KR20050014454A - 시스테인 유도체 및 이를 이용한 금속 트리카보닐 착화물,이들의 제조 방법 및 이들을 포함하는 조영제 - Google Patents

시스테인 유도체 및 이를 이용한 금속 트리카보닐 착화물,이들의 제조 방법 및 이들을 포함하는 조영제

Info

Publication number
KR20050014454A
KR20050014454A KR1020030053095A KR20030053095A KR20050014454A KR 20050014454 A KR20050014454 A KR 20050014454A KR 1020030053095 A KR1020030053095 A KR 1020030053095A KR 20030053095 A KR20030053095 A KR 20030053095A KR 20050014454 A KR20050014454 A KR 20050014454A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
cysteine
formula
cysteine derivative
metal tricarbonyl
Prior art date
Application number
KR1020030053095A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100567001B1 (ko
Inventor
홍영돈
최선주
박경배
박상현
신병철
Original Assignee
한국원자력연구소
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국원자력연구소 filed Critical 한국원자력연구소
Priority to KR1020030053095A priority Critical patent/KR100567001B1/ko
Publication of KR20050014454A publication Critical patent/KR20050014454A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100567001B1 publication Critical patent/KR100567001B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C327/00—Thiocarboxylic acids
    • C07C327/38—Amides of thiocarboxylic acids
    • C07C327/40—Amides of thiocarboxylic acids having carbon atoms of thiocarboxamide groups bound to hydrogen atoms or to acyclic carbon atoms
    • C07C327/44—Amides of thiocarboxylic acids having carbon atoms of thiocarboxamide groups bound to hydrogen atoms or to acyclic carbon atoms to carbon atoms of an unsaturated carbon skeleton
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C331/00—Derivatives of thiocyanic acid or of isothiocyanic acid
    • C07C331/16—Isothiocyanates
    • C07C331/18—Isothiocyanates having isothiocyanate groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C331/22—Isothiocyanates having isothiocyanate groups bound to acyclic carbon atoms of an unsaturated carbon skeleton
    • C07C331/24—Isothiocyanates having isothiocyanate groups bound to acyclic carbon atoms of an unsaturated carbon skeleton the carbon skeleton containing six-membered aromatic rings

Abstract

본 발명은 시스테인 유도체 및 이를 이용한 금속 트리카보닐 착화물, 이들의 제조 방법 및 이들을 포함하는 조영제에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 방사선 핵종과 결합력이 뛰어나고, 생리 활성화 물질과 쉽게 결합할 수 있는 기능기를 포함하고 있는 킬레이트화제인 시스테인 유도체 및 이를 이용한 금속 트리카보닐 착화물, 이들의 제조 방법 및 이들을 포함하는 조영제에 관한 것이다.
본 발명에 따라 제조된 시스테인 유도체는 질소, 산소 및 황을 포함하는 트리덴테이트 킬레이트화제로서, 방사성 핵종과의 결합력이 뛰어나고 티올기가 반응성이 뛰어난 기능기로 치환되어 있어 이목적용 킬레이트화제로서 사용할 수 있다. 또한, 상기 시스테인 유도체와 금속 트리카보닐 화합물이 결합된 금속 트리카보닐 착화물은 혈장 안정성이 뛰어나므로 조영제로서 사용할 수 있다.

Description

시스테인 유도체 및 이를 이용한 금속 트리카보닐 착화물, 이들의 제조 방법 및 이들을 포함하는 조영제{CYSTEINE DERIVATIVES AND METAL TRICARBONYL COMPLEXES THEREOF, PREPARATION THEREOF AND CONTRAST MEDIUM}
본 발명은 시스테인 유도체 및 이를 이용한 금속 트리카보닐 착화물, 이들의 제조 방법 및 이들을 포함하는 조영제에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 방사선 핵종과 결합력이 뛰어나고, 생리 활성화 물질과 쉽게 결합할 수 있는 기능기를 포함하고 있는 킬레이트화제인 시스테인 유도체 및 이를 이용한 금속 트리카보닐 착화물, 이들의 제조 방법 및 이들을 포함하는 조영제에 관한 것이다.
방사선 영상화는 소량의 방사능 표지화 의약품인 조영제를 체내로 주입한 후그 분표를 검출함으로써, 특정 병리학적 질환을 찾아내거나 또는 증상 정도를 평가하는 것이다. 상기 조영제는 방사선 핵종에 킬레이트화제(chelating agent)가 배위 결합되어 있는 것으로서, 조영제 제조시에 사용되는 방사선 핵종은 검출의 효율을 최대화하고, 환자에게 흡수되는 방사선량을 최소화시킬 수 있는 요건을 만족해야 한다. 따라서, 감마 방사선을 방출하며, 물리적 반감기가 영상화 시간보다 짧은 방사선 핵종을 사용하게 되고, 통상적으로는99mTc(99m-테크네튬) 또는188Re(188-레늄)을 사용한다.
99mTc 은 약 140keV에서 감마 방사선을 방출하고, 6 시간의 물리적 반감기를 가지고 있으며, 몰리브덴-99/테크네튬-99m 발생기를 통해 쉽게 취득할 수 있어 조영제 제조시에 방사선 핵종으로 사용되고 있다.99mTc 을 포함한 조영제의 전구체로서99mTc과 일산화탄소(CO)가 배위 결합되어 있는 금속 트리카보닐 화합물이 공지되어 있다. Roger Alberto는 생리 식염수에 녹아 있는99mTcO4 -과 1기압의 일산화탄소를 직접적으로 반응시켜 물 및 공기중에서 안정한 [99mTc(CO)3(H2O)3 +]를 합성하였다(Alberto R. et al.,J. Am. Chem. Soc., 1998,120, 7987~7988; Egli A et al.,J.Nucl. Med., 1999,40(11), 1913~1917; Alberto R et al.,Radiochimica Acta.,1997,79, 99~103; Alberto R et al.,Journal of Organometallic Chemistry, 1995,493, 119~127; Reigys M et al.,Bioorganic and medicinalchemistry letters, 1997,7(17), 2243~2246.). 또한, 일산화탄소 공급원 및99mTc의 환원제를 사용하여 공기 중에 안정한 화합물인 [99mTc(CO)3(H2O)3 +]를 합성하는 방법이 공지되어 있다(Alberto R. et al., K. Ortner, et al.,J. Am. Chem. Soc., 2001,123, 3135~3136).
188Re의 경우에도, 금속 트리카보닐 화합물인 [188Re(CO)3(H2O)3 +]를 물상에서 용이하게 제조할 수 있는 방법이 공지되어 있다(R. Schibli, R. Schwarzbach et al.,Bioconjugate Chemistry, 2002,13, 750~756).
이와 같이 제조된 금속 트리카보닐 화합물인 [99mTc(CO)3(H2O)3 +] 또는 [188Re(CO)3(H2O)3 +]는 물상에서 안정한 형태로 존재하며, 결합된 물분자는 배위 결합할 수 있는 킬레이트화제가 존재할 경우 금속 트리카보닐 착화물을 형성함으로써 조영제로 사용할 수 있다.
킬레이트화제에는 방사선 핵종과 쉽게 결합할 수 있는 전자-수용기적 특성(electron-accepting property)을 가진 카르복실기, 하이드록시기, 질소 또는 황이 포함되어 있다.
황을 포함하는 킬레이트화제는 전자-수용기적 특성이 강하여 방사선 핵종과안정한 결합을 형성할 수 있으며, 특히 황이 티오에테르(thioether) 형태로 포함되어 있는 경우에는 공기 산화, 가수분해 및 양자화(protonation)에 높은 저항성을 가지고 있는 것으로 알려져 있다(R. Schibli et al.,Inorganic chemistry, 1998,37, 3509~3516). 그러나, 황 단독으로 구성된 킬레이트화제가 방사선 핵종과 결합된 형태인 [99mTcCl(CO)3(S-S)]+의 경우, 히스티딘과 같은 강력한 킬레이트화제에 의해 쉽게 치환 반응이 발생하며 혈장 결합력이 뛰어나게 된다. 또한, 황과 카르복시기만으로 구성된 킬레이트화제가 방사선 핵종과 결합된 형태인 [99mTcCl(CO)3(S-S-O)]의 경우에도 혈장 결합력이 뛰어나 생체내(in vitro)및 생체외(in vivo)에서 안정성이 유지되지 않는 것으로 나타났다(S. Seifert, J. Kunstler et al.,Inorganica Chimica Acta, 2001,322, 79~86). 또한, 티올기 형태로 구성된 킬레이트화제가 방사선 핵종과 결합될 경우, 외부 조건에 따라 쉽게 이황화 결합(disulfide bond)을 형성함으로써 방사선 핵종과 결합한 후에도 혈장 안정성이 유지될 수 없다.
추가적으로, 황 또는 질소를 함유하는 킬레이트화제가 금속 트리카보닐 화합물과 결합하여 금속 트리카보닐 착화물 [M(H2O)L(CO)3]+(M은99mTc188Re 또는 Mn 이고, L은 바이덴테이트 리간드)이 될 경우, 상기 착화물은 트리덴테이트(tridentate) 조건하에서도 안정하게 유지될 수 있다. 그러나, 상기 착화물이 생체내로 주입되면 방사선 핵종과 결합되어 있는 물분자와 혈장 단백질이포함하고 있는 기능기 간에 치환 반응이 일어나 금속 트리카보닐 착화물과 혈장 단백질이 결합된 상태가 됨으로써, 생체 내에서 체류 시간이 길어지게 된다. 그러나 금속 트리카보닐 착화물이 트리덴테이트 킬레이트화제와 결합할 경우, 체내에서 빨리 배출된다는 것이 알려져 있다(R. Schibli, R. La Bella et al.,Bioconjugate Chemistry, 2000,11, 345~351).
또한, 방사선 핵종과 결합되는 킬레이트화제는 생리 활성화 물질과 쉽게 결합할 수 있도록 반응성이 뛰어난 기능기를 포함하고 있어야 한다. 즉 인체의 구성물질의 대부분을 차지하는 단백질의 구성성분인 아미노산과의 결합하여 아마이드 결합을 통한 펩티드를 쉽게 형성할 수 있어야 한다.
따라서, 방사선 핵종과 결합력이 뛰어나고, 생리 활성화 물질과 쉽게 결합할 수 있는 기능기를 포함하고 있는 킬레이트화제를 개발하고, 이를 금속 트리카보닐 화합물과 결합시킬 수 있는 혈장 안정성이 뛰어난 금속 트리카보닐 착화물의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기 요구에 부응하기 위하여 고안된 것으로서, 본 발명의 목적은 방사선 핵종과 결합력이 뛰어나고, 생리 활성화 물질과 쉽게 결합할 수 있는 기능기를 포함하고 있는 킬레이트화제 및 이를 금속 트리카보닐 화합물과 결합시킨 금속 트리카보닐 착화물, 이들의 제조 방법 및 이들을 포함하는 조영제를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 시스테인 유도체의 금속 트리카보닐 화합물에 대한 표지 효율을 비교한 것을 나타낸 것이다.
본 발명은 방사선 핵종과 결합력이 뛰어나고, 생리 활성 물질과 쉽게 결합할 수 있는 기능기를 포함하고 있는 킬레이트화제로서, 하기 화학식 1로 표시되는 시스테인 유도체를 제공한다.
상기 화학식 1에서, R은 수소, 메틸, 에틸 및 t-부틸로 이루어진 군으로부터 선택되고, Z는 터트-부톡시 카보닐(tert-butoxycarbonyl, Boc) 또는 수소이고, L은 그 말단이 카르복시기, 아민기, 할로겐 원자, 이소티오시아네이트기, 니트릴기, 히드록시기 또는 알킬기인 분자단으로서, 구체적으로 상기 화학식 1의 L은
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;및로 이루어진 군으로부터 선택된다.
(상기에서 X는 H, Cl, Br 또는 OH 이고; q은 0∼6의 정수이고; p은 1∼5의 정수이고; R1은 H, CH3또는 C2H5이고; R2는 알킬, -(CH2)mCOOH(m은 0~3의 정수 이다) 또는 (o,m,p)-C6H4-Y(Y는 H, Cl, OCH3또는 COOH)이고; 및 NH-G의 G는 아미노산, 옥테로타이드(octereotide), 뉴로텐신(neurotensin), 봄베신(bombesin), 단백질 및 항체로 이루어진 군으로부터 선택된다)
또한, 상기에서은 아민기에 엽산(folic aicd)이 결합된 것으로, 엽산은 하기의 구조로 나타내어진다.
<엽산>
또한, 상기에서은 아민기에 비오틴(biotin)이 결합된 것으로, 비오틴은 하기의 구조로 나타내어진다.
<비오틴>
바람직하게는 상기 L은
;;;;;;및
로 이루어진 군으로부터 선택된다.
(상기에서 q와 X는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다)
본 발명에 따른 상기 화학식 1의 시스테인 유도체는 시스테인의 질소, 산소및 황이 금속과 배위 결합을 형성할 수 있어 금속과의 결합력이 뛰어나고, 시스테인 말단에 생체내의 다른 분자들과 쉽게 결합할 수 있는 기능기인 카르복시기, 아민기, 할로겐 원자, 이소티오시아네이트기, 니트릴기, 히드록시기 또는 알킬기 등을 함유하고 있어 이목적용 킬레이트화제(bifunctional chelating agent, BFCA)로서의 역할을 수행할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 시스테인 유도체는 시스테인의 아민기에 있는 질소가 치환되지 않은 상태로 되어 있어 금속과 직접 결합을 할 수 있으므로 금속과의 결합력이 뛰어나고, 시스테인 유도체간의 이성체를 형성할 위험이 없어 조영제로 사용할 때 표지 효율이 떨어지지 않는다. 또한, 시스테인 카르복시기에 있는 산소가 치환되지 않은 상태로 되어 있어, 질소와 황에 의한 바이덴테이트 착화물보다 질소, 산소 및 황에 의한 트리덴테이트 착화물의 형성을 가능하게 함으로써 생체내에서 또는 생체외에서 착화물의 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 시스테인은 분자 구조 내에 금속과 결합할 수 있는 황을 포함하고 있다. 따라서, 본 발명에 따른 시스테인 유도체는 질소, 산소 및 황을 포함하고 있는 트리덴테이트 킬레이트화제로서, 금속과의 결합력이 뛰어나므로 조영제에 사용되는 금속 트리카보닐 화합물과 안정한 결합을 형성할 수 있다.
본 발명은 상기 화학식 1의 시스테인 유도체를 제조하는 방법을 제공한다.
1. 화학식 1의 화합물 중 Z가 Boc인 시스테인 유도체를 제조하는 방법.
본 발명에 따른 화학식 1의 화합물 중 Z가 Boc인 시스테인 유도체를 제조하는 방법은 하기 반응식 1에서 나타내어지는 바와 같이
(1) 시스테인(화학식 2)의 카르복시기(-COOH)를 에스테르(-COOR) 형태로, 아민기(-NH2)를 -NHBoc 형태로 변형시키는 단계(단계 1); 및
(2) 상기 단계 1에서 제조한 화합물(화학식 3)에 카르복시기, 아민기, 할로겐 원자, 이소티오시아네이트기, 니트릴기, 히드록시기 또는 알킬기를 포함하는 알킬레이션 시약을 첨가하여 시스테인 유도체(화학식 1)를 제조하는 단계(단계 2)로 이루어진다.
(상기에서 R과 L은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다)
(단계 1)
단계 1은 시스테인의 카르복시기(-COOH)를 에스테르(-COOR) 형태로, 아민기(-NH2)를 -NHBoc 형태로 변형시키는 단계이다.
카르복시기 보호는 카르복시기와 알콜의 에스테르화 반응을 통하여 카르복시기를 에스테르기로 전환시키는 것으로, 바람직하게는 메틸, 에틸 또는 t-부틸 에스테르로 전환시킨다. 상기 에스테르화 반응은 통상적인 방법으로 수행할 수 있는데,시스테인과 알콜을 혼합한 후, 산 촉매 하에서 수행한다.
아민기를 -NHBoc형태로 변형시킬 경우에는 시스테인(화학식 2)에 t-부톡시카보닐 무수물(tert-butoxycarbonyl anhydride, (Boc)2O)을 반응시킨다.
(단계 2)
단계 2는 상기 단계 1에서 제조된 화합물에 카르복시기, 아민기, 할로겐 원자, 이소티오시아네이트기, 니트릴기, 히드록시기 또는 알킬기 등를 포함하는 알킬레이션(alkylation) 시약을 첨가하여 시스테인 유도체를 제조하는 단계이다. 상기 알킬레이션 시약은 카르복시기, 아민기, 할로겐 원자, 이소티오시아네이트기, 니트릴기, 히드록시기 또는 알킬기 등을 함유하는 할라이드(halide)이다. 상기 치환은 상기 단계 1에서 제조된 화합물에 알킬레이션 시약을 첨가한 후, 염기 조건하에서 수행할 수 있다. 바람직하게는 염기로서 트리에틸아민(TEA), 탄산 수소나트륨(NaHCO3)또는 탄산 칼륨(K2CO3) 등을 사용한다.
2. 화학식 1의 화합물 중 Z가 수소인 시스테인 유도체를 제조하는 방법.
본 발명에 따른 화학식 1의 화합물 중 Z가 수소인 시스테인 유도체를 제조하는 방법은 하기 반응식 2에서 나타내어지는 바와 같이
(1) 시스테인(화학식 2)의 카르복시기와 아민기를 보호기로 보호하는 단계;(단계 1)
(2) 상기 단계 1에서 제조된 화합물(화학식 4)에 카르복시기, 아민기, 할로겐 원자, 이소티오시아네이트기, 니트릴기, 히드록시기 또는 알킬기를 포함하는 알킬레이션 시약을 첨가하여 시스테인의 티올기가 치환된 중간체(화학식 5)를 제조하는 단계;(단계 2)및
(3) 상기 단계 2에서 제조된 중간체(화학식 5)에서 아민기의 보호기를 탈보호시켜 시스테인 유도체(화학식 1)를 제조하는 단계(단계 3)로 이루어진다.
(상기 반응식 2에서 R과 L은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고, P는 t-부톡시카르보닐 아미드기, 에톡시카르보닐 아미드기, 벤질옥시카르보닐 아미드기, 9-플로우레닐메톡시카르보닐 아미드기, p-메톡시카르보닐 아미드기, p-메톡시페닐기, 디페닐메틸기 또는 디페닐메틸렌기이다)
(단계 1)
단계 1은 시스테인의 카르복시기와 아민기를 보호기로 보호하는 단계이다.
카르복시기 보호는 카르복시기와 알콜의 에스테르화 반응을 통하여 카르복시기를 에스테르기로 전환시키는 것으로, 바람직하게는 메틸, 에틸 또는 t-부틸 에스테르로 전환시킨다. 상기 에스테르화 반응은 통상적인 방법으로 수행할 수 있는데, 시스테인과 알콜을 혼합한 후, 산 촉매 하에서 수행한다.
아민기 보호는 시스테인과 무수물(anhydride)의 아미드화 반응을 통하여 아민기를 아미드기로 보호하는 것으로, 아미드기는 t-부톡시카보닐 아미드기, 에톡시카보닐 아미드기, 벤질옥시카보닐 아미드기, 9-플로우레닐메톡시카보닐 아미드기 또는 p-메톡시카보닐 아미드기가 바람직하다. 상기 아미드화 반응은 통상적인 방법으로 수행할 수 있는데, 시스테인과 무수화물을 염기 조건하에서 반응시켜 수행한다. 바람직하게는 시스테인에 t-부톡시카르보닐 무수물을 반응시켜 t-부톡시카르보닐 아미드기로 전환시킨다. 그 외에 아민기의 보호기는 p-메톡시페닐기, 디페닐메틸기 또는 디페닐메틸렌기를 할 수 있다.
상기 단계 1에서 카르복시기 보호는 하기 단계 2에서 시스테인의 티올기와 결합하는 알킬레이션 시약의 반응성에 따라 생략할 수 있다.
(단계 2)
단계 2는 상기 단계 1에서 제조된 화합물에 카르복시기, 아민기, 할로겐 원자, 이소티오시아네이트기, 니트릴기, 히드록시기 또는 알킬기 등를 포함하는 알킬레이션(alkylation) 시약을 첨가하여 시스테인의 티올기가 치환된 중간체를 제조하는 단계이다. 상기 알킬레이션 시약은 카르복시기, 아민기, 할로겐 원자, 이소티오시아네이트기, 니트릴기, 히드록시기 또는 알킬기 등을 함유하는 할라이드(halide)이다. 상기 치환은 상기 단계 1에서 제조된 화합물에 알킬레이션 시약을 첨가한 후, 염기 조건하에서 수행할 수 있다. 바람직하게는 염기로서 트리에틸아민(TEA), 탄산 수소나트륨(NaHCO3)또는 탄산 칼륨(K2CO3) 등을 사용한다.
(단계 3)
단계 3은 상기 단계 2에서 제조된 중간체에서 아민기의 보호기를 탈보호시켜 시스테인 유도체를 제조하는 단계이다. 상기 탈보호 반응은 티올기에 있는 치환기를 제거하지 않는 범위에서 통상적인 방법으로 수행할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 반응식 1 또는 2에서 제조되는 시스테인 유도체에 R2-N=C=S 또는 생리 활성화 물질을 결합시키는 단계를 추가로 포함한다. 상기에서 R2은 알킬, -(CH2)mCOOH(m은 0~3의 정수이다) 또는 (o,p,m)-C6H4-Y(Y는 H, Cl, OCH3또는 COOH 이다)이고; 생리 활성화 물질은 엽산(folic acid), 비오틴(biotin), 아미노 산(amino acid), 옥테로타이드(octerotide), 뉴로텐신(neurotensin), 봄베신(bombesin), 펩타이드(peptide), 항체 및 단백질로 이루어진 군으로부터 선택된다.
상기 결합은 이소티오시아네이트기를 갖는 물질(R2-N=C=S, R2은 알킬, -(CH2)mCOOH(m은 0~3의 정수이다) 또는 (o,p,m)-C6H4-Y(Y는 H, Cl, OCH3또는 COOH이다)) 또는 생리 활성화 물질의 반응성에 따라 다양한 방법으로 수행할 수 있다. 예를 들면, 통상적인 카르복시기와 아민기의 커플링제로서, 1-하이드록시벤조트리아졸(1-Hydroxybenzotriazole, HOBt), N-에톡시카르보닐-2-에톡시-1,2-디하이드로퀴놀린(N-ethoxycarbonyl-2-ethoxy-1,2-dihydroquinoline, EEDQ), 펜타플로페놀(pentaflurophenol, PFP) 또는 테트라플루오르페놀(tetraflurophenol, TFP)의 존재하에서, 생리 활성화 물질과 시스테인 유도체(화학식 1)를 반응시킬 수 있다. 또는 시스테인 유도체(화학식 1)의 말단을 숙시닌 이미드기와 같은 활성이 있는 이탈기로 전환시킨 후, 아민기를 갖는 생리 활성화 물질과 반응시킬 수 있다.
또한, 시스테인 유도체(화학식 1)이 그 말단에 이소티오시아네이트기를 가질 경우 염기 조건(pH 9)에서 생리 활성 물질 등과 같은 아민기를 함유하고 있는 물질과 반응하여 티오 유레아(thio urea)를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은 하기 화학식 6에서 보여지는 금속 트리카보닐 착화물을 제공한다.
(상기에서, L은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고, M은 테크네튬 및 레늄으로 이루어진 군으로부터 선택된다)
상기 화학식 6의 금속 트리카보닐 착화물은 상기 화학식 1의 시스테인 유도체와 금속 트리카보닐 화합물이 결합된 금속 트리카보닐 착화물로서, 시스테인 유도체의 황, 질소 및 산소가 금속 트리카보닐 화합물과 안정한 결합을 형성하고, 혈장 안정성이 뛰어나 조영제로서 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 6의 착화물을 제조하는 방법을 제공한다.
구체적으로, 상기 화학식 6의 착화물은 상기 화학식 1의 시스테인 유도체에 금속 트리카보닐 화합물을 반응시켜 제조할 수 있다.
금속 트리카보닐 착화물을 제조하기 위해서는 시스테인의 티올의 말단이 카르복시기, 아민기, 할로겐 원자, 이소티오시아네이트기, 니트릴기, 히드록시기 또는 알킬기인 화학식 5의 화합물을 생리 활성화 물질과 반응시킨 후, 시스테인의 아민기를 보호하고 있던 보호기를 제거하여 시스테인 유도체(화학식 1)를 제조한 후 금속 트리카보닐과 반응시켜 금속트리카보닐 화합물을 제조한다(Post-labeling Method).
또한, 상기 화학식 6의 착화물은 티올기의 말단에 카르복실기 또는 아민기를 갖는 시스테인 유도체(화학식 1)에 먼저 금속 트리카보닐과 반응시켜 금속 트리카보닐 착화물을 제조한 후 R2-N=C=S 또는 생리 활성화 물질을 추가로 결합시켜 제조할 수 있다(Pre-labeling method). 상기 R2-N=C=S와 생리 활성화 물질은 상술한 바와 동일하다. 구체적으로는, 상기 화학식 6의 금속 트리카보닐 착화물에 N-히드록시숙시닌이미드(NHS, N-hydroxysuccinimide)와 같은 활성화 물질을 첨가하거나 또는 반응시에 디카르복시시클로이미드(Dicarboxycycloimide, DCC)와 같은 커플링제를 첨가하여 반응시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1의 시스테인 유도체 또는 상기 화학식 6의 착화물을 포함하는 조영제를 제공한다.
본 발명에서 제공되는 조영제는 상기 화학식 1의 시스테인 유도체, 상기 화학식 6의 착화물 그 자체 또는 이들을 포함하는 키트(kit)의 형태로 제공되어 사용될 수 있다. 상기 조영제는 시스테인 유도체 또는 금속 트리카보닐 착화물과 함께 수성 식염 매질을 포함하고 있어 정맥내 주사를 통해 투여될 수 있다. 상기 매질에는 약제학적으로 허용되는 염, 완충액 또는 방부제와 같이 통상적으로 사용되는 약제 보조물이 포함된다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다.
그러나, 본 발명이 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 시스테인 유도체의 제조 1
(단계 1)
시스테인 메틸 에스테르(5g, 29mmol)를 100ml 반응 플라스크에 넣고, 메탄올 20ml을 첨가하여 완전히 용해시켰다. 그리고 1.2 당량의 t-부톡시카보닐 무수물(tert-butoxycarbonyl anhydride, (Boc)2O)과 탄산수소나트륨 수용액을 첨가한 후, 실온에서 3 시간 동안 교반하였다. 반응이 완료되었음을 얇은 막 크로마토그래피로 확인한 후, 감압증류하여 용매를 제거하였다. 여기에 물을 넣고 디클로로메탄(Dichloromethane)을 첨가하여 3회 추출하였다. 모아진 추출 용매층을 무수 황산 마그네슘으로 건조시킨 후, 감압 농축하여 N-박-시스테인 메틸 에스테르(5.7g, 수득률:83 %)를 제조하였다.
1H NMR Data(CDCl3, ppm): δ1.50(s, 9H), 2.92(q, 2H) 3.76(s, 3H), 4.57(d, 1H)
(단계 2)
50ml 반응 플라스크에 상기 제조한 N-박-시스테인 메틸 에스테르(3 g, 12.7 mmol)를 넣고, 1.3 당량의 트리에틸아민을 첨가하였다. 용매로는 메탄올 20ml을 사용하였다. 1.3 당량의 3-브로모프로피온 산(3-bromopropionic acid)을 천천히 적가한 후 65℃에서 3 시간 동안 교반하였다. 상기 반응이 완료됨을 박막 크로마토그래피로 확인한 후, 용매를 감압하에서 증발시켰다. 여기에 물을 넣고 묽은 염산 수용액을 이용하여 pH를 약산성으로 한 후 에틸아세테이트를 첨가하여 3회 추출하였다.
모아진 유기 용매층을 무수 황산 마그네슘으로 건조시키고, 감압 농축한 후 실리카겔(Silica gel) 컬럼을 이용하여 용매 디클로로메탄 : 메탄올로 용매비율을 달리하여 순차적으로 정제하여 시스테인 유도체인 S-카르복시프로필-N-박-시스테인 메틸 에스테르(1.2g, 수득률: 31 %)를 제조하였다.
1H NMR Data(CDCl3, ppm): δ1.51(s, 9H), 2.90(q, 2H), 2.80(t, 2H), 2.59(t, 2H), 3.76(s, 3H), 4.52(d, 1H)
(단계 3)
50ml 반응 플라스크에 상기 단계 2에서 제조된 중간체인 S-카르복시프로필-N-박-시스테인 메틸 에스테르(0.50 g, 1.6 mmol)에 3 M 수산화 나트륨 수용액 3 ml을 첨가한 후 70℃에서 1시간 동안 교반한 후 pH를 중성이 될 때까지 염산 수용액을 첨가하였다. 용매를 감압하에서 증발시킨 후 트리플로오루아세트 산(Trifluoroacetic acid, TFA, 2 ml)을 첨가한 후, 실온에서 30분 동안 교반하였다. 상기 혼합액을 에틸 아세테이트(Ethyl acetate)로 추출한 후, 감압 농축하여시스테인 유도체인 S-카르복시프로필 시스테인(0.23 g, 68 %)을 제조하였다.
1H NMR Data(CDCl3, ppm): δ2.93(q, 2H), 2.80(t, 2H), 2.59(t, 2H), 4.57(d, 1H)
<실시예 2> 시스테인 유도체의 제조
(단계 1)
상기 실시예 1의 단계 1과 동일한 방법으로 N-박-시스테인 메틸 에스테르를 제조하였다.
(단계 2)
50ml 반응 플라스크에 브로모프로피온 산(Bromopropionic acid) (3g, 19.6 mmol)을 DMF에 녹인 후, 1.2 당량의 DCC(Dicyclohexylcarbodiimide)와 숙시닌산(N-hydrosuccinimide)을 첨가하고, 실온에서 2시간 동안 교반하였다. 침전물을 제거한 후 감압 농축하여 브로모프로필-히드록시숙신이미드(Bromopropyl-hydroxysuccinimide)(3.1g, 수득률:64%)를 제조하였다.
1H NMR Data(CDCl3, ppm): δ3.60(m, 2H), 3.24(t, 2H), 2.75(s, 4H)
50ml 반응 플라스크에 상기에서 제조된 N-박-시스테인 메틸 에스테르(3g, 12.7mmol)를 메탄올 15ml에 완전히 녹인 후, 1.2 당량의 트리에틸아민(TEA triethylamine)를 첨가하였다. 70℃에서 1시간 동안 1.2 당량의 메탄올 10ml에 녹아 있는 브로모프로필-히드록시숙신이미드를 천천히 적가한 후, 70℃에서 3시간 동안 교반하였다. 상기 반응이 완료됨을 박막 크로마토그래피로 확인한 후, 용매를 감압하에서 증발시켰다. 여기에 디클로로메탄과 물을 첨가하여 3회 추출하였다. 모아진 유기 용매층을 무수 황산 마그네슘으로 건조시키고, 감압 농축한 후 실리카겔(Silica gel) 컬럼을 이용하여 용매 디클로로메탄 : 메탄올로 용매 비율을 달리하여 순차적으로 정제하여 시스테인 유도체인 S-프로필숙시닌이미드-N-박-시스테인 메틸 에스테르( 2.2 g, 수득률 : 43 %)를 제조하였다.
1H NMR Data(CDCl3, ppm): δ1.56(s, 9H), 2.30(m, 2H), 2.83(s, 4H), 2,90(q, 2H), 3.54(t, 2H), 3.73 (s, 3H), 4.50(d, 1H)
<실시예 3> 시스테인 유도체의 제조
(단계 1)
시스테인(10 g, mmol)을 100ml 반응 플라스크에 넣고, 메탄올 35ml를 첨가하여 완전히 용해시켰다. 그리고 1.3 당량의 터트-부톡시카르보닐 무수물과 1.2 당량의 트리에틸아민을 각각 첨가한 후, 실온에서 4 시간 동안 교반하였다. 반응이 완료되었음을 얇은 막 크로마토그래피로 확인한 후, 용매를 감압하에서 증발시켰다. 여기에 물을 넣고 pH가 중성이 될 때까지 묽은 염산 수용액을 첨가하였다. 혼합액에 디클로로메탄을 첨가하여 3 회 추출하였다. 모아진 추출 용매층을 무수 황산 마그네슘으로 건조시킨 후, 감압 농축하여 아민기가 박으로 보호된 N-박-시스테인( 14.2 g, 수득률 : 78 %)을 제조하였다.
1H NMR Data(CDCl3, ppm) : δ1.48(s, 9H), 2.89(q, 2H), 4.54(d, 1H)
(단계 2)
50ml 반응 플라스크에 상기 단계 1에서 제조한 N-박-시스테인(5 g, 22.7 mmol)을 넣고, 메탄올 15ml에 녹인 후 1.2 당량의 트리에틸아민을 첨가하였다. 65 ℃에서 30분 동안 메탄올 10 ml에 분산된 1.3 당량의 브로모프로필 프탈리미드(bromopropyl phthalimide)를 넣은 후 65℃에서 3 시간 동안 교반하였다. 반응이 완료되었음을 박막 크로마토그래피로 확인한 후, 용매를 감압하에서 증발시켰다. 여기에 물을 넣고 pH가 중성이 될 때까지 묽은 염산 수용액을 첨가하였다. 상기 혼합액에 디클로로메탄을 첨가하여 3회 추출하였다.
모아진 추출 용매층을 무수 황산 마그네슘으로 건조시키고, 감압 농축한 후 실리카겔(Silica gel) 컬럼을 이용하여 용매 디클로로메탄 : 메탄올로 용매의 비율을 달리하여 순차적으로 정제하여 시스테인 유도체인 S-프로필 프탈리미드-N-박-시스테인(3.9g, 수득률:42%)을 제조하였다.
1H NMR Data (CDCl3, ppm): δ7.85(m, 2H), 7.74(m, 2H), 3.82(t, 2H), 3.44(t, 2H), 2.31(m, 2H), 1.50(s, 9H), 2.88(q, 2H), 4.51(d, 1H)
50ml 반응 플라스크에 상기 제조한 S-프로필 프탈리미드-N-박-시스테인(2 g, mmol)을 넣고 에탄올로 녹인 후, 1.2 당량의 히드라진(hydrazine hydrate)을 첨가하고, 80℃에서 1시간 동안 교반하였다. 상기 반응의 진행에 따라 흰색 침전이 발생함을 확인 한 후, 여과하여 차가운 에탄올로 세척하고, 용매를 감압 건조하여 시스테인 유도체인 S-프로필아민-N-박-시스테인(0.86g, 수득률: 67%)을 제조하였다.
1H NMR Data (CDCl3, ppm): δ3.78(t, 2H), 3.42(t, 2H), 2.33(M, 2H), 1.51(s, 9H), 2.90(q, 2H), 4.52(d, 1H)
<실시예 4> 시스테인 유도체의 제조
(단계 1)
상기 실시예 1의 단계 1과 동일한 방법을 수행하여 N-박-시스테인 메틸 에스테르를 제조하였다.
(단계 2)
50ml 반응 플라스크에 상기 제조한 N-박-시스테인 메틸 에스테르(3 g, 12.8 mmol)를 넣고, 1.2 당량의 트리에틸아민을 첨가하였다. 65℃에서 1시간 동안 1.3 당량의 1,3-디브로모프로판(1,3-dibromopropane)을 천천히 적가한 후, 65℃에서 3시간 동안 교반하였다. 이 경우 용매는 메탄올을 사용하였다. 상기 반응이 완료됨을 박막 크로마토그래피로 확인한 후, 용매를 감압하에서 증발시켰다. 여기에 물을 넣고 혼합액의 pH가 중성이 될 때까지 묽은 염산 수용액을 첨가하였다. 상기 혼합액에 디클로로메탄을 첨가하여 3회 추출하였다. 모아진 유기 용매층을 무수 황산 마그네슘으로 건조시키고, 감압 농축한 후 실리카겔(Silica gel) 컬럼을 이용하여 용매 디클로로메탄:메탄올로 용매의 비율을 달리하여 순차적으로 정제하여 시스테인 유도체인 S-브로모 프로필-N-박-시스테인 메틸 에스테르(1.0 g, 수득률: 23%)를 제조하였다.
1H NMR Data (CDCl3, ppm): δ3.76 ~ 2.40(m, 6H), 1.48(s, 9H), 2.92(q, 2H), 4.51(d, 1H), 3.72(s, 3H)
<실시예 5> 시스테인 유도체의 제조
(단계 1과 단계 2)
상기 실시예 4의 단계 1과 단계 2를 동일한 방법으로 수행하여 S-브로모프로필-N-박-시스테인 메틸 에스테르를 제조하였다.
(단계 3)
50ml 반응 플라스크에 상기 제조한 S-브로모프로필-N-박-시스테인 메틸 에스테르(0.5 g, 1.46 mmol)를 넣고, 아세톤 10ml으로 녹인 후 2 당량의 포타슘 티오시아네이트(potassium thiocyanate, KSCN)을 녹인 아세톤 5ml을 -5 ℃에서 적가하고, -5 ℃에서 3시간 동안 교반하였다. 침전물인 포타슘 브로마이드(Potassium bromide)를 필터하여 제거한 후 이 아세톤을 제거하여 시스테인 유도체인 S-프로필-이소티오시아네이트 N-박-시스테인 메틸 에스테르(S-propyl-isothiocyanate N-Boc-cysteine methyl ester)를 제조하였다.
FT-IR (KBr)
NCS : 2057 cm-1
<실시예 6> 시스테인 유도체의 제조
(단계 1과 단계 2)
상기 실시예 3의 단계 1과 단계 2를 수행하여 S-프로필아민-N-박-시스테인을 제조하였다.
(단계 3)
비오틴(0.5 g, 2 mmol)을 DMSO 에 녹인 후 1.2 당량의 디카르복시시클로이미드(Dicarboxycycloimide, DCC)와 N-히드록시숙시닌이미드(N-hydroxysuccinimide)를 각각 넣은 후, 실온에서 3시간 동안 교반시켰다. 침전물을 제거한 후, 상기 용액을 정제 없이 다음 반응에 사용하였다.
상기 용액에 상기에서 제조된 S-프로필아민-N-박-시스테인(0.45 g, 1.6 mmol)을 첨가한 후 묽은 수산화 나트륨 수용액으로 pH를 8~9로 조절하고, 실온에서 4시간 교반 시켰다. 이 용액에 묽은 염산 수용액을 첨가하여 2시간 동안 교반하여염산염화(Hydrochloride salt)시킨 후 물과 에틸아세테이트로 추출한 후 유기 용매층을 무수황산 마그네슘으로 건조시키고 감압 농축하여 시스테인 유도체인 S-프로필비오틴-N-박-시스테인(0.43 g, 수득율:53 %)을 제조하였다.
1H NMR Data(CDCl3, ppm): δ4.59(m, 1H), 4.44(m, 1H), 2.78(m, 2H), 3.19(m, 1H), 1.62 ~ 1.26(m, 8H), 3.76 ~ 2.30(m, 6H), 1.48(s, 9H), 2.86(q, 2H), 4.48(d, 1H)
<실시예 7> 시스테인 유도체의 제조
(단계 1과 단계 2)
상기 실시예 2의 단계 1과 2를 수행하여 S-프로필숙시닌이미드-N-박-시스테인 메틸 에스테르를 제조하였다.
(단계 3)
차광된 50ml 반응 플라스크에 엽산(folic acid)(5 g, 10.5 mmol)을 넣고, DMSO를 첨가하여 완전히 녹였다. 상기 반응물에 1.1 당량의 DCC와 N-히드록시숙시닌이미드를 각각 천천히 넣은 후, 실온에서 3 시간 동안 교반시켰다. 침전물을 제거한 후, 상기 용액을 정제 없이 다음 반응에 사용하였다. 상기 용액에 히드라진 수화물(Hydrazine hydrate)(200 ul)를 첨가한 후, 실온에서 4시간 동안 교반시켰다. 0.5 N 염산 수용액을 첨가하여 염산 염화(Hydrochloride salt)시킨 후 아세토니트릴:디에틸에테르(1:1)로 침전 시켰다. 침전물을 여과한 후 디에틸에테르와 에탄올을 이용하여 세척한 후 감압하에서 건조하여 DEAE(diethylamine ethyl) 컬럼을 이용하고 암모늄 탄산수소나트륨 용매로 추출하여 엽산-히드라진(folate-hydrazine)(2.5 g, 수득률 48 %)을 제조하였다.
상기에서 제조한 S-프로필숙시닌이미드-N-박-시스테인 메틸 에스테르(1 g, mmol)를 50ml 반응 플라스크에 넣고, 메탄올을 첨가하여 완전히 녹였다. 반응 용액에 1.2 당량의 엽산-히드라진을 물에 녹인 용액을 첨가한 후 수산화나트륨 수용액으로 pH가 8 ~ 9가 될 때까지 첨가한 후, 실온에서 2 시간 동안 교반하였다. 상기 반응이 완료됨을 확인한 후 용매를 감압하에서 증발시켰다. 여기에 물을 넣고 혼합액의 pH가 산성이 될 때까지 묽은 염산 수용액을 첨가하였다. 상기 용액에 디클로로메탄을 첨가하여 3회 추출하였다. 모아진 추출 유기 용매층을 무수 황산 마그네슘으로 건조시키고, 감압 농축하여 S-엽산-프로필 히드라자이드-N-박-시스테인 메틸 에스테르(0.60 g, 수득률:35 %)를 제조하였다.
1H NMR Data (CDCl3, ppm): δ2.01~2.32(m, 2H), 3.10~3.44(d, 6H), 4.32~4.89(m, 3H), 6.72 ~7.59(d, 4H), 8.50(s, 1H), 1.51(s, 9H), 2.30(m, 2H),2.83(q, 2H), 3.32(t, 2H), 3.67 (s, 3H), 4.53(d, 1H)
(단계 4)
50ml 반응 플라스크에 상기 단계 3에서 제조된 S-엽산-프로필 히드라자이드-N-박-시스테인 메틸 에스테르(0.5 g, 0.6 mmol)에 트리플로우르 아세트산(TFA, 3 ml)을 첨가한 후, 실온에서 30분 동안 교반하였다. 용매를 감압하에서 증발시킨 후 3M 수산화 나트륨 수용액 3ml을 첨가하고, 70 ℃에서 1시간 동안 교반한 시켰다. 상기 혼합 용액에 pH를 산성이 될 때까지 염산 수용액을 첨가 한 후 에틸아세테이트로 추출한 후, 감압 농축하여 시스테인 유도체인 S-엽산-프로필 히드라자이드-시스테인(0.24 g, 수득율: 56 %)을 제조하였다.
<실시예 8> 시스테인 유도체의 제조
(단계 1과 단계 2)
상기 실시예 5의 단계 1과 단계 2를 수행하여 S-프로필 이소티오시아네이트 N-박-시스테인 메틸 에스테르를 제조하였다.
(단계 3)
상기 제조된 S-프로필 이소티오시아네이트 N-박-시스테인 메틸 에스테르를 50ml 반응 플라스크에 넣고, 메탄올을 첨가하였다. 반응 용액에 1.2 당량의 부틸아민(0.20 g, 2.5 mmol)을 첨가한 후 수산화나트륨 수용액으로 pH가 9 ~ 9.5가 될 때까지 첨가하고, 실온에서 2 시간 동안 교반하였다. 상기 반응이 완료됨을 확인한 후 용매를 감압하에 제거하였다. 상기 혼합액의 물을 넣고 pH가 산성이 될 때까지 묽은 염산 수용액을 첨가한 후 에틸 아세테이트를 첨가하여 3회 추출하였다. 모아진 추출 용매층을 무수 황산 마그네슘으로 건조시키고, 감압 농축하여 S-부틸-N-박-시스테인 메틸 에스테르 티오 유레아(0.26 g, 수득률:31%)를 제조하였다.
H-1 NMR Data (CDCl3, ppm): δ3.75(m, 2H), 1.80(m, 2H), 1.45(m, 2H), 0.90(t, 3H), 1.47(s, 9H), 2.23(m, 2H), 2.80(q, 2H), 3.27(t, 2H), 3.65 (s, 3H), 4.49(d, 1H)
(단계 4)
상기 실시예 1의 단계 3과 동일한 방법으로 S-부틸-N-박-시스테인 메틸 에스테르 티오 유레아를 이용하여 시스테인 유도체인 S-부틸-시스테인 티오 유레아( 0.09 g, 0.21 mmol )를 제조하였다.
<실시예 9> 시스테인 유도체의 제조
(단계 1과 단계 2)
상기 실시예 5의 단계 1과 단계 2를 수행하여 S-프로필-이소티오시아네이트 N-박-시스테인 메틸 에스테르를 제조하였다.
(단계 3)
상기 실시예 5와 동일한 방법으로 제조된 S-프로필-이소티오시아네이트 N-박-시스테인 메틸 에스테르를 50ml 반응 플라스크에 넣고, 메탄올을 첨가하여 완전히 녹였다. 반응 용액에 1.2 당량의 트리글리신(triglycine)을 첨가한 후 pH가 9 ~ 9.5가 될 때까지 수산화 나트륨 수용액을 첨가하고, 실온에서 2 시간 동안 교반하였다. 상기 반응이 완료됨을 확인한 후 용매를 감압하에 제거하였다. 상기 혼합액의 물을 넣고 pH가 산성이 될 때까지 묽은 염산 수용액을 첨가한 후 에틸 아세테이트를 첨가하여 3회 추출하였다. 모아진 추출 용매층을 무수 황산 마그네슘으로 건조시키고, 감압 농축하여 S-트리글리신-N-박-시스테인 메틸 에스테르 티오 유레아(0.27 g, 0.5 mmol)를 제조하였다.
1H NMR Data (CDCl3, ppm): δ3.78(m, 4H), 1.85(d, 2H), 1.51(s, 9H),2.30(m, 2H), 2.89(q, 2H), 3.31(t, 2H), 3.71 (s, 3H), 4.49(d, 1H)
(단계 4)
상기 실시예 1의 단계 3과 동일한 방법으로 실시하여 시스테인 유도체인 S-프로필 트리글리신-시스테인 티우 유레아( 0.19 g, 0.46 mmol)를 제조하였다.
<실시예 10> 시스테인 유도체의 제조
(단계 1과 단계 2)
상기 실시예 4의 단계 1과 2를 동일한 방법으로 수행하여 S-브로모프로필-N-박-시스테인 메틸 에스테르를 제조하였다.
(단계 3)
50ml 반응 플라스크에 상기 제조한 S-브로모프로필-N-박-시스테인 메틸 에스테르(0.25 g, 0.72 mmol)를 넣고, 메탄올 10ml에 녹인 후 1.2 당량의 트리에틸아민를 첨가하였다. 65℃에서 1시간 동안 메탄올에 녹아 있는 1.2 당량의 2-니트로이미다졸(2-nitroimidazole)을 천천히 적가한 후, 65℃에서 4시간 동안 교반하였다. 상기 반응이 완료됨을 박막 크로마토그래피로 확인한 후, 용매를 감압하에서 증발시켰다. 여기에 물을 넣고 혼합액의 pH가 중성이 될 때까지 묽은 염산 수용액을 첨가하였다. 상기 혼합액에 디클로로메탄을 첨가하여 3회 추출하였다. 모아진 유기 용매층을 무수 황산 마그네슘으로 건조시키고, 감압 농축한 후, 실리카겔(Silica gel) 컬럼을 이용하여 용매 디클로로메탄 : 메탄올로 용매의 비율을 달리하여 순차적으로 정제하여 S-프로필-니트로이미다졸-N-박-시스테인 메틸 에스테르(0.10 g, 수득률 : 36 % )를 제조하였다.
1H NMR Data(CDCl3, ppm): δ5.56(d, 1H), 8.37(d, 1H), 1.50(s, 9H), 2.25(m, 2H), 2.90(q, 2H), 3.32(t, 2H), 3.68 (s, 3H), 4.43(d, 1H)
(단계 4)
상기 실시예 1의 단계 3과 동일한 방법으로 실시하여 시스테인 유도체인 S-프로필-니트로이미다졸-시스테인( 0.04 g, 0.14 mmol)을 제조하였다.
<실시예 11> 방사성 금속 트리카보닐 착화물의 제조
S-메틸 시스테인을 500㎕ 포스페이트 버퍼 용액(pH=7.4) (10-3M)에 녹였다.녹인 용액에 2mCi의 [99mTc(CO)3(H2O)3 +]을 주입한 후, 75℃에서 30분 동안 반응시켰다. 생성된 착물은 HPLC로 분리하여 분석하였다.
HPLC 분석 방법은 다음과 같다. Waters HPLC에 μBondapak C-18 역상 컬럼(3.9 ×300 mm, 10 μm, waters)이 장착된 2개의 펌프를 이용하여 용매 0.05M 트리에틸암모늄 포스페이트 완충용액(triethylammonium phosphate, TEAP, pH = 2.25)(이하, "용매 A"라고 함)과 메탄올(이하, "용매 B"라고 함)을 이용하여 분석하였다.
용매의 조건은 0 ~ 3 분 까지 용매 A를 100 %로 흘려보냈으며 3 ~ 9분까지 75 % 용매 A 및 25 % 용매 B로 전환후 9~20분까지는 66 % 용매 A 및 34 % 용매 B에서 100 % 용매 B로 선형 농도 구배 시스템으로 흘려보냈다. 이러한 조건에서 약 2분 동안 유지시킨 후 2분 후에는 100 % 용매 A로 전환시켰다. 이때 용매의 흐름속도는 1 ml /min로 유지시켰다.
또한, 컬럼의 상태를 빠르게 평형화시키기 위하여 다음 5분 동안을 2분은 용매의 속도를 2 ml/min로 다음 3분 동안은 이전의 용매 흐름속도로 유지시켰다.
HPLC Data :
[99mTc(CO)3]-COMPLEX : 14.3 min
<실시예 12 > 금속 트리카보닐 착화물의 제조
S-메틸 시스테인(13.5 mg, 1 mmol)을 물에 녹이고, 여기에 1당량의 테트라에틸암모늄 히드록사이드(TetraethylamMonium hydroxide)를 넣은 후, 물에 녹인 (NEt4)2[Re(CO)3Br3] (80 mg, 1 mmol)을 주입하고, 50℃에서 3 시간 동안 교반하면서 반응시켰다. 생성된 착물은 HPLC로 분리하여 분석하였다.
HPLC 분석 방법은 상기 실시예 11에서 실시한 방법과 동일하게 수행하였다.
FT-IR(cm-1)
(Re[(C≡O)3]: 2029, 1893
[(C=OO)]Re :1650
HPLC
[Re(CO)3Br3] : 4.0 min
[Re(CO)3]-COMPLEX : 16.5 min
<실시예 13> 방사성 금속 트리카보닐 착화물의 제조
S-카르복시메틸 시스테인을 500㎕ 포스페이트 버퍼 용액(pH=7.4)(10-3M)에 녹였다. 녹인 용액에 2mCi의 [99mTc(CO)3(H2O)3 +]을 주입한 후, 75℃에서 30분 동안 반응시켰다. 생성된 착물은 HPLC로 분리하여 분석하였다.
HPLC 분석 방법은 상기 실시예 11에서 실시한 방법과 동일하게 수행하였다.
HPLC Data
[99mTc(CO)3]-COMPLEX : 11.4 min
<실시예 14 > 금속 트리카보닐 착화물의 제조
S-카르복시메틸 시스테인(17.9 mg, 1 mmol)을 물에 녹여, 여기에 1당량의 테트라에틸암모늄 히드록사이드를 넣은 후, 물에 녹인 (NEt4)2[Re(CO)3Br3] (80 mg, 1 mmol)을 주입하고, 50℃에서 3 시간동안 교반하면서 반응시켰다. 생성된 착물은 HPLC로 분리하여 분석하였다.
HPLC 분석 방법은 상기 실시예 11에서 실시한 방법과 동일하게 수행하였다.
FT-IR(cm-1)
(Re[(C≡O)3]: 2027, 1894
[(C=OO)]Re:1632
HPLC
[Re(CO)3Br3] : 4.1 min
[Re(CO)3]-COMPLEX : 11.8 min
<실시예 15> 방사성 금속 트리카보닐 착화물의 제조
상기 실시예 1로부터 제조된 S-카르복시프로필 시스테인을 500㎕ 포스페이트 버퍼 용액(pH=7.4) (10-3M)에 녹였다. 녹인 용액에 2mCi의 [99mTc(CO)3(H2O)3 +]을 주입한 후, 75℃에서 30분 동안 반응시켰다. 생성된 착물은 HPLC로 분리하여 분석하였다.
HPLC 분석 방법은 상기 실시예 11에서 실시한 방법과 동일하게 수행하였다.
HPLC Data
[99mTc(CO)3]-COMPLEX : 18.2 min
<실시예 16 > 금속 트리카보닐 착화물의 제조
상기 실시예 1로부터 제조된 S-카르복시프로필 시스테인( 20 mg, 1 mmol)을 물에 녹이고, 여기에 1당량의 테트라에틸암모늄 히드록사이드를 넣은 후, 물에 녹인 (NEt4)2[Re(CO)3Br3] (80 mg, 1 mmol)을 주입하고, 50℃에서 3 시간동안 교반하면서 반응시켰다. 생성된 착물은 HPLC로 분리하여 분석하였다.
HPLC 분석 방법은 상기 실시예 11에서 실시한 방법과 동일하게 수행하였다.
FT-IR(cm-1)
(Re[(C≡O)3]: 2016, 1888
[(C=OO)]Re : 1636
HPLC
[Re(CO)3Br3] : 4.0 min
[Re(CO)3]-COMPLEX : 21.8 min
<실시예 17> 방사성 금속 트리카르보닐 착화물의 제조
상기 실시예 3으로부터 제조된 S-프로필아민 시스테인을 500㎕ 포스페이트 버퍼 용액(pH=7.4) (10-3M)에 녹였다. 녹인 용액에 2mCi의 [99mTc(CO)3(H2O)3 +]을 주입한 후, 75℃에서 30분 동안 반응시켰다. 생성된 착물은 HPLC로 분리하여 분석하였다.
HPLC 분석 방법은 상기 실시예 11에서 실시한 방법과 동일하게 수행하였다.
HPLC Data
[99mTc(CO)3]-COMPLEX : 16.5 min
<실시예 18 > 금속 트리카보닐 착화물의 제조
상기 실시예 3으로부터 제조된 S-프로필아민 시스테인(17.9 mg, 1 mmol)을 물에 녹이고, 여기에 1당량의 테트라에틸암모늄 히드록사이드를 넣은 후, 물에 녹인 (NEt4)2[Re(CO)3Br3] (80 mg, 1 mmol)을 주입하고, 50℃에서 3 시간동안 교반하면서 반응시켰다. 생성된 착물은 HPLC로 분리하여 분석하였다.
HPLC 분석 방법은 상기 실시예 11에서 실시한 방법과 동일하게 수행하였다.
FT-IR(cm-1)
(Re[(C≡O)3]: 2009, 1881
[(C=OO)]Re : 1630
HPLC
[Re(CO)3Br3] : 4.3 min
[Re(CO)3]-COMPLEX : 17.7 min
<실시예 19> 방사성 금속 트리카보닐 착화물의 제조
상기 실시예 6으로부터 제조된 S-프로필비오틴 시스테인을 500㎕ 포스페이트 버퍼 용액(pH=7.4) (10-3M)에 녹였다. 녹인 용액에 2mCi의 [99mTc(CO)3(H2O)3 +]을 주입한 후, 75℃에서 30분 동안 반응시켰다. 생성된 착물은 HPLC로 분리하여 분석하였다.
HPLC 분석 방법은 상기 실시예 11에서 실시한 방법과 동일하게 수행하였다.
HPLC Data
[99mTc(CO)3]-COMPLEX : 21.8 min
<실시예 22 > 금속 트리카보닐 착화물의 제조
상기 실시예 6으로부터 제조된 S-프로필비오틴 시스테인( 40 mg, 1 mmol)을 물에 녹이고, 여기에 1당량의 테트라에틸암모늄 히드록사이드를 넣은 후, 물에 녹인 (NEt4)2[Re(CO)3Br3] (80 mg, 1 mmol)을 주입하고, 50℃에서 3 시간동안 교반하면서 반응시켰다. 생성된 착물은 HPLC로 분리하여 분석하였다.
HPLC 분석 방법은 상기 실시예 11에서 실시한 방법과 동일하게 수행하였다.
FT-IR(cm-1)
(Re[(C≡O)3]: 2002, 1875
[(C=OO)]Re : 1631
HPLC
[Re(CO)3Br3] : 3.89 min
[Re(CO)3]-COMPLEX : 21.3 min
<실험예 1> 본 발명에 따른 금속 트리카보닐 착화물의 농도에 따른 표지 수율
농도에 따른 표지 효율을 알아보기 위하여 4가지의 시스테인 유도체인 S-메틸 시스테인, S-카르복시메틸 시스테인, S-카르복시프로필 시스테인 및 S-프로필 아민 시스테인의 농도에 따른 [99mTc(CO)3(H2O)3]+의 표지 수율을 HPLC로 확인하였다.
표지 수율 측정을 위해서는 상기 포스페이트 완충 용액(pH = 7.4) 속의 [99mTc(CO)3(H2O)3]+50 ㎕를 이용하였다. 일정한 농도를 얻기 위하여, 총 부피는 500 ㎕가 되도록 하고 각 시스테인 유도체의 농도는 10-3~ 10-8M 까지 제조하였다.
표지를 위하여 상기 포스페이트 완충 용액(pH = 7.4) 속의 [99mTc(CO)3(H2O)3]+50 ㎕와 상기 시스테인 유도체를 75℃에서 30분 동안 반응시킨후 얼음수조에서 냉각시켰다. 각 농도에 따른 표지수율은 HPLC를 이용하여 확인 하였으며, HPLC 분석 방법은 상기 실시예 11에서 실시한 방법과 동일하게 수행하였다.
그 결과는 도 1에 나타내었다.
도 1에서 보여지는 바와 같이 티올기가 치환된 시스테인 유도체의 경우 10-5M 이상의 농도에서는 90 % 이상의 높은 수율을 나타내고 있음을 알 수 있으며, 50 % 표지수율을 나타내는 농도는 약 3.2 x 10-6M 정도에서 확인 할 수 있다.
<실험예 2> 본 발명에 따른 금속 트리카보닐 착화물의 혈장 안정성 실험
상기 실시예 11, 13, 15, 17 및 19으로부터 제조된 착화물을 각각 생리 식염수에 녹여 농도 37 MBq/ml의 실험 용액을 제조하였다. 그 중 각각 25 ㎕를 취하여 인체 혈장(시그마) 475 ㎕에 주입한 후 37℃에서 24시간 동안 배양하였다. 각각 0.5, 1, 2, 4 및 24 시간이 경과한 후, 용액 부분을 취하고 얇은 막 크로마토그래피를 수행하였다. 전개 용매는 메탄올과 진한 염산을 99:1로 혼합한 용액을 사용하였다.
취한 용액을 전개시켰을 때, 전개된 부분에 나타나는 것은 표지된 착화물이며, 원점에 나타나는 것은 혈장 단백질과 반응한 착화물이다. 이들은 HPLC를 통해 확인하였다. HPLC 분석 방법은 상기 실시예 11에서 실시한 방법과 동일하게 수행하였다. 또한, 혈장 단백 결합율은 동위원소의 TLC 스캐너(instant thin layerchromatography scanner, EG & G Berthold linear analyzer)를 이용하여 측정하였다.
그 결과는 표 1 에 나타내었다. 하기 표 1에는 24시간 경과후, 혈장 단백 결합율을 기재하였다.
시료 HPLC (Rf) 혈장 단백 결합율(%)
S-메틸 시스테인 14.3 3.8
S-카르복시메틸 시스테인 11.4 7.0
S-카르복시프로필 시스테인 18.2 8.2
S-프로필아민 시스테인 16.5 9.7
S-프로필비오틴 시스테인 21.8 5.1
상기 표 1에서 보여지는 바와 같이 혈장 단백질과 반응한 착화물이 초기 30분에는 1 % 정도에 불과하였으며, 24 시간이 경과한 후에도 10% 이하로 유지됨을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 착화물은 높은 혈장 안정성을 유지하고 있음을 알 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 시스테인 유도체는 질소, 산소 및 황을 포함하는 트리덴테이트 킬레이트화제로서, 방사선 핵종과의 결합력이 뛰어나고 티올기가 반응성이 뛰어난 기능기로 치환되어 있어 이목적용 킬레이트화제로서 사용할 수 있다. 또한, 이와 금속 트리카보닐 화합물이 결합된 금속 트리카보닐 착화물은 혈장 안정성이 뛰어난 조영제로서 사용할 수 있다.

Claims (12)

  1. 방사선 핵종과 결합력이 뛰어나고, 생리 활성화 물질과 쉽게 결합할 수 있는 기능기를 포함하고 있는 킬레이트제인 것을 특징으로 하는 하기 화학식 1로 표시되는 시스테인 유도체.
    <화학식 1>
    상기 화학식 1에서, R은 수소, 메틸, 에틸 및 t-부틸로 이루어진 군으로부터 선택되고, Z는 터트-부톡시 카르보닐 또는 수소이고, L은 그 말단이 카르복시기, 아민기, 할로겐 원자, 이소티오시아네이트기, 니트릴기, 히드록시기 또는 알킬기인 분자단으로서, 구체적으로 상기 화학식 1의 L은
    ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;및로 이루어진 군으로부터 선택된다.
    (상기에서 X는 H, Cl, Br 또는 OH 이고; q은 0∼6의 정수이고; p은 1∼5의 정수 이고; R1은 H, CH3또는 C2H5이고; R2는 알킬, -(CH2)mCOOH(m은 0~3의 정수 이다) 또는 (o,m,p)-C6H4-Y(Y는 H, Cl, OCH3또는 COOH)이고; 및 NH-G의 G는 아미노산, 옥테로타이드(octereotide), 뉴로텐신(neurotensin), 봄베신(bombesin), 단백질 및 항체로 이루어진 군으로부터 선택된다)
  2. 제 1항에 있어서, 상기 화학식 1의 L이
    ;;;;;;;및
    로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 시스테인 유도체.
    (상기에서 q와 X는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다)
  3. 하기 반응식 1에서 나타내어지는 바와 같이
    (1) 시스테인(화학식 2)의 카르복시기(-COOH)를 에스테르(-COOR) 형태로, 아민기(-NH2)를 -NHBoc 형태로 변형시키는 단계(단계 1); 및
    (2) 상기 단계 1에서 제조한 화합물(화학식 3)에 카르복시기, 아민기, 할로겐 원자, 이소티오시아네이트기, 니트릴기, 히드록시기 또는 알킬기를 포함하는 알킬레이션 시약을 첨가하여 시스테인 유도체(화학식 1)를 제조하는 단계(단계 2)로 이루어지는 제 1항의 시스테인 유도체를 제조하는 방법.
    <반응식 1>
    (상기에서 R과 L은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다)
  4. 하기 반응식 2에서 나타내어지는 바와 같이
    (1) 시스테인(화학식 2)의 카르복시기와 아민기를 보호기로 보호하는 단계;(단계 1)
    (2) 상기 단계 1에서 제조된 화합물(화학식 4)에 카르복시기, 아민기, 할로겐 원자, 이소티오시아네이트기, 니트릴기, 히드록시기 또는 알킬기를 포함하는 알킬레이션 시약을 첨가하여 시스테인의 티올기가 치환된 중간체(화학식 5)를 제조하는 단계;(단계 2)및
    (3) 상기 단계 2에서 제조된 중간체(화학식 5)에서 아민기의 보호기를 탈보호시켜 시스테인 유도체(화학식 1)를 제조하는 단계(단계 3)로 이루어지는 제 1항의 시스테인 유도체를 제조하는 방법.
    <반응식 2>
    (상기 반응식 2에서 R과 L은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고, P는 t-부톡시카르보닐 아미드기, 에톡시카르보닐 아미드기, 벤질옥시카르보닐 아미드기, 9-플로우레닐메톡시카르보닐 아미드기, p-메톡시카르보닐 아미드기, p-메톡시페닐기, 디페닐메틸기 또는 디페닐메틸렌기이다)
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 반응식 1 또는 2에서 제조되는 시스테인 유도체에 R2-N=C=S(R2은 알킬, -(CH2)mCOOH(m은 0~3의 정수이다) 또는 (o,p,m)-C6H4-Y(Y는 H, Cl, OCH3또는 COOH 이다) 또는 생리 활성화 물질을 결합시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1항의 시스테인 유도체를 제조하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 생리 활성화 물질이 엽산, 비오틴, 아미노 산, 옥테로타이드, 뉴로텐신, 봄베신, 펩타이드, 항체 및 단백질로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 제 1항의 시스테인 유도체를 제조하는 방법.
  7. 화학식 6으로 표시되는 금속 트리카보닐 착화물.
    <화학식 6>
    (상기 화학식 6에서, L은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고, M은 테크네튬 및 레늄으로 이루어진 군으로부터 선택된다)
  8. 제 1항의 시스테인 유도체에 금속 트리카보닐 화합물을 반응시켜 금속 트리카보닐 착화물을 제조하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 금속 트리카보닐 착화물에 R2=N=C=S 또는 생리 활성화 물질을 결합시키는 단계를 추가로 포함하며, 상기에서 R2은 알킬; -(CH2)qCOOH 상기에서 q는 0, 1 또는 2이고; 또는 (o,p,m)-C6H4-Y 이고, Y는 H, Cl, OCH3또는COOH인 것을 특징으로 하는 금속 트리카보닐 착화물을 제조하는 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 생리 활성화 물질이 엽산, 비오틴, 아미노산, 옥테로타이드, 뉴로텐신, 봄베신, 펩타이드, 항체 및 단백질로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 시스테인 유도체의 제조 방법.
  11. 제 1항의 시스테인 유도체를 포함하는 조영제.
  12. 제 7항의 금속 트리카보닐 착화물을 포함하는 조영제.
KR1020030053095A 2003-07-31 2003-07-31 시스테인 유도체 및 이를 이용한 금속 트리카보닐 착화물,이들의 제조 방법 및 이들을 포함하는 조영제 KR100567001B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030053095A KR100567001B1 (ko) 2003-07-31 2003-07-31 시스테인 유도체 및 이를 이용한 금속 트리카보닐 착화물,이들의 제조 방법 및 이들을 포함하는 조영제

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030053095A KR100567001B1 (ko) 2003-07-31 2003-07-31 시스테인 유도체 및 이를 이용한 금속 트리카보닐 착화물,이들의 제조 방법 및 이들을 포함하는 조영제

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050014454A true KR20050014454A (ko) 2005-02-07
KR100567001B1 KR100567001B1 (ko) 2006-04-04

Family

ID=37225587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030053095A KR100567001B1 (ko) 2003-07-31 2003-07-31 시스테인 유도체 및 이를 이용한 금속 트리카보닐 착화물,이들의 제조 방법 및 이들을 포함하는 조영제

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100567001B1 (ko)

Also Published As

Publication number Publication date
KR100567001B1 (ko) 2006-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5574140A (en) Hydrazino-type N2 S2 chelators
CA1328147C (en) Metal-radionuclide-labeled proteins and glycoproteins for diagnosis and therapy
AU700772B2 (en) Peptide derived radionuclide chelators
JPH07506086A (ja) 撮像用テクネチウム−９９ｍ標識ペプチド
EP0420934B1 (en) Bifunctional coupling agents and radionuclide labeled compositions prepared therefrom
JP2552714B2 (ja) ８−ヒドロキシキノリン単位からなる多座キレート化剤
CA1331450C (en) Diethylenetriamine pentaacetic acid derivatives
HUT73665A (en) Bifunctional-chelating agents braked with calcogene atoms, pharmaceutical compositions containing them , and use of these compositions in radio- diagnosis and radiotherapy
US6017511A (en) Glycopeptide-chelator conjugates
Baishya et al. Synthesis and Evaluation of Technetium‐99m‐Labeled Bioreductive Pharmacophores Conjugated with Amino Acids and Peptides for Tumor Imaging
EP3554559B1 (en) Method for labeling of sensitive and thermosensitive targeting biomolecules with technetium based compounds
JP6410339B2 (ja) 放射性核種標識オクトレオチド誘導体
KR100567001B1 (ko) 시스테인 유도체 및 이를 이용한 금속 트리카보닐 착화물,이들의 제조 방법 및 이들을 포함하는 조영제
US6488909B1 (en) Chelating agents as well as their tricarbonyl complexes with technetium and rhenium
US5858327A (en) Hydrazino-type N2 S2 radionuclide chelating compounds
AU698824B2 (en) Technetium-sulphonamide complexes, their use, pharmaceutical agents containing the latter, as well as process for the production of the complexes and agents
EP0659764B1 (en) Peptides modified by the phosphine group for marking with 99mTC and 186-188Re or paramagnetic agents
KR100755935B1 (ko) 히스티딘 유도체 및 이를 이용한 금속 트리카보닐 착화물,이들의 제조방법 및 이들을 포함하는 조영제
Suzuki et al. Synthesis and evaluation of a para-carboxylated benzyl-DOTA for labeling peptides and polypeptides
CA2194294C (en) Complexes for use in the diagnosis of vascular diseases
AU692153B2 (en) Type S3N2 chelators for radioactive isotopes, their metal complexes and their diagnostic and therapeutical use
CA2031528C (en) Radionuclide metal chelates for the radiolabeling of proteins
US5804158A (en) Sequestered imaging agents
WO1994026294A1 (en) Ligand precursors for incorporation into peptides
KR20240045256A (ko) 가교기로서 킬레이트기를 포함하는 리간드 화합물

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130111

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131227

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141230

Year of fee payment: 10

LAPS Lapse due to unpaid annual fee