CN1301750C - 大环金属配合物与生物分子之结合物及其在制备nmr诊断和放射诊断及放射治疗用剂中的应用 - Google Patents

大环金属配合物与生物分子之结合物及其在制备nmr诊断和放射诊断及放射治疗用剂中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及大环金属配合物与生物分子的结合物及其制备方法。所述结合物适合制备NMR诊断和放射诊断的造影剂以及用于放射治疗的药剂。通过特定配位大环化合物可实现高的弛豫性，而且精细地调节弛豫性也成为可能。

Description

大环金属配合物与生物分子之结合物及其在制备NMR诊断和放射诊断 及放射治疗用剂中的应用
技术领域
本发明涉及在权利要求书中表征的主题，即、大环金属配合物的结合物。所述结合物适合制备NMR诊断和放射诊断用剂、特别是造影剂以及用于放射治疗的药剂。
背景技术
特异性且成功的治疗的前提条件是准确的诊断。具体而言，在诊断领域中，准确诊断的可能性在近些年来已有非常巨大的提高，例如NMR诊断和放射诊断由此能够有选择性地以及很高精确性地用肉眼实际看到解剖的细节。但在许多情况下，仅通过使用造影剂就可观察到相应的结构。另外，仍然存在将造影剂构造成选择性地在所希望的目标结构中累积的可能性。在此情况下，可增加显影的精确度，并同时减少造影剂的需要量。
作为NMR诊断的造影剂，顺磁性金属的螯合配合物是合适的。钆(III)螯合物作为NMR造影剂的理论和应用在P.Caravan等人的调查文章(Chem.Rev.1999，99，2293-2352)中予以详细地解释。
在质子NMR中的影像强度基本上是由水质子决定的。其取决于核弛豫时间。顺磁性过渡金属以及镧系元素的配合物通过偶极相互作用缩短了相邻质子的弛豫时间。顺磁性造影剂不是直接被检测，而是基于以下事实进行间接检测：造影剂可改变相邻质子如水质子的弛豫时间。基于它们的高磁矩和弛豫效率，Gd3+、Fe3+和Mn2+在NMR诊断中是优选的顺磁性金属阳离子。
描述质子的弛豫性质的一个重要物理值是纵向弛豫时间T1。弛豫时间T1短的组织通常比该弛豫时间长的组织产生更高强度的影像。如果将基于浓度c测得的弛豫时间T1的倒数值应用于特定的顺磁性离子，则可得到直线的升高R。该升高也就是弛豫性，其是相应的顺磁性离子缩短相邻质子的弛豫时间的能力的一个量度。
为诊断和治疗目的使用放射性药物在生物和医学研究领域中多年来也已是广为人知的。具体而言，使用放射性药物显影特殊的结构如骨骼、器官或组织。该诊断应用需要使用在给药后特异性地累积在待检查患者的所述结构中的放射活性剂。这些局部累积的放射活性剂接着可用合适的检测器如闪烁照相机或者其他合适的记录方法进行跟踪、标示或闪烁记录。所检测的放射活性剂的分散和相对强度可鉴别于其中发现该放射活性剂的结构的部位，并可查看出结构和功能中是否存在异常情况、病理变化等。
放射药物可按照与治疗剂类似的方式使用，以辐射病理组织或区域。此等治疗需要制备可累积在某些结构、器官或组织中的放射活性治疗剂。
因为它们有时具有较高的毒性，顺磁性离子通常不是以水溶性盐的形式给药，而是以螯合配合物的形式给药。后者可由身体中几乎不变地被消除。溶液中的配合物越小，则它们的惯性矩越低而且它们在溶液中旋转越快(滚动时间，Tumbling Motion Time)。配合物转动越快，其弛豫性越低。因此，弛豫性与整个配合物的分子量成比例。好的NMR造影剂的特征是具有大的驰豫性值。
Gd-DTPA(二亚乙基三胺五乙酸)与白蛋白的结合物例如描述在以下文献中：M.D.Organ等人，Invest.Radiol.1987，22，665-671，以及U.Schmiedl等人，Radiology 1987，162，205-210。大分子金属配合物与生物分子的结合物公开在WO 95/31444中。为提高造影剂的选择性，WO01/08712提出一种造影剂，其包括至少两个作为影像提高基团的金属螯合物单元以及至少两个用于使造影剂分子与体内所希望的靶分子或者目标器官结合的“靶结合单元”。
根据WO 97/02051，在级联聚合物中加入大环金属配合物，由此可得到具有高分子量的大造影剂分子。
EP-A-0 565 930描述了四氮杂环十二烷四乙酸衍生物，该衍生物由于缺乏电荷而具有高度的稳定性和良好的溶解性，适用于结合生物分子。
大环金属配合物与上述生物分子的结合使得增加造影剂的弛豫性和选择性都成为可能。造影剂的弛豫性越高，则给药于患者的造影剂的量越小，而且影像的不透度越大。为此原因，还希望能够得到具有最高可能的弛豫性的NMR造影剂。
发明内容
因此，本发明的目的是提供用于NMR诊断和放射诊断的改进造影剂以及用于放射治疗的药剂。具体而言，这些NMR造影剂具有尽可能高的弛豫性，而且能够以尽可能高的选择性累积于身体内所希望的部位中。
现已经足以令人惊奇地发现上述目的可如下来实现：提供具有特殊配体的1，4，7，10-四氮杂环十二烷大环化合物，而且如此配位的大环化合物连接在生物分子上。通过大环化合物的特殊配位，增加了所得造影剂的弛豫性，而且还可针对具体的应用精细地调节其弛豫性。
本发明因此涉及式I的结合物及其盐以及该结合物在制备NMR诊断和放射诊断用剂及放射治疗剂中的应用：
Figure C0281456900151
其中：
Z代表氢原子或至少两个Z代表金属离子等价物，
B代表氢原子或C1-4烷基，
R代表氢原子或者直链、支链或环状、饱和或不饱和的C1-10烷基或芳基，它们可任选地被羧基、-SO3H或-PO3H2取代，而且C1-10烷基的烷基链任选地包含芳基和/或1-2个氧原子，其条件是：基团B和R不同时代表氢原子，
A代表直链或支链、饱和或不饱和C1-30烃链，该烃链任选包含1-5个氧原子、1-5个氮原子和/或1-5个-NR′基团，其中R′与R的定义相同，但是可独立地选择，该烃链任选地被1-3个羧基、1-3个-SO3H、1-3个-PO3H2和/或1-3个卤原子取代，其中任选1-3个碳原子以羰基形式存在，所述烃链或该链的一部分设置成环状，而且其构型是X′通过至少3个原子连接在与A键接的氮原子上，
X′代表可参与与生物分子反应的基团X，以及
Bio代表生物分子基团。
其中A是-CH(R3)-C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-D的大环化合物的结合物在EP-A-0 565 930中是已知的。
除非另有说明，“烷基”在此定义为饱和或不饱和、直链或支链或环状的烷基，其具有指定的碳原子数。如果该基团包含其他基团或原子，则应理解为除已存在基团的原子外还存在所述的其他基团或原子，而且可在基团的任何位置处被引入，包括端部位置。
“芳基”在此优选定义为苯基、联苯基、吡啶基、呋喃基、吡咯基和咪唑基。特别优选的是苯基。
“烃链”可完全或者部分地设置成环状，在此定义优选为烷基链，其可包括例如脂族或芳香、任选杂环5或6元环(如(亚)苯基、(亚)吡啶或(亚)环己基)或者由它们组成。
在根据本发明的式I结合物中，大环之4个氮原子中的3个可被任选取代的乙酸或羧酸甲基基团取代。这些基团有助于配位作用或者配位金属离子的电荷平衡。因此，Z代表氢原子或者金属离子等价物。
另外，在大环氮原子中的3个处的乙酸或羧酸甲基基团可具有取代基R。再者，大环可在其碳原子中的4个处具有其他的取代基B。本发明结合物的一个特殊特征是其中B和R不同时代表氢原子，即、大环直接在其环原子和/或在其氮原子的乙酸或羧酸甲基取代基上必须具有额外的取代基。通过适当地选择这些额外的取代基，使用根据本发明的化合物可对造影剂的弛豫性进行所希望的精细调节。
B可以是氢原子或者C1-4烷基。优选的C1-4烷基是甲基、乙基和异丙基。
如果B在根据本发明的式I结合物中是氢原子，则R代表直链或支链和/或环状的、饱和或不饱和C1-10烷基(优选C5-10烷基)或者芳基，它们可任选地被羧基、-SO3H或-PO3H2取代，而且C1-10烷基的烷基链可任选地包含芳基和/或1-2个氧原子。对于烷基，优选是直链或支链且饱和的C1-10烷基，特别是C1-4烷基，如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基和叔丁基，以及环己基。另外，还优选直链或支链或者环状且饱和的C5-10烷基，如戊基、己基、环己基、庚基、辛基、壬基、和癸基。对于R的C1-10烷基可任选被羧基、-SO3H或-PO3H2取代。此等取代烷基的例子优选是-CH2-COOH和-C(CH3)2-COOH。另外，C1-10烷基的烷基链可包含芳基和/或1-2个氧原子。芳基和氧原子可存在于烷基链内的任意一个位置处。再者，芳基也可设置在烷基链的端部位置处，并与氧原子一起形成芳氧基。苯基是特别优选的芳基。
对于R，优选的烷基链可任选包含芳基和1-2个氧原子，并可用式-(CH2)m-(O)n-(亚苯基)p-Y表示，其中m是1-5的整数，n是0或1，p是0或1，而Y是氢原子、甲氧基、羧基、-SO3H或-PO3H2。在此情况下，取代基Y优选在对位处。
对于R，芳基优选是苯基，其可任选地被羧基、-SO3H或-PO3H2取代。
如果B是氢原子，R优选是异丙基、异丁基、叔丁基、直链或支链C5-10烷基、环己基、-CH2-COOH、-C(CH3)2-COOH、苯基或式-(CH2)m-(O)n-(亚苯基)p-Y表示的基团，其中m是1-5的整数，n是0或1，p是0或1，而Y是氢原子、甲氧基、羧基、-SO3H或-PO3H2，而且R特别优选是异丙基、环己基或苯基。
式I结合物的取代大环可通过间隔基A借助基团X连接在生物分子上，所述基团X可参与与生物分子的反应。
在此情况下，间隔基A代表直链或支链、饱和或不饱和的C1-30烃链，其任选地包含1-5个氧原子、1-5个氮原子和/或1-5个-NR′基团，其中R′与R的定义相同，但可独立地进行选择，该烃链任选地被1-3个羧基、1-3个-SO3H、1-3个-PO3H2和/或1-3个卤原子取代，其中任选1-3个碳原子以羰基形式存在，所述烃链或该链的一部分设置成环状，而且其构型是X′通过至少3个原子连接在与A键接的氮原子上。
间隔基在大环的氮原子和X′之间的链中必须具有至少3个原子、优选至少4个原子。在此情况下，原子链定义为在大环的氮原子与X′之间最短的连接，包括通过环的连接。根据该定义，例如对位的亚苯基被视为在链中具有4个碳原子的间隔基，而间亚苯基被视为在链中具有3个原子的间隔基。在确定原子链的长度时，碳、氮和氧原子都同时算作其中的一个原子。在这些原子中的取代基或者侧链不属于链内的原子数中。
-A-X优选选自于取代基-CH(R)-CO2Z中的不同取代基。
间隔基A优选用基团A′-U表示，其中A′连接在大环的氮原子上，而U连接在X′上。A′在此优选是：
(a)一个键，
(b)-CH(CO2H)-，
(c)以下式的基团：
Figure C0281456900181
其中Q代表氢原子、任选地被羧基取代的C1-10烷基，或者代表芳基，其任选被羧基、C1-15烷氧基、芳氧基或卤原子取代，而R′与R的定义相同，但可独立选择，或者
(d)以下式的基团：
Figure C0281456900182
其中o是0或1，而且该环可任选地与苯环稠合，该苯环如果存在，可被甲氧基或羧基、-SO3H或-PO3H2取代。在以上基团(c)和(d)中，符号 表示的位置是与相邻基团连接的位置，位置α是连接在大环的氮原子上，而位置β是连接在U上。
在以下式的基团中，
Figure C0281456900191
Q优选是直链或支链的C1-10烷基，特别是C1-4烷基，如甲基、乙基或异丙基，或者是环己基。这些基团可任选地被羧基取代，其中优选羧甲基。对于Q，优选的芳基是苯基。该芳基可被羧基、C1-15烷氧基、芳氧基(特别是例如苯氧基)或者卤原子(如氟、氯、溴或碘)取代，特别是氟或氯。如果芳基是苯基，则苯基优选在对位被上述基团之一取代。对于Q，特别优选的基团是甲基、苯基和对十二烷氧基苯基。
R′与以上R的定义相同，但可以与R独立地进行选择。R′特别优选是氢原子。
A′优选选自于一个键、-CH(CO2H)、-C(CH3)H-CO-NH-、-C(苯基)H-CO-NH-、-C(p-十二烷氧基苯基)H-CO-NH-、
Figure C0281456900192
其中R1是-OCH3、-CO2H、-SO3H或-PO3H2。
如果间隔基A用基团A′-U表示，而A′具有如上的定义，则U优选是直链或支链、饱和或不饱和的C1-30烃链，其任选地包含1-3个氧原子、1-3个氮原子和/或1-3个-NR″基团，其中R″与R的定义相同，但可独立地进行选择，其中任选1-3个碳原子以羰基形式存在，所述烃链或该链的一部分设置成环状。U特别优选是任选包含1-3个氧原子、1-3个NR″基团、1-2个亚苯基和/或亚吡啶基的芳基或C1-20烷基(优选直链或至少部分环状并且饱和的)，其中任选1-3个碳原子以羰基形式存在，而且可任选地被芳基(如苯基)取代。A′和U在一起的构型必须使X通过至少3个原子连接在与A′连接的氮原子上。至少3个原子的链如以上A中所述。
对于U，芳基优选是苯基。对于U，C1-20烷基优选是直链、饱和的C1-10烷基、环己基或环己基-C1-5烷基。这些基团的烷基可任选地插有1个氧原子、1个亚苯基和/或1个亚吡啶基，或者可包含-CO-NR″基团，或者可被苯基取代。U优选选自于-CH2-、-(CH2)5-、-(CH2)10-、-亚苯基-O-CH2-、-亚苯基-O-(CH2)3-、-亚苯基-O-(CH2)10-、-CH2-亚苯基-、-亚环己基-O-CH2-、-亚苯基-、-C(苯基)H-、-CH2-亚吡啶基-O-CH2-、-CH2-亚吡啶基-、和-CH2-CO-NH-CH2-CH2-。在上述U优选的基团中，亚苯基优选在对位被取代，而亚吡啶基优选是吡啶-2，5-亚基、和吡啶-2，4-亚基基团。
优选的间隔基A是：
Figure C0281456900201
-(CH2)10-，
Figure C0281456900211
Figure C0281456900212
通过间隔基A，基团X′连接在式I结合物的大环上。该基团X′是能够参与与生物分子反应的基团X。对于X，例如以下基团是合适的：羧基(-COOH)、活化羧基、氨基(-NH2)、异氰酸基(-NCO)、硫代异氰酸基(-NCS)、肼(-NHNH2)、半卡巴肼(-NHCONHNH2)、硫代半卡巴肼(-NHCSNHNH2)、氯乙酰胺(-NHCOCH2Cl)、溴乙酰胺(-NHCOCH2Br)、碘乙酰胺(-NHCOCH2I)、酰基氨基如乙酰基氨基(-NHCOCH3)、混合酸酐、叠氮化物、氢氧化物、磺酰氯、碳二亚胺或者以下式的基团：
Figure C0281456900213
其中Hal代表卤素。
活化羧基定义为那些衍生后有利于与生物分子反应的羧基。哪些基团可以用于活化作用是已知的，并且可例如参考以下文献：M.和A.Bodanszky，“The Practice of Peptide Synthesis”，Springerverlag 1984。其例子有羧酸与碳二亚胺或活化酯如羟基苯并三唑酯的反应产物。对于X，特别优选的活化羧基选自于以下组中：
Figure C0281456900221
在式I中，Z代表氢原子或金属离子等价物。在本发明的结合物中配位哪一种金属离子取决于用该结合物的希望用途。相应的结合物例如适合于NMR诊断、放射诊断和放射治疗以及中子捕获治疗。结合物在NMR诊断中特别优选用作造影剂。
用于NMR诊断的配合物可按照以下文献中公开的方法进行制备：EP 71564、EP 130934和DE-OS 34 01 052。为此目的，将所希望元素的金属氧化物或者金属盐(例如氯化物、硝酸盐、醋酸盐、碳酸盐或硫酸盐)溶解或者悬浮于水和/或低级醇(如甲醇、乙醇或异丙醇)中，然后与相同量的根据本发明的配位剂溶液或悬浮液反应。
如果配位剂是用于制备放射诊断剂或者放射治疗剂，则由所述配位剂制备配合物的方法可按照以下文献中的方法进行：Radiotracers forMedical Applications，Vol.I，CRC Press，Boca Raton，Florida。
希望的是仅在使用之前较短的时间内制备配合物，特别是如果该配合物是用作放射药剂。因此，本发明还包括用于制备放射药剂的试剂盒，其包括其中Z是氢的式I结合物以及所希望金属的化合物。
本发明还包括含有至少一种式I之生理相容性结合物的药物以及任选的制剂学中通常使用的添加剂。
本发明药物的制备是按照本领域已知的方式如下进行的：根据本发明的结合物悬浮或者溶解在含水介质中，任选添加制剂学中通常使用的添加剂，然后对悬浮液或者溶液进行灭菌。合适的添加剂令人是生理上无害的缓冲剂(如三乙醇胺)、络合剂或弱配合物的添加剂(如二亚乙基三胺五乙酸或相应于本发明之金属配合物的Ca配合物)，或者如果需要可添加电解质如氯化钠或抗氧剂如抗坏血酸。
如果本发明药物在水或生理盐水中的混悬液或溶液是用于肠道给药或者其他目的，它们可与一种或者多种制剂学中通常使用的辅剂(如甲基纤维素、乳糖、甘露醇)和/或表面活性剂(如卵磷脂、Tween_、Myrj_)和/或用于校正味道的调味剂(如精油)混合。
原则上，即使不分离配合物盐，也可制备根据本发明的药物。任何情况下，必需小心进行螯合过程，以使根据本发明的盐和盐溶液基本上不含具有毒性作用的非配位离子。
这可例如借助颜色指示剂如二甲酚橙通过在制备过程中控制滴定来确保。因此，本发明还涉及制备配合物及其盐的方法。最后还需小心的是要纯制已分离的配合物盐。
根据本发明的药物优选包含1fmol-1.3mol/l的配合物盐，而且通常的剂量为0.0001-5mmol/kg。它们可以用于肠道及非胃肠道给药。
根据本发明的结合物物用于：
1、与原子序数为21-29、42、44和58-70的顺磁性元素的离子形成配合物用于NMR诊断中。合适的离子例如是铬(III)、铁(II)、钴(II)、镍(II)、铜(II)、镨(III)、钕(III)、钐(III)和鐿(III)离子。由于它们的强磁矩，钆(II)、terbium(III)、镝(III)、钬(III)、铒(III)、锰(II)和铁(III)离子特别优选用于NMR诊断中。
2、与原子序数为26、27、29、31、32、37-39、43、46、47、49、61、62、64、67、70、71、75、77、82和83的元素的放射性同位素形成的配合物用于放射诊断和放射治疗中。
根据本发明的结合物符合作为核自旋断层扫描用造影剂的许多不同要求。因此在口服或者非胃肠道给药后，它们极为适合通过增加信号强度而增强借助于核自旋断层扫描得到的图象的信息值。它们还表现出非常高的效力和好的顺应性，使得在身体中仅需要负载尽可能最小量的外来物质，并保持研究的非侵入性本质。
本发明的结合物具有良好的水溶性和低渗透压，这使得能够制备高浓度的溶液，以使循环系统的体积负担保持在合理的范围内，而且可补偿体液的稀释作用，例如NMR诊断剂的水溶性应比NMR分光法的高100-1000倍。另外，根据本发明的结合物不仅具有高度的体外稳定性，而且还具有令人惊奇的高体内稳定性，使得本身毒性而且未共价键地结合在配合物中的离子的释放和交换仅在新的造影剂被重新完全排出的时间内极为缓慢地进行。
通常情况下，根据本发明的药物在用作NMR诊断剂时的剂量为0.0001-5mmol/kg，优选为0.005-0.5mmol/kg。有关使用时的细节可例如参考H.-J.Weinmann等人，Am.J.of Roentgenology 142，619(1984)。
可使用低剂量(低于1mg/kg体重)的器官特异性NMR诊断剂例如用于检测肿瘤和心肌梗塞。特别低剂量的本发明配合物适用于放射治疗和放射诊断中。
在体内给药根据本发明的治疗剂时，该治疗剂可与合适的载体如血清或生理盐水以及其他的蛋白如人血清白蛋白一起给药。在此情况下，剂量取决于细胞的破坏、所用的金属离子以及何种类型的成像方法。
根据本发明的治疗剂通过非胃肠道途径给药，优选静脉给药。
有关放射治疗剂应用的细节可参见R.W.Kozak等人，TIBTEC，1986年10月，262(见上述Bioconjugate Chem.12(2001)7-34)。
根据本发明的配合物也可有利地用作敏感试剂以及用作体内NMR分光法的位移试剂。
根据本发明的结合物由于它们有利的放射活性以及所包含配合物的良好稳定性还适合用作放射诊断剂和放射治疗剂。它们的应用以及剂量的具体细节例如描述在以下文献中：Radiotracers for Medical Applications，CRC Press，Boca Raton，Florida 1983，以及Eur.J.Nucl.Med.17(1990)346-364，和Chem.Rev.93(1993)1137-1156。
对于SPECT，与同位素111In和99mTc的配合物是合适的。
用放射性同位素的其他成像方法是正电子发射断层显像法，其使用发射正电子的同位素，如43Sc、44Sc、52Fe、55Co、68Ga、64Cu、86Y和94mTc(Heiss，W.D.；Phelps，M.E.；Positron Emission Tomography of Brain，Springer Verlag Berlin，Heidelberg，New York 1983)。
根据本发明的结合物还足以令人惊奇地适用于在没有血脑屏障的区域中区分恶性和良性肿瘤。
它们的特征是它们能够由身体中被完全消除并且由此具有良好的耐受性。
因为根据本发明的结合物累积在恶性肿瘤(没有在健康组织中扩散，但肿瘤血管具有高透过性)中，所以它们还支持恶性肿瘤的放射治疗。放射治疗与相应诊断的区别在于所用同位素的量和类型不同。在此情况下的目的是通过高能、短波辐射作用破坏肿瘤细胞，但作用的范围尽可能小。为此使用的是配合物中所含金属(如铁或钆)与离子化辐射(如X射线)或与中子线的相互作用。通过该作用，局部辐射在存在金属配合物的部位(例如肿瘤)处的确可显著增加。为在恶性组织中产生相同的辐射剂量，对健康组织的辐射接触可大大减少，所以在使用此等金属配合物时可避免作为患者负担的副作用。因此，根据本发明的金属配合结合物还适合在恶性肿瘤的放射疗法(例如使用Moessbauer效应或者中子捕获疗法)中作为放射增感物质。合适的β-发射离子例如是46Sc、47Sc、48Sc、72Ga、73Ga、90Y、67Cu、109Pd、111Ag、149Pm、153Sm、166Ho、177Lu、186Re和188Re。90Y、177Lu、72Ga、153Sm和67Cu是优选的。半衰期短的合适α-发射离子例如是211At、211Bi、212Bi、213Bi和214Bi，其中优选212Bi。合适的光子发射和电子放射离子是158Gd，其可通过中子捕获由157Gd得到。
如果根据本发明的结合物是用于R.L.Mills等人提出的放射治疗(Nature Vol.336(1988)，p.787)，则中心离子必须衍生于Moessbauer同位素，例如57Fe或151Eu。
任选仍然存在的游离羧基可借助于无机碱和/或有机碱进行中和，所述无机碱例如是钠、钾、锂、镁或钙的氢氧化物、碳酸盐或碳酸氢盐，而有机碱例如是伯胺、仲胺和叔胺，如乙醇胺、吗啉、葡糖胺、N-甲基葡糖胺和N，N-二甲基葡糖胺，以及生物氨基酸如赖氨酸、精氨酸、和鸟氨酸，或者原始中性或酸性氨基酸的酰胺。
为制备中性配合物，可在酸性配合物盐的水溶液或悬浮液中添加所希望的碱，以达到中和点。所得的溶液真空蒸发至干燥。通常有利的是通过添加水混溶性溶剂如低级醇(甲醇、乙醇、异丙醇等)、低级酮(丙酮等)、极性醚(四氢呋喃、二氧杂环己烷、1，2-二甲氧基乙烷等)使所形成的中性盐沉淀，然后得到容易分离以及易于纯制的晶体。已证明在使反应混合物进行配位期间尽可能早地添加所希望的碱并由此节省处理步骤是特别有利的。
根据本发明的式I结合物可根据本领域技术人员已知的方法来制备。例如，式I的结合物可通过以下方法来制备：式II的化合物
其中Z、B、R和A如上所定义，而X代表能够参与与生物分子反应的基团，与生物分子反应，然后如果需要的话，按照已知的方法与所希望元素的至少一种金属氧化物或金属盐反应，仍然存在的酸性氢原子接着可任选完全或者部分地被无机和/或有机碱、氨基酸或氨基酸酰胺的阳离子取代。
式II的化合物可例如通过以下方法制备，其中式III的化合物
其中B如上定义，任选地在引入用于氮原子的保护基后与Nu-A-X″和Nu-CH(R)-CO2Z′反应，其中A和R如上所定义，而Nu是亲核离去基团，X″代表X或者保护形式的X，X如上所定义，Z′代表氢原子、金属离子等价物(优选碱金属或碱土金属，例如特别是钠或钾)、或者羧基保护基。接着，可除去任选存在的保护基，然后按照本领域已知的方法与所希望元素的至少一种金属氧化物或者金属盐反应。在如此得到的配合物中，仍然存在的酸性氢原子可任选完全或者部分地被无机和/或有机碱、氨基酸或氨基酸酰胺的阳离子取代。
以下将更为详细地描述三种用于合成式II化合物优选的实施方案。
在第一个实施方案中，在氮原子处未被取代的大环化合物首先与经保护的单元AX″反应。在此情况下，基团A携带亲核离去基团作为离去基团。通过化学计量性的反应控制，大环化合物中四个氮原子之一与基团A反应，而离去基团脱离。以此方式，得到单官能化的大环化合物，其包含保护形式的基团X(X″)。在第二个反应步骤中，大环化合物中剩余的三个亲核氮原子分别与经保护的羧酸反应，该羧酸在羧基的α-位携带亲核离去基团。在由羧酸官能团中脱除保护基后，通过添加金属氧化物或金属盐最终形成由顺磁性金属离子以及螯合配体组成的配合物。该方法可用以下路线图示意，式中的基团的定义如上所述：
                               Z＝1/3 Gd3+Nu＝亲核离去基团(例如Br、I、O-triflate、甲磺酸酯、甲苯磺酸酯等)Z′＝羧酸保护基
在第二个实施方案中，使用大环化合物作为反应物，其在四个氮原子中的三个上携带有合适的保护基SG。作为保护基，在此合适的例如是叔丁基氧基羰基(t-BOC)、COCF3、苄酯基(Cbo)或者芴甲氧基羰基(FMOC)等。由于存在保护基，四个氮原子中仅有一个是亲核性的，而且可以与A-X″反应，后者作为其一部分也携带与上述实施方案相同的亲核离去基团。两个分子都连接上而且脱掉离去基团后，开始由氮原子上断裂三个保护基。然后如以上实施方案所述，用羧酸衍生物进行衍生化。该第二方法的实施方案可用以下路线图示意，式中的基团的定义如上所述：
Figure C0281456900291
SG＝保护基(例如BOC、Cbo、COCF3、FMOC等)
在第三个实施方案中，首先使大环化合物四个氮原子中的一个用相应的保护基SG阻断。合适保护基的离子是甲酰基、苄基、boctrityl等。在三个剩余的亲核氮原子上进行与相应经保护的羧酸衍生物的反应，该羧酸衍生物在α-位携带相应的亲核离去基团。然后断裂在第一个氮原子上被首先引入的保护基SG，并用A-X″进行衍生化，后者作为其一部分也携带亲核离去基团。该第三方法的实施方案可用以下路线图示意，式中的基团的定义如上所述：
有利的是使用Cl、Br、I、O-Triflate、甲磺酸酯和甲苯磺酸酯作为亲核离去基团。
反应优选在水与有机溶剂的混合物中进行，所述有机溶剂例如是异丙醇、乙醇、甲醇、丁醇、二氧杂环己烷、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲酰胺、或二氯甲烷。由水、异丙醇和二氯甲烷组成的三元混合物是优选的。
反应时的温度可在-10℃至100℃之间，优选在0-30℃之间。
上述基团的保护可用本领域技术人员已知的多种方法来实现。以下描述的实施方案仅是用于解释这些保护基的方法，绝非是对这些合成方法的限制。
作为酸保护基，合适的有C1-6烷基、C6-10芳基和C6-10芳基(C1-4)烷基以及三烷基甲硅烷基。优选甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基和叔丁基。
这些酸保护基的断裂可根据本领域技术人员已知的方法来进行，例如通过水解、氢解、在0-50℃的温度下在水-醇溶液中用碱对酯进行碱皂化、用无机酸进行酸性皂化或者对于叔丁基酯可以用三氟乙酸。
NH基团可用各种方法进行保护，然后再暴露出来。N-三氟乙酰基衍生物可在水中用碳酸钾或碳酸钠(H.Newman，J.Org.Chem.，30：287(1965)；M.A.Schwartz等人，J.Am.Chem.Soc.，95 G12(1973))或者简单地通过氨溶液(M.Imazama和F.Eckstein，J.Org.Chem.，44：2039(1979))断裂。叔丁氧基羰基衍生物同样易于断裂：用三氟乙酸充分搅拌(B.F.Lundt等人，J.Org.Chem.，43：2285(1978))。可通过氢解或者还原方式断裂的NH保护基有很多：N-苄基可容易地用氢/Pd-C断裂(W.H.Hartung和R.Rimonoff.Org.Reactions VII，262(1953))，这也适用于三苯甲基基团(L.Zervas等人，J.Am.Chem.Soc.，78，1359(1956))和苄氧基羰基(M.Bergmann和L.Zervas，Ber.65：1192(1932))。
上述化合物的活化酯可用本领域技术人员已知的方法制备。对于异硫氰酸酯或者α-卤代乙酸酯，相应的端氨基前体化合物按照文献中已知的方法与硫光气或2-卤代乙酰氯反应。用N-羟基琥珀酰亚胺的相应衍生酯反应也是可能的，例如以下式的衍生酯：
Figure C0281456900311
其中Hal＝卤素。
通常情况下，可以使用本领域已知的所有通常用于活化羧酸化合物的方法。分子Nu-A-X″优选首先独立地合成。如果该分子包含酰胺基团，该酰胺基团可例如通过活化羧酸与胺的反应来制备。羧酸的活化可根据常规的方法来进行。合适的活化试剂的例子是二环己基碳二亚胺(DCC)、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)-碳二亚胺盐酸盐(EDC)、苯并三唑-1-基氧基三(二甲基氨基)-六氟磷酸鏻(BOP)和O-(苯并三唑-1-基)-1，1，3，3-四甲基六氟磷酸尿(HBTU)，其中优选DCC。也可添加O-亲核催化剂，如N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)或N-羟基苯并三唑。
如果基团X是羧酸官能团，则该羧酸官能团可以经过保护的形式使用(例如苄基酯的形式)，然后通过氢解断裂保护基。
为将该羧酸官能团连接在合适生物分子的合适官能团上，后者在正常情况下应首先被活化。为此目的被活化的酯优选在中间阶段制备，然后所述酯被生物分子的亲核基团攻击。以此方式，可在生物分子和式II的化合物之间产生共价连接。优选的活化酯是N-羟基琥珀酰亚胺的酯、对硝基苯酚的酯、或者五氟苯酚的酯。如果异硫氰酸酯形式的X连接在生物分子上，则优选首先使用端胺，如果需要，其可带有合适的保护基。合适的保护基在肽化学领域中是已知的。在脱除保护基后，可通过端伯胺与硫光气的反应制备异硫氰酸酯。生物分子的亲核基团可加成在异硫氰酸酯上。
在一个实施方案中，基团X代表顺丁烯二酰亚胺，其可例如选择性地与生物分子的硫醇官能团反应。
在另一个实施方案中，基团X是亲核基团(NH2、SH)，其影响生物分子的合适官能团(活化酯、顺丁烯二酰亚胺)。许多用顺丁烯二酰亚胺官能化的生物分子可市售得到。
结合物的合成通常应首先制备衍生和官能化的螯合配合物，然后再与生物分子连接。但是如果使用合成制备的生物分子，也可在合成生物分子期间在生物分子中插入根据本发明的螯合配合物。这可例如在合成机的寡肽顺序合成期间进行。如果需要，在相应的生物分子合成中通常使用的保护基可引入至根据本发明的化合物中。这些保护基还可根据合成方法在合成机中断裂。
“生物分子”在此是指例如身体内天然产生的任何分子，或者具有类似结构的合成分子。另外，合成分子是指能够与身体内的生物分子或者其中的结构发生相互作用，使得例如结合物累积在身体的特定希望部位处。此处“身体”是指植物或者动物的身体，其中优选动物、特别是人体。
生物分子特别是指在活的生物中出现的分子，而且作为有序和复杂相互作用的进化选择的产物符合生物的特定目标并构成其生命功能的基础(物质和形状的保护、再生、能量平衡)。在生物分子中，大多数情况是使用大分子(蛋白、核酸、多糖、脂肪等)的简单构建块(氨基酸、核碱基、单糖、脂肪酸等)。相应的大分子也称为生物聚合物。
生物分子可有利地具有例如多肽骨架，其由氨基酸构成，其中侧链参与与根据本发明之式(I)化合物的活性基团X的反应。此等侧链包括例如天冬氨酸酯和谷氨酸酯的羧基，赖氨酸的氨基、酪氨酸和组氨酸的芳基、以及半胱氨酸的巯基。
在TU-Graz的文章“生物分子的化学”(Chemie der Biomolekuele)(H.Berthold等人，Institut fuer Organische Chemie，Tu-Graz，2001)中可发现对生物分子的调查，其中有非常多的例子，该文章也可在Internet上找到： www.orgc.tu-graz.ac.at。该文章的内容在此并入作为参考。
为形成与本发明化合物的结合物，以下生物分子是特别合适的：
生物聚合物，蛋白质如具有生物官能团的蛋白、HAS、BSA等，累积在生物的某些部位(如受体、细胞膜、管等)上的蛋白和肽，能够被蛋白酶断裂的肽，具有预先合成的断裂部位(如易断裂的酯、酰胺等)的肽，被金属蛋白酶断裂的肽，具有可光断裂的连接基团的肽，具有可被氧化剂(氧化酶)断裂的基团的肽，具有天然和非天然氨基酸的肽，糖蛋白(糖肽)，信号蛋白，抗病毒蛋白和apoctosis，合成改性的生物聚合物如连接基团、改性金属蛋白酶和衍生化氧化酶等衍生的生物聚合物，碳水化合物(单至多糖)如衍生糖、能够在生物内断裂的糖、环糊精及其衍生物、氨基糖、壳多糖、多硫酸酯和乙酰基神经氨酸衍生物，抗体如单克隆抗体、抗体片段、多克隆抗体、小体(minibody)、单链(也即通过连接基团连接为多个片段者)，红细胞以及其他血液成分，癌标记物(如CAA)和细胞粘着物质(如Lewis X和抗Lewis X衍生物)，DNA和RNA片段如衍生化的DNA和RNA(如那些在SELEX过程中发现的)、合成RNA和DNA(也具有非天然碱基)，PNA(Hoechst)和反义，β-氨基酸(Seebach)，用于转运入细胞中的载体胺，生物胺，药物，肿瘤制剂，针对生物目标(如受体)的合成聚合物，甾体(天然及改性的)，前列腺素，紫杉醇及其衍生物，内皮肽，生物碱，叶酸及其衍生物，生物活性脂质、脂肪、脂肪酸酯、合成改性的甘油单、二和三酯，在表面衍生的脂质体，由天然脂肪酸或全氟烷基化合物组成的胶束，卟啉、texaphrines、增链卟啉，细胞色素，抑制剂，神经酰胺酶(neuramidases)，神经肽，免疫调节剂如FK 506、CAPE和胶霉毒素，内切糖苷酶，用酶活化的底物如钙调蛋白激酶、酪蛋白激酶II、谷胱甘肽-S转移酶、肝素酶、基质-金属蛋白酶、β-胰岛素受体激酶、UDP-半乳糖4-差向异构酶、岩藻糖苷酶、G蛋白、半乳糖苷酶、糖苷酶、糖基转移酶和木糖苷酶，抗生素，维生素和维生素类似物，激素，DNA嵌入剂，核苷，核苷酸，凝集素，维生素B12，Lewis X以及相关物质，补骨脂素，二烯三烯抗生素，carbacyclins，VEGF(血管内皮生长因子)，促生长素抑制素及其衍生物、生物素衍生物、抗激素，肿瘤特异性蛋白及合成药剂，在身体的酸性和碱性区域中累积的聚合物(pH控制的分散)，肌红蛋白，脱辅基红蛋白(apomyoglobins)，神经递质肽，肿瘤坏死因子，在炎症组织中累积的肽，血池剂，阴离子和阳离子转移蛋白，聚酯(如乳酸)、聚酰胺和聚磷酸酯。
大多数的上述生物分子都可市售得到，例如从Merck、Aldrich、Sigma、Calibochem或Bachem得到。
另外，在WO 96/23526和WO 01/08712中公开的所有“血浆蛋白结合基团”或者“目标结合基团”都可用作生物分子。这两个文献的内容因此在此并入作为参考。
每个生物分子对应的本发明式(I)化合物的数量原则上是随机的，但优选分子比为0.1∶1-10∶1、特别是0.5∶1-7∶1。
式II的化合物还适合于结合与现有技术中的荧光染料反应的所有分子，以例如通过落射荧光显微镜测定细胞内的位置。在给药所述药物后，本发明的化合物原则上也可与任何药物结合，然后通过NMR技术跟踪在生物内的转运。还有可能的是，由本发明的化合物与生物分子组成的结合物包含其他的额外分子，这些分子也结合在生物分子上。因此，根据本发明的术语“生物分子”包括所有在生物系统中出现的分子以及所有生物相容性的分子。
以下将通过实施例更为详细地说明本发明，但是这些实施例绝不是对本发明范围的限制。
实施例
实施例1
a)10-[4-(苄氧基羰基)-1-甲基-2-氧代-3-氮杂丁基]-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三-(苄氧基羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将25g(81.1mmol)的2-溴丙酰基甘氨酸-苄基酯(WO 98/24774的实施例1e)添加至27.9g(162.2mol)的1，4，7，10-四氮杂环十二烷中，后者已溶解在300ml的氯仿中，然后在室温下搅拌过夜。添加250ml的水，分离有机相，然后分别用200ml的水洗涤2次。有机相在硫酸镁上干燥，然后真空蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：氯仿/甲醇/25％氨水＝10/5/1)。将如此得到的1-[4-(苄氧基羰基)-1-甲基-2-氧代-3-氮杂丁基]-1，4，7，10-四氮杂环十二烷(19.6g；50mmol；理论值的62％)以及60ml(0.35mol)的N-乙基二异丙基胺在200ml二氯甲烷中的溶液添加至62.45g(0.2mol)2-(三氟甲烷磺酰氧基)-丙酸苄基酯(Kitazaki等人，Chem.Pharm.Bull.(1999)，47(3)，360)在400ml二氯甲烷中的溶液内，在回流下搅拌6小时，然后在室温下搅拌过夜。分别用500ml的水萃取3次，有机相在硫酸镁上干燥，然后蒸发至于。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇：20/1)。合并包含产物的部分并蒸发浓缩
产率：32.0g(理论值的73％)无色结晶粉末
元素分析：
计算值：C 68.39；H 7.23；N 7.98
实测值：C 67.95；H 7.41；N 8.22
b)10-(4-羧基-1-甲基-2-氧代-3-氮杂丁基)-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将26.3g(30mmol)实施例1a的标题化合物溶解在400ml的异丙醇中，与40ml的水混合，然后添加3g的钯催化剂(10％Pd/C)。在50℃下氢化8小时。过滤出催化剂，然后真空蒸发滤液至干。
产率：15.7g(定量)无色粉末
元素分析：
计算值：C 51.05；H 7.60；N 13.53
实测值：C 50.71；H 7.83；N 13.25
c)10-(4-羧基-1-甲基-2-氧代-3-氮杂丁基)-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Gd配合物
将10.4g(20mmol)在实施例1b中描述的配体溶解在200ml水和80ml异丙醇中，然后通过添加5ml的乙酸进行酸化。添加3.6g(10mmol)的氧化钆，并回流3小时。配位完成之后，用氨水将pH重新设定为7.4，并在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇/氨：20/20/1)。合并包含产物的部分，然后添加在IR-120_阳离子交换柱(H+形式)上。冷冻酸性洗脱物。
产率：10.1g(理论值的69％)无色粉末.
水含量(Karl-Fischer)：8.3％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 39.33；H 5.40；Gd 23.41；N 10.42
实测值：C 39.21；H 5.88；Gd 22.93；N 10.11
实施例2
a)10-[4-(苄氧基羰基)-1-甲基-2-氧代-3-氮杂丁基]-1，4，7-α，α′，α″-三(异丙基)-1，4，7-三(苄氧基羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将19.6g(50mmol)在实施例1a中作为中间产物的1-[4-(苄氧基羰基)-1-甲基-2-氧代-3-氮杂丁基]-1，4，7，10-四氮杂环十二烷和60ml(0.35mol)N-乙基二异丙基胺在200ml二氯甲烷中的溶液添加至68.1g(0.2mol)2-(三氟甲烷磺酰氧基)-异戊酸苄基酯(Walker等人，Tetrahedron(1997)，53(43)，14591)在400ml二氯甲烷中的溶液内，在回流下搅拌6小时，然后在室温下搅拌过夜。分别用500ml的水用萃取3次，有机相在硫酸镁上干燥，然后蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇：20/1)。合并包含产物的部分然后蒸发浓缩。
产率：33.7g(理论值的70％)无色结晶粉末
元素分析：
计算值：C 69.90；H 7.86；N 7.28
实测值：C 69.77；H 7.51；N 7.22
b)10-(4-羧基-1-甲基-2-氧代-3-氮杂丁基)-1，4，7-α，α′，α″-三(异丙基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将28.9g(30mmol)实施例2a的标题化合物溶解在400ml的异丙醇中，与40ml的水混合，然后添加3g的钯催化剂(10％Pd/C)。在50℃下氢化8小时。过滤除去催化剂，然后真空蒸发滤液至干。
产率：18.0g(定量)无色粉末
元素分析：
计算值：C 55.89；H 8.54；N 11.64
实测值：C 55.63；H 8.83；N 11.31
c)10-(4-羧基-1-甲基-2-氧代-3-氮杂丁基)-1，4，7-α，α′，α″-三(异丙基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Gd配合物
将12.0g(20mmol)在实施例2b中描述的配体溶解在200ml的水和80ml的异丙醇中，然后通过添加5ml的乙酸进行酸化。添加3.6g(10mmol)的氧化钆，并回流3小时。配位完成之后，用氨将pH设定为7.4并在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇/氨：20/20/1)。合并包含产物的部分，然后添加在IR-120_阳离子交换柱(H+形式)上。冷冻酸性洗脱物。
产率：12.0g(理论值的72％)无色粉末
水含量(Karl-Fischer)：9.1％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 44.49；H 6.40；Gd 20.80；N 9.26
实测值：C 44.21；H 6.72；Gd 20.23；N 9.11
实施例3
a)10-[4-(苄氧基羰基)-1-甲基-2-氧代-3-氮杂丁基]-1，4，7-α，α′，α″-三(环己基)-1，4，7-三(苄氧基羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将19.6g(50mmol)在实施例1a中作为中间产物的1-[4-(苄氧基羰基)-1-甲基-2-氧代-3-氮杂丁基]-1，4，7，10-四氮杂环十二烷和60ml(0.35mol)的N-乙基二异丙基胺在200ml二氯甲烷中的溶液添加至76.1g(0.2mol)2-(三氟甲烷磺酰氧基)-2-环己基乙酸苄基酯(Qabar等人，Tetrahedron Letters(1998)，39(33)，5895)在400ml二氯甲烷中的溶液内，在回流下搅拌6小时然后在室温下过夜。分别用500ml的水萃取3次，有机相在硫酸镁上干燥，然后蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇：20/1)。合并包含产物的部分然后蒸发浓缩。
产率：41.1g(理论值的76％)无色结晶粉末
元素分析：
计算值：C 72.13；H 8.10；N 6.47
实测值：C 71.88；H 8.21；N 6.25
b)10-(4-羧基-1-甲基-2-氧代-3-氮杂丁基)-1，4，7-α，α′，α″-三(环己基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将32.5g(30mmol)实施例3a的标题化合物溶解在400ml的异丙醇中，与40ml的水混合，然后添加3g的钯催化剂(10％Pd/C)。在50℃下氢化8小时。过滤除去催化剂，然后真空蒸发滤液至干。
产率：22.0g(定量)无色粉末
元素分析：
计算值：C 61.56；H 8.80；N 9.70
实测值：C 61.17；H 8.98；N 9.41
c)10-(4-羧基-1-甲基-2-氧代-3-氮杂丁基)-1，4，7-α，α′，α″-三(环己基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Gd配合物
将14.4g(20mmol)在实施例3b中描述的配体溶解在150ml的水和150ml的异丙醇中，然后通过添加5ml的乙酸进行酸化。添加3.6g(10mmol)的氧化钆，并回流8小时。配位完成之后，用氨重新将pH设定为7.4并在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇/氨：20/20/1)。合并包含产物的部分，然后蒸发至干。残留物用甲酸处理并蒸发至干多次，同时添加二氯甲烷，然后真空干燥至恒定重量。
产率：12.4g(理论值的65％)无色粉末
水含量(Karl-Fischer)：8.0％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 50.72；H 6.90；Gd 17.95；N 7.99
实测值：C 51.03；H 7.08；Gd 17.42；N 8.11
实施例4
a)10-[4-(叔丁氧基羰基)-1-苯基-2-氧代-3-氮杂丁基]-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三-(苄氧基羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将26.6g(81.1mmol)的N-[2-溴-2-苯基乙酰基]-甘氨酸-叔丁基酯(WO 98/24775的实施例6a)添加至27.9g(162.2mmol)的1，4，7，10-四氮杂环十二烷中，后者已溶解在300ml的氯仿中，然后在室温下搅拌过夜。添加250ml的水，分离有机相，然后分别用200ml的水洗涤2次。有机相在硫酸镁上干燥，然后真空蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：氯仿/甲醇/25％氨水＝10/5/1)。如此得到的1-[4-(叔丁氧基羰基)-1-苯基-2-氧代-3-氮杂丁基]-1，4，7，10-四氮杂环十二烷(21.0g；50mmol；理论值的62％)和60ml(0.35mol)的N-乙基二异丙基胺在200ml二氯甲烷中的溶液添加至62.45g(0.2mol)的2-(三氟甲磺酰基氧基)丙酸苄基酯(Kitazaki等人，Chem.Pharm.Bull.(1999)，47(3)，360)在400ml二氯甲烷中的溶液内，在回流下搅拌6小时然后在室温下过夜。分别用500ml的水萃取3次，有机相在硫酸镁上干燥，然后蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇：20/1)。合并包含产物的部分然后蒸发浓缩。
产率：34.0g(理论值的75％)无色结晶粉末
元素分析：
计算值：C 68.93；H 7.45；N 7.73
实测值：C 69.12；H 7.57；N 7.60
b)10-(4-(叔丁氧基羰基-1-苯基-2-氧代-3-氮杂丁基)-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将27.2g(30mmol)实施例4a的标题化合物溶解在400ml的异丙醇中，与40ml的水混合，然后添加3g的钯催化剂(10％Pd/C)。在50℃下氢化8小时。过滤除去催化剂，然后真空蒸发滤液至干。
产率：17.5g(定量)无色粉末
元素分析：
计算值：C 55.95；H 7.13；N 12.08
实测值：C 56.21；H 6.99；N 11.83
c)10-(4-羧基-1-苯基-2-氧代-3-氮杂丁基)-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Gd配合物
将11.6g(20mmol)在实施例4b中描述的叔丁基酯溶解在非常少量的三氟乙酸中，然后在室温下搅拌15分钟。添加250ml的乙醚后，再搅拌2小时，抽滤出沉淀物并真空干燥。将如此得到的游离配体溶解在200ml的水和80ml的异丙醇中，用稀氨水调节pH为7然后通过添加5ml的乙酸进行酸化。添加3.6g(10mmol)的氧化钆，并回流3小时。配位完成之后，用氨重新将pH设定为7.4并在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇/氨：20/20/1)。合并包含产物的部分并添加在IR-120_阳离子交换柱(H+形式)上。冷冻酸性洗脱物。
产率：11.6g(理论值的72％)无色粉末
水含量(Karl-Fischer)：9.0％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 44.19；H 5.22；Gd 21.43；N 9.54
实测值：C 43.91；H 5.27；Gd 21.09；N 9.77
实施例5
a)4-(乙氧基羰基甲氧基)-苯基乙酸甲基酯
将10g(60.2mmol)的羟基苯基乙酸甲基酯(Aldrich)溶解在75ml的丙酮中。添加18.4g(133mmol)的固体碳酸钾。在回流下于15分钟内滴加17.8ml(123mmol)的溴乙酸乙基酯，在该温度下保持另外4小时，然后在室温下搅拌过夜。过滤出沉淀物，溶液蒸发至干并在硅胶上进行色谱纯制(己烷/乙酸乙酯3∶1)。合并包含产物的部分然后蒸发浓缩。
产率：14.6g(理论值的96％)
元素分析：
计算值：C 61.90；H 6.39
实测值：C 61.67；H 6.50
b)α-溴-4-(乙氧基羰基甲氧基)-苯基乙酸甲基酯
将13.5g(53.5mmol)实施例5a的标题化合物溶解在75ml的四氯化碳中。添加9.52g(53.5mmol)的N-溴琥珀酰亚胺和48mg的过氧化二苯甲酰，回流5小时然后在室温下搅拌过夜。悬浮液用碳酸氢钠溶液洗涤2次并用水洗涤1次，有机相用硫酸镁干燥，抽滤出干燥剂，然后真空蒸发滤液至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(己烷/乙酸乙酯3∶1)。合并包含产物的部分然后蒸发浓缩。
产率：15.4g(理论值的87％)
元素分析：
计算值：C 47.15；H 4.57；Br 24.13
实测值：C 47.01；H 4.76；Br 23.70
c)10-[α-(4-(乙氧基羰基甲氧基)苯基)-甲氧基羰基甲基]-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(苄氧基羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将26.9g(81.1mmol)在上述实施例5b中描述的溴化合物添加至27.9g(162.2mmol)的1，4，7，10-四氮杂环十二烷中，后者已溶解在300ml的氯仿中，然后在室温下搅拌过夜。添加250ml的水，分离有机相，然后分别用200ml的水洗涤2次。有机相在硫酸镁上干燥，然后真空蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇/三乙基胺＝10/5/0.1)。如此得到的1-[α-(4-(乙氧基羰基甲氧基)苯基)-甲氧基羰基甲基]-1，4，7，10-四氮杂环十二烷(21.1g；50mmol；理论值的62％)和60ml(0.35mol)的N-乙基二异丙基胺在200ml二氯甲烷中的溶液添加至62.45g(0.2mol)的2-(三氟甲烷磺酰氧基)丙酸苄基酯(Kitazaki等人，Chem.Pharm.Bull.(1999)，47(3)，360)在400ml二氯甲烷中的溶液内，在回流下搅拌6小时然后在室温下过夜。分别用500ml的水萃取3次，有机相在硫酸镁上干燥，然后蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇：20/1)。合并包含产物的部分然后蒸发浓缩。
产率：34.1g(理论值的75％)无色结晶粉末
元素分析：
计算值：C 67.38；H 7.10；N 6.16
实测值：C 67.20；H 7.33；N 6.31
d)10-[α-(4-(乙氧基羰基甲氧基)苯基)-甲氧基羰基甲基]-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将27.3g(30mmol)实施例5c的标题化合物溶解在400ml的异丙醇中，与40ml的水混合，然后添加3g的钯催化剂(10％Pd/C)。在50℃下氢化8小时。过滤除去催化剂，然后真空蒸发滤液至干。
产率：19.3g(定量)无色粉末
元素分析：
计算值：C 56.42；H 7.26；N 8.77
实测值：C 56.21；H 7.56；N 8.47
e)10-[α-(4-羧甲氧基苯基)-羧甲基]-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Gd配合物
将13.3g(20mmol)实施例5d的标题化合物放入250ml的2N氢氧化钠溶液和250ml的四氢呋喃中，在40℃下搅拌5天。接着，含水相用Amberlite IR-120_(H+形式)设定pH为7，添加80ml的异丙醇，然后通过添加5ml的乙酸进行酸化。添加3.6g(10mmol)的氧化钆，并回流3小时。配位完成之后，用氨重新将pH设定为7.4并在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇/氨：20/20/1)。合并包含产物的部分并添加在IR-120_阳离子交换柱(H+形式)上。冷冻酸性洗脱物。
产率：8.6g(理论值的61％)无色粉末
水含量(Karl-Fischer)：9.3％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 43.19；H 4.97；Gd 20.94；N 7.46
实测值：C 43.22；H 5.29；Gd 20.42；N 7.11
实施例6
a)4-(乙氧基羰基丙氧基)-苯基乙酸甲基酯
将10g(60.2mmol)的羟基苯基乙酸甲基酯(Aldrich)溶解在75ml的丙酮中。添加18.4g(133mmol)的固体碳酸钾。在回流下于15分钟内滴加17.8ml(123mmol)的4-溴丁酸乙基酯，在该温度下保持另外4小时然后在室温下搅拌过夜。过滤出沉淀物，溶液蒸发至干，然后在硅胶上进行色谱纯制(己烷/乙酸乙酯3∶1)。合并包含产物的部分然后蒸发浓缩。
产率：16.4g(理论值的97％)
元素分析：
计算值：C 64.27；H 7.19
实测值：C 64.41；H 6.92
b)α-溴-[4-(乙氧基羰基丙氧基)-苯基]-乙酸甲基酯
将15.0g(53.5mmol)实施例6a的标题化合物溶解在75ml的四氯化碳中。添加9.52g(53.5mmol)的N-溴琥珀酰亚胺和48mg的过氧化二苯甲酰，回流5小时然后在室温下搅拌过夜。悬浮液用碳酸氢钠溶液洗涤2次并用水洗涤1次，有机相用硫酸镁干燥，过滤出干燥剂，然后真空蒸发滤液至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(己烷/乙酸乙酯3∶1)。合并包含产物的部分然后蒸发浓缩。
产率：15.9g(理论值的83％)
元素分析：
计算值：C 50.16；H 5.33；Br 22.24
实测值：C 50.33；H 5.04；Br 21.94
c)10-[α-(4-(乙氧基羰基丙氧基)苯基)-甲氧基羰基甲基]-1，-4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(苄氧基羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将29.1g(81.1mmol)在上述实施例6b中描述的溴化合物添加至27.9g(162.2mmol)的1，4，7，10-四氮杂环十二烷中，后者已溶解在300ml的氯仿中，然后在室温下搅拌过夜。添加250ml的水，分离有机相，然后分别用200ml的水洗涤2次。有机相在硫酸镁上干燥，然后真空蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇/三乙基胺＝10/5/0.1)。将如此得到的1-[α-(4-(乙氧基羰基丙氧基)苯基)甲氧基羰基甲基]-1，4，7，10-四氮杂环十二烷(22.5g；50mmol；理论值的62％)和60ml(0.35mol)的N-乙基二异丙基胺在200ml二氯甲烷中的溶液添加至62.45g(0.2mol)的2-(三氟甲烷磺酰氧基)-丙酸苄基酯(Kitazaki等人，Chem.Pharm.Bull.(1999)，47(3)，360)在400ml二氯甲烷中的溶液内，并在回流下搅拌6小时然后在室温下过夜。分别用500ml的水萃取3次，有机相在硫酸镁上干燥，然后蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇：20/1)。合并包含产物的部分然后蒸发浓缩。
产率：30.5g(理论值的65％)无色结晶粉末
元素分析：
计算值：C 67.93；H 7.31；N 5.98
实测值：C 67.95；H 7.22；N 6.13
d)10-[α-(4-(乙氧基羰基丙氧基)苯基)-甲氧基羰基甲基]-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将28.1g(30mmol)实施例6c的标题化合物溶解在400ml的异丙醇中，与40ml的水混合，然后添加3g的钯催化剂(10％Pd/C)。在50℃下氢化8小时。过滤除去催化剂，然后真空蒸发滤液至干。
产率：20.0g(定量)无色粉末
元素分析：
计算值：C 57.64；H 7.56；N 8.40
实测值：C 57.43；H 7.77；N 8.69
e)10-[α-(4-羧基丙氧基苯基)-羧甲基]-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Gd配合物
将13.3g(20mmol)实施例6d的标题化合物放入250ml的2N氢氧化钠溶液和250ml的四氢呋喃中，在40℃下搅拌5天。接着，含水相用Amberlite IR-120_设定pH为7(H+形式)，添加80ml的异丙醇，然后通过添加5ml的乙酸进行酸化。添加3.6g(10mmol)的氧化钆，并回流3小时。配位完成之后，用氨重新将pH设定为7.4并在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇/氨：20/20/1)。合并包含产物的部分并添加在IR-120_阳离子交换柱(H+形式)上。冷冻酸性洗脱物。
产率：9.3g(理论值的55％)无色粉末.
水含量(Karl-Fischer)：8.0％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 44.72；H 5.31；Gd 20.19；N 7.19
实测值：C 44.31；H 5.88；Gd 19.93；N 7.11
实施例7
a)4-(乙氧基羰基癸氧基)-苯基乙酸甲基酯
将10g(60.2mmol)羟基苯基乙酸甲基酯(Aldrich)溶解在75ml的丙酮中。添加18.4g(133mmol)的固体碳酸钾，滴加36.1g(123mmol)ω-溴十一烷酸乙基酯在50ml丙酮中的溶液，回流8小时然后在室温下搅拌过夜。过滤出不溶解的物质，溶液蒸发至干并在硅胶上进行色谱纯制(己烷/乙酸乙酯3∶1)。合并包含产物的部分并蒸发浓缩。
产率：20.3g(89％理论值的)
元素分析：
计算值：C 69.81；H 9.05
实测值：C 69.50；H 8.91
b)α-溴-[4-(乙氧基羰基癸氧基)-苯基]-乙酸甲基酯
将20.2g(53.5mmol)实施例7a的标题化合物溶解在75ml的四氯化碳中。添加9.52g(53.5mmol)的N-溴琥珀酰亚胺和48mg的过氧化二苯甲酰，回流5小时然后在室温下搅拌过夜。悬浮液用碳酸氢钠溶液洗涤2次并用水洗涤1次，有机相用硫酸镁干燥，过滤出干燥剂，然后真空蒸发滤液至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(己烷/乙酸乙酯3∶1)。合并包含产物的部分然后蒸发浓缩。
产率：21.0g(理论值的86％)
元素分析：
计算值：C 57.77；H 7.27；Br 17.47
实测值：C 57.95；H 7.41；Br 17.02
c)10-[α-(4-(乙氧基羰基癸氧基)苯基)-甲氧基羰基甲基]-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(苄氧基羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将37.1g(81.1mmol)在上述实施例7b中描述的溴化合物添加至27.9g(162.2mmol)的1，4，7，10-四氮杂环十二烷中，后者已溶解在300ml的氯仿中，然后在室温下搅拌过夜。添加250ml的水，分离有机相，然后分别用200ml的水洗涤2次。有机相在硫酸镁上干燥，然后真空蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇/三乙基胺＝10/5/0.1)。将如此得到的1-[α-(4-(乙氧基羰基癸氧基)苯基)-甲氧基羰基甲基]-1，4，7，10-四氮杂环十二烷(27.4g；50mmol；理论值的62％)和60ml(0.35mol)N-乙基二异丙基胺在200ml二氯甲烷中的溶液添加至62.45g(0.2mol)2-(三氟甲烷磺酰氧基)丙酸苄基酯(Kitazaki等人，Chem.Pharm.Bull.(1999)，47(3)，360)在400ml二氯甲烷中的溶液内，在回流下搅拌6小时然后在室温下过夜。分别用500ml的水萃取3次，有机相在硫酸镁上干燥，然后蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇：20/1)。合并包含产物的部分并蒸发浓缩
产率：33.6g(理论值的65％)无色结晶粉末
元素分析：
计算值：C 69.61；H 7.98；N 5.41
实测值：C 69.75；H 7.88；N 5.12
d)10-[α-(4-(乙氧基羰基癸氧基)苯基)-甲氧基羰基甲基]-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将31.1g(30mmol)施例7c的标题化合物实溶解在400ml的异丙醇中，与40ml的水混合，然后添加3g的钯催化剂(10％Pd/C)。在50℃下氢化8小时。过滤除去催化剂，然后真空蒸发滤液至干。
产率：23.0g(定量)无色粉末
元素分析：
计算值：C 61.24；H 8.43；N 7.32
实测值：C 60.96；H 8.61；N 7.22
e)10-[α-(4-羧基癸氧基苯基)-羧甲基]-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Gd配合物
将15.3g(20mmol)实施例7d的标题化合物放入250ml的2N氢氧化钠溶液和250ml的四氢呋喃中，在40℃下搅拌5天。接着，含水相用Amberlite IR-120_(H+形式)设定pH为7，添加80ml的异丙醇，然后通过添加5ml的乙酸进行酸化。添加3.6g(10mmol)的氧化钆，并回流3小时。配位完成之后，重新用氨设定pH为7.4，然后在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇/氨：20/20/1)。合并包含产物的部分并添加在IR-120_阳离子交换柱(H+形式)上。冷冻酸性洗脱物。
产率：11.5g(理论值的60％)无色粉末.
水含量(Karl-Fischer)：8.5％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 49.30；H 6.32；Gd 17.93；N 6.39
实测值：C 49.56；H 6.10；Gd 17.52；N 6.63
实施例8
a)10-(p-甲氧基羰基苄基)-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(苄氧基羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将18.6g(81.1mmol)4-溴甲基-苯甲酸甲基酯(Aldrich)在150ml氯仿中的溶液添加至27.9g(162.2mmol)1，4，7，10-四氮杂环十二烷中，后者已溶解在300ml的氯仿中，然后在室温下搅拌过夜。添加250ml的水，分离有机相，然后分别用200ml的水洗涤2次。有机相在硫酸镁上干燥，然后真空蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：甲醇/25％氨水＝8/1)。将如此得到的1-(p-甲氧基羰基苄基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷(21.6g；67.3mmol；理论值的83％)和60ml(0.35mol)N-乙基二异丙基胺在200ml二氯甲烷中的溶液添加至62.45g(0.2mol)2-(三氟甲烷磺酰氧基)丙酸苄基酯(Kitazaki等人，Chem.Pharm.Bull.(1999)，47(3)，360)在400ml二氯甲烷中的溶液内，在回流下搅拌6小时然后在室温下过夜。分别用500ml的水萃取3次，有机相在硫酸镁上干燥，然后蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇：20/1)。合并包含产物的部分然后蒸发浓缩。
产率：41.8g(理论值的77％)无色结晶粉末
元素分析：
计算值：C 69.95；H 7.24；N 6.94
实测值：C 69.57；H 7.39；N 7.12
b)10-(p-羧基苄基)-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将24.2g(30mmol)实施例8a的标题化合物溶解在400ml的甲醇中，与100ml的15N氢氧化钠溶液混合，回流6小时然后在室温下搅拌过夜。真空蒸发浓缩后，残留物溶解在200ml的水中，然后通过添加IR-120_阳离子交换树脂(H+形式)将pH设定为7。过滤出交换树脂，然后真空蒸发至干。残留物未进一步表征即进行配合。
薄层系统：正丁醇/氨水/乙醇/水12/6/3/3
产率：16g
c)10-(p-羧基苄基)-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Gd配合物
将11g(20mmol)在实施例8b中描述的配体溶解在200ml的水和80ml的异丙醇中，然后通过添加5ml的乙酸进行酸化。添加3.6g(10mmol)的氧化钆并回流3小时。配位完成之后，用氨重新将pH设定为7.4并在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇/氨：20/20/1)。合并包含产物的部分并添加在IR-120_阳离子交换柱(H+形式)上。冷冻酸性洗脱物。
产率：8.9g(理论值的61％)无色粉末.
水含量(Karl-Fischer)：7.2％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 44.37；H 5.21；Gd 23.23；N 8.28
实测值：C 44.12；H 5.46；Gd 22.93；N 8.51
实施例9
a)10-(p-甲氧基羰基苄基)-1，4，7-α，α′，α″-三(异丙基)-1，4，7-三(苄氧基羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将21.6g(67.3mmol)在实施例8a中作为中间产物的1-(p-甲氧基羰基苄基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷和60ml(0.35mol)的N-乙基二异丙基胺在200ml二氯甲烷中的溶液添加至85.1g(0.25mol)2-(三氟甲烷磺酰氧基)-异戊酸苄基酯(Walker等人，Tetrahedron(1997)，53(43)，14591)在400ml二氯甲烷中的溶液内，在回流下搅拌6小时然后在室温下过夜。分别用500ml的水萃取3次，有机相在硫酸镁上干燥，然后蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇：20/1)。合并包含产物的部分然后蒸发浓缩。
产率：48.5g(理论值的81％)无色结晶粉末
元素分析
计算值：C 71.43；H 7.92；N 6.29
实测值：C 71.12；H 7.79；N 6.55
b)10-(p-羧基苄基)-1，4，7-α，α′，α″-三(异丙基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将26.7g(30mmol)实施例9a的标题化合物溶解在400ml的甲醇中，与100ml的15N氢氧化钠溶液混合，回流6小时然后在室温下搅拌过夜。真空蒸发浓缩后，残留物溶解在200ml的水中，然后通过添加IR-120_阳离子交换树脂(H+形式)将pH设定为7。过滤出交换树脂，然后真空蒸发至干。残留物未进-步表征即进行配合。
薄层系统：正丁醇/氨水/乙醇/水 12/6/3/3
产率：19g
c)10-(p-羧基苄基)-1，4，7-α，α′，α″-三(异丙基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Gd配合物将12.6g(20mmol)在实施例9b中描述的配体溶解在200ml的水和80ml的异丙醇中，然后通过添加5ml的乙酸进行酸化。添加3.6g(10mmol)的氧化钆，并回流3小时。配位完成之后，重新用氨将pH调节为7.4，然后在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇/氨：20/20/1)。合并包含产物的部分并添加在IR-120_阳离子交换柱(H+形式)上。冷冻酸性洗脱物。
产率：10.9g(理论值的65％)无色粉末
水含量(Karl-Fischer)：9.0％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 48.93；H 6.23；Gd 20.66；N 7.36
实测值：C 48.87；H 6.01；Gd 20.22；N 7.59
实施例10
a)10-(p-甲氧基羰基苄基)-1，4，7-α，α′，α″-三(环己基)-1，4，7-三(苄氧基羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将21.6g(67.3mmol)在实施例8a中作为中间产物的1-(p-甲氧基羰基苄基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷和60ml(0.35mol)的N-乙基二异丙基胺在200ml二氯甲烷中的溶液添加至95.1g(0.25mol)2-(三氟甲烷磺酰氧基)-2-环己基乙酸苄基酯(Qabar等人，Tetrahedron Letters(1998)，39(33)，5895)在400ml二氯甲烷中的溶液内，在回流下搅拌6小时然后在室温下过夜。分别用500ml的水萃取3次，有机相在硫酸镁上干燥，然后蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇：20/1)。合并包含产物的部分然后蒸发浓缩。
产率：48.3g(理论值的71％)无色结晶粉末
元素分析：
计算值：C 73.63；H 8.17；N 5.54
实测值：C 73.42；H 8.39；N 5.75
b)10-(p-羧基苄基)-1，4，7-α，α′，α″-三(环己基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将30.3g(30mmol)实施例10a的标题化合物溶解在400ml的甲醇中，与100ml的15N氢氧化钠溶液混合，回流6小时然后在室温下搅拌过夜。真空蒸发浓缩后，残留物溶解在200ml的水中，然后通过添加IR-120_阳离子交换树脂(H+形式)将pH调节为7。过滤出交换树脂，然后真空蒸发至干。残留物未进-步表征即进行配合。
薄层系统：正丁醇/氨水/乙醇/水 12/6/3/3
产率：22.5g
c)10-(p-羧基苄基)-1，4，7-α，α′，α″-三-(环己基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Gd配合物
将15.0g(20mmol)在实施例10b中描述的配体溶解在200ml的水和80ml的异丙醇中，然后通过添加5ml的乙酸进行酸化。添加3.6g(10mmol)的氧化钆，并回流3小时。配位完成之后，用氨重新将pH设定为7.4并在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇/氨：20/20/1)。合并包含产物的部分，然后蒸发至干。残留物用甲酸处理并蒸发至干多次，同时添加二氯甲烷，然后真空干燥至恒定重量。
产率：11.9g(理论值的63％)无色粉末
水含量(Karl-Fischer)：7.0％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 54.52；H 6.75；Gd 17.85；N 6.36
实测值：C 54.19；H 6.83；Gd 17.61；N 6.69
实施例11
a)10-(p-甲氧基羰基苄基)-1，4，7-α，α′，α″-三苯基-1，4，7-三(苄氧基羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将21.6g(67.3mmol)在实施例8a中作为中间产物的1-(p-甲氧基羰基苄基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷和60ml(0.35mol)N-乙基二异丙基胺在200ml二氯甲烷中的溶液添加至93.6g(0.25mol)2-(三氟甲烷磺酰氧基)-2-苯基乙酸苄基酯(Qabar等人，TetrahedronLetters(1998)，39(33)，5895)在400ml二氯甲烷中的溶液内，在回流下搅拌6小时然后在室温下过夜。分别用500ml的水萃取3次，有机相在硫酸镁上干燥，然后蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇：20/1)。合并包含产物的部分然后蒸发浓缩。
产率：50.8g(理论值的76％)无色结晶粉末
元素分析：
计算值：C 74.98；H 6.49；N 5.64
实测值：C 75.22；H 6.61；N 5.47
b)10-(p-羧基苄基)-1，4，7-α，α′，α″-三苯基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将29.8g(30mmol)实施例11a的标题化合物溶解在400ml的甲醇中，与100ml的15N氢氧化钠溶液混合，回流6小时然后在室温下搅拌过夜。真空蒸发浓缩后，残留物溶解在200ml的水中，然后通过添加IR-120_阳离子交换树脂(H+形式)将pH调节为7。过滤出交换树脂，然后真空蒸发至干。残留物未进一步表征即进行配合。
薄层系统：正丁醇/氨水/乙醇/水12/6/3/3
产率：22.0g
c)10-(p-羧基苄基)-1，4，7-α，α′，α″-三苯基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Gd配合物
将14.6g(20mmol)在实施例11b中描述的配体溶解在200ml的水和80ml的异丙醇中，然后通过添加5ml的乙酸进行酸化。添加3.6g(10mmol)的氧化钆，并回流3小时。配位完成之后，用氨重新将pH设定为7.4并在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇/氨：20/20/1)。合并包含产物的部分，然后蒸发至干。残留物用甲酸处理并蒸发至干多次，同时添加二氯甲烷，然后真空干燥至恒定重量。
产率：13.1g(理论值的70％)无色粉末
水含量(Karl-Fischer)：8.1％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 55.67；H 4.79；Gd 18.22；N 6.49
实测值：C 55.33；H 4.97；Gd 17.92；N 6.54
实施例12
a)10-[4-(叔丁氧基羰基)-1-苯基-2-氧代-3-氮杂丁基]-1，4，7-α，α′，α″-三苯基-1，4，7-三(苄氧基羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将26.6g(81.1mmol)的N-[2-溴-2-苯基乙酰基]-甘氨酸-叔丁基酯(WO 98/24775的实施例6a)添加至27.9g(162.2mmol)的1，4，7，10-四氮杂环十二烷中，后者已溶解在300ml的氯仿中，然后在室温下搅拌过夜。添加250ml的水，分离有机相，然后分别用200ml的水洗涤2次。有机相在硫酸镁上干燥，然后真空蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：氯仿/甲醇/25％氨水＝10/5/1)。将如此得到的1-[4-(叔丁氧基羰基)-1-苯基-2-氧代-3-氮杂丁基]-1，4，7，10-四氮杂环十二烷(21.0g；50mmol；理论值的62％)和60ml(0.35mol)N-乙基二异丙基胺在200ml二氯甲烷中的溶液添加至74.9g(0.2mol)2-(三氟甲磺酰基氧基)-2-苯基乙酸苄基酯(Qabar等人，Tetrahedron Letters(1998)，39(33)，5895)在400ml二氯甲烷中的溶液内，在回流下搅拌6小时然后在室温下过夜。分别用500ml的水萃取3次，有机相在硫酸镁上干燥，然后蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇：30/1)。合并包含产物的部分并蒸发浓缩
产率：37.7g(理论值的69％)无色结晶粉末
元素分析：
计算值：C 73.67；H 6.74；N 6.41
实测值：C 73.44；H 6.43；N 6.79
b)10-(4-(叔丁氧基羰基-1-苯基-2-氧代-3-氮杂丁基)-1，4，7-α，α′，α″-三苯基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将32.8g(30mmol)实施例12a的标题化合物溶解在400ml的异丙醇中，与40ml的水混合，然后添加3g的钯催化剂(10％Pd/C)。在50℃下氢化8小时。过滤除去催化剂，然后真空蒸发滤液至干。
产率：24.8g(定量)无色粉末
元素分析：
计算值：C 67.22；H 6.74；N 8.52
实测值：C 67.00；H 6.85；N 8.23
c)10-(4-羧基-1-苯基-2-氧代-3-氮杂丁基)-1，4，7-α，α′，α″-三苯基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Gd配合物
将16.4g(20mmol)在实施例12b中描述的叔丁基酯溶解在非常少量的三氟乙酸中，在室温下搅拌15分钟。添加250ml的乙醚后，再搅拌2小时，抽滤出沉淀物，然后真空干燥。将如此得到的游离配体溶解在200ml的水和80ml的异丙醇中，用稀氨水调节pH为7然后通过添加5ml的乙酸进行酸化。添加3.6g(10mmol)的氧化钆，并回流3小时。配位完成之后，用氨重新将pH设定为7.4并在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇/氨：25/15/1)。合并包含产物的部分并添加在IR-120_阳离子交换柱(H+形式)上。冷冻酸性洗脱物。
产率：11.7g(理论值的59％)无色粉末
水含量(Karl-Fischer)：7.5％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 54.83；H 4.82；Gd 17.09；N 7.61
实测值：C 54.91；H 4.67；Gd 16.62；N 7.33
实施例13
a)10-[4-(苄氧基羰基)-2-氧代-3-氮杂丁基]-1，4，7-α，α′，α″-三(异丙基)-1，4，7-三(苄氧基羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将23.2g(81.1mmol)的2-溴乙酰基甘氨酸苄基酯(Teger-Nilsson等人，WO 93/11152，page 38)添加至34.4g(0.2mol)的1，4，7，10-四氮杂环十二烷中，后者已溶解在300ml的氯仿内，然后在室温下搅拌过夜。添加250ml的水，分离有机相，然后分别用200ml的水洗涤2次。有机相在硫酸镁上干燥，然后真空蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：氯仿/甲醇/25％氨水＝10/5/1)。将如此得到的1-[4-(苄氧基羰基)-2-氧代-3-氮杂丁基]-1，4，7，10-四氮杂环十二烷(19.6g；50mmol；理论值的62％)和60ml(0.35mol)的N-乙基二异丙基胺在200ml二氯甲烷中的溶液添加至68.1g(0.2mol)2-(三氟甲烷磺酰氧基)-异戊酸苄基酯(Walker等人，Tetrahedron(1997)，53/43)，14591)在400ml二氯甲烷中的溶液内，在回流下搅拌6小时然后在室温下过夜。分别用500ml的水萃取3次，有机相在硫酸镁上干燥，然后蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇：20/1)。合并包含产物的部分然后蒸发浓缩。
产率：37.0g(理论值的78％)无色结晶粉末
元素分析：
计算值：C 69.67；H 7.76；N 7.39
实测值：C 69.51；H 7.88；N 7.39
b)10-(4-羧基-2-氧代-3-氮杂丁基)-1，4，7-α，α′，α″-三(异丙基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将28.4g(30mmol)实施例13a的标题化合物溶解在400ml的异丙醇中，与40ml的水混合，然后添加3g的钯催化剂(10％Pd/C)。在50℃下氢化8小时。过滤除去催化剂，然后真空蒸发滤液至干。
产率：17.7g(定量)无色粉末
元素分析：
计算值：C 55.18；H 8.40；N 11.92
实测值：C 54.97；H 8.70；N 11.88
c)10-(4-羧基-2-氧代-3-氮杂丁基)-1，4，7-α，α′，α″-三(异丙基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Gd配合物
将11.8g(20mmol)在实施例13b中描述的配体溶解在200ml的水和80ml的异丙醇中，然后通过添加5ml的乙酸进行酸化。添加3.6g(10mmol)的氧化钆，并回流3小时。配位完成之后，用氨将pH设定为7.4并在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇/氨：20/20/1)。合并包含产物的部分并添加在IR-120_阳离子交换柱(H+形式)上。冷冻酸性洗脱物。
产率：12.1g(理论值的75％)无色粉末
水含量(Karl-Fischer)：8.0％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 43.71；H 6.25；Gd 21.19；N 9.44
实测值：C 43.90；H 6.40；Gd 20.80；N 9.33
实施例14
a)10-[4-(苄氧基羰基)-2-氧代-3-氮杂丁基]-1，4，7-α，α′，α″-三(环己基)-1，4，7-三(苄氧基羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将18.9g(50mmol)在实施例13a作为中间产物的1-[4-(苄氧基羰基)-2-氧代-3-氮杂丁基]-1，4，7，10-四氮杂环十二烷和60ml(0.35mol)N-乙基二异丙基胺在200ml二氯甲烷中的溶液添加至76.1g(0.2mol)2-(三氟甲烷磺酰氧基)-2-环己基乙酸苄基酯(Qabar等人，Tetrahedron Letters(1998)，39(33)，5895)在400ml二氯甲烷中的溶液内，在回流下搅拌6小时然后在室温下过夜。分别用500ml的水萃取3次，有机相在硫酸镁上干燥，然后蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇：20/1)。合并包含产物的部分然后蒸发浓缩。
产率：38.5g(理论值的72％)无色结晶粉末
元素分析：
计算值：C 71.95；H 8.02；N 6.56
实测值：C 71.90；H 8.21；N 6.73
b)10-(4-羧基-2-氧代-3-氮杂丁基)-1，4，7-α，α′，α″-三(环己基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将32.1g(30mmol)实施例14a的标题化合物溶解在400ml的异丙醇中，与40ml的水混合，然后添加3g的钯催化剂(10％Pd/C)。在50℃下氢化8小时。过滤除去催化剂，然后真空蒸发滤液至干。
产率：21.2g(定量)无色粉末
元素分析：
计算值：C 61.08；H 8.69；N 9.89
实测值：C 61.27；H 8.55；N 9.41
c)10-(4-羧基-2-氧代-3-氮杂丁基)-1，4，7-α，α′，α″-三(环己基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Gd配合物
将14.2g(20mmol)在实施例14b中描述的配体溶解在150ml的水和150ml的异丙醇中，然后通过添加5ml的乙酸进行酸化。添加3.6g(10mmol)的氧化钆，并回流8小时。配位完成之后，用氨重新将pH设定为7.4并在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇/氨：20/20/1)。合并包含产物的部分，然后蒸发至干。残留物用甲酸处理并蒸发至干多次，同时添加二氯甲烷，然后真空干燥至恒定重量。
产率：13.5g(理论值的71％)无色粉末
水含量(Karl-Fischer)：9.0％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 50.15；H 6.78；Gd 18.24；N 8.12
实测值：C 49.92；H 6.51；Gd 18.01；N 8.31
实施例15
a)10-[4-(苄氧基羰基)-1-甲基-2-氧代-3-氮杂丁基]-2，5，8，11-四甲基-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-1，4，7-三乙酸-三-叔丁基酯，溴化钠配合物
将0.50g(1.67mmol)的2-溴-丙酰基甘氨酸-苄基酯(WO98/24774的实施例1e)添加至1.14g(5mmol)2，5，8，11-四甲基-1，4，7，10-四氮杂环十二烷(Petrov等人，DE 19608307；Ranganathan等人，WO 95/31444)中，后者已溶解在10ml的氯仿内，然后在室温下搅拌过夜。添加250ml的水，分离有机相，然后分别用200ml的水洗涤2次。有机相在硫酸镁上干燥，然后真空蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：氯仿/甲醇/25％氨水＝10/5/1)。将822mg(4.2mmol)的溴乙酸叔丁基酯添加至如此得到的1-[4-(苄氧基羰基)-1-甲基-2-氧代-3-氮杂丁基]-2，5，8，11-四甲基-1，4，7，10-四氮杂环十二烷(0.70g；1.27mmol；理论值的76％)和541mg(5.1mmol)碳酸钠在5ml乙腈中的溶液内，在60℃下搅拌12小时。冷却至0℃，然后过滤出盐。蒸发滤液至干，而残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇＝20∶1)
产率：964mg(理论值的85％)无色固体
元素分析：
计算值：C 56.49；H 8.01；N 7.84；Na 2.57；Br 8.95
实测值：C 56.37；H 7.88；N 7.61；Na 2.33；Br 8.59
b)10-(4-羧基-1-甲基-2-氧代-3-氮杂丁基)-2，5，8，11-四甲基-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-1，4，7-三乙酸三叔丁基酯(溴化钠配合物)
将893mg(1.0mmol)实施例15a的标题化合物溶解在10ml的异丙醇中，然后添加一刮勺尖的钯催化剂(10％Pd/C)。在室温下氢化过夜。过滤除去催化剂，并蒸发滤液至干。残留物由二烷中重结晶。
产率：562mg(理论值的70％)结晶固体
元素分析：
计算值：C 52.36；H 8.16；N 8.72；Na 2.86；Br 9.95
实测值：C 52.51；H 8.30；N 8.93；Na 2.71；Br 9.44
c)10-(4-羧基-1-甲基-2-氧代-3-氮杂丁基)-2，5，8，11-四甲基-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-1，4，7-三乙酸的钆配合物
将803mg(1.0mmol)实施例15b的标题化合物溶解在5ml的三氟乙酸中并在室温下搅拌3小时。蒸发至干，残留物放入300m1的水中，然后将该溶液添加至填充有Reillex_425 PVP的柱中。用水洗脱。合并包含产物的部分，蒸发至干(446mg；0.84mmol)，然后重新溶解在4ml的水中。添加152mg(0.42mmol)的氧化钆，并加热至90℃共3小时。蒸发至干(真空)，而残留物由90％乙醇溶液中结晶。抽滤晶体，用乙醇、然后用丙酮并最终用乙醚洗涤1次，然后在130℃的真空炉中干燥(24小时)。
产率：469mg(理论值的65％)无色结晶粉末
水含量：5％
素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 40.28；H 5.58；N 10.21；Gd 22.93
实测值：C 40.06；H 5.75；N 10.43；Gd 22.40
实施例16
10-[8-(N-马来酰亚胺基)-1-甲基-2，5-二氧代-3，6-二氮杂辛基]-1，4，7-α，α′，α″-三(异丙基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Gd配合物
将2.27g(3mmol)在实施例2中描述的Gd配合物酸溶解在15ml的DMF中，与380mg(3.3mmol)的N-羟基琥珀酰亚胺和681mg(3.3mmol)的二环己基碳二亚胺混合，同时用冰冷却，然后在冰中预活化1小时。添加839mg(3.3mmol)的N-(2-氨基乙基)马来酰亚胺三氟乙酸盐(Arano等人，J.Med.Chem.，1996，39，3458)和0.7ml(4mmol)的N，N-二异丙基乙基胺在10ml DMF中的溶液，然后在室温下搅拌过夜。反应混合物在冰浴中重新冷却，过滤，然后真空蒸发滤液至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇：1/1)。
产率：997mg(理论值的35％)
水含量(Karl-Fischer)：7.5％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 46.51；H 6.20；Gd 17.91；N 11.1
实测值：C 46.28；H 6.44；Gd 17.31；N 11.26
实施例17
10-[8-(N-马来酰亚胺基)-1-甲基-2，5-二氧代-3，6-二氮杂辛基]-1，4，7-α，α′，α″-三(环己基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Gd配合物
将2.63g(3mmol)在实施例3中描述的Gd配合物酸溶解在15ml的DMF中，与380mg(3.3mmol)的N-羟基琥珀酰亚胺和681mg(3.3mmol)的二环己基碳二亚胺混合，同时用冰冷却，然后在冰中预活化1小时。添加839mg(3.3mmol)的N-(2-氨基乙基)马来酰亚胺三氟乙酸盐(Arano等人，J.Med.Chem.，1996，39，3458)和0.7ml(4mmol)的N，N-二异丙基乙基胺在10ml DMF中的混合物，然后在室温下搅拌过夜。反应混合物在冰浴中重新冷却，过滤，然后真空蒸发滤液至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇：1/1)。
产率：1.24g(理论值的39％)
水含量(Karl-Fischer)：6.0％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 51.74；H 6.66；Gd 15.75；N 9.82
实测值：C 51.77；H 6.41；Gd 15.25；N 10.02
实施例18
a)(3-溴-2-氧代-吡咯烷-1-基)乙酸苄基酯
将67.7g(0.2mol)的甘氨酸苄基酯甲苯磺酸盐和61.2ml(0.44mol)的三乙基胺溶解在200ml的二氯甲烷中，然后在0℃下于45分钟的时间内滴加至52.9g(0.2mol)的2，4-二溴丁酰氯(Gramain等人Synth.Commun.(1997)，(27)，1827)在200ml二氯甲烷中的溶液内，在室温下搅拌18小时。在0℃下将反应混合物滴加至400ml的32％氢氧化钠和2g四丁基碳酸氢铵的水溶液中(约15分钟)，搅拌30分钟。然后分离各相，含水相分别用200ml的二氯甲烷萃取3次。在硫酸钠上干燥有机相，溶液蒸发至干并在硅胶上进行色谱纯制(二氯甲烷)。合并包含产物的部分然后蒸发浓缩。
产率：29.3g(理论值的47％)
元素分析：
计算值：C 50.02；H 4.52；N 4.49
实测值：C 50.34；H 4.44；N 4.41
b)10-[1-(苄氧基羰基甲基)-2-氧代-吡咯烷-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(苄氧基羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将20.7g(66.3mmol)的(3-溴-2-氧代-吡咯烷-1-基)乙酸苄基酯添加至28.7g(165.8mmol)的1，4，7，10-四氮杂环十二烷中，后者已溶解在300ml的氯仿内，然后在室温下搅拌过夜。添加250ml的水，分离有机相，然后分别用200ml的水洗涤2次。有机相在硫酸镁上干燥，然后真空蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：氯仿/甲醇/25％氨水＝10/5/1)。将如此得到的1-[1-(苄氧基羰基甲基)-2-氧代-吡咯烷-3-基]-1，4，7，10-四氮杂环十二烷(20.9g；51.8mmol；理论值的78％)和60ml(0.35mol)的N-乙基二异丙基胺在200ml二氯甲烷中的溶液添加至62.45g(0.2mol)2-(三氟甲烷磺酰氧基)丙酸苄基酯(Kitazaki等人，Chem.Pharm.Bull.(1999)，47(3)，360)在400ml二氯甲烷中的溶液内，在回流下搅拌6小时然后在室温下过夜。分别用500ml的水萃取3次，有机相在硫酸镁上干燥，然后蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇：20/1)。合并包含产物的部分然后蒸发浓缩。
产率：32.7g(理论值的71％)无色结晶粉末
元素分析：
Clod.：C 68.82；H 7.13；N 7.87
Find.：C 68.54；H 7.28；N 8.01
c)10-[1-(羧甲基)-2-氧代-吡咯烷-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将26.7g(30mmol)实施例18b的标题化合物溶解在400ml的异丙醇中，与40ml的水混合，然后添加3g的钯催化剂(10％Pd/C)。在50℃下氢化8小时。过滤除去催化剂，然后真空蒸发滤液至干。
产率：15.8g(定量)无色粉末
元素分析：
计算值：C 52.16；H 7.42；N 13.22
实测值：C 52.32；H 7.35；N 13.11
d)10-[1-(羧甲基)-2-氧代-吡咯烷-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Gd配合物
将10.6g(20mmol)在实施例18c中描述的配体溶解在200ml的水和80ml的异丙醇中，然后通过添加5ml的乙酸进行酸化。添加3.6g(10mmol)的氧化钆，并回流3小时。配位完成之后，用氨重新将pH设定为7.4并在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇/氨：20/20/1)。合并包含产物的部分并添加在IR-120_阳离子交换柱(H+形式)上。冻干酸性洗脱物。
产率：9.7g(理论值的67％)无色粉末
水含量(Karl-Fischer)：8.3％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 40.40；H 5.31；Gd 23.00；N 10.24
实测值：C 39.99；H 5.55；Gd 22.93；N 10.45
实施例19
a)10-[1-(苄氧基羰基甲基)-2-氧代-吡咯烷-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三(异丙基)-1，4，7-三(苄氧基羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将20.2g(50mmol)在实施例18b中作为中间产物的1-[1-(苄氧基羰基甲基)-2-氧代-吡咯烷-3-基]-1，4，7，10-四氮杂环十二烷和60ml(0.35mol)的N-乙基二异丙基胺在200ml二氯甲烷中的溶液添加至68.1g(0.2mol)的2-(三氟甲烷磺酰氧基)-异戊酸苄基酯(Walker等人，Tetrahedron(1997)，53(43)，14591)在400ml二氯甲烷中的溶液内，在回流下搅拌6小时然后在室温下过夜。分别用500ml的水萃取3次，有机相在硫酸镁上干燥，然后蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇：20/1)。合并包含产物的部分然后蒸发浓缩。
产率：34.1g(理论值的70％)无色结晶粉末
元素分析：
计算值：C 70.27；H 7.76；N 7.19
实测值：C 70.45；H 7.61；N 7.11
b)10-[1-(羧甲基)-2-氧代-吡咯烷-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三(异丙基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将29.2g(30mmol)实施例19a的标题化合物溶解在400ml的异丙醇中，与40ml的水混合，然后添加3g的钯催化剂(10％Pd/C)。在50℃下氢化8小时。过滤除去催化剂，然后真空蒸发滤液至干。
产率：18.4g(定量)无色粉末
元素分析：
计算值：C 56.75；H 8.38；N 11.41
实测值：C 56.89；H 8.31；N 11.37
c)10-[1-(羧甲基)-2-氧代-吡咯烷-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三(异丙基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Gd配合物
将12.3g(20mmol)在实施例19b中描述的配体溶解在200ml的水和80ml的异丙醇中，然后通过添加5ml的乙酸进行酸化。添加3.6g(10mmol)的氧化钆，并回流3小时。配位完成之后，用氨将pH设定为7.4并在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇/氨：20/20/1)。合并包含产物的部分并添加在IR-120_阳离子交换柱(H+形式)上。冷冻酸性洗脱物。
产率：11.9g(理论值的75％)无色粉末
水含量(Karl-Fischer)：8.2％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 45.36；H 6.30；Gd 20.48；N 9.12
实测值：C 45.89；H 6.22；Gd 20.23；N 9.01
类似地使用12.3g(20mmol)在实施例19b中描述的配体和3.73g(10mmol)的氧化镝替代氧化钆得到10-[1-(羧甲基)-2-氧代-吡咯烷-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三(异丙基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Dy配合物。
产率：11.4g(理论值的71％)无色粉末
水含量(Karl-Fischer)：8.0％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 45.05；H 6.26；Dy 21.02；N 9.06
实测值：C 45.35；H 6.22；Dy 20.88；N 9.04
实施例20
a)10-[1-(苄氧基羰基甲基)-2-氧代-吡咯烷-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三(环己基)-1，4，7-三(苄氧基羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将20.2g(50mmol)在实施例18b中作为中间产物的1-[1-(苄氧基羰基甲基)-2-氧代-吡咯烷-3-基]-1，4，7，10-四氮杂环十二烷和60ml(0.35mol)的N-乙基二异丙基胺在200ml二氯甲烷中的溶液添加至76.1g(0.2mol)2-(三氟甲烷磺酰氧基)-2-环己基乙酸苄基酯(Qabar等人，Tetrahedron Letters(1998)，39(33)，5895)在400ml二氯甲烷中的溶液内，在回流下搅拌6小时然后在室温下过夜。分别用500ml的水萃取3次，有机相在硫酸镁上干燥，然后蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇：20/1)。合并包含产物的部分然后蒸发浓缩。
产率：37.2g(理论值的68％)无色结晶粉末
元素分析：
计算值：C 72.43；H 8.01；N 6.40
实测值：C 72.55；H 7.98；N 6.35
b)10-[1-(羧甲基)-2-氧代-吡咯烷-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三(环己基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将32.8g(30mmol)实施例20a的标题化合物溶解在400ml的异丙醇中，与40ml的水混合，然后添加3g的钯催化剂(10％Pd/C)。在50℃下氢化8小时。过滤除去催化剂，然后真空蒸发滤液至干。
产率：22.0g(定量)无色粉末
元素分析：
计算值：C 62.19；H 8.65；N 9.54
实测值：C 62.44；H 8.56；N 9.46
c)10-[1-(羧甲基)-2-氧代-吡咯烷-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三(环己基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Gd配合物
将14.6g(20mmol)在实施例20b中描述的配体溶解在150ml的水和150ml的异丙醇中，然后通过添加5ml的乙酸进行酸化。添加3.6g(10mmol)的氧化钆，并回流8小时。配位完成之后，用氨重新将pH没定为7.4并在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇/氨：20/20/1)。合并包含产物的部分，然后蒸发至干。残留物放入甲酸中并蒸发至干多次，同时添加二氯甲烷，然后真空干燥至达到恒定重量。
产率：12.1g(理论值的65％)无色粉末
水含量(Karl-Fischer)：7.0％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 51.39；H 6.81；Gd 17.70；N 7.89
实测值：C 51.64；H 6.77；Gd 17.44；N 7.77
实施例21
a)(3-溴-2-氧代-吡咯烷-1-基)苯甲酸苄基酯
将45.5g(0.2mol)的4-氨基苯甲酸苄基酯和30.6ml(0.22mol)的三乙基胺溶解在200ml的二氯甲烷中，然后在0℃下于45分钟内滴加至52.9g(0.2mol)2，4-二溴丁酰氯(Gramin等人，Synth.Commun.(1997)，(27)，1827)在200ml二氯甲烷中的溶液内，在室温下搅拌18小时。在0℃下将反应混合物滴加至400ml的32％氢氧化钠水溶液和2g四丁基碳酸氢铵的溶液中(约15分钟)，搅拌30分钟。然后分离各相，含水相分别用200ml的二氯甲烷萃取3次。在硫酸钠上干燥有机相，溶液蒸发至干并在硅胶上进行色谱纯制(二氯甲烷)。合并包含产物的部分然后蒸发浓缩。
产率：38.2g(理论值的51％)
元素分析：
计算值：C 57.77；H 4.31；N 3.74
实测值：C 57.99；H 4.27；N 3.66
b)10-[1-(4-苄氧基羰基苯基)-2-氧代-吡咯烷-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(苄氧基羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将26.9g(71.9mmol)的(3-溴-2-氧代-吡咯烷-1-基)苯甲酸苄基酯添加至31.2g(180mmol)的1，4，7，10-四氮杂环十二烷中，后者已溶解在300ml的氯仿内，然后在室温下搅拌过夜。添加250ml的水，分离有机相，然后分别用200ml的水洗涤2次。有机相在硫酸镁上干燥，然后真空蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：氯仿/甲醇/25％氨水＝10/5/1)。将如此得到的1-[1-(4-苄氧基羰基苯基)-2-氧代-吡咯烷-3-基]-1，4，7，10-四氮杂环十二烷(26.1g；56.1mmol；理论值的78％)和60ml(0.35mol)的N-乙基二异丙基胺在200ml二氯甲烷中的溶液添加至62.45g(0.2mol)2-(三氟甲烷磺酰氧基)丙酸苄基酯(Kitazaki等人，Chem.Pharm.Bull.(1999)，47(3)，360)在400ml二氯甲烷中的溶液内，在回流下搅拌6小时然后在室温下过夜。分别用500ml的水萃取3次，有机相在硫酸镁上干燥，然后蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇：20/1)。合并包含产物的部分然后蒸发浓缩。
产率：36.3g(理论值的68％)无色结晶粉末
元素分析：
计算值：C 70.64；H 6.88；N 7.36
实测值：C 70.89；H 6.81；N 7.29
c)10-[1-(4-羧基苯基)-2-氧代-吡咯烷-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将28.6g(30mmol)实施例21b的标题化合物溶解在400ml的异丙醇中，与40ml的水混合，然后添加3g的钯催化剂(10％Pd/C)。在50℃下氢化8小时。过滤除去催化剂，然后真空蒸发滤液至干。
产率：17.7g(定量)无色粉末
元素分析：
计算值：C 56.84；H 6.98；N 11.84
实测值：C 57.04；H 6.91；N 11.79
d)10-[1-(4-羧基苯基)-2-氧代-吡咯烷-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Gd配合物
将11.8g(20mmol)在实施例21c中描述的配体溶解在200ml的水和80ml的异丙醇中，然后通过添加5ml的乙酸进行酸化。添加3.6g(10mmol)的氧化钆，并回流3小时。配位完成之后，用氨重新将pH设定为7.4并在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇/氨：20/20/1)。合并包含产物的部分并添加在IR-120_阳离子交换柱(H+形式)上。冷冻酸性洗脱物。
率：11.1g(理论值的71％)无色粉末
水含量(Karl-Fischer)：7.5％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 45.09；H 5.13；Gd 21.08；N 9.39
实测值：C 45.45；H 5.11；Gd 20.78；N 9.40
实施例22
a)10-[1-(4-苄氧基羰基苯基)-2-氧代-吡咯烷-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三(异丙基)-1，4，7-三(苄氧基羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将23.3g(50mmol)在实施例21b中作为中间产物的1-[1-(4-苄氧基羰基苯基)-2-氧代-吡咯烷-3-基]-1，4，7，10-四氮杂环十二烷和60ml(0.35mol)的N-乙基二异丙基胺在200ml二氯甲烷中的溶液添加至68.1g(0.2mol)的2-(三氟甲烷磺酰氧基)-异戊酸苄基酯(Walker等人，Tetrahedron(1997)，53(43)，14591)在400ml二氯甲烷中的溶液内，在回流下搅拌6小时然后在室温下过夜。分别用500ml的水萃取3次，有机相在硫酸镁上干燥，然后蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇：20/1)。合并包含产物的部分然后蒸发浓缩。
产率：35.3g(理论值的68％)无色结晶粉末
元素分析：
计算值：C 71.86；H 7.49；N 6.76
实测值：C 71.99；H 7.46；N 6.71
b)10-[1-(4-羧基苯基)-2-氧代-吡咯烷-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三(异丙基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将31.1g(30mmol)实施例22a的标题化合物溶解在400ml的异丙醇中，与40ml的水混合，然后添加3g的钯催化剂(10％Pd/C)。在50℃下氢化8小时。过滤除去催化剂，然后真空蒸发滤液至干。
产率：20.2g(定量)无色粉末
元素分析：
计算值：C 60.43；H 7.90；N 10.36
实测值：C 60.59；H 7.82；N 10.31
c)10-[1-(4-羧基苯基)-2-氧代-吡咯烷-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三(异丙基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Gd配合物
13.5g(20mmol)在实施例22b中描述的配体溶解在200ml的水和80ml的异丙醇中，然后通过添加5ml的乙酸进行酸化。添加3.6g(10mmol)的氧化钆，并回流3小时。配位完成之后，用氨将pH设定为7.4并在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇/氨：20/20/1)。合并包含产物的部分并添加在R-120_阳离子交换柱(H+形式)上。冷冻酸性洗脱物。
产率：12.4g(理论值的72％)无色粉末
水含量(Karl-Fischer)：7.8％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 49.20；H 6.07；Gd 18.94；N 8.44
实测值：C 49.51；H 6.04；Gd 18.71；N 8.45
类似地使用13.5g(20mmol)在实施例22b中描述的配体和3.73g(10mmol)的氧化镝替代氧化钆制得10-[1-(4-羧基苯基)-2-氧代-吡咯烷-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三(异丙基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Dy配合物。
产率：13.0g(理论值的75％)无色粉末
水含量(Karl-Fischer)：7.5％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 48.89；H 6.03；Dy 19.45；N 8.38
实测值：C 49.11；H 6.04；Dy 19.22；N 8.36
实施例23
a)10-[1-(4-苄氧基羰基苯基)-2-氧代-吡咯烷-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三(环己基)-1，4，7-三(苄氧基羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将23.3g(50mmol)在实施例21b中作为中间产物的1-[1-(4-苄氧基羰基苯基)-2-氧代-吡咯烷-3-基]-1，4，7，10-四氮杂环十二烷和60ml(0.35mol)的N-乙基二异丙基胺在200ml二氯甲烷中的溶液添加至76.1g(0.2mol)的2-(三氟甲烷磺酰氧基)-2-环己基乙酸苄基酯(Qabar等人，Tetrahedron Letters(1998)，39(33)，5895)在400ml二氯甲烷中的溶液内，在回流下搅拌6小时然后在室温下过夜。分别用500ml的水萃取3次，有机相在硫酸镁上干燥，然后蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇：20/1)。合并包含产物的部分然后蒸发浓缩。
产率：41.1g(理论值的71％)无色结晶粉末
元素分析：
计算值：C 73.74；H 7.76；N 6.06
实测值：C 73.91；H 7.69；N 6.01
b)10-[1-(4-羧基苯基)-2-氧代-吡咯烷-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三(环己基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将34.7g(30mmol)实施例23a的标题化合物溶解在400ml的异丙醇中，与40ml的水混合，然后添加3g的钯催化剂(10％Pd/C)。在50℃下氢化8小时。过滤除去催化剂，然后真空蒸发滤液至干。
产率：23.8g(定量)无色粉末
元素分析：
计算值：C 64.88；H 8.23；N 8.80
实测值：C 65.04；H 8.19；N 8.70
c)10-[1-(4-羧基苯基)-2-氧代-吡咯烷-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三(环己基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Gd配合物
将15.9g(20mmol)在实施例23b中描述的配体溶解在150ml的水和150ml的异丙醇中，然后通过添加5ml的乙酸进行酸化。添加3.6g(10mmol)的氧化钆，并回流8小时。配位完成之后，用氨重新将pH设定为7.4并在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇/氨：20/20/1)。合并包含产物的部分，然后蒸发至干。残留物放入甲酸中，然后蒸发至干多次并同时添加二氯甲烷，接着真空干燥至达到恒定重量。
产率：12.9g(理论值的65％)无色粉末
水含量(Karl-Fischer)：7.0％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 54.35；H 6.58；Gd 16.55；N 7.37
实测值：C 54.66；H 6.57；Gd 16.32；N 7.32
实施例24
a)(3-溴-2-氧代-哌啶-1-基)乙酸苄基酯
将67.7g(0.2mol)的甘氨酸苄基酯甲苯磺酸盐和61.2ml(0.44mol)的三乙基胺溶解在200ml的二氯甲烷中，然后在0℃下于45分钟内滴加至55.7g(0.2mol)的2，5-二溴戊酰氯(Okawara等人Chem.Pharm.Bull.(1982)，(30)，1225)在200ml二氯甲烷中的溶液内，在室温下搅拌18小时。在0℃下将反应混合物滴加至400ml的32％氢氧化钠和2g四丁基碳酸氢铵的水溶液(约15分钟)中，搅拌30分钟。然后分离各相，含水相分别用200ml的二氯甲烷萃取3次。在硫酸钠上干燥有机相，溶液蒸发至干并在硅胶上进行色谱纯制(二氯甲烷)。合并包含产物的部分并蒸发浓缩。
产率：33.2g(理论值的51％)
元素分析：
计算值：C 51.55；H 4.94；N 4.29
实测值：C 51.86；H 4.91；N 4.18
b)10-[1-(苄氧基羰基甲基)-2-氧代-哌啶-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三-(苄氧基羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将18.9g(58mmol)的(3-溴-2-氧代-哌啶-1-基)乙酸苄基酯添加至30.3g(175mmol)的1，4，7，10-四氮杂环十二烷中，后者已溶解在300ml的氯仿中，然后在室温下搅拌过夜。添加250ml的水，分离有机相，然后分别用200ml的水洗涤2次。有机相在硫酸镁上干燥，然后真空蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：氯仿/甲醇/25％氨水＝10/5/1)。将如此得到的1-[1-(苄氧基羰基甲基)-2-氧代-哌啶-3-基]-1，4，7，10-四氮杂环十二烷(20.3g；48.6mol；理论值的84％)和60ml(0.35mol)的N-乙基二异丙基胺在200ml二氯甲烷中的溶液添加至62.45g(0.2mol)的2-(三氟甲烷磺酰氧基)丙酸苄基酯(Kitazaki等人，Chem.Pharm.Bull.(1999)，47(3)，360)在400ml二氯甲烷中的溶液内，在回流下搅拌6小时，然后在室温下过夜。分别用500ml的水萃取3次，有机相在硫酸镁上干燥，然后蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇：20/1)。合并包含产物的部分然后蒸发浓缩。
产率：32.5g(理论值的74％)无色结晶粉末
元素分析：
计算值：C 69.08；H 7.25；N 7.75
实测值：C 69.34；H 7.19；N 7.66
c)10-[1-(羧甲基)-2-氧代-哌啶-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将27.1g(30mmol)实施例24b的标题化合物溶解在400ml的异丙醇中，与40ml的水混合，然后添加3g的钯催化剂(10％Pd/C)。在50℃下氢化8小时。过滤除去催化剂，然后真空蒸发滤液至干。
产率：16.3g(定量)无色粉末
元素分析：
计算值：C 53.03；H 7.60；N 12.88
实测值：C 53.34；H 7.54；N 12.79
d)10-[1-(羧甲基)-2-氧代-哌啶-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Gd配合物
将10.9g(20mmol)在实施例24c中描述的配体溶解在200ml的水和80ml的异丙醇中，然后通过添加5ml的乙酸进行酸化。添加3.6g(10mmol)的氧化钆并回流3小时。配位完成之后，用氨重新将pH设定为7.4并在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇/氨：20/20/1)。合并包含产物的部分并添加在IR-120_阳离子交换柱(H+形式)上。冷冻酸性洗脱物。
产率：9.6g(理论值的65％)无色粉末
水含量(Karl-Fischer)：7.2％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 41.31；H 5.49；Gd 22.53；N 10.04
实测值：C 41.67；H 5.48；Gd 22.21；N 9.97
实施例25
a)10-[1-(苄氧基羰基甲基)-2-氧代-哌啶-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三(异丙基)-1，4，7-三(苄氧基羰基甲基)-1，4，7，1-0-四氮杂环十二烷
将20.9g(50mmol)在实施例24b中作为中间产物的1-[1-(苄氧基羰基甲基)-2-氧代-哌啶-3-基]-1，4，7，10-四氮杂环十二烷和60ml(0.35mol)的N-乙基二异丙基胺在200ml二氯甲烷中的溶液添加至68.1g(0.2mol)的2-(三氟甲烷磺酰氧基)-异戊酸苄基酯(Walker等人，Tetrahedron(1997)，53(43)，14591)在400ml二氯甲烷中的溶液内，在回流下搅拌6小时然后在室温下过夜。分别用500ml的水萃取3次，有机相在硫酸镁上干燥，然后蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇：20/1)。合并包含产物的部分然后蒸发浓缩。
产率：36.2g(理论值的73％)无色结晶粉末
元素分析：
计算值：C 70.49；H 7.85；N 7.09
实测值：C 70.61；H 7.83；N 7.01
b)10-[1-(羧甲基)-2-氧代-哌啶-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三(异丙基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将29.6g(30mmol)实施例25a的标题化合物溶解在400ml的异丙醇中，与40ml的水混合，然后添加3g的钯催化剂(10％Pd/C)。在50℃下氢化8小时。过滤除去催化剂，然后真空蒸发滤液至干。
产率：18.8g(定量)无色粉末
元素分析：
计算值：C 57.40；H 8.51；N 11.16
实测值：C 57.64；H 8.45；N 11.09
c)10-[1-(羧甲基)-2-氧代-哌啶-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三(异丙基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Gd配合物
将12.6g(20mmol)在实施例25b中描述的配体溶解在200ml的水和80ml的异丙醇中，然后通过添加5ml的乙酸进行酸化。添加3.6g(10mmol)的氧化钆，并回流3小时。配位完成之后，用氨将pH设定为7.4并在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇/氨：20/20/1)。合并包含产物的部分并添加在IR-120_阳离子交换柱(H+形式)上。冷冻酸性洗脱物。
产率：11.7g(理论值的71％)无色粉末
水含量(Karl-Fischer)：8.1％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 46.08；H 6.44；Gd 20.11；N 8.96
实测值：C 46.34；H 6.41；Gd 19.99；N 8.91
类似地用12.6g(20mmol)在实施例25b中描述的配体以及3.73g(10mmol)的氧化镝替代氧化钆制备10-[1-(羧甲基)-2-氧代-哌啶-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三(异丙基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的DY配合物。
产率：10.8g(理论值的66％)无色粉末
水含量(Karl-Fischer)：7.6％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 45.77；H 6.40；Dy 20.64；N 8.90
实测值：C 46.01；H 6.46；Dy 20.34；N 8.91
实施例26
a)10-[1-(苄氧基羰基甲基)-2-氧代-哌啶-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三(环己基)-1，4，7-三(苄氧基羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将20.9g(50mmol)在实施例24b中作为中间产物的1-[1-(苄氧基羰基甲基)-2-氧代-哌啶-3-基]-1，4，7，10-四氮杂环十二烷和60ml(0.35mol)的N-乙基二异丙基胺在200ml二氯甲烷中的溶液添加至76.1g(0.2mol)的2-(三氟甲烷磺酰氧基)-2-环己基乙酸苄基酯(Qabar等人，Tetrahedron Letters(1998)，39(33)，5895)在400ml的二氯甲烷中的溶液内，在回流下搅拌6小时然后在室温下过夜。分别用500ml的水萃取3次，有机相在硫酸镁上干燥，然后蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇：20/1)。合并包含产物的部分然后蒸发浓缩。
产率：39.8g(理论值的72％)无色结晶粉末
元素分析：
计算值：C 72.60；H 8.09；N 6.32
实测值：C 72.89；H 7.98；N 6.27
b)10-[1-(羧甲基)-2-氧代-哌啶-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三(环己基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将33.3g(30mmol)实施例26a的标题化合物溶解在400ml的异丙醇中，与40ml的水混合，然后添加3g的钯催化剂(10％Pd/C)。在50℃下氢化8小时。过滤除去催化剂，然后真空蒸发滤液至干。
产率：22.4g(定量)无色粉末
元素分析：
计算值：C 62.63；H 8.76；N 9.36
实测值：C 62.77；H 8.71；N 9.29
c)10-[1-(羧甲基)-2-氧代-哌啶-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三(环己基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Gd配合物
将14.9g(20mmol)在实施例26b中描述的配体溶解在150ml的水和150ml的异丙醇中，然后通过添加5ml的乙酸进行酸化。添加3.6g(10mmol)的氧化钆，并回流8小时。配位完成之后，用氨重新将pH设定为7.4并在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇/氨：20/20/1)。合并包含产物的部分，然后蒸发至干。残留物用甲酸处理并蒸发至干多次，同时添加二氯甲烷，然后真空干燥至恒定重量。
产率：12.9g(理论值的68％)无色粉末。
水含量(Karl-Fischer)：7.6％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 51.92；H 6.93；Gd 17.43；N 7.76
实测值：C 52.09；H 6.88；Gd 17.21；N 7.77
实施例27
a)(3-溴-2-氧代-哌啶-1-基)苯甲酸苄基酯
将45.5g(0.2mol)的4-氨基苯甲酸苄基酯和30.6ml(0.22mol)的三乙基胺溶解在200ml的二氯甲烷中，然后在0℃下于45分钟内滴加至55.3g(0.2mol)的2，5-二溴戊酰氯(Okawara等人Chem.Pharm.Bull.(1982)，(30)，1225)在200ml二氯甲烷中的溶液内，在室温下搅拌18小时。在0℃下将反应混合物滴加至400ml的32％氢氧化钠和2g四丁基碳酸氢铵的水溶液(约15分钟)中，搅拌30分钟。然后分离各相，含水相分别用200ml的二氯甲烷萃取3次。在硫酸钠上干燥有机相，溶液蒸发至干并在硅胶上进行色谱纯制(二氯甲烷)。合并包含产物的部分然后蒸发浓缩。
产率：38.8g(理论值的50％)
元素分析：
计算值：C 58.78；H 4.67；N 3.61
实测值：C 59.01；H 4.50；N 3.59
b)10-[1-(4-苄氧基羰基苯基)-2-氧代-哌啶-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(苄氧基羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将26.6g(68.5mmol)的(3-溴-2-氧代-哌啶-1-基)苯甲酸苄基酯添加至31.2g(180mmol)的1，4，7，10-四氮杂环十二烷中，后者已溶解在300ml的氯仿内，然后在室温下搅拌过夜。添加250ml的水，分离有机相，然后分别用200ml的水洗涤2次。有机相在硫酸镁上干燥，然后真空蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：氯仿/甲醇/25％氨水＝10/5/1)。将如此得到的1-[1-(4-苄氧基羰基苯基)-2-氧代-哌啶-3-基]-1，4，7，10-四氮杂环十二烷(27.6g；57.5mmol；理论值的84％)和60ml(0.35mol)的N-乙基二异丙基胺在200ml二氯甲烷中的溶液添加至62.45g(0.2mol)的2-(三氟甲烷磺酰氧基)丙酸苄基酯(Kitazaki等人，Chem.Pharm.Bull.(1999)，47(3)，360)在400ml二氯甲烷中的溶液内，在回流下搅拌6小时，然后在室温下过夜。用500ml的水萃取3次，有机相在硫酸镁上干燥，然后蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇：20/1)。合并包含产物的部分并蒸发浓缩。
产率：39.4g(理论值的71％)无色结晶粉末
元素分析：
计算值：C 70.86；H 6.99；N 7.25
实测值：C 71.11；H 6.81；N 7.17
c)10-[1-(4-羧基苯基)-2-氧代-哌啶-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将29.0g(30mmol)实施例27b的标题化合物溶解在400ml的异丙醇中，与40ml的水混合，然后添加3g的钯催化剂(10％Pd/C)。在50℃下氢化8小时。过滤除去催化剂，然后真空蒸发滤液至干。
产率：18.1g(定量)无色粉末
元素分析：
计算值：C 57.51；H 7.16；N 11.56
实测值：C 57.72；H 7.11；N 11.50
d)10-[1-(4-羧基苯基)-2-氧代-哌啶-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Gd配合物
将12.1g(20mmol)在实施例27c中描述的配体溶解在200ml的水和80ml的异丙醇中，然后通过添加5ml的乙酸进行酸化。添加3.6g(10mmol)的氧化钆，并回流3小时。配位完成之后，用氨重新将pH设定为7.4并在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇/氨：20/20/1)。合并包含产物的部分并添加在IR-120_阳离子交换柱(H+形式)上。冷冻酸性洗脱物。
产率：11.4g(理论值的72％)无色粉末
水含量(Karl-Fischer)：7.1％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 45.84；H 5.31；Gd 20.69；N 9.22
实测值：C 45.99；H 5.26；Gd 20.55；N 9.21
实施例28
a)10-[1-(4-苄氧基羰基苯基)-2-氧代-哌啶-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三(异丙基)-1，4，7-三(苄氧基羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将24.0g(50mmol)在实施例27b中作为中间产物的1-[1-(4-苄氧基羰基苯基)-2-氧代-哌啶-3-基]-1，4，7，10-四氮杂环十二烷和60ml(0.35mol)的N-乙基二异丙基胺在200ml二氯甲烷中的溶液添加至68.1g(0.2mol)的2-(三氟甲烷磺酰氧基)-异戊酸苄基酯(Walker等人，Tetrahedron(1997)，53(43)，14591)在400ml二氯甲烷中的溶液内，在回流下搅拌6小时然后在室温下过夜。分别用500ml的水萃取3次，有机相在硫酸镁上干燥，然后蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇：20/1)。合并包含产物的部分然后蒸发浓缩。
产率：37.8g(理论值的72％)无色结晶粉末
元素分析：
计算值：C 72.04；H 7.58；N 6.67.
实测值：C 72.32；H 7.46；N 6.59.
b)10-[1-(4-羧基苯基)-2-氧代-哌啶-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三(异丙基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将31.5g(30mmol)实施例28a的标题化合物溶解在400ml的异丙醇中，与40ml的水混合，然后添加3g的钯催化剂(10％Pd/C)。在50℃下氢化8小时。过滤除去催化剂，然后真空蒸发滤液至干。
产率：20.7g(定量)无色粉末
元素分析：
计算值：C 60.94；H 8.04；N 10.15
实测值：C 60.87；H 8.05；N 10.11
c)10-[1-(4-羧基苯基)-2-氧代-哌啶-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三(异丙基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Gd配合物
将13.8g(20mmol)在实施例28b中描述的配体溶解在200ml的水和80ml的异丙醇中，然后通过添加5ml的乙酸进行酸化。添加3.6g(10mmol)的氧化钆，并回流3小时。配位完成之后，用氨将pH设定为7.4并在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇/氨：20/20/1)。合并包含产物的部分并添加在IR-120_阳离子交换柱(H+形式)上。冷冻酸性洗脱物。
产率：12.0g(理论值的68％)无色粉末.
水含量(Karl-Fischer)：7.5％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 49.80；H 6.21；Gd 18.63；N 8.30
实测值：C 49.99；H 6.17；Gd 18.51；N 8.21
类似地用13.8g(20mmol)在实施例28b中描述的配体以及3.73g(10mmol)的氧化镝替代氧化钆得到10-[1-(4-羧基苯基)-2-氧代-哌啶-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三(异丙基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4-，7，10-四氮杂环十二烷的Dy配合物。
产率：12.4g(理论值的70％)无色粉末
水含量(Karl-Fischer)：7.5％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 49.50；H 6.17；Dy 19.13；N 8.25
实测值：C 49.77；H 6.18；Dy 18.89；N 8.27
实施例29
a)10-[1-(4-苄氧基羰基苯基)-2-氧代-哌啶-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三(环己基)-1，4，7-三(苄氧基羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将24.0g(50mmol)在实施例27b中作为中间产物的1-[1-(4-苄氧基羰基苯基)-2-氧代-哌啶-3-基]-1，4，7，10-四氮杂环十二烷和60ml(0.35mol)的N-乙基二异丙基胺在200ml二氯甲烷中的溶液添加至76.1g(0.2mol)的2-(三氟甲烷磺酰氧基)-2-环己基乙酸苄基酯(Qabar等人，Tetrahedron Letters(1998)，39(33)，5895)在400ml二氯甲烷中的溶液内，在回流下搅拌6小时然后在室温下过夜。分别用50ml的水萃取3次，有机相在硫酸镁上干燥，然后蒸发至干。残留物在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇：20/1)。合并包含产物的部分然后蒸发浓缩。
产率：40.9g(理论值的70％)无色结晶粉末
元素分析：
计算值：C 73.88；H 7.84；N 5.98
实测值：C 74.12；H 7.69；N 5.89
b)10-[1-(4-羧基苯基)-2-氧代-哌啶-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三(环己基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷
将35.1g(30mmol)实施例29a的标题化合物溶解在400ml的异丙醇中，与40ml的水混合，然后添加3g的钯催化剂(10％Pd/C)。在50℃下氢化8小时。过滤除去催化剂，并蒸发滤液至干。
产率：24.3g(定量)无色粉末
元素分析：
计算值：C 65.24；H 8.34；N 8.65
实测值：C 65.48；H 8.22；N 8.60
c)10-[1-(4-羧基苯基)-2-氧代-哌啶-3-基]-1，4，7-α，α′，α″-三(环己基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷的Gd配合物
将16.2g(20mmol)在实施例29b中描述的配体溶解在150ml的水和150ml的异丙醇中，然后通过添加5ml的乙酸进行酸化。添加3.6g(10mmol)的氧化钆，并回流8小时。配位完成之后，用氨重新将pH设定为7.4并在硅胶上进行色谱纯制(流动剂：二氯甲烷/甲醇/氨：20/20/1)。合并包含产物的部分，然后蒸发至干。残留物用甲酸处理并蒸发至干多次，同时添加二氯甲烷，然后真空干燥至恒定重量。
产率：13.6g(理论值的68％)无色粉末
水含量(Karl-Fischer)：7.5％
元素分析(相对于无水物质)：
计算值：C 54.81；H 6.69；Gd 16.31；N 7.26
实测值：C 55.11；H 6.57；Gd 16.09；N 7.24
实施例30-90
实施例30-90描述了上述钆配合物与生物分子的结合物。根据以下总操作指南I-IV制备这些结合物。结果总结在表1中。在此，“AAV”代表总操作指南，“ACTH”代表肾上腺皮质激素，而“RP-18”是指“反相”固定色谱相。每个生物分子中配合物的数量用ICP(诱导偶联等离子原子发射光谱，inductively coupled plasma atomic emissionspectroscopy)测定。
总操作指南(AAV)I：白蛋白-酰胺结合物
将3mmol的Gd配合物酸溶解在15ml的DMF中，与380mg(3.3mmol)的N-羟基琥珀酰亚胺和681mg的二环己基碳二亚胺混合，同时用冰冷却，然后在冰中预活化1小时。在30分钟内将活性酯混合物滴加至16.75g(0.25mmol)的牛血清白蛋白(BSA)在150ml磷酸缓冲液(pH 7.4)中的溶液内并在室温下搅拌2小时。过滤所得溶液，用AMICON_YM30(截至30000Da)；滤液进行超滤，保留物在Sephadex_G50柱上进行色谱纯制，然后冷冻产物部分。
总操作指南(AAV)II：白蛋白-马来酰亚胺结合物
将0.0438mmol的Gd配合物马来酰亚胺在1ml DMF中的溶液添加至0.84g(0.0125mmol)的牛血清白蛋白(BSA)中，后者已溶解在15ml的磷酸盐缓冲液(pH 7.4)中，在室温下搅拌1小时。过滤所得溶液，用AMICON_YM30(截至30000Da)；滤液进行超滤，保留物在Sephadex_G50柱上进行色谱纯制，然后冷冻产物部分。
总操作指南(AAV)III：酰胺结合物的制备
将3mmol的Gd配合物酸溶解在15ml的DMF中，与380mg(3.3mmol)的N-羟基琥珀酰亚胺和681mg的二环己基碳二亚胺混合，同时用冰冷却，然后在冰中预活化1小时。将活性酯混合物滴加至2.5mmol的胺组分在15-150ml DMF中的溶液内，然后在室温下搅拌过夜。所得过滤并在硅胶上进行色谱纯制。
总操作指南(AAV)IV：马来酰亚胺基-SH结合物的制备
将3mmol的Gd配合物马来酰亚胺在15ml DMF中的溶液滴加至2.5mmol的SH组分在15-150ml DMF中的溶液内，在室温下搅拌1小时。所得溶液在硅胶上进行色谱纯制。
                                                 表1
  实施例   Gd-配合物产物(实施例号)   与以下物质结合   来源   AAV   每个生物分子的配合物数   说明   产率(％)
  30   1   BSA   Sigma   I   3.7   -   定量
  31   2   BSA   Sigma   I   6.1   -   定量
  32   3   BSA   Sigma   I   2.9   -   定量
  33   4   BSA   Sigma   I   3.5   -   定量
  34   5   BSA   Sigma   I   4.2   -   定量
  35   6   BSA   Sigma   I   6.5   -   定量
  36   7   BSA   Sigma   I   5.0   -   定量
  37   16   BSA   Sigma   II   0.71   -   定量
  38   17   BSA   Sigma   II   0.55   -   定量
  39   8   BSA   Sigma   I   3.0   -   定量
  40   9   BSA   Sigma   I   4.7   -   定量
  41   10   BSA   Sigma   I   5.1   -   定量
  42   11   BSA   Sigma   I   2.7   -   定量
  43   12   BSA   Sigma   I   4.0   -   定量
  44   13   BSA   Sigma   I   3.3   -   定量
                                          表1(续)
  45   14   BSA   Sigma   I   5.8 -   定量
  46   15   BSA   Sigma   I   4.6 -   定量
  47   18   BSA   Sigma   I   3.7 -   定量
  48   19   BSA   Sigma   I   4.1 -   定量
  49   20   BSA   Sigma   I   2.8 -   定量
  50   21   BSA   Sigma   I   3.5 -   定量
  51   22   BSA   Sigma   I   3.3 -   定量
  52   23   BSA   Sigma   1   2.9 -   定量
  53   24   BSA   Sigma   I   4.0 -   定量
  54   25   BSA   Sigma   I   3.5 -   定量
  55   26   BSA   Sigma   I   3.0 -   定量
  56   27   BSA   Sigma   I   3.9 -   定量
  57   28   BSA   Sigma   I   3.1 -   定量
  58   29   BSA   Sigma   I   3.4 -   定量
  59   11   (D-Lys16)-ACTH(1-24人)   BACHEM   I   2.0 -   定量
  60   12   ACTH(1-17)   BACHEM   I   1.7 -   定量
                                         表1(续)
  61   14   H-β-Ala-Phe   BACHEM   III   1.0   在RP-18上纯制   95
  62   8   抗炎肽2   BACHEM   I   1.0   -   定量
  63   9   L-肌肽   BACHEM   III   1.0   在RP-18上纯制   97
  64   16   同谷胱甘肽   BACHEM   IV   1.0   在RP-18上纯制   94
  65   17   脒基-Cys-OH   BACHEM   IV   1.0   在RP-18上纯制   93
  66   8   H-DL-d-羟基-DL-Lys-OH   BACHEM   III   1.0   在RP-18上纯制   85
  67   7   H-β-Ala-Lys-OH   BACHEM   III   1.0   在RP-18上纯制   87
  68   16   H-Arg-Gly-Asp-Cys-OH   BACHEM   III   1.0   在RP-18上纯制   91
  69   9   H-Asp-Leu-Trp-Gln-Lys-OH   BACHEM   III   1.0   在RP-18上纯制   94
  70   12   H-Ala-His-Lys-OH   BACHEM   III   2.0   在RP-18上纯制   91
  71   13   内皮肽-2(人)   BACHEM   I   0.87   -   定量
  72   14   人血清白蛋白   BACHEM   I   5.1   -   定量
  73   7   人血清白蛋白   BACHEM   I   3.1   -   定量
  74   8   人血清白蛋白   BACHEM   I   2.3   -   定量
  75   17   硫代鸟苷   Aldrich   IV   1.0   在RP-18上纯制   96
  76   5   6-氨基青霉素酸   Aldrich   III   1.0   在RP-18上纯制   92
                                      表1(续)
  77   11   4-氨基蝶酰谷氨酸   Aldrich   III   1.0   在RP-18上纯制   65
  78   4   2-氨基-嘌呤硫醇   Aldrich   IV   1.0   在RP-18上纯制   94
  79   12   5-氮杂胞苷   Aidrich   III   1.0   在RP-18上纯制   96
  80   17   4，5-二氨基-2，6-二巯基嘧啶   Aldrich   IV   1.0   在RP-18上纯制   71
  81   13   丝裂霉素C   Aldrich   III   1.0   在RP-18上纯制   81
  82   12   胞壁酸   Aldrich   III   1.0   在RP-18上纯制   92
  83   6   嘌呤霉素   SIGMA   III   1.0   在RP-18上纯制   90
  84   11   多柔比星   SIGMA   III   1.0   在RP-18上纯制   89
  85   12   大观霉素   SIGMA   III   1.0   在RP-18上纯制   88
  86   4   链霉素   SIGMA   III   1.0   在RP-18上纯制   62
  87   14   新霉素B   SIGMA   III   1.0   在RP-18上纯制   52
  88   8   制霉菌素   SIGMA   III   1.0   在RP-18上纯制   72
  89   3   潮霉素   SIGMA   III   1.0   在RP-18上纯制   71
  90   2   氨苄西林   SIGMA   III   1.0   在RP-18上纯制   42
实施例91
在本实施例中，比较实施例30-38之结合物的弛豫性和对比物质的弛豫性。使用以下物质作为对比物质：以下式的Gd-DTPA(1)
Figure C0281456900971
以及以下式的Gd-GlyMeDOTA(2)
Figure C0281456900972
它们分别与牛血清白蛋白(BSA)反应。
测量分别是于37℃和20MHz频率下在水溶液和血浆中进行的。结果见下表2，其中所标明的每mol钆的弛豫性是由测量值计算的。
                                       表2
  实施例   Gd-配合物(实施例号)   Gd数/BSA   R1(H2O)(L/mmol-s)   R1(血浆)(L/mmol-s)
  30   1   3.7   22.1   25.3
  31   2   6.1   29.8   35.7
  32   3   2.9   38.2   51.5
  33   4   3.5   27.1   29.7
  34   5   4.2   20.0   22.4
  35   6   6.5   23.2   25.8
  36   7   5.0   31.1   37.4
  37   16   0.71   38.0   38.3
  38   17   0.55   40.6   41.4
  对比物质1   Gd-DTPA   36   13.39   13.97
  对比物质2   Gd-GlyMeDOTA   -   18.3   20.8
该实施例说明，根据本发明的结合物与对比物质相比，尽管每生物分子中的钆原子数低，但却具有足以令人惊奇地高的弛豫性。与对比物质2相比，通过特定配位大环化合物可提高弛豫性。

Claims (17)

1、式I的结合物以及它们的盐：
Figure C028145690002C1
其中：
Z代表氢原子或至少两个Z代表金属离子等价物，
B代表氢原子或C1-4烷基，
R代表氢原子或者直链、支链或环状、饱和或不饱和的C1-10烷基或芳基，
它们可任选地被羧基、-SO3H或-PO3H2取代，而且C1-10烷基的烷基链任选地包含芳基和/或1-2个氧原子，其条件是：基团B和R不同时代表氢原子，
A代表直链或支链、饱和或不饱和C1-30烃链，该烃链任选包含1-5个氧原子、1-5个氮原子和/或1-5个-NR′基团，其中R′与R的定义相同，但是可独立地选择，该烃链任选地被1-3个羧基、1-3个-SO3H、1-3个-PO3H2和/或1-3个卤原子取代，其中任选1-3个碳原子以羰基形式存在，所述烃链或该链的-部分设置成环状，而且其构型是X′通过至少3个原子连接在与A键接的氮原子上，X′代表可参与与生物分子反应的基团X，以及
Bio代表生物分子基团，
其条件是：如果B是氢原子而且R是C1-4烷基，则A不代表以下基团：
其中R3是氢原子或C1-4烷基，D是饱和或不饱和、直链或支链C1-4亚烷基，该亚烷基任选地插有羰基或者被羰基取代，而且D键合在X上。
2、如权利要求1所述的结合物，其中R是氢原子、直链或者支链C1-10烷基、环己基、-CH2-COOH、-C(CH3)2-COOH、苯基或者式-(CH2)m-(O)n-(亚苯基)p-Y表示的基团，其中m是1-5的整数，n是0或1，p是0或1，而Y是氢原子、甲氧基、羧基、-SO3H或-PO3H2。
3、如权利要求2所述的结合物，其中如果B是氢原子，R则是异丙基、异丁基、叔丁基、直链或支链C5-10烷基、环己基、-CH2-COOH、-C(CH3)2-COOH、苯基或式-(CH2)m-(O)n-(亚苯基)p-Y表示的基团，其中m是1-5的整数，n是0或1，p是0或1，而Y是氢原子、甲氧基、羧基、-SO3H或-PO3H2。
4、如权利要求3所述的结合物，其中如果B是氢原子，则R是异丙基、环己基或苯基。
5、如前述权利要求之一所述的结合物，其中A代表基团A′-U，其中A′连接在大环的氮原子上，而U连接在X′上，并且A′代表：
(a)-个键，
(b)-CH(CO2H)-，
(c)以下式的基团：
Figure C028145690004C1
其中Q代表氢原子、任选地被羧基取代的C1-10烷基，或者代表芳基，其任选被羧基、C1-15烷氧基、芳氧基或卤原子取代，而R′与权利要求1中R的定义相同，或者
(d)以下式的基团：
其中o是0或1，而且该环任选地与苯环稠合，该苯环如果存在，可被甲氧基或羧基、-SO3H或-PO3H2取代，在以上基团(c)和(d)中，符号 表示的位置是与相邻基团连接的位置，位置α是连接在大环的氮原子上，而位置β是连接在U上，以及
U代表任选包含1-3个氧原子、1-3个氮原子和/或1-3个-NR″基团的直链或支链、饱和或不饱和的C1-30烃链，其中R″与权利要求1中R的定义相同，而且任选1-3个碳原子为羰基的形式，该烃链或其一部分设置成环状，其条件是A′和U在一起的构型必须使X′通过至少3个原子连接在与A′连接的氮原子上。
6、如权利要求5所述的结合物，其中对于A′，以下式的基团
Figure C028145690005C1
选自于-C(CH3)H-CO-NH-、-C(苯基)H-CO-NH-以及-C(对十二烷氧基苯基)H-CO-NH-。
7、如权利要求5所述的结合物，其中对于A′，以下式的基团
Figure C028145690005C2
选自于以下组中：
Figure C028145690005C3
其中R1是-OCH3、-CO2H、-SO3H或-PO3H2。
8、如权利要求5所述的结合物，其中U选自于-CH2-、-(CH2)5-、-(CH2)10-、-亚苯基-O-CH2-、-亚苯基-O-(CH2)3-、-亚苯基-O-(CH2)10-、-CH2-亚苯基-、-亚环己基-O-CH2-、-亚苯基-、-C(苯基)H-、-CH2-亚吡啶基-O-CH2-、-CH2-亚吡啶基-、和-CH2-CO-NH-CH2-CH2-。
9、如权利要求1所述的结合物，其中X′为X基团的定义，而X选自于羧基、活化羧基、氨基、异氰酸基、硫代异氰酸基、肼、半卡巴肼、硫代半卡巴肼、氯乙酰胺、溴乙酰胺、碘乙酰胺、酰基氨基、混合酸酐、叠氮化物、氢氧化物、磺酰氯、碳二亚胺或者以下式的基团：
其中Hal代表卤素。
10、如权利要求9所述的结合物，其中所述活化羧基选自于以下组中：
11、如权利要求1所述的结合物，其是生物分子与以下化合物的结合物：
10-(4-羧基-1-甲基-2-氧代-3-氮杂丁基)-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷，
10-(4-羧基-1-甲基-2-氧代-3-氮杂丁基)-1，4，7-α，α′，α″-三(异丙基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷，
10-(4-羧基-1-甲基-2-氧代-3-氮杂丁基)-1，4，7-α，α′，α″-三(环己基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷，
10-(4-(叔丁氧基羰基-1-苯基-2-氧代-3-氮杂丁基)-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷，
10-[α-(4-(乙氧基羰基甲氧基)苯基)-甲氧基羰基甲基]-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷，
10-[α-(4-(乙氧基羰基丙氧基)苯基)-甲氧基羰基甲基]-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷，
10-[α-(4-乙氧基羰基癸基氧基)苯基]-甲氧基羰基甲基)-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷，
10-(p-羧基苄基)-1，4，7-α，α′，α″-三甲基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷，
10-(p-羧基苄基)-1，4，7-α，α′，α″-三(异丙基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷，
10-(p-羧基苄基)-1，4，7-α，α′，α″-三(环己基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷，
10-(p-羧基苄基)-1，4，7-α，α′，α″-三苯基-1，4，-7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷，
10-(4-(叔丁氧基羰基-1-苯基-2-氧代-3-氮杂丁基)-1，4，7-α，α′，α″-三苯基-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷，
10-(4-羧基-2-氧代-3-氮杂丁基)-1，4，7-α，α′，α″-三(异丙基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷，
10-(4-羧基-2-氧代-3-氮杂丁基)-1，4，7-α，α′，α″-三(环己基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷，
10-(4-羧基-1-甲基-2-氧代-3-氮杂丁基)-2，5，8，11-四甲基-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-1，4，7-三乙酸-三叔丁基酯，
10-[8-(N-马来酰亚胺基)-1-甲基-2，5-二氧代-3，6-二氮杂辛基]-1，4，7-α，α′，α″-三(异丙基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷，以及
10-[8-N-马来酰亚胺基]-1-甲基-2，5-二氧代-3，6-二氮杂辛基)-1，4，7-α，α′，α″-三(环己基)-1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷。
12、如权利要求1所述的结合物，其中所述生物分子选自于以下组中：生物聚合物，蛋白质，合成改性的生物聚合物，碳水化合物，抗体，DNA和RNA片段，β-氨基酸，用于转运入细胞中的载体胺，生物胺，药物，肿瘤制剂，针对生物目标的合成聚合物，甾体，前列腺素，紫杉醇及其衍生物，内皮肽，生物碱，叶酸及其衍生物，生物活性脂质、脂肪、脂肪酸酯、合成改性的甘油单、二和三酯，在表面衍生的脂质体，由天然脂肪酸或全氟烷基化合物组成的胶束，卟啉、texaphrines、增链卟啉，细胞色素，抑制剂，神经酰胺酶，神经肽，免疫调节剂，内切糖苷酶，被酶——钙调蛋白激酶、酪蛋白激酶II、谷胱甘肽-S转移酶、肝素酶、基质-金属蛋白酶、β-胰岛素受体激酶、UDP-半乳糖4-差向异构酶、岩藻糖苷酶、G蛋白、半乳糖苷酶、糖苷酶、糖基转移酶和木糖苷酶攻击的底物，抗生素，维生素，激素，DNA嵌入剂，核苷，核苷酸，凝集素，维生素B12，Lewis X，补骨脂素，二烯三烯抗生素，carbacyclins，VEGF，促生长素抑制素及其衍生物，生物素衍生物，抗激素，肿瘤特异性蛋白及合成药剂，在身体的酸性和碱性区域中累积的聚合物，肌红蛋白，脱辅基红蛋白，神经递质肽，肿瘤坏死因子，在炎症组织中累积的肽，血池剂，阴离子和阳离子转移蛋白，聚酯、聚酰胺和聚磷酸酯。
13、如权利要求1所述的结合物，其中基团Z中至少2个代表原子序数为21-29、31、32、37-39、42-44、46、47、49、58-71、75、77、82或83的放射性或顺磁性元素的金属离子等价物。
14、制备式I结合物的方法，
其中Z、B、R、A、X′和Bio与权利要求1中的定义相同，条件是：B和R不同时代表氢原子，而且如果B是氢原子且R是C1-4烷基，则A不代表以下基团：
Figure C028145690010C1
其中R3是氢原子或C1-4烷基，D是饱和或不饱和、直链或支链C1-4亚烷基，该亚烷基任选地插有羰基或者被羰基取代，而且D键合在X上；所述方法是，式II的化合物
其中Z、B、R和A如上所定义，而X代表能够参与与生物分子反应的基团，与生物分子反应，然后任选地按照已知的方法与所希望元素的至少一种金属氧化物或金属盐反应，仍然存在的酸性氢原子接着任选完全或者部分地被无机和/或有机碱、氨基酸或氨基酸酰胺的阳离子取代。
15、一种药物，其包含至少一种如权利要求13所述的生理相容性结合物以及任选的制剂学中通常使用的添加剂。
16、如权利要求13所述的结合物在制备用于NMR诊断或放射诊断或放射治疗的药物中的应用。
17、用于制备放射药物的试剂盒，其包括：
(a)根据权利要求1-12之一的结合物，其中Z是氢，而且其条件是：如果B是氢原子且R是C1-4烷基，则A也可代表以下基团：
其中R3和D与权利要求1中的定义相同，以及
(b)原子序数为26、27、29、31、32、37-39、43、46、47、49、61、62、64、67、70、71、75、77、82和83的放射性元素的化合物。
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