JP4116793B2 - 新規ニトロイミダゾール誘導体及びこれを含む画像診断薬 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像診断薬として有用な新規ニトロイミダゾール誘導体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、日本において食生活が欧米化してきたことに伴い、高脂血症、狭心症及び心筋梗塞等の循環器に関する疾患の罹患者が急増している。斯かる疾患は、心臓および血管のような生体の栄養供給器官を損傷し、その疾患の進行如何によっては生命を脅かすものであるため、その疾病部位を早期に特定し疾病に的確な処置を施すことが必要である。
【０００３】
また、虚血性疾患では、活性酸素等により虚血部位の周辺組織が破壊されることから、血管狭窄部位又は心臓弁障害の有無を見出すのみならず、血流量の不足によって生じる虚血部位を特定することが重要である。言い換えれば、この様な虚血部位に生じる組織損傷、並びに血管の狭窄部位や心臓の機能不全は、生命を脅かしているといえる。
【０００４】
近年、循環器系疾患の診断と疾患部位の特定に関しては、血管造影、心電図、負荷心電図、２４時間モニタリング等の手法によって、かなり確実に診断・特定できるようになってきている。しかし、斯かる手法を用いても虚血部位又は組織を直接的に検出することはできず、バイオプシーは虚血によって生じた損傷を検出するための主な手段である。従って、簡易且つ確実に虚血部位を鑑別できる手段が望まれていた。
【０００５】
一方、癌治療に於いて、腫瘍形成の初期段階で癌細胞の存在を検知することは、化学療法や放射線療法の治療効果を向上させ、転移の防止等により癌の進行を阻止する点から重要である。近年、癌細胞には化学療法剤や放射線に対して抵抗性を示す低酸素性細胞が存在することが報告されている。従って、斯かる低酸素性細胞の存在割合や存在位置を検知しこれを排除しなければならない。
【０００６】
従来、癌細胞を検出・同定する代表的な手法として、腫瘍マーカーに対するモノクローナル抗体を用いる方法が知られているが、斯かる方法においては腫瘍マーカーの存在又はその存在量が決定されても、該マーカーの存在位置を検出することは不可能である。
【０００７】
腫瘍の存在位置を知る方法として、画像形成法、例えば水分分布等をプロントンＮＭＲで見る核磁気共鳴画像化法（ＭＲＩ）、又は有機ヨード化合物を用いたＸ線造影法等が行われているが、これらは何れも癌組織に起因する生物物理的特性の差異を検出するものであって、直接的に癌細胞の像を映すわけではない。従って、腫瘍の治療困難性の指標となる化学療法剤抵抗性又は放射線抵抗性の細胞の存在に関する情報を与えるものではない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の問題を解決するために、本発明は、循環器の虚血部位や癌細胞のイメージング（像形成）に有用な化合物を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、斯かる実状に鑑み、鋭意研究した結果、下記一般式（１）で表されるニトロイミダゾール誘導体が、循環器の虚血部位や、化学療法剤又は放射線に抵抗性の低酸素性癌細胞に選択的に配向し、これを画像診断における造影剤として用いれば、該細胞のイメージングができることを見出した。本発明はこれらの知見に基づき完成するに至った。
【００１０】
すなわち本発明は、下記の一般式（１）
【化４】
〔式中、Ｒ1は水素原子又は炭素数１〜４のアルカノイル基を示し、Ｘはフッ素原子又はその同位体を示す〕
で表されるニトロイミダゾール誘導体を提供するものである。
【００１１】
また、本発明は、当該ニトロイミダゾール誘導体（１）を有効成分とする画像診断薬を提供するものである。
【００１２】
また、本発明は、下記の一般式（２）
【００１３】
【化５】
【００１４】
〔式中、Ｒ1は水素原子又は炭素数１〜４のアルカノイル基を示す〕で表されるニトロイミダゾール誘導体、及び式（２）のニトロイミダゾール誘導体をフッ素化することを特徴とする一般式（１）で表されるニトロイミダゾール誘導体の製造法を提供するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の一般式（１）で表されるニトロイミダゾール誘導体は新規化合物であり、式中、Ｘで示されるフッ素原子又はその同位体とは、フッ素原子の安定同位体（19Ｆ）又は放射性同位体（18Ｆ）である。Ｘが放射性同位体（18Ｆ）であれば、陽電子放射断層法（ＰＥＴ）を利用して体内における本発明誘導体の存在位置を可視化することができる。Ｘが非放射性の安定同位体（19Ｆ）であれば、ＭＲＩ又は類似の手段で体内の該誘導体の位置を可視化することができる。また、フッ素原子の放射性同位体を含まない誘導体は、放射性同位体を含む誘導体の希釈剤としてイメージングにおいて重要な役割を果たすものである。
【００１６】
Ｒ1で示される炭素数１〜４のアルカノイル基は、例えばアセチル基、プロピオニル基、ブチリル基又はイソブチリル基であることができ、アセチル基が好ましい。
【００１７】
本発明においては、イメージングをコントロールできる点で、Ｒ1が水素原子であるものが更に好ましい。
【００１８】
本発明でニトロイミダゾール誘導体（１）のうち好適なものとして、１−［２−フルオロ（18Ｆ又は19Ｆ）−１−（ヒドロキシメチル）エトキシ］メチル−２−ニトロイミダゾールおよび１−［１−アセトキシメチル−２−フルオロ（18Ｆ又は19Ｆ）エトキシ］メチル−２−ニトロイミダゾール等が挙げられる。
【００１９】
本発明化合物（１）には、不整炭素原子が存在することから、該炭素原子の位置に由来して立体異性体が存在する。本発明は立体異性体を包含するものであり、該立体異性体を単独で使用しても組合わせて使用してもよい。
【００２０】
本発明のニトロイミダゾール誘導体（１）は、例えば下記の工程により製造することができる。
【００２１】
【化６】
【００２２】
〔式中、Ｒ1及びＸは前記と同じものを示す。〕
【００２３】
まず、ヒドロキシ体（Ａ）をアシル化してエステル体（Ｂ）とし、次にこれをトシル化して新規中間体であるトシル体（２）を得る。次にトシル体をフッ素化することにより、Ｒ1がアルカノイル基である本発明のニトロイミダゾール誘導体（１−Ａ）が得られる。所望により誘導体（１−Ａ）を加水分解反応に付せばＲ1が水素原子である本発明のニトロイミダゾール誘導体（１−Ｂ）が得られる。
【００２４】
アシル化は、通常の方法によって行うことができ、例えば溶媒中で酸ハライドを使用して、無機塩基、有機塩基又は有機金属化合物の存在下又は非存在下で、−３０〜１００℃で１〜５時間実施することができる。アシル化において無機塩基は、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム又は炭酸セシウム；有機塩基はピリジン、４−ジメチルアミノピリジン、ピコリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、Ｎ−メチルモルホリン、ジメチルアミン、トリエチルアミン、又は１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン（ＤＢＵ）；そして有機金属化合物はジブチルチンオキサイドであることができる。使用できる溶媒の例には、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素及びクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類；ベンゼン及びトルエン等の芳香族炭化水素類；テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル及びジオキサン等のエーテル類；アセトン及びメチルエチルケトン等のケトン類；アセトニトリル及びＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等の非プロトン性極性溶媒；及び酢酸エチルが含まれる。
【００２５】
トシル化は、常法に従って行えばよく、例えばトリエチルアミン等の塩基存在下、塩化メチレン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、又はピリジン等の有機溶媒中、原料化合物１モルに対して２〜３モルのハロゲン化トシル（例えば、塩化トシル等）を用い、０〜１００℃で１〜５時間反応させることにより行うことができる。
【００２６】
フッ素化反応は、不活性溶媒中、クラウンエーテル等を触媒として、（例えばフッ化ナトリウム、フッ化カリウム若しくはフッ化セシウム等の）アルカリ金属フルオライド、又は（例えばテトラブチルアンモニウムフルオライド等の）テトラアンモニウムフルオライド等のフッ素化剤を用いることにより行うことができる。不活性溶媒としてはハロゲン系溶媒、エーテル系溶媒、炭化水素系溶媒、極性溶媒、又はこれらの混合溶媒が好ましい。フッ素化は、通常、約７０〜１３０℃、ＤＭＦを溶媒にした場合は好ましくは１００〜１２０℃で実施される。
【００２７】
フッ素化剤として18Ｆフルオライド（例えばＫ18Ｆ）を用いる場合、フッ素化反応は、相間移動触媒として作用するクリプトフィックス２．２．２等を用いて行うことが好ましい。18Ｆのフルオライド源は、Ｈ2 18Ｏ濃縮水から、18Ｏ（ｐ，ｎ．）により得られた18Ｆ水溶液を陰イオン交換樹脂でトラップし、炭酸カリウム水溶液で溶出することにより得ることができる。
【００２８】
加水分解反応は、無機塩基の存在下、溶媒中で０〜１００℃で１〜５分実施することができる。無機塩基は水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム又は炭酸セシウムであり得る。溶媒は水；メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類；テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル類；又はアセトン、メチルエチルケトン等のケトン類であり得る。
【００２９】
かくして得られた、本発明のニトロイミダゾール誘導体（１）は、後記試験例で示されるように、生体に投与することにより、虚血部位又は癌細胞を識別し速やかにこれらに配向することから、画像診断薬として有用であり、ＭＲＩ等の画像診断装置と共に用いることにより虚血部位又は癌細胞の存在位置が検出でき、その部位又は細胞の量を測定することができる。
【００３０】
本発明のニトロイミダゾール誘導体（１）は、薬学的に許容される添加物と混合することにより画像診断薬とすることができる。斯かる添加物の例としては、薬学的に許容される等張剤、乳化・分散剤、賦形剤、結合剤、被覆剤、安定剤、マンニトール等の糖類、アミノ酸等の凍結乾燥助剤が挙げられる。
【００３１】
本発明の画像診断薬は、経口投与又は静脈注射等の一般的に用いられる非経口投与手段により投与することができる。特に、本発明のニトロイミダゾール誘導体（１）において、Ｒ1が水素原子であるものは、水溶性を有しており、しかも虚血を起こしている平滑筋細胞や、腫瘍中の化学療法剤抵抗性細胞又は放射線抵抗性細胞に配向・貯留しやすい性質を有しているため、注射剤の剤形で投与することができる。一方、Ｒ1がアルカノイル基であるニトロイミダゾール誘導体（１）は、生体内でアルカノイル基が容易に脱アルカノイル化されることから、プロドラッグとして、腸溶製剤の剤形で経口的に投与することができる。
【００３２】
本発明の誘導体は、放射線撮影又はＭＲＩ実施の２〜３時間程度前に投与するのが好ましい。
本発明の画像診断薬の投与量は、患者の体重、年齢、性別及び使用する画像形成装置等の諸条件を考慮して決定されるが、ＭＲＩに使用される場合、投与量は０．１〜１０ｇ／人が好ましく、ＰＥＴに使用される場合は診断薬の少なくとも０．０１％がフッ素の放射性同位元素を含む誘導体で置換されていることが好ましい。ＰＥＴにおいて、１ｎｇ〜１μｇの診断薬で検知可能であるため、投与量を更に減少させてもよい。
【００３３】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
【００３４】
参考例１
１−［１−アセトキシメチル−２−（ヒドロキシ）エトキシ］メチル−２−ニトロイミダゾールの合成
２−ニトロイミダゾールをアセトニトリル中ヘキサメチルジシラザンでトリメチルシリル化し、得られた化合物と２−アセトキシメトキシ−１，３−ジアセトキシプロパンを触媒として作用する塩化第二スズと縮合させた。得られた生成物をメタノール性アンモニアで脱保護し、１−［２−ヒドロキシ−１−（ヒドロキシメチル）エトキシ］メチル−２−ニトロイミダゾールを得た。得られた１−［２−ヒドロキシ−１−（ヒドロキシメチル）エトキシ］メチル−２−ニトロイミダゾール０．５ｇを孔径４オングストロームのモレキュラーシーブの存在下、０．６ｇのジブチルチン（錫）オキサイドとともに乾燥トルエン中で２時間還流した。溶媒を減圧除去し、乾燥塩化メチレン１６ｍＬと乾燥テトラヒドロフラン４ｍＬを残渣に加えた。得られた混合物を０℃に冷却し、アセチルクロライド１７１ｍｇを加え、３０分攪拌した。得られた反応混合物にｐＨ７．１の燐酸ナトリウム緩衝液１０ｍＬを加え、濾過した。濾過残渣をクロロホルム１０ｍＬで３回抽出し、得られた抽出液を濾液と合わせて分液し、有機相を得た。有機相を硫酸ナトリウムで乾燥させた後、シリカゲルクロマトグラフィーで分画・精製し、標題の１−［１−アセトキシメチル−２−（ヒドロキシ）エトキシ］メチル−２−ニトロイミダゾール２６５ｍｇを得た。
【００３５】
実施例１
１−［２−（トルエン−４−スルホキシ）−１−（アセトキシメチル）エトキシ］メチル−２−ニトロイミダゾール（化合物１）の合成
１−［１−アセトキシメチル−２−（ヒドロキシ）エトキシ］メチル−２−ニトロイミダゾール１１７ｍｇを乾燥ピリジンとともにフラスコ中に入れ、トルエンスルホニルクロライド２５２ｍｇを加えて室温で５時間攪拌した。反応混合物を、酢酸エチル３０ｍＬを加えて抽出し、得られた抽出液を３０ｍＬの水で２回、分液・水洗した。有機相を硫酸ナトリウムで乾燥後、減圧濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、標題の化合物１を９０．２ｍｇ得た。
1Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤ3ＣＮ）：δｐｐｍ
１．８８（ｓ，３Ｈ）、２．４４（ｓ，３Ｈ）、３．９６〜４．１１（ｍ，４Ｈ）、５．６８、５．７８（ＡＢパターン；Ｊ＝１．０Ｈｚ、２Ｈ）、７．１１（ｄ，Ｊ＝８．５Ｈｚ，１Ｈ）、７．３９（ｄ，Ｊ＝１．０Ｈｚ，１Ｈ）、７．４２（ｄ，Ｊ＝８．５Ｈｚ，１Ｈ）、７．７３（ｄ，Ｊ＝８．５Ｈｚ，１Ｈ）
13Ｃ−ＮＭＲ（ＣＤ3ＣＮ）：δｐｐｍ
２０．７、２１．６、６３．１、６９．８、７５．６、７８．５、１２７．２、１２８．８、１３１．１、１７１．１
マススペクトル：４１３（Ｍ+）
【００３６】
実施例２
１−［１−アセトキシメチル−２−フルオロエトキシ］メチル−２−ニトロイミダゾール（化合物２）の合成
アセトニトリル１０ｍＬと水１ｍＬとを混合し、この溶液にフッ化カリウム３３．８ｍｇと１８−クラウン−６を８０ｍｇ加えた。溶液を減圧下乾燥させ、これに乾燥ジメチルホルムアミド１０ｍＬに溶かした８９．２ｍｇの化合物１を加え、１１０℃で８時間加熱した。得られた反応混合物に酢酸エチル２０ｍＬを加え、水２０ｍＬで水洗した。水相は酢酸エチル２０ｍＬで２回抽出し、得られた抽出液を有機相と合わせ、減圧乾固した。乾燥生成物を分取高速クロマトグラフィーで精製し、標題の化合物２を１６．２ｍｇ得た。
1Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤ3ＣＮ）：δｐｐｍ
１．９４（ｓ，３Ｈ）、３．９８〜４．１４（ｍ，３Ｈ）、４．３８〜４．５８（ｍ，２Ｈ）、５．７９、５．８６（ＡＢパターン；Ｊ＝１．２Ｈｚ、２Ｈ）、７．１３（ｄ，Ｊ＝１．２Ｈｚ，１Ｈ）、７．５１（ｄ，Ｊ＝１．１Ｈｚ，１Ｈ）
13Ｃ−ＮＭＲ（ＣＤ3ＣＮ）：δｐｐｍ
２０．８、６２．９、７６．７、７８．８、８３．６、１２７．２、１２８．８、１７１．３
マススペクトル：２６１（Ｍ+）
【００３７】
実施例３
１−［２−フルオロ−１−（ヒドロキシメチル）エトキシ］メチル−２−ニトロイミダゾール（化合物３）の合成
実施例２の化合物２（１８ｍｇ）に、水酸化ナトリウム（０．０５Ｎ）を含む５０Ｖ／Ｖ％のエタノール水溶液２ｍＬを加え、４０℃で１．５分攪拌し、イオン交換カラムでナトリウムカチオンを除去した。その後減圧濃縮し、分取高速クロマトグラフィーで精製し、標題の化合物３を１０．３ｍｇ得た。
1Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤ3ＣＮ）：δｐｐｍ
３．０１（ｂｒ，１Ｈ）、３．４９〜３．５３（ｍ，２Ｈ）、４．３２〜４．５４（ｍ，２Ｈ）、５．８３、５．８５（ＡＢパターン；Ｊ＝１０．８Ｈｚ、２Ｈ）、７．１１（ｄ，Ｊ＝１．１Ｈｚ，１Ｈ）、７．５１（ｄ，Ｊ＝１．１Ｈｚ，１Ｈ）
13Ｃ−ＮＭＲ（ＣＤ3ＣＮ）：δｐｐｍ
６１．１、７９．１、７９．９、８４．１、１２７．０、１２８．８
マススペクトル：２２０．０７（Ｍ+1）
【００３８】
実施例４
１−［２−フルオロ（ 18 Ｆ）−１−（ヒドロキシメチル）エトキシ］メチル−２−ニトロイミダゾール（化合物４）の合成
相間移動触媒として作用するクリプトフィックス２．２．２を用い、１−［２−（トルエン−４−スルホキシ）−１−（アセトキシメチル）エトキシ］メチル−２−ニトロイミダゾールを実施例１，２と同様にしてＫ18Ｆ（サイクロトロンＨＷ−１２を使用して調製し、３．７ＧＢｑ）と反応させ、標題の化合物４を得た（１５０ＭＢｑを含む）。高速液体クロマトグラフィーにより、化合物４は実施例３で得られた１−［２−フルオロ−１−（ヒドロキシメチル）エトキシ］メチル−２−ニトロイミダゾール（化合物３）と同じ溶出特性を有していることが確認され、従って化合物３のフッ素原子が18Ｆに置換されたものであることが確認された。
【００３９】
試験例１
実施例４で得られた化合物４を用いて心臓虚血部位のイメージングを行った。
即ち、雄性ドンリュウラットをペントバルビタールにより麻酔し、人工呼吸器により呼吸調節を行った。ラットを左側７、８番胸骨間で開胸し、心膜を切開し心臓を露出した。冠状動脈の左前下降肢基部を結紮し、虚血を誘発した。別に、化合物４を化合物３で１５０ＭＢｑ．の放射強度になるように希釈した。このように希釈した化合物４を、結紮から１５分経過したラットに静脈内に投与した。化合物４の投与後４０分に心臓を摘出し、この心臓の凍結切片を作製し、これをイメージング・プレートにコンタクトさせ、図１に示すオートラジオグラムを得た。
【００４０】
オートラジオグラムによれば、本発明の画像診断薬は、通常この様な結紮により虚血が生じるとされている、左心室周辺の筋組織部位に比較的高濃度に存在しており、本発明の画像診断薬が適切に虚血部位をイメージングしていることが判明した。
【００４１】
試験例２
実施例４で得られた化合物４を担癌マウス（ＷＨＴ／Ｈｔアルビノマウス）１群３匹に静脈注射した。投与後１０、３０、６０、１２０分の各マウスの全身凍結切片を作製し、各臓器毎の放射強度を測定した。用いた癌源は扁平上皮癌と線維肉腫であった。また切片作製時に別途血液も採取し、放射強度の各臓器中／血中比を求めた。結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】
【００４３】
表１より、腫瘍中の化合物（１）の濃度は、この化合物の代謝と関連する臓器を除き、血液又は他の臓器中よりも高いことが示される。特に、腫瘍中の濃度と血液中の濃度との比は２〜４の範囲である。更に線維肉腫中のこの化合物の濃度は、低酸素性細胞が少ない扁平上皮癌中の濃度よりも高い。このことは、本発明の化合物（１）は腫瘍、特に腫瘍の低酸素性部位に選択的に分布し、放射線同位体の存在により認識できることを教示する。
更に、化合物（１）の静脈内投与後１２０分に腫瘍付近の部分のオートラジオグラムを得た。オートラジオグラムを図２に示す。オートラジオグラムによれば、本発明の化合物（１）は、腫瘍の全体にわたって、比較的深部に粗に広がっていることがわかる。また該化合物は腫瘍の壊死部の周辺に存在し、該化合物の存在する位置は化学療法剤抵抗性又は放射線抵抗性の癌細胞の存在位置と一致していることがわかった。従って、本発明化合物（１）は癌細胞の画像診断薬として有用であることが判明した。
【００４４】
【発明の効果】
本発明のニトロイミダゾール誘導体（１）を用いることにより、循環器系疾患に伴って生じる循環器の虚血部位や、薬剤及び放射線に抵抗性を示す低酸素癌細胞等の癌細胞のイメージングが可能となり、虚血部位又はかかる癌細胞の位置と量を知ることができる。従って、該誘導体は虚血症又は癌の適切な治療法の選択に大きく貢献するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の画像診断薬を用いて得られた、虚血心臓のオートラジオグラムを示す図である。
【図２】 本発明の画像診断薬を用てい得られた、腫瘍のオートラジオグラムを示す図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像診断薬として有用な新規ニトロイミダゾール誘導体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、日本において食生活が欧米化してきたことに伴い、高脂血症、狭心症及び心筋梗塞等の循環器に関する疾患の罹患者が急増している。斯かる疾患は、心臓および血管のような生体の栄養供給器官を損傷し、その疾患の進行如何によっては生命を脅かすものであるため、その疾病部位を早期に特定し疾病に的確な処置を施すことが必要である。
【０００３】
また、虚血性疾患では、活性酸素等により虚血部位の周辺組織が破壊されることから、血管狭窄部位又は心臓弁障害の有無を見出すのみならず、血流量の不足によって生じる虚血部位を特定することが重要である。言い換えれば、この様な虚血部位に生じる組織損傷、並びに血管の狭窄部位や心臓の機能不全は、生命を脅かしているといえる。
【０００４】
近年、循環器系疾患の診断と疾患部位の特定に関しては、血管造影、心電図、負荷心電図、２４時間モニタリング等の手法によって、かなり確実に診断・特定できるようになってきている。しかし、斯かる手法を用いても虚血部位又は組織を直接的に検出することはできず、バイオプシーは虚血によって生じた損傷を検出するための主な手段である。従って、簡易且つ確実に虚血部位を鑑別できる手段が望まれていた。
【０００５】
一方、癌治療に於いて、腫瘍形成の初期段階で癌細胞の存在を検知することは、化学療法や放射線療法の治療効果を向上させ、転移の防止等により癌の進行を阻止する点から重要である。近年、癌細胞には化学療法剤や放射線に対して抵抗性を示す低酸素性細胞が存在することが報告されている。従って、斯かる低酸素性細胞の存在割合や存在位置を検知しこれを排除しなければならない。
【０００６】
従来、癌細胞を検出・同定する代表的な手法として、腫瘍マーカーに対するモノクローナル抗体を用いる方法が知られているが、斯かる方法においては腫瘍マーカーの存在又はその存在量が決定されても、該マーカーの存在位置を検出することは不可能である。
【０００７】
腫瘍の存在位置を知る方法として、画像形成法、例えば水分分布等をプロントンＮＭＲで見る核磁気共鳴画像化法（ＭＲＩ）、又は有機ヨード化合物を用いたＸ線造影法等が行われているが、これらは何れも癌組織に起因する生物物理的特性の差異を検出するものであって、直接的に癌細胞の像を映すわけではない。従って、腫瘍の治療困難性の指標となる化学療法剤抵抗性又は放射線抵抗性の細胞の存在に関する情報を与えるものではない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の問題を解決するために、本発明は、循環器の虚血部位や癌細胞のイメージング（像形成）に有用な化合物を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、斯かる実状に鑑み、鋭意研究した結果、下記一般式（１）で表されるニトロイミダゾール誘導体が、循環器の虚血部位や、化学療法剤又は放射線に抵抗性の低酸素性癌細胞に選択的に配向し、これを画像診断における造影剤として用いれば、該細胞のイメージングができることを見出した。本発明はこれらの知見に基づき完成するに至った。
【００１０】
すなわち本発明は、下記の一般式（１）
【化４】
で表されるニトロイミダゾール誘導体を提供するものである。
【００１１】
また、本発明は、当該ニトロイミダゾール誘導体（１）を有効成分とする画像診断薬を提供するものである。
【００１２】
また、本発明は、下記の一般式（２）
【００１３】
【化５】
〔式中、Ｒ1は水素原子又は炭素数１〜４のアルカノイル基を示す〕で表されるニトロイミダゾール誘導体、及び式（２）のニトロイミダゾール誘導体をフッ素化することを特徴とする一般式（１）で表されるニトロイミダゾール誘導体の製造法を提供するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の一般式（１）で表されるニトロイミダゾール誘導体は新規化合物であり、式中、Ｘで示されるフッ素原子又はその同位体とは、フッ素原子の安定同位体（19Ｆ）又は放射性同位体（18Ｆ）である。Ｘが放射性同位体（18Ｆ）であれば、陽電子放射断層法（ＰＥＴ）を利用して体内における本発明誘導体の存在位置を可視化することができる。Ｘが非放射性の安定同位体（19Ｆ）であれば、ＭＲＩ又は類似の手段で体内の該誘導体の位置を可視化することができる。また、フッ素原子の放射性同位体を含まない誘導体は、放射性同位体を含む誘導体の希釈剤としてイメージングにおいて重要な役割を果たすものである。
【００１６】
Ｒ1で示される炭素数１〜４のアルカノイル基は、例えばアセチル基、プロピオニル基、ブチリル基又はイソブチリル基であることができ、アセチル基が好ましい。
【００１７】
本発明においては、イメージングをコントロールできる点で、Ｒ1が水素原子であるものが更に好ましい。
【００１８】
本発明でニトロイミダゾール誘導体（１）のうち好適なものとして、１−［２−フルオロ（18Ｆ又は19Ｆ）−１−（ヒドロキシメチル）エトキシ］メチル−２−ニトロイミダゾールおよび１−［１−アセトキシメチル−２−フルオロ（18Ｆ又は19Ｆ）エトキシ］メチル−２−ニトロイミダゾール等が挙げられる。
【００１９】
本発明化合物（１）には、不整炭素原子が存在することから、該炭素原子の位置に由来して立体異性体が存在する。本発明は立体異性体を包含するものであり、該立体異性体を単独で使用しても組合わせて使用してもよい。
【００２０】
本発明のニトロイミダゾール誘導体（１）は、例えば下記の工程により製造することができる。
【００２１】
【化６】
〔式中、Ｒ1及びＸは前記と同じものを示す。〕
【００２３】
まず、ヒドロキシ体（Ａ）をアシル化してエステル体（Ｂ）とし、次にこれをトシル化して新規中間体であるトシル体（２）を得る。次にトシル体をフッ素化することにより、Ｒ1がアルカノイル基である本発明のニトロイミダゾール誘導体（１−Ａ）が得られる。所望により誘導体（１−Ａ）を加水分解反応に付せばＲ1が水素原子である本発明のニトロイミダゾール誘導体（１−Ｂ）が得られる。
【００２４】
アシル化は、通常の方法によって行うことができ、例えば溶媒中で酸ハライドを使用して、無機塩基、有機塩基又は有機金属化合物の存在下又は非存在下で、−３０〜１００℃で１〜５時間実施することができる。アシル化において無機塩基は、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム又は炭酸セシウム；有機塩基はピリジン、４−ジメチルアミノピリジン、ピコリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、Ｎ−メチルモルホリン、ジメチルアミン、トリエチルアミン、又は１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン（ＤＢＵ）；そして有機金属化合物はジブチルチンオキサイドであることができる。使用できる溶媒の例には、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素及びクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類；ベンゼン及びトルエン等の芳香族炭化水素類；テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル及びジオキサン等のエーテル類；アセトン及びメチルエチルケトン等のケトン類；アセトニトリル及びＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等の非プロトン性極性溶媒；及び酢酸エチルが含まれる。
【００２５】
トシル化は、常法に従って行えばよく、例えばトリエチルアミン等の塩基存在下、塩化メチレン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、又はピリジン等の有機溶媒中、原料化合物１モルに対して２〜３モルのハロゲン化トシル（例えば、塩化トシル等）を用い、０〜１００℃で１〜５時間反応させることにより行うことができる。
【００２６】
フッ素化反応は、不活性溶媒中、クラウンエーテル等を触媒として、（例えばフッ化ナトリウム、フッ化カリウム若しくはフッ化セシウム等の）アルカリ金属フルオライド、又は（例えばテトラブチルアンモニウムフルオライド等の）テトラアンモニウムフルオライド等のフッ素化剤を用いることにより行うことができる。不活性溶媒としてはハロゲン系溶媒、エーテル系溶媒、炭化水素系溶媒、極性溶媒、又はこれらの混合溶媒が好ましい。フッ素化は、通常、約７０〜１３０℃、ＤＭＦを溶媒にした場合は好ましくは１００〜１２０℃で実施される。
【００２７】
フッ素化剤として18Ｆフルオライド（例えばＫ18Ｆ）を用いる場合、フッ素化反応は、相間移動触媒として作用するクリプトフィックス２．２．２等を用いて行うことが好ましい。18Ｆのフルオライド源は、Ｈ2 18Ｏ濃縮水から、18Ｏ（ｐ，ｎ．）により得られた18Ｆ水溶液を陰イオン交換樹脂でトラップし、炭酸カリウム水溶液で溶出することにより得ることができる。
【００２８】
加水分解反応は、無機塩基の存在下、溶媒中で０〜１００℃で１〜５分実施することができる。無機塩基は水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム又は炭酸セシウムであり得る。溶媒は水；メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類；テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル類；又はアセトン、メチルエチルケトン等のケトン類であり得る。
【００２９】
かくして得られた、本発明のニトロイミダゾール誘導体（１）は、後記試験例で示されるように、生体に投与することにより、虚血部位又は癌細胞を識別し速やかにこれらに配向することから、画像診断薬として有用であり、ＭＲＩ等の画像診断装置と共に用いることにより虚血部位又は癌細胞の存在位置が検出でき、その部位又は細胞の量を測定することができる。
【００３０】
本発明のニトロイミダゾール誘導体（１）は、薬学的に許容される添加物と混合することにより画像診断薬とすることができる。斯かる添加物の例としては、薬学的に許容される等張剤、乳化・分散剤、賦形剤、結合剤、被覆剤、安定剤、マンニトール等の糖類、アミノ酸等の凍結乾燥助剤が挙げられる。
【００３１】
本発明の画像診断薬は、経口投与又は静脈注射等の一般的に用いられる非経口投与手段により投与することができる。特に、本発明のニトロイミダゾール誘導体（１）において、Ｒ1が水素原子であるものは、水溶性を有しており、しかも虚血を起こしている平滑筋細胞や、腫瘍中の化学療法剤抵抗性細胞又は放射線抵抗性細胞に配向・貯留しやすい性質を有しているため、注射剤の剤形で投与することができる。一方、Ｒ1がアルカノイル基であるニトロイミダゾール誘導体（１）は、生体内でアルカノイル基が容易に脱アルカノイル化されることから、プロドラッグとして、腸溶製剤の剤形で経口的に投与することができる。
【００３２】
本発明の誘導体は、放射線撮影又はＭＲＩ実施の２〜３時間程度前に投与するのが好ましい。
本発明の画像診断薬の投与量は、患者の体重、年齢、性別及び使用する画像形成装置等の諸条件を考慮して決定されるが、ＭＲＩに使用される場合、投与量は０．１〜１０ｇ／人が好ましく、ＰＥＴに使用される場合は診断薬の少なくとも０．０１％がフッ素の放射性同位元素を含む誘導体で置換されていることが好ましい。ＰＥＴにおいて、１ｎｇ〜１μｇの診断薬で検知可能であるため、投与量を更に減少させてもよい。
【００３３】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
【００３４】
参考例１
１−［１−アセトキシメチル−２−（ヒドロキシ）エトキシ］メチル−２−ニトロイミダゾールの合成
２−ニトロイミダゾールをアセトニトリル中ヘキサメチルジシラザンでトリメチルシリル化し、得られた化合物と２−アセトキシメトキシ−１，３−ジアセトキシプロパンを触媒として作用する塩化第二スズと縮合させた。得られた生成物をメタノール性アンモニアで脱保護し、１−［２−ヒドロキシ−１−（ヒドロキシメチル）エトキシ］メチル−２−ニトロイミダゾールを得た。得られた１−［２−ヒドロキシ−１−（ヒドロキシメチル）エトキシ］メチル−２−ニトロイミダゾール０．５ｇを孔径４オングストロームのモレキュラーシーブの存在下、０．６ｇのジブチルチン（錫）オキサイドとともに乾燥トルエン中で２時間還流した。溶媒を減圧除去し、乾燥塩化メチレン１６ｍＬと乾燥テトラヒドロフラン４ｍＬを残渣に加えた。得られた混合物を０℃に冷却し、アセチルクロライド１７１ｍｇを加え、３０分攪拌した。得られた反応混合物にｐＨ７．１の燐酸ナトリウム緩衝液１０ｍＬを加え、濾過した。濾過残渣をクロロホルム１０ｍＬで３回抽出し、得られた抽出液を濾液と合わせて分液し、有機相を得た。有機相を硫酸ナトリウムで乾燥させた後、シリカゲルクロマトグラフィーで分画・精製し、標題の１−［１−アセトキシメチル−２−（ヒドロキシ）エトキシ］メチル−２−ニトロイミダゾール２６５ｍｇを得た。
【００３５】
実施例１
１−［２−（トルエン−４−スルホキシ）−１−（アセトキシメチル）エトキシ］メチル−２−ニトロイミダゾール（化合物１）の合成
１−［１−アセトキシメチル−２−（ヒドロキシ）エトキシ］メチル−２−ニトロイミダゾール１１７ｍｇを乾燥ピリジンとともにフラスコ中に入れ、トルエンスルホニルクロライド２５２ｍｇを加えて室温で５時間攪拌した。反応混合物を、酢酸エチル３０ｍＬを加えて抽出し、得られた抽出液を３０ｍＬの水で２回、分液・水洗した。有機相を硫酸ナトリウムで乾燥後、減圧濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、標題の化合物１を９０．２ｍｇ得た。
1Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤ3ＣＮ）：δｐｐｍ
１．８８（ｓ，３Ｈ）、２．４４（ｓ，３Ｈ）、３．９６〜４．１１（ｍ，４Ｈ）、５．６８、５．７８（ＡＢパターン；Ｊ＝１．０Ｈｚ、２Ｈ）、７．１１（ｄ，Ｊ＝８．５Ｈｚ，１Ｈ）、７．３９（ｄ，Ｊ＝１．０Ｈｚ，１Ｈ）、７．４２（ｄ，Ｊ＝８．５Ｈｚ，１Ｈ）、７．７３（ｄ，Ｊ＝８．５Ｈｚ，１Ｈ）
13Ｃ−ＮＭＲ（ＣＤ3ＣＮ）：δｐｐｍ
２０．７、２１．６、６３．１、６９．８、７５．６、７８．５、１２７．２、１２８．８、１３１．１、１７１．１
マススペクトル：４１３（Ｍ+）
【００３６】
実施例２
１−［１−アセトキシメチル−２−フルオロエトキシ］メチル−２−ニトロイミダゾール（化合物２）の合成
アセトニトリル１０ｍＬと水１ｍＬとを混合し、この溶液にフッ化カリウム３３．８ｍｇと１８−クラウン−６を８０ｍｇ加えた。溶液を減圧下乾燥させ、これに乾燥ジメチルホルムアミド１０ｍＬに溶かした８９．２ｍｇの化合物１を加え、１１０℃で８時間加熱した。得られた反応混合物に酢酸エチル２０ｍＬを加え、水２０ｍＬで水洗した。水相は酢酸エチル２０ｍＬで２回抽出し、得られた抽出液を有機相と合わせ、減圧乾固した。乾燥生成物を分取高速クロマトグラフィーで精製し、標題の化合物２を１６．２ｍｇ得た。
1Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤ3ＣＮ）：δｐｐｍ
１．９４（ｓ，３Ｈ）、３．９８〜４．１４（ｍ，３Ｈ）、４．３８〜４．５８（ｍ，２Ｈ）、５．７９、５．８６（ＡＢパターン；Ｊ＝１．２Ｈｚ、２Ｈ）、７．１３（ｄ，Ｊ＝１．２Ｈｚ，１Ｈ）、７．５１（ｄ，Ｊ＝１．１Ｈｚ，１Ｈ）
13Ｃ−ＮＭＲ（ＣＤ3ＣＮ）：δｐｐｍ
２０．８、６２．９、７６．７、７８．８、８３．６、１２７．２、１２８．８、１７１．３
マススペクトル：２６１（Ｍ+）
【００３７】
実施例３
１−［２−フルオロ−１−（ヒドロキシメチル）エトキシ］メチル−２−ニトロイミダゾール（化合物３）の合成
実施例２の化合物２（１８ｍｇ）に、水酸化ナトリウム（０．０５Ｎ）を含む５０Ｖ／Ｖ％のエタノール水溶液２ｍＬを加え、４０℃で１．５分攪拌し、イオン交換カラムでナトリウムカチオンを除去した。その後減圧濃縮し、分取高速クロマトグラフィーで精製し、標題の化合物３を１０．３ｍｇ得た。
1Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤ3ＣＮ）：δｐｐｍ
３．０１（ｂｒ，１Ｈ）、３．４９〜３．５３（ｍ，２Ｈ）、４．３２〜４．５４（ｍ，２Ｈ）、５．８３、５．８５（ＡＢパターン；Ｊ＝１０．８Ｈｚ、２Ｈ）、７．１１（ｄ，Ｊ＝１．１Ｈｚ，１Ｈ）、７．５１（ｄ，Ｊ＝１．１Ｈｚ，１Ｈ）
13Ｃ−ＮＭＲ（ＣＤ3ＣＮ）：δｐｐｍ
６１．１、７９．１、７９．９、８４．１、１２７．０、１２８．８
マススペクトル：２２０．０７（Ｍ+1）
【００３８】
実施例４
１−［２−フルオロ（ 18 Ｆ）−１−（ヒドロキシメチル）エトキシ］メチル−２−ニトロイミダゾール（化合物４）の合成
相間移動触媒として作用するクリプトフィックス２．２．２を用い、１−［２−（トルエン−４−スルホキシ）−１−（アセトキシメチル）エトキシ］メチル−２−ニトロイミダゾールを実施例１，２と同様にしてＫ18Ｆ（サイクロトロンＨＷ−１２を使用して調製し、３．７ＧＢｑ）と反応させ、標題の化合物４を得た（１５０ＭＢｑを含む）。高速液体クロマトグラフィーにより、化合物４は実施例３で得られた１−［２−フルオロ−１−（ヒドロキシメチル）エトキシ］メチル−２−ニトロイミダゾール（化合物３）と同じ溶出特性を有していることが確認され、従って化合物３のフッ素原子が18Ｆに置換されたものであることが確認された。
【００３９】
試験例１
実施例４で得られた化合物４を用いて心臓虚血部位のイメージングを行った。
即ち、雄性ドンリュウラットをペントバルビタールにより麻酔し、人工呼吸器により呼吸調節を行った。ラットを左側７、８番胸骨間で開胸し、心膜を切開し心臓を露出した。冠状動脈の左前下降肢基部を結紮し、虚血を誘発した。別に、化合物４を化合物３で１５０ＭＢｑ．の放射強度になるように希釈した。このように希釈した化合物４を、結紮から１５分経過したラットに静脈内に投与した。化合物４の投与後４０分に心臓を摘出し、この心臓の凍結切片を作製し、これをイメージング・プレートにコンタクトさせ、図１に示すオートラジオグラムを得た。
【００４０】
オートラジオグラムによれば、本発明の画像診断薬は、通常この様な結紮により虚血が生じるとされている、左心室周辺の筋組織部位に比較的高濃度に存在しており、本発明の画像診断薬が適切に虚血部位をイメージングしていることが判明した。
【００４１】
試験例２
実施例４で得られた化合物４を担癌マウス（ＷＨＴ／Ｈｔアルビノマウス）１群３匹に静脈注射した。投与後１０、３０、６０、１２０分の各マウスの全身凍結切片を作製し、各臓器毎の放射強度を測定した。用いた癌源は扁平上皮癌と線維肉腫であった。また切片作製時に別途血液も採取し、放射強度の各臓器中／血中比を求めた。結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】
表１より、腫瘍中の化合物（１）の濃度は、この化合物の代謝と関連する臓器を除き、血液又は他の臓器中よりも高いことが示される。特に、腫瘍中の濃度と血液中の濃度との比は２〜４の範囲である。更に線維肉腫中のこの化合物の濃度は、低酸素性細胞が少ない扁平上皮癌中の濃度よりも高い。このことは、本発明の化合物（１）は腫瘍、特に腫瘍の低酸素性部位に選択的に分布し、放射線同位体の存在により認識できることを教示する。
更に、化合物（１）の静脈内投与後１２０分に腫瘍付近の部分のオートラジオグラムを得た。オートラジオグラムを図２に示す。オートラジオグラムによれば、本発明の化合物（１）は、腫瘍の全体にわたって、比較的深部に粗に広がっていることがわかる。また該化合物は腫瘍の壊死部の周辺に存在し、該化合物の存在する位置は化学療法剤抵抗性又は放射線抵抗性の癌細胞の存在位置と一致していることがわかった。従って、本発明化合物（１）は癌細胞の画像診断薬として有用であることが判明した。
【００４４】
【発明の効果】
本発明のニトロイミダゾール誘導体（１）を用いることにより、循環器系疾患に伴って生じる循環器の虚血部位や、薬剤及び放射線に抵抗性を示す低酸素癌細胞等の癌細胞のイメージングが可能となり、虚血部位又はかかる癌細胞の位置と量を知ることができる。従って、該誘導体は虚血症又は癌の適切な治療法の選択に大きく貢献するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の画像診断薬を用いて得られた、虚血心臓のオートラジオグラムを示す図である。
【図２】 本発明の画像診断薬を用てい得られた、腫瘍のオートラジオグラムを示す図である。
Claims (7)
- 下記の一般式（１）
子又はその同位体を示す〕
で表されるニトロイミダゾール誘導体。 - Ｘが、18Ｆである請求項１記載のニトロイミダゾール誘導体。
- 請求項１又は２記載のニトロイミダゾール誘導体を有効成分とする画像診断薬。
- 虚血部位又は癌細胞をイメージングするためのものである請求項３記載の画像診断薬。
- 癌細胞が化学療法剤抵抗性又は放射線抵抗性の癌細胞である請求項４記載の画像診断薬。
- 下記の一般式（２）
で表されるニトロイミダゾール誘導体。 - 下記の一般式（２）
で表されるニトロイミダゾール誘導体をフッ素化することを特徴とする請求項１記載のニトロイミダゾール誘導体の製造法。
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