JP2008508267A - ラジカル及び、ｄｎｐ処理における常磁性試薬としてのその使用 - Google Patents

Abstract

【課題】著しく高い分極レベルが得られるように、カルボキシル基を含む化合物の動的核分極における常磁性試薬として特定のラジカルを使用すること。
【解決手段】１以上のカルボキシル基を含む化合物の動的核分極（ＤＮＰ）法であって、ＤＮＰ処理で式（Ｉ）のラジカルを常磁性試薬として使用することを含んでなる方法である。
式中、Ｍは、水素又は１当量の陽イオンを表し、
Ｒ１は同一又は異なる直鎖又は枝分れＣ_１〜Ｃ_６アルキル基又は−（ＣＨ_２）_ｎ−Ｘ−Ｒ２基であって、ｎは１、２又は３であり、ＸはＯ又はＳであり、Ｒ２は直鎖又は枝分れＣ_１〜Ｃ_４アルキル基である基を表す。
【選択図】 なし

Description

本発明は、新規なラジカル、動的核分極の方法における常磁性試薬としてのその使用及び、カルボキシル基を含む化合物の動的核分極の方法に関する。

磁気共鳴（ＭＲ）イメージング（ＭＲＩ）は、非侵襲的に、かつ患者及び医療従事者をＸ線等の有害なおそれのある放射線に暴露することなく患者の身体又はその一部の画像を得ることができるため、医師にとって特に魅力的なイメージング技術である。高画質の画像が得られるため、ＭＲＩは、軟組織及び器官に対して好適なイメージング技術であり、正常組織と、腫瘍や病巣等の病的組織との識別が可能になる。

ＭＲ腫瘍イメージングは、ＭＲ造影剤の使用の有無を問わず行うことができる。ＭＲ造影剤を用いずに撮像したＭＲ画像で、大きさが約１〜２ｃｍ以上の腫瘍は、かなり明瞭に現れる。しかし、コントラストが強調されるＭＲＩでは、はるかに微小な組織病変、例えば、はるかに小さな腫瘍等の発見が可能であり、そのためコントラスト強調ＭＲイメージングは、初期の腫瘍の発見や転移の発見のための強力なツールである。

数種類の造影剤がＭＲ腫瘍イメージングに用いられている。水溶性の常磁性金属キレート剤、例えば、Ｏｍｎｉｓｃａｎ（商品名）（Ａｍｅｒｓｈａｍ Ｈｅａｌｔｈ社）等のガドリニウムキレート剤は、広く用いられているＭＲ造影剤である。低分子量であるため、それらの常磁性金属キレート剤は、血管内に投与されると速やかに細胞外空間（血液及び間質）に到達し、さらに、比較的速やかに体外に排出される。ガドリニウムキレート剤は、転移及び微小な腫瘍の発見率を増大させ、生きた腫瘍組織（血流が十分に潅流され、かつ／又は、脳血液関門が障害を受けている）と、中心壊死及び周辺浮腫又は巨視的に浸潤のない組織（例えば、Ｃ．Ｃｌａｕｓｓｅｎ ｅｔ ａｌ， Ｎｅｕｒｏｒａｄｉｏｌｏｇｙ１９８５；２７：１６４−１７１を参照）との識別を可能にすることにより腫瘍の分類を改善する点で、特に有用であることが見出されている。

一方、血液プールＭＲ造影剤、例えば、超常磁性酸化鉄粒子は、血管系の内部に長時間残留する。肝臓内でのコントラストの強調、さらには、腫瘍内の脈管形成等に起因する「漏出性の」毛細血管壁等といった毛細血管の透過性異常の発見が非常に有用であることが実証されている。

上述の造影剤が優れた性質を有することは明白であるが、使用時に全く危険を伴わないわけではない。常磁性金属のキレート錯体は通常高い安定度定数を有するが、投与後に体内で有害な金属イオンが放出されるおそれがある。さらに、これらの造影剤は特異性が低い。

国際公開第９９／３５５０８号には、過分極した高濃度のＴ１造影剤の溶液をＭＲ造影剤として用いる、患者のＭＲ検査法が開示されている。「過分極」という用語は、高濃度のＴ１造影剤中のＮＭＲ活性核種、すなわちスピンがゼロでない核種、好ましくは^１３Ｃ−又は^１５Ｎ−核種の核分極を増大させることを意味する。ＮＭＲ活性核種の核分極を増大させると、核スピンが励起状態にある核種と基底状態にある核種の分布差が顕著に増大し、ＭＲ信号の強度が１００倍以上に増強される。^１３Ｃ−及び／又は^１５Ｎ−が濃縮された高濃度のＴ１造影剤を用いると、^１３Ｃ及び／又は^１５Ｎの天然存在比は無視できるほど低いのでバックグラウンド信号の影響がほぼなくなり、画像のコントラストが好都合に高くなる。過分極させる多くの高濃度のＴ１造影剤及びそのＭＲ造影剤としての使用について開示されており、それらの例としては、非内在性化合物及び内在性化合物に限定されず及び酢酸塩、ピルビン酸塩、シュウ酸塩又はグルコン酸塩、グルコース又はフルクトース等の糖、尿素、アミド、グルタミン酸塩、グリシン、システイン又はアルパラギン酸塩等のアミノ酸、ヌクレオチド、アスコルビン酸等のビタミン、ペニシリン誘導体及びスルホンアミド等が挙げられる。さらに、クエン酸回路のような通常の代謝サイクルの中間体であるフマル酸やピルビン酸等は、代謝活性のイメージングにおける好ましい造影剤であることが示されている。

過分極造影剤の信号は、緩和によって、さらに患者の身体への投与後の希釈によっても減衰することが強調されるべきである。従って、体液（血液等）中での造影剤のＴ１値が十分に長く、薬剤が、高度に過分極した状態で患者の体内の標的部位に到達できるものでなければならない。造影剤が高いＴ１値を有することと、は別に、高い分極レベルに到達できることは非常に有利となる。いくつかの過分極法が国際公開第９９／３５５０８号に開示されており、そのうちの１つが、試料の分極が、いわゆる常磁性試薬又はＤＮＰ試薬によってもたらされる動的核分極（ＤＮＰ）である。ＤＮＰ処理で、エネルギーは通常マイクロ波として供給され、まず常磁性試薬を励起する。基底状態に緩和する際に、常磁性試薬の不対電子から試料のＮＭＲ活性核種への分極の移動が起こる。通常、ＤＮＰ処理では、中程度の又は高い磁場及び非常に低い温度が用いられており、例えば、液体ヘリウム及び約１Ｔ又はそれ以上の磁場中でＤＮＰ処理を実行する。或いは、中程度の磁場及び十分な分極の増大が達成できる任意の温度の下で実行してもよい。ＤＮＰ法については、例えば国際公開第９８／５８２７２号及び同第０１／９６８９５号に記載されており、これらは共に参照として本願明細書に組み込まれる。

常磁性試薬はＤＮＰ処理で、決定的に重要な役割を果たしており、その選択は、達成できる分極のレベルに大きな影響を与える。国際公開第９９／３５５０８号において、「ＯＭＲＩ造影剤」と称されている、例えば、国際公開第９９／３５５０８号、同第８８／１０４１９号、同第９０／００９０４号、同第９１／１２０２４号、同第９３／０２７１１号又は同第９６／３９３６７号に記載されている酸素系、硫黄系若しくは炭素系有機フリーラジカル又は磁性粒子等の多くの常磁性試薬が知られている。
国際公開第９９／３５５０８号パンフレット 国際公開第９８／５８２７２号パンフレット 国際公開第０１／９６８９５号パンフレット 国際公開第８８／１０４１９号パンフレット 国際公開第９０／００９０４号パンフレット 国際公開第９１／１２０２４号パンフレット 国際公開第９３／０２７１１号パンフレット 国際公開第９６／３９３６７号パンフレット Ｃ．Ｃｌａｕｓｓｅｎ ｅｔ ａｌ， Ｎｅｕｒｏｒａｄｉｏｌｏｇｙ１９８５；２７：１６４−１７１

発明者らは、驚くべきことに、カルボキシル基を含む化合物の動的核分極における常磁性試薬として特定のラジカルを使用することによって、著しく高い分極レベルが得られることを見出した。

従って、一態様から示される通り、本発明は、１以上のカルボキシル基を含む化合物の動的核分極（ＤＮＰ）の方法であって、ＤＮＰ処理において式（Ｉ）のラジカルを常磁性試薬として使用することを含んでなる方法を提供する。

式中、Ｍは、水素又は１等量の陽イオンを表し及び、
Ｒ１は同一又は異なる直鎖又は枝分れＣ_１〜Ｃ_６アルキル基又は−（ＣＨ_２）_ｎ−Ｘ−Ｒ２基であって、ｎは１、２又は３であり、ＸはＯ又はＳであり、Ｒ２は直鎖又は枝分れＣ_１〜Ｃ_４アルキル基である基を表す。

本発明の方法は、分極される化合物に高い分極レベル与える。ヒト及びヒト以外の動物の身体の代謝過程で役割を果たす化合物の過分極には、大きな関心を集め、これらの過分極化合物を使用して、生体内のＭＲ検査法で組織の代謝状態に関する情報を得てもよい。すなわち、これらの化合物は、代謝活性の生体内でのＭＲイメージング用の造影剤として有用となりうる。従って、組織の代謝状態の情報は、例えば、健常組織と腫瘍組織を識別するのに使用されるため、代謝プロセスで役割を果たし、生体内でのＭＲ腫瘍イメージング用の造影剤として有用となりうる過分極化合物が適している。

ヒト又はヒト以外の動物の身体の代謝プロセスで役割を果たす化合物の多くは、高い化学反応性を示す。発明者らは、式（Ｉ）のラジカルが、このような化合物に対して非常に低い反応性を示すことから、このような化合物のＤＮＰで、特に有用であることを見い出した。さらに、式（Ｉ）のラジカルと分極される化合物と間の親密な接触によって、分極のレベルの改善が導かれることを見い出した。ラジカルの溶解度は、溶出溶媒のｐＨにかなり依存し、発明者らは、式（Ｉ）のラジカルが、このような化合物の調製で、特に有用なｐＨの範囲で良好な溶解性を有することを見い出した。特に、代謝過程で役割を果たす化合物は、１以上のカルボキシル基を含む場合がある。式（Ｉ）のラジカルは、カルボキシル基を含む化合物に対して安定であることが見いだされ、かつ、カルボキシル基を含む化合物又は式（Ｉ）のラジカルの溶液のいずれかに簡単に溶解できる。カルボキシル基を含む化合物は、適切な溶媒又は溶媒混合物を用いて簡単に調製される。

好ましい実施形態では、式（Ｉ）のラジカルは、本発明の方法で使用される。式中のＭは、水素又は生理的に許容できる１等量の陽イオンを表す。「生理学的に許容できる陽イオン」という用語は、ヒト又は非ヒト動物に影響しない陽イオンを表す。好ましくは、Ｍは、水素又はアルカリ陽イオン、アンモニウムイオン又はメグルミン等の有機アミンイオンを表す。最も好ましくは、Ｍは、水素又はナトリウムを表す。

さらに好ましい実施形態では、式（Ｉ）のラジカルは、本発明の方法で使用される。式中のＲ１は同一であり、さらに好ましくは、直鎖又は枝分れＣ_１〜Ｃ_４アルキル基、最も好ましくは、メチル基、エチル基又はイソプロピル基である。

さらに好ましい実施形態では、式（Ｉ）のラジカルは、本発明の方法で使用される。式中のＲ１は同一又は異なる基であって、さらに好ましくは同一である−ＣＨ_２−ＯＣＨ_３、−ＣＨ_２−ＯＣ_２Ｈ_５、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−ＯＣＨ_３、−ＣＨ_２−ＳＣＨ_３、−ＣＨ_２−ＳＣ_２Ｈ_５又は−ＣＨ_２−ＣＨ_２−ＳＣＨ_３を表し、最も好ましくは、ＣＨ_２−ＣＨ_２−ＯＣＨ_３を表す。

さらに好ましい実施形態では、Ｍは、水素又はナトリウムを表し、Ｒ１は同一で、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−ＯＣＨ_３を表す。

本発明の方法で使用されるラジカルは、特許文献６及び特許文献８に記載されるように合成されてもよい。要約すると、ラジカルは、３当量のメタル化された単量体アリール化合物と、１当量の適当な保護基を有するカルボン酸誘導体とを反応させ、３量化した中間体を生成させることにより合成できる。この中間体をメタル化し、次いで、例えば、二酸化炭素と反応させると、トリチルカルビノールトリカルボン酸が得られ、さらに強酸で処理すると、トリアリールメチル陽イオンが生成する。その後、この陽イオンを還元すると、安定なトリチルラジカルが生成する。

式（Ｉ）のラジカルの合成のためには、以下の反応スキーム及び実施例１が、それぞれ用いられてもよい。式中、Ｍは、水素若しくはナトリウムであり、Ｒ１は同一であり、かつ、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−ＯＣＨ_３を表す。

本発明の方法の好ましい実施形態では、１以上のカルボキシル基を含む化合物は、内在性化合物であり、さらに好ましくは、ヒト又はヒト以外の動物の身体の代謝過程で役割を果たす化合物である。

１以上のカルボキシル基を含む好ましい化合物は、例えば、アスパラギン酸及びグルタミン酸等の酸性アミノ酸であり、これらのアミノ酸は、タンパク質代謝に関与する。

さらに好ましい化合物は、酢酸、アセト酢酸及びヒドロキシ酪酸であり、これらの酸は、脂肪代謝に関与する。他の好ましい化合物は、エネルギー代謝に関連する乳酸及びピルビン酸、並びに、クエン酸回路中間体であるフマル酸、コハク酸、クエン酸及びリンゴ酸である。さらに好ましい化合物は、アスコルビン酸及び脂肪酸であり、好ましくは、パルミチン酸及びオレイン酸である。

本発明の方法で使用される１以上のカルボキシル基を含む化合物は、好ましくは同位体濃縮された化合物であり、その同位体濃縮とは、スピンが０でない核種（ＭＲ活性核種）、好ましくは^１５Ｎ及び／又は^１３Ｃ、さらに好ましくは、^１３Ｃ同位体濃縮のことである。同位体濃縮は、化合物分子内の１以上の位置における選択濃縮又は、全ての位置における均一濃縮を含んでもよい。濃縮は、例えば、化学合成、生物学的な標識付けによって行なわれ、これらの両方法は、従来技術で周知であり、同位体濃縮される化合物に応じて、適切な方法を選択してもよい。

好ましくは、本発明の方法で使用される１以上のカルボキシル基を含む化合物は、分子のただ１つの位置で同位体濃縮され、好ましくは少なくとも１０％の濃縮率、より好適には少なくとも２５％、さらに好ましくは少なくとも７５％及び、最も好ましくは少なくとも９０％の濃縮率で同位体濃縮される。理想的には、濃縮率は１００％である。

本発明の方法で使用される１以上のカルボキシル基を含む化合物で同位体濃縮される最適な位置は、ＭＲ活性核種の緩和時間に依存する。好ましくは、化合物は、長いＴ１緩和時間に依存する位置で同位体濃縮されている。カルボキシル−Ｃ−原子、カルボニル−Ｃ−原子又は４価Ｃ−原子で濃縮された、^１３Ｃ−濃縮化合物が好ましく使用される。ピルビン酸は、本発明の方法に従って分極される場合、Ｃ１−位置（^１３Ｃ_１−ピルビン酸）、Ｃ２−位置（^１３Ｃ_２−ピルビン酸）、Ｃ３−位置（^１３Ｃ_３−ピルビン酸）、Ｃ１−及びＣ２−位置（^１３Ｃ_１，２−ピルビン酸）、Ｃ１−及びＣ３−位置（^１３Ｃ_１，３−ピルビン酸）、Ｃ２−及びＣ３−位置（^１３Ｃ_２，３−ピルビン酸）又は、Ｃ１−、Ｃ２−及びＣ３−位置（^１３Ｃ_{１，２，３}−ピルビン酸）で同位体濃縮されていてもよく、^１３Ｃ同位体濃縮には、Ｃ１−位置が好ましい。

^１３Ｃ−ピルビン酸の合成法としては数種類のものが周知である。要約すると、Ｓｅｅｂａｃｈ他、ＪｏｕｒｎａｌｏｆＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｓｔｒｙ４０（２），１９７５，２３１−２３７では、例えば、１，３−ジチアン又は２−メチル−１，３−ジチアン等のＳ，Ｓ−アセタール（ジチオアセタール）に変換することにより、カルボニル基を含む出発物質の保護及び活性化を行う合成経路が述べられている。ジチアンはメタル化され、メチル基を含む化合物及び／又は^１３ＣＯ２と反応する。本文献中で概説されているように、適当な同位体濃縮された^１３Ｃ−成分を用いることにより、^１３Ｃ_１−ピルビン酸塩、^１３Ｃ_２−ピルビン酸塩又は^１３Ｃ_１，２−ピルビン酸塩を得ることができる。別の合成経路では、酢酸を出発物質とし、まず臭化アセチルに変換し、次いでＣｕ^１３ＣＮと反応させる。得られたニトリルを、アミドを経てピルビン酸に変換する（例えば、Ｓ．Ｈ．Ａｎｋｅｒ他，Ｊ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．１７６（１９４８），１３３３又はＪ．Ｅ．Ｔｈｉｒｋｅｔｔｌｅ，ＣｈｅｍＣｏｍｍｕｎ．（１９９７），１０２５を参照）。さらに、市販の^１３Ｃ−ピルビン酸ナトリウムを、例えば、米国特許第６２３２４９７号に記載の方法でプロトン化することによって、^１３Ｃ−ピルビン酸を得ることもできる。

別の好ましい実施形態では、本発明の方法で使用する１以上のカルボキシル基を含む化合物は、例えば、ピルビン酸又は乳酸のように室温で液体であり、式（Ｉ）のラジカルが、液体化合物に溶解できるように選択される。これにより、混合物に溶媒をさらに必要としない濃縮された化合物／ラジカル溶液が得られる。本発明の方法の最も好ましい実施形態では、１以上のカルボキシル基を含む化合物は、^１３Ｃ−ピルビン酸、好ましくは^１３Ｃ_１ピルビン酸であり、式（Ｉ）のラジカルは、Ｍが水素又はナトリウム、Ｒ１が同一であり、かつ、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−ＯＣＨ_３を表すラジカルである。

本発明の方法で使用される１以上のカルボキシル基を含む化合物が室温で固体である場合、その化合物は融解してもよく、融解した化合物を式（Ｉ）のラジカルと混合し、融解化合物にラジカルを溶解してもよい。その後、分極される化合物の結晶化が行なわれないように、溶液は冷却及び／又は凍結さる。冷却／凍結は、従来技術で周知の方法によって行なわれ、例えば、液体窒素の溶液を凍結すること又は、液体ヘリウムで溶液を凍結するＤＮＰ分極装置に、溶液を単に挿入して行なわれる。別の実施形態では、１以上のカルボキシル基を含む固体化合物は、十分な溶媒又は溶剤混合物、好ましくは、冷却／凍結時の結晶化を防ぐ良好なガラス形成剤に溶解されてもよい。好適なガラス形成剤は、例えば、グリセリン、プロパンジオール又はグリコールである。次に、溶解した化合物は、式（Ｉ）のラジカルと混合され、その溶液は、ＤＮＰ処理で冷却及び／又は凍結される。化合物の均質混合は、撹拌、ボルテックス又は超音波照射等の数種類の周知の方法で行われる。

ＤＮＰ法については、例えば国際公開第９８／５８２７２号及び同第０１／９６８９５号に記載されており、これらは共に参照として本願明細書に組み込まれる。通常、ＤＮＰ処理では、中程度の又は高い磁場及び非常に低い温度が用いられており、例えば、液体ヘリウム及び約１Ｔ又はそれ以上の磁場中でＤＮＰ処理を実行する。或いは、中程度の磁場及び十分な分極の増大が達成できる任意の温度の下で実行してもよい。好ましい実施形態では、ＤＮＰ処理は、液体ヘリウム及び約１Ｔ又はそれ以上の磁場中で行なわれる。好適な分極装置は、例えば国際公開第０２／３７１３２号パンフレットに記載されている。好ましい実施形態では、分極装置は、低温保持装置（クライオスタット）及び、超電導磁石等の磁場発生手段に取り囲まれた中央のボア内に設置され、導波路によって、マイクロ波源に接続されたマイクロ波チャンバー等の分極手段を備えている。ボアは、垂直方向に、少なくとも、磁場強度が^１３Ｃ核種への分極を引き起こすのに十分な高さ（例えば１〜２５Ｔ）を有する超電導磁石付近の領域Ｐの高さまで延在している。試料用のボアは、好ましくは密封可能であり、例えば１ミリバールオーダー以下の低圧まで減圧可能である。取り外し可能な試料導入管等の試料（つまり、凍結した化合物／ラジカルの混合物）導入手段をボアの内側に有していてもよく、この試料導入管はボアの頂部から領域Ｐに位置するマイクロ波チャンバーの内側の位置まで挿入されていてもよい。領域Ｐは、液体ヘリウムにより分極が起こるのに十分な低温、好ましくは０．１〜１００Ｋ程度の温度、好ましくは０．５〜１０Ｋ、最も好ましくは１〜５Ｋに冷却されている。試料導入手段は、好ましくは、その上端が、ボア内部の部分的減圧状態を保持するのに好適な任意の手段により密封可能である。試料保持カップ等の試料保持容器が、試料導入手段の下端の内側に取り外し可能なように取り付けされていてもよい。試料保持容器は、好ましくは、比熱容量が低く低温特性に優れた、ＫｅｌＦ（登録商標：ポリクロロトリフルオロエチレン）又はＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等の軽量材料により作られ、試料容器は、分極される複数の試料を保持できるように設計されてもよい。

試料は、試料保持容器中に挿入され、液体ヘリウム中に浸漬され、好ましくは、周波数約９４ＧＨｚ、出力２００ｍＷのマイクロ波の照射を受ける。分極のレベルは、例えば、分極される化合物にもよるが、マイクロ波の照射を行いながら固体^１３Ｃ−及び／又は^１５Ｎ−ＮＭＲ信号の取り込みを行うことによりモニターすることができる。通常、ＮＭＲ信号と時間との関係を示すグラフで、飽和曲線が得られる。従って、最適な分極レベルに到達した時点を決定できる。

本発明の方法に従って極性される化合物がＭＲ造影剤として使用される場合、ＤＮＰ処理後にその化合物を適切な溶媒（例えば、緩衝液のような生理的に許容できる水性担体）に、例えば、国際公開第０２／３７１３２号パンフレットの記載のように溶解又は、例えば、国際公開第０２／３６００５号パンフレットの記載のように化合物を溶解して固体の過分極化合物から液体の過分極化合物に転移させるのが好ましい。

さらに、ラジカル及び／又はその反応生成物は、液体の過分極化合物から除去されてもよい。ラジカル及び／又はラジカルの反応生成物の部分的、実質的又は完全な除去に有用な方法は周知である。通常、方法の適用可能性は、ラジカル及び／又はその反応生成物の性質に依存する。固体の過分極混合物が溶解されると、ラジカルが沈殿する場合は、濾過して液体から容易に除去することができる。沈殿が生成しない場合には、ラジカルは、逆相、順相又はイオン交換クロマトグラフィー等の液相クロマトグラフィーのようなクロマトグラフィー分離法又は抽出により分離できる。

式（Ｉ）のラジカルは、紫外／可視部に特徴的な吸収スペクトルを有するため、ラジカルの除去後に、液体中にラジカルが存在するか否か確認する方法として紫外／可視吸光測定を用いることができる。定量的な結果（液体中に存在するラジカルの濃度）を得るために、液体の試料における特定の波長の吸光度から、試料中の対応するラジカルの濃度が得られる様に分光光度計を校正してもよい。ラジカル及び／又はラジカルの反応生成物の除去は、液体の過分極化合物が、ヒト又はヒト以外の動物の身体内における生体内でのＭＲイメージング用の造影剤として用いられる場合に特に好ましい。

本発明のさらに別の態様は、式（Ｉ）の新規なラジカルである。

式中、Ｍは、水素又は１当量の陽イオンを表し、
Ｒ１は同一又は異なる−（ＣＨ_２）_ｎ−Ｘ−Ｒ２基であって、ｎは１、２又は３であり、ＸはＯ又はＳであり、Ｒ２は直鎖又は枝分れＣ_１〜Ｃ_４アルキル基である基を表す。

式（Ｉ）の好ましいラジカルは、Ｍが水素又は１当量の生理的に許容できる陽イオン、好ましくはアルカリ陽イオン、アンモニウムイオン又は有機アミンイオンであるラジカルである。式（Ｉ）のさらに好ましいラジカルは、式中のＲ１が同一であり、かつ、−ＣＨ_２−ＯＣＨ_３、−ＣＨ_２−ＯＣ_２Ｈ_５、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−ＯＣＨ_３、−ＣＨ_２−ＳＣＨ_３、−ＣＨ_２−ＳＣ_２Ｈ_５又は−ＣＨ_２−ＣＨ_２−ＳＣＨ_３、最も好ましくは、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−ＯＣＨ_３を表すラジカルである。式（Ｉ）の最も好ましいラジカルは、Ｍが水素又は１当量の生理的に許容できる陽イオン、好ましくはナトリウムであり、Ｒ１は同一であり、かつ、ＣＨ_２−ＣＨ_２−ＯＣＨ_３を表すラジカルである。

本発明のさらに別の態様は、１以上のカルボキシル基を含む化合物からなる組成物及び、式（Ｉ）の新規なラジカル、すなわち、式（Ｉ）のラジカルである。

式中、Ｍは、水素又は１当量の陽イオンを表し、
Ｒ１は同一又は異なる−（ＣＨ_２）_ｎ−Ｘ−Ｒ２基であって、ｎは１、２又は３であり、ＸはＯ又はＳであり、Ｒ２は直鎖又は枝分れＣ_１〜Ｃ_４アルキル基である。

実施例１：トリス（８−カルボキシ−２，２，６，６−テトラ（メトキシエチル）ベンゾ−［１，２、−４，５’］ビス（１，３）ジチオール−４−イル）メチルナトリウム塩の合成
国際公開第９８／３９２７７号パンフレットの実施例７に従って合成したトリス（８−カルボキシ−２，２，６，６−テトラ（ヒドロキシエチル）ベンゾ−［１，２、−４，５’］−ビス−（１，３）ジチオール−４−イル）メチルナトリウム塩１０ｇ（７０ｍｍｏｌ）を、アルゴン雰囲気下でジメチルアセタミド２８０ｍｌに懸濁した。水素化ナトリウム（２．７５ｇ）、次いでヨウ化メチル（５．２ｍｌ）を加え、わずかに発熱反応である反応を、３４℃の水浴中で６０分間行わせた。水素化ナトリウム及びヨウ化メチルを、それぞれ同量ずつ２回繰り返して加え、最後の添加後に、混合物を室温で６８時間撹拌し、５００ｍｌの水中に注いだ。１ＭＮａＯＨ（水溶液）４０ｍｌを用いてｐＨをｐＨ＞１３に調整し、混合物を室温で１５時間撹拌して生成したメチルエステルを加水分解した。

その後、２ＭＨＣｌ（水溶液）５０ｍｌを用いて、混合物をｐＨが約２となるように酸性化し、酢酸エチル（５００ｍｌ及び２×２００ｍｌ）で抽出した。有機相をまとめてＮａ_２ＳＯ_４上で乾燥後、蒸発乾固させた。粗生成物（２４ｇ）を、アセトニトリル／水を溶離剤として分種ＨＰＬＣにより精製した。集めたフラクションを蒸発させ、アセトニトリルを除去した。残った水相を酢酸エチルで抽出し、有機相をＮａ２ＳＯ４上で乾燥後蒸発乾固した。水（２００ｍｌ）を残渣に加え、１ＭＮａＯＨ（水溶液）を用いてｐＨを注意深く７に調整すると、この過程の間に残渣はゆっくり溶解した。中和後、水溶液を凍結乾燥した。

実施例２： ^１３ Ｃ−ピルビン酸及び実施例１のラジカルを用いた、過分極 ^１３ Ｃ−ピルビン酸塩の製造
実施例１のラジカル５．０ｍｇを^１３Ｃ_１−ピルビン酸（１６４μｌ）に溶解して、２０ｍＭ溶液を調製した。試料を均一になるまで混合し、溶液の一部（４１ｍｇ）を試料カップに入れ、ＤＮＰ分極装置内に挿入した。

ＤＮＰ条件下で、１．２Ｋで、３．３５Ｔの磁場中でマイクロ波（９３．９５０ＧＨｚ）を試料に照射した。２時間後、分極を終了し、国際公開第０２／３７１３２号パンフレットに記載の溶解装置を用いて、試料を水酸化ナトリウム及びトリス（ヒドロキシメチル）−アミノメタン（ＴＲＩＳ）の水溶液に溶解し、過分極^１３Ｃ_１−ピルビン酸ナトリウムの中性の溶液を得た。溶解した試料について、速やかに^１３Ｃ−ＮＭＲによる分析を行い、分極の評価を行ったところ、^１３Ｃの分極率が１９．０％という値が得られた。

実施例３： ^１３ Ｃ−ピルビン酸及び実施例１のラジカルを用いた、過分極 ^１３ Ｃ−ピルビン酸塩の製造
実施例１のラジカル（２０９．１ｍｇ）を^１３Ｃ_１−ピルビン酸（５５３ｍｇ）及び未標識のピルビン酸（１０．５０５ｇ）に溶解して、１５ｍＭ溶液を調製した。試料を均一になるまで混合し、溶液の一部（２．０１５ｇ）を試料カップに入れ、ＤＮＰ分極装置内に挿入した。

ＤＮＰ条件下で、１．２Ｋで、３．３５Ｔの磁場中でマイクロ波（９３．９５０ＧＨｚ）を試料に照射した。４時間後、分極を終了し、国際公開第０２／３７１３２号パンフレットに記載の溶解装置を用いて、試料を水酸化ナトリウム及びトリス（ヒドロキシメチル）−アミノメタン（ＴＲＩＳ）の水溶液に溶解し、１００ｍＭＴＲＩＳ緩衝液中のピルビン酸塩の全濃度が０．５Ｍである、過分極^１３Ｃ_１−ピルビン酸ナトリウムの中性の溶液を得た。溶解装置と直列にクロマトグラフィー用カラムを接続した。

カラムは、バリアン社（ＶａｒｉａｎＩｎｃ．）製で、疎水性充填材（Ｂｏｎｄｅｓｉｌ−Ｃ１８、４０μｍ、注文番号１２２１３０１２）を充填したカートリッジ（直径３８ｍｍ、高さ１０ｍｍ）よりなる。溶解した試料をカラムに通すと、ラジカルが選択的に吸着された。ろ液について、速やかに^１３Ｃ−ＮＭＲによる分析を行い、分極の評価を行ったところ、^１３Ｃの分極率が１６．５％という値が得られた。その後、ラジカルの残留濃度を、紫外分光計により測定波長４６９ｎｍで分析したところ、検出限界の０．１μＭ未満であった。

Claims (19)

1. １以上のカルボキシル基を含む化合物の動的核分極（ＤＮＰ）方法であって、ＤＮＰ処理において式（Ｉ）のラジカルを常磁性試薬として使用することを含んでなる方法。
   

   

   式中、Ｍは、水素又は１当量の陽イオンを表し、
   Ｒ１は同一又は異なる直鎖又は枝分れＣ_１〜Ｃ_６アルキル基又は−（ＣＨ_２）_ｎ−Ｘ−Ｒ２基であって、ｎは１、２又は３であり、ＸはＯ又はＳであり、Ｒ２は直鎖又は枝分れＣ_１〜Ｃ_４アルキル基である基を表す。
2. 式（Ｉ）のラジカルを使用し、Ｍが水素又は１当量の生理学的に許容できる陽イオンを表すことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 式（Ｉ）のラジカルを使用し、Ｍが水素、アルカリ陽イオン、好ましくはナトリウム、アンモニウムイオン及び／又は有機アミンイオンを表すことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の方法。
4. 式（Ｉ）のラジカルを使用し、Ｒ１が同一であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の方法。
5. 式（Ｉ）のラジカルを使用し、Ｒ１が同一であり、かつ、直鎖又は枝分れＣ_１〜Ｃ_４アルキル基、好ましくはメチル基、エチル基又はイソプロピル基を表すことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の方法。
6. 式（Ｉ）のラジカルを使用し、Ｒ１が同一であり、かつ、−ＣＨ_２−ＯＣＨ_３、−ＣＨ_２−ＯＣ_２Ｈ_５、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−ＯＣＨ_３、−ＣＨ_２−ＳＣＨ_３、−ＣＨ_２−ＳＣ_２Ｈ_５又は−ＣＨ_２−ＣＨ_２−ＳＣＨ_３、好ましくは、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−ＯＣＨ_３を表すことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の方法。
7. １以上のカルボキシル基を含む化合物が、内在性化合物であり、好ましくはヒト又はヒト以外の動物の身体の代謝過程で役割を果たす内在性化合物である請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の方法。
8. １以上のカルボキシル基を含む化合物が、酸性アミノ酸、酢酸、アセト酢酸、ヒドロキシ酪酸、乳酸、ピルビン酸、フマル酸、コハク酸、クエン酸、リンゴ酸、アスコルビン酸及び脂肪酸からなる群から選択される化合物である請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の方法。
9. １以上のカルボキシル基を含む化合物がピルビン酸である請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の方法。
10. １以上のカルボキシル基を含む化合物が、スピンがゼロでない核種、好ましくは^１５Ｎ及び／又は^１３Ｃで同位体濃縮される請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載の方法。
11. 式（Ｉ）のラジカル。
    

    

    式中、Ｍは、水素又は１当量の陽イオンを表し、
    Ｒ１は同一又は異なる直鎖又は枝分れ−（ＣＨ_２）_ｎ−Ｘ−Ｒ２基であって、ｎは１、２又は３であり、ＸはＯ又はＳであり、Ｒ２は直鎖又は枝分れＣ_１〜Ｃ_４アルキル基である基を表す。
12. Ｍが水素又は１当量の生理学的に許容できる陽イオン、好ましくはアルカリ陽イオン、アンモニウムイオン又は有機アミンイオンである請求項１１記載のラジカル。
13. Ｒ１が同一であり、かつ、−ＣＨ_２−ＯＣＨ_３、−ＣＨ_２−ＯＣ_２Ｈ_５、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−ＯＣＨ_３、−ＣＨ_２−ＳＣＨ_３、−ＣＨ_２−ＳＣ_２Ｈ_５又は−ＣＨ_２−ＣＨ_２−ＳＣＨ_３、最も好ましくは、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−ＯＣＨ_３を表す請求項１１又は請求項１２記載のラジカル。
14. Ｍが水素又は１当量の生理学的に許容できる陽イオン、好ましくはナトリウムであり、Ｒ１が同一であり、かつ、ＣＨ２−ＣＨ２−ＯＣＨ３を表す請求項１１乃至請求項１３のいずれか１項記載のラジカル。
15. 請求項１１乃至請求項１４のいずれか１項記載のラジカルのＤＮＰ処理における常磁性試薬としての使用。
16. ＤＮＰ処理で分極される化合物が、１以上のカルボキシル基を含む化合物である請求項１５記載のラジカルの使用。
17. 請求項１１乃至請求項１４のいずれか１項記載のラジカルと、１以上のカルボキシル基を含む化合物と、を含む組成物。
18. １以上のカルボキシル基を含む化合物が、内在性化合物であり、好ましくはヒト又はヒト以外の動物の身体の代謝過程で役割を果たす内在性化合物である請求項１７記載の組成物。
19. １以上のカルボキシル基を含む化合物が、酸性アミノ酸、酢酸、アセト酢酸、ヒドロキシ酪酸、乳酸、ピルビン酸、フマル酸、コハク酸、クエン酸、リンゴ酸、アスコルビン酸及び脂肪酸からなる群から選択される化合物である請求項１７又は請求項１８記載の組成物。