JP2015530409A - 二官能性キレート剤 - Google Patents

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Abstract

次の構造（Ｉ）の化合物を含むキレート剤、金属−キレート及びコントラスト剤を提供する。【化１】式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ8、Ｒ7、Ｒ’7、Ｒ’1、Ｒ’2、Ｒ’3及びＲ8’は、水素、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基、Ｃ1〜Ｃ3アルキル基から選択され、Ｒ4及びＲ’4は、水素、ヒドロキシル基、保護ヒドロキシ基、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基、Ｃ1〜Ｃ3アルキル基から選択され、ｎは０〜４の整数であり、Ｒ5及びＲ’5は、水素又はＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基からなる群から選択される保護基から選択され、Ｒ9及びＲ’9は、水素又はＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基からなる群から選択される保護基から選択され、ｍは０〜１０の整数であり、Ｒ7及びＲ’7の少なくとも一方は酸性基又は保護酸性基である。【選択図】 図１

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング法における使用のためのコントラスト増強剤、より具体的には、そのようなコントラスト増強剤の調製に有用な金属キレート配位子及び金属−キレート化合物に関する。
非侵襲的磁気共鳴イメージング法（ＭＲＩ）は、診断のための解剖学的詳細を提供し、また、対象とする特定の組織又は器官の間の高解像コントラストを与える。ＭＲコントラスト増強剤は、ＭＲイメージング手順で得られる画像の質及びそのような画像が収集され得る効率の両方を改善する。ＭＲイメージングプロトコルにおけるＭＲコントラスト増強剤の使用は、ＭＲＩ技術に有益となることが証明されている。
様々な金属キレートがＭＲコントラスト増強剤として機能し得るが、遊離金属イオンの毒性、金属−キレート錯体の安定性及びイメージング手順の間に身体からキレートが除去される速度が速いことが、金属キレートに関連する欠点の一部である。例えば、ガドリニウム（Ｇｄ）キレートは、非毒性であるが、遊離イオン形態のＧｄ金属は有毒である。マンガン（Ｍｎ）−キレートの場合、金属中心からのキレート配位子の解離が生じ、これも望ましくない。したがって、効率を増加させ、既存のコントラスト増強剤の潜在的毒性を低減するために、相当な取り組みがなされてきた。金属キレートを比較すると、鉄（Ｆｅ）を含むコントラスト増強剤は、他の金属を含むコントラスト剤と比較して魅力的な選択肢であるが、その理由の１つは、Ｆｅの生体適合性である。これによって、ＭＲＩ用のコントラスト剤としての鉄系材料の使用に対する関心が高まった。
薬剤の画質は、薬剤のサイズを増加させる又は疾患関連バイオマーカーを標的化する部分を薬剤中に組み込むことにより増加され得る。これらの手法のいずれも、疾患組織病変における薬剤の選択的局在化を改善する。この組み込みは、金属及び第２の部分に結合する二官能性キレートの使用により達成され得る。鉄系二官能性キレートの例は、ＥＤＴＡ及びデフェロキサミンであるが、これらのキレートはいずれも、酸化還元活性である又は不十分なＭＲシグナルを有することから、安全性の問題をもたらす。さらに、公知のキレートは、不安定な複合体をインビボで提供する加水分解的に敏感な官能基である、イソシアネート及びイソチオシアネート結合化学を用いて第２の部分に結合する。
二官能性キレートの代替的形態及び第２の部分を薬剤に結合させて二官能性を可能とする代替的方法は、長年切実に必要とされている。したがって、高いインビトロ及び／又はインビボ安定性、身体からの迅速な除去、患者へのより低い用量で改善された画質を生成する能力、より高い患者の耐容性及びより高い用量に対する安全性を有する二官能性キレートを含むコントラスト増強剤が、非常に望ましい。
国際公開第２０１１／１２１００２号
キレート剤の一実施形態は、次の構造Ｉの化合物を含む。
式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ8、Ｒ7、Ｒ’7、Ｒ’1、Ｒ’2、Ｒ’3及びＲ8’は各々独立に水素、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基又はＣ1〜Ｃ3アルキル基であり、Ｒ4及びＲ’4は各々独立に水素、ヒドロキシル基又は保護ヒドロキシ基、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシルアルキル基、Ｃ1〜Ｃ3アルキル基であって、ｎは０〜４の整数であり、Ｒ5及びＲ’5は各々独立に水素又はＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基からなる群から選択される保護基であり、Ｒ9及びＲ’9は各々独立に水素又はＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基からなる群から選択される保護基であり、ｍは０〜１０の整数であるが、Ｒ7及びＲ’7の少なくとも一方が酸性基又は保護酸性基であることを条件とする。
キレート剤の別の実施形態は、次の構造ＶＩの化合物を含む。
式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ6、Ｒ6’、Ｒ’1、Ｒ’2及びＲ’3は各々独立に水素、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基又はＣ1〜Ｃ10アルキル基であり、Ｒ4及びＲ’4は各々独立に水素、ヒドロキシル基、保護ヒドロキシ基、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基、Ｃ1〜Ｃ3アルキル基又は水素であって、ｎは０〜４の整数であり、Ｒ5及びＲ’5は各々独立に水素又はＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基からなる群から選択される保護基であり、Ｒ9及びＲ’9は各々独立に水素又はＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基かなる群から選択される保護基であり、ｍは０〜１０の整数であが、Ｒ6及びＲ6’の少なくとも一方が各々独立に水素、エチル基、トリクロロエチル基、β−シアノエチル基、トリメチルシリルエチル基又はｔｅｒｔ−ブチル基であることを条件とする。
キレート剤の一実施形態は、次の構造Ｘの化合物を含む。
式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ’1、Ｒ’2及びＲ’3は各々独立に素、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基又はＣ1〜Ｃ3アルキル基であり、Ｒ4及びＲ’4は各々独立に水素、ヒドロキシル基又は保護ヒドロキシ基、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基、Ｃ1〜Ｃ3アルキル基であって、ｎは０〜４の整数であり、Ｒ5及びＲ’5は各々独立に水素又はＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基からなる群から選択される保護基であり、Ｒ9及びＲ’9は各々独立に水素又はＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基からなる群から選択される保護基であり、ｍは０〜１０の整数であるが、Ｒ6及びＲ6’の少なくとも一方が各々独立に水素、エチル基、トリクロロエチル基、β−シアノエチル基、トリメチルシリルエチル基又はｔｅｒｔ−ブチル基であることを条件とする。
金属キレートの組成物の別の実施形態は、次の構造ＸＶの化合物を含む。
式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ’1、Ｒ’2及びＲ’3は各々独立に水素、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基又はＣ1〜Ｃ3アルキル基であり、Ｒ4及びＲ’4は各々独立に水素、ヒドロキシル基又は保護ヒドロキシ基、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基、Ｃ1〜Ｃ3アルキル基であって、ｎは０〜４の整数であり、Ｒ9及びＲ’9は各々独立に水素又はＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基からなる群から選択される保護基であり、ｍは０〜１０の整数であり、Ｍは金属である。
金属キレートの製造方法の一実施形態は、金属イオン又はキレートを下記の構造（Ｉ）の配位子と接触させて混合物を形成し、混合物を中性ｐＨ条件下で加熱することを含む。
式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ8、Ｒ7、Ｒ’7、Ｒ’1、Ｒ’2、Ｒ’3及びＲ8’は各々独立に水素、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基又はＣ1〜Ｃ3アルキル基であり、Ｒ4及びＲ’4は各々独立に水素、ヒドロキシル基又は保護ヒドロキシ基、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシルアルキル基、Ｃ1〜Ｃ3アルキル基であって、ｎは０〜４の整数であり、Ｒ5及びＲ’5は各々独立に水素又はＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基からなる群から選択される保護基であり、Ｒ9及びＲ’9は各々独立に水素又はＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基からなる群から選択される保護基であり、ｍは０〜１０の整数であるが、Ｒ7及びＲ’7の少なくとも一方が酸性基又は保護酸性基であることを条件とする。
本発明のこれらの及び他の特徴、態様及び利点は、添付の図面を参照しながら以下の発明を実施するための形態を読めばより良く理解され、図面を通して、同様の文字は同様の部分を表す。
二官能性金属−キレート錯体の合成スキームの例を示す図である。 鉄キレートのペグ化が、キレート剤のサイズの規則的増加をもたらすことを示すグラフである。 ペグ化二官能性鉄キレートの骨結合親和性を示すグラフである。 緩和能に対する二官能性キレート剤のペグ化の効果を示すグラフである。 二官能性金属−キレートの投与前、投与中、分布及び排出時における心臓及び腫瘍組織内のＭＲシグナルを示す画像である。 血液からのペグ化鉄−キレートの分布相半減期を示すグラフである。 ペグ化鉄キレート及び対照としてのＭａｇｎｅｖｉｓｔで処理した、前臨床モデルの全腫瘍コントラスト増強ＭＲプロファイルを示すグラフである。 ペグ化鉄キレート及び対照としてのＭａｇｎｅｖｉｓｔで処理した、前臨床モデルの筋肉コントラスト増強ＭＲプロファイルを示すグラフである。 コントラスト剤投与後のＭＲシグナルから生成された、左心室及び全腫瘍の濃度対時間曲線を示すグラフである。 血管透過性（Ｋtrans）定量化による全腫瘍及び筋肉組織の薬物動態学的特性決定を示すグラフである。 血管外細胞外体積（Ｖe）による全腫瘍及び筋肉組織の薬物動態学的特性決定を示すグラフである。
本明細書及び特許請求の範囲では多くの用語を用いるが、これらは以下の意味をもつものと定義される。
単数形で記載したものであっても、前後関係から明らかでない限り、複数の場合も含めて意味する。
「任意」又は「適宜」という用語は、その用語に続いて記載された事象又は状況が起きても起きなくてもよいことを意味しており、かかる記載はその事象が起こる場合と起こらない場合を包含する。
本明細書で用いる「溶媒」という用語は、１種類の溶媒又は溶媒の混合物を意味する。
本明細書及び特許請求の範囲で用いる近似表現は、数量を修飾し、その数量が関係する基本機能に変化をもたらさない許容範囲内で変動し得る数量を表現する際に適用される。したがって、「約」及び「実質的に」のような用語で修飾された値はその厳密な数値に限定されない。場合によっては、近似表現は、その値を測定する機器の精度に対応する。本明細書及び特許請求の範囲において、数値限定の範囲は互いに結合及び／又は交換可能であり、かかる範囲はその上下限で規定され、前後関係等から明らかでない限り、その範囲に含まれるあらゆる部分範囲を包含する。
本明細書で用いる「芳香族基」という用語は、１以上の芳香族基を含む原子価１以上の原子配列をいう。１以上の芳香族基を含む原子価１以上の原子配列は、窒素、硫黄、セレン、ケイ素及び酸素のようなヘテロ原子を含んでいてもよいし、炭素と水素のみからなるものでもよい。本明細書で用いる「芳香族基」という用語には、特に限定されないが、フェニル基、ピリジル基、フラニル基、チエニル基、ナフチル基、フェニレン基及びビフェニル基が包含される。上述の通り、芳香族基は１以上の芳香族基を含む。芳香族基は常に４ｎ＋２（式中、「ｎ」は１以上の整数である。）の「非局在化」電子を有する環状構造であり、フェニル基（ｎ＝１）、チエニル基（ｎ＝１）、フラニル基（ｎ＝１）、ナフチル基（ｎ＝２）、アズレニル基（ｎ＝２）、アントラセニル基（ｎ＝３）などで例示される。芳香族基は非芳香族成分を含んでいてもよい。例えば、ベンジル基はフェニル環（芳香族基）とメチレン基（非芳香族成分）とを含む芳香族基である。同様に、テトラヒドロナフチル基は芳香族基（Ｃ6Ｈ3）が非芳香族成分−（ＣＨ2）4−と縮合してなる芳香族基である。便宜上、「芳香族基」という用語は、本明細書では、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロアルキル基、ハロ芳香族基、共役ジエニル基、アルコール基、エーテル基、アルデヒド基、ケトン基、カルボン酸基、アシル基（例えば、エステルやアミドのようなカルボン酸誘導体）、アミン基、ニトロ基などの広範な官能基を含むものと定義される。例えば、４−メチルフェニル基はメチル基を含むＣ7芳香族基であり、メチル基がアルキル基である官能基である。同様に、２−ニトロフェニル基はニトロ基を含むＣ6芳香族基であり、ニトロ基が官能基である。芳香族基は、４−トリフルオロメチルフェニル、ヘキサフルオロイソプロピリデンビス（４−フェン−１−イルオキシ）（即ち、−ＯＰｈＣ（ＣＦ3）2ＰｈＯ−）、４−クロロメチルフェン−１−イル、３−トリフルオロビニル−２−チエニル、３−トリクロロメチルフェン−１−イル（即ち、３−ＣＣｌ3Ｐｈ−）、４−（３−ブロモプロプ−１−イル）フェン−１−イル（即ち、４−ＢｒＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｐｈ−）などのハロゲン化芳香族基を包含する。芳香族基のその他の例には、４−アリルオキシフェン−１−オキシ、４−アミノフェン−１−イル（即ち、４−Ｈ2ＮＰｈ−）、３−アミノカルボニルフェン−１−イル（即ち、ＮＨ2ＣＯＰｈ−）、４−ベンゾイルフェン−１−イル、ジシアノメチリデンビス（４−フェン−１−イルオキシ）（即ち、−ＯＰｈＣ（ＣＮ）2ＰｈＯ−）、３−メチルフェン−１−イル、メチレンビス（４−フェン−１−イルオキシ）（即ち、−ＯＰｈＣＨ2ＰｈＯ−）、２−エチルフェン−１−イル、フェニルエテニル、３−ホルミル−２−チエニル、２−ヘキシル−５−フラニル、ヘキサメチレン−１，６−ビス（４−フェン−１−イルオキシ）（即ち、−ＯＰｈ（ＣＨ2）6ＰｈＯ−）、４−ヒドロキシメチルフェン−１−イル（即ち、４−ＨＯＣＨ2Ｐｈ−）、４−メルカプトメチルフェン−１−イル（即ち、４−ＨＳＣＨ2Ｐｈ−）、４−メチルチオフェン−１−イル（即ち、４−ＣＨ3ＳＰｈ−）、３−メトキシフェン−１−イル、２−メトキシカルボニルフェン−１−イルオキシ（例えば、メチルサリチル）、２−ニトロメチルフェン−１−イル（即ち、２−ＮＯ2ＣＨ2Ｐｈ）、３−トリメチルシリルフェン−１−イル、４−ｔ−ブチルジメチルシリルフェン−１−イル、４−ビニルフェン−１−イル、ビニリデンビス（フェニル）などがある。「Ｃ3〜Ｃ10芳香族基」という用語は、炭素原子数が３以上で１０以下の芳香族基を包含する。芳香族基１−イミダゾリル（Ｃ3Ｈ2Ｎ2−）はＣ3芳香族基の代表例である。ベンジル基（Ｃ7Ｈ8−）はＣ7芳香族基の代表例である。
本明細書で用いる「脂環式基」という用語は、環状であるが芳香族でない原子配列を含む原子価１以上の基をいう。本明細書で定義される「脂環式基」は、芳香族原子団を含まない。「脂環式基」は１以上の非環式成分を含んでいてもよい。例えば、シクロヘキシルメチル基（Ｃ6Ｈ11ＣＨ2−）は、シクロヘキシル環（環状であるが芳香族でない原子配列）とメチレン基（非環式成分）とを含む脂環式基である。脂環式基は、窒素、硫黄、セレン、ケイ素及び酸素のようなヘテロ原子を含んでいてもよいし、炭素と水素のみからなるものでもよい。便宜上、「脂環式基」という用語は、本明細書では、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロアルキル基、共役ジエニル基、アルコール基、エーテル基、アルデヒド基、ケトン基、カルボン酸基、アシル基（例えば、エステルやアミドのようなカルボン酸誘導体）、アミン基、ニトロ基などの広範な官能基を含むものと定義される。例えば、４−メチルシクロペンタ−１−イル基はメチル基を含むＣ6脂環式基であり、メチル基がアルキル基である官能基である。同様に、２−ニトロシクロブタ−１−イル基はニトロ基を含むＣ4脂環式基であり、ニトロ基が官能基である。脂環式基は、同一又は異なる１以上のハロゲン原子を含んでいてもよい。ハロゲン原子には、例えば、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素がある。１以上のハロゲン原子を含む脂環式基には、２−トリフルオロメチルシクロヘキサ−１−イル、４−ブロモジフルオロメチルシクロオクタ−１−イル、２−クロロジフルオロメチルシクロヘキサ−１−イル、ヘキサフルオロイソプロピリデン−２，２−ビス（シクロヘキサ−４−イル）（即ち、−Ｃ6Ｈ10Ｃ（ＣＦ3）2Ｃ6Ｈ10−）、２−クロロメチルシクロヘキサ−１−イル、３−ジフルオロメチレンシクロヘキサ−１−イル、４−トリクロロメチルシクロヘキサ−１−イルオキシ、４−ブロモジクロロメチルシクロヘキサ−１−イルチオ、２−ブロモエチルシクロペンタ−１−イル、２−ブロモプロピルシクロヘキサ−１−イルオキシ（例えば、ＣＨ3ＣＨＢｒＣＨ2Ｃ6Ｈ10Ｏ−）などがある。脂環式基のその他の例には、４−アリルオキシシクロヘキサ−１−イル、４−アミノシクロヘキサ−１−イル（即ち、Ｈ2ＮＣ6Ｈ10−）、４−アミノカルボニルシクロペンタ−１−イル（即ち、ＮＨ2ＣＯＣ5Ｈ8−）、４−アセチルオキシシクロヘキサ−１−イル、２，２−ジシアノイソプロピリデンビス（シクロヘキサ−４−イルオキシ）（即ち、−ＯＣ6Ｈ10Ｃ（ＣＮ）2Ｃ6Ｈ10Ｏ−）、３−メチルシクロヘキサ−１−イル、メチレンビス（シクロヘキサ−４−イルオキシ）（即ち、−ＯＣ6Ｈ10ＣＨ2Ｃ6Ｈ10Ｏ−）、１−エチルシクロブタ−１−イル、シクロプロピルエテニル、３−ホルミル−２−テトラヒドロフラニル、２−ヘキシル−５−テトラヒドロフラニル、ヘキサメチレン−１，６−ビス（シクロヘキサ−４−イルオキシ）（即ち、−ＯＣ6Ｈ10（ＣＨ2）6Ｃ6Ｈ10Ｏ−）、４−ヒドロキシメチルシクロヘキサ−１−イル（即ち、４−ＨＯＣＨ2Ｃ6Ｈ10−）、４−メルカプトメチルシクロヘキサ−１−イル（即ち、４−ＨＳＣＨ2Ｃ6Ｈ10−）、４−メチルチオシクロヘキサ−１−イル（即ち、４−ＣＨ3ＳＣ6Ｈ10−）、４−メトキシシクロヘキサ−１−イル、２−メトキシカルボニルシクロヘキサ−１−イルオキシ（２−ＣＨ3ＯＣＯＣ6Ｈ10Ｏ−）、４−ニトロメチルシクロヘキサ−１−イル（即ち、ＮＯ2ＣＨ2Ｃ6Ｈ10−）、３−トリメチルシリルシクロヘキサ−１−イル、２−ｔ−ブチルジメチルシリルシクロペンタ−１−イル、４−トリメトキシシリルエチルシクロヘキサ−１−イル（例えば、（ＣＨ3Ｏ）3ＳｉＣＨ2ＣＨ2Ｃ6Ｈ10−）、４−ビニルシクロヘキセン−１−イル、ビニリデンビス（シクロヘキシル）などがある。「Ｃ3〜Ｃ10脂環式基」という用語は、炭素原子数が３以上で１０以下の脂環式基を包含する。脂環式基２−テトラヒドロフラニル（Ｃ4Ｈ7Ｏ−）はＣ4脂環式基の代表例である。シクロヘキシルメチル基（Ｃ6Ｈ11ＣＨ2−）はＣ7脂環式基の代表例である。
本明細書で用いる「脂肪族基」という用語は、環状でない線状又は枝分れ原子配列からなる原子価１以上の有機基をいう。脂肪族基は１以上の炭素原子を含むものと定義される。脂肪族基をなす原子配列は、窒素、硫黄、ケイ素、セレン及び酸素のようなヘテロ原子を含んでいてもよいし、炭素と水素のみからなるものでもよい。便宜上、本明細書での「脂肪族基」という用語は、「環状でない線状又は枝分れ原子配列」の一部として、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロアルキル基、共役ジエニル基、アルコール基、エーテル基、アルデヒド基、ケトン基、カルボン酸基、アシル基（例えば、エステルやアミドのようなカルボン酸誘導体）、アミン基、ニトロ基などの広範な官能基を含むものと定義される。例えば、４−メチルペンタ−１−イル基はメチル基を含むＣ6脂肪族基であり、メチル基がアルキル基である官能基である。同様に、４−ニトロブタ−１−イル基はニトロ基を含むＣ4脂肪族基であり、ニトロ基が官能基である。脂肪族基は、同一又は異なる１以上のハロゲン原子を含むハロアルキル基であってもよい。ハロゲン原子には、例えば、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素がある。１以上のハロゲン原子を含む脂肪族基には、ハロゲン化アルキルであるトリフルオロメチル、ブロモジフルオロメチル、クロロジフルオロメチル、ヘキサフルオロイソプロピリデン、クロロメチル、ジフルオロビニリデン、トリクロロメチル、ブロモジクロロメチル、ブロモエチル、２−ブロモトリメチレン（例えば、−ＣＨ2ＣＨＢｒＣＨ2−）などがある。脂肪族基のその他の例には、アリル、アミノカルボニル（即ち、−ＣＯＮＨ2）、カルボニル、２，２−ジシアノイソプロピリデン（即ち、−ＣＨ2Ｃ（ＣＮ）2ＣＨ2−）、メチル（即ち、−ＣＨ3）、メチレン（即ち、−ＣＨ2−）、エチル、エチレン、ホルミル（即ち、−ＣＨＯ）、ヘキシル、ヘキサメチレン、ヒドロキシメチル（即ち、−ＣＨ2ＯＨ）、メルカプトメチル（即ち、−ＣＨ2ＳＨ）、メチルチオ（即ち、−ＳＣＨ3）、メチルチオメチル（即ち、−ＣＨ2ＳＣＨ3）、メトキシ、メトキシカルボニル（即ち、ＣＨ3ＯＣＯ−）、ニトロメチル（即ち、−ＣＨ2ＮＯ2）、チオカルボニル、トリメチルシリル（即ち、（ＣＨ3）3Ｓｉ−）、ｔ−ブチルジメチルシリル、３−トリメトキシシリルプロピル（即ち、（ＣＨ3Ｏ）3ＳｉＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−）、ビニル、ビニリデンなどがある。その他の例としては、Ｃ1〜Ｃ10脂肪族基は炭素原子数が１以上１０以下のものである。メチル基（即ち、ＣＨ3−）はＣ1脂肪族基の例である。デシル基（即ち、ＣＨ3（ＣＨ2）9−）はＣ10脂肪族基の例である。
本明細書に記載の化合物の多くは、１つ以上の不斉中心を含有してもよく、したがって、鏡像異性体、ジアステレオマー及び絶対立体化学において（Ｒ）−又は（Ｓ）−として定義され得る他の立体異性形態を生成し得る。本発明は、全てのそのような可能な異性体、並びにそのラセミ形態及び光学的に純粋な形態を含むことを意図する。光学活性（Ｒ）−及び（Ｓ）−異性体は、キラルシントン若しくはキラル試薬を使用して調製することができ又は、従来の技術を使用して分割することができる。本明細書に記載の化合物がオレフィン二重結合又は他の幾何学的非対称の中心を含有する場合及び別段に指定されない限り、化合物は、Ｅ及びＺ幾何異性体の両方を含むことを意図する。同様に、全ての互変異性体が含まれることも意図される。
本発明のキレート剤は、アミン系二官能性キレートであり、対応する造影剤のインビボ分布の修正における実用性を示す。キレートクラスは、Ｆｅ、Ｇａ、Ｉｎ及びＴｉ等の好酸性金属の結合に好適なヒドロキシビスエチレンジアミンジカルボキシレート（ＨＢＥＤ）又はヒドロキシビスエチレンジアミンジホスホネート（ＨＢＥＤＰ）フレームワークに基づく。１以上の実施形態では、本発明のキレート剤、金属−錯体又は金属−キレートは、インビボイメージングに使用され、インビボ性能は、キレートの化学構造により定義される。
本発明の一実施形態は、キレート剤を提供し、キレート剤は、次の理想構造（Ｉ）の化合物を含む。
式中、Ｒ1、Ｒ1’、Ｒ2、Ｒ2’、Ｒ3、Ｒ3’、Ｒ7、Ｒ’7、Ｒ8及びＲ8’は各々独立に水素、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基又はＣ1〜Ｃ3アルキル基であり、Ｒ4及びＲ’4は各々独立に水素、ヒドロキシル基又は保護ヒドロキシ基、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基、Ｃ1〜Ｃ3アルキル基であって、ｎは０〜４の整数であり、ｍは０〜１０の整数であり、Ｒ5及びＲ’5は各々独立に水素又はＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基及びＣ2〜Ｃ30芳香族基からなる群から選択される保護基であり、Ｒ9及びＲ’9は各々独立にＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基及び水素からなる群から選択される保護基であり、Ｒ7及びＲ’7の少なくとも一方が酸性基又は保護酸性基であることを条件とする。本発明のある実施形態では、キレート剤が提供され、キレート剤は、化合物（Ｉ）の立体異性体構造を有する化合物を含む。
ある実施形態では、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ7、Ｒ8及びＲ9は、それぞれＲ1’、Ｒ2’、Ｒ3’、Ｒ4’、Ｒ5’、Ｒ7’、Ｒ’8及びＲ9’と同じである。上述のように、Ｒ１、Ｒ１’、Ｒ２、Ｒ２’、Ｒ３、Ｒ３’、Ｒ７、Ｒ７’、Ｒ８及びＲ８’は各々独立に水素、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基又はＣ1〜Ｃ3アルキル基である。したがって、一例では、Ｒ1がエチル基等のアルキル基である場合、Ｒ1’もエチル基であり、またその逆も成り立つ。他の例では、Ｒ1がヒドロキシプロピル基等のヒドロキシアルキル基である場合、Ｒ1’もヒドロキシプロピル基であり、またその逆も成り立つ。ある特定の実施形態では、Ｒ1及びＲ’1は共に水素である。
上述のように、Ｒ4及びＲ’4は各々独立に水素、ヒドロキシル基、保護ヒドロキシ基、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基、Ｃ1〜Ｃ3アルキル基であって、ｎは０〜４の整数である。したがって、ある実施形態では、Ｒ4がヒドロキシル基であって、Ｒ’4が保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基（例えばヒドロキシメチル基）であり、またその逆も成り立つ。別の実施形態では、Ｒ4が保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基であって、Ｒ’4がＣ1〜Ｃ3アルキル基であり、またその逆も成り立つ。例えば、Ｒ4はヒドロキシメチル、ヒドロキシエチル又はヒドロキシプロピル基の１つであり、Ｒ’4はメチル、エチル又はプロピル基の１つである。別の実施形態では、Ｒ4はヒドロキシル基であり、Ｒ’4はＣ1〜Ｃ3アルキル基であり、例えば、Ｒ’4はメチル、エチル又はプロピル基の１つであり、またその逆も成り立つ。代替として、別の実施形態では、Ｒ4及びＲ’4は同一の基であり、保護ヒドロキシ基、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基又はＣ1〜Ｃ3アルキル基から選択され得る。例えば、Ｒ4及びＲ’4は、共にヒドロキシル基である。別の例において、Ｒ4及びＲ’4は共にヒドロキシメチル、ヒドロキシエチル又はヒドロキシプロピル基のうちのいずれかである。別の例において、Ｒ4及びＲ’4は共にメチル又はエチル又はプロピル基のうちのいずれかである。一例では、Ｒ4及びＲ’4のいずれかが水素である。別の例において、Ｒ4及びＲ’4は共に水素である。
上述のように、ｎは０〜４の整数であり、したがって、Ｒ4及びＲ’4の個数は、０〜４の間で変動し得る。ある実施形態では、Ｒ4及びＲ’4の個数は０であり、その場合、化合物（Ｉ）のベンゼン環は、Ｒ4及び／又はＲ’4のいかなる置換も有さない。別の実施形態では、Ｒ4若しくはＲ’4のいずれか又はその両方に対して、ｎは１であり、Ｒ4又は／及びＲ’4の置換は、ベンゼン環のオルト、メタ又はパラ位にあってもよい。同様に、別の実施形態では、Ｒ4若しくはＲ’4のいずれか又はその両方に対して、ｎが２である場合、置換は、オルト、メタ位；オルト、パラ位；又はメタ、パラ位のうちのいずれかに存在してもよい。別の実施形態では、Ｒ4若しくはＲ’4のいずれか又はその両方に対して、ｎが３である場合、置換は、オルト、メタ、パラ位；又はメタ、パラ、メタ位のうちのいずれかに存在してもよい。Ｒ4若しくはＲ’4のいずれか又はその両方に対して、ｎが４である実施形態では、置換は、オルト、メタ、パラ及びメタ位にある。化合物（Ｉ）のベンゼン環の両方に対する置換は、同じ又は異なっていてもよい。例えば、Ｒ4は、一方のベンゼン環のオルト位にあり、Ｒ’4も、他方のベンゼン環のオルト位にある。他の例では、Ｒ4は、一方のベンゼン環のオルト位にあり、Ｒ’4は、他方のベンゼン環のメタ位にある。
上述のように、ｍは０〜１０の整数であり、したがって、脂肪族鎖の長さは、０〜１０の間で変動し得る。脂肪族鎖は、アミン又は置換アミンに接続し、鎖の長さは変動し得る。この脂肪族鎖は、本明細書において「リンカー」と呼ぶことがある。一例では、ｍが０である場合、アミン又は置換アミンは、Ｒ１’を含有する炭素にメチレン単位を介して連結する。ある実施形態では、ｍが１から１０まで変動する場合、メチレン単位は、２回から１０回反復する。例えば、ｍが１である場合、リンカーは、エチレン単位である。別の例として、ｍが２である場合、リンカーは、プロピレン単位である。
上述のように、Ｒ5及びＲ’5は各々独立に水素又はＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基及び水素からなる群から選択される保護基である。１以上の実施形態では、Ｒ5及びＲ’5の少なくとも一方は各々独立に水素、エチル基、トリクロロエチル基、β−シアノエチル基、トリメチルシリルエチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、テトラヒドロピラニル（ＴＨＰ）、メトキシエトキシメチル基（ＭＥＭ）、ブチルジメチルシリル基、トリメチルシリル、２−（トリメチルシリル）エトキシメチル（ＳＥＭ）、トリイソプロピルシリル（ＴＩＰＳ）、ｔｅｒｔ−ブチル（ｔ−Ｂｕ）、ｔｅｒｔ−ブチルジフェニルシリル（ＴＢＤＰＳ）、ベンジルオキシメチル（ＢＯＭ）、メチルチオメチル（ＭＴＭ）又はこれらの組合せである。いくつかの例において、Ｒ5は、エチル基であり、一方Ｒ’5は、トリクロロエチル基であり、またその逆も成り立つ。他の例では、Ｒ5は、β−シアノエチル基であり、一方Ｒ’5は、トリメチルシリルエチル基であり、またその逆も成り立つ。一例では、Ｒ5は、ブチルジメチルシリル基であり、一方Ｒ’5は、トリメチルシリル基であり、またその逆も成り立つ。代替として、別の実施形態では、Ｒ5及びＲ’5は同一であり、例えば、Ｒ5及びＲ’5は共にエチル基、トリクロロエチル基、β−シアノエチル基、トリメチルシリルエチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ＴＨＰ、メトキシエトキシメチル基、ブチルジメチルシリル基又はトリメチルシリル基である。一例では、Ｒ5及びＲ’5は、共にＭＥＭ基である。
上述のように、Ｒ7及びＲ’7の少なくとも一方は、酸性基又は保護酸性基である。この実施形態では、キレートのＲ7又はＲ’7のいずれかは、カルボキシレート基等の酸性基である。ある実施形態では、化合物（Ｉ）のＲ7及びＲ’7の少なくとも一方は、ホスホネート、スルホネート、カルボキシレート、フェノール、置換フェノール、テトラゾール、メチルチアゾリジンジオン、メチルオキサゾリジンジオン、メチルイミダゾリジンジオン、ピリダジンオキシド、ベンゼンスルホンアミド又はこれらの組合せである。保護酸性基の限定されない例は、表１に含まれている。一実施形態では、化合物（Ｉ）のＲ7及びＲ’7の少なくとも一方は、ホスホネート又はカルボキシレート基である。ある実施形態では、Ｒ7及びＲ’7は共に保護酸性基であり、この基は、同じ又は異なる保護酸性基であってもよい。１以上の実施形態では、Ｒ7及びＲ’7基は、異なっていてもよい。例えば、Ｒ7は、ホスホネート基等の酸性基であり、Ｒ’7も酸性基であり、スルホネート基若しくはカルボキシレート基であってもよく又はその逆も成り立つ。別の実施形態では、Ｒ7及びＲ’7は、共に同じ酸性基であってもよく、例えば、Ｒ7及びＲ’7は、共にホスホネート基である。Ｒ7及びＲ’7基の少なくとも一方が酸性基又は保護酸性基である実施形態では、酸性基又は保護酸性基ではない基は、水素、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基又はＣ1〜Ｃ3アルキル基を含んでもよい。例えば、Ｒ7は、ホスホネート基であり、Ｒ’7は、水素である。
１以上の実施形態では、Ｒ9及びＲ’9の少なくとも一方が各々独立に水素、ｔｅｒｔ−ブチルオキシカルボニル（Ｂｏｃ）、９−フルオレニルメチルオキシカルボニル（Ｆｍｏｃ）、２−トリメチルシリルエチルカルバメート（Ｔｅｏｃ）、ベンジルカルバメート（ＣＢＺ）、２，２−［ビス（４−ニトロフェニル）］エトキシカルボニル（Ｂｎｐｅｏｃ）、２−（２，４−ジニトロフェニル）エトキシカルボニル（Ｄｎｐｅｏｃ）、４−メトキシベンジルオキシカルボニル（Ｍｏｚ）、３，５−ジメトキシフェニル−２−プロピル−２−オキシカルボニル（Ｄｄｚ）、トリフェニルメチル（Ｔｒｔ）、（４−メトキシフェニル）ジフェニルメチル（Ｍｍｔ）、（４−メチルフェニル）−ジフェニルメチル（Ｍｔｔ）、ジ−（４−メトキシフェニル）フェニルメチル（Ｄｍｔ）、若しくは９−（９−フェニル）キサンテニル）（ピキシル）を含む保護基である。
構造（Ｉ）又は構造（Ｉ）の立体異性体の化合物を含むキレート剤は、二官能性配位子である。酸性基Ｒ7及びＲ’7、ＯＲ5及びＯＲ’5からの２個の酸素原子、並びに配位子の２個の窒素原子は、中心に位置する金属イオンと配位錯体を形成する。上述のように、配位子は、配位子の中心に存在する金属原子又はイオンと配位錯体を形成する配位子のコアの複数の原子を通して機能する。一実施形態では、金属イオンとの配位に加えて、脂肪族アミンリンカーが、構造（Ｉ）にあるように、Ｒ’1を有する炭素原子上に存在する。配位子のコアである配位部位に加えて、脂肪族アミンリンカーは、任意の他の構造部分の結合のための別の部位として使用される。例えば、脂肪族アミンリンカーは、ポリエチレンエーテル等のオリゴマーに結合する。この脂肪族アミンリンカーは、本明細書において、第１の部位が配位子のコアである同じ配位子の第２の部位として使用され、これが、配位子が本明細書において「二官能性配位子」と呼ばれる所以である。
一実施形態では、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ8、Ｒ’1、Ｒ’2、Ｒ’3及びＲ’8は、構造（ＩＩ）に示すように水素であり、Ｒ7及びＲ’7の保護酸性基は、保護酸性基である。化合物（ＩＩ）はまた、Ｒ5及びＲ’5としてＭＥＭ基を含み、Ｒ4及びＲ’4は、水素である。この実施形態では、キレート剤は、次の構造（ＩＩ）の化合物を含む。
別の実施形態では、配位子（ＩＩ）のＲ9及びＲ’9は水素であり、得られる配位子は次の構造（ＩＩＩ）のものである。
一実施形態では、キレート剤は、次の構造（ＩＶ）の化合物を含む。
構造に対して絶対又は相対立体化学を示すことは意図されず、別段に指定されない限り、構造は、全ての可能な絶対及び相対立体化学構成を包含することが意図される。キレート剤は、非限定的な例として示す特定の立体化学的配置を有する構造（Ｖ）の化合物を含んでもよい。したがって、構造Ｖは、以下に示すような立体化学を有するキレート剤を示す。
一般構造Ｉに含まれるキレート剤を以下の表２に示す。
「理想構造」という用語は、本明細書では、標記の構造だけでなく、理想構造を有する金属キレート配位子のプロトン化及び脱プロトン化形態を含み得る追加の構造を示す。本発明で提供される個々の金属キレート配位子が、金属キレート配位子のプロトン化及び脱プロトン化形態を含み得ること、例えば、金属キレート配位子の理想構造Ｉが、以下の構造Ｉ（Ａ）〜Ｉ（Ｄ）のプロトン化及び脱プロトン化形態の１以上を含むことは、当業者には明らかであろう。
式中、Ｗ及びＸ’は、電荷均衡対イオンである。
一実施形態では、電荷均衡対イオンＸ’は、無機アニオン又は有機アニオンであってもよい。同様に、Ｗは、無機アニオン又は有機アニオンであってもよい。したがって、一実施形態では、電荷均衡対イオンＷは、無機アニオンである。別の実施形態では、電荷均衡対イオンＷは、有機アニオンである。同様に、一実施形態では、電荷均衡対イオンＸ’は、無機アニオンである。別の実施形態では、電荷均衡対イオンＸ’は、有機アニオンである。当業者には、電荷均衡対イオンＸ’が、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、重炭酸イオン、酢酸イオン、グリシネートイオン、コハク酸アンモニウムイオン等の一価アニオンを含むことが認識される。同様に、当業者には、電荷均衡対イオンＷが、炭酸イオン、硫酸イオン、コハク酸イオン、マロン酸イオン等の多価アニオンを含むことが認識される。
理想構造Ｉ（Ｂ）を有する金属キレート配位子は、さらに以下の表３に示す。
一実施形態では、本発明は、次の理想構造（ＶＩ）の金属キレート配位子を提供する。
式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ6、Ｒ6’、Ｒ’1、Ｒ’2及びＲ’3は各々独立に水素、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基又はＣ1〜Ｃ10アルキル基であり、Ｒ4及びＲ’4は各々独立に水素、ヒドロキシル又は保護ヒドロキシ基、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基、Ｃ1〜Ｃ3アルキル基であって、ｎは０〜４の整数であり、Ｒ5及びＲ’5は各々独立に水素又はＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基からなる群から選択される保護基であり、Ｒ9及びＲ’9は各々独立にＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基及び水素からなる群から選択される保護基であり、ｍは０〜１０の整数であるが、Ｒ6及びＲ6’の少なくとも一方が各々独立に水素、エチル基、トリクロロエチル基、β−シアノエチル基、トリメチルシリルエチル基又はｔｅｒｔ−ブチル基であることを条件とする。
別の実施形態では、本発明は、次の理想構造ＶＩ（Ａ）の金属キレート配位子を提供する。
式中、Ｒ1、Ｒ1’、Ｒ2、Ｒ2’、Ｒ3及びＲ3’は各々独立に水素、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基又はＣ1〜Ｃ3アルキル基であり、Ｒ5及びＲ’5は、水素であり、Ｒ4及びＲ’4は各々独立に水素、ヒドロキシル、保護ヒドロキシ基、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基又はＣ1〜Ｃ3アルキル基であって、ｎは０〜４の整数であり、ｍは０〜１０の整数である。
構造ＶＩ（Ａ）の金属キレート配位子を以下の表４に示す。
別の実施形態では、本発明は、次の理想構造（ＶＩＩ）の金属キレート配位子を提供する。
式中、Ｒ9及びＲ’9は各々独立にＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基及び水素からなる群から選択される保護基である。
一実施形態では、本発明は、次の理想構造（ＶＩＩＩ）の金属キレート配位子を提供する。
一実施形態では、本発明は、次の理想構造（ＩＸ）の金属キレート配位子を提供する。
ある実施形態では、本発明は、次の理想構造Ｘの金属キレート配位子を提供する。
式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ8、Ｒ’1、Ｒ’2、Ｒ’3及びＲ8’は各々独立に水素、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基又はＣ1〜Ｃ3アルキル基であり、Ｒ4及びＲ’4は各々独立に水素、ヒドロキシル基、保護ヒドロキシ基、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基、Ｃ1〜Ｃ3アルキル基であって、ｎは０〜４の整数であり、ｍは０〜１０の整数であり、Ｒ5及びＲ’5は各々独立にＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基及び水素からなる群から選択される保護基であり、Ｒ9及びＲ’9は各々独立にＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基及び水素かなる群から選択される保護基であるが、Ｒ6及びＲ6’の少なくとも一方が各々独立に水素、エチル基、トリクロロエチル基、β−シアノエチル基、トリメチルシリルエチル基又はｔｅｒｔ−ブチル基であることを条件とする。
一実施形態では、構造（Ｘ）を有するキレート剤のＲ6及びＲ’6の少なくとも一方はメトキシエトキシメチル基である。
一実施形態では、本発明は、次の理想構造（ＸＩ）の金属キレート配位子であって、Ｒ9及びＲ’9が各々独立にＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基及び水素からなる群から選択される保護基であるものを提供する。
別の実施形態では、本発明は、次の理想構造（ＸＩＩ）の金属キレート配位子を提供する。
別の実施形態では、本発明は、次の理想構造（ＸＩＩＩ）の金属キレート配位子を提供する。
別の実施形態では、本発明は、次の理想構造Ｉ（Ａ）’の金属キレート配位子（Ｉ（Ａ）の立体異性体）を提供する。
式中、Ｒ1、Ｒ1’、Ｒ2、Ｒ2’、Ｒ3、Ｒ3’、Ｒ8及びＲ8’は各々独立に水素、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基又はＣ1〜Ｃ3アルキル基であり、Ｒ4及びＲ’4は各々独立に水素、ヒドロキシル、保護ヒドロキシ基、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基又はＣ1〜Ｃ3アルキル基であって、ｎは０〜４の整数であり、ｍは、１から１０の間の整数であり、Ｒ5及びＲ’5は各々独立にＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基及びＣ2〜Ｃ30芳香族基からなる群から選択される保護基であるが、Ｒ7又はＲ’7の少なくとも一方が保護酸性基であることを条件とする。
構造Ｉ（Ａ）’の金属キレート配位子を以下の表５に示す。
金属キレート配位子は、様々な金属と配位錯体を形成する。一実施形態では、金属キレート配位子は、遷移金属と錯体を形成する。特定の実施形態では、遷移金属は鉄である。
当業者には、本発明で提供される鉄キレート組成物が、主成分の鏡像異性体、微量成分の鏡像異性体及び追加的なジアステレオマー鉄キレート成分を含み得ることが認識される。一実施形態では、本発明は、主成分の鏡像異性体及び関連するジアステレオマーを含む鉄キレート組成物を提供する。別の実施形態では、本発明は、主成分の鏡像異性体を有さない、ジアステレオマー混合物である鉄キレート組成物を提供する。
１以上の実施形態では、金属キレートの組成物は、次の構造（ＸＶ）の化合物を含む。
式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ’1、Ｒ’2及びＲ’3は各々独立に水素、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基又はＣ1〜Ｃ3アルキル基であり、Ｒ4及びＲ’4は各々独立に水素、ヒドロキシル、保護ヒドロキシ基、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基又はＣ1〜Ｃ3アルキル基であって、ｎは０〜４の整数であり、ｍは０〜１０の整数であり、Ｒ9及びＲ’9は各々独立にＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基及び水素からなる群から選択される保護基であり、Ｍは金属である。
ある実施形態では、金属−キレート組成物の金属Ｍは、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）又はホウ素（Ｂ）から選択される。一実施形態では、構造（ＸＶ）の金属錯体は、金属コアとして鉄（Ｆｅ）を含む。
ある実施形態では、金属キレートの組成物は、次の構造（ＸＶＩ）の化合物を含み、金属は鉄である。
別の実施形態では、本発明は、次の構造ＸＶＩＩの鉄キレートを含むコントラスト増強剤を提供する。
式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ’1、Ｒ’2及びＲ’3は各々独立に水素、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基又はＣ1〜Ｃ3アルキル基であり、Ｒ4及びＲ’4は各々独立に水素、ヒドロキシル、保護ヒドロキシ基、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基又はＣ1〜Ｃ3アルキル基であって、ｎは０〜４の整数であり、ｍは０〜１０の整数であり、Ｒ9及びＲ’9は各々独立にＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基及び水素からなる群から選択される保護基である。
鉄キレートを含み、一般構造ＸＶＩＩに属する化合物を含む金属キレートの組成物を、以下の表６に示す。
電荷均衡対イオンＺは、有機カチオン又は無機カチオンであってもよい。したがって、一実施形態では、電荷均衡対イオンＺは、無機カチオンである。無機カチオンの限定されない例は、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、遷移金属カチオン及び無機アンモニウムカチオン（ＮＨ4 +）を含む。別の実施形態では、電荷均衡対イオンＺは、有機カチオン、例えば有機アンモニウムカチオン、有機ホスホニウムカチオン、有機スルホニウムカチオン又はそれらの混合物である。一実施形態では、電荷均衡対イオンは、２−（Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアンモニウム）−２−デオキシグルコース等のアミノ糖のアンモニウム塩である。一実施形態では、電荷均衡対イオンは、Ｎ−メチルグルカミンのプロトン化形態である。
一実施形態では、組成物は、次の構造ＸＶＩＩＩの鉄キレートを含む。
式中、Ｚは、電荷均衡対イオンである。
別の実施形態では、組成物は、次の構造ＸＩＸの鉄キレートを含む。
式中、Ｚは、電荷均衡対イオンである。
別の実施形態では、コントラスト増強剤は、次の構造ＸＩＸ−Ａの鉄キレートを含む。
別の実施形態では、コントラスト増強剤は、構造ＸＸの鉄キレートを含む。
式中、Ｚは、電荷均衡対イオンである。
さらに別の実施形態では、コントラスト増強剤は、構造ＸＸＩの鉄キレートを含む。
式中、Ｚは、電荷均衡対イオンである。
別の実施形態では、コントラスト増強剤は、構造ＸＸＩＩの鉄キレートを含む。
式中、Ｚは、電荷均衡対イオンである。
１以上の実施形態では、キレート剤は、生物学的又は化学的な実体に結合することができ、放射性核種及びＭＲコントラスト画像法に好適である。本発明の二官能性キレート剤は、金属又は金属イオンへの結合のためのコア配位部位及び１つ以上の部分と結合するための化学的ハンドルを提供する。キレート剤の化学的ハンドルは、エチレン架橋であり、これは、金属への結合に加えて第２の部分に結合し得るアミン官能基を組み込むように改質される。第２の部分は、標的生物学的マーカーに非特異的又は特異的のいずれかでキレートのインビボ分布を改変するように選択され得る。第２の部分の１つ以上は、キレート剤の構造的要件に基づいて選択され得る。キレート剤のサイズ、分子量、化学的特性又は表面特性が、部分の適切な選択により改変及び制御され得る。例えば、サイズの著しい変化、血管滞留時間及び血管組織区画と血管外組織区画との間の分布比によるキレート剤の改質が、大幅に改変する。
１以上の実施形態では、コントラスト増強剤は、構造Ｉのキレート剤を含んでもよい。１以上の実施形態では、コントラスト増強剤は、構造ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、ＶＩ、ＶＩＩ、ＶＩＩＩ、ＩＸ、Ｘ、ＸＩ、ＸＩＩ、ＸＩＩＩ又はこれらの構造の１つ以上から得られる構造から選択される構造を有するキレート剤を含んでもよい。本発明で提供されるコントラスト増強剤は、様々な病態に対する人間患者の磁気共鳴（ＭＲ）スクリーニング用の造影剤としての使用に好適である。当業者により認識されるように、ＭＲイメージングは、人間の健康に極めて重要な医学イメージング技術となった。
一実施形態では、コントラスト増強剤として使用されるキレート剤は、鉄キレートを含み、鉄は、常磁性である。本発明で提供されるコントラスト増強剤は、構造（ＸＶ）の金属錯体を含む。ある実施形態では、常磁性鉄中心を有する鉄−キレート（構造ＸＶＩ）を含むコントラスト増強剤は、人間患者及び動物によってより容易に排出されると考えられ、したがって、磁気共鳴イメージング手順後に、より迅速及び完全に患者から除去される。構造（ＸＶＩ）から得られる鉄−錯体はまた、効率的なコントラスト増強剤として使用され得る。
さらに、コントラスト増強剤として使用される金属−錯体は、画質を犠牲にすることなく、公知のコントラスト増強剤と比較して、患者に対するコントラスト増強剤のより低レベルの投与を可能とし得る。したがって、一実施形態では、本発明の金属−錯体を使用した有用なＭＲコントラスト増強は、公知のＭＲコントラスト剤と比較してより低い用量レベルで達成される。別の実施形態では、本発明のキレート剤を含むコントラスト増強剤、より具体的には、構造（ＸＶＩ）の鉄−錯体又はこの構造から得られる錯体を含むコントラスト増強剤は、特定の結果を達成するために、公知のＭＲコントラスト剤と比較してより高い用量レベルで患者に投与され得る。本発明のコントラスト増強剤のより高い用量は、そのような鉄系コントラスト増強剤の安全性の向上及びイメージング手順後の患者からのコントラスト増強剤の除去の改善に一部起因して、許容され得る。一実施形態では、コントラスト増強剤は、患者のキログラム重当たり約０．００１ミリモル〜約５ミリモルに相当する用量で投与される。当業者により認識されるように、本発明で提供されるコントラスト増強剤は、必要なイメージング時間の長さに依存して、患者におけるコントラスト増強剤の滞留時間を最適化するように選択及び／又はさらに改質され得る。
一実施形態では、金属−錯体を含むコントラスト増強剤は、腫瘍、膿瘍等のイメージングのための、循環系、泌尿生殖器系、肝胆道系、中枢神経系のイメージングに使用され得る。別の実施形態では、本発明のコントラスト増強剤はまた、病変又は隣接する正常構造のいずれかのＭＲの増強により病変検出能力を改善するために有用となり得る。
コントラスト増強剤は、コントラスト増強剤を対象となる組織領域に導入するための任意の好適な方法により投与され得る。コントラスト増強剤を含有する医学製剤は、望ましくは無菌であり、典型的には静脈内投与され、ＭＲ造影剤の分散を促進する様々な薬学的に許容される薬剤を含有してもよい。一実施形態では、本発明で提供される医学製剤は、水溶液である。一実施形態では、ＭＲ造影剤は、エタノール及びコントラスト増強剤を含む水性製剤として患者に投与され得る。別の実施形態では、ＭＲ造影剤は、デキストロース及びコントラスト増強剤を含む水性製剤として患者に投与され得る。さらに別の実施形態では、ＭＲ造影剤は、生理食塩水及びコントラスト増強剤を含む水性製剤として患者に投与され得る。
ＭＲ造影剤として及び所与の鉄キレート化合物のＭＲ造影剤としての使用への好適性を決定するためのプローブとして有用であるだけでなく、本発明で提供されるコントラスト増強剤はまた、ある特定の実施形態では、人間及び／又は動物における１つ以上の病態の処置における治療的実用性を有する。したがって、一実施形態では、本発明は、患者における病態の処置に有用である、構造ＸＶＩを有する鉄−錯体又は構造ＸＶＩから得られる錯体を含むコントラスト増強剤を提供する。
当業者には、一般構造Ｉの範囲に含まれる鉄キレート化合物が、様々な条件下で、ＭＲ造影剤、造影剤の発見及び開発のためのプローブ、並びに／又は治療薬剤として有用な塩を形成し得ることが認識される。したがって、本発明は、新規及び有用な鉄キレート化合物及びその塩のホストを提供する。
本発明のコントラスト増強剤は、本開示の実験の項に記載のものを含む様々な方法により調製され得る。例えば、化学量論的量の金属イオン及び金属キレート配位子が、必要に応じて適切なｐＨ調整と共に、溶液中で混合されてもよい。コントラスト増強剤は、結晶化、クロマトグラフィー等の従来の方法により単離され、薬剤投与に好適な従来の薬学的担体と混合され得る。
最初の取り組みは、ジアミノプロピオン酸から二官能性鉄−キレートを生成するために行われた。ビス−（ヒドロキシルベンジル）エチレンジアミノプロピオネート中間体をアルキル化するために、異なる条件が使用されたが、所望のジアルキル化キレートではなく、モノアルキル化部分が得られた。保護されていないフェノールの場合、強制的条件は、三置換及び四置換生成物の形成をもたらす。合成スキーム及び異なる条件下でなされた様々な取り組みを、以下に記載する（スキーム及び表７）。
二官能性金属−キレート配位子を生成するための、本発明の代替的合成手法は、図１に示すように、リシン誘導体を使用し、それによりリンカー鎖の長さを延長して同等のビス−（ヒドロキシルベンジル）中間体のジアルキル化を可能とすることを含んでいた。改善された親水性及び安定性を有する効率的な二官能性金属−キレートが、本発明の実施形態を使用して生成される。二官能性鉄−キレートを作製するための本発明の合成手法は、図１に示す。
金属キレートの製造方法の一実施形態は、金属イオン又はキレートを構造（Ｉ）の配位子と接触させて混合物を形成し、混合物を約３５℃から１００℃で加熱し、ｐＨを中性ｐＨ条件に調整することを含み、構造（Ｉ）は、
式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ8、Ｒ7、Ｒ’7、Ｒ’1、Ｒ’2、Ｒ’3及びＲ8’は各々独立に水素、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基又はＣ1〜Ｃ3アルキル基であり、Ｒ4及びＲ’4は各々独立に水素、ヒドロキシル基又は保護ヒドロキシ基、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシルアルキル基、Ｃ1〜Ｃ3アルキル基であって、ｎは０〜４の整数であり、Ｒ5及びＲ’5は各々独立に水素又はＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基からなる群から選択される保護基であり、Ｒ9及びＲ’9は各々独立に水素又はＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基からなる群から選択される保護基であり、ｍは０〜１０の整数であるが、Ｒ7及びＲ’7の少なくとも一方が酸性基又は保護酸性基であることを条件とする。
金属キレートの製造方法の別の実施形態では、金属イオン又は金属−キレートは、構造（Ｉ）の配位子と接触し、混合物を形成する。一実施形態では、混合物は、約５５℃で加熱される。ある実施形態では、混合物のｐＨは、中性ｐＨからより高いｐＨ条件に調整される。
金属−キレートのサイズを増加させるために、二官能性配位子は、ＰＥＧ部分を配位子のリンカーに結合させることにより改質された。リンカーへのＰＥＧ部分の結合は、本明細書において、「ペグ化」と呼ばれる。配位子の二官能性は、配位子のリンカー上のペグ化を可能にする。図２に示すように、鉄キレートのペグ化は、非ヒドロキシル化小分子対照キレートＦｅＨＢＥＤＰ（Ｆｅ−ヒドロキシビスエチレンジアミンジホスホネート）と比較して、キレート剤のサイズの規則的増加をもたらす。サイズの増加は、インビボ組織分布特性を最適化する可能性がある。
本発明で提供されるペグ化二官能性鉄キレートは、概して、図３に示すように、対照試料と比べて、骨結合親和性の尺度としてみなされるヒドロキシルアパタイト（ＨＡ）に対する大幅に低減された結合親和性を示した。ペグ化二官能性鉄キレートに対するデータは、より大きなＰＥＧサイズが、それに付随して、非ヒドロキシル化小分子対照キレートＦｅＨＢＥＤＰ又はＦｅＤＴＰＭＰ［Ｆｅ−ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）］と比べて、全体的な骨結合親和性を低減することを示唆している。
分子量２Ｋ、３．５Ｋ、５Ｋ及び１０ＫのＰＥＧを含む二官能性コントラスト増強剤が、非ヒドロキシル化小分子対照キレート（ＦｅＨＢＥＤＰ）と比較された。緩和能に対する、対照試料に勝る二官能性キレート剤のペグ化の有益な効果が、図４に示す。鉄キレートのサイズが増加すると、それに付随して、生理学的に許容される鉄キレートの記録された最も高いＰＢＳ緩和能まで、緩和能が増加する。この例は、さらに、ＰＢＳ及び血清緩和能を比較することにより、ＰＥＧ分子量が増加すると、それに付随してタンパク質結合が低減することを示した。したがって、二官能性鉄キレートのペグ化は、サイズの増加に起因する最大緩和能及び強いタンパク質結合からの最小限の毒性リスクの利点を有するコントラスト剤を提供する。
さらに、ＭＲイメージング実験の過程において、２ＫのＰＥＧを有するキレート配位子等のペグ化二官能性キレート配位子を含むコントラスト剤の分布は、腫瘍組織を増強し、悪性腫瘍のＭＲ検出を可能にした。最終的に、図５に示すように、心臓及び腫瘍組織におけるＭＲシグナルは、薬剤が身体から排出されるにつれて消失した。
小分子臨床用コントラスト剤は、血管から悪性及び良性組織の両方に迅速及び非選択的に除去され、診断イメージング時間及び感度を制限することが知られている。コントラスト剤の血管滞留時間及び組織選択性を増加させるために、大きな分子サイズを有する薬剤を適用して、効果を判定した。２Ｋ、３．５Ｋ、５Ｋ、１０Ｋのペグ化鉄キレートと、臨床用ガドリニウムキレートＭａｇｎｅｖｉｓｔ及び実験的タンパク質結合鉄キレートＦｅＨＢＥＤＰとを比較すると、予想外にも、図６に示すように、２．５〜４．５ｎｍのサイズ（２Ｋ及び３．５ＫのＰＥＧ）の薬剤が、小分子対照より迅速に血液から分布することが示された。
小分子Ｇｄ腫瘍組織溢出の速度（図７Ａに示すように）及び増強は、悪性及び良性組織の正確な薬物動態学的差別化を可能とするには、ＭＲイメージング時間スケールにおいて速すぎ、腫瘍組織選択性（図７Ｂに示すように）は最適以下である。より遅い増強速度及びより良好な腫瘍組織選択性を提供するより大きなコントラスト剤は、がんに対するＤＣＥ ＭＲコントラスト剤の診断感度及び特異性を改善するであろう。臨床用ガドリニウム剤と比較して、ペグ化鉄剤の病変増強速度は低減され、より正確な病変薬物動態学的特性決定のためのより長期的な動的ＭＲイメージングウィンドウを提供した。乳房ＭＢＩＩＩげっ歯類腫瘍モデルにおける、ペグ化鉄キレートの全腫瘍（図７Ａ）及び筋肉（図７Ｂ）の動的コントラスト増強（ＤＣＥ）ＭＲプロファイルを、ガドリニウム剤Ｍａｇｎｅｖｉｓｔ（用量：０．２ｍｍｏｌ／ｋｇ Ｇｄ、Ｆｅ）のプロファイルと比較する。腫瘍対筋肉シグナル増強比が、組織選択性の代用として使用され、１ｎｍのＧｄと比較して、３〜６ｎｍのＦｅ剤において改善された病変選択性が示された。
２Ｋ及び３．５Ｋペグ化鉄キレートによる、全腫瘍及び筋肉組織のＤＣＥ ＭＲ薬物動態学的特性決定を、臨床用ガドリニウムキレート及びＦｅＨＢＥＤＰ対照と比較する（図８Ｂから８Ｃに示すように）。薬物動態パラメータ（Ｋtrans及びＶe）は、左心室及び腫瘍シグナルの濃度−時間曲線から生成される（図８Ａ）。血管透過性（Ｋtrans）の定量化により、両方のペグ化鉄剤が、小分子キレート対照よりも効果的に、腫瘍及び良性筋肉組織を差別化することが観察された（図８Ｂ）。小分子ガドリニウム剤の迅速な分布は、大量及び変動し得るＫtransをもたらし、一方、親タンパク質結合鉄キレートは、腫瘍及び筋肉組織の両方にゆっくりと分布した。腫瘍組織のより大きな血管外細胞外体積（Ｖe）が全ての薬剤により検出され、良性筋肉及び悪性領域を差別化するために使用することができた（図８Ｃ）。
本明細書は、最善の形態を含めて、本発明を開示するために、またいかなる当業者でも、任意のデバイス又はシステムの作製及び使用、並びに任意の組み込まれた方法の実行を含めて、本発明を実践できるようにするために、例を用いている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲により定義され、当業者が思い付くその他の例を含み得る。そのようなその他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造的要素を有する場合又は特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない等価の構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内に含まれることが意図される。
実施例１：アミド化合物１の調製方法
ジクロロメタン（３１．９ｍＬ）中の出発原料（１ｇ、３．１９ｍｍｏｌ）の懸濁液に、ヒューニッヒ塩基（０．０２１ｇ、０．１５ｍｍｏｌ）、続いてＤＭＡＰ（７．９７ｍＬ）を添加した。無色混合物を１０分間撹拌し、次いでｐ−ニトロフェニル−（２−トリメチルシリルエチル）−カーボネート（０．９９３ｇ、３．５０ｍｍｏｌ）を添加すると、黄色い溶液が得られ、これを一晩撹拌した。反応混合物をクエン酸溶液（１００ｍＬ）中に注ぎ、ジクロロメタン（２００ｍＬ）で希釈した。水層及び有機層を分離し、水層をジクロロメタン（３×１００ｍＬ）で抽出し、合わせた有機層を、飽和炭酸カリウム水溶液（３×１００ｍＬ）、ブラインで洗浄し、乾燥させ（硫酸マグネシウム）、濾過し、減圧下で濃縮すると、粗生成物がオフホワイトの固体として得られた。４０ｍＬ／分で以下の勾配プログラムを使用した順相シリカゲル（４０ｇカラム）上でのフラッシュクロマトグラフィーにより、粗生成物を精製した：３カラム体積分の１００％ジクロロメタン、次いで１５カラム体積分を超える４％メタノール−ジクロロメタンへの傾斜、最終的に５カラム体積分の４％メタノール−ジクロロメタンでの保持。カラム溶出液を２５４ｎｍで監視し、ＰＭＡ染色剤を使用して生成物を可視化した。精製された材料を含有する画分をプールし、減圧下で濃縮すると、化合物１が無色結晶固体として得られ、これを真空下で乾燥させた。ＬＣＭＳ（ＥＳＩ）：ｍ／ｚ４４６、（Ｍ＋Ｎａ）+
実施例２：ニトリル化合物２の調製方法
トリエチルアミン（２．４４ｇ、２４．１５ｍｍｏｌ）の一定量を、化合物１（４．６８ｇ、１０．９８ｍｍｏｌ）の無水ＴＨＦ（６５ｍＬ）溶液に室温で添加した。混合物を氷浴中で０℃まで冷却し、無水トリフルオロ酢酸（２．５４ｇ、１２．０８ｍｍｏｌ）を反応混合物に添加し、反応混合物を室温まで徐々に温めながら一晩撹拌した。次いで、飽和重炭酸ナトリウム水溶液（１００ｍＬ）を添加することにより、反応混合物をクエンチした。水層及び有機層を分離し、水層をジクロロメタン（３×５０ｍＬ）で抽出し、合わせた有機層を、飽和炭酸カリウム水溶液（２×５０ｍＬ）、ブラインで洗浄し、乾燥させ（硫酸マグネシウム）、濾過し、減圧下で濃縮すると、粗生成物が黄色い油として得られた。８５ｍＬ／分で以下の勾配プログラムを使用した順相シリカゲル（１２０ｇカラム）上でのフラッシュクロマトグラフィーにより、粗生成物を精製した：５カラム体積分の１００％ジクロロメタン、次いで１５カラム体積分を超える５％メタノール−ジクロロメタンへの傾斜、最終的に５カラム体積分の５％メタノール−ジクロロメタンでの保持。カラム溶出液を、２５４ｎｍで及びＰＭＡ染色剤での染色により監視した。精製された材料を含有する画分をプールし、減圧下で濃縮すると、化合物２が淡黄色の油として得られ、これを真空下で乾燥させた。ＬＣＭＳ（ＥＳＩ）：ｍ／ｚ４２８、（Ｍ＋Ｎａ）+。
実施例３：ジアミン化合物３の調製方法
ラネーニッケル（４．２ｇ、９．４２ｍｍｏｌ）及び水和ヒドラジン（９．４３ｇ、１８８ｍｍｏｌ）の一定量を、メタノール（３１４ｍＬ）中の化合物２（３．８２ｇ、９．４２ｍｍｏｌ）の溶液に添加した。反応混合物を還流し、その進行を、ＬＣＭＳにより３時間、ニトリルが所望のアミンに完全に変換されるまで監視した。次いで、反応混合物を、Ｃ１８シリカゲルプラグを通して濾過し、濾液を減圧下で濃縮すると、粗モノアミンが得られた。残渣をメタノール（２００ｍＬ）中に溶解し、パールマン触媒（５００ｍｇ、炭素上１０重量％）を添加した。次いで、反応混合物を水素で３回真空パージし、一晩撹拌した。脱ベンジル化の完了がＬＣＭＳにより確認されるまでこのプロセスを繰り返し、反応混合物をＣ１８シリカゲルプラグで濾過した。揮発性物質を減圧下で除去し、残渣を真空下で乾燥させると、化合物３が油として得られた。ＬＣＭＳ（ＥＳＩ）：ｍ／ｚ２７６、（Ｍ＋Ｈ）+。
実施例４：アルデヒド化合物４の調製方法
２−ヒドロキシベンズアルデヒド（１０ｇ、８１．８ｍｍｏｌ）のジクロロメタン（２００ｍＬ）溶液を０℃まで冷却し、ヒューニッヒ塩基（１９．５ｍＬ、１１４．５ｍｍｏｌ）を添加した。ＭＥＭ−Ｃｌ（１１．２ｍＬ、９４．８ｍｍｏｌ）の添加後、反応混合物を室温まで徐々に温めながら一晩撹拌した。飽和ＮＨ4Ｃｌ水溶液（６０ｍＬ）を添加することにより、反応混合物をクエンチし、水層及び有機層を分離した。水層をジクロロメタン（２×５０ｍＬ）で抽出し、合わせた有機層を、飽和炭酸カリウム水溶液（２×２０ｍＬ）、ブライン（５０ｍＬ）で洗浄し、Ｎａ2ＳＯ4上で乾燥させ、濾過した。濾液を減圧下で濃縮すると、粗生成物４が油として得られ、これを、順相シリカゲル（４０ｇカラム、０〜１０％ＥｔＯＡｃ−ヘキサン）上でのフラッシュクロマトグラフィーで精製すると、精製化合物４が得られ、これをＬＣＭＳで分析析した（ＬＣＭＳ（ＥＳＩ）２３３（Ｍ＋Ｎａ）+）。
実施例５：ジアミン化合物５の調製方法
ジクロロメタン（７５ｍＬ）中のジアミン化合物３（４．７１ｇ、１７．１０ｍｍｏｌ）の撹拌懸濁液に、トリエチルアミン（５．９ｍＬ、４．４８ｍｍｏｌ）及びＭｇＳＯ4（８．１８ｇ、６８ｍｍｏｌ）を添加した。室温で１．５時間撹拌した後、ジクロロメタン（５ｍＬ）中のアルデヒド化合物４（７．１９ｇ、３４．２ｍｍｏｌ）の溶液を添加し、反応混合物を一晩撹拌した。次いで、反応混合物を濾過して固体材料を除去し、減圧下で濃縮すると、粗ビスイミン中間体が橙色の油として得られ、これを真空下で乾燥させた。アルデヒド３（δ１０．４８ｐｐｍ）のビスイミン中間体（δ８．６０ｐｐｍ）への変換を、1Ｈ ＮＭＲ（ＣＤ2Ｃｌ2、４００ＭＨｚ）分光法により確認し、次いで粗生成物を速やかに次のステップに使用した。
添加用漏斗により、０℃のビスイミン中間体（１０．９７ｇ、１６．６２ｍｍｏｌ）のジクロロメタン（６８ｍＬ）溶液に、水素化ホウ素ナトリウム（２．５ｇ、６６．４９ｍｍｏｌ）のメタノール（１７ｍＬ）溶液を添加した。反応混合物を室温まで温め、一晩撹拌し、次いで飽和炭酸カリウム水溶液を添加することによりクエンチした。水層及び有機層を分離し、水層をジクロロメタン（２×２５ｍＬ）で抽出した。合わせた有機層を、飽和重炭酸ナトリウム水溶液（２×２５ｍＬ）、ブライン（２×２５ｍＬ）で洗浄し、ＭｇＳＯ4上で乾燥させ、濾過した。濾液を減圧下で濃縮すると、粗生成物が淡黄色の油として得られ、これをフラッシュクロマトグラフィー（ＳｉＯ2、１２０ｇカラム、０〜１０％ＭｅＯＨ−ジクロロメタン０．５％トリエチルアミン）で精製した。カラム溶出液を２７１ｎｍで監視し、精製された材料を含有する画分をプールし、減圧下で濃縮した。次いで、精製された材料を高真空下で乾燥させると、ジアミン化合物５が無色の油として得られた。ＬＣＭＳ（ＥＳＩ）：ｍ／ｚ６６４［Ｍ＋Ｈ］+。
実施例６：ヒドロキシメチルホスホネート化合物６の調製方法
亜リン酸ジ−ｔｅｒｔ−ブチル（３．１１ｇ、１６ｍｍｏｌ）の溶液に、水（１ｍＬ）、トリエチルアミン（２．６ｍＬ、１９．２ｍｍｏｌ）及び３７％ホルムアルデヒド（１．２ｍＬ、１６ｍｍｏｌ）を添加した。反応混合物を密封し、一晩撹拌し、続いて３部のメタノール及び１部のジクロロメタンとの同時蒸発を行った。次いで、粗反応混合物を真空下で乾燥させると、化合物６が無色の結晶固体として得られ、次いでこれをＮＭＲで分析析した。単離された材料は、著しい分解傾向を有するため、この化合物は真空下で保存せず又はいかなる期間も保管しなかった。トリフラート化合物７への変換に関して重量を記録したら、固体材料をジクロロメタン中に再び溶解した。
実施例７：トリフラート化合物７の調製方法
新しく調製したヒドロキシメチルホスホネート化合物６（３．６３ｇ、１６．１ｍｍｏｌ）を、ジクロロメタン（５２ｍＬ）中に溶解し、ルチジン（３．７ｍＬ、３２．２ｍｍｏｌ）の一定量を添加した。反応混合物を−７０℃まで冷却し、続いて、シリンジポンプを介して、トリフリン酸無水物（３ｍＬ、１７．８ｍｍｏｌ）を３０分にわたり滴下により添加した。反応混合物を−７０℃で２時間撹拌し、−８０℃の冷凍庫で一晩保存した。混合物を冷凍庫から出し、ドライアイス／イソプロパノール浴内で冷やすと同時に、混合物にジエチルエーテル（１００ｍＬ）を添加した。セライトを使用して、得られた沈殿物を低温反応混合物から濾過し、濾液を脱イオン水（７５ｍＬ）で希釈した。水層及び有機層を分離し、水層をジエチルエーテル（２５ｍＬ）で抽出し、合わせた有機層を水（３×２５ｍＬ）、ブライン（２×２５ｍＬ）で洗浄し、乾燥させた（硫酸マグネシウム）。溶液を濾過し、減圧下で穏やかに濃縮すると、トリフラート化合物７が橙黄色の油として得られた。1Ｈ ＮＭＲ（ＣＤ2Ｃｌ2，４００ＭＨｚ）δ４．５ ｐｐｍ，（ｄ，Ｊ＝８Ｈｚ，１Ｈ），１．５５（ｓ，１８Ｈ）。単離された材料の一部を速やかに使用して化合物８を調製し、残りの材料は未処理のまま−８０℃の冷凍庫内で保存した。−８０℃で５日間放置した後、未処理の生成物を解凍し、もう一度ＮＭＲを得た。この時点では、この材料の明らかな分解は観察されず、所望の試薬が、−８０℃で保存された場合、日常的な調製及び使用においては安定であることが示唆された。
実施例８：ホスホネート化合物８の調製方法
ジアミン化合物５（５．３９ｇ、８．１１ｍｍｏｌ）及びヒューニッヒ塩基（５．７ｍＬ、４０．６ｍｍｏｌ）のアセトニトリル（２２ｍＬ）溶液を、周囲温度で調製した。別個のバイアル内で、トリフラート化合物７（６．９３ｇ、１９．５ｍｍｏｌ）をアセトニトリル（５ｍＬ）中に溶解し、次いで反応混合物に添加した。ＬＣＭＳにより反応の進行を監視しながら、反応混合物を撹拌した。４時間後、揮発性物質を減圧下で除去すると、残渣が得られ、これを酢酸エチル（１００ｍＬ）中に溶解し、飽和重炭酸カリウム水溶液（２５ｍＬ）で抽出した。有機層を水（３×２５ｍＬ）、ブライン（２×２５ｍＬ）で洗浄し、乾燥させた（硫酸ナトリウム）。溶液を濾過し、揮発性物質を減圧下で除去すると、黄色い油が得られ、これをフラッシュクロマトグラフィー（ＳｉＯ2、１２０ｇカラム、０から７５％酢酸エチル−ヘキサン０．３％トリエチルアミン）で精製した。カラム溶出液を２７１ｎｍで監視し、精製された材料を含有する画分をプールし、減圧下で濃縮した。次いで、精製された材料を高真空下で乾燥させると、ホスホネート化合物８が淡黄色の油として得られた。ＬＣＭＳ（ＥＳＩ）：ｍ／ｚ１０７６［Ｍ＋Ｈ］+、１０２０［Ｍ−ｔＢｕ＋Ｈ］+。
実施例９：アミン化合物９の調製方法
ホスホネート化合物８（１．０ｇ、１．０ｍｍｏｌ）を、テトラヒドロフラン（３．０４ｍＬ）中のＴＢＡＦの１Ｍ溶液中に溶解し、一晩撹拌しながら反応を継続させた。次いで、反応混合物を飽和炭酸カリウム水溶液（２５ｍＬ）中に注ぎ、水（１５０ｍＬ）及びジクロロメタン（７５ｍＬ）で希釈した。水層及び有機層を分離し、水層をジクロロメタン（３×２５ｍＬ）で抽出し、合わせた有機層を乾燥させ（硫酸マグネシウム）、濾過し、減圧下で濃縮すると、粗生成物が黄色い油として得られた。８５ｍＬ／分で以下の勾配プログラムを使用したフラッシュクロマトグラフィー（ＳｉＯ2、１２０ｇカラム）により、残渣を精製した：３カラム体積分の０．５％トリエチルアミンを含む１００％ジクロロメタン、次いで２０カラム体積分を超えるそれぞれ０．５％トリエチルアミンを含む１０％メタノール−ジクロロメタンへの傾斜、最終的に３カラム体積分のそれぞれ０．５％トリエチルアミンを含む１０％メタノール−ジクロロメタンでの保持。カラム溶出液を２７０ｎｍで監視し、精製された材料の画分をプールし、減圧下で濃縮した。精製されたアミン化合物９は、無色の油として単離され、これをさらに真空下で乾燥させ、次いでＬＣＭＳで分析析した（ＬＣＭＳ（ＥＳＩ）：ｍ／ｚ９３２［Ｍ＋Ｈ］+、９５４［Ｍ＋ Ｎａ］+、ＣＤ2Ｃｌ2に対する５．３２ｐｐｍでプロトンスペクトルを補正、ＣＤ2Ｃｌ2に対する５３．８４で炭素スペクトルを補正）。13Ｃ ＮＭＲにおける追加的ピークは、Ｃ−Ｐカップリングの結果であった。1Ｈ ＮＭＲ（ＣＤ2Ｃｌ2）δ１．３２−１．３９（ｍ，４Ｈ），１．４２（ｓ，９Ｈ），１．４３（ｓ，９Ｈ），１．４５（ｓ，９Ｈ），１．４６（ｓ，９Ｈ），１．６２−１．７７（ｍ，２Ｈ），２．２９（ｂｒ．ｓ，２Ｈ），２．５７−２．６７（ｍ，３Ｈ），２．７１−２．８８（ｍ，５Ｈ），３．０１（ｂｒ．ｓ，１Ｈ），３．３０（ｓ，３Ｈ），３．３２（ｓ，３Ｈ），３．４４−３．４９（ｍ，２Ｈ），３．４９−３．５４（ｍ，２Ｈ），３．６３（ｄ，Ｊ＝１４．３Ｈｚ，１Ｈ），３．７０−３．７８（ｍ，４Ｈ），３．８０−３．９４（ｍ，３Ｈ），５．１４−５．２７（ｍ，４Ｈ），６．９６（ｄｄ，Ｊ1＝１２．８，Ｊ2＝１４．６Ｈｚ，２Ｈ），７．０７（ｄｄ，Ｊ1＝３．９，Ｊ2＝９．５Ｈｚ，２Ｈ），７．１１−７．２２（ｍ，２Ｈ），７．５１（ｄｄ，Ｊ1 ＝７．４，Ｊ2＝１．１Ｈｚ，１Ｈ），７．７４（ｄｄ，Ｊ1 ＝７．３，Ｊ2＝１．３Ｈｚ，１Ｈ）； 13Ｃ ＮＭＲ（ＣＤ2Ｃｌ2）δ１１．９６，２４．５６，３０．６１，３０．６４，３０．６９，３０．７４，３０．７７，３１．２５，３４．１０，４２．３５，４６．５９，４８．５４，４８．６４，４６．０８，５０．８１，５３．４１，５３．６７，５３．７８，５５．０３，５５．７５，５５．８０，５７．７８，５７．８６，５７．９７，５７．９８，６８．１０，６８．１３，７２．００，７２．０１，８１．７４，８１．７９，８１．８２，８１．８８，８１．９８，８２．０７，８２．１６，９３．９５，９４．０２，１１４．０９，１１４．３４，１２１．７５，１２１．７９，１２７．６１，１２７．９９，１２８．６３，１２９．６８，１３１．００，１３１．０４，１５５．７６，１５５．９７。
実施例１０：１０ＫＤａペグ化キレート化合物１０の調製
出発原料である１０ＫＤａ ＰＥＧ−ＮＨＳエステル（３．０９ｇ、０．３０８ｍｍｏｌ、供給業者：ＮＡＮＯＣＳ）を丸底フラスコ内に入れ、ヒューニッヒ塩基（０．１５９ｇ、１．２３３ｍｍｏｌ）のジクロロメタン（３１ｍＬ）溶液中に溶解した。アミン化合物９（０．２９３ｇ、０．３１ｍｍｏｌ）を最小限の量のジクロロメタン中に溶解し、反応混合物に添加し、続いて周囲温度で７２時間撹拌した。ＨＡＴＵ（０．１４６ｇ、０．３８５ｍｍｏｌ）の一定量を反応混合物に添加し、室温でさらに２４時間、反応物を撹拌した。反応混合物を減圧下で濃縮し、次いで残渣をジエチルエーテル（５００ｍＬ）への添加するとすぐに沈殿した。沈殿物を遠心分離により回収し、ジエチルエーテル（１００ｍＬ）で洗浄し、次いでジクロロメタンでの溶解により回収した。溶液を減圧下で濃縮し、次いで、得られたオフホワイトの固体を真空下で乾燥させた。単離された化合物１０を、ＧＰＣ分析により特性決定し、次いで次の鉄錯化ステップに使用した。
実施例１１：１０Ｋペグ化鉄化合物１１の調製
ペグ化１０ＫＤａ化合物１０（０．２３０ｍｍｏｌ）を、水（１２ｍＬ）中に溶解し、３．９Ｍ ＨＣｌ水溶液（６ｍＬ）を添加した。反応混合物を室温で一晩撹拌し続けてから、６０℃でさらに３時間加熱した。反応混合物を周囲温度まで冷却し、次いでさらに１６時間撹拌した。Ｎ−メチルグルカミンの一部を、ｐＨが約８となるまで反応混合物に添加した。別個のフラスコ内で、三塩基性クエン酸ナトリウム（０．１６９ｇ、０．５４７ｍｍｏｌ、Ｆｅに対して２当量）を、７３ｍＭ ＦｅＣｌ3原液（３．９４ｍＬ、０．２８７ｍｍｏｌ）と合わせ、固体が完全に溶解するまで混合物を振盪した。得られた緑色の溶液を、約５分にわたり反応混合物に滴下により添加すると、赤色となった。混合物のｐＨをチェックし、反応ｐＨを８以上にするために、必要に応じてＮ−メチルグルカミンを添加した。混合物を６０℃の油浴内で約３０分間加熱して、深紅色の溶液の形成により示すように、鉄のトランスキレート化を完了させた。混合物を５００Ｄａ ＭＷＣＯ透析膜に投入し、膜よりも約１００倍大きい容積の水浴内に設置した。水浴を撹拌し、２時間、２６時間、５０時間及び６８時間の時点で交換した。最後の交換後、浴をさらに２時間撹拌し続けた。２６時間及び５０時間での交換時に浴が着色し、透析プロセスの間にある程度の材料損失があったことを示した。透析残留材料を減圧下で濃縮し、凍結乾燥すると、ペグ化鉄化合物１１が赤色固体として得られ、これを水（５ｍＬ）中に溶解し、一定量をＧＰＣ（吸収λmax＝４６０ｎｍ、ＲＴ＝４．９６分）、動的光散乱、ＩＣＰ並びにｒ1及びｒ2ＰＢＳ緩和能試験で分析析した。
実施例１２：エステル化合物１２の調製
塩化チオニル（３１．７ｇ、２６６．８ｍｍｏｌ）を、メタノール（７５ｍＬ）中の２，３−ジアミノプロピオン酸一塩酸塩（５．０ｇ、３５．６ｍｍｏｌ）の撹拌懸濁液に、５分間にわたり滴下により添加した。反応混合物を６時間、８０℃に加熱した。規定時間の最後に、反応混合物を冷却し、揮発性物質を減圧下で除去すると、化合物１２（６．８ｇ、１００％）がオフホワイトの固体として得られた。1Ｈ ＮＭＲ（ＭｅＯＤ）：４．５１（ｍ，１Ｈ），３．９６（ｓ，３Ｈ），３．５３（ｍ，２Ｈ）。
実施例１３：ジアミン化合物１３の調製
ジクロロメタン（１０ｍＬ）中のジアミン化合物１２（１．３ｇ、３．７ｍｍｏｌ）の撹拌懸濁液に、トリエチルアミン（１．３ｍＬ、９．３ｍｍｏｌ）及びＭｇＳＯ4（１．８ｇ、１４．９ｍｍｏｌ）を添加した。室温で１．５時間撹拌した後、ジクロロメタン（５ｍＬ）中のアルデヒド化合物（１．５７ｇ、７．４６ｍｍｏｌ）の溶液を添加した。反応混合物を一晩撹拌した。次いで、反応混合物を濾過して固体材料を除去し、次いで減圧下で濃縮すると、粗生成物が得られた。粗生成物をジエチルエーテルと研和し、エーテルを濾過し、減圧下で濃縮すると、黄色い油が得られた。アルデヒド（δ１０．５５ｐｐｍ）のビスイミン中間体（δ８．７６ｐｐｍ）への変換を、1Ｈ ＮＭＲ（ＣＤ2Ｃｌ2、４００ＭＨｚ）分光法で確認した。
添加用漏斗により、０℃のビスイミン２．７ｇ（３．７ｍｍｏｌ）のジクロロメタン溶液（４ｍＬ）に、水素化ホウ素ナトリウム０．５６ｇ（１４．９ｍｍｏｌ）のメタノール溶液（１ｍＬ）を添加した。反応混合物を室温まで温め、一晩撹拌した。次いで、飽和炭酸カリウム水溶液（１０ｍＬ）を添加することにより、反応混合物をクエンチした。水層及び有機層を分離し、水層をジクロロメタン（３×２５ｍＬ）で抽出し、合わせた有機層を、飽和重炭酸ナトリウム水溶液（２×２５ｍＬ）、ブライン（２×２５ｍＬ）で洗浄し、ＭｇＳＯ4上で乾燥させ、濾過した。濾液を減圧下で濃縮すると、粗生成物が淡黄色の油として得られ、これを、６０ｍＬ／分で以下の勾配プログラムを使用したフラッシュクロマトグラフィー（ＳｉＯ2、４０ｇカラム）で精製した：３カラム体積分の０．５％トリエチルアミンを含有する１００％ジクロロメタン、次いで２０カラム体積分を超えるそれぞれ０．５％トリエチルアミンを含有する１０％メタノール−ジクロロメタンへの傾斜、最終的に２カラム体積分のそれぞれ０．５％トリエチルアミンを含有する１０％メタノール−ジクロロメタンでの保持。カラム溶出液を２７８ｎｍで監視し、精製された材料を含有する画分をプールし、減圧下で濃縮した。得られた橙色の生成物を高真空下でさらに乾燥させ、次いでＬＣＭＳで分析析した。ＬＣＭＳ分析は、反応生成物の一部の精製のみが達成されたことを示した。したがって、粗生成物を再び、４０ｍＬ／分で以下の勾配プログラムを使用した順相シリカゲル（４０ｇカラム）上でのフラッシュクロマトグラフィーに供した：３カラム体積分の５０％ＥｔＯＡｃ−ヘキサン、次いで２０カラム体積分を超える７５％ＥｔＯＡｃ−ヘキサンへの傾斜、最終的に６カラム体積分の７５％ＥｔＯＡｃ−ヘキサンでの保持。カラム溶出液を２７７ｎｍで監視し、精製された材料を含有する画分をプールし、減圧下で濃縮すると、無色の油が得られた。残渣を高真空下で乾燥させると、精製されたジアミン化合物１３が無色の油として得られた。ＬＣＭＳ（ＥＳＩ）７３７［Ｍ＋Ｈ］+。
実施例１４：ジアミン化合物１３のアルキル化の試み
ヒューニッヒ塩基（０．２０ｇ、１．５５ｍｍｏｌ）を、ジアミン１３（０．１３ｇ、０．３９ｍｍｏｌ）のＤＭＦ（２．９ｍＬ）溶液に添加し、混合物を３０分間撹拌した。別個のバイアル内で、ヨウ化カリウム（０．１９ｇ、１．１６ｍｍｏｌ）をＤＭＦ（１ｍＬ）中に溶解し、ブロモ酢酸ｔｅｒｔ−ブチル（０．１６ｇ、０．８２ｍｍｏｌ）と合わせた。混合物を３０分間撹拌し、次いでＤＭＦ中のジアミン１３及びヒューニッヒ塩基の溶液に添加してから、一晩撹拌した。サンプリングした一定量のＬＣ−ＭＳ分析では、反応が一置換まで進行したことが示され、また微量の不純物の存在が示された。次いで、反応混合物を８０℃に加熱し、一晩撹拌した。ＬＣ−ＭＳ分析では、所望の二置換化合物の形成の証拠を示さない生成物の混合物が示された。
実施例１５：アセタールアルデヒド化合物１４の調製
３−ブロモサリチルアルコールイソプロピリデンアセタール（５．０５ｇ、２２．１ｍｍｏｌ）を、Ｍｅｉｅｒ Ｃ． ｅｔ ａｌ． Ｅｕｒ Ｊ． Ｏｒｇ． Ｃｈｅｍ． ２００６、１９７に記載の方法を用いて調製した。ヘキサン中のｎ−ＢｕＬｉ（約８．３１ｍＬ、２０．７７ｍｍｏｌ）の一定量を、無水テトラヒドロフラン（約３０ｍＬ）で希釈した。希釈したｎ−ＢｕＬｉを、約−７５℃の温度まで冷却した。次いで、アセトン／ドライアイス浴内で内部反応温度を−７０℃以下に維持しながら、約１５ｍＬの無水ＴＨＦ中の３−ブロモサリチルアルコールイソプロピリデンアセタールの溶液を、１．５時間の期間にわたり添加した。３−ブロモサリチルアルコールイソプロピリデンアセタールの添加後、温度を−７０℃以下に維持しながら、反応混合物をさらに３０分間撹拌した。３０分の後わりに、無水ＤＭＦ（１．６２ｍＬ、２０．７７ｍｍｏｌ）を、３０秒の期間にわたり反応混合物に添加した。反応混合物を約−７０℃の温度に再び平衡化させ、反応混合物を約０℃まで温めた。次いで、メタノール（３０ｍＬ）を添加することにより反応混合物をクエンチし、飽和ＮａＨＣＯ3水溶液中に注ぎ、次いでジクロロメタン（３回、７５ｍＬ）で抽出した。合わせた有機抽出物をＭｇＳＯ4上で乾燥させ、濾過し、減圧下で濃縮すると、黄色い油が得られ、これは、高真空下で放置すると固化した。粗材料をフラッシュクロマトグラフィー（ＳｉＯ2、４０ｇカラム、アイソクラチック、１０％ＥｔＯａｃ−ヘキサン、２５４及び３２７ｎｍ）で精製すると、アルデヒド化合物１４が淡黄色固体として得られた。ｍ／ｚ＝１９５［Ｍ＋３Ｈ］＋。
実施例１６：アセタールジアミン化合物１５の調製
ジクロロメタン（３ｍＬ）中の出発原料３（２．２３ｇ、８．１ｍｍｏｌ）の懸濁液に、トリエチルアミン（２０．５ｇ、２０．５ｍｍｏｌ）及びＭｇＳＯ4（３．９ｇ、３５．４ｍｍｏｌ）を添加した。混合物を室温で１時間撹拌し、次いで、ジクロロメタン（１ｍＬ）中のアセタールアルデヒド化合物１４（３．１１ｇ、１６．１９ｍｍｏｌ）の溶液を添加した。反応混合物を３６時間撹拌し続け、次いで濾過し、減圧下で濃縮すると、粗生成物が得られた。残渣をジエチルエーテルと研和し、得られた固体を濾過により除去した。濾液を減圧下で濃縮すると、アセタールビスイミン中間体が橙黄色の油として得られた。アルデヒド（δ１０．４４ｐｐｍ）のビスイミン中間体（δ８．５７ｐｐｍ）への変換を、1Ｈ ＮＭＲ（ＣＤ2Ｃｌ2、４００ＭＨｚ）分光法により確認し、次いで、粗生成物を速やかに次のステップに使用した。
添加用漏斗により、０℃のアセタールビスイミン中間体（０．６１４ｍｍｏｌ）のジクロロメタン（４ｍＬ）溶液に、メタノール（１ｍＬ）中の水素化ホウ素ナトリウム（０．１４９ｇ、３．９４ｍｍｏｌ）の溶液を添加した。反応混合物を一晩室温まで徐々に温めながら撹拌し続け、次いで、飽和炭酸カリウム水溶液を添加することにより、反応混合物をクエンチした。水層及び有機層を分離し、水層をジクロロメタン（３×２５ｍＬ）で抽出した。合わせた有機層を、飽和重炭酸ナトリウム水溶液（２×２５ｍＬ）、ブラインで洗浄し、乾燥させ（硫酸マグネシウム）、濾過し、減圧下で濃縮すると、粗生成物が淡黄色の油として得られた。順相シリカゲル（４０ｇカラム、０〜１０％メタノール−ジクロロメタン、０．５％トリエチルアミン）上でのフラッシュクロマトグラフィーにより、粗生成物を精製した。カラム溶出液を２７７ｎｍで監視し、精製された材料をプールし、減圧下で濃縮した。精製されたアセタールジアミン化合物１５が淡黄色の油として得られ、これを高真空下でさらに乾燥させた。ＬＣ−ＭＳ ｍ／ｚ６２８［Ｍ＋Ｈ］+。
実施例１７：アセタールホスホネート化合物１６の調製
アセタールジアミン１５（０．８６ｇ、１．３７ｍｍｏｌ）のアセトニトリル溶液（５ｍＬ）に、ヒューニッヒ塩基（１．２２ｍＬ、６．８５ｍｍｏｌ）、続いてトリフラート化合物７（１．１７ｇ、３．２９ｍｍｏｌ）を添加した。反応混合物を一晩撹拌し続け、次いで飽和炭酸カリウム水溶液及び酢酸エチルを添加することによりクエンチした。水層及び有機層を分離し、水層を酢酸エチル（３×２５ｍＬ）で抽出し、合わせた有機層を、飽和炭酸カリウム（２×２５ｍＬ）で洗浄し、乾燥させ（硫酸マグネシウム）、濾過し、減圧下で濃縮すると、粗生成物が黄色い油として得られた。順相シリカゲル（４０ｇカラム、７５〜９５％酢酸エチル−ヘキサン、０．５％トリエチルアミン）上でのフラッシュクロマトグラフィーにより、粗生成物を精製した。カラム溶出液を２８１ｎｍで監視し、精製された材料をプールし、減圧下で濃縮した。高真空下で残渣をさらに乾燥させると、アセタールホスホネート化合物１６が無色の油として得られた。ＬＣ−ＭＳ ｍ／ｚ１０４０［Ｍ＋Ｈ］+。
実施例１８：アセタールアミン化合物１７の調製
アセタールホスホネート化合物１６（０．０８ｇ、０．０７５ｍｍｏｌ）を、テトラヒドロフラン中のＴＢＡＦの１Ｍ溶液（０．２２５ｍＬ、０．２２５ｍｍｏｌ）中に溶解し、反応物を一晩撹拌した。次いで、反応混合物を飽和炭酸カリウム水溶液中に注ぎ、ジクロロメタン（５×５ｍＬ）で抽出した。水層及び有機層を分離し、水層をジクロロメタン（３×２５ｍＬ）で抽出し、合わせた有機層を乾燥させ（硫酸マグネシウム）、濾過し、減圧下で濃縮すると、粗アミン中間体１７が黄色い油として得られた。ＬＣ−ＭＳ ｍ／ｚ８９６［Ｍ＋Ｈ］+。
実施例１９：アセタールジメチルアミン化合物１８の調製
アセタールアミン化合物１７（０．１７ｇ、０．１９ｍｍｏｌ）を、１，２−ジクロロエタン（１．９ｍＬ）及びヒューニッヒ塩基（０．２２ｇ、１．６９ｍｍｏｌ）中に溶解し、周囲温度で３７重量％のホルムアルデヒド溶液（０．３０ｇ、３．８ｍｍｏｌ）で処理した。シアノ水素化ホウ素ナトリウム（０．１２ｇ、０．５６ｍｍｏｌ）の固形部分を導入し、反応混合物を一晩撹拌した。次いで、反応混合物を減圧下で濃縮すると残渣が得られ、これをジクロロメタン（１０ｍＬ）中に再び溶解し、飽和炭酸カリウム水溶液（１０ｍＬ）との間で分配した。水層及び有機層を分離し、水層をジクロロメタン（３×１０ｍＬ）で抽出した。合わせた有機層を、飽和炭酸カリウム水溶液（２×２５ｍＬ）で洗浄し、乾燥させ（硫酸マグネシウム）、濾過し、減圧下で濃縮すると、粗生成物が淡黄色の油として得られた。フラッシュクロマトグラフィー（ＳｉＯ2、４０ｇカラム、０〜１０％メタノール−ジクロロエタン、０．５％トリエチルアミン）により、粗生成物を精製した。カラム溶出液を２７０ｎｍで監視し、精製された材料の画分をプールし、減圧下で濃縮した。精製されたジメチルアミン化合物１８を、淡黄色の油として単離し、これを真空下でさらに乾燥させ、速やかに次のステップに使用した。
実施例２０：ヒドロキシメチル鉄化合物１９の調製
アセタールジメチルアミン化合物１８（０．１９ｍｍｏｌ）を、１Ｍ ＨＣｌ溶液（３：１ジオキサン−水、１．５ｍＬ）中で一晩撹拌することにより脱保護した。脱イオン水（０．５ｍＬ）中の塩化鉄六水和物（４１ｍｇ、０．１５ｍｍｏｌ）の溶液を、脱保護した配位子に導入し、得られたピンク色の混合物を、室温で１５分間撹拌した。反応混合物をＮ−メチルグルカミンでｐＨ５までクエンチすると固体が得られ、これを遠心分離によりペレット化し、アセトニトリル（５０ｍＬ）で洗浄した。固体を脱イオン水（２ｍＬ）中に懸濁させ、塩基性をＮ−メチルグルカミンでｐＨ９まで調整すると、ヒドロキシメチル鉄化合物１９の赤色溶液が得られた。ＬＣ−ＭＳ ｍ／ｚ６９１［Ｍ＋Ｎａ］+。
実施例２１：鉄化合物２０の調製
ジメチルアミン化合物１９の一部（３３．６ｍｇ、０．０６ｍｍｏｌ）を、１Ｍ ＨＣｌ溶液（３：１ジオキサン−水、１．５ｍＬ）中で一晩撹拌することにより脱保護した。脱イオン水（１ｍＬ）中の塩化鉄六水和物（１９．４ｍｇ、０．０７６ｍｍｏｌ）の溶液を、脱保護した配位子に導入し、混合物を室温で１５分間撹拌した。次いで、溶液をＮ−メチルグルカミンでｐＨ９までクエンチした。反応混合物を、遠心分離管内のアセトニトリル（４０ｍＬ）に添加した。遠心分離管をボルテックスし、次いで遠心分離し（３０００ｒｃｆ、１０分、２４℃）、上澄みをデカンテーションすると、油性の紫色のペレットが得られ、これをアセトニトリル（４０ｍＬ）中に再び懸濁させ、ボルテックスし、遠心分離し、デカンテーションした。このプロセスを３回繰り返し、次いで得られたペレットを脱イオン水（５００μＬ）中に溶解すると、赤色溶液が得られ、これをフラッシュクロマトグラフィー（Ｓｅｐｈａｄｅｘ−Ｇ１０、８ｇプラグ、脱イオン水）で精製した。赤色のカラム溶出液を回収し、凍結乾燥すると、化合物２０が赤色固体として得られた。ＭＡＬＤＩ−ＭＳ（α−ＣＨＣＡマトリックス）：ｍ／ｚ６１１［Ｍ−Ｈ］-。
実施例２２：ガリウム化合物２１の調製
水（１．５ｍＬ）に続く３．９Ｍ ＨＣｌ水溶液（０．５ｍＬ、１．９５ｍｍｏｌ）の組合せを、アミン化合物９（０．１１４ｇ、０．１１２ｍｍｏｌ）を含有する槽に添加した。槽を密封し、混合物を６５℃で３時間撹拌した。反応混合物を室温まで冷却し、次いでＧａＣｌ3を反応混合物に添加し、続いて１Ｍ ＮａＯＨ溶液を添加して反応混合物を約ｐＨ８に調整した。約１５分間撹拌した後、ＬＣＭＳ分析（添付）のために試料を採取した。この時点で、キレート化されたガリウム種は観察されなかった。Ｎ−メチルグルカミンのごく一部を反応混合物に添加し、混合物を６５℃で３時間撹拌した。反応混合物を一晩室温まで冷却し、次いでＬＣＭＳ分析のために別の試料を採取したが、これは、ガリウムキレート化合物２１の形成を示した。ＬＣＭＳ（ＥＳＩ）：ｍ／ｚ５９８［Ｍ＋Ｈ］+。
実施例２３：エステル化合物２２の調製
ヒューニッヒ塩基（０．２０ｇ、１．５５ｍｍｏｌ）を、ジアミン５（０．２６ｇ、０．３９ｍｍｏｌ）のＤＭＦ（２．９ｍＬ）溶液に添加し、混合物を３０分間撹拌する。別個のバイアル内で、ヨウ化カリウム（０．１９ｇ、１．１６ｍｍｏｌ）をＤＭＦ（１ｍＬ）中に溶解し、ブロモ酢酸ｔｅｒｔ−ブチル（０．１６ｇ、０．８２ｍｍｏｌ）と合わせる。混合物を３０分間撹拌し、ＤＭＦ中のジアミン５及びヒューニッヒ塩基の溶液に添加してから、一晩撹拌する。得られた赤褐色溶液を周囲温度まで冷却し、減圧下で濃縮すると、暗色の粗油が形成される。残渣をカラムクロマトグラフィー（ＳｉＯ2、０〜１０％酢酸エチル−ヘキサン）で精製すると、エステル化合物２２が得られる。
実施例２４：アミン化合物２３の調製
エステル化合物２２（０．８９ｇ、１．０ｍｍｏｌ）を、テトラヒドロフラン（３．０４ｍＬ）中のＴＢＡＦの１Ｍ溶液中に溶解し、反応物を一晩撹拌し続ける。次いで、反応混合物を飽和炭酸カリウム水溶液（２５ｍＬ）中に注ぎ、水（１５０ｍＬ）及びジクロロメタン（７５ｍＬ）で希釈する。水層及び有機層を分離し、水層をジクロロメタン（３×２５ｍＬ）で抽出し、合わせた有機層を乾燥させ（硫酸マグネシウム）、濾過し、減圧下で濃縮すると、粗生成物が黄色い油として得られる。残渣をフラッシュクロマトグラフィー（ＳｉＯ2、１２０ｇカラム、０〜１０％酢酸エチル−ヘキサン、０．５％トリエチルアミン）で精製すると、アミン化合物２３が得られる。
実施例２５：鉄化合物２４の調製
アミン化合物２３の一部（４５ｍｇ、０．０６ｍｍｏｌ）を、１Ｍ ＨＣｌ溶液（３：１ジオキサン−水、１．５ｍＬ）中で一晩撹拌することにより脱保護する。脱イオン水（１ｍＬ）中の塩化鉄六水和物（１９．４ｍｇ、０．０７６ｍｍｏｌ）の溶液を、脱保護した配位子に導入し、混合物を室温で１時間撹拌する。次いで、溶液をＮ−メチルグルカミンでｐＨ９までクエンチする。混合物を３５００Ｄａ ＭＷＣＯ透析膜に投入し、膜よりも約１００倍大きい容積の水浴内に設置する。水浴を撹拌し、２時間、２６時間、５０時間及び６８時間の時点で交換する。最後の交換後、浴をさらに２時間撹拌し続ける。透析残留材料を、焼結ガラスフリットを通して濾過し、減圧下で濃縮し、凍結乾燥すると、鉄化合物２４が赤色固体として得られる。
実施例２６：流体力学的サイズアッセイ
１０Ｋペグ化鉄化合物１１の流体力学直径（ＤH）を、ＰＢＳ溶液中での動的光（ＤＬＳ）散乱により測定した。化合物を１００ｎｍフィルタを通して及び適宜２０ｎｍフィルタを通して濾過してごみを除去してから、Ｂｒｏｏｋｈａｖｅｎ ＺｅｔａＰＡＬＳ機器を使用してＤＬＳ分析を行った。ＤＬＳ測定中に１秒当たり約２０，０００カウントが得られるように希釈を行い、データ収集の前に、試料を１０分間機器内で平衡化させた。図３に示すように、二官能性によって、鉄キレートのペグ化が薬剤のサイズを規則的に増加させ、インビボ組織分布特性を潜在的に最適化することが可能となることが認められた。
実施例２７：ヒドロキシアパタイト（骨）結合アッセイ
１０Ｋペグ化鉄化合物１１の２ｍＭ原液を、脱イオン水中で調製し、ＵＶ−Ｖｉｓスペクトルを記録した。可視領域における最大吸光度（λmax）の波長及び強度を記録した。ヒドロキシアパタイトタイプ１（ＨＡ、Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈから入手）を脱イオン水で洗浄し、３０００ｒｃｆで１５分間の遠心分離、続いて水溶液のデカンテーションにより固体を単離した。残りのスラリーを乾燥させ、得られた白色固体の一部（２５０ｍｇ）を、エッペンドルフ管内で、１０Ｋペグ化鉄化合物１１の２ｍＭ溶液（２ｍＬ）と合わせた。１０Ｋペグ化鉄化合物１１を含有する原液の対照溶液（２ｍＬ、２ｍＭ）を、第２のエッペンドルフ管内で調製した。アッセイ及び対照溶液の一定量（２００ｕＬ）を、１時間及び２４時間の期間後に、脱イオン水（１．８ｍＬ）で希釈した。ＵＶ−Ｖｉｓスペクトルを記録し、可視領域におけるλmaxの波長及び強度を観察した。次いで、ヒドロキシアパタイトを有さない対照試料に対するアッセイ試料のλmax強度比を計算し、各時点での遊離及び結合した１０Ｋペグ化鉄化合物１１の相対量を推定した。以下のキレートを評価した：ＦｅＤＴＰＭＰ（複数のホスホネートを保持する対照）、ＦｅＨＢＥＤＰ（非ペグ化鉄キレート対照）及び本発明の２Ｋ、５Ｋ、１０Ｋペグ化二官能性鉄キレート。本発明で提供されるペグ化二官能性鉄キレートは、概して、対照試料と比べて、ＨＡに対する結合親和性（骨結合親和性の尺度としてみなされる。）を示さないことが観察された（図２を参照されたい）。ペグ化二官能性鉄キレートに対するデータは、より大きなペグサイズが、それに付随して、非ヒドロキシル化親キレートＦｅＨＢＥＤＰと比べて全体的骨結合親和性を低減することを示唆していることに、注目すべきである。
実施例２８：緩和能測定及びタンパク質結合試験
１ｍＭのコントラスト増強剤の濃度を有する原液を、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）中で調製し、元素分析により鉄濃度を検証した。別個の０．７５ｍＭ、０．５０ｍＭ及び０．２５ｍＭ試料を、ＰＢＳ中での希釈により原液から調製し、Ｂｒｕｋｅｒ Ｍｉｎｉｓｐｅｃ ｍｑ６０機器（６０ＭＨｚ、４０℃）上で、Ｔ1及びＴ2緩和時間を各試料に対して３回記録した。緩和能（ｒ1及びｒ2）は、線形最小二乗回帰分析に従い鉄キレート濃度に対してプロットされた１／Ｔx（ｘ＝１、２）の勾配として得られた。分子量２Ｋ、３．５Ｋ、５Ｋ及び１０ＫのＰＥＧを保持する二官能性コントラスト増強剤に対するデータを、非ヒドロキシル化小分子対照キレート（ＦｅＨＢＥＤＰ）と比較した。図５（ＰＢＳ）に示すデータは、対照試料と比較した、本発明で提供されるコントラスト増強剤により示す緩和能に対する二官能性ペグ化の有益な効果を示す。鉄キレートのサイズが増加すると、それに付随して、生理学的に許容される鉄キレートの記録された最も高いＰＢＳ緩和能まで、緩和能が増加した。
ＰＢＳの代わりにヒト血清（図５、血清）を使用すること以外は同一の条件下で、緩和能実験を繰り返した。ＦｅＨＢＥＤＰ等のタンパク質結合薬剤は、図５に示すように、タンパク質結合から生じる分子回転の制限に起因して、緩和能を増加させることが知られている。しかしながら、この効果により提供されるＭＲＩシグナル増加の利点は、薬剤の増加した親油性から生じる毒性増加のリスクにより相殺される。したがって、薬剤の親油性を制御しながら薬剤シグナルを最大化することが必要である。図３における、ＦｅＨＢＥＤＰに対する２Ｋ、３．５Ｋ、５Ｋ ＰＥＧ−鉄キレートの血清及びＰＢＳ緩和能データの比較は、ＰＥＧ分子量が増加すると、それに付随してタンパク質結合が低減することを示した。したがって、二官能性鉄キレートのペグ化は、サイズの増加に起因する最大緩和能及び強いタンパク質結合からの最小限の毒性リスクの利点を有するコントラスト剤を提供する。
実施例２９：腫瘍のイメージング
細胞調製：ＭＡＴＢＩＩＩ乳腺細胞（ＡＴＣＣ（登録商標）から入手可能）を、１×トリプシン−ＥＤＴＡを用いてトリプシン処理した。ＩＸリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）を使用して細胞を洗浄し、１×ＰＢＳ（１００ｕＬ）中で２×１０6細胞の一定量を作製した。対象への注射前に、５０μＬの基底膜マトリックス（Ｍａｔｒｉｇｅｌ（登録商標）、ＢＤ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ）を各一定量に添加した。
腫瘍の誘発：動物に関する全ての手順は、ＧＥ Ｇｌｏｂａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｌ Ａｎｉｍａｌ Ｃａｒｅ ａｎｄ Ｕｓｅ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅにより承認されたプロトコルに従い完了した。雌の５〜７週齢ＳＣＩＤマウス（Ｃｈａｒｌｅｓ Ｒｉｖｅｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）を２％イソフルランで一時的に麻酔し、１×ＰＢＳ（１００μＬ）及びＭａｔｒｉｇｅｌ ＳＣ中の１×１０6 ＭＡＴＢＩＩＩ乳がん細胞を左脇腹に注射した。腫瘍細胞注射後７日間、動物を監視し、その時点で、生じた病変の、典型的には直径１ｃｍのコントラスト前ＭＲ画像を、以下に記載のシーケンスを使用して収集した。
動的イメージング：全てのイメージングは、スキャナボアの中央に位置した直径５ｃｍのカスタムソレノイドＲＦ受信コイルを備えるＧＥ Ｓｉｇｎａ １．５Ｔ臨床ＭＲスキャナ上で行った。麻酔を使用して（ケタミン／ジアゼパム）動物を麻酔し、ＲＦ受信コイルに設置した。スキャン前画像として、一連の２Ｄファストスポイルドグラジエントエコー（ＦＳＰＧＲ）イメージングシーケンスを収集した（ＴＥ＝３．９ｍｓ、ＴＲ＝１５０ｍｓ、ＦＡ＝９０°、ＮＥＸ＝５、Ｆｒｅｑ．／Ｐｈａｓｅ＝２５６×１９２、スライス厚＝１ｍｍ、ＦＯＶ＝５ｃｍ）。マルチスライス可変フリップ角ファストスポイルドグラジエントエコーシーケンス（フリップ角範囲：２、５、１０、１５、２０、３０、７０度、ＴＥ：３．５ｍｓ、ＴＲ：３５．５ｍｓ、帯域幅：２４４ＭＨｚ；マトリックス：２５６．×１２８；スライス厚：１ｍｍ；視野：７ｃｍ、相視野：０．７５、ＮＥＸ：１）により、心臓の左心室及び全腫瘍の両方の自然のＴ1組織緩和時間を推定した。固定ＦＡ＝７０度を除いて上記可変フリップ角実験と同一のスライス位置を使用して、１５分動的多時相（時相＝１１秒、間隔＝０秒）シーケンスを収集した。３つの時相が終了した後、２Ｋ ＰＥＧ−ＦｅＨＢＥＤＰ（構造Ｂを有するペグ化鉄、Ｑ＝プロトン化メグルミン）を含む医学製剤（０．２ｍｍｏｌｋｇ-1［Ｆｅ］、２５ｍＭ、約２００μＬ）を、尾静脈を介して動物に注射した。動的撮像が完了したら、スキャン後の可変フリップ角及び２Ｄ−ＦＳＰＧＲ画像を取得した。
画像分析：ＩＤＬプラットフォーム（ＩＤＬ ｖ．６．３、ＩＴＴ Ｃｏｒｐ．、Ｂｏｕｌｄｅｒ、Ｃｏｌｏ．）上に構築されたＣｉｎｅカスタムソフトウェアツール（ＣｉｎｅＴｏｏｌ ｖ８．０．９、ＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ）を使用して、イメージング後の分析を行った。対象領域（ＲＯＩ）を手動で描き、コントラスト前ＭＲ画像との比較のために、強度を内部擬似コーン油に正規化した。薬剤注射（０．２ｍｍｏｌ／ｋｇ）前の複数フリップ角参照実験から得られた初期組織Ｔ1の変化に基づき、ＤＣＥ ＭＲシーケンスを使用して心臓、腫瘍及び筋肉内の薬剤濃度を推定した。次いで、Ｃｉｎｅｔｏｏｌにより、体積移動（Ｋtrans）、薬剤排出率（ｋep）及び血液量比（ｆPV）の薬物動態パラメータを使用して、濃度時間曲線を２コンパートメントモデル（Ｔｏｆｔｓ）にフィッティングした。薬剤の血中半減期は、ボーラス効果、組織分布及び排出から生じる左心室における薬剤濃度の変化の多指数関数モデリングにより推定される。
図５は、上述の乳房ＭＡＴＢＩＩＩ腫瘍保持マウスモデルにおける、２Ｋ ＰＥＧ−ＦｅＨＢＥＤＰ ＭＲコントラスト剤（０．２ｍｍｏｌ．ｋｇ-1）の投与前（「前」）及び注射後の動的Ｔ1加重ＭＲ画像を示す。心臓の左心室（ＬＶ、矢印で示す。）は、増強プロファイルの初期段階（「ボーラス」）中に強く増強された。イメージング実験の過程において、腫瘍組織（腫瘍、「分布」において矢印で示す。）へのコントラスト剤の分布は、組織の増強により反映され、悪性腫瘍のＭＲ検出を可能にした。最終的に、心臓及び腫瘍組織におけるＭＲシグナルは、薬剤が身体から排出されるにつれて消失した（「排出」）。
図６は、上述のＭＡＴＢＩＩＩマウスモデルの血液分布半減期に関する、ペグ化鉄キレートサイズの増加の上記画像分析を要約している。小分子臨床用コントラスト剤は、血管から悪性及び良性組織の両方に迅速及び非選択的に除去され、診断イメージング時間及び感度を制限することが知られている。コントラスト剤の血管滞留時間及び組織選択性を増加させることが必要であり、これは、薬剤サイズを増加させることにより達成されると予想された。２Ｋ、３．５Ｋ、５Ｋ、１０Ｋのペグ化鉄キレートと、臨床用ガドリニウムキレートＭａｇｎｅｖｉｓｔ及び実験的タンパク質結合鉄キレートＦｅＨＢＥＤＰとを比較すると、予想外にも、２．５〜４．５ｎｍのサイズ（２Ｋ及び３．５ＫのＰＥＧ）の薬剤が、小分子対照より迅速に血液から分布することが示された。しかしながら、５ｎｍ以上のサイズ（５Ｋ及び１０ＫのＰＥＧ）の類似体は、薬剤サイズと共に増加する長期的な血管滞留時間を示した。ＰＥＧ薬剤の非直線的な血管滞留時間は、薬物動態が、比較的小さいサイズ範囲（２〜５ｎｍ）にわたり、所与の兆候に対して大幅に、また直感に反するように調整及び最適化され得ることを示していた。
図７Ａ及び７Ｂは、乳房ＭＢＩＩＩげっ歯類腫瘍モデルにおける、ペグ化鉄キレートの全腫瘍（図７Ａ）及び筋肉（図７Ｂ）の動的コントラスト増強（ＤＣＥ）ＭＲプロファイルの、ガドリニウム剤Ｍａｇｎｅｖｉｓｔ（用量：０．２ｍｍｏｌ／ｋｇ Ｇｄ、Ｆｅ）のプロファイルとの比較を示す。小分子Ｇｄ腫瘍組織溢出の速度（図７Ａ）及び増強は、悪性及び良性組織の正確な薬物動態学的差別化を可能とするには、ＭＲイメージング時間スケールにおいて速すぎ、腫瘍組織選択性（図７Ｂ）は最適以下である。より遅い増強速度及びより良好な腫瘍組織選択性を提供するより大きなコントラスト剤は、がんに対するＤＣＥ ＭＲコントラスト剤の診断感度及び特異性を改善するであろう。臨床用ガドリニウム剤と比較して、ペグ化鉄剤の病変増強速度は低減され、より正確な病変薬物動態学的特性決定のためのより長期的な動的ＭＲイメージングウィンドウを提供した。また、ペグ化鉄剤の場合、バックグラウンドの筋肉の増強は低く、３ｎｍＦｅ超では、長期的筋肉溢出の動力学的証拠は見られなかった。腫瘍対筋肉シグナル増強比が、組織選択性の代用として使用され、１ｎｍのＧｄと比較して、３〜６ｎｍのＦｅ剤において改善された病変選択性が示された（以下の表８）。改善された病変選択性及びより遅い薬物動態の組合せは、３〜６ｎｍの薬剤が、臨床がんＤＣＥ ＭＲ環境において、Ｇｄ ＥＣＦよりも悪性及び良性病変を良好に区別し得ることを示した。
図８Ａから８Ｃは、２Ｋ及び３．５Ｋペグ化鉄キレートによる、全腫瘍及び筋肉組織のＤＣＥ ＭＲ薬物動態学的特性決定の、臨床用ガドリニウムキレート及びＦｅＨＢＥＤＰ対照との比較を示す。薬物動態パラメータ（Ｋtrans及びＶe）は、左心室及び腫瘍シグナルの濃度−時間曲線から生成される（図８Ａ）。血管透過性（Ｋtrans）の定量化により、両方のペグ化鉄剤が、小分子キレート対照よりも効果的に、腫瘍及び良性筋肉組織を差別化した（図８Ｂ）。小分子ガドリニウム剤の迅速な分布は、大量及び変動し得るＫtransをもたらし、一方、親タンパク質結合鉄キレートは、腫瘍及び筋肉組織の両方にゆっくりと分布した。腫瘍組織のより大きな血管外細胞外体積（Ｖe）が全ての薬剤により検出され、良性筋肉を悪性領域から差別化するために使用することができた（図８Ｃ）。特に、筋肉の３．５Ｋペグ化鉄Ｋtrans係数は、Ｔｏｆｔｓモデルにフィッティングすることができず（ｒｓｑ＜０．８）又は、ベースラインから差別化することができ、筋肉組織への透過がわずかであることが示唆された。これは、血管内薬剤特性の閾値が、約４．５ｎｍに生じることを示していた。

Claims (36)

  1. 次の構造Ｉの化合物を含むキレート剤。
    式中、
    Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ8、Ｒ7、Ｒ’7、Ｒ’1、Ｒ’2、Ｒ’3及びＲ8’は各々独立に水素、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基又はＣ1〜Ｃ3アルキル基であり、
    Ｒ4及びＲ’4は各々独立に水素又はヒドロキシル若しくは保護ヒドロキシ基、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基、Ｃ1〜Ｃ3アルキル基であって、ｎは０〜４の整数であり、
    Ｒ5及びＲ’5は各々独立に水素又はＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基からなる群から選択される保護基であり、
    Ｒ9及びＲ’9は各々独立に水素又はＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基からなる群から選択される保護基であり、
    ｍは０〜１０の整数であるが、
    Ｒ7及びＲ’7の少なくとも一方が酸性基又は保護酸性基であることを条件とする。
  2. Ｒ7及びＲ’7の少なくとも一方が各々独立にホスホネート、スルホネート、カルボキシレート、フェノール、置換フェノール、テトラゾール、メチルチアゾリジンジオン、メチルオキサゾリジンジオン、メチルイミダゾリジンジオン、ピリダジンオキシド、ベンゼンスルホンアミド又はこれらの組合せである、請求項１記載のキレート剤。
  3. Ｒ7及びＲ’7の少なくとも一方が各々独立にホスホネート又はカルボキシレート基である、請求項１記載のキレート剤。
  4. Ｒ5及びＲ’5の少なくとも一方が各々独立に水素、エチル、トリクロロエチル、β−シアノエチル、トリメチルシリルエチル、ブチルジメチルシリル、トリメチルシリル、メトキシエトキシメチル（ＭＥＭ）、２−（トリメチルシリル）エトキシメチル（ＳＥＭ）、テトラヒドロピラニル（ＴＨＰ）、トリイソプロピルシリル（ＴＩＰＳ）、ｔｅｒｔ−ブチル（ｔ−Ｂｕ）、ｔｅｒｔ−ブチルジフェニルシリル（ＴＢＤＰＳ）、ベンジルオキシメチル（ＢＯＭ）、メチルチオメチル（ＭＴＭ）又はこれらの組合せである、請求項１記載のキレート剤。
  5. Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5及びＲ7が、それぞれＲ1’、Ｒ2’、Ｒ3’、Ｒ4’、Ｒ5’及びＲ7’と同じである、請求項１記載のキレート剤。
  6. Ｒ9及びＲ’9の少なくとも一方が各々独立に水素又はｔｅｒｔ−ブチルオキシカルボニル（Ｂｏｃ）、９−フルオレニルメチルオキシカルボニル（Ｆｍｏｃ）、２−トリメチルシリルエチルカルバメート（Ｔｅｏｃ）、ベンジルカルバメート（ＣＢＺ）、２，２−［ビス（４−ニトロフェニル）］エトキシカルボニル（Ｂｎｐｅｏｃ）、２−（２，４−ジニトロフェニル）エトキシカルボニル（Ｄｎｐｅｏｃ）、４−メトキシベンジルオキシカルボニル（Ｍｏｚ）、３，５−ジメトキシフェニル−２−プロピル−２−オキシカルボニル（Ｄｄｚ）、トリフェニルメチル（Ｔｒｔ）、（４−メトキシフェニル）ジフェニルメチル（Ｍｍｔ）、（４−メチルフェニル）−ジフェニルメチル（Ｍｔｔ）、ジ−（４−メトキシフェニル）フェニルメチル（Ｄｍｔ）、若しくは９−（９−フェニル）キサンテニル）（ピキシル）から選択される保護基である、請求項１記載のキレート剤。
  7. 化合物が次の構造ＩＩのものである、請求項１記載のキレート剤。
    式中、Ｒ9及びＲ’9は各々独立に水素又はＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基からなる群から選択される保護基である。
  8. 化合物が次の構造ＩＩＩのものである、請求項１記載のキレート剤。
  9. 化合物が次の構造ＩＶのものである、請求項１記載のキレート剤。
  10. 化合物が次の構造Ｖのものである、請求項１記載のキレート剤。
  11. Ｒ5及びＲ5’の少なくとも一方がメトキシエトキシメチル（ＭＥＭ）、２−（トリメチルシリル）エトキシメチル（ＳＥＭ）、テトラヒドロピラニル（ＴＨＰ）、トリイソプロピルシリル（ＴＩＰＳ）、ｔｅｒｔ−ブチル（ｔ−Ｂｕ）、ｔｅｒｔ−ブチルジフェニルシリル（ＴＢＤＰＳ）、ベンジルオキシメチル（ＢＯＭ）、メチルチオメチル（ＭＴＭ）又はこれらの組合せから選択される基である、請求項１記載のキレート剤。
  12. Ｒ5及びＲ5’の少なくとも一方がメチルチオメチル基である、請求項１記載のキレート剤。
  13. Ｒ5及びＲ5’の少なくとも一方がメトキシエトキシメチル基である、請求項１記載のキレート剤。
  14. Ｒ5及びＲ5’の少なくとも一方がｔ−ブチルジメチルシリル基である、請求項１記載のキレート剤。
  15. Ｒ5及びＲ5’の少なくとも一方がトリメチルシリル基である、請求項１記載のキレート剤。
  16. 化合物が、ラセミ化合物、単一の鏡像異性体、鏡像異性的に富化された組成物又はジアステレオマーの混合物である、請求項１記載のキレート剤。
  17. 次の構造ＶＩの化合物を含むキレート剤。
    式中、
    Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ6、Ｒ6’、Ｒ’1、Ｒ’2及びＲ’3は各々独立に水素、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基又はＣ1〜Ｃ10アルキル基であり、
    Ｒ4及びＲ’4は各々独立に水素、ヒドロキシル又は保護ヒドロキシ基、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基、Ｃ1〜Ｃ3アルキル基であって、ｎは０〜４の整数であり、
    Ｒ5及びＲ’5は各々独立に水素又はＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基からなる群から選択される保護基であり、
    Ｒ9及びＲ’9は各々独立に水素又はＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基からなる群から選択される保護基であり、
    ｍは０〜１０の整数であるが、
    Ｒ6及びＲ6’の少なくとも一方が各々独立に水素、エチル基、トリクロロエチル基、β−シアノエチル基、トリメチルシリルエチル基又はｔｅｒｔ−ブチル基であることを条件とする。
  18. 化合物が次の構造ＶＩＩのものである、請求項１７記載のキレート剤。
    式中、Ｒ9及びＲ’9は各々独立に水素又はＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基からなる群から選択される保護基である。
  19. 化合物が次の構造ＶＩＩＩのものである、請求項１７記載のキレート剤。
  20. 化合物が次の構造ＩＸのものである、請求項１７記載のキレート剤。
  21. 次の構造（Ｘ）の化合物を含むキレート剤。
    式中、
    Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ8、Ｒ’1、Ｒ’2、Ｒ’3及びＲ8’は各々独立に水素、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基又はＣ1〜Ｃ3アルキル基であり、
    Ｒ4及びＲ’4は各々独立に水素、ヒドロキシル基又は保護ヒドロキシ基、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基、Ｃ1〜Ｃ3アルキル基であって、ｎは０〜４の整数であり、
    Ｒ5及びＲ’5は各々独立に水素又はＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基からなる群から選択される保護基であり、
    Ｒ9及びＲ’9は各々独立に水素又はＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基からなる群から選択される保護基であり、
    ｍは０〜１０の整数であるが、
    Ｒ6及びＲ6’の少なくとも一方が各々独立に水素、エチル基、トリクロロエチル基、β−シアノエチル基、トリメチルシリルエチル基又はｔｅｒｔ−ブチル基であることを条件とする。
  22. Ｒ6及びＲ6’の少なくとも一方がトリメチルシリル基である、請求項２１記載のキレート剤。
  23. Ｒ6及びＲ6’の少なくとも一方がｔ−ブチルジメチルシリル基である、請求項２１記載のキレート剤。
  24. Ｒ6及びＲ6’の少なくとも一方がエチル基である、請求項２１記載のキレート剤。
  25. Ｒ6及びＲ6’の少なくとも一方がＴＨＰ基である、請求項２１記載のキレート剤。
  26. Ｒ6及びＲ6’の少なくとも一方がメトキシエトキシメチル基である、請求項２１記載のキレート剤。
  27. 化合物が次の構造ＸＩのものである、請求項２１記載のキレート剤。
    式中、Ｒ9及びＲ’9は各々独立に水素又はＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基及び水素からなる群から選択される保護基である。
  28. 化合物が次の構造ＸＩＩのものである、請求項２１記載のキレート剤。
  29. 化合物が次の構造ＸＩＩＩのものである、請求項２１記載のキレート剤。
  30. ラセミ化合物、単一の鏡像異性体、鏡像異性的に富化された組成物又はジアステレオマーの混合物である、請求項２１記載のキレート剤。
  31. 次の構造（ＸＶ）の化合物を含む金属キレートの組成物。
    式中、
    Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ’1、Ｒ’2及びＲ’3は各々独立に水素、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基又はＣ1〜Ｃ3アルキル基であり、
    Ｒ4及びＲ’4は各々独立に水素、ヒドロキシル又は保護ヒドロキシ基、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基、Ｃ1〜Ｃ3アルキル基であって、ｎは０〜４の整数であり、
    Ｒ9及びＲ’9は各々独立に水素又はＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基からなる群から選択される保護基であり、
    ｍは０〜１０の整数であり、
    Ｍは金属である。
  32. 金属Ｍが、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｇｄ、Ｗ、Ｔａ又はＢから選択される、請求項３１記載の金属キレートの組成物。
  33. 化合物が次の構造（ＸＶＩ）のものである、請求項３１記載の金属キレートの組成物。
  34. 化合物が次の構造（ＸＶＩＩ）のものである、請求項３１記載の金属キレートの組成物。
    式中、
    Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ’1、Ｒ’2及びＲ’3は各々独立に水素、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基又はＣ1〜Ｃ3アルキル基であり、
    Ｒ4及びＲ’4は各々独立に水素、ヒドロキシル、保護ヒドロキシ基、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基又はＣ1〜Ｃ3アルキル基であって、ｎは０〜４の整数であり、
    Ｒ9及びＲ’9は各々独立にＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基及び水素からなる群から選択される保護基であり、ｍは０〜１０の整数である。
  35. 化合物が次の構造（ＸＶＩＩ−Ａ）のものである、請求項３１記載の金属キレートの組成物。
  36. 金属キレートの製造方法であって、
    金属イオン又はキレートを下記の構造（Ｉ）の配位子と接触させて混合物を形成し、
    混合物を約３５℃から１００℃で加熱し、
    ｐＨを少なくとも中性ｐＨに調整する
    ことを含む方法。
    式中、
    Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ8、Ｒ7、Ｒ’7、Ｒ’1、Ｒ’2、Ｒ’3及びＲ8’は各々独立に水素、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基又はＣ1〜Ｃ3アルキル基であり、
    Ｒ4及びＲ’4は各々独立に水素、ヒドロキシル基又は保護ヒドロキシ基、保護Ｃ1〜Ｃ3ヒドロキシアルキル基、Ｃ1〜Ｃ3アルキル基であって、ｎは０〜４の整数であり、
    Ｒ5及びＲ’5は各々独立に水素又はＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基からなる群から選択される保護基であり、
    Ｒ9及びＲ’9は各々独立に水素又はＣ1〜Ｃ30脂肪族基、Ｃ3〜Ｃ30脂環式基、Ｃ2〜Ｃ30芳香族基からなる群から選択される保護基であり、
    ｍは０〜１０の整数であるが、
    Ｒ7及びＲ’7の少なくとも一方が酸性基又は保護酸性基であることを条件とする。
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