DE19816370B4

DE19816370B4 - Substituierte Mangan-D02A-Komplexe, diese enthaltende diagnostische Mittel und ihre Verwendung

Info

Publication number: DE19816370B4
Application number: DE1998116370
Authority: DE
Inventors: Johannes Dr. Platzek; Bernd Dr. Radüchel
Original assignee: Schering AG
Current assignee: Bayer Pharma AG
Priority date: 1998-04-03
Filing date: 1998-04-03
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2018-04-04
Also published as: DE19816370A1

Abstract

Verbindungen der allgemeinen Formel I

worin
R¹ für eine geradkettige oder verzweigte C₂-C₄-Alkylkette, die mit 1 bis 3 OH-Gruppen substituiert ist und
R² für ein Wasserstoffatom oder den Rest R¹ steht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft den in den Patentansprüchen gekennzeichneten Gegenstand, d.h. substituierte Mangan-1.4.7.10-Tetraazacyclododecan-1,7-diessigsäuren (DO2A), diese Verbindungen enthaltende diagnostische Mittel und ihre Verwendung als NMR-Diagnostika.
Metallkomplexe sind schon zu Beginn der 50er Jahre als Kontrastmittel für die Radiologie in Betracht gezogen worden. Die damals eingesetzten Verbindungen waren aber derart toxisch daß eine Verwendung beim Menschen nicht in Betracht kam. Es war daher durchaus überraschend, daß sich bestimmte Komplexsalze als ausreichend verträglich erwiesen haben, so daß eine routinemäßige Anwendung am Menschen für diagnostische Zwecke in Erwägung gezogen werden konnte. Als erster Vertreter dieser Substanzklasse hat sich das in der europäischen Patentanmeldung mit der Publikationsnummer 71564 beschriebene Dimegluminsalz des Gd DTPA (Gadolinium-III-Komplex der Diethylentriaminpentaessigsäure) als Kontrastmittel für die Kernspintomographie bisher in der klinischen Prüfung an über 10 Mio. Patienten sehr gut bewährt.
Ein wesentlicher Grund für die gute Verträglichkeit von Gd DTPA in der klinischen Anwendung liegt in der hohen Wirksamkeit bei der Kernspintomographie, insbesondere bei vielen Hirntumoren. Wegen seiner guten Wirksamkeit kann Gd DTPA mit 0,1 mmol/kg Körpergewicht sehr viel niedriger dosiert werden als beispielsweise Röntgenkontrastmittel in vielen Röntgenuntersuchungen.
Als weiterer Vertreter der Komplexsalze hat sich das in der deutschen Patentanmeldung 34 01 052 beschriebene Megluminsalz des Gd DOTA (Gadolinium-III-Komplex der 1,4,7,10-Tetraazacyclododecan-tetraessigsäure) für diagnostische Zwecke bewährt.
Nun besteht aber der Wunsch, Chelate auch höher dosiert einzusetzen. Das ist besonders zum Nachweis bestimmter Erkrankungen außerhalb des Zentralnervensystems mit Hilfe der Kernspintomographie (NMR-Diagnostik), ganz besonders aber bei der Verwendung von Chelaten als Röntgenkontrastmittel, der Fall.
Um dabei die Volumenbelastung des Körpers möglichst gering zu halten, ist es notwendig, hochkonzentrierte Chelatlösungen zu verwenden. Die bisher bekannten Chelate sind vor allem wegen ihrer zu hohen Osmolalität dafür wenig geeignet.
Es besteht daher ein Bedarf an Chelaten, die eine geringere Osmolalität als die vorbekannten Chelate aufweisen. Gleichzeitig müssen jedoch die Voraussetzungen für die Anwendung dieser Verbindungen am Menschen bezüglich des Abstands zwischen der wirksamen und der im Tierversuch toxischen Dosis (die therapeutische Breite), der Organspezifität, der Stabilität, der kontrastverstärkenden Wirkung, der Verträglichkeit sowie dar Löslichkeit der Komplexverbindungen erfüllt sein.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, diese Verbindungen und Mittel zur Verfügung zu stellen, sowie ein möglichst einfaches Verfahren zu ihrer Herstellung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung erfüllt.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen werden durch die allgemeine Formel I beschrieben
worin
R¹ für eine geradkettige oder verzweigte C₂-C₄-Alkylkette, die mit 1 bis 3 OH-Gruppen substituiert ist und R² für ein Wasserstoffatom oder den Rest R¹ steht.
Bevorzugte Reste R¹ bzw. R² sind die Gruppen -CH₂CH₂OH, -CH₂CH(OH)CH₃, -CH₂CH(OH)CH₂OH, -CH₂CH(OH)CH(OH)CH₂OH, -CH(CH₂OH)CH(OH)CH₂OH, bzw. im Falle von R² zusätzlich das Wasserstoffatom.
Die erfindungsgemäßen Komplexverbindungen und die aus ihnen bereiteten Lösungen erfüllen die genannten Anforderungen in überraschender Weise. Sie besitzen eine verringerte Osmolalität sowie eine günstigere therapeutische Breite und/oder Stabilität und Lagerfähigkeit der chemischen Bestandteile der Lösung und/oder Organspezifität und/oder kontrastverstärkende Wirkung (z.B. Relaxivität) und/oder Verträglichkeit (z.B. geringere kardiovaskuläre oder allergieartige Nebenwirkungen) und Wasserlöslichkeit als die bisher gebräuchlichen Diagnostika sowie die in der als nächstliegenden Stand der Technik anzusehenden EP 299 795 (es werden hier DO2A Derivate beansprucht, allerdings nicht beispielhaft belegt) beanspruchten Verbindungen. Die nachfolgende Tabelle zeigt, daß die erfindungsgemäßen Verbindungen gegenüber der bevorzugten Verbindung aus EP 299 795 – dies ist das Handelsprodukt ProHance^TM – deutlich bessere Verträglichkeit aufweisen.
Tabelle Akute LD₅₀ (Maus; mmol/kg; i.v.; Konzentration 0,5 Mol/I)
Sie eröffnen daher die Möglichkeit, Untersuchungen mit höherer Dosierung durchzuführen.
Auch ohne spezifische Maßnahmen erlaubt ihre Pharmakokinetik die Verbesserung der Diagnose zahlreicher Erkrankungen. Die Komplexe werden zum größten Teil unverändert und rasch wieder ausgeschieden.
Die praktische Anwendung der neuen Komplexe und Komplexbildner wird auch durch deren günstige chemische Stabilität erleichtert.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Verbindungen ist die relativ geringe Toxizität des verwendeten Mangan-Ions.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen erfolgt nach den in den experimentellen Beispielen angegebenen Vorschriften. Sie können aber auch ausgehend von DO2A (s. Synthesis 1997, 759) durch Alkylierung nach den dem Fachmann bekannten Verfahren hergestellt werden.
Die Einführung des Manganions erfolgt in Wasser und/oder niederen Alkoholen (wie Methanol, Ethanol oder Isopropanol) mit z.B. Manganoxid (s. z.B. EP 394 394 ), Mangancarbonat, Manganhydroxid, Manganacetat, Manganchlorid, vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 40 und 100 °C (siehe auch DE OS 3401052 ). Die Reinigung kann durch Ionenaustauscherbehandlung, RP-Chromatographie oder Kristallisation aus niederen Alkoholen erfolgen.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen diagnostischen Mittel erfolgt ebenfalls in an sich bekannter Weise, indem man die erfindungsgemäßen Komplexverbindungen – gegebenenfalls unter Zugabe der in der Galenik üblichen Zusätze – in wäßrigem Medium suspendiert oder löst und anschließend die Suspension oder Lösung gegebenenfalls sterilisiert. Geeignete Zusätze sind beispielsweise physiologisch unbedenkliche Puffer (wie zum Beispiel Tromethamin), Zusätze von Komplexbildnern oder schwachen Komplexen (wie zum Beispiel Diethylentriaminpentaessigsäure) oder – falls erforderlich – Elektrolyte wie zum Beispiel Natriumchlorid oder – falls erforderlich – Antioxidantien wie zum Beispiel Ascorbinsäure.
Sind für die enterale Verabreichung oder andere Zwecke Suspensionen oder Lösungen der erfindungsgemäßen Mittel in Wasser oder physiologischer Salzlösung erwünscht, werden sie mit einem oder mehreren in der Galenik üblichen Hilfsstoffen) [zum Beispiel Methylcellulose, Lactose, Mannit] und/oder Tensiden) [zum Beispiel Lecithine, Tween^®, Myrj^®] und/oder Aromastoff(en) zur Geschmackskorrektur [zum Beispiel ätherischen Ölen] gemischt.
Prinzipiell ist es auch möglich, die erfindungsgemäßen diagnostischen Mittel auch ohne Isolierung der Komplexe herzustellen. In jedem Fall muß besondere Sorgfalt darauf verwendet werden, die Chelatbildung so vorzunehmen, daß die erfindungsgemäßen Verbindungen praktisch frei sind von nicht komplexierten toxisch wirkenden Metallionen.
Dies kann beispielsweise mit Hilfe von Farbindikatoren wie Xylenolorange durch Kontrolltitrationen während des Herstellungsprozesses gewährleistet werden. Die Erfindung betrifft daher auch Verfahren zur Herstellung der Komplexverbindungen. Als letzte Sicherheit bleibt eine Reinigung des isolierten Komplexes.
Die erfindungsgemäßen diagnostischen Mittel enthalten vorzugsweise 1 μMol–1 Mol/I der Komplexe und werden in der Regel in Mengen von 0,0001–5 mMol/kg, vorzugsweise 0,005–0,5 mMol/kg dosiert. Sie sind zur enteralen und parenteralen Applikation bestimmt.
Details der Anwendung werden zum Beispiel in H.-J. Weinmann et al., Am. J. of Roentgenology 142, 619 (1984) diskutiert.
Besonders niedrige Dosierungen (unter 1 mg/kg Körpergewicht) von organspezifischen NMR-Diagnostika sind zum Beispiel zum Nachweis von Tumoren und von Herzinfarkt einsetzbar.
Die nachfolgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung des Erfindungsgegenstandes.
Beispiel 1
a) 4-Formamido-10-(6-hydroxy-2,2-dimethyl-1,3-dioxepan-5-yl)-1,4,7,10-tetraazacyclododecan
Zu 20,0 g (116,1 mmol) 1,4,7,10 Tetraazacyclododecan in 200 ml absolutem Toluol gibt man 15,9 g (133,5 mmol) Dimethylformamid-dimethylacetal (unter Stickstoff). Man erwärmt langsam zum Rückfluß und destilliert dabei das Lösungsmittel teilweise ab. Anschließend tropft man unter einer Stickstoffatmosphäre 20,1 g (139,32 mmol) 4,4-Dimethyl-3,5,8-trioxabicyclo-(5.1.0)-octan zu und erwärmt langsam (1 Stunde) auf 130°C. Man rührt 12 Stunden bei 120°C. Es wird auf Raumtemperatur abgekühlt und eine Mischung aus 120 ml Methanol/30 ml Wasser zugegeben. Anschließend wird eine Stunde bei Raumtemperatur gerührt. Man dampft im Vakuum ein und chromatographiert den Rückstand an Kieselgel (Laufmittel=Methyl-tert.-butylether/Methanol/aqu. konz. Ammoniak= 15/5/1). Nach Eindampfen der Hauptfraktionen erhält man 32,39 g (81 % d.Th.) eines zartgelben, zähen Öls, das beim Stehenlassen kristallisiert.
Analyse (bezogen auf wasserfreie Substanz):
ber.: C 55,79 H 9,36 N 16,27
gef.: C 55,82 H 9,29 N 16,20
b) 4-Formamido-10-(6-hydroxy-2,2-dimethyl-1,3-dioxepan-5-yl)-1,7-diessigsäure-di-tert.-butylester-1,4,7,10-tetraazacyclododecan
20 g (58,06 mmol) der Titelverbindung aus Beispiel 1a werden in 300 ml Acetonitril gelöst und 30,77 g (290,3 mmol) Natriumcarbonat zugegeben. Man gibt 28,3 g (145 mmol) Bromessigsäure-tert.-butylester zu und rührt 12 h bei 50°C. Die Salze werden abfiltriert und das Filtrat im Vakuum zur Trockne eingeengt. Der Rückstand wird an Kieselgel gereinigt (Laufmittel: Dichlormethan/Methanol= 20:1).
Ausbeute: 25,94 g (78 % d. Th.) eines farblosen Öls, das beim Stehenlassen kristallisiert
Elemtaranalyse:
ber.: C 58,72 H 9,15 N 9,78
gef.: C 58,91 H 9,32 N 9,65
c) Mangan-Komplex von 10-(1-Hydroxymethyl-2,3-dihydroxypropyl)-1,4,7,10-tetraazacyclododecan-1,7-diessigsäure
15 g (26,2 mmol) der Titelverbindung aus Beispiel 1b werden in 200 ml 15 %iger wässriger Salzsäure gelöst und 24 h auf 80°C erhitzt. Man dampft im Vakuum zur Trockne ein, nimmt den Rückstand in 150 ml Wasser auf und stellt durch Zugabe von 5 %iger aqu. Natronlauge auf pH 2,5. Anschließend gibt man 3,10 g (27 mmol) Mangan(II)-carbonat zu und rührt 3 Stunden bei 80°C. Man dampft im Vakuum zur Trockne ein und chromatographiert den Rückstand an RP-18 (Laufmittel= Gradient aus Acetonitril/Wasser).
Ausbeute: 9,91 g (85 % der Theorie) eines amorphen Pulvers
Wassergehalt: 9,3 %
Elemtaranalyse (berechnet auf wasserfreie Substanz):
ber.: C 43,15 H 6,79 N 12,58 Mn 12,34
gef.: C 43,03 H 6,91 N 12,37 Mn 12,15
Beispiel 2
a) 1,7-Bis(tert.-butyloxycarbonylmethyl)-4,10-bis(6-hydroxy-2,2-dimethyl-1,3-dioxepan-5-yl)-1,4,7,10-tetraazacyclododecan
Zu einer Lösung von 5 g (12,48 mmol) 1,7-Bis(tert.-butyloxycarbonylmethyl-1,4,7,10-tetraazacyclododecan (hergestellt nach: Synthesis 1997, 759) in 50 ml n-Butanol gibt man 4,325 g (30 mmol) 4,4-Dimethyl-3,5,8-trioxabicyclo [5.1.0]octan und rührt 12 Stunden bei 120°C. Man dampft im Vakuum ein und chromatographiert den Rückstand an Kieselgel mit Methyl-tert.butyl-ether (Methanol/konz. Ammoniak (15Π/1,5). Man erhält 5,85 g (68 % d. Th.) eines farblosen zähen Öls
Elemtaranalyse (berechnet auf wasserfreie Substanz):
ber.: C 59,28 H 9,36 N 8,13
gef.: C 59,40 H 9,61 N 8,25
b) Mn(II)-Komplex von 1,7-Bis(carboxymethyl)-4,10-bis[1-(hydroxymethyl)-2,3-dihydroxy-propyl]-1,4,7,10-tetraazacyclododecan
5 g (7,26 mmol) der Titelverbindung aus Beispiel 1b werden in 80 ml 15 %iger wässriger Salzsäure suspendiert und 24 h bei 80°C gerührt. Man dampft im Vakuum ein, löst den Rückstand in 50 ml Wasser und stellt den pH-Wert durch Zugabe von 5 %iger Natronlauge auf 2,5 ein. Anschließend versetzt man mit 835 mg (7,26 mmol) Mangan(II)carbonat und rührt 3 Stunden bei 80 °C. Man kühlt auf 20°C ab und gibt die Lösung über eine Ionenaustauscherkaskade bestehend aus 70 ml Anionenaustauscher (IRA-410) und 25 ml Kationenaustauscher (IRC-50). Die Titelverbindung wird durch Gefriertrocknen isoliert. Man erhält 3,1 g (77 % d. Th.) des nichtionischen Mn(II)-Komplexes.
Wassergehalt : 11,2 %
Elemtaranalyse (berechnet auf wasserfreie Substanz):
ber.: C 43,72 H 6,97 Mn 10,00 N 10,20
gef.: C 43,51 H 7,11 Mn 9,83 N 10,31

Claims

Verbindungen der allgemeinen Formel I
worin R¹ für eine geradkettige oder verzweigte C₂-C₄-Alkylkette, die mit 1 bis 3 OH-Gruppen substituiert ist und R² für ein Wasserstoffatom oder den Rest R¹ steht.
Verbindungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß R¹ für einen Rest -CH₂CH₂OH, -CH₂CH(OH)CH₃, -CH₂CH(OH)CH₂OH, -CH₂CH(OH)CH(OH)CH₂OH, -CH(CH₂OH)CH(OH)CH₂OH steht.
Mangan-Komplex von 10-(1-Hydroxymethyl-2,3-dihydroxypropyl)-1,4,7,10-tetraazacyclododecan-1,7-diessigsäure.
Mn(II)-Komplex von 1,7-Bis(carboxymethyl)-4,10-bis[1-(hydroxymethyl)-2,3-dihydroxy-propyl]-1,4,7,10-tetraazacyclododecan.
Verwendung von mindestens einer Verbindung der allgemeinen Formel I gemäß Anspruch 1 zur Herstellung von Kontrastmitteln für die NMR-Diagnostik.
Diagnostische Mittel enthaltend mindestens eine Verbindung der allgemeinen Formel I gemäß Anspruch 1 gegebenenfalls mit den in der Galenik üblichen Zusatzstoffen.