DE69730820T2

DE69730820T2 - Polyazomacrocyclofluoromonoalkylphosphensäure, ihre komplexe zur verwendung als kontrastmittel

Info

Publication number: DE69730820T2
Application number: DE69730820T
Authority: DE
Inventors: E. Garry KIEFER; Dean A. SHERRY
Original assignee: Dow Global Technologies LLC; University of Texas System
Current assignee: Dow Global Technologies LLC; University of Texas System
Priority date: 1996-02-23
Filing date: 1997-02-21
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2017-02-22
Also published as: WO1997031005A1; DE69730820D1; ATE277058T1; EP0882055A1; EP0882055B1; AU2054097A; US5834456A

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft Liganden, welche Polyazamacrocyclofluormonoalkylphosphonsäuren sind, und deren Komplexe, zur Verwendung als Kontrastmittel bei Magnetresonanz-Bbilddarstellung (MRI, magnetic resonance imaging). Manche Liganden und Komplexe sind auch als Bilddarstellungsmittel bei der in vivo Spektroskopie von Fluor geeignet. Um diese Erfindung besser zu verstehen, wird im nachfolgenden Abschnitt ein kurzer Hintergrund über MRI bereitgestellt.
Hintergrund der Erfindung
MRI ist eine nicht invasive diagnostische Technik, welche Querschnittsdarstellungen in hoher Auflösung von Weichgewebe innerhalb eines tierischen Körpers, bevorzugt eines menschlichen Körpers produziert. Diese Technik beruht auf der Eigenschaft von bestimmten Atomkernen (z. B. Wasserprotonen), die ein magnetisches Moment aufweisen [wie durch mathematische Gleichungen definiert; siehe G. M. Barrow, Physical Chemistry, 3. Ausgabe, McGraw-Hill, NY (1973)], sich in einem angelegten magnetischen Feld auszurichten. Sobald sie ausgerichtet sind, kann dieser Gleichgewichtszustand durch Anlegen eines Pulses einer externen Radiofrequenz (RF) gestört werden, was verursacht, dass die Protonen aus ihrer Ausrichtung mit dem magnetischen Feld gekippt werden. Wenn der RF-Puls beendet wird, kehren die Kerne zu ihrem Gleichgewichtszustand zurück und die Zeit, welche erforderlich ist damit dies geschieht, ist als die Relaxationszeit bekannt. Die Relaxationszeit besteht aus zwei Parametern, die als die Spin-Gitter-Relaxation (T1) und die Spin-Spin-Relaxation (T2) bekannt sind, und es sind diese Relaxationsmessungen, welche eine Information über den Grad an molekularer Organisation und Wechselwirkung von Protonen mit der umgebenden Umgebung liefern.
Da der Wassergehalt von lebendem Gewebe erheblich ist und Variationen bezüglich des Gehalts und der Umgebung zwischen Gewebetypen existieren, werden diagnostische Bilddarstellungen von biologischen Organismen erhalten, welche Protonendichte und Relaxationszeiten wiedergeben. Je größer die Unterschiede in Relaxationszeiten (T1 und T2) von Protonen sind, die in zu untersuchendem Gewebe vorhanden sind, desto größer wird der Kontrast in der erhaltenen Bilddarstellung sein [J. Magnetic Resonance 33, 83–106 (1979)].
Es ist bekannt, dass paramagnetische Chelate, die einen symmetrischen elektronischen Grundzustand besitzen, die Relaxationsraten T1 und T2 von gegenüber liegenden Wasserprotonen dramatisch beeinflussen können, und dass die Wirksamkeit des Chelats in dieser Hinsicht zum Teil mit der Anzahl an ungepaarten Elektronen, welche das magnetische Moment hervorrufen, in Zusammenhang steht [Magnetic Resonance Annual 231–266, Raven Press, NY (1985)]. Es ist ebenfalls gezeigt worden, dass wenn ein paramagnetisches Chelat dieses Typs einem lebenden Tier verabreicht wird, dessen Wirkung auf T1 und T2 von verschiedenen Geweben direkt in den Magnetresonanz (MR) Bilddarstellungen beobachtet werden kann, wobei ein erhöhter Kontrast in den Bereichen der Lokalisierung des Chelats beobachtet wird. Es wurde daher vorgeschlagen, Tieren stabile, nicht toxische, paramagnetische Chelate zu verabreichen, um die mittels MRI erhaltene diagnostische Information zu erhöhen [Frontiers of Biol. Energetics I, 752–759 (1978); J. Nucl. Med 25, 506–513 (1984); Proc. of NMR Imaging Symp. (26–27. Oktober 1980); F. A. Cotton et al., Adv. Inorg. Chem. 634–639 (1966)]. Paramagnetische Metallchelate, welche in dieser Weise verwendet werden, werden als Kontrastverstärkungsmittel oder Kontrastmittel bezeichnet. Darüber hinaus ist über den Verlauf des vergangenen Jahrzehnts die Verwendung von stabilen, nicht toxischen, paramagnetischen Chelaten in Verbindung mit MRI-Untersuchungen zunehmend wichtiger geworden um die Genauigkeit klinischer Diagnosen zu verbessern.
Es gibt eine Reihe von paramagnetischen Metallionen, welche beim Entwurf eines MRI-Kontrastmittels in Erwägung gezogen werden können. In der Praxis sind die nützlichsten paramagnetischen Metallionen jedoch Gadolinium (Gd⁺³), Eisen (Fe⁺³), Mangan (Mn⁺²) und (Mn⁺³), und Chrom (Cr⁺³), da diese Ionen aufgrund ihrer großen magnetischen Momente die größte Wirkung auf Wasserprotonen ausüben. In einer nicht-komplexierten Form (z. B. GdCl₃) sind diese Metallionen für ein Tier toxisch, wodurch deren Verwendung in der einfachen Salzform ausgeschlossen ist. Daher liegt eine fundamentale Rolle des organischen Chelatbildners (auch als ein Ligand bezeichnet) darin, das paramagnetische Metall für das Tier nicht-toxisch zu machen, während er dessen erwünschten Einfluss auf die Relaxationszeiten T1 und T2 der umgebenden Wasserprotonen aufrecht hält.
Derzeit sind die einzigen, in den USA kommerziell erhältlichen Kontrastmittel der Komplex von Gadolinium mit Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA-Gd⁺³-MAGNEVIST^TM von der Schering AG) und ein DO3A-Derivat [1,4,7-Tris(carboxymethyl)-10-(2-hydroxypropyl)-1,4,7,10-tetraazacyclododecanato]gadolinium (PROHANCE^TM von Bristol Meyers Squibb). MAGNEVIST^TM und PROHANCE^TM werden beide als ein nicht spezifisches Mittel oder ein Perfusionsmittel erachtet, da sie sich frei in extrazellulärem Fluid verteilen, gefolgt von effizienter Eliminierung durch das Nierensystem. MAGNEVIST^TM hat sich als extrem wertvoll bei der Diagnose von Gehirnläsionen herausgestellt, da der gleichzeitig auftretende Zusammenbruch der Blut/Hirn-Schranke die Perfusion des Kontrastmittels in die betroffenen Bereiche gestattet. Zusätzlich zu MAGNEVIST^TM vertreibt Guerbet kommerziell ein makrozyklisches Perfusionsmittel (DOTAREM^TM), das derzeit nur in Europa erhältlich ist. Es wurde gezeigt, dass PROHANCE^TM weniger Nebenwirkungen als MAGNEVIST^TM hat. Eine Anzahl anderer potentieller Kontrastmittel befinden sich in verschiedenen Entwicklungsstufen.
Andere Makrozyklen wurden als Kontrastmittel-Liganden verwendet. Beispielsweise beschreibt US-A-5,385,893 Liganden, welche Tricyclopolyazamacrocyclophosphonsäuren, Komplexe und Derivate davon sind, zur Verwendung als Kontrastmittel bei Magnetresonanz-Bilddarstellung (MRI).
Weitergehende MRI-Forschung und in vivo Spektroskopie untersuchen andere NMR-aktive Nuklide wie etwa¹³C, ³¹P, ¹⁹F und ²³Na. Wenn jedoch die natürliche Häufigkeit des Isotops und die Empfindlichkeit in Erwägung gezogen werden, bieten lediglich ¹⁹F und ³¹P ein Potential zur Bilddarstellung mit derzeitiger Hardware-Technologie. Zusätzlich könnte ¹⁹F an existierende Bilddarstellungssysteme angepasst werden, da es: eine natürliche Häufigkeit von 100% hat, eine Empfindlichkeit, welche 83% der von ¹H beträgt, und mit einer Resonanzfrequenz schwingt, welche nahe der von ¹H ist. Da¹⁹F in lebendem Gewebe nicht natürlich vorkommt, kann es direkt, ohne jeden Hintergrundkontrast dargestellt werden. Dieses Merkmal, zusammen mit günstigen Bilddarstellungseigenschaften von ¹⁹F, bietet das Potential zum Nachweis der Gegenwart von Kontrastmittel in extrem niedrigen Konzentrationen. Zusätzlich kann die Empfindlichkeit weiter gesteigert werden durch Einbau von mehreren magnetisch äquivalenten ¹⁹F-Kernen in das Kontrastmittel.
Die Verwendung von Fluor bei der Bilddarstellung wird weder derzeit kommerziell praktiziert noch ist sie in der Technik weit verbreitet. Es gibt auch nur einen sehr begrenzten Stand der Technik, welcher die Verwendung von zyklischen Organofluorderivaten für spektroskopische Anwendungen nahe legt. Diese Zusammenfassung ist lediglich als eine Übersicht dieses Gebiets vorgesehen, und ist nicht als erschöpfend gedacht. O. T. DeJesus et al., J. Fluorine Chem. 65(1–2), 73–77 (1993) beschreiben die Synthese von Fluor-α-fluormethyl-p-tyrosin als ein potentielles Bilddarstellungsmittel für Dopamin-Neuronen. Das europäische Patent 0 592 306 A2 beschreibt ein ¹⁹F MRI-Kontrastmedium mit einer Metallkomplexverbindung, bei der ein Polyamin, das mindestens ein Fluoratom aufweist, koordinativ an ein paramagnetisches Metall gebunden ist. WO 93/18795 offenbart ein angeblich stabiles MRI-Kontrastmedium mit einer partikelförmigen paramagnetischen Verbindung, welche in einer 1–12 Kohlenstoffperfluorverbindung dispergiert sein kann. WO 94/03210 offenbart ein Kontrastmittel mit einem Polymer, enthaltend 1 oder 2 verschiedene, in NMR sichtbare Kerne, wobei ein fluoriertes Organosilikonpolymer ein Beispiel ist. US Patent Nr. 5,284,647 beschreibt einen Mesotetraphenylporphyrin-Komplex, der Fluor enthalten kann. US Patent Nr. 5,248,498 offenbart perfluorierte Fulleren-Zusammensetzungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt die Zwei-Stunden-Bioverteilung von Leberkontrastmitteln, basierend auf einem steigenden Verhältnis von Octanol/Wasser.
2 zeigt ¹⁹F NMR-Spektren des freien Liganden DOTP(F)ME und von dessen Komplexen mit La⁺³ und Gd⁺³.
3 zeigt die 1–6 eines ¹H/¹⁹F-Komplexes dieser Erfindung. Die 1–3 zeigen einen sagittalen Schnitt durch ein durchströmtes Rattenherz (mit KCl angehalten um Bewegungsartifakte zu vermeiden) unter variierenden beschriebenen Bedingungen. 4 zeigt das gleiche Herz axial. Die 5 und 6 zeigen Gradientenecho-¹⁹F-Bilddarstellungen eines Rattenherzens.
Zusammenfassung der Erfindung
Durch die vorliegende Erfindung wurde nunmehr überraschenderweise herausgefunden, dass verschiedene Polyazamacrocyclofluormonoalkylphosphonsäureliganden sowie deren Komplexe als Kontrastmittel verwendet werden können. Diese paramagnetischen Chelate stellen eine Doppelfunktion bereit, indem sie als ein ¹H-Protonen-Bilddarstellungskontrastmittel wirken und durch die Gegenwart des NMR-aktiven¹⁹F-Kerns direkt beobachtbar sind, wobei in vivo Spektroskopie und das Potential zur ¹⁹F-Bilddarstellung ermöglicht werden. Zusätzlich stellt der Einbau des Fluorkerns in einen organischen Liganden ein Verfahren zur Modifizierung des lipophilen Charakters bereit, das beim Entwurf gewebespezifischer Kontrastmittel wertvoll ist.
Weiterhin können diese Liganden ihre Ladung modifiziert haben, z. B. durch die Substitution des Liganden und des ausgewählten Metalls, was ihre Fähigkeit hinsichtlich einer ausgeprägteren Stellenspezifität beeinflussen kann.
Spezifisch betrifft die Erfindung Liganden, welche Polyazamacrocyclofluormonoalkylphosphonsäureverbindungen der allgemeinen Formel:
sind, worin:
R gleich Wasserstoff oder
ist,
wobei:
m gleich 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist,
n eine ganze Zahl von 1, 2 oder 3 ist,
R¹ und R² unabhängig voneinander Wasserstoff oder ein Fluoratom sind,
mit der Maßgabe, dass mindestens ein R gleich -(CH₂)_n-P(O)(OH)-OCH₂(CR¹R²)_mCF₃ sein muss,
Z eine Gruppe der Formel
ist, wobei R wie vorstehend definiert ist,
q eine ganze Zahl von 1 oder 2 ist,
y eine ganze Zahl von 1, 2 oder 3 ist,
x gleich 0 oder 1 ist,
mit der Maßgabe, dass x gleich 1 ist, wenn y gleich 1 ist, und x gleich 0 ist, wenn y gleich 3 ist, oder
pharmazeutisch akzeptable Salze davon.
Beispiele von Liganden, welche innerhalb des Umfangs von Formel (I) liegen, sind Polyazamacrocyclofluormonoalkylphosphonsäureverbindungen nach einer der Formeln:
worin:
R gleich Wasserstoff oder
ist,
wobei:
m gleich 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist,
n eine ganze Zahl von 1, 2 oder 3 ist,
R¹ und R² unabhängig voneinander Wasserstoff oder ein Fluoratom sind,
mit der Maßgabe, dass mindestens ein R gleich -(CH₂)_n-P(O)(OH)-OCH₂(CR¹R²)_mCF₃ sein muss, oder
pharmazeutisch akzeptable Salze davon.
Besonders bevorzugt sind diejenigen Liganden, bei denen alle vorhandenen R-Gruppen mit der Fluor-enthaltenden Gruppe substituiert sind.
Stärker bevorzugt sind diejenigen Liganden nach einer der vorstehenden Formeln, bei denen m gleich 0 oder 1 ist und n gleich 1 ist.
Die Liganden nach Formel (I) können mit verschiedenen Metallionen komplexiert sein, wie etwa Gadolinium (Gd⁺³), Eisen (Fe⁺³), Mangan (Mn⁺³) und Chrom (Cr⁺³), wobei Gd⁺³ bevorzugt ist. Derartige Komplexe sind als MR-Kontrastmittel nützlich.
Da die vorliegende Erfindung ¹⁹F für eine NMR-Bilddarstellung verwendet, sind sowohl die Fluorbilddarstellung als auch die Protonenbilddarstellung erwünscht. Die gewünschten Metalle für eine derartige kombinierte Bilddarstellung, entweder unter Verwendung eines einzelnen Komplexes oder eines Gemisches von zwei oder mehreren Komplexen verwenden die Lanthanidmetallreihe, insbesondere Lanthan (La⁺³), Cer (Ce⁺³), Praseodym (Pr⁺³), Neodym (Nd⁺³), Promethium (Pm⁺³), Samarium (Sm⁺³), Europium (Eu⁺³), Terbium (Tb⁺³), Dysprosium (Dy⁺³), Holmium (Ho⁺³), Erbium (Er⁺³), Thulium (Tm⁺³), Ytterbium (Yb⁺³) und Lutetium (Lu⁺³), wobei La⁺³ bevorzugt ist.
Sowohl der Ligand als auch Komplexe können derart formuliert werden, so dass sie in einer pharmazeutisch akzeptablen Form zur Verabreichung einem Tier vorliegen.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die Verbindungen der Formeln (II)–(VI) werden für Zwecke der Nomenklatur wie folgt nummeriert:
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Entwicklung von Kontrastmitteln mit synthetischen Modifikationen am paramagnetischen Chelat, welche eine stellenspezifische Ablieferung des Kontrastmittels an ein gewünschtes Gewebe gestatten. Der Vorteil der Stellenspezifität ist ein erhöhter Kontrast in den Bereichen von Interesse auf Basis einer Gewebespezifität, im Gegensatz zu Kontrast, der aus einer nicht spezifischen Durchströmung resultiert, was mit einem extrazellulären Mittel sichtbar sein mag oder nicht.
Unerwarteterweise wurde jedoch mit den fluorierten Verbindungen der vorliegenden Erfindung herausgefunden, obwohl die Lipophilie nicht so groß ist wie die der entsprechenden Alkoxyverbindungen [wie gemessen mittels der Octanol/Wasser-Koeffizient-Standardmethode, siehe beispielsweise "Essentials of Nuclear Medicine", Seiten 33–43, Hrsg. W. B. Hiadik, Gopal B. Saha und Kenneth T. Study, Pub. Williams & Wilkins (1987)], dass die vorliegenden Verbindungen immer noch Kontrastmittel für Leber und Gastrointestinaltrakt (GI) sind.
Wie hierin verwendet, bezeichnet "Komplex" einen Komplex der Verbindung der Erfindung, z. B. Formeln (I)–(VI), komplexiert mit einem paramagnetischen Metallion oder einem Ion der Lanthanreihe, wobei mindestens ein Metallion cheliert oder komplexiert ist.
Wie hierin verwendet, bezeichnet "pharmazeutisch akzeptable Salze" alle Salze oder Gemische von Salzen einer Verbindung nach Formel (I), die unzureichend toxisch sind, um in der Therapie oder Diagnose bei Tieren, bevorzugt Säugern, geeignet zu sein. Damit sind diese Salze gemäß dieser Erfindung nützlich. Beispiele von denjenigen Salzen, die durch Standardreaktionen von sowohl organischen als auch anorganischen Quellen gebildet werden, umfassen Salze von Schwefelsäure, Salzsäure, Phosphorsäure, Essigsäure, Succinsäure, Zitronensäure, Milchsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Palmitinsäure, Cholsäure, Palmitolsäure, Mucinsäure, Glutaminsäure, Gluconsäure, d-Camphersäure, Glutarsäure, Glykolsäure, Phthalsäure, Weinsäure, Ameisensäure, Laurinsäure, Sterinsäure, Salicylsäure, Methansulfonsäure, Benzolsulfonsäure, Sorbinsäure, Pikrinsäure, Benzoesäure, Zimtsäure und anderen geeigneten Säuren. Ebenfalls umfasst sind Salze, welche durch Standardreaktionen von sowohl organischen als auch anorganischen Quellen wie etwa Ammoniak oder 1-Deoxy-1-(methylamino)-D-Glucit, Alkalimetallionen, Erdalkalimetallionen und anderen, ähnlichen Ionen gebildet werden. Besonders bevorzugt sind die Salze der Verbindungen nach Formel (I), bei denen das Salz Kalium oder Natrium ist. Ebenfalls umfasst sind Gemische der vorstehenden Salze.
Die Formulierungen der vorliegenden Erfindung sind in flüssiger Form, enthaltend den Komplex. Diese Formulierungen können in Form eines Kit vorliegen, so dass die beiden Komponenten zum passenden Zeitpunkt vor der Verwendung gemischt werden. Ob vorgemischt oder als Kit benötigen die Formulierungen üblicherweise einen pharmazeutisch akzeptablen Träger.
Injizierbare Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können entweder in Form einer Suspension oder einer Lösung vorliegen. Bei der Herstellung von geeigneten Formulierungen wird erkannt werden, dass im Allgemeinen die Wasserlöslichkeit des Salzes größer ist als die der freien Base. In Lösungsform wird der Komplex (oder, falls gewünscht, die separaten Komponenten) in einem physiologisch akzeptablen Träger aufgelöst. Derartige Träger umfassen ein geeignetes Lösungsmittel, falls erforderlich Konservierungsmittel wie etwa Benzylalkohol, und Puffer. Geeignete Lösungsmittel umfassen beispielsweise Wasser, wässrige Alkohole, Glycole und Phosphonat- oder Carbonatester. Derartige wässrige Lösungen enthalten nicht mehr als 50% des organischen Lösungsmittels, bezogen auf Volumen.
Injizierbare Suspensionen als Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung benötigen ein flüssiges Suspendiermedium, mit oder ohne Adjuvantien, als einen Träger. Das Suspendiermedium kann beispielsweise wässriges Polyvinylpyrrolidon, inerte Öle wie etwa pflanzliche Öle oder hoch raffinierte Mineralöle, oder wässrige Carboxymethylcellulose sein. Geeignete physiologisch akzeptable Adjuvantien, wenn erforderlich um den Komplex in Suspension zu halten, können ausgewählt werden aus Verdickungsmitteln wie etwa Carboxymethylcellulose, Polyvinylpyrrolidon, Gelatine und den Alginaten. Viele oberflächenaktive Mittel sind ebenfalls als Suspendiermittel geeignet, beispielsweise Lecithin, Alkylphenol, Polyethylenoxid-Addukte, Naphthalinsulfonate, Alkylbenzolsulfonate und die Polyoxyethylensorbitanester.
Viele Substanzen, welche die Hydrophobie, Dichte und Oberflächenspannung des flüssigen Suspendiermediums beeinflussen, können in individuellen Fällen die Herstellung von injizierbaren Suspensionen unterstützen. Beispielsweise sind Silikon-Antischaummittel, Sorbit und Zucker alle geeignete Suspendiermittel.
Die Formulierungen der vorliegenden Erfindung werden einem Tier in einer wirksamen Menge für die Diagnose eines Erkrankungszustands in dem Tier verabreicht. Die "wirksame Menge" der Formulierung zur Verabreichung an das Tier beträgt von 0,001 bis 0,2 mMol/kg. Der Erkrankungszustand ist häufig von Krebs.
Ausführliche Beschreibung des Verfahrens
Die Verbindungen nach Formel (I) werden mittels verschiedener Verfahren hergestellt. Die Ausgangsmaterial-Liganden zur Herstellung der Polyazamacrocyclofluormonoalkylphosphonsäureverbindungen dieser Erfindung wurden in früheren Patentanmeldungen beschrieben wie folgt.
Eine Diskussion von geeigneten Verfahren zur Herstellung der Ausgangsliganden für Verbindungen nach Formel (II) sind in der veröffentlichten WO 94/26753 und in US 5,714,604 und in der veröffentlichten WO 95/14726 und in US 5,587,451 offenbart.
Eine Diskussion von geeigneten Verfahren zur Herstellung der Ausgangsliganden für Verbindungen nach Formel (III) sind in der veröffentlichten WO 93/11802 offenbart.
Eine Diskussion von geeigneten Verfahren zur Herstellung der Ausgangsliganden für Verbindungen der Formeln (IV) und (V) sind in der veröffentlichten WO 94/26726 und in US Patent Nr. 5,385,893, erteilt am 31. Januar 1995, mit dem Titel "Tricyclopolyazamacrocyclophosphonic Acids, Complexes and Derivatives Thereof, for Use as Contrast Agents", von G. E. Kiefer, offenbart.
Eine Diskussion von geeigneten Verfahren zur Herstellung der Ausgangsliganden für Verbindungen nach Formel (VI) sind in der veröffentlichten WO92/08725 und in US Patent Nr. 5,385,893, mit dem Titel "Polyazamacrocyclic Compounds for Complexation of Metal Ions", von A. Dean Sherry et al., offenbart.
Typische allgemeine synthetische Ansätze für derartige Verfahren zur Herstellung der endgültigen Liganden der vorliegenden Erfindung sind in den nachstehend angegebenen Reaktionsschemata bereitgestellt.
In den nachfolgenden Schemata kann das Metallion (M) ein beliebiges der vorstehend für die Komplexe dieser Erfindung aufgelisteten sein: Gd und La sind gezeigt. Der Ligand nach Formel (I) kann in diesen Schemata verwendet werden, aber zur Veranschaulichung ist ein gegebenes Schema unter Verwendung eines der Liganden der Formeln (II)–(VI) gezeigt.
In Schema 1 werden die Verbindungen nach Formel (II) hergestellt, wobei alle vier R-Gruppen von Wasserstoff verschieden sind; n = 1 (würde aber auch für n = 2 oder 3 zutreffen, mit der entsprechenden Veränderung des Reagenzes), m = 0 (würde aber auch für m = 1–4 zutreffen, mit der entsprechenden Veränderung des Reagenzes).
Schema 2 stellt die Verbindungen nach Formel (III) her, wobei alle drei R-Gruppen von Wasserstoff verschieden sind; n = 1 (würde aber auch für n = 2 oder 3 zutreffen, mit der entsprechenden Veränderung des Reagenzes), m = 0 (würde aber auch für m = 1–4 zutreffen, mit der entsprechenden Veränderung des Reagenzes).
Schema 3 stellt die Verbindungen nach Formel (IV) her, wobei beide R-Gruppen von Wasserstoff verschieden sind; n = 1 (würde aber auch für n = 2 oder 3 zutreffen, mit der entsprechenden Veränderung des Reagenzes), m = 0 (würde aber auch für m = 1–4 zutreffen, mit der entsprechenden Veränderung des Reagenzes).
Schema 4 stellt die Verbindungen nach Formel (V) her, wobei alle drei R-Gruppen von Wasserstoff verschieden sind; n = 1 (würde aber auch für n = 2 oder 3 zutreffen, mit der entsprechenden Veränderung des Reagenzes), m = 0 (würde aber auch für m = 1–4 zutreffen, mit der entsprechenden Veränderung des Reagenzes).
Schema 5 stellt die Verbindungen nach Formel (VI) her, wobei alle drei R-Gruppen von Wasserstoff verschieden sind; n = 1 (würde aber auch für n = 2 oder 3 zutreffen, mit der entsprechenden Veränderung des Reagenzes), m = 0 (würde aber auch für m = 1–4 zutreffen, mit der entsprechenden Veränderung des Reagenzes).
In den vorstehenden Schemata 1–5 ist Druck nicht kritisch, damit sich der vollständige Ester des Liganden, z. B. P(O)(OCH₂CF₃)₂, bildet, so dass Umgebungsdruck verwendet wird. Da die Reaktion exotherm ist, wird die Temperatur gesteuert, so dass sie während der ersten Stunde unter 40°C gehalten wird, und nach der ersten Stunde kann die Temperatur erhöht werden um ein vollständiges Ablaufen der Reaktion zu erleichtern, sie darf aber etwa 90°C nicht überschreiten. Der pH-Wert der Reaktion ist nicht kritisch, und die Reaktion ist nicht wässrig. Die Reaktion wird in der Gegenwart einer nicht wässrigen Flüssigkeit, wie etwa dem Trialkylphosphit-Reagenz oder einem Lösungsmittel, gefahren. Ein Lösungsmittel wird bevorzugt verwendet, Beispiele derartiger Lösungsmittel sind: aprotische polare Lösungsmittel wie etwa Tetrahydrofuran (THF), 1,4-Dioxan, Acetonitril, und andere ähnliche inerte nicht-wässrige Lösungsmittel, und Alkohole, bei denen der Alkylanteil gleich dem erhaltenen R ist, wie etwa Methanol, Ethanol und Propanol.
THF ist das bevorzugte Lösungsmittel. Die Reihenfolge der Zugabe der Reaktanten und des azamakrozyklischen oder azyklischen Aminophosphonat-Ausgangsmaterials ist nicht kritisch.
Bei allen Liganden der Formeln (I)–(VI), bei denen die Halbester, z. B. PO₂(OCH₂CF₃), hergestellt werden, wird eine Hydrolyse mit wässriger Base (KOH ist gezeigt) nach der Bildung des entsprechenden vollständigen Esters bewirkt. Beispiele von geeigneten Basen sind Alkalimetallhydroxide, z. B. Natrium- oder Kaliumhydroxid. Die verwendete Menge an Base beträgt etwa 1–10 Äquivalente pro sekundäres Amin. Wenn die Länge der Alkylkette des Index m höher ist, wird ein Colösungsmittel mit dem Wasser verwendet. Geeignete Beispiele derartiger Colösungsmittel sind organische, mit Wasser mischbare Lösungsmittel, wie etwa 1,4-Dioxan, THF und Aceton.
Bei diesen Verfahren zur Herstellung der Liganden der vorliegenden Erfindung wird die entsprechende Polyazamacrocyclomonoalkylphosphonsäure funktionalisiert. so dass sie mindestens ein Fluoratom umfasst. Das Verfahren, wie vorstehend erläutert, beginnt mit der Umsetzung des gewünschten unsubstituierten polyazamakrozyklischen Rings mit P(OR)₃, wobei R das gewünschte C₁-C₄ Alkyl ist, und mit CH₂O in THF (oder einem geeigneten inerten Lösungsmittel) bei etwa 25°C (Umgebungstemperatur). Diese Reaktion baut den Phosphonatesterrest ein, über die Kondensation des sekundären Stickstoffs mit Paraformaldehyd. Der Phosphonatester erfährt dann einen nukleophilen Angriff durch Tris(2,2,2-trifluorethyl)phosphit, und die Elimination von 1 Äquivalent Trifluorethanol, wobei (etwa 100%) eines entsprechenden Dialkylphosphonatesters erhalten werden. Dieses Produkt wird danach unter basischen Bedingungen hydrolysiert, wobei die entsprechende Monophosphonsäure mit mehreren ¹⁹F-Kernen erhalten wird (wenn z. B. Cyclen, 1,4,7,10-Tetraazacyclododecan, in diesem Verfahren verwendet wird, ist ein Endprodukt [DOTP(F)ME], das 12 Äquivalente an¹⁹F-Kernen aufweist, welche zu der Fluor-Signalintensität insgesamt beitragen).
Theorie der Erfindung
Obwohl man sich nicht an eine Theorie binden will, wird angenommen, dass die vorteilhaften Ergebnisse der vorliegenden Erfindung erhalten werden, da die inhärente Empfindlichkeit von¹⁹F auch einen Nachweis von subtilen Veränderungen der chemischen Verschiebung von Fluor als eine Funktion der Umgebung ermöglichen könnte, und somit eine Einsicht in physiologische und metabolische Prozesse aufdecken könnte. In der Theorie könnte das resultierende Kontrastmittel, welches einen¹⁹F-Kern und ein paramagnetisches Ion aufweist, dazu verwendet werden, während einer einzigen MR-Untersuchung sowohl eine Protonen- als auch eine Fluorbilddarstellung zu erzeugen. Die resultierende erzeugte zusammengesetzte Bilddarstellung (¹⁹F/¹H) würde erheblich mehr Information über die Morphologie und den Zustand von Weichgewebe enthüllen.
Die Erfindung wird durch eine Erwägung der nachfolgenden Beispiele, die für die vorliegende Erfindung lediglich beispielhaft sein sollen, weiter erläutert.
Allgemeine Materialien und Methoden
Alle Reagenzien wurden von gewerblichen Zulieferern bezogen und wurden wie geliefert verwendet, ohne weitere Reinigung. NMR-Spektren wurden, sofern nicht anders angegeben, bei 297°K auf einem Bruker AC-250 MHz Spektrometer aufgezeichnet, das mit einer Mehrkern-Vierfachsonde (¹H, ¹³C, ³¹P und¹⁹F) ausgestattet war. ¹H Spektren wurden aufgezeichnet unter Verwendung von Lösungsmittel-Suppression-Pulssequenz ("PRESAT", Homonuklear-Vorsättigung). 'H Spektren sind bezogen auf restliches Chloroform (in CDCl₃) bei δ7,26 oder extern bezogen auf Dioxan (in D₂O) bei δ3,55.¹³C, ³¹P und ¹⁹F Spektren sind Breitband-Protonen-entkoppelt angegeben, sofern nicht anders spezifiziert. Zuordnungen von ¹³C {¹H} chemischen Verschiebungen wurden unterstützt durch Distortionless Enhancement by Polarization Transfer (DEPT)-Experimente, um Kohlenstoffmultiplizität zu bestimmen. ¹³C {¹H} Spektren sind bezogen auf den zentralen Peak von CDCl₃ bei δ77,00 (in CDCl₃) oder externes Dioxan bei δ66,66 (in D₂O). ³¹P {¹H} Spektren wurden bezogen auf externe 85% H₃PO₄ bei δ0,00.¹⁹F Spektren wurden extern auf Trifluoressigsäure bezogen.
¹⁹F NMR Messungen
¹⁹F Spektren wurden auf einem General Electric GN-500 (11,7 T) Spektrometer in einem 5 mm Röhrchen aufgezeichnet, unter Halten der Temperatur bei 25°C. Eine Standardinversionserholungssequenz bzw. Standardinversionsrecoverysequenz wurde verwendet um die Daten für die Bestimmung der longitudinalen Relaxationszeiten aufzuzeichnen. Die Daten wurden gemessen, indem sichergestellt wurde, dass eine Verzögerung von mindestens 5 T₁ zwischen aufeinander folgenden Pulssequenzen zugelassen wurde, um zu ermöglichen, dass das Spinsystem auf den Gleichgewichtszustand zurückkehrt. Danach wurde T₁ bewertet unter Verwendung von Befit Software, bereitgestellt von GE. Spin-Spin-Relaxationszeiten T2 wurden aus der Linienbreite (v_1/2) unter Verwendung der Beziehung T₂ = 1/n v_1/2 abgeschätzt.
pH-Stabilität – Allgemeines Verfahren
Eine Vorratslösung von¹⁵⁹GdCl₃ (oder¹⁵³SmCl₃) wurde hergestellt durch Zugabe von 2 μl 3 × 10^–4 M ¹⁵⁹GdCl₃ in 0,1 N HCl zu 2 ml 3 × 10^–4 M GdCl₃-Trägerlösung. Entsprechende Ligandenlösungen wurden danach in entionisiertem Wasser hergestellt. Die 1 : 1 Ligand/Metall-Komplexe wurden danach hergestellt durch Kombinieren der Liganden (aufgelöst in 100–500 μl entionisiertem Wasser) mit 2 ml der ¹⁵⁹GdCl₃-Vorratslösung, gefolgt von Durchmischen, wobei eine saure Lösung (pH = 2) erhalten wird. Der pH-Wert der Lösung wurde danach unter Verwendung von 0,1 N NaOH auf 7,0 erhöht. Der Prozentanteil an Metall als ein Komplex wurde danach bestimmt durch Führen einer Probe der Komplexlösung durch eine Sephadex^TM G-50 Säule, Elution mit 4 : 1 Salzlösung (85% NaCl/NH₄OH) und Sammeln von 2 × 3 ml Fraktionen. Die Radioaktivitätsmenge in den kombinierten Elutionen wurde danach mit der auf dem Harz verbliebenen (nicht-komplexiertes Metall wird auf dem Harz zurückgehalten) verglichen. Das pH-Stabilitätsprofil wurde erzeugt durch Einstellen des pH-Werts eines Aliquots der Komplexlösung unter Verwendung von 1 M NaOH oder 1 M HCl, und Bestimmten des Prozentanteils an als ein Komplex vorliegendem Metall, unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Ionenaustauschverfahrens. Durch experimentellen Vergleich ist bekannt, dass die Sm-Ergebnisse identisch sind hinsichtlich Komplexierung und Bioverteilung der erfindungsgemäßen Liganden.
AUSGANGSMATERIALIEN
Beispiel A
Herstellung von 2,6-Bis(chlormethyl)pyridin Zu 100 ml Thionylchlorid, das gekühlt wurde (Eisbad), wurden 24 g (0,17 Mol) 2,6-Bis(hydroxymethyl)pyridin zugegeben. Nach 30 min wurde das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur erwärmt, danach 1,5 h unter Rückfluss erwärmt. Nach dem Abkühlen des Reaktionsgemisches auf Raumtemperatur wurde der Feststoff, der sich gebildet hatte, abfiltriert, mit Benzol gewaschen und in vacuo getrocknet. Der Feststoff wurde danach mit gesättigtem NaHCO₃ neutralisiert, filtriert und getrocknet, wobei 23,1 g (71,5%) des Titelprodukts erhalten wurden, als ein schmutzig weißer kristalliner Feststoff, Smp. 74,5–75,5°C, und weiter gekennzeichnet durch:
¹H NMR (CDCl₃)
δ 4,88 (s, 4H), 7,25–7,95 (m, 3H).
Beispiel B
Herstellung von 3,6,9-Tris(p-tolylsulfonyl)-3,6,9,15-tetraazabicyclo[9.3.1]pentadeca-1(15),11,13-trien
Eine DMF-Lösung (92 ml) von 6,9 g (11,4 mMol) 1,4,7-Tris(p-tolylsulfonyl)diethylentriamin-Dinatriumsalz wurde gerührt und unter Stickstoff auf 100°C erwärmt. Zu der Lösung wurden über 45 Minuten 2 g (11,4 mMol) 2,6-Bis(chlormethyl)pyridin (hergestellt nach dem Verfahren von Beispiel A) in 37 ml DMF zugetropft. Nach vollständiger Zugabe wurde das Reaktionsgemisch 12 h bei 40°C gerührt. Danach wurden 50–75 ml Wasser zu dem Reaktionsgemisch zugegeben, was zu einem sofortigen Auflösen von NaCl führte, gefolgt von Präzipitation des Titelprodukts. Die resultierende Aufschlämmung wurde danach filtriert und der Feststoff mit Wasser gewaschen und in vacuo getrocknet. Das Titelprodukt wurde als ein hell-gelbbraunes Pulver erhalten, 6,5 g (86%), Smp. 168–170°C, und weiter gekennzeichnet durch:
¹H NMR (CDCl₃)
δ 2,40 (s, 3H), 2,44 (s, 6H), 2,75 (m, 4H), 3,30 (m, 4H), 4,28 (s, 4H), 7,27 (d, 2H), 7,34 (d, 4H), 7,43 (d, 2H), 7,65 (d, 4H), 7,75 (t, 1H), und
¹³C NMR
δ 21,48, 47,29, 50,37, 54,86, 124,19, 127,00, 127,11, 129,73, 135,04, 135,74, 138,95, 143,42, 143,73, 155,15.
Beispiel C
Herstellung von 3,6,9,15-Tetraazabicyclo[9.3.1]pentadeca-1(15),11,13-trien; Ausgangsligand für Formel (III)
Eine Lösung von HBr und AcOH wurde hergestellt durch Mischen von 48% HBr und Eisessig in einem Verhältnis von 64 : 35. Zu 112 ml des HBr/AcOH-Gemisches wurden 5,5 g (8,2 mMol) 3,6,9-Tris(p-tolylsulfonyl)-3,6,9,15-tetraazabicyclo[9.3.1]pentadeca-1(15),11,13-trien (hergestellt nach dem Verfahren von Beispiel B) zugegeben und das Reaktionsgemisch wurde 72 h unter konstantem Rühren bei milder Rückflusstemperatur erwärmt. Das Reaktionsgemisch wurde danach auf Raumtemperatur abgekühlt und auf annähernd 1/10 des ursprünglichen Volumens eingeengt. Die verbleibende Lösung wurde heftig gerührt und 15–20 ml Diethylether wurden zugegeben. Es bildete sich ein schmutzig weißer Feststoff, der abfiltriert, mit Diethylether gewaschen und in vacuo getrocknet wurde. Das trockene Tetrahydrobromidsalz wurde danach in 10 ml Wasser aufgelöst, mit NaOH (50% w/w) auf pH 9,5 eingestellt, und vier Stunden kontinuierlich mit Chloroform extrahiert.
Nach Trocknen über wasserfreiem Natriumsulfat wurde das Chloroform abgedampft, wobei ein hell-gelbbraunes Öl erhalten wurde, das beim Stehen bei Raumtemperatur allmählich auskristallisierte, wobei 1,2 g (71%) des Titelprodukts erhalten wurden, Smp. 86–88°C, und weiter gekennzeichnet durch:
¹H NMR (CDCl₃)
δ 2,21 (m, 4H), 2,59 (m, 4H), 3,06 (s, 3H), 3,85 (s, 4H), 6,89 (d, 2H), 7,44 (t, 1H), und
¹³C NMR
δ 48,73, 49,01, 53,63, 119,67, 136,29, 159,54.
Beispiel D
Herstellung eines zyklisierten Intermediats
Zu einem heftig gerührten Gemisch von K₂CO₃ (0,72 Mol) in 1 l DMF bei 100°C wurden 1,3 l DMF-Lösung, enthaltend sowohl 1,1'-(1,2-Ethandiyl)-bis[4,5-dihydro-1H]-imidazolin (104 g, 0,63 Mol) als auch 1,2-Dibromethan (165 g, 0,88 Mol) zugegeben. Nach vollendeter Zugabe (~30 min) wurde die resultierende Lösung weitere 30 min bei 100°C erwärmt. Nach Abkühlen auf 50°C wurde das K₂CO₃ abfiltriert und das resultierende Filtrat wurde zur Trockene eingeengt. Das rohe zyklisierte Salz wurde mit Aceton gewaschen um die Spurenverunreinigungen zu entfernen. Die isolierte Ausbeute des gewünschten zyklisierten Intermediatprodukts betrug 99% (171 g, 0,62 Mol), und war gekennzeichnet durch
¹³C NMR (CDCl₃)
δ 162,0 (C), 72,7 (CH), 54,2 (CH₂), 52,4 (CH₂), 45,5 (CH₂), 44,3 (CH₂).
Das zyklisierte Intermediatprodukt ist dargestellt durch die Formel:
Beispiel E
Herstellung von 1,4,7,10-Tetraazacyclododecan, Cyclen; Ausgangsligand für Formel (II)
Das zyklisierte Intermediat (113 g, 0,41 Mol), hergestellt nach dem Verfahren von Beispiel D, wurde in Wasser aufgelöst, so dass ein Gesamtvolumen von 450 ml erhalten wurde, und wurde zu einer unter Rückfluss siedenden Lösung von 400 ml NaOH (8 Äq., 129 g, 3,3 Mol) zugetropft. Nach Vollendung der Zugabe des zyklisierten Intermediats wurde die Lösung weitere 30 min erwärmt. Die wässrige kaustische Lösung wurde filtriert während sie heiß war, und das Filtrat wurde danach auf Raumtemperatur abgekühlt. Das wässrige Filtrat wurde danach aufkonzentriert (Rotationsverdampfer) bis kristalliner Feststoff in der Lösung beobachtet wurde. Nach dem Abkühlen wurde Cyclen abfiltriert, und das Verfahren wurde mit dem Filtrat wiederholt, bis keine weitere Kristallisation stattfand. Die wässrige Lösung wurde danach bis zur Trockene aufkonzentriert und das übrig bleibende Präzipitat wurde durch Extraktionen des festen Rückstands mit heißem Toluol entfernt. Die Gesamtausbeute an (6) betrug 88% (62 g, 0,36 Mol) und war gekennzeichnet durch:
¹H NMR (CDCl₃)
δ 2,54;
¹³C NMR (CDCl₃)
δ 45,9; und
Massenspektrum
m/e 173 (M + 1), 173 (2), 128 (8), 104 (45), 85 (100), 56 (80).
Beispiel F
Herstellung von N,N'-ditosyl-2,11-diaza[3.3]-(2,6)pyridinophan
Zu einer gerührten Lösung von Tosylamid, Natriumsalz (TsNHNa) (13,52 g, 70 mMol) in wasserfreiem DMF (1,3 l) bei 80°C wurde unter einer N₂-Atmosphäre eine Lösung von 2,6-Bis(chlormethyl)pyridin (12,32 g, 70 mMol) in DMF (200 ml) zugetropft (1,5 h). Nach 1 h wurde festes TsNHNa (13,52 g, 70 mMol) auf einmal zugegeben, und das Gemisch wurde weitere 16 Stunden bei 80°C gerührt. Das Reaktionsgemisch wurde danach auf Raumtemperatur abgekühlt und dekantiert. Das Lösungsmittel wurde in vacuo entfernt und der resultierende Rückstand wurde mit Aceton kombiniert und filtriert, wobei ein wachsartiger Feststoff erhalten wurde, der 48 h kontinuierlich (Soxhlet) mit Aceton (300 ml) extrahiert wurde. Das Produkt wurde als das Präzipitat am Boden des Heizkolbens isoliert. Nach dem Trocknen wurde das Produkt als ein weißes Pulver (5,24 g, 27%) isoliert: Smp. 246–248°C, und weiter gekennzeichnet durch:
¹H NMR (DMSO-d6)
δ 2,42 (s, 6H), 4,38 (s, 8H), 6,99 (d, 4H), 7,40–7,49 (m, 6H), 7,68 (d, 4H); und
¹³C {¹H} NMR (DMSO-d6)
δ 20,91, 55,55, 122,12, 126,92, 129,88, 135,99, 137,03, 143,30, 154,71; und es wird weiter veranschaulicht durch die Formel:
Beispiel G
Herstellung von 2,11-Diaza[3.3]-(2,6)pyridinophan; ein Ausgangsligand von Formel (IV)
N,N'-ditosyl-2,11-diaza[3.3]-(2,6)pyridinophan (5,24 g, 9,5 mMol), hergestellt in Beispiel F, wurde in 90% H₂SO₄ (48 ml) aufgelöst und unter Rühren 2 h bei 110°C erwärmt. Nachdem die Lösung auf Raumtemperatur abgekühlt war, wurde sie langsam mit entionisiertem Wasser (50 ml) verdünnt, während sie in einem Eisbad gekühlt wurde. Die resultierende Lösung wurde danach in eine 25% NaOH-Lösung (200 ml), die in einem Eisbad gekühlt wurde, gegossen. Der resultierende weiße Feststoff wurde mit CHCl₃ (3 × 100 ml) extrahiert, über wasserfreiem MgSO₄ getrocknet, filtriert und in vacuo zur Trockene eingeengt, wobei das Titelprodukt als ein wachsartiger weißer Feststoff (1,69 g, 74%) erhalten wurde, und welches weiter gekennzeichnet ist durch:
¹H NMR (CDCl₃)
δ 3,91 (s, 8H), 6,47 (d, 4H), 7,06 (t, 2H); und
¹³C {¹H} NMR (CDCl₃) δ 55,89, 119,75, 135,71, 159,36;
CG/Massenspektrum m/z M⁺ 240; und das veranschaulicht wird durch die Formel:
Beispiel H
Herstellung von N,N',N''-tritosyl-2,11,20-triaza[3.3.3](2,6)pyridinophan
Isoliert als ein Nebenprodukt aus der Reaktion, die zur Herstellung von N,N'-ditosyl-2,11-diaza[3.3]-(2,6)pyridinophan, hergestellt in Beispiel F, verwendet wurde (der nach der Soxhlet-Extraktion auf der Extraktionshülse verbleibende Anteil), Smp. 260–262°C, und weiter gekennzeichnet durch:
¹H NMR (DMSO-d6)
δ 2,31 (s, 9H), 4,08 (s, 12H), 7,01 (d, 4H), 7,30 (d, 6H), 7,52 (t, 3H), 7,67 (d, 6H); und
¹³C {¹H} NMR (DMSO-d6)
δ 20,92, 54,03, 120,55, 127,13, 129,83, 135,12, 136,83, 143,45, 155,47; und weiter gekennzeichnet durch die Formel:
Beispiel I
Herstellung von 2,11,20-Triaza[3.3.3](2,6)pyridinophan; Ausgangsligand für Formel (V)
N,N',N''-tritosyl-2,11,20-triaza[3.3.3](2,6)pyridinophan (0,5 g, 0,61 mMol), hergestellt in Beispiel H, wurde in 90% H₂SO₄ (6 ml) aufgelöst und unter Rühren 2 h bei 110°C erwärmt. Die Lösung wurde danach auf Raumtemperatur abgekühlt und langsam mit entionisiertem Wasser (6 ml) verdünnt, während sie in einem Eisbad gekühlt wurde. Die resultierende Lösung wurde danach in eine 25% NaOH-Lösung (22 ml), die in einem Eisbad gekühlt wurde, gegossen. Der resultierende weiße Feststoff wurde mit CHCl₃ (2 × 30 ml) extrahiert, über wasserfreiem MgSO₄ getrocknet, filtriert und in vacuo zur Trockene eingeengt, wobei das Titelprodukt als ein wachsartiger weißer Feststoff (0,167 g, 76%) erhalten wurde, und welches weiter gekennzeichnet ist durch:
¹H NMR (CDCl₃)
δ 3,03 (s, 3H), 3,93 (s, 12H), 7,08 (d, 6H), 7,54 (t, 3H); und
¹³C {¹H} NMR (CDCl₃)
δ 54,58, 120,72, 136,50, 158,64;
CG/Massenspektrum m/z M⁺ 360; und das veranschaulicht wird durch die Formel:
Beispiel J
Herstellung von 1,4,7-Triazacyclononan-Trihydrobromid
A: Herstellung von N,N',N''-tri(p-toluolsulfonyl)diethylentriamin
Eine Lösung von 191 g p-Toluolsulfonylchlorid in 500 ml Ether wurde zu einer Lösung von 38 ml Diethylenamin und 40 g Natriumhydroxid in 250 ml Wasser zugetropft. Das Gemisch wurde eine Stunde bei Raumtemperatur gerührt. Es bildete sich ein weißes Präzipitat und dieses wurde mittels Filtration gesammelt, mit Wasser gewaschen, und unter Verwendung von Methanol rekristallisiert (es könnte auch Acetonitril verwendet werden). Der Schmelzpunkt des rekristallisierten Präzipitats betrug 174 bis 175°C. Die Ausbeute betrug 90% (und sollte immer oberhalb von 70% liegen).
B: Herstellung von Di(p-toluolsulfonyl)ethylenglycol
Ethylenglycol (28 ml) und 100 ml Pyridin wurden über einen Zeitraum von 2,5 Stunden zu einem gerührten Gemisch von 210 g Tosylchlorid in 225 ml Pyridin zugegeben, wobei das Gemisch durch ein Wasserbad gekühlt wurde. Nach mehrstündigem Rühren wurde das Gemisch etwa 10 min mit einem Liter Eiswasser geschüttelt und danach filtriert. Der Rückstand wurde mit Ether, verdünnter Schwefelsäure, Wasser und schließlich Ether gewaschen (jede der Waschflüssigkeiten war eiskalt). Der Rückstand wurde danach durch Vakuumpumpen getrocknet und aus siedendem Acetonitril rekristallisiert. Der rekristallisierte Rückstand, Ausbeute 75%, hatte einen Schmelzpunkt von 123 bis 125°C.
C: Herstellung des Dinatriumsalzes von N,N',N''-tri(p-toluolsulfonyl)diethylentriamin
Jeder Teilschritt dieses Schritts wurde unter einer Stickstoffatmosphäre durchgeführt. Natriummetall (2,65 g) wurde in Hexan eingewogen und in etwa 75 ml reinen Ethanol gegeben. Die Natrium-Ethanol-Reaktion ist stark exotherm, und die Wärme unterstützt das Auflösen des Natriums, wobei Natriumethoxid erhalten wird. Eine heiße Aufschlämmung von 28,3 g 1,4,7-Tritosyl-1,4,7-triazaheptan aus Schritt A und 150 ml Ethanol wurden in einem Reaktionsgefäß mit einem Rückflusskühler gerührt. Die Aufschlämmung wurde unter Verwendung eines Ölbads auf Rückfluss erwärmt, und danach wurde das Natriumethoxid so rasch wie möglich zugegeben. Nach fortgesetztem Rühren und Spülen mit Stickstoff präzipitierte ein weißer Feststoff. Leichtes Erwärmen und Spülen wurde fortgesetzt bis der Ethanol vollständig entfernt war, und ein Rückstand aus trockenem Dinatriumsalz von 1,4,7-Tritosyl-1,4,7-triazaheptan übrig blieb.
D: Synthese von 1,4,7-Triazacyclononan-N,N',N''-tritosylat
Dieser Schritt wurde durchgeführt ohne das trockene Salz aus dem Reaktionsgefäß von Schritt C zu entfernen. Der Salzrückstand aus Schritt C wurde in 225 ml trockenem Dimethylformamid (DMF) aufgelöst, wieder unter einer Stickstoffatmosphäre. Das Gemisch wurde gerührt und auf 95 bis 110°C erwärmt. Danach wurde eine 0,2 M Lösung von 18,5 g Ethylenglycolditosylat in DMF über einen Zeitraum von drei Stunden zugegeben. Nach einer weiteren Stunde Rühren bei 100°C wurde das Gemisch über Nacht abgekühlt. Es wurde danach mittels Destillation unter Unterdruck eingeengt bis eine Präzipitation einsetzte. Das Konzentrat wurde in 500 ml heftig gerührtes Wasser gegossen und filtriert. Der Rückstand wurde mit Wasser gewaschen, durch Vakuumpumpen getrocknet und aus siedendem Aceton rekristallisiert. Das Produkt hatte einen Schmelzpunkt von 217 bis 220°C und war in einer Ausbeute von 70% vorhanden.
E: Synthese von 1,4,7-Triazacyclononan-Trihydrobromid
Ein Gemisch aus 120 ml 47% HBr, 67 ml Eisessig und 13,99 g des Produkts aus Schritt D wurde auf 100°C erwärmt, und das Volumen wurde danach erneut gemessen. Das Gemisch wurde danach fünfzig Stunden unter Rückfluss erwärmt und danach mittels Destillation bei Atmosphärendruck auf etwa 20% des Ausgangsvolumens aufkonzentriert. Das Konzentrat wurde danach filtriert. Der Rückstand, welcher 1,4,7-Triazacyclononan-N,N',N''-trihydrobromid enthält, wurde in Wasser extrahiert und danach durch Eindampfen in vacuo zurück gewonnen. Das Trihydrobromid wurde aus siedender Hydrobromsäure rekristallisiert. Sein Schmelzpunkt betrug 280°C, und es war in einer Ausbeute von 70% vorhanden. In den NMR-Spektren des Trihydrobromids waren Tosylatgruppen vollkommen abwesend.
ENDPRODUKTE LIGAND
Beispiel 1
Herstellung von 1,4,7,10-Tetraazacyclododecan-1,4,7,10-tetra(methylenphosphonatbistrifluorethylester); [DOTPbis(F)ME]; ein Ligand nach Formel (II)
Zu einer THF-Suspension (70 ml) von 10 g (58 mMol) von 1,4,7,10-Tetraazacyclododecan, hergestellt durch das Verfahren von Beispiel E, wurden 7,4 g (246 mMol) Paraformaldehyd zugegeben. Die Lösung wurde in einem Eisbad gekühlt und 81 g (246 mMol) Tris(2,2,2-trifluorethyl)phosphit wurden auf einmal zugegeben.
Die Lösung wurde danach auf Raumtemperatur erwärmen gelassen und 24 h bei 25°C unter einer N₂-Atmosphäre gerührt. Die Reaktion wurde danach in vacuo aufkonzentriert, wobei ein viskoses orangefarbenes Öl erhalten wurde. Dieses kann ohne Reinigung verwendet werden.
Falls gewünscht, wurde das Öl danach in 50 ml Aceton aufgelöst und über eine Aluminiumoxidsäule (basische Form) geleitet, wobei mit Aceton eluiert wurde. Nach Aufkonzentrierung des Aceton-Lösungsmittels wurde der Perester als ein viskoses, feuchtigkeitsempfindliches, orangefarbenes Öl erhalten, Ausbeute 60 g (86%), und wurde ohne weitere Reinigung in nachfolgenden Reaktionen verwendet.
Beispiel 2
Herstellung von 1,4,7,10-Tetraazacyclododecan-1,4,7,10-tetra(methylenphosphonatmonotrifluorethylester), Tetrakaliumsalz; [DOTP(F)ME]; ein Ligand nach Formel (II)
Zu einer wässrigen Dioxanlösung (100 ml H₂O/70 ml Dioxan) wurden 25 g (0,45 Mol) KOH zusammen mit 60 g (50 mMol) des in Beispiel 1 hergestellten Peresters zugegeben. Die Lösung wurde danach 1 h unter Rückfluss erwärmt und auf Raumtemperatur abgekühlt. Nach Aufkonzentrieren des wässrigen Reaktionsgemisches präzipitierte das gewünschte Titelprodukt als ein schmutzig weißer Feststoff und wurde abfiltriert, wobei 15 g (15 mMol, 30%) erhalten wurden, das weiter gekennzeichnet war durch:
¹³C NMR (D₂o)
δ 52,95 (d), 53,88 (s), 63,60 (qd), 126,49 (qd); und
³¹P NMR (D₂O)
δ 22,69: und
¹⁹F NMR (D₂O)
δ 3,51.
Beispiel 3
Herstellung von 1,4,7,10-Tetraazacyclododecan-1,4,7,10-tetra(methylenphosphonatmonotrifluorethylester), freie Säure; [DOTP(F)ME]; ein Ligand nach Formel (II)
Der Phosphonatester (Kaliumsalz) aus Beispiel 2 wurde durch einen Kationenaustauschsäule (Dowex^TM-50 X4-400) geleitet, welche mit 1 N HCl vorbehandelt worden war. Nach Gefriertrocknung des wässrigen Eluenten wurde die freie Säure als ein ausgeflocktes schneeweißes Pulver erhalten.
KOMPLEXHERSTELLUNG
Allgemeines Verfahren
Komplexherstellung (für Bioverteilung)
Eine Vorratslösung von¹⁵³SmCl₃ wurde hergestellt durch Zugabe von 2 μl 3 × 10^–4 M ¹⁵³SmCl₃ in 0,1 N HCl zu 2 ml 3 × 10^–4 M¹⁵³SmCl₃-Trägerlösung in 0,1 N HCl. Der 1 : 1 Ligand/Metall-Komplex wurde danach hergestellt durch Kombinieren von 0,5 ml Ligandenlösung (1,2 × 10^–3) mit 2,0 ml der Metallvorratslösung, gefolgt von sorgfältigem Mischen, wobei eine saure Lösung (pH = 2) erhalten wurde. Der pH-Wert wurde danach unter Verwendung von 0,1 N NaOH auf 7,5 eingestellt, um vollständige Komplexierung zu erleichtern. Der Prozentanteil an Metall als ein Komplex wurde danach bestimmt durch Führen eines Aliquots der Komplexlösung durch eine Sephadex^TM C-25 (Kationenaustausch) Säule, Elution mit 4 : 1 Salzlösung (0,85% NaCl/NH₄OH) und Sammeln von 2 ml Fraktionen. Die Radioaktivitätsmenge in den kombinierten Elutionen wurde danach mit der auf dem Harz, auf dem das nicht-komplexierte Metall zurück gehalten wird, verbliebenen verglichen. Danach wurde durch dieses Verfahren bestimmt, dass die Komplexierung mehr als 98% betrug.
Octanol : Wasser-Verteilung
Der gereinigte ¹⁵³Sm-Komplex (500 μl) wurde mit einem gleichen Volumen Octanol kombiniert. Die zwei Phasen wurden danach während einer Minute heftig bewegt und die Emulsion absetzen gelassen. Danach wurde aus jeder Phase ein 100 μl Aliquot entfernt, und der Verteilungskoeffizient aus den in den verschiedenen Phasen nachgewiesenen Radioaktivitätsmengen bestimmt.
Komplexherstellung (für Bilddarstellungsstudien)
Metall-Liganden-Komplexe wurden mittels verschiedener Verfahren hergestellt. Die Verfahren umfassten das Mischen des Metalls und des Liganden in wässriger Lösung und Einstellen des pH-Werts auf den gewünschten Wert. Die Komplexierung wurde in Lösungen durchgeführt, die Salze und/oder Puffer sowie Wasser enthielten. Es wurde festgestellt, dass erwärmte Lösungen manchmal höhere Ausbeuten an Komplex ergaben, als wenn die Komplexierung bei Umgebungstemperaturen durchgeführt wurde.
Die Gd-DOTP(F)ME-Komplexe wurden gebildet durch Mischen von GdCl₃ mit einem 5% stöchiometrischen Überschuss an Ligand. Eine 0,1 M GdCl₃-Lösung (1,0 ml) wurde mit 1,05 ml eines 0,1 M Liganden gemischt, danach wurde die Probe mit KOH neutralisiert und auf 5,0 ml verdünnt, um eine 20 ml Komplex-Vorratslösung herzustellen.
Beispiel 4
Herstellung des Komplexes ¹⁵³Sm-1,4,7,10-Tetraazacyclododecan-1,4,7,10-tetra(methylenphosphonatmonotrifluormethylester)
Der Sm-DOTP(F)ME-Komplex wurde gebildet durch Herstellung einer Lösung des Liganden in entionisiertem Wasser (pH-Wert von etwa 2). Ein Ligand/Metall-Komplex wurde danach hergestellt durch Kombinieren der Ligandenlösung mit wässrigem SmCl₃ (3 × 10^–4 in 0,01 N HCl), enthaltend ¹⁵³SmCl₃ als Nachweissubstanz. Nach gründlichem Mischen wurde der Prozentanteil an Metall als ein Komplex bestimmt durch Führen einer Probe der Komplexlösung durch eine Sephadex^TM Säule, Elution mit 4 : 1 Salzlösung (0,85% NaCl/NH₄OH) und Sammeln von 2 × 3 ml Fraktionen. Die Radioaktivitätsmenge in den kombinierten Elutionen wurde danach mit der auf dem Harz verbliebenen verglichen. Unter diesen Bedingungen wurde der Komplex mit dem Eluent entfernt und nicht-komplexiertes Metall wird auf dem Harz zurück gehalten. Durch dieses Verfahren wurde bestimmt, dass die Komplexierung 95% oder mehr betrug.
BIOVERTEILUNG
Allgemeines Verfahren
¹H Relaxationsmessungen
Die Protonenrelaxation r1 von Gd-DOTP(F)ME wurde als eine Funktion von 1/T1 gegen die Komplexkonzentration [mM Gd-DOTP(F)ME] bei 40 MHz Proton-Lamor-Frequenz bei Raumtemperatur (etwa 25°C) bestimmt. Konzentrationen von 2,5 bis 20 mM wurden untersucht.
Bioverteilung in Tieren
Sprague Dawley-Ratten wurden fünf Tage akklimatisieren gelassen, danach wurden 100 μl der Komplexlösung über die Schwanzvene injiziert. Die Ratten wogen zum Zeitpunkt der Injektion zwischen 150 und 200 g. Nach 30 min wurden die Ratten durch zervikale Dislokation getötet und seziert. Die Radioaktivitätsmenge in jedem Gewebe wurde durch Auszählen in einem an einen Mehrkanal-Analysator gekoppelten Nal-Szintillationszähler bestimmt. Die Zählimpulse wurden mit den Zählimpulsen in 100 μl Standards verglichen um den Prozentanteil der Dosis in jedem Gewebe oder Organ zu bestimmen. Die Verwendung von¹⁵⁹Gd als radioaktive Nachweissubstanz ergab ähnliche Ergebnisse.
Die prozentuale Dosis in Blut wurde abgeschätzt unter der Annahme, dass Blut 6,5% des Körpergewichts ausmacht. Die prozentuale Dosis in Knochen wurde abgeschätzt durch Multiplikation der prozentualen Dosis im Femur mit 25. Die prozentuale Dosis in Muskel wurde abgeschätzt unter der Annahme, dass Muskel 43% des Körpergewichts ausmacht.
Zusätzlich zur Bioverteilung in Organen wurden Chelate der Verbindungen der Formeln (II)–(VI) hinsichtlich der Effizienz einer Lokalisierung in Knochen bewertet, da Phosphonate bekanntermaßen Hydroxyapatit binden können.
BEISPIEL I
Die Prozentanteile der injizierten Dosis des Komplexes von Beispiel 4 in mehreren Geweben sind in Tabelle I angegeben. Die Zahlen repräsentieren den Mittelwert von mindestens 3 Ratten pro Datenpunkt 30 min und 2 Stunden nach der Injektion.
TABELLE I INJIZIERTE DOSIS IN VERSCHIEDENEN GEWEBEN FÜR ¹⁵³Sm-DOTP(F)ME
Jeder Datenpunkt stellt den Mittelwert von drei Ratten dar.
Der Leberkontrast ist aus 2 und der nachfolgenden Tabelle II ersichtlich. Es ist ebenfalls ersichtlich, dass der DOTP(F)ME Ligand/Komplex eine geringe Lipophilie aufweist.
Tabelle II Zwei-Stunden Bioverteilung von Leberkontrastmitteln auf Basis eines zunehmenden Octanol : Wasser-Verhältnisses unter Verwendung von¹⁵³Sm-Ligand-Komplex
In Tabelle II sind die verschiedenen Verbindungen:
DOTPME bedeutet 1,4,7,10-Tetraazacyclododecan-1,4,7,10-tetra(methylenphosphonatethylester), und ist ein Ausgangsmaterial für die Liganden der vorliegenden Erfindung.
DOTPMP bedeutet 1,4,7,10-Tetraazacyclododecan-1,4,7,10-tetra(methylenphosphonat-n-propylester), und ist ein Ausgangsmaterial für die Liganden der vorliegenden Erfindung.
DOTPMiP bedeutet 1,4,7,10-Tetraazacyclododecan-1,4,7,10-tetra(methylenphosphonatisopropylester), und ist ein Ausgangsmaterial für die Liganden der vorliegenden Erfindung.
DOTPM(tris)iP bedeutet 1,4,7,10-Tetraazacyclododecan-1,4,7-tris(methylenphosphonatisopropylester), und ist ein Ausgangsmaterial für die Liganden der vorliegenden Erfindung.
DOTPMB bedeutet 1,4,7,10-Tetraazacyclododecan-1,4,7,10-tetra(methylenphosphonat-n-butylester), und ist ein Ausgangsmaterial für die Liganden der vorliegenden Erfindung.
PMBHE bedeutet 3,6,9,15-Tetraazabicyclo[9.3.1]pentadeca-1(15),11,13-trien-3,6,9-methylen(n-butyl)phosphonat, und ist ein Ausgangsmaterial für die Liganden der vorliegenden Erfindung.
Wenn die Lipophilie allmählich zunimmt (das Verhältnis Octanol/Wasser nimmt zu), würde man eine entsprechende Verstärkung von intramolekularen Wechselwirkungen zwischen dem Chelat und lipophilen Blutproteinen nach intravenöser Injektion erwarten. Somit würde man eine verlängerte Retention des Chelats im Blut-Pool und ein entsprechende Erhöhung der Aufnahme in der Leber und der Ausscheidung durch den Gastrointestinaltrakt (GI) vorhersagen. Wie erwartet, zeigte der stark lipophile Butylester eine erhebliche Aufnahme in die Leber (33%) und einen raschen Transport in den GI-Trakt. Überraschenderweise zeigte der Fluorester einen noch größeren Grad an Aufnahme in die Leber (95%), was einen alternativen Mechanismus für die Hepatozytenerkennung oder möglicherweise verstärkte Wechselwirkungen mit einem spezifischen Protein nahe legt. Somit scheint der Fluorkern einen einzigartigen Einfluss auf die Bioverteilung des Chelats zu haben, über das hinaus, was auf Basis der lipophilen Eigenschaften erklärt werden kann.
Im Allgemeinen wird erwartet, dass Chelate mit niedrigem Molekulargewicht und minimalem lipophilen Charakter über glomeruläre Filtration durch die Nieren aus dem Körper ausgeschieden werden. Dementsprechend wurde festgestellt, dass alle Chelate durch die Propylkette eine rasche und vollständige Aufnahme durch die Nieren und Elimination durch den Urin zeigten.
Beispiel II – ¹H und ¹⁹F NMR Spektren
Der freie Ligand DOTP(F)ME aus Beispiel 2, und dessen Komplexe mit La⁺³ und Gd⁺³ sind in 2 gezeigt. Das Signal von dem freien Liganden (Beispiel 2) ist ziemlich scharf, mit einer Linienbreite von 3 Hz. Nach Komplexierung mit Gd⁺³ (dem für die Protonen-Bilddarstellung verwendeten paramagnetischen Metall) verbreitert sich die ¹⁹F-Linienbreite auf etwa 1600 Hz. In diesem Fall sollte die Linienbreite eng mit den tatsächlichen Relaxationsparametern (T1 und T2) korrelieren, da die Wirkungen der paramagnetischen Relaxation durch Gd⁺³ jegliche kleinen Unterschiede in der chemischen Verschiebung der CF₃-Gruppen in dem Komplex dominieren. Die Gesamtwirkung dieser erheblichen Linienverbreiterung führt zu einer dramatischen Verringerung von ¹⁹F-T2. In der Tat ist T2 dieses Komplexes derart kurz, so dass das Signal zu schnell abnimmt um nachgewiesen zu werden, sogar bei den kürzesten, bei dem Bilddarstellungssystem möglichen TE-Einstellungen (etwa 1 ms). Versuche, ¹⁹F-Bilddarstellungen unter Verwendung des Gd[DOTP(F)ME]-Komplexes zu erhalten, waren aufgrund der beträchtlichen Linienverbreiterung des ¹⁹F-Signals nicht erfolgreich.
Die Linienbreite des ¹⁹F-Signals im diamagnetischen Komplex La⁺³[DOTP(F)ME] ist breiter als angenommen auf Basis der Rotations-Korrelationszeit dieses Chelats mit niedrigem Molekulargewicht. Spektren von manchen der anderen paramagnetischen Lanthanid-Komplexe zeigen in der Tat, dass die CF₃-Gruppen magnetisch nicht äquivalent sind, aufgrund der Einführung von mehreren asymmetrischen Zentren am Phosphoratom. Daher ist die Verbreiterung der Linienbreite dieses Komplexes nicht-äquivalenten Fluormethylsignalen zuordenbar. Weiterhin, und von großer Bedeutung, da die Linienverbreiterung eine Größenordnung kleiner ist als im paramagnetischen Komplex, sollte eine ¹⁹F-Bilddarstellung möglich sein, da T2 länger sein und innerhalb der Arbeitsgrenzen des Bilddarstellungssystems liegen wird.
Es scheint wahrscheinlich, dass die Alkylkettenlänge im Phosphonatester die CF₃-Reste in magnetisch äquivalente Umgebungen positionieren und einen Gd⁺³-Komplex erzeugen kann, welcher eine T2 aufweist, die ausreichend lang ist um adäquate ¹⁹F-Bilddarstellungen über einen relativ kurzen Zeitraum (Minuten) zu erzeugen. Kombinationen mit von Ln⁺³ verschiedenen Kationen, welche unterschiedliche Relaxationseigenschaften aufweisen, mit Ligandenvariationen, bei denen die Positionierung der CF₃-Gruppen verändert wurde, sollten weiterhin Chelate erzeugen, welche die Bilddarstellung sowohl von Protonen als auch von Fluor verstärken können.
BILDDARSTELLUNGSEXPERIMENTE
Allgemeines Verfahren
Zunächst wurden injizierbare Lösungen hergestellt (0,5 M), indem die entsprechende Menge jedes Komplexes in 2 ml entionisiertem Wasser aufgelöst wurde. Die pH-Werte der Lösungen wurden danach auf 7,4 eingestellt, unter Verwendung von 1 M HCl oder NaOH, je nach Bedarf. Der Gd-Gesamtgehalt jeder Lösung wurde danach mittels ICP-Analyse bestimmt.
Eine der vorstehend beschriebenen Metalllösungen wurde einer anästhetisierten Sprague Dawley Ratte intramuskulär injiziert, in einer Dosis von 0,05–0,1 mMol Gd/kg Körpergewicht. Danach wurden in unterschiedlichen Zeitintervallen Bilddarstellungen aufgenommen und mit der Kontrolle ohne Injektion zum Zeitpunkt 0 verglichen.
Beispiel III
Der Gd-Komplex (ähnlich wie in Beispiel 4 hergestellt) zeigte eine Verstärkung von Jejunum und Ileum, und eine Knochenlokalisierung in der Schulter, der Wirbelsäule und dem Brustbein.
Beispiel IV
Verschiedene Beispiele von ¹H- und ¹⁹F-Bilddarstellungen sind in 3 gezeigt. Die Bilddarstellungen #1–#4 sind ¹H-Bilddarstellungen unter Verwendung von Gd[DOTP(F)ME]. Die Bilddarstellungen 5 und 6 sind ¹⁹F-Bilddarstellungen unter Verwendung von La[DOTP(F)ME]. Bilddarstellung #1 zeigt einen sagittalen Schnitt durch ein durchströmtes Rattenherz (mit KCl angehalten um Bewegungsartifakte zu vermeiden), welches in der Mitte eines 20 mm NMR-Röhrchens angeordnet ist. Diese ¹H-Bilddarstellung wurde auf einem 9,4 T Bilddarstellung/Spektroskopie-System erhalten, unter Verwendung einer TE (Echolinie) von 20 Millisekunden (ms) und einer TR (Wiederholungslinie) von 500 ms. Bilddarstellung #2 wurde aufgenommen, nachdem eine Linie in Nähe des Bodens des NMR-Röhrchens positioniert worden war, um überschüssiges Perfusat von der Umgebung des Herzens zu entfernen. Das dunkle Objekt im Zentrum des Herzens ist ein an einem Ballon befestigter Katheter, gefüllt mit nicht strömendem Perfusat, was zur Überwachung der Herzfunktion (d. h. Geschwindigkeit und Druck) verwendet wird. Die Bilddarstellungen #3 (sagittal) und #4 (axial) zeigen das gleiche Herz, nachdem 2 mM Gd[DOTP(F)ME] zu dem rezirkulierenden Perfusat zugegeben worden waren (TE = 13,4 ms). Der Großteil des Herzens zeigt einen verstärkten ¹H-Kontrast, was darauf hindeutet, dass dieses komplexierte Mittel in den gesamten extrazellulären Raum eindringt. Die Herzarterien erscheinen noch stärker verstärkt, da die Konzentration des komplexierten Mittels im Gefäßraum höher war als im Zwischenraum, als diese Bilddarstellung aufgenommen wurde.
Die Bilddarstellungen #5 und #6 zeigen dreidimensionale Gradientenecho-¹⁹F-Bilddarstellungen eines Rattenherzens unter Verwendung von TE = 3 ms, TR = 800 ms bzw. von TE = 1,6 ms, TR = 700 ms, unter Verwendung des La[DOTP(F)ME] Chelats. Beide Bilddarstellungen zeigen, dass das komplexierte Mittel in den gesamten extrazellulären Raum eindringt, da in den Ventrikeln höhere Konzentrationen des komplexierten Mittels gesehen werden.

Claims

Polyazamacrocyclofluormonoalkylphosphonsäureverbindung der Formel:
worin: R gleich Wasserstoff oder
ist, wobei: m gleich 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist, n eine ganze Zahl von 1, 2 oder 3 ist, R¹ und R² unabhängig voneinander Wasserstoff oder ein Fluoratom sind, mit der Maßgabe, dass mindestens ein R gleich -(CH₂)_n-P(O)(OH)-OCH₂(CR¹R²)_mCF₃ sein muss, Z eine Gruppe der Formel
ist, wobei R wie vorstehend definiert ist, q eine ganze Zahl von 1 oder 2 ist, y eine ganze Zahl von 1, 2 oder 3 ist, x gleich 0 oder 1 ist, mit der Maßgabe, dass x gleich 1 ist, wenn y gleich 1 ist, und x gleich 0 ist, wenn y gleich 3 ist, oder pharmazeutisch akzeptable Salze davon.
Verbindung nach Anspruch 1, welche eine der nachstehenden Formeln ist:
worin: R gleich Wasserstoff oder
ist, wobei: m gleich 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist, n eine ganze Zahl von 1, 2 oder 3 ist, R¹ und R² unabhängig voneinander Wasserstoff oder ein Fluoratom sind, mit der Maßgabe, dass mindestens ein R gleich -(CH₂)_n-P(O)(OH)-OCH₂(CR¹R²)_mCF₃ sein muss, oder pharmazeutisch akzeptable Salze davon.
Verbindung nach Anspruch 1, wobei alle R-Gruppen einen Fluorrest enthalten.
Verbindung nach Anspruch 1, wobei die Verbindung die Formel (II) hat.
Verbindung nach Anspruch 4, welche 1,4,7,10-Tetraazacyclododecan-1,4,7,10-tetra(methylenphosphonatmonotrifluorethylester) ist, oder deren pharmazeutisch akzeptablen Salze.
Komplex, welcher eine Polyazamacrocyclofluormonoalkylphosphonsäureverbindung der Formel:
umfasst, worin: R gleich Wasserstoff oder
ist, wobei: m gleich 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist, n eine ganze Zahl von 1, 2 oder 3 ist, R¹ und R² unabhängig voneinander Wasserstoff oder ein Fluoratom sind, mit der Maßgabe, dass mindestens ein R gleich -(CH₂)_n-P(O)(OH)-OCH₂(CR¹R²)_mCF₃ sein muss, Z eine Gruppe der Formel
ist, wobei R wie vorstehend definiert ist, q eine ganze Zahl von 1 oder 2 ist, y eine ganze Zahl von 1, 2 oder 3 ist, x gleich 0 oder 1 ist, mit der Maßgabe, dass x gleich 1 ist, wenn y gleich 1 ist, und x gleich 0 ist, wenn y gleich 3 ist, oder pharmazeutisch akzeptable Salze davon, komplexiert mit einem Metallion, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Gd⁺³, Fe⁺³, Mn⁺³, Cr⁺³, La⁺³, Ce⁺³, PT⁺³, Nd⁺³, Pm⁺³, Sm⁺³, Eu⁺³, Tb⁺³, Dy⁺³, Ho⁺³, Er⁺³, Tm⁺³, Yb⁺³ und Lu⁺³.
Komplex nach Anspruch 6, wobei die Polyazamacrocyclofluormonoalkylphosphonsäureverbindung eine der nachstehenden Formeln ist:
worin: R gleich Wasserstoff oder
ist, wobei: m gleich 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist, n eine ganze Zahl von 1, 2 oder 3 ist, R¹ und R² unabhängig voneinander Wasserstoff oder ein Fluoratom sind, mit der Maßgabe, dass mindestens ein R gleich -(CH₂)_n-P(O)(OH)-OCH₂(CR¹R²)_mCF₃ sein sein muss, oder pharmazeutisch akzeptable Salze davon.
Komplex nach Anspruch 7, wobei das Metall La⁺³ ist.
Komplex nach Anspruch 7, wobei das Metall Gd⁺³ ist.
Komplex nach Anspruch 7, wobei die Verbindung die Formel (II) hat.
Komplex nach Anspruch 10, welche 1,4,7,10-Tetraazacyclododecan-1,4,7,10-tetra(methylenphosphonatmonotrifluorethylester), komplexiert mit Gd⁺³ ist, oder deren pharmazeutisch akzeptablen Salze.
Komplex nach Anspruch 10, welche 1,4,7,10-Tetraazacyclododecan-1,4,7,10-tetra(methylenphosphonatmonotrifluorethylester), komplexiert mit La⁺³ ist, oder deren pharmazeutisch akzeptablen Salze.
Pharmazeutische Formulierung, umfassend einen Komplex nach einem der Ansprüche 6 bis 12 mit einem pharmazeutisch akzeptablen Träger.