ITMI20081765A1 - PROCESS FOR THE PREPARATION OF HYPERPOLARIZED MOLECULES. - Google Patents

PROCESS FOR THE PREPARATION OF HYPERPOLARIZED MOLECULES. Download PDF

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ITMI20081765A1
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hyperpolarized
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Silvio Aime
Walter Dastru
Giovanni Battista Giovenzana
Roberto Gobetto
Francesca Reineri
Daniela Santelia
Fulvio Uggeri
Alessandra Viale
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Bracco Imaging Spa
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    • A61K49/00Preparations for testing in vivo
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    • A61K49/08Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by the carrier
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Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione si riferisce al campo tecnico della visualizzazione diagnostica mediante risonanza magnetica, altresì nota come “Magnetic Resonance Imaging†o anche MRI. Più in particolare, la presente invenzione riguarda un procedimento per la preparazione di molecole iperpolarizzate mediante paraidrogenazione catalitica, e successivo loro isolamento mediante trasferimento in fase acquosa. The present invention relates to the technical field of diagnostic visualization by magnetic resonance, also known as â € œMagnetic Resonance Imagingâ € or also MRI. More particularly, the present invention relates to a process for the preparation of hyperpolarized molecules by catalytic parahydrogenation, and their subsequent isolation by transfer in aqueous phase.

Ciò consente di ottenere, vantaggiosamente, una soluzione acquosa della molecola iperpolarizzata da utilizzarsi nelle tecniche diagnostiche di cui sopra, essendo detta molecola depurata dal catalizzatore, dal solvente organico e dall’eventuale composto di partenza non reagito, in un unico passaggio. This makes it possible to advantageously obtain an aqueous solution of the hyperpolarized molecule to be used in the above diagnostic techniques, since said molecule is purified from the catalyst, the organic solvent and any unreacted starting compound, in a single step.

Stato deH’arte State of the art

L’Imaging di Risonanza Magnetica (MRI) à ̈ noto per essere uno strumento potente per investigazioni di tipo medico e biologico, sia in vitro che in vivo. Il principale svantaggio di tale tecnica é tuttavia dovuto alla bassa sensibilità della spettroscopia NMR su cui l’MRI si basa. Infatti, l’intensità dei segnali NMR dipende dalla differenza di popolazione fra gli stati di spin nucleare, a sua volta funzione della temperatura e del campo magnetico applicato, secondo la ben nota equazione di Boltzmann (ΔΠ= yhBo/(2nkT)), all’equilibrio termico, detta differenza di popolazione à ̈ nell’ordine di grandezza pari a 10'<5>, vale a dire molto piccola. Magnetic Resonance Imaging (MRI) is known to be a powerful tool for medical and biological investigations, both in vitro and in vivo. However, the main disadvantage of this technique is due to the low sensitivity of the NMR spectroscopy on which MRI is based. In fact, the intensity of the NMR signals depends on the population difference between the nuclear spin states, in turn a function of the temperature and of the applied magnetic field, according to the well-known Boltzmann equation (Î "Î = yhBo / (2nkT) ), at thermal equilibrium, said population difference is in the order of magnitude equal to 10 '<5>, that is to say very small.

L’uso di molecole iperpolarizzate in risonanza magnetica (MRI) à ̈ stato recentemente proposto quale possibile soluzione a questo problema e, negli ultimi anni, sono stati sviluppati diversi metodi di iper polarizzazione . The use of hyperpolarized molecules in magnetic resonance imaging (MRI) has recently been proposed as a possible solution to this problem and, in recent years, several methods of hyper polarization have been developed.

Il metodo più diretto à ̈ il cosiddetto metodo “brute force†che consiste, essenzialmente, nel mantenere la molecola di interesse all’interno di un campo magnetico elevato (fino a 20 T) e a bassissima temperatura (prossima a 0 K) per un determinato periodo di tempo. Tale metodo à ̈ di applicabilità generale ma richiede l’applicazione di un opportuno “relaxation switch†che consenta di promuovere velocemente le transizioni nucleari necessarie per creare la polarizzazione, e che possa essere rimosso o comunque “disattivato†subito dopo il processo. Ad ora, un “relaxation switch†adatto allo scopo non risulta essere ancora disponibile e, conseguentemente, tale approccio non à ̈ ancora utilizzabile. The most direct method is the so-called â € œbrute forceâ € method which essentially consists in keeping the molecule of interest inside a high magnetic field (up to 20 T) and at a very low temperature (close to 0 K) to a certain period of time. This method is generally applicable but requires the application of an appropriate â € œrelaxation switchâ € that allows to quickly promote the nuclear transitions necessary to create polarization, and that can be removed or in any case â € œdeactivatedâ € immediately after the process. . At present, a suitable â € œrelaxation switchâ € is not yet available and, consequently, this approach is not yet usable.

Un secondo metodo à ̈ rappresentato dal cosiddetto †optical pumping/spin exchange†, che può essere applicato a gas nobili quali lo<129>Xe e T<3>He. In questo caso un fascio di luce laser polarizzata viene inviato su una miscela gassosa costituita dal gas prescelto e da vapori di un metallo alcalino. In questo modo à ̈ possibile iperpolarizzare Xe ed He con elevati gradi di polarizzazione, e la polarizzazione così ottenuta può poi essere mantenuta a lungo grazie ai lunghi tempi di rilassamento di questi nuclei. A second method is represented by the so-called â € optical pumping / spin exchangeâ €, which can be applied to noble gases such as <129> Xe and T <3> He. In this case, a beam of polarized laser light is sent onto a gaseous mixture consisting of the selected gas and vapors of an alkaline metal. In this way it is possible to hyperpolarize Xe and He with high degrees of polarization, and the polarization thus obtained can then be maintained for a long time thanks to the long relaxation times of these nuclei.

Sono noti, in proposito, studi MRI delle vie aeree condotti con l’impiego di gas iperpolarizzati così ottenuti. In this regard, MRI studies of the airways conducted with the use of hyperpolarized gases thus obtained are known.

Tuttavia, come precedentemente indicato, questa tecnica non à ̈ di applicabilità generale in quanto à ̈ limitata alla polarizzazione dei gas nobili. However, as previously indicated, this technique is not of general applicability as it is limited to the polarization of noble gases.

La differenza di popolazione fra i livelli di spin nucleare può essere inoltre aumentata sfruttando l’effetto “Overhauser†(o Polarizzazione Dinamica Nucleare - DNP) fra il nucleo di interesse e gli elettroni spaiati di specie paramagnetiche a contatto. The population difference between the nuclear spin levels can also be increased by exploiting the â € œOverhauserâ € effect (or Nuclear Dynamic Polarization - DNP) between the nucleus of interest and the unpaired electrons of paramagnetic species in contact.

Questa tecnica viene utilizzata per iperpolarizzare molecole di interesse biologico quali, ad esempio, urea, piruvato ecc., attualmente utilizzate per studi di imaging metabolico mediante MRI. This technique is used to hyperpolarize molecules of biological interest such as, for example, urea, pyruvate etc., currently used for metabolic imaging studies by MRI.

Sebbene questa tecnica possa essere applicata a qualunque tipo di molecola, in linea di principio, la necessità di un criostato potente e di un “hardware†opportuno per l’irradiazione degli elettroni a bassa temperatura, possono limitarne l’impiego. Although this technique can be applied to any type of molecule, in principle, the need for a powerful cryostat and suitable â € œ hardwareâ € for the irradiation of electrons at low temperatures can limit its use.

Inoltre, à ̈ necessaria una procedura che consenta la rapida dissoluzione del substrato dopo l’iperpolarizzazione, e la separazione del radicale paramagnetico prima dell’iniezione. Furthermore, a procedure is required that allows the rapid dissolution of the substrate after hyperpolarization, and the separation of the paramagnetic radical before injection.

Più recentemente, nella visualizzazione diagnostica mediante MRI, à ̈ stato proposto l’uso di molecole iperpolarizzate mediante paraidrogenazione di substrati insaturi, in presenza di para-idrogeno (US 6,574,495). Detta procedura à ̈ altresì nota come PHIP (Para Hydrogen Induced Polarization), ovvero Polarizzazione Indotta mediante Para-Idrogeno. A tal proposito, il metodo PHIP, consente di ottenere popolazioni dei livelli di spin nucleare profondamente alterate rispetto a quelle determinate dalla termodinamica di Boltzmann. Le molecole iperpolarizzate si ottengono per idrogenazione catalitica di un substrato insaturo utilizzando idrogeno arricchito nell’isomero di spin para. La molecola dell’idrogeno esiste, infatti, nelle due forme isomeriche chiamate rispettivamente orto e para: mentre l’isomero orto, simmetrico rispetto allo scambio dei due protoni, à ̈ triplamente degenere, l’isomero para, antisimmetrico rispetto allo scambio, à ̈ in uno stato di singoletto. L’isomero orto ha spin 1 ed à ̈ NMR attivo mentre l’isomero para, avendo spin zero, à ̈ NMR silente. More recently, in the diagnostic visualization by MRI, the use of hyperpolarized molecules by means of parahydrogenation of unsaturated substrates in the presence of para-hydrogen has been proposed (US 6,574,495). This procedure is also known as PHIP (Para Hydrogen Induced Polarization), or Polarization Induced by Para-Hydrogen. In this regard, the PHIP method allows to obtain deeply altered populations of nuclear spin levels compared to those determined by Boltzmann thermodynamics. The hyperpolarized molecules are obtained by catalytic hydrogenation of an unsaturated substrate using hydrogen enriched in the spin para isomer. The hydrogen molecule exists, in fact, in the two isomeric forms called ortho and para respectively: while the ortho isomer, symmetrical with respect to the exchange of the two protons, is triply degenerate, the para isomer, antisymmetric with respect to the exchange , Is in a singlet state. The ortho isomer has spin 1 and is NMR active while the para isomer, having spin zero, is silent NMR.

La miscela di equilibrio (normal-idrogeno) contiene il 75% di isomero orto ed il 25% di isomero para ma, essendo lo stato para termodinamicamente più stabile ed a seguito della temperatura rotazionale relativamente alta della molecola di idrogeno, à ̈ possibile arricchire la miscela nella forma para, mantenendola a bassa temperatura. The equilibrium mixture (normal-hydrogen) contains 75% of ortho isomer and 25% of para isomer but, being the para thermodynamically more stable state and following the relatively high rotational temperature of the hydrogen molecule, it is possible to enrich the mixture in the para form, keeping it at a low temperature.

Ad esempio, se a 77 K la miscela di equilibrio à ̈ costituita per il 52% da isomero para e per il 48% da isomero orto, a 20 K à ̈ invece costituita per il 99.8% dall’isomero para. For example, if at 77 K the equilibrium mixture is made up of 52% para isomer and 48% of ortho isomer, at 20 K it is made up of 99.8% para isomer.

La conversione fra i due isomeri à ̈ impedita per ragioni di simmetria ma può essere promossa dalla presenza di un opportuno catalizzatore, come ad esempio carbone attivo o ossido di ferro. Conversion between the two isomers is prevented for reasons of symmetry but can be promoted by the presence of a suitable catalyst, such as activated carbon or iron oxide.

L’arricchimento nell’isomero para ottenuto a bassa temperatura può essere mantenuto a temperatura ambiente purché il catalizzatore che ha promosso la conversione, e ogni altra impurezza paramagnetica, venga totalmente allontanato. Questa procedura consente quindi di ottenere miscele di idrogeno in condizioni di nonequilibrio, a temperatura ambiente, e la miscela così arricchita à ̈ chiamata para-idrogeno. The enrichment in the para isomer obtained at low temperature can be kept at room temperature as long as the catalyst that promoted the conversion, and any other paramagnetic impurity, are totally removed. This procedure therefore allows to obtain hydrogen mixtures in non-equilibrium conditions, at room temperature, and the mixture thus enriched is called para-hydrogen.

Pur essendo NMR silente, quando il para-idrogeno viene addizionato ad una molecola insatura la sua simmetria può essere rotta con la formazione di un sistema di spin di tipo AX, generando la possibilità di osservare l’iperpolarizzazione. Although NMR is silent, when para-hydrogen is added to an unsaturated molecule its symmetry can be broken with the formation of an AX-type spin system, generating the possibility of observing hyperpolarization.

Le popolazioni dei livelli di spin dei prodotti paraidrogenati ottenuti si discostano daH’equilibrio, rendendo così possibile, in linea teorica, un aumento di sensibilità di un fattore pari a IO<5>(“Sensitiviy enhancement utilizing para-hydrogen†, C.R. Bower, Encyclopedia of NMR, Voi. 9, 2002, pp. 750-770). The populations of the spin levels of the parahydrogenated products obtained differ from the equilibrium, thus making it possible, theoretically, an increase in sensitivity by a factor equal to IO <5> (â € œSensitive enhancement utilizing para-hydrogenâ €, C.R. Bower, Encyclopedia of NMR, Vol. 9, 2002, pp. 750-770).

Tuttavia, ai fini della visualizzazione diagnostica in vivo mediante risonanza magnetica, risulta essere più utile Tiperpolarizzazione eteronucleare in quanto i segnali protonici di un agente di contrasto paraidrogenato andrebbero a sovrapporsi con i segnali<J>H dell’acqua tissutale mentre, al contrario, il segnale endogeno per l’eteronucleo à ̈ praticamente 0 per cui l’assenza di rumore di fondo consente di ottenere immagini con un rapporto segnale-rumore estremamente favorevole, dove il contrasto à ̈ dato dalla differenza in intensità di segnale tra regioni in cui à ̈ presente la molecola comprendente Teteronucleo iperpolarizzato e zone in cui la stessa à ̈ assente. However, for the purposes of in vivo diagnostic visualization using magnetic resonance, heteronuclear polarization is more useful as the proton signals of a parahydrogenated contrast agent would overlap with the <J> H signals of tissue water while, on the contrary, the endogenous signal for the heteronucleus is practically 0 so the absence of background noise allows to obtain images with an extremely favorable signal-to-noise ratio, where the contrast is given by the difference in signal intensity between regions in which is present the molecule comprising hyperpolarized Teteronucleus and areas in which it is absent.

L’attenzione si à ̈ dunque focalizzata sui eteronuclei quali<13>C e<I5>N. Un vantaggio nell’uso di queste specie, oltre alla già citata assenza di rumore di fondo (background), à ̈ associato al loro grande range di Chemical shift, che offre la possibilità di visualizzare molecole diverse nella stessa immagine. The attention was therefore focused on heteronuclei such as <13> C and <I5> N. An advantage in the use of these species, in addition to the already mentioned absence of background noise, is associated with their large range of Chemical shift, which offers the possibility to visualize different molecules in the same image.

Utilizzando il metodo di iperpolarizzazione PHIP à ̈ possibile ottenere molecole<13>C e<15>N iper polarizzate. Al fine di ottenere una molecola<13>C iperpolarizzata che possa essere vantaggiosamente utilizzata in vivo nell’imaging diagnostico mediante MRI devono, tuttavia, essere soddisfatti i seguenti requisiti: Using the PHIP hyperpolarization method it is possible to obtain hyper polarized <13> C and <15> N molecules. In order to obtain a hyperpolarized <13> C molecule that can be advantageously used in vivo in diagnostic imaging by MRI, however, the following requirements must be met:

1) Il substrato deve essere facilmente idrogenabile, 1) The substrate must be easily hydrogenable,

2) Il substrato deve contenere un nucleo<13>C entro una distanza di tre legami dal protone addizionato con la molecola di para-H2,2) The substrate must contain a nucleus <13> C within a distance of three bonds from the proton added with the para-H2 molecule,

3) Il peso molecolare della molecola iperpolarizzata deve essere basso (<500 Da), per limitare i processi di rilassamento, 3) The molecular weight of the hyperpolarized molecule must be low (<500 Da), to limit the relaxation processes,

4) Il prodotto idrogenato deve naturalmente essere fisiologicamente ben tollerabile e solubile in acqua, 4) The hydrogenated product must naturally be physiologically well tolerable and soluble in water,

5) Il catalizzatore usato per la para-idrogenazione deve promuovere il trasferimento di entrambi i protoni, da una molecola di B.2 ad una stessa molecola di substrato, così che la correlazione di spin possa essere mantenuta. Di conseguenza devono essere utilizzati catalizzatori omogenei quali, ad esempio, i complessi organometallici di Rh e Ir. Tuttavia, trattandosi di specie caratterizzate da alta tossicità, questi catalizzatori devono essere completamente rimossi dalla miscela di reazione prima della somministrazione in vivo, 5) The catalyst used for the para-hydrogenation must promote the transfer of both protons, from a molecule of B.2 to the same substrate molecule, so that the spin correlation can be maintained. Consequently, homogeneous catalysts such as, for example, the organometallic complexes of Rh and Ir must be used. However, as these are highly toxic species, these catalysts must be completely removed from the reaction mixture prior to in vivo administration.

6) Per l’applicazione in vivo si deve disporre di una soluzione acquosa del prodotto para-idrogenato. Ciò richiede, pertanto, che la reazione di idrogenazione sia condotta in acqua o, alternativamente, che il solvente organico usato per l’idrogenazione sia poi totalmente rimosso, 6) For in vivo application an aqueous solution of the para-hydrogenated product must be available. This therefore requires that the hydrogenation reaction is carried out in water or, alternatively, that the organic solvent used for the hydrogenation is then totally removed,

7) Al fine di essere utilizzato per l’acquisizione di un’immagine MRI, l’ordine di spin del para-idrogeno deve essere trasformato in magnetizzazione netta<13>C. E’ stato dimostrato che ciò può essere ottenuto mediante l’applicazione di un opportuno ciclo di campo al prodotto para-idrogenato, oppure utilizzando una sequenza di impulsi adatta. 7) In order to be used for the acquisition of an MRI image, the spin order of the para-hydrogen must be transformed into net magnetization <13> C. It has been shown that this can be achieved by applying a suitable field cycle to the para-hydrogenated product, or by using a suitable pulse sequence.

Analoghe considerazioni valgono per la preparazione di molecole iperpolarizzate contenenti altri nuclei che possano essere iperpolarizzati con questa procedura. Similar considerations apply to the preparation of hyperpolarized molecules containing other nuclei that can be hyperpolarized with this procedure.

Dunque un problema connesso all’uso in vivo di composti iperpolarizzati à ̈ legato alla necessità che gli stessi siano disponibili in soluzione acquosa mentre, generalmente, la reazione di idrogenazione con para-idrogeno di un opportuno substrato insaturo viene condotta in presenza di un solvente organico in cui sia il catalizzatore di idrogenazione che l’idrogeno stesso sono più solubili. Therefore a problem connected to the in vivo use of hyperpolarized compounds is linked to the need for them to be available in aqueous solution while, generally, the hydrogenation reaction with para-hydrogen of a suitable unsaturated substrate is carried out in the presence of a solvent organic in which both the hydrogenation catalyst and the hydrogen itself are more soluble.

E’ noto che i catalizzatori che meglio favoriscono il trasferimento della polarizzazione al<13>C, dopo l’addizione di una molecola di para-idrogeno a substrati insaturi, sono quelli costituiti dai complessi cationìci di Rh(I). Preferiti sono i catalizzatori che contengono una fosfina chelante, ad esempio il dppb (diphenylphosphinobutane) o il dppe (diphenylphosphinoethane), ed una molecola di diene quale, ad esempio, cicloottadiene o norbornadiene. It is known that the catalysts which best favor the transfer of the polarization to <13> C, after the addition of a molecule of para-hydrogen to unsaturated substrates, are those constituted by the cationic Rh (I) complexes. Preferred are catalysts which contain a chelating phosphine, for example dppb (diphenylphosphinobutane) or dppe (diphenylphosphinoethane), and a diene molecule such as, for example, cyclooctadiene or norbornadiene.

Questi catalizzatori presentano la miglior efficienza in solvente organico, laddove l’acetone à ̈ preferito. These catalysts have the best efficiency in organic solvent, where acetone is preferred.

Sono stati fatti tentativi di rendere maggiormente solubili questi catalizzatori in solvente acquoso, ad esempio mediante introduzione di gruppi ionici/ polari sui leganti fosfmici del chelante stesso. Per contro, un importante inconveniente che deve essere affrontato quando si vuole condurre la reazione di idrogenazione in acqua à ̈ legato alla bassa solubilità dell’idrogeno in acqua, che rende dunque necessario operare ad alte pressioni (50-100 bar). Attempts have been made to render these catalysts more soluble in aqueous solvent, for example by introducing ionic / polar groups on the phosphmic ligands of the chelant itself. On the other hand, an important drawback that must be faced when carrying out the hydrogenation reaction in water is linked to the low solubility of hydrogen in water, which therefore makes it necessary to operate at high pressures (50-100 bar).

Inoltre, trattandosi di composti caratterizzati da alta tossicità, questi catalizzatori devono essere completamente rimossi dalla miscela di reazione ad idrogenazione ultimata. Un metodo per la rimozione del complesso cationico di Rh dalla miscela di reazione consiste nel passaggio della stessa su un’opportuna resina a scambio cationico, sebbene questa procedura comporti una marcata perdita di polarizzazione . Furthermore, since these are highly toxic compounds, these catalysts must be completely removed from the reaction mixture at the end of the hydrogenation. One method for removing the cationic Rh complex from the reaction mixture consists in passing it over a suitable cation exchange resin, although this procedure involves a marked loss of polarization.

In alternativa, à ̈ stato proposto l’impiego di catalizzatori a base di Rh(I) supportati su una superficie solida a base di silice o polimeri. Tuttavia, la polarizzazione ottenibile con questo tipo di catalizzatori supportati à ̈ inferiore rispetto a quella osservata con catalizzatori omogenei, probabilmente a seguito della minore mobilità dell 'addotto substrato /catalizzatore che genera un incremento della velocità di rilassamento. Alternatively, the use of Rh (I) based catalysts supported on a solid surface based on silica or polymers has been proposed. However, the polarization obtainable with this type of supported catalysts is lower than that observed with homogeneous catalysts, probably due to the lower mobility of the substrate / catalyst adduct which generates an increase in the relaxation rate.

Naturalmente, anche il solvente organico deve essere rimosso dalla soluzione iperpolarizzata prima della sua formulazione in solvente acquoso intesa per la somministrazione. Questo obiettivo può essere raggiunto, ad esempio, attraverso l’impiego di uno “ spray- drier†posto immediatamente a valle del reattore: il processo à ̈ simile allo “spraydrying†comunemente impiegato per trasformare una soluzione in particelle solide, per composizioni farmaceutiche. Il materiale fluido à ̈ così introdotto nel “drier†, dove viene nebulizzato e disperso da un gas di trasporto: il solvente più volatile viene quindi distillato mediante applicazione del vuoto mentre l’acqua, precedentemente aggiunta alla miscela, rimane nel “drier†. Un inconveniente associato a questa procedura deriva dal fatto che buona parte del prodotto paraidrogenato (molecola a basso peso molecolare) può andare perso insieme al solvente organico. Of course, the organic solvent must also be removed from the hyperpolarized solution prior to its formulation in aqueous solvent intended for administration. This objective can be achieved, for example, through the use of a â € œ spray-drierâ € placed immediately downstream of the reactor: the process is similar to the â € œspraydryingâ € commonly used to transform a solution into solid particles, for pharmaceutical compositions. The fluid material is thus introduced into the â € œdrierâ €, where it is nebulized and dispersed by a carrier gas: the more volatile solvent is then distilled by applying a vacuum while the water, previously added to the mixture, remains in the â € œdrierâ €. A drawback associated with this procedure derives from the fact that a large part of the parahydrogenated product (low molecular weight molecule) can be lost together with the organic solvent.

Resta quindi di particolare rilevanza la possibilità di trovare un procedimento per la preparazione di molecole iperpolarizzate, in soluzione acquosa pronta all’uso, nella visualizzazione diagnostica di organi e tessuti del corpo umano mediante tecniche MRI e che consenta, al contempo, di superare gli inconvenienti e problemi di purificazione sopra esposti. It therefore remains of particular importance the possibility of finding a procedure for the preparation of hyperpolarized molecules, in aqueous solution ready for use, in the diagnostic visualization of organs and tissues of the human body using MRI techniques and which allows, at the same time, to overcome the drawbacks and purification problems described above.

Oggetto dell’invenzione Object of the invention

La presente invenzione si riferisce ad un procedimento per la preparazione di molecole iperpolarizzate pronte all’uso che, vantaggiosamente, non richiede la filtrazione del catalizzatore, la purificazione del prodotto e la successiva formulazione dello stesso in soluzione acquosa. The present invention refers to a process for the preparation of hyperpolarized molecules ready for use which, advantageously, does not require the filtration of the catalyst, the purification of the product and the subsequent formulation of the same in aqueous solution.

In particolare, la presente invenzione ha come oggetto un procedimento per la preparazione, in un unico step, di molecole iperpolarizzate in soluzione acquosa pronta all’uso per la visualizzazione diagnostica di organi o tessuti del corpo umano o animale, mediante Risonanza Magnetica Nucleare (MRI). In particular, the present invention relates to a process for the preparation, in a single step, of hyperpolarized molecules in aqueous solution ready for use for the diagnostic visualization of organs or tissues of the human or animal body, by means of Nuclear Magnetic Resonance ( MRI).

Ancor più in particolare, la presente invenzione riguarda un processo per la preparazione di molecole iper polarizzate che consente di isolare in un unico passaggio, mediante un procedimento di trasferimento di fase, la molecola iperpolarizzata e di ottenerla direttamente in soluzione acquosa, priva di impurezze e pronta per l’uso, per la visualizzazione diagnostica in vivo mediante risonanza magnetica. Even more particularly, the present invention relates to a process for the preparation of hyper polarized molecules which allows to isolate in a single step, by means of a phase transfer process, the hyperpolarized molecule and to obtain it directly in aqueous solution, free of impurities and ready for use, for in vivo diagnostic visualization by magnetic resonance imaging.

Preferibilmente, secondo il processo oggetto della presente invenzione, le molecole iperpolarizzate sono ottenute per idrogenazione con para-idrogeno di un opportuno substrato insaturo che à ̈ solubile in un solvente organico. Preferably, according to the process object of the present invention, the hyperpolarized molecules are obtained by hydrogenation with para-hydrogen of a suitable unsaturated substrate which is soluble in an organic solvent.

Solventi organici adatti allo scopo comprendono i solventi organo-clorurati quali, ad esempio, cloroformio, diclorometano, tetracloruro di carbonio ecc., i solventi aromatici quali, ad esempio, benzene e toluene, gli eteri quali, ad esempio, dietiletere, diisopropiletere, butiletere ecc., gli idrocarburi alifatici quali ad esempio, pentano, esano, eptano, ottano, cicloesano, ecc. Organic solvents suitable for the purpose include organo-chlorinated solvents such as, for example, chloroform, dichloromethane, carbon tetrachloride, etc., aromatic solvents such as, for example, benzene and toluene, ethers such as, for example, diethyl ether, diisopropyl ether, butyl ether etc., aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, octane, cyclohexane, etc.

Fra questi, preferiti sono i solventi clorurati e gli idrocarburi sopra elencati. Among these, the chlorinated solvents and hydrocarbons listed above are preferred.

Ancor più preferiti sono il cloroformio ed il dicloromentano. Detta reazione di idrogenazione viene preferibilmente condotta in presenza di un opportuno catalizzatore, che deve essere solubile in solvente organico ma insolubile in acqua. Even more preferred are chloroform and dichloromentane. Said hydrogenation reaction is preferably carried out in the presence of a suitable catalyst, which must be soluble in organic solvent but insoluble in water.

Esempi di catalizzatori di idrogenazioni adatti allo scopo comprendono [Rh(difosfma){diene)]<+>[anione]-, dove difosfina può essere DPPB (1,4-difenilfosfinobutano), DPPE (1,2-difenilfosfioetano) e loro derivati, fra cui ad esempio le fosfine chirali quali BINAP {2,2’-Bis{difenilfosfìno)-1,1-binaftile), CHIRAPHOS (2,3-difenilfosfinobutano), DIOP { 1 ,4-Bis(difenilfosfino)- 1 ,4-dideossi-2,3-0-isopropiliden-L reitolo), DIPAMP (l,2-Bis[(2-metossifenil)(fenilfosfino)]etano); il diene può essere 1,5-cicloottadiene o norbornadiene, e l’anione può essere un qualsiasi anione anche se il tetrafluoborato o trifluorometìlsolfonato sono da considerarsi preferiti. Examples of suitable hydrogenation catalysts include [Rh (diphosphma) {diene)] <+> [anion] -, where diphosphine can be DPPB (1,4-diphenylphosphinobutane), DPPE (1,2-diphenylphosphioethane) and their derivatives , including for example chiral phosphines such as BINAP {2,2â € ™ -Bis {diphenylphosphine) -1,1-binaphthyl), CHIRAPHOS (2,3-diphenylphosphinobutane), DIOP {1, 4-Bis (diphenylphosphine) - 1,4-dideoxy-2,3-0-isopropylidene-L reitol), DIPAMP (1,2-Bis [(2-methoxyphenyl) (phenylphosphino)] ethane); the diene can be 1,5-cyclooctadiene or norbornadiene, and the anion can be any anion even if the tetrafluoborate or trifluoromethyl sulfonate are to be considered preferred.

Fra questi sono da considerarsi preferiti i catalizzatori in cui la fosfina à ̈ difenilfosfinobutano e particolarmente preferito à ̈ il [Bis(diphenylphosphinobutane)( 1 ,5-cyclooctadine)]Rh(I). Among these, the catalysts in which the phosphine is diphenylphosphinobutane and particularly preferred is [Bis (diphenylphosphinobutane) (1,5-cyclooctadine)] Rh (I) are to be considered preferred.

Secondo un aspetto particolarmente preferito, la presente invenzione riguarda un processo in cui: According to a particularly preferred aspect, the present invention relates to a process in which:

a) un opportuno substrato insaturo viene solubilizzato in un solvente organico immiscibile con acqua e idrogenato, con paraidrogeno, in presenza di un catalizzatore solubile nel solvente organico ma insolubile in acqua, a) a suitable unsaturated substrate is solubilized in an organic solvent immiscible with water and hydrogenated, with parahydrogen, in the presence of a catalyst soluble in the organic solvent but insoluble in water,

b) la molecola iperpolarizzata così ottenuta viene isolata dal sistema (grezzo) di reazione, per semplice diluizione dello stesso con acqua o con una soluzione acquosa opportuna, e per successiva separazione della fase acquosa contenente il prodotto iperpolarizzato. b) the hyperpolarized molecule thus obtained is isolated from the (crude) reaction system, by simple dilution of the same with water or with a suitable aqueous solution, and by subsequent separation of the aqueous phase containing the hyperpolarized product.

Per soluzione acquosa si intende una soluzione salina opportuna, eventualmente opportunamente tamponata, comunque fisiologicamente accettabile e utilizzabile in vivo nell’imaging diagnostico senza ulteriore purificazione. By aqueous solution we mean a suitable saline solution, possibly suitably buffered, however physiologically acceptable and usable in vivo in diagnostic imaging without further purification.

Particolarmente preferiti, allo scopo della presente invenzione, sono da considerarsi i substrati insaturi che siano ben solubili in un solvente organico e meno solubili in acqua, e le cui corrispondenti molecole paraidrogenate presentino, invece, un’aumentata solubilità in acqua. In questo modo la reazione di idrogenazione viene eseguita in un solvente organico non miscibile con l’acqua, e la molecola iperpolarizzata viene trasferita in fase acquosa a seguito dell’aggiunta di acqua, essenzialmente come riportato nella Figura 1. Particularly preferred, for the purpose of the present invention, are to be considered unsaturated substrates which are well soluble in an organic solvent and less soluble in water, and whose corresponding parahydrogenated molecules present, on the other hand, an increased solubility in water. In this way the hydrogenation reaction is carried out in an organic solvent that is not miscible with water, and the hyperpolarized molecule is transferred to the aqueous phase following the addition of water, essentially as shown in Figure 1.

E’ altresì inteso che i substrati insaturi preferiti secondo l’invenzione contengono un doppio o triplo legame C-C, che viene ridotto durante l’addizione del para-idrogeno. It is also understood that the preferred unsaturated substrates according to the invention contain a double or triple C-C bond, which is reduced during the addition of para-hydrogen.

Secondo un aspetto particolarmente preferito, la presente invenzione riguarda un processo per la preparazione di molecole iperpolarizzate ad eteronuclei laddove particolarmente preferiti sono<13>C e<15>N. In questo caso, à ̈ opportuno favorire la il trasferimento della polarizzazione dai protoni del para-idrogeno all’eteroatomo in questione. According to a particularly preferred aspect, the present invention relates to a process for the preparation of heteronuclear hyperpolarized molecules where <13> C and <15> N are particularly preferred. In this case, it is advisable to favor the transfer of the polarization from the protons of the para-hydrogen to the heteroatom in question.

Per l’utilizzo di derivati iperpolarizzati mediante paraidrogenazione come agenti di contrasto per<13>C-MRI, infatti, à ̈ necessario convertire il segnale in antifase del carbonio iperpolarizzato, che si ottiene in seguito al trasferimento di polarizzazione dai protoni del paraidrogeno al carbonio in questione, in un segnale in fase, utile per l’acquisizione dell’immagine. Ciò può essere ottenuto: 1) registrando immagine MRI utilizzando di un’opportuna sequenza di impulsi (vedi Goldman M., Johannesson H., C.R.Phisique 2005, 6, 575), oppure 2) applicando un ciclo di campo al prodotto idrogenato. Il ciclo di campo consiste velocemente (non- adiabaticamente) il campione idrogenato all’interno di uno schermo di campo magnetico (intensità del campo = 0.1 Î1⁄4Τ), e successivamente nel rimuovere lentamente (adiabaticamente) lo schermo per riportare il campione a campo terrestre (50 Î1⁄4Τ). For the use of hyperpolarized derivatives by means of parahydrogenation as contrast agents for <13> C-MRI, in fact, it is necessary to convert the signal into an anti-phase of the hyperpolarized carbon, which is obtained following the transfer of polarization from the protons of the parahydrogen to the carbon in question, in a phase signal, useful for image acquisition. This can be achieved: 1) by recording an MRI image using an appropriate sequence of pulses (see Goldman M., Johannesson H., C.R.Phisique 2005, 6, 575), or 2) by applying a field cycle to the hydrogenated product. The field cycle consists quickly (non-adiabatically) the hydrogenated sample inside a magnetic field screen (field strength = 0.1 Î1⁄4Τ), and then slowly (adiabatically) removing the screen to bring the sample back on a terrestrial field (50 Î1⁄4Τ).

Dunque, in un aspetto particolarmente preferito la presente invenzione si riferisce ad un procedimento in cui: Therefore, in a particularly preferred aspect the present invention refers to a process in which:

a) un opportuno substrato insaturo viene solubilizzato in un solvente organico immiscibile con acqua e idrogenato, con paraidrogeno, in presenza di un catalizzatore solubile nel solvente organico ma insolubile in acqua, a) a suitable unsaturated substrate is solubilized in an organic solvent immiscible with water and hydrogenated, with parahydrogen, in the presence of a catalyst soluble in the organic solvent but insoluble in water,

b) un opportuno ciclo di campo viene applicato al prodotto para- idrogenato, b) a suitable field cycle is applied to the parahydrogenated product,

c) la molecola iperpolarizzata così ottenuta viene isolata dal sistema (grezzo) di reazione, per semplice diluizione dello stesso con acqua o con una soluzione acquosa opportuna, e per successiva separazione della fase acquosa contenente il prodotto iperpolarizzato. c) the hyperpolarized molecule thus obtained is isolated from the (crude) reaction system, by simple dilution of the same with water or with a suitable aqueous solution, and by subsequent separation of the aqueous phase containing the hyperpolarized product.

Nel caso in cui il processo dell’invenzione sia utilizzato per la preparazione di molecole iperpolarizzate ad eteronuclei , in particolare al<13>C, nella molecola del substrato deve inoltre essere presente un atomo di carbonio entro due o tre legami dai protoni derivati dal paraidrogeno che, preferibilmente, à ̈ caratterizzato da un lungo tempo di rilassamento. In the event that the process of the invention is used for the preparation of hyperpolarized molecules with heteronuclei, in particular at <13> C, in the substrate molecule there must also be a carbon atom within two or three bonds from the protons derived from the parahydrogen which, preferably, is characterized by a long relaxation time.

Tra questi ultimi particolarmente preferiti sono, ad esempio, gli atomi di carbonio appartenenti a gruppi carbonilici o gli atomi di carbonio quaternari. Particularly preferred among the latter are, for example, the carbon atoms belonging to carbonyl groups or the quaternary carbon atoms.

Vantaggiosamente, operando secondo il processo oggetto della presente invenzione, l’accoppiamento scalare tra i protoni addizionati ed il<13>C consente il trasferimento di polarizzazione all’eteronucleo, mentre il lungo tempo di rilassamento permette di mantenere la polarizzazione per alcune decine di secondi, e ancor più preferibilmente per più di 60 secondi, in condizioni fisiologiche. Advantageously, operating according to the process object of the present invention, the scalar coupling between the added protons and <13> C allows the transfer of polarization to the heteronucleus, while the long relaxation time allows to maintain the polarization for a few tens seconds, and even more preferably for more than 60 seconds, in physiological conditions.

Infine, il gruppo contenente Tatomo di carbonio a cui trasferire la polarizzazione dovrebbe essere arricchito in<13>C. Per applicazioni neH’imaging in vivo à ̈ preferibile che il grado di arricchimento sia del 99% o maggiore. Finally, the group containing carbon atom to which to transfer the polarization should be enriched in <13> C. For in vivo imaging applications it is preferable that the degree of enrichment is 99% or greater.

Tra i possibili substrati utilizzabili secondo il processo oggetto della presente invenzione, marcati in<13>C,<15>N o altro eteronucleo avente spin nucleare 1⁄2, sono preferibili gli alchini sostituiti che, per parziale saturazione, generano i corrispondenti alcheni sostituiti; preferibilmente, la differenza di solubilità in acqua tra alchino di partenza ed alchene così prodotto à ̈ almeno pari al 60%, naturalmente a favore dell’alchene caratterizzato da una maggiore solubilità. Among the possible substrates that can be used according to the process object of the present invention, labeled in <13> C, <15> N or other heteronucleus having a nuclear spin 1⁄2, the substituted alkynes are preferable which, by partial saturation, generate the corresponding substituted alkenes ; preferably, the difference in solubility in water between the starting alkene and the alkene thus produced is at least equal to 60%, naturally in favor of the alkene characterized by greater solubility.

Ugualmente preferiti sono, in aggiunta, gli alcheni sostituiti che generano i corrispondenti alcani sostituiti, con una differenza di solubilità in acqua preferibilmente pari al 60% a favore del prodotto di reazione (alcano) caratterizzato dunque da una maggiore solubilità. Equally preferred are, in addition, the substituted alkenes which generate the corresponding substituted alkanes, with a difference in solubility in water preferably equal to 60% in favor of the reaction product (alkane) therefore characterized by a higher solubility.

I prodotti di partenza secondo il processo oggetto della presente invenzione, ovvero i substrati insaturi suscettibili di paraidrogenazione, preferibilmente marcati in<13>C,<15>N o altro eteronucleo avente spin nucleare 1⁄2, sono composti noti o facilmente preparabili secondo metodi noti. The starting products according to the process object of the present invention, that is the unsaturated substrates susceptible to parahydrogenation, preferably marked in <13> C, <15> N or other heteronucleus having nuclear spin 1⁄2, are known compounds or easily prepared according to methods known.

Analogamente, i catalizzatori impiegati nel processo in oggetto sono noti o, se non commercialmente disponibili come tali, sono preparabili con metodi noti. Similarly, the catalysts used in the process in question are known or, if not commercially available as such, can be prepared with known methods.

Allo stesso modo, l’opportuno solvente organico immiscibile con acqua può essere scelto tra i numerosi esempi di solventi noti all’esperto del ramo ed utilizzabili nelle reazioni di idrogenazione. In the same way, the suitable organic solvent immiscible with water can be chosen among the numerous examples of solvents known to the skilled in the art and usable in the hydrogenation reactions.

Eventualmente, il sistema solvente può anche essere costituito da un’opportuna miscela di solventi. Eventually, the solvent system can also consist of a suitable mixture of solvents.

In un ulteriore aspetto della presente invenzione à ̈ altresì contemplata la possibilità di modificare opportunamente la solubilità del substrato, ad esempio per reazione dello stesso con un opportuno gruppo funzionale atto ad aumentarne o a diminuirne opportunamente la solubilità in solvente acquoso. A further aspect of the present invention also contemplates the possibility of suitably modifying the solubility of the substrate, for example by reacting it with a suitable functional group capable of suitably increasing or decreasing its solubility in aqueous solvent.

Esempio di gruppi funzionali utilizzabili a tale scopo comprendono: gruppi alcolici, etossilici e polietossilici con diversa lunghezza di catena, e gruppi benzossilici, aminici, carbossilici. Fra questi, i preferiti sono i gruppi alcolici, etossilici e polietossilici che rendono il substrato più solubile in soluzione acquosa. Examples of functional groups that can be used for this purpose include: alcoholic, ethoxyl and polyethoxyl groups with different chain length, and benzoxyl, aminic, carboxylic groups. Among these, the preferred are the alcoholic, ethoxy and polyethoxyl groups which make the substrate more soluble in aqueous solution.

Ad esempio, à ̈ possibile pensare di utilizzare vantaggiosamente gruppi quali il gruppo benzilossi, che da una parte aumentano la solubilità del substrato da idrogenare nel solvente organico di reazione e che, durante la reazione di idrogenazione possono venire poi allontanati, ad esempio per idrogenolisi. For example, it is possible to use advantageously groups such as the benzyloxy group, which on the one hand increase the solubility of the substrate to be hydrogenated in the organic reaction solvent and which, during the hydrogenation reaction can then be removed, for example by hydrogenolysis.

Descrizione delle Figure Description of the Figures

Figura 1: schema di isolamento del prodotto paraidrogenato mediante trasferimento di fase; Figure 1: isolation scheme of the parahydrogenated product by phase transfer;

Figura 2: spettri<13>C-NMR (14 T, 298 K, acetone-d<6>), di B (arricchito in<13>C) ottenuto dalla para-idrogenazione di A. a) spettro registrato immediatamente dopo la para-idrogenazione e il ciclo di campo; b) spettro registrato dopo rilassamento (5 minuti). S indica il solvente, i un’impurezza. Figure 2: <13> C-NMR spectra (14 T, 298 K, acetone-d <6>), of B (enriched in <13> C) obtained from the para-hydrogenation of A. a) spectrum recorded immediately after para-hydrogenation and the field cycle; b) spectrum recorded after relaxation (5 minutes). S indicates the solvent, i an impurity.

Figura 3: spettri<13>C-NMR (14 T, 298 K, D2O), di B (arricchito in<13>C) ottenuto dalla para-idrogenazione di A. a) spettro registrato immediatamente dopo la para-idrogenazione, il ciclo di campo e l’estrazione in D2O; b) spettro registrato dopo rilassamento (5 minuti). Figure 3: <13> C-NMR spectra (14 T, 298 K, D2O), of B (enriched in <13> C) obtained from the para-hydrogenation of A. a) spectrum recorded immediately after para-hydrogenation, the field cycle and D2O extraction; b) spectrum recorded after relaxation (5 minutes).

Allo scopo di esemplificare il processo oggetto della presente invenzione e fornire possibili indicazioni inerenti le condizioni operative adottabili, senza che queste possano essere intese quali limitazioni al processo, vengono ora forniti i seguenti esempi. In order to exemplify the process object of the present invention and to provide possible indications regarding the operative conditions that can be adopted, without these being intended as limitations to the process, the following examples are now provided.

Esempio 1 Example 1

L’alchino A di cui alla formula sotto riportata à ̈ stato sintetizzato mediante transesterificazione del corrispondente dimetilacetilendicarbossilato con dietilenglicole monometiletere, in presenza di H2SO4 come catalizzatore. Alkyne A referred to in the formula below has been synthesized by transesterification of the corresponding dimethylacetylenedicarboxylate with diethylene glycol monomethyl ether, in the presence of H2SO4 as catalyst.

Le catene oìigossietileniche ne aumentano la solubilità in acqua: à ̈ stato quindi verificato che la solubilità in acqua à ̈ maggiore per il derivato idrogenato B (alchene) rispetto al substrato di partenza A (alchino). The oilyoxyethylene chains increase its solubility in water: it has therefore been verified that the solubility in water is greater for the hydrogenated derivative B (alkene) than for the starting substrate A (alkyne).

A P-H2A P-H2

0 Q 0 Q

H*<'>H * <'>

B B.

II substrato insaturo A (0.02 mmol) Ã ̈ stato para- idrogenato in un tubo NMR del diametro di 5 mm dotato di valvola di Young, in acetone-d6(0.4 mi), in presenza di 5 mg di [Bis(diphenylphosphinobutane)(l,5-cyclooctadine)]Rh(I) tetrafluoborato (precedentemente attivato mediante reazione con 3⁄4) e 4 atm di para-H2 (52%). The unsaturated substrate A (0.02 mmol) was para- hydrogenated in a 5 mm diameter NMR tube equipped with a Young valve, in acetone-d6 (0.4 ml), in the presence of 5 mg of [Bis (diphenylphosphinobutane) ( 1,5-cyclooctadine)] Rh (I) tetrafluoborate (previously activated by reaction with 3⁄4) and 4 atm of para-H2 (52%).

La reazione à ̈ stata fatta avvenire agitando il tubo per 10 secondi (resa 85%), e l’aumento del segnale del gruppo carbossilico dell’alchene ottenuto nello spettro<13>C registrato immediatamente dopo à ̈ stato pari a 1500 volte. The reaction was carried out by shaking the tube for 10 seconds (yield 85%), and the increase in the signal of the carboxylic group of the alkene obtained in the <13> C spectrum recorded immediately after was equal to 1500 times .

Per ottenere un segnale<13>C in fase, utile alla registrazione di immagini MR, un ciclo di campo (come ad esempio riportato nel brevetto US 6,574,495, 2003, Golman et al.) à ̈ stato applicato al campione. Il ciclo di campo à ̈ stato eseguito inserendo rapidamente il tubo in uno schermo di Î1⁄4-metal (campo magnetico dello schermo: 0.1 Î1⁄4Τ), e rimuovendo lentamente lo schermo in modo da riportare il campione al campo magnetico terrestre. L’intera procedura richiede 3-5 secondi. Il tubo à ̈ stato quindi inserito nello spettrometro (14 T) per l’acquisizione dello spettro<13>C, che à ̈ riportato nella Figura 2 (aumento di intensità del segnale pari a 250). To obtain a <13> C in phase signal, useful for recording MR images, a field cycle (as reported for example in US patent 6,574,495, 2003, Golman et al.) Was applied to the sample. The field cycle was performed by quickly inserting the tube into a Î1⁄4-metal screen (magnetic field of the screen: 0.1 Î1⁄4Τ), and slowly removing the screen in order to bring the sample back to the Earth's magnetic field. The whole procedure takes 3-5 seconds. The tube was then inserted into the spectrometer (14 T) for the acquisition of the spectrum <13> C, which is shown in Figure 2 (increase in signal intensity equal to 250).

Esempio 2 Example 2

I campioni per la separazione del catalizzatore e del solvente organico mediante trasferimento di fase sono stati preparati paraidrogenando il composto A in una miscela di CDCI3 e acetone-d6 6: 1 (nelle stesse condizioni sopra riportate). The samples for the separation of the catalyst and the organic solvent by phase transfer were prepared by parahydrogenating compound A in a mixture of CDCI3 and acetone-d6 6: 1 (under the same conditions reported above).

II cloroformio à ̈ immiscibile con l’acqua, e una piccola quantità di acetone à ̈ comunque necessaria per mantenere una buona efficienza del catalizzatore. Dopo l’esecuzione del ciclo di campo, sono stati introdotti nel tubo NMR 0,4 mi di D2O, precedentemente degasata. Il tubo à ̈ stato agitato vigorosamente per 3 secondi, e quindi lo si à ̈ lasciato fermo per 5 secondi, in modo da lasciar separare la fase organica e quella acquosa. La fase acquosa à ̈ stata quindi prelevata con una siringa e trasferita in un altro tubo per l’osservazione. Lo spettro risultante à ̈ mostrato in Figura 3. The chloroform is immiscible with water, and a small quantity of acetone is however necessary to maintain a good efficiency of the catalyst. After carrying out the field cycle, 0.4 ml of previously degassed D2O were introduced into the NMR tube. The tube was shaken vigorously for 3 seconds, and then it was left stationary for 5 seconds, in order to allow the organic and aqueous phase to separate. The aqueous phase was then withdrawn with a syringe and transferred to another tube for observation. The resulting spectrum is shown in Figure 3.

L’aumento di intensità (100) del segnale<13>C à ̈ inferiore a quanto osservato in acetone puro a causa di una parziale perdita di polarizzazione che ha luogo durante la separazione di fase. Tuttavia la polarizzazione residua à ̈ sufficiente per l’osservazione di un segnale intensificato corrispondente a B disciolto in D2O (165.99 ppm). Nella soluzione acquosa à ̈ presente una traccia di CDCI3 residuo (7%), che dà origine al segnale a 164.82 ppm, relativo a B disciolto in cloroformio. La quantità di B trasferito in fase acquosa à ̈ stimata essere circa il 10% del totale. The increase in intensity (100) of the <13> C signal is lower than that observed in pure acetone due to a partial loss of polarization that takes place during phase separation. However, the residual polarization is sufficient for the observation of an intensified signal corresponding to B dissolved in D2O (165.99 ppm). In the aqueous solution there is a trace of residual CDCI3 (7%), which gives rise to the signal at 164.82 ppm, relating to B dissolved in chloroform. The quantity of B transferred in the aqueous phase is estimated to be about 10% of the total.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI 1) Un processo per la preparazione, in unico step, di molecole iperpolarizzate in soluzione acquosa, pronta all’uso per la visualizzazione diagnostica di organi o tessuti del corpo umano o animale comprendente l’isolamento della molecola iperpolarizzata mediante trasferimento di fase. CLAIMS 1) A process for the preparation, in a single step, of hyperpolarized molecules in aqueous solution, ready to use for the diagnostic visualization of organs or tissues of the human or animal body including the isolation of the hyperpolarized molecule by phase transfer. 2) Un processo per la preparazione secondo la rivendicazione 1 comprendente la para- idrogenazione di un opportuno substrato insaturo, in presenza di un opportuno catalizzatore e solvente organico immiscibile in acqua e, per aggiunta di acqua, l’isolamento del corrispondente substrato para-idrogenato per separazione della fase acquosa. 2) A process for the preparation according to claim 1 comprising the par-hydrogenation of a suitable unsaturated substrate, in the presence of a suitable catalyst and organic solvent immiscible in water and, by addition of water, the isolation of the corresponding para- hydrogenated by separation of the aqueous phase. 3) Un processo secondo la rivendicazione 1 dove il substrato insaturo à ̈ insolubile o scarsamente solubile in acqua ed il corrispondente substrato para- idrogenato à ̈ solubile in acqua. 3) A process according to claim 1 where the unsaturated substrate is insoluble or scarcely soluble in water and the corresponding para-hydrogenated substrate is soluble in water. 4) Un processo secondo la rivendicazione 3 dove il substrato insaturo à ̈ costituito da un opportuno gruppo alchinico o alchenico eventualmente sostituito ed il substrato para-idrogenato à ̈ costituito dal corrispondente derivato alchenico o alcanico, rispettivamente. 4) A process according to claim 3 where the unsaturated substrate is constituted by a suitable alkenic or alkenic group optionally substituted and the para-hydrogenated substrate is constituted by the corresponding alkenic or alkanic derivative, respectively. 5) Un processo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4 dove il substrato insaturo à ̈ opportunamente marcato in<13>C,<15>N o altro eteronucleo avente spin nucleare 1⁄2 . 5) A process according to one of claims 1 to 4 where the unsaturated substrate is suitably marked in <13> C, <15> N or other heteronucleus having a nuclear spin 1⁄2. 6) Un processo secondo una delle precedenti rivendicazioni dove il catalizzatore à ̈ [Bis{diphenylphosphinobutane)(l,5-cyclooctadine)]Rh(I). 6) A process according to one of the preceding claims where the catalyst is [Bis {diphenylphosphinobutane) (1,5-cyclooctadine)] Rh (I). 7) Un processo secondo una delle precedenti rivendicazioni dove il sistema solvente organico immiscibile con acqua comprende un solvente organoclorurato, un solvente aromatico, etereo, o un idrocarburo alifatico. 7) A process according to one of the preceding claims where the water-immiscible organic solvent system comprises an organochlorine solvent, an aromatic, ethereal solvent, or an aliphatic hydrocarbon. 8) Un processo secondo una delle rivendicazioni precedenti in cui: a) un opportuno substrato insaturo viene solubilizzato in un solvente organico immiscibile con acqua e idrogenato con paraidrogeno, in presenza di un catalizzatore solubile nel solvente organico ma insolubile in acqua, b) la molecola paraidrogenata così ottenuta viene isolata dal grezzo di reazione per diluizione dello stesso con acqua o con un solvente acquoso, per separazione della fase acquosa contenente il prodotto iperpolarizzato. 8) A process according to one of the preceding claims in which: a) a suitable unsaturated substrate is solubilized in an organic solvent immiscible with water and hydrogenated with parahydrogen, in the presence of a catalyst soluble in the organic solvent but insoluble in water, b) the parahydrogenated molecule thus obtained is isolated from the raw reaction product by diluting it with water or an aqueous solvent, by separation of the aqueous phase containing the hyperpolarized product. 9) Un processo secondo una delle rivendicazioni precedenti dove la molecola iperpolarizzata à ̈ fisiologicamente tollerabile. 9) A process according to one of the preceding claims where the hyperpolarized molecule is physiologically tolerable. 10) Un processo secondo la rivendicazione 9 per la preparazione, in un unico step, di molecole iperpolarizzate in soluzione acquosa pronta all’uso per la visualizzazione diagnostica di organi o tessuti del corpo umano o animale mediante Risonanza Magnetica Nucleare.10) A process according to claim 9 for the preparation, in a single step, of hyperpolarized molecules in aqueous solution ready to use for the diagnostic visualization of organs or tissues of the human or animal body by means of Nuclear Magnetic Resonance.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999024080A1 (en) * 1997-11-12 1999-05-20 Nycomed Imaging As Para-hydrogen labelled agents and their use in magnetic resonance imaging
WO2007044867A2 (en) * 2005-10-11 2007-04-19 Huntington Medical Research Institutes Imaging agents and methods of use thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999024080A1 (en) * 1997-11-12 1999-05-20 Nycomed Imaging As Para-hydrogen labelled agents and their use in magnetic resonance imaging
WO2007044867A2 (en) * 2005-10-11 2007-04-19 Huntington Medical Research Institutes Imaging agents and methods of use thereof

Non-Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AIME S ET AL: "Para-Hydrogenation of unsaturated moieties on poly(lysine) derived substrates for the development of novel hyperpolarized MRI contrast agents", ORGANIC AND BIOMOLECULAR CHEMISTRY 20051107 ROYAL SOCIETY OF CHEMISTRY GB, vol. 3, no. 21, 7 November 2005 (2005-11-07), pages 3948 - 3954, XP002538146 *
GOLDMAN M ET AL: "Design and implementation of <13>C hyper polarization from para-hydrogen, for new MRI contrast agents", COMPTES RENDUS - CHIMIE, ELSEVIER, PARIS, FR, vol. 9, no. 3-4, 1 March 2006 (2006-03-01), pages 357 - 363, XP024979705, ISSN: 1631-0748, [retrieved on 20060301] *
GOLDMAN M ET AL: "Hyperpolarization of <13>C through order transfer from parahydrogen: A new contrast agent for MRI", MAGNETIC RESONANCE IMAGING, ELSEVIER SCIENCE, TARRYTOWN, NY, US, vol. 23, no. 2, 1 February 2005 (2005-02-01), pages 153 - 157, XP004843472, ISSN: 0730-725X *
GOLMAN K ET AL: "Molecular imaging using hyperpolarized 13C.", THE BRITISH JOURNAL OF RADIOLOGY 2003, vol. 76 Spec No 2, 2003, pages S118 - S127, XP002538147, ISSN: 0007-1285 *
HOVENER J -B ET AL: "PASADENA hyperpolarization of <13>C biomolecules: Equipment design and installation", MAGNETIC RESONANCE MATERIALS IN PHYSICS, BIOLOGY AND MEDICINE 200904 DE, vol. 22, no. 2, April 2009 (2009-04-01), pages 111 - 121, XP002538149, ISSN: 0968-5243 *
JOÓ FERENC: "Aqueous biphasic hydrogenations.", ACCOUNTS OF CHEMICAL RESEARCH SEP 2002, vol. 35, no. 9, September 2002 (2002-09-01), pages 738 - 745, XP002538144, ISSN: 0001-4842 *
REINERI F ET AL: "New hyperpolarized contrast agents for <13>C-MRI from para-hydrogenation of oligooxyethylenic alkynes", JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 20081112 AMERICAN CHEMICAL SOCIETY US, vol. 130, no. 45, 12 November 2008 (2008-11-12), pages 15047 - 15053, XP002538148 *
WANG CHAO ET AL: "Broader, greener, and more efficient: recent advances in asymmetric transfer hydrogenation.", CHEMISTRY, AN ASIAN JOURNAL 6 OCT 2008, vol. 3, no. 10, 27 August 2008 (2008-08-27), pages 1750 - 1770, XP002538145, ISSN: 1861-471X *

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