淀，将溶液倒入160ml异丙醇中。分离的沉淀重20g。
2、肼解：
将20g上面的产物和1.7ml水合肼在70℃下加入到40ml水中。搅拌3小时后，该混合物通过在室温下加入6N盐酸而酸化至pH4。然后除去所形成的沉淀，滤液通过加入1N NaOH水溶液中和。过量的肼通过反渗透去除。剩余溶液用1ml强阳离子树脂处理，然后用6.5ml弱阴离子树脂处理。
终产物然后通过附着到H+形式的强阳离子树脂上而从溶液中萃取出来，其用稀NaCl水溶液(0.1M)从该树脂上洗脱。w＝8g。
HPLC：2号柱；3号洗脱液；
梯度：CF3COOH在水中(pH3.4)/CH3CN从95％到50％(v/v)，经过50分钟；流速为1ml/分钟；
tr：7分钟。
(b)4-[4-硝基苯甲酰氨基]苯甲酸：
将10g 4-硝基苯甲酰氯缓慢地加入到7.4g 4-氨基苯甲酸和36ml二甲基乙酰胺中，同时保持温度在25℃以下。搅拌24小时后，在10℃下加入50ml二氯甲烷，以使所需产物沉淀。用水洗涤并干燥后，分离得到14.5g产物。
(c)4-[4-氨基苯甲酰氨基]苯甲酸：
向13.6g前面的酸在180ml水中的悬浮液中加入24ml 1N NaOH水溶液和1.4g披钯木炭(10％)，然后使其经受0.6Mpa的氢气压4小时。
然后将最终悬浮液的pH调节至约pH10，之后通过Celite过滤，以除去催化剂。将在滤液酸化至pH5.3过程中形成的沉淀分离并干燥。
w＝10.6g；M.p.＞260℃。
(d)4-[4-(苯二酰亚氨基乙酰氨基)苯甲酰氨基]苯甲酸：
将3.2ml亚硫酰氯在10℃下滴加到9g苯二酰亚氨基乙酸的40ml二甲基乙酰胺溶液中，搅拌3小时后，在小于20℃的温度下加入10.5g先前得到的氨基酸。
搅拌12小时后，将该混合物倒入400ml水中，分离的沉淀用温水洗涤。干燥后重量为：18g。M.p.＞260℃。
(e)前面的酸的氯化物：
将2.5ml亚硫酰氯加入到悬浮于50ml二噁烷和1ml二甲基甲酰胺中的10g酸中，该混合物在50℃下搅拌5小时。加入1体积的二异丙基醚后，分离得到10g沉淀。
酸还可以悬浮于甲苯中用三辛酰甲基氯化铵作为催化剂。
(f)N，N’-双(2，3，4，5，6-五羟基己基)-2，4，6-三溴-5-(4-[4-(苯二酰亚氨基乙酰氨基)苯甲酰氨基]苯甲酰基甘氨酰氨基)间苯二酰胺：
将2.25g酰基氯与5g N，N’-双(2，3，4，5，6-五羟基己基)-2，4，6-三溴-5-(甘氨酰氨基)间苯二酰胺和0.7ml三乙胺在25ml二甲基乙酰胺或在N-甲基吡咯烷酮中的溶液搅拌12小时，然后倒入60ml乙醇中。由此分离得到6.2g沉淀。
HPLC：2号柱；3号洗脱液；
tr：27-35分钟(异构体的混合物)。
(g)肼解：
将0.6ml水合肼的10ml水溶液在80℃下加入到10g前面的邻苯二甲酰亚胺的40ml二甲基乙酰胺溶液中。在该温度下搅拌3小时后，将冷却的混合物倒入125ml乙醇中。分离出9g沉淀，该产物通过其水溶液用强阴离子(OH-)树脂处理后用弱阳离子(H+)树脂处理而纯化。
w＝8g。
该反应混合物也可以酸化以分离沉淀的邻苯二甲酰肼并通过超滤除去溶剂和低质量的分子，最后从含水乙醇中沉淀。
HPLC：2号柱；3号洗脱液，但以1ml/分钟以90/10(v/v)进行等体积洗脱(isochratic elution)；
tr：28-35分钟。
化合物E：RNH2，其中
(a)5-(4-硝基苯甲酰氨基)-2，4，6-三溴间苯二甲酸：
50g对硝基苯甲酰氯和75g 5-氨基-2，4，6-三溴间苯二甲酸的400ml二噁烷溶液在回流温度下保持18小时。冷却后，滤出沉淀，用50ml二噁烷洗涤并干燥。w＝115g。
(b)5-(4-氨基苯甲酰氨基)-2，4，6-三溴间苯二甲酸：
180g前面的硝基衍生物的600ml水溶液通过加入5N NaOH水溶液调节至pH6并在5×105Pa的压力下在类型156Pt(Johnson Matthey)的存在下氢化7小时。催化剂通过过滤分离，水减压蒸发。w＝80g。
HPLC：2号柱；4号洗脱液；CF3COOH在水中(pH2.8)加有甲醇(99/1，v/v)；流速为1ml/分钟；
tr：3.6分钟(硝基衍生物为18.8分钟)。
(c)5-(4-[4-(苯二酰亚氨基甲基)苯甲酰氨基)苯甲酰氨基)-2，4，6-三溴间苯二甲酸：
10g 4-氨基甲基苯甲酸、14.5g N-乙酯基邻苯二甲酰亚胺和9.2ml三乙胺在140ml四氢呋喃中的混合物在其回流温度下保持72小时。通过在室温下从该反应混合物过滤分离的沉淀用二乙醚和1N盐酸水溶液洗涤。得到14.5g固体，将12.2g该固体在10℃下溶于90ml N，N-二甲基乙酰胺和3.5ml亚硫酰氯；搅拌3小时后，将在前面的步骤中得到的23.4g苯胺加入到该混合物中并将该混合物搅拌过夜，之后将其倒入900ml水中。分离的沉淀用水洗涤，从200ml二噁烷中重结晶。
w＝30g。
HPLC：2号柱；洗脱液：CF3COOH在H2O中(0.1M)/CH3CN(90/10，v/v)，20分钟后梯度上升，最多到40/60，经过30分钟；流速为1ml/分钟；
tr：26-29分钟。
(d)酰二氯：
将30.3g在前面的步骤中得到的间苯二甲酸衍生物溶于包含26ml二甲基甲酰胺的150ml二噁烷中并在5℃下滴加42ml亚硫酰氯。在0℃下反应30分钟后，将该混合物倒入550ml水中，滤出所形成的沉淀并用水和二异丙基醚洗涤。干燥后w＝26g。
(e)N，N’-双(2，3，4，5，6-五羟基己基)-N，N’-双(2，3-二羟基丙基)-2，4，6-三溴-5-[4-(4-氨基甲基苯甲酰氨基)苯甲酰氨基]间苯二酰胺：
1、将10g酰二氯在60℃下加入到15g 1-脱氧-1-(2，3-二羟基丙基)氨基-D-半乳糖醇的100ml N-甲基吡咯烷酮溶液中。在该温度下搅拌4小时后，使该混合物恢复到室温，并倒入1升异丙醇中。将所形成的沉淀分离并干燥。
HPLC：2号柱；5号洗脱液：CH3COONH4在H2O中(0.01M)/CH3CN；85％到50％(v/v)梯度，经过20分钟；流速为1ml/分钟；
tr：16分钟。
2、除去邻苯二甲酰亚胺基：
将20.4g前面的固体在搅拌下在80℃下加入到80ml N，N-二甲基乙酰胺中，接着加入1.6ml水合肼的20ml水溶液。在此温度下反应3小时后，将该反应混合物在室温下倒入1升乙醇中。将形成的沉淀分离、干燥并溶于40ml水。在0℃下加入大约2ml 6N HCl水溶液以将pH降低至2；该混合物通过Celite过滤，然后使其通过离子交换树脂(阴离子Amberlite和阳离子IMAC)纯化。于是得到6g所需产物。
HPLC：2号柱；5号洗脱液
tr：24-29分钟。
化合物F：RNH2，其中
(a)将50g 1-脱氧-1-(2，3-二羟基丙基)氨基-D-半乳糖醇在120℃下溶于300ml二甲基乙酰胺，然后在80℃下迅速加入38g 5-(苯二酰亚氨基乙酰氨基)-2，4，6-三碘间苯二甲酰氯(按照US 4,283,381制备)和17ml三乙胺。在80℃下搅拌5小时后，该混合物在室温下过滤，将滤液加入到800ml异丙醇中，将沉淀分离并干燥。
过量的起始氨基醇通过使该沉淀的水溶液通过H+树脂进行层析而除去。
邻苯二甲酰亚胺基在含水介质中肼解生成N，N’-双(2，3，4，5，6-五羟基己基)-N，N’-双(2，3-二羟基丙基)-2，4，6-三碘-5-(甘氨酰氨基)间苯二酰胺。
(b)将23g 5-(苯二酰亚氨基乙酰氨基)-2，4，6-三碘间苯二甲酰氯和12ml三乙胺加入到70g在(a)中得到的胺在200ml二甲基乙酰胺中的溶液中。在室温下搅拌24小时后，将该反应混合物倒入1500ml异丙醇中，将形成的沉淀分离。
由此得到的粗邻苯二甲酰亚胺在160ml水中的pH5的溶液通过650g AmberliteXAD 16树脂进行层析，用水/甲醇(65/35 v/v)混合物进行洗脱。该邻苯二甲酰亚胺的氨基通过肼解作用去保护：57g邻苯二甲酰亚胺在80℃下用3ml NH2-NH2的200ml水溶液处理；3小时后，该邻苯二甲酰肼在pH1下沉淀，将滤液蒸发得到油状物，其通过从乙醇中沉淀并通过阴离子交换树脂(弱碱性Amberlite)和阳离子交换树脂(购自Rhm & Haas的IMAC HPIII)层析而纯化。
分析型HPLC：2号柱；8号洗脱液：H2O/CH3CN；95％到80％梯度，经过45分钟。
tr：33-49分钟。
在相同条件下，在(a)中得到的胺确定为tr＝6-16分钟。
另一种化合物F的异构体的混合物可以通过将上述操作应用于1-脱氧-1-(2，3-二羟基丙基)氨基-D-葡萄糖醇加以制备。
分析型HPLC：2号柱；8号洗脱液
在相应的步骤(a)中得到的产物：tr：7-24分钟
终产物：tr：30-40分钟。
接下来，通过例证描述本发明的某些螯合物的制备。
实施例1
3，6，9，15-四氮杂二环[9.3.1]十五-1(15)，11，13-三烯-3，6，9-三(α-戊二酸)(式V)和钆配合物：
1、将20g杂环3，6，9，15-四氮杂二环[9.3.1]十五-1(15)，11，13-三烯在80℃下溶于570ml乙腈，然后加入34g Na2CO3，然后缓慢地加入77gα-溴戊二酸甲酯的110ml乙腈溶液。在其回流温度下反应24小时后，该混合物在大约20℃下过滤并使滤液干燥。残余固体通过二氧化硅层析纯化，用乙酸乙酯/庚烷(6/4，v/v)混合物进行洗脱。w＝25g。
2、水解：
向5.8g在前面的步骤中得到的产物的15ml甲醇溶液中加入42ml5N NaOH水溶液，然后使其在70℃下保持3天。加入100ml水后，该溶液的pH通过加入阳离子树脂(H+)调节至6.5，过滤后，使该溶液与阴离子树脂(OH-)接触。产物用乙酸/水(50/50，v/v)混合物从树脂中释放出来。
HPLC：2号柱；6号洗脱液：H2SO4在H2O中(0.037N)/CH3CN；从100％到20％(v/v)梯度，经过50分钟；流速为1ml/分钟；
tr：12.5-13.5分钟(若干个峰)。
3、配合：
将3g酸和1.9g GdCl3溶于54ml水。使该混合物升至55℃并通过加入1N NaOH水溶液将pH调节至5。在60℃下3小时后，该混合物在大约20℃下过滤，然后倒入100ml乙醇中。分离配合物的钠盐，得到70％的收率。
HPLC：2号柱；6号洗脱液；
tr：15-16分钟(若干个峰)。
实施例2
式I化合物，其中
将0.5g在实施例1中得到的配合物和3.15g胺RNH2加入到10ml水中。通过加入NaOH水溶液(0.1N)将pH调节至6，然后加入2当量的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDCI)。在40℃下反应3小时后，将该混合物倒入100ml乙醇中并分离沉淀。
纯化通过将其水溶液通过截止阈为3千道尔顿的聚醚砜膜超滤进行，接着在从Merck购得的硅烷化二氧化硅LiChroprep(RP2和RP18(50/50)标准混合物)柱上进行层析，用水/CH3CN混合物(梯度从98％到95％)进行洗脱。
w＝0.8g。
HPLC：2号柱；7号洗脱液：H2O/CH3CN；
梯度从98％到70％(v/v)，经过20分钟；流速为1ml/分钟；
tr＝10分钟。
实施例3
式I化合物，其中
A)
半乳糖衍生物：
将8.3g化合物A和1.8g在实施例1中得到的配合物溶于100ml水。通过加入1N HCl水溶液将pH调节至6后，加入2.7g EDCI和150mgN-羟基琥珀酰亚胺-3-磺酸(NHS)的钠盐。搅拌2小时后，将该溶液倒入300ml乙醇中并分离所形成的沉淀。其可以通过制备型高压液相色谱法在LiChrospherC18，100埃，12μm(Merck)上纯化或通过超滤纯化。
分析型HPLC：2号柱；7号洗脱液；
tr＝12分钟。
A’)
萄萄糖衍生物：
在与A相同的操作条件下，通过化合物A’与在实施例1中得到的配合物的反应得到相应的粗式I化合物。其可以通过在PurospherRP18柱上层析纯化，用H2O/CH3CN混合物进行洗脱。
最终收率：40％。
实施例4
式I化合物，其中
将2.5g按照实施例1得到的配合物和11g化合物B溶于60ml水；加入1N HCl水溶液直到pH为6后，加入45ml丙酮、0.5g羟基苯并三唑水合物(HOBT)和2.3g EDCI。该反应混合物在大约20℃下搅拌4小时，同时定期通过加入1N NaOH水溶液使pH恢复至6。将该溶液倒入500ml乙醇中并将分离的沉淀干燥。
w＝11.7g。
该产物利用制备色谱法在压力下在LiChrospherC18柱，10μm；l＝25cm；d＝50mm(Merck)上纯化，用水/乙腈混合物进行洗脱，梯度为经过20分钟从95％到90％，然后经过25分钟到85％；流速为80ml/分钟。
收率＝45％。
分析型HPLC：2号柱；8号洗脱液：H2O/CH3CN；经过45分钟从95％到80％梯度；
tr＝31分钟。
实施例5
式I化合物，其中
按照实施例4中描述的方法、但使用化合物C进行制备。
分析型HPLC：2号柱；8号洗脱液。
保留时间为25-29分钟。
实施例6
式I化合物，其中
将1.6g实施例1配合物和7g胺E溶于40ml水。在pH6下加入0.3g HOBT和1.5g EDCI，接着加入30ml丙酮。该混合物搅拌4小时，同时维持pH为约6。通过将该溶液倒入450ml乙醇中得到沉淀，其利用高压制备色谱法在Purospher柱；l＝250mm；d＝40mm；RP18；10μm；120埃(Merck)上纯化，用水/乙腈混合物(经过5分钟从90％到80％梯度)进行洗脱，流速＝80ml/分钟。
分析型HPLC：3号柱：Purospher；RP18封端的；5μm；l＝250mm；d＝4mm(Merck)；7号洗脱液，但梯度为20分钟后经过10分钟从85％到70％(v/v)；
tr＝29分钟。
实施例7
式I化合物，其中
该产物利用前面的实施例中描述的方法用胺D加以制备。
分析型HPLC：4号柱：Zorbax3005D-C18；l＝250mm；d＝4mm，Hewlett Packard；1号洗脱液，但梯度为经过60分钟从90％到82％；
tr＝42-49分钟。
实施例8
式I化合物，其中
该产物通过使用与前面的实施例中所述类似的酰胺化条件加以制备。
分析型HPLC：2号柱；7号洗脱液，但梯度为经过40分钟从98％到85％；
tr＝24分钟。
实施例9
式I化合物，其中
分析型HPLC：2号柱；洗脱液：95/5(v/v)的H2O/CH3CN，20分钟后经过10分钟梯度变化至85/15；流速＝1ml/分钟。
tr＝26分钟。
实施例10
通过化合物F与实施例1配合物的反应加以制备：
将1g配合物和12g胺F溶于200ml水并通过加入6N HCl水溶液使pH达到6。然后加入0.1g EDCI和0.25g HOBT；将该混合物搅拌48小时，通过加入2％NaHCO3水溶液使pH恢复至6。最终的粗产物通过将该混合物加入到10体积乙醇中进行分离，并利用制备色谱法在PurospherRP18，10μm，120埃柱(Merck)上纯化，用H2O/CH3CN混合物进行洗脱。收率：30％。
分析型HPLC：2号柱；8号洗脱液
tr＝12分钟。
Claims (22)
1、式I化合物的金属螯合物
其中：
R为式II：
和
-Z是键或选自CH2、CH2-CO-NH和(CH2)2-NH-CO的基团，
-Z’是键或选自CO-NQ或NQ-CO的基团，
-Z”是键或选自CO-NQ、NQ-CO和CO-NQ-CH2-CO-NQ的基团，
-p和q为整数，二者的和为0至3的值，
-R1、R2、R3、R4和R5彼此独立地为选自Br、Cl、I、CO-NQ1Q2的基团，Q1和Q2相同或不同，为H或C1-C6烷基，且R1至R5基中至少有一个为酰氨基，
或者R1、R3和R5彼此独立地为H、Br、Cl或I，而R2和R4相同，为式III
其中Z为选自CO-NQ-CH2-CO-NQ基团，R’1、R’3和R’5相同或不同地为Br、Cl或I，而Q’1和Q’2相同或不同地为H或C1-C6烷基，
-Q为H或C1-C4烷基，烷基可选地是一羟基化或多羟基化的，
金属为顺磁或放射活性离子。
2、按照权利要求1的式I化合物的金属螯合物，其中p和q为0，而R2和R4为CO-NQ1Q2。
3、按照权利要求1的式I化合物的金属螯合物，其中p+q不为0且R2和R4不为式III。
4、按照权利要求1的式I化合物的金属螯合物，其中p+q为1或2且R2和R4不为式III。
5、按照权利要求1的式I化合物的金属螯合物，其中同一苯环上的R1至R5基共同包含6至20个OH。
6、按照权利要求1的式I化合物的金属螯合物，其中存在的任何CONQ1Q2基，或者存在的任何CONQ’1Q’2基，包含6至10个OH。
7、按照权利要求1的式I化合物的金属螯合物，其中R1、R3和R5相同并选自Br和I，当R2、R4为式III时，R1’、R3’和R5’是Br或I。
8、按照权利要求1的式I化合物的金属螯合物，其中Z为CH2或CH2-CO-NH、Z’选自CO-NH、而Z”选自CO-NH和CO-NH-CH2-CO-NH，当R2、R4为式III时，Z为CO-NH-CH2-CO-NH。
9、按照权利要求1的式I化合物的金属螯合物，其中R2和R4代表CONQ1Q2，Q1和Q2为C2-C6烷基。
10、按照权利要求1的式I化合物的金属螯合物，其中Z为CH2或CH2CONH，Z’选自CO-NH，Z”选自CO-NH和CO-NH-CH2-CO-NH，p和q为1，而R2和R4为CONQ1Q2。
11、按照权利要求1的式I化合物的金属螯合物，其中p＝q＝0；Z＝CH2CONH；R1＝R3＝R5＝Br；R2＝R4＝CON(CH2(CHOH)4CH2OH)2或
12、按照权利要求1的式I化合物的金属螯合物，其中p＝1，2；q＝0；Z＝CH2；Z’＝CONH；R1＝R3＝R5＝Br；R2＝R4＝CON(CH2(CHOH)4CH2OH)2或
13、按照权利要求1的式I化合物的金属螯合物，其中p＝q＝1；Z＝CH2CONH；Z’＝CONH；Z”＝CONH-CH2CONH；R1＝R3＝R5＝Br；R2＝R4＝CON(CH2(CHOH)4CH2OH)2。
14、按照权利要求1的式I化合物的金属螯合物，其中p＝q＝0；Z＝CH2CONH；R1＝R3＝R5＝Br；
Q’1＝Q’2＝CH2(CHOH)4CH2OH。
15、按照权利要求1的式I化合物的金属螯合物，其中p和q为0，R2和R4为式III，而R1、R3和R5是相同的并选自Br和I。
16、按照权利要求1的式I化合物的金属螯合物，其中金属为选自下组的金属离子：Gd3+，Fe3+，Tb3+，Mn2+，Dy3+，Cr3+，Ca2+和Zn2+。
17、按照权利要求1的式I化合物的金属螯合物，其带有Gd3+或Mn2+。
18、下式化合物的金属螯合物：
或其与有机或无机碱形成的盐。
19、权利要求18的金属螯合物，其中金属为Gd。
20、制备权利要求1所述的式I化合物的方法，该方法包括：
-使下式表示的大环
与式R’OOC-CHX-(CH2)2-COOR’化合物反应，其中X为离去基，而R’为H或C1-C3烷基，并且当R’不是H时将酯基水解，
-然后与权利要求1所定义的金属盐或金属的氧化物反应，以得到所得产物的螯合物或其碱盐之一，
-最后使该螯合物与胺RNH2在用于活化羧酸官能团的试剂的存在下进行反应，其中R如权利要求1中所定义。
21、一种诊断成像用组合物，它包含权利要求1-17任一项所述的金属螯合物以及药学上可接受的载体和可选的常规制剂添加剂。
22、权利要求21的组合物，其中所述的金属螯合物为钆螯合物。
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