NO179610B - 1,4,7,10-tetraazacyklododekanbutyltrioler, gadoliniumkompleks og diagnostisk middel som inneholder slike forbindelser, samt anvendelse derav for fremstilling av diagnostiske midler - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører de i patentkravene kjennetegnede gjenstander, dvs. 1,4,7,10-tetraazacyklododekanbutyltrioler, gadoliniumkomplekser derav, diagnostiske midler som inneholder disse forbindelsene, samt deres anvendelse for fremstilling av diagnostiske midler.

I EP Al 0255471 er det krevd patentbeskyttelse for makrosykliske forbindelser med den generelle formel I

hvor

Y betyr et nitrogen- eller fosforatom,

A<1> og A<2> er like eller forskjellige og hver betyr en rettkjedet eller forgrenet alkylengruppe med 2-6 karbonatomer,

U<1>, U<2>, U<3>, U<4> er like eller forskjellige og hver betyr en direkte binding eller en rettkjedet eller forgrenet

alkylengruppe med 1-6 karbonatomer,

D<1>, D2, D<3>, D<4> er like eller forskjellige og hver betyr et oksygen- eller svovelatom, en alkylengruppe med 1-6 karbonatomer eller en gruppe N-R<7> med R<7> i betydningen et hydrogenatom, en rettkjedet eller forgrenet alkylenkjede med 1-4 karbonatomer som i enden bærer en C00R<1->gruppe, idet R<1> står for et hydrogenatom

eller en metallionekvivalent,

D<5> som har de for D1, D2, D3 og D<4> angitte betydninger, samt

gruppen

med R<5> i betydningen et hydrogenatom

eller en eventuelt imino-, fenylenoksy-, fenylen-imino-, amid-, estergruppe(r), oksygen-, svovel-og/eller nitrogenatom(er) inneholdende, eventuelt med hydroksy-, merkapto-, imino- og/eller aminogruppe(r) substituert, rettkjedet eller forgrenet, mettet eller umettet C^-C^-alkylengruppe, som i enden oppviser enten en funksjonell gruppe eller bundet over denne et makromolekyl B,

s og t betyr hele tall fra 0 til 5,

R<2> betyr hydrogen, en rettkjedet eller forgrenet, mettet eller umettet, eventuelt med én eller flere hydroksy-eller lavere alkoksygrupper substituert alkyl-, acyl-eller acylalkylgruppe med 1-16 karbonatomer,

-CH2-X-V med X i betydningen karbonyl, en rettkjedet eller forgrenet alkylengruppe med 0-10 karbonatomer som eventuelt er substituert med én eller flere hydroksy-eller lavere alkoksygrupper eller en rettkjedet eller forgrenet alkylengruppe med 2-23 karbonatomer som er avbrutt av oksygenatomer, V i betydningen eller -C00R<6>, idet R<3> og R<4 > uavhengig av hverandre er et hydrogenatom, en rettkjedet eller forgrenet, eventuelt med én eller flere hydroksy- eller lavere alkoksygrupper substituert alkylgruppe med 1-16 karbonatomer, eller R<3> og R<4> er til sammen med nitrogenatomet en mettet 5- eller 6-ring som eventuelt inneholder et ytterligere hetero-atom, og R<6> er hydrogen eller en mettet, umettet, rettkjedet eller forgrenet eller syklisk hydrokarbon-rest med inntil 16 karbonatomer, eller er en aryl-eller aralkylgruppe, eller R<2> eller R3 betyr en andre makrosyklus med formel I'

som er bundet av en alkylenkjede (K) som inneholder 2-20 karbonatomer, og som eventuelt i endene bærer karbonylgrupper og eventuelt er avbrutt av ett eller flere oksygenatomer eller R<1->karboksymetylimino-grupper, eller som er substituert med én eller flere hydroksy-, lavere alkoksy- eller karboksyl-lavere-alkylgrupper, idet den andre strukturen kan være grunnskjelettet i den første, eller

R<2> betyr B eller CH2-COB,

med det forbehold at når R2 står for B eller CH2-COB, betyr R<5> et hydrogenatom, at minst to COOR<1->grupper er til stede i molekylet og at to heteroatomer i makrosyklusen hver er bundet over en alkylengruppe med minst to karbonatomer, og i molekylet tilstedeværende funksjonelle grupper om ønsket er konjugert med makromolekyler, og om ønsket har frie karboksylgrupper dannet salt med organiske eller uorganiske baser, eller aminosyrer og basiske grupper har dannet salt med uorganiske eller organiske syrer.

Stoffene og de av dem tilberedte oppløsninger oppfyller de krav som stilles til farmasøytisk anvendbare chelater. De har en sterk og gjennom valg av egnede metall-atomer etter de enkelte prinsipper for de diagnostiske metoder (røntgen, NMR, ultralyd) tilpasningsdyktig aktivitet.

Blant de mange forbindelser som det er krevd patentbeskyttelse for i EP Al 0255471, oppviser 1,4,7,10-tetraaza-cyklododekanbutyltriolene med den generelle formel IR

hvor

R<1> uavhengig av hverandre betyr et hydrogenatom eller en

metallionekvivalent, og

R<2> betyr en butyltriolrest,

samt deres salter med organiske eller uorganiske

baser eller aminosyrer,

slike fremragende egenskaper at anvendelsen av disse utvalgte forbindelser garanterer en vesentlig fordel, selv sammenlignet med den strukturelt sett nærmest beslektede forbindelse ifølge EP Al 0255471 (eksempel 6).

Forbindelser med den generelle formel Ia med R<1> i betydningen hydrogen betegnes kompleksdanner, og med minst to av substituentene R<1> i betydningen en metallionekvivalent,

betegnes metallkomplekser.

Grunnstoffet som danner sentralionet i det fysiologisk forenlige komplekssalt, kan selvsagt også være radioaktivt for det tilstrebede anvendelsesformål til det diagnostiske middel ifølge oppfinnelsen.

Dersom midlet ifølge oppfinnelsen er bestemt for anvendelse innen NMR-diagnostikken, så må sentralionet i komplekssaltet være paramagnetisk. Dette er særlig de to- og treverdige ioner av grunnstoffene med atomnumrene 21-29, 42, 44 og 58-70. Egnede ioner er eksempelvis krom(III)-, mangan-(II) -, jern(II)-, kobolt(II)-, nikkel(II)-, kobber(II)-, praseodym(III)-, neodym(III)-, samarium(III)- og ytterbium-(III) -ionet. På grunn av deres svært sterke magnetiske moment er gadolinium(III)-, terbium(III)-, dysprosium(III)-, holmium-(III)-, erbium(III)- og jern(III)-ionet særlig foretrukket.

For anvendelse av midlet ifølge oppfinnelsen i nukleærdiagnostikk må sentralionet være radioaktivt. Egnet er f.eks. radioisotoper av grunnstoffene kobber, kobolt, gallium, germanium, yttrium, strontium, technetium, indium, ytterbium, gadolinium, samarium og iridium.

Dersom midlet ifølge oppfinnelsen er bestemt for anvendelse innen røntgendiagnostikk, så må sentralionet være avledet fra et grunnstoff med høyere atomnummer for å gi en tilstrekkelig absorpsjon av røntgenstrålene. Det ble funnet at for dette formål er diagnostiske midler som inneholder et fysiologisk forenlig komplekssalt med sentralloner av grunnstoffene med atomnumrene mellom 21 og 29, 42, 44, 57-83, egnet; dette er eksempelvis lantan(III)-ionet og de ovenfor nevnte ioner av lantanidrekken.

Foretrukne rester R2 er 2,3,4-trihydroksybutyl- og 1-hydroksymetyl-2,3-dihydroksypropylresten.

Når ikke alle sure hydrogenatomer er substituert gjennom sentralionet, kan ett, flere eller alle gjenværende hydrogenatom(er) være erstattet med kationer av uorganiske og/eller organiske baser eller aminosyrer. Egnede uorganiske kationer er eksempelvis litiumionet, kaliumionet, kalsium-ionet, magnesiumionet og særlig natriumionet. Egnede kationer av organiske baser er bl.a. slike av primære, sekundære eller tertiære aminer, slik som f.eks. etanolamin, dietanolamin, morfolin, glukamin, N,N-dimetylglukamin og særlig N-metyl-glukamin. Egnede kationer av aminosyrer er eksempelvis kat-ionet av lysin, arginin og ornitin.

Som belegg for de ovenfor nevnte, overraskende og fremragende egenskaper til forbindelsene ifølge oppfinnelsen skal det anføres resultater av dyreforsøk for bestemmelse av den akutte intravenøse (LD50) samt den neurale forenlighet (ED50) av to butyltriolforbindelser ifølge oppfinnelsen, dvs. av forbindelsene med den generelle formel IA som verken ble beskrevet eller fremhevet i EP Al 0255471, sammenlignet med den forbindelse beskrevet i EP Al 0255471 som er nærmest be-slektet med de to butyltriolmakrosykliske forbindelsene:

1. Bestemmelse av akutt toksisitet ( LD?P)

Mus (vekt: 18-22 g) i enkeltbur fikk administrert kontrastmidlet tilnærmet kroppsvarmt i en kaudalvene med en hastighet på 2 ml/minutt.

Kontrastmidlet ble administrert til tre mus i tre doseringer ved varierende volumer og konstant konsentrasjon. Fordelingen av dyrene til de enkelte doseringer og injeksjons-rekkefølgen for dosene skjedde tilfeldig.

Observasjonstidsrommet for dyrene strakte seg over

7 dager etter injeksjon. Som kriterium for aktivitet gjaldt dyrenes død.

2. Intracisternal administrering ( ED50)

Et lignende antall rotter av hunn- og hannkjønn (130-170 g, Wistar-Han-Schering, SPF) fikk administrert prøve-stoffet én gang intracisternalt gjennom suboccipital funksjon i konstante volumer (0,08 ml/dyr) ved forskjellige konsentra-sjoner (tre doseringer å 10 dyr pr. stoff) under lett eter-narkose. En volumstikkontroll (Ringer-oppløsning) ble føyd til undersøkelsen. Som aktivitetskriterier ble det vurdert hold-ningsanomalier, kramper og dyrenes død.

Den statistiske beregning av samtlige undersøkelses-resultater skjedde med Probit-analysen.

3. Resultater

Kontrastmidler for den medisinske diagnostikk bør være fremragende forenlige og forholde seg mest mulig biologisk inerte. Monomere kontrastmidler bør komme så nært opp til den intravenøse forenlighet av f.eks. mannitol (dvs. 30-40 mmol/kg) som mulig. Sammenlignbare forbindelser med lavere verdier er således biologisk ikke inerte og utviser en uønsket vekselvirkning med organismen. Propandiolderivatet fra EP Al 0255471 utviser med en akutt i.v. LD50 på 25 mmol/kg tydelig lavere verdier enn begge forbindelsene ifølge oppfinnelsen. Denne relevante forskjell påviser en viss kjemotoksi-sitet hos sammenligningsstoffet. Den uønskede vekselvirkning viser seg særlig ved sammenligning av teststoffene i den neurale forenlighet. Begge forbindelsene ifølge oppfinnelsen utviser en tydelig bedre forenlighet. Ved propandiolforbindel-sen kom det allerede ved doseringen på 14 umol/kg til forand-ringer i oppførsel og tydelige kramper. Noen dyr døde ved denne doseringen.

Det kunne iakttas en vesentlig bedre neural forenlighet med de makrosykliske gadoliniumkomplekser ifølge oppfinnelsen. En påvirkning av oppførselen inntrådte først ved cirka dobbelt så høye doseringer som for sammenligningsstoffet.

Konklusjon

Ettersom begge butyltriolforbindelsene ifølge oppfinnelsen også utviser en lavere osmolalitet (0,59 hhv. 0,57 sammenlignet med 0,62 osmol/kg; målt ble vandige oppløsninger av Gd-kompleksene ved en konsentrasjon på 0,5 mol/l ) enn den tidligere beskrevne propandiolforbindelse, kan det sammen-fattende fastslås at den uønskede vekselvirkning mellom denne forbindelse og den biologiske organisme på overraskende måte ikke opptrer med de strukturelt nært beslektede forbindelser ifølge oppfinnelsen. Begge butyltriolforbindelsene utviser tydelige fordeler og er således vesentlig bedre egnet som biologisk inert kontrastmiddel enn forbindelsene som er kjent fra EP Al 0255471.

Fremstillingen av forbindelsene ifølge oppfinnelsen med den generelle formel IA skjer ved at man omsetter forbindelser med den generelle formel II

hvor

X står for en nitrogenbeskyttelsesgruppe eller -CH2-COOY-gruppe med Y i betydningen hydrogen, et ammoniumkation, et alkalimetall eller en beskyttel-sesgruppe,

med et stoff som innfører resten R<2> i beskyttet form, fjerner de eventuelt inneholdte nitrogenbeskyttelsesgrupper X og alky-lerer de derved frisatte -NH-grupper med et eddiksyrederivat med den generelle formel III

hvor Hal står for klor, brom eller jod,

fjerner (hydroksy- og eventuelt syre-)beskyttelsesgruppene og overfører de derved erholdte forbindelser med den generelle formel Ia med R<1> i betydningen hydrogen med et metalloksid eller metallsalt til metallkompleksene med den generelle formel IA med R<1> i betydningen en metallionekvivalent, og deretter, om ønsket, substituerer ennå tilstedeværende sure

hydrogenatomer med kationer av uorganiske og/eller organiske baser, aminosyrer eller aminosyreamider.

Som syrebeskyttelsesgrupper Y kommer det på tale med lavere alkyl-, aryl- og aralkylgrupper, eksempelvis metyl-, etyl-, propyl-, n-butyl-, t-butyl-, fenyl-, benzyl-, difenyl-metyl-, trifenylmetyl-, bis(p-nitrofenyl)-metylgruppen, samt trialkylsilylgruppen.

Syren HalCH2COOH kan også anvendes i form av dens salter, fortrinnsvis som Na- eller K-salt.

Avspaltingen av syrebeskyttelsesgruppene skjer etter fremgangsmåter som er kjent for fagmannen, eksempelvis ved hydrolyse, hydrogenolyse, alkalisk forsåpning av esteren med alkali i vandig-alkoholisk oppløsning ved temperaturer fra 0 til 50 °C, sur forsåpning med mineralsyrer eller, i tilfellet med f.eks. tert.-butylestere, ved hjelp av trifluoreddiksyre.

De tre nitrogenatomene i utgangsforbindelsen II bærer før reaksjonen som innfører resten R<2>, gruppen CH2C00Y eller nitrogenbeskyttelsesgrupper, f.eks. tosylat- eller trifluor-acetatgruppen, som avspaltes før den etterfølgende alkyler-ingsreaksjon etter fremgangsmåter som er kjent fra littera-turen [tosylatet f.eks. med mineralsyrer, alkalimetaller i flytende ammoniakk, hydrogenbromidsyre og fenol, "RedAl", litiumaluminiumhydrid, natriumamalgam, jf. f.eks. Liebigs Ann. Chem. (1977), 1344, Tetrahedron Letters (1976), 3477; tri-fluoracetatet f.eks. med mineralsyrer eller ammoniakk i metanol, jf. f.eks. Tetrahedron Letters (1967), 289).

N-alkyleringen med et halogeneddiksyrederivat med den generelle formel III skjer i polare, aprotiske oppløsnings-midler, som f.eks. dimetylformamid, dimetylsulfoksid, acetonitril, vandig tetrahydrofuran, eller heksametylfosforsyre-triamid, i nærvær av en syrefanger, som f.eks. tertiært amin (f.eks. trietylamin, trimetylamin, N,N-dimetylaminopyridin, 1,5-diazabicyklo[4.3.0]-nonen-5 (DBN), 1,5-diazabicyklo-[5.4.0]-undecen-5-(DBU), alkali- eller jordalkalikarbonat, -hydrogenkarbonat eller -hydroksid (f.eks. litium-, natrium-, magnesium-, kalsium-, barium-, kalium-, -karbonat, -hydroksid og -hydrogenkarbonat) ved temperaturer mellom -10 og 120 °C, fortrinnsvis mellom 0 og 50 °C.

Som hydroksybeskyttelsesgrupper kommer det på tale med alle dem som lett lar seg innføre og senere også lett lar seg avspalte igjen under tilbakedannelse av den til sist ønskede frie hydroksygruppe. Foretrukne beskyttelsesgrupper er etergrupper, som f.eks. benzyl-, 4-metoksybenzyl-, 4-nitro-benzyl-, trityl-, di- og trifenylmetyl-, trimetylsilyl-, di-metyl-t-butylsilyl-, difenyl-t-butylsilylgruppen. Det er imidlertid foretrukket at hydroksygruppene er beskyttet i form av ketaler med f.eks. aceton, acetaldehyd, cykloheksanon eller benzaldehyd.

Avspaltingen av hydroksybeskyttelsesgruppene skjer på i og for seg kjente måte, f.eks. i tilfellet med en benzyleter ved reduktiv spalting med litium og ammoniakk eller ved hydro-genolytisk spalting i nærvær av f.eks. palladium-kull, og i tilfellet av en eter- eller ketalspalting ved syrebehandling ved hjelp av f.eks. kationbyttere, trifluoreddiksyre eller mineralsyrer [se f.eks. T.W. Greene, "Protective Groups in Organic Synthesis", John Wiley and Sons (1981)].

Innføringen av resten R<2> skjer ved alkylering av et substrat som er oppbygd av en nukleofil gruppe som f.eks. Cl, Br, J, CH3C6H4S03, CF3S03, CH3S03 og den beskyttede rest R<2>, eller et substrat hvorfra den ønskede rest R2 genereres intra-molekylært under reaksjonen. Som eksempel på det sistnevnte tilfelle skal det nevnes dem som f.eks. acetonider beskyttede hydroksyepoksyder 2,3-epoksy-1,4-dihydroksybutan og 1,2-epoksy-3,4-dihydroksybutan.

Reaksjonen mellom utgangsforbindelsen II og X i betydningen CH2COOY-gruppe gjennomføres i f.eks. vann, DMF, dioksan, alkoholer, acetonitril, tetrahydrofuran eller blandinger derav ved temperaturer fra 0 til 100 °C, fortrinnsvis værelsestemperatur til 60 °C, ved en basisk pH-verdi, for-trinnvis ved 9-13, i løpet av 6 timer til 2 dager, fortrinnsvis 12-36 timer.

Dersom man anvender en makrosyklus som er beskyttet på de gjenværende nitrogenatomer i reaksjonen for innføring av R<2->resten, så skjer omsetningen fortrinnsvis i autoklaver i oppløsningsmidler som f.eks. DMF, DMA, toluen, metylenklorid eller blandinger derav, ved temperaturer fra 20 til 170 °C, fortrinnsvis 100-150 °C, under tilsetning av en base som f.eks. aminer, alkali-, jordalkalihydroksider og -karbonater. fortrinnsvis kalium- og natriumkarbonat og -hydroksid, i løpet av 6 timer til 2 dager, fortrinnsvis 12-36 timer. Dersom man anvender et substrat som ikke inneholder noen nukleofil gruppe (dvs. f.eks. de ovenfor nevnte epoksyder), så kan det gis av-kall på anvendelse av en base.

Forbindelsene med den generelle formel IA med R1 i betydningen et hydrogenatom utgjør kompleksdannere. De kan isoleres og renses eller overføres uten isolering i metall-komplekset med den generelle formel IA med minst to av substituentene R<1> i betydningen en metallionekvivalent.

Fremstillingen av metallkompleksene ifølge oppfinnelsen skjer på den måte som er blitt åpenbart i det tyske offentliggjørelsesskrift nr. 34 01 052, idet man oppløser eller oppslemmer metalloksidet eller et metallsalt (f.eks. nitratet, acetatet, karbonatet, kloridet eller sulfatet av et grunnstoff med atomnumrene 21-29, 42, 44, 57-83) i vann og/eller en lavere alkohol (som metanol, etanol eller isopropanol), og omsetter oppløsningen eller suspensjonen med den ekvivalente mengde av den kompleksdannende ligand og deretter, om ønsket, substituerer sure hydrogenatomer med kationer av uorganiske og/eller organiske baser eller aminosyrer.

Innføringen av de ønskede metallioner kan derved skje både før og også etter avspaltingen av hydroksybeskyttelsesgruppene.

Nøytraliseringen av eventuelt fremdeles tilstedeværende frie karboksylgrupper skjer ved hjelp av uorganiske baser (som f.eks. hydroksider, karbonater eller bikarbonater) av f.eks. natrium, kalium, litium, magnesium eller kalsium, og/eller organiske baser som bl.a. primære, sekundære og tertiære aminer, som f.eks. etanolamin, morfolin, glukamin, N-metyl- og N,N-dimetylglukamin, samt basiske aminosyrer som f.eks. lysin, arginin eller ornitin, eller av amider av opp-rinnelig nøytrale eller sure aminosyrer.

For fremstilling av de nøytrale kompleksforbindelser kan man eksempelvis tilsette så mye av de ønskede baser til de sure komplekssaltene i vandig oppløsning eller suspensjon at nøytralpunktet nås. Den erholdte oppløsning kan deretter inn-dampes under vakuum til tørrhet. Ofte er det fordelaktig å utfelle de dannede nøytralsalter ved tilsetning av oppløs-ningsmidler som er blandbare med vann, som f.eks. lavere alkoholer (metanol, etanol, isopropanol og andre), lavere ketoner (aceton og andre), polare etere (tetrahydrofuran, dioksan, 1,2-dimetoksyetan og andre) og derved erholde lett isolerbare og godt rensbare krystallisater. Som særlig fordelaktig har det vist seg å tilsette den ønskede base allerede under kompleksdannelsen i reaksjonsblandingen og derved spare ett fremgangsmåtetrinn.

En annen mulighet for å komme frem til nøytrale kompleksforbindelser består i å overføre de gjenværende syre-grupper i komplekset helt eller delvis til f.eks. ester eller amid. Dette kan skje gjennom påfølgende reaksjon på ferdig kompleks (f.eks. ved fullstendig omsetning av de frie karbok-sylgruppene med dimetylsulfat).

Fremstillingen av det farmasøytiske middel ifølge oppfinnelsen skjer likeledes på i og for seg kjent måte, idet man oppslemmer eller oppløser kompleksforbindelsene ifølge oppfinnelsen, eventuelt under tilsetning av de innen den galeniske farmasi vanlige tilsetningsstoffer, i vandig medium og deretter eventuelt steriliserer suspensjonen eller oppløs-ningen. Egnede tilsetningsstoffer er f.eks. fysiologisk akseptable buffere (som f.eks. trometamin), tilsetninger av kompleksdannere (som f.eks. dietylentriaminpentaeddiksyre) eller, om ønsket, elektrolytter som f.eks. natrium-, kalsium-, magnesium-, sinkklorid, -fosfat og -sitrat eller, om nødven-dig, antioksidasjonsmidler som f.eks. askorbinsyre.

Dersom det for den enterale administrering eller andre formål er ønskelig med suspensjoner eller oppløsninger av midlene ifølge oppfinnelsen i vann eller fysiologisk salt-oppløsning, blandes de med ett eller flere av de innen den galeniske farmasi vanlige hjelpestoff(er) (f.eks. metylcellu-lose, laktose, mannitol) og/eller tensid(er) (f.eks. lecitin, "Tween", "Myrj" og/eller aromastoff(er) for smakskorrektur (f.eks. eteriske oljer).

Prinsipielt er det også mulig å fremstille de farma-søytiske midler ifølge oppfinnelsen uten isolering av komplekssaltet. I hvert tilfelle må det sørges spesielt for at chelatdannelsen foretas slik at saltene og saltoppløsningene ifølge oppfinnelsen er praktisk talt frie for ikke komplek-

serte, toksisk virkende metallioner.

Dette kan eksempelvis sikres ved hjelp av fargeindi-katorer som xylenolorange ved kontrolltitreringer under frem-stillingsprosessen. Som siste sikkerhet foretas en rensing av det isolerte komplekssalt.

De diagnostiske midler ifølge oppfinnelsen inneholder fortrinnsvis 0,1 umol-3 mol/l av komplekssaltet og doseres som regel i mengder på 0,1 umol-5 mmol/kg. De er bestemt for enteral og parenteral anvendelse. Kompleksforbindelsene ifølge oppfinnelsen kommer til anvendelse: 1) for NMR- og røntgendiagnostikk i form av deres komplekser med ioner av grunnstoffene med atomnumrene 21-29, 42, 42, 44 og 57-83; 2) for radiodiagnostikk i form av deres komplekser med radioisotopene av grunnstoffene med atomnumrene 27, 29, 31, 32, 37-39, 43, 49, 62, 64, 70, 75 og 77.

Midlet ifølge oppfinnelsen oppfyller de mangfoldige forutsetninger for egnethet som kontrastmiddel for kjerne-spinntomografi. Således er de etter enteral eller parenteral applikasjon fremragende egnet til å forbedre det ved hjelp av kjernespinntomografen erholdte bilde i dets utsagnskraft gjennom økning av signalstyrken. Enn videre utviser de den høye aktivitet som er nødvendig for å belaste kroppen med lavest mulig mengder av fremmedstoffer og den gode forenlighet som er nødvendig for å opprettholde den ikke-invasive karakter av undersøkelsene.

Den gode vannoppløselighet og lave osmolalitet av midlet ifølge oppfinnelsen muliggjør fremstilling av høy-konsentrerte oppløsninger, hvorved volumbelastningen på blod-omløpet holdes innenfor akseptable grenser og utjevner fortyn-ningen gjennom kroppsvæsken, dvs. at NMR-diagnostika må være 100-1000 ganger bedre vannoppløselig enn for NMR-spektroskopi. Videre oppviser midlet ifølge oppfinnelsen ikke bare en høy stabilitet ln vltro, men også en overraskende høy stabilitet ln vlvo, slik at en frigivelse eller en utbytting av de i kompleksene ikke kovalent bundne, i seg selv giftige, ioner innenfor den tiden hvorunder det nye kontrastmidlet fullstendig utskilles igjen, bare skjer svært langsomt.

Generelt doseres midlet ifølge oppfinnelsen for anvendelse som NMR-diagnostika i mengder på 0,0001-5 mmol/kg, fortrinnsvis 0,005-0,5 mmol/kg. Detaljer vedrørende anvendelsen omtales f.eks. i H.J. Weinmann et al, Am. J. of Roentgeno-logy, 142, 619 (1984).

Midlene ifølge oppfinnelsen er på grunn av deres gunstige radioaktive egenskaper og den gode stabilitet av de inneholdte kompleksforbindelser også egnet som radiodiagnos-tika. Detaljer vedrørende deres anvendelse og dosering be-skrives f.eks. i "Radiotracers for Medical Applications", CRC-press, Boca Raton, Florida.

En ytterligere bildegivende metode med radioisotoper er positronemisjonstomografien, hvor det anvendes positron-emitterende isotoper som f.eks. <43>Sc, 4<4>Sc, <52>Fe, 55Co og <68>Ga (Heis, W.D.; Phelps, M.E.: Positron Emission Tomography of Brain, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 1983).

Midlene ifølge oppfinnelsen er, på grunn av deres fremragende vannoppløselighet og på grunn av det lave osmotiske trykk i deres konsentrerte vandige oppløsninger, utmerkede røntgenkontrastmidler, idet det her særlig skal fremheves at det med dem ikke kan gjenkjennes noen tegn på de anafylakselignende reaksjoner som er kjent fra de jodholdige kontrastmidler ved biokjemisk-farmakologiske undersøkelser. Særlig verdifulle er de på grunn av de gunstige absorpsjons-egenskapene i området med høyere rørspenninger for digitale subtraksj onsteknikker.

Generelt doseres midlene ifølge oppfinnelsen for anvendelse som røntgenkontrastmiddel analogt med f.eks. meglumin-diatrizoat i mengder på 0,1-5 mmol/kg, fortrinnsvis 0,25-1 mmol/kg.

Detaljer ved anvendelsen av røntgenkontrastmidler er omtalt f.eks. i Barke, Rontgenkontrastmittel, G. Thieme, Leipzig (1970) og P. Thurn, E. Bucheler - "Einfiihrung in die Rontgendiagnostik", G. Thieme, Stuttgart, New York (1977).

Totalt har det lykkes å syntetisere nye kompleksdannere, metallkomplekser og metallkomplekssalter som åpner nye muligheter i den diagnostiske medisin. Fremfor alt viser denne utviklingen seg ønskverdig gjennom utviklingen av nye

bildegivende fremgangsmåter i den medisinske diagnostikk.

De etterfølgende eksempler tjener til nærmere belys-ning av oppfinnelsesgjenstanden.

Eksempel 1

a) 10-(2,3,4-trihydroksybutyl)-l,4,7-triskarboksy-metyl- 1, 4, 7, 10- tetraazacyklododekan

10,0 g (28,87 mmol) 1,4,7-triskarboksymetyl-l,4,7,10-tetraazacyklododekan (D03A) ble oppløst i 40 ml vann, og pH ble innstilt på 13 med 5 N natronlut. Det ble tilsatt en opp-løsning av 6,24 g (43,30 mmol) 2-(2,2-dimetyl-l,3-dioksolan-4-yl)-etylenoksid (DE 3.150.917) i 10 ml dioksan og omrørt i 24 timer ved værelsestemperatur. Det ble fortynnet med 60 ml vann og ekstrahert tre ganger med 50 ml eter. Vannfasen ble brakt til pH 2 med 10 %-ig saltsyre og inndampet. Resten ble oppløst i noe vann og tilsatt en kationbytterkolonne (IR 120). Etter gjennomskylling med vann ble liganden eluert med 0,5 N vandig ammoniakkoppløsning. Fraksjonene ble inndampet, ammoniumsaltet tatt opp med litt vann og tilsatt over en anionbytterkolonne (IRA 67). Det ble først vasket med vann og så eluert med 0,5 N vandig maursyre.

Det ble inndampet under vakuum, resten ble oppløst i litt varm metanol, og det ble tilsatt aceton, hvorved tittelforbindelsen utkrystalliserte.

Det ble erholdt 11,31 g (87 % av det teoretiske) av et hvitt pulver som desintegrerte i luft (ifølge analyse 11,1 % vann).

Analyse (korrigert for vann):

b) Gadoliniumkompleks av 10-(2,3,4-trihydroksybutyl)-1, 4, 7- triskarboksymetyl- l. 4, 7. 10- tetraazacvklododekan

10,0 g (22,2 mmol) av den ifølge la) erholdte forbindelse ble oppløst i 60 ml avionisert vann og tilsatt 4,02 g (11,1 mmol) gadoliniumoksid. Det ble oppvarmet i 3 timer til 90 °C.

Den avkjølte oppløsning ble omrørt med 2 ml sur ionebytter (IR 120) og 2 ml basisk ionebytter (IRA 410) i 1 time ved værelsestemperatur. Ionebytteren ble frafiltrert, og filtratet ble hurtig oppkokt med aktivkull.

Etter filtrering og frysetørking fikk man 12,76 g (95 % av det teoretiske) av et hvitt, amorft pulver (12,3 % vann ifølge analyse).

Analyse (korrigert for vann):

Eksempel 2

a) 10-(6-hydroksy-2,2-dimetyl-l,3-dioksepan-5-yl)-l,4,7-tris-( p- toluensulfonyl)- 1, 4, 7, 10- tetraazacyklododekan 50 g (78,76 mmol) 4,7,10-tris-(p-toluensulfonyl)-1,4,7,10-tetraazacyklododekan og 13,63 g (94,51 mmol) 4,4-di-metyl-3,5,8-trioksabicyklo-(5.1.0)-oktan ble oppløst i 300 ml dimetylformamid og oppvarmet i en autoklav i 24 timer til 170 °C. Det ble inndampet til tørrhet, og resten ble kromatografert på silikagel (elueringsmiddel: metylenklorid:heksan: aceton = 10:5:1). Hovedfraksjonene ble inndampet og omkrystal-lisert fra metyl-tert.butyleter og metanol. Utbytte: 52,76 g (86 % av det teoretiske) av et kremfarget pulver.

Analyse:

b) 10-(6-hydroksy-2,2-dimetyl-l,3-dioksepan-5-yl)-l,4,7-tetraazacyklododekan

50 g (64,19 mmol) av tittelforbindelsen fra eksempel 2a) ble oppslemmet i 800 ml flytende ammoniakk/400 ml tetrahydrofuran og avkjølt til -35 °C. I løpet av 30 min ble det tilsatt 8,9 g (1,28 mol) litium og omrørt i 8 timer ved

-35 °C. Overskuddet av litium ble ødelagt ved forsiktig tilsetning av metanol. Ammoniakkgassen ble forsiktig avdampet, og deretter ble det inndampet til tørrhet. Resten ble tatt opp med 200 ml 4 N natronlut og ekstrahert tre ganger med 400 ml varm toluen. De organiske fasene ble tørket over kaliumhydrok-sidtabletter og deretter inndampet under vakuum. Den tilbake-blivende olje ble kromatografert på silikagel (elueringsmiddel: etanol:vann: konsentrert ammoniakkoppløsning =

10:1:1). Det ble erholdt 8,53 g (42 % av det teoretiske) av en lysegul olje som størknet ved henstand.

(8,1 % vann ifølge analyse).

Analyse (korrigert for vann):

c) 10-(l-hydroksymetyl-2,3-dihydroksypropyl)-l,4,7-tris-karboksymetyl- 1, 4, 7, 10- tetraazacyklododekan 8 g (25,28 mmol) av tittelforbindelsen fra eksempel 2b) ble oppløst i 50 ml vann og tilsatt 14,05 g (101,12 mmol) bromeddiksyre. pH-verdien ble brakt til 9,5 med 6 N kalilut.

Det ble oppvarmet til 50 °C, og pH-verdien ble holdt mellom 9,5 og 10 ved tilsetning av 6 N kalilut. Etter 12 timers omrøring ved 50 °C ble det avkjølt i isbad, og pH ble innstilt på 2 med konsentrert saltsyre og inndampet under vakuum til tørrhet.

Resten ble oppløst i litt vann og tilsatt på en kationbytterkolonne (IR 120). Etter gjennomskylling med vann ble liganden eluert med 0,5 N vandig ammoniakkoppløsning. Fraksjonene ble inndampet, ammoniumsaltet tatt opp med litt vann og tilsatt over en anionbytterkolonne (IRA 67). Det ble først vasket med vann og så eluert med 0,5 N vandig maursyre. Det ble inndampet under vakuum, resten ble oppløst i litt varm metanol, og det ble tilsatt aceton. Etter avkjøling i isbad utkrystalliserte tittelforbindelsen.

Utbytte: 8,56 g (69 % av det teoretiske) av et hygro-skopisk fast stoff (9,1 % vann ifølge analyse).

Analyse (korrigert for vann):

d) Gadoliniumkompleks av 10-(l-hydroksymetyl-2,3-dihyd-roksypropyl )-l ,4,7-triskarboksymetyl-l,4,7,10-tetraazacyklododekan 8 g (16,31 mmol) av tittelforbindelsen fra eksempel 2c) ble oppløst i 50 ml avionisert vann og tilsatt 2,96 g (8,15 mmol) gadoliniumoksid. Det ble oppvarmet i 3 timer til 90 °C. Den avkjølte oppløsning ble omrørt med 2 ml sur ionebytter (IR 120) og 2 ml basisk ionebytter (IRA 410) i 1 time ved værelsestemperatur. Ionebytteren ble frafiltrert, og filtratet ble hurtig kokt opp med aktivkull. Etter filtrering og frysetørking fikk man 9,99 g (95 % av det teoretiske) av et amorft pulver (7,8 % vann ifølge analyse).

Analyse (korrigert for vann):

Eksempel 3

Dysprosiumkompleks av 10-(2,3,4-trihydroksybutyl)-1,4,7-tris-karboksvmetvl- 1, 4, 7, 10- tetraazacyklododekan

På analog måte med angivelsen i lb) fikk man ved å gå ut fra la) med dysprosiumoksid i stedet for gadoliniumoksid det ønskede dysprosiumkompleks.

Analyse (korrigert for vann):

Eksempel 4

Vismutkompleks av 10-(2,3,4-trihydroksybutyl)-l,4,7-tris-karboksymetyl- 1, 4, 7, 10- tetraazacyklododekan

På analog måte med angivelsen i lb) fikk man ved å gå ut fra la) med vismutoksid i stedet for gadoliniumoksid det tilsvarende vismutkompleks.

Analyse (korrigert for vann):

Eksempel 5

Ytterbiumkompleks av 10-(l-hydroksymetyl-2,3-dihydroksy-propyl)- 1, 4, 7- triskarboksymetyl- l, 4, 7. 10- tetraazacyklododekan

På analog måte med angivelsen i 2d) fikk man ved å gå ut fra 2c) med ytterbiumoksid i stedet for gadoliniumoksid det tilsvarende ytterbiumkompleks.

Analyse (korrigert for vann):

Eksempel 6

Lutetiumkompleks av 10-(l-hydroksymetyl-2,3-dihydroksypropyl)-1, 4, 7- triskarboksvmetyl- l, 4, 7, 10- tetraazacyklododekan

På analog måte med angivelsen i 2d) fikk man ved å gå ut fra 2c) med lutetiumoksid i stedet for gadoliniumoksid det tilsvarende lutetiumkompleks.

Analyse (korrigert for vann):

Eksempel 7

Europium<151->kompleks av 10- (l-hydroksymetyl-2, 3-dihydroksy-propyl)- l, 4. 7- triskarboksymetyl- l, 4, 7, 10- tetraazacyklododekan

På analog måte med angivelsen i 2d) fikk man ved å gå ut fra 2c) med europiumoksid (151Eu203 ) i stedet for gadoliniumoksid det tilsvarende europium<151->kompleks.

Analyse (korrigert for vann):

Eksempel 8

Mangan(II)kompleks av 10-(l-hydroksymetyl-2,3-dihydroksy-propyl )-1,4,7-triskarboksymetyl-l,4,7,10-tetraazacyklododekan som natriumsalt 10 g (22,2 mmol) av tittelforbindelsen fra eksempel 2c) ble oppløst i 80 ml avionisert vann og tilsatt 2,55 g (22,2 mmol) mangan(II)karbonat. Det ble oppvarmet til 90 "C i 3 timer.

Den avkjølte oppløsning ble omrørt i 1 time med 10 ml svakt sur ionebytter (AMB 252c) ved værelsestemperatur. Ionebytter ble frafiltrert.

Filtratet ble innstilt på pH 7,2 med 2 N natronlut og frysetørket.

Utbytte: 10,75 g (93 % av det teoretiske) av et fargeløst, amorft pulver (6,3 % vann ifølge analyse). Analyse (korrigert for vann):

Eksempel 9

Fremstilling av en oppløsning av indium11<1->kompleks av 10-(1-hydroksymetyl-2,3-dihydroksypropyl)-1, 4, 7-triskarboksymetyl-1, 4, 7, 10- tetraazacyklododekan

En oppløsning av 100 ug av den i eksempel 2c) be-

skrevne kompleksdanner i 5 ml av en blanding av 150 mmolar koksalt- og 150 mmolar natriumacetatoppløsning (pH 5,8) ble tilsatt 4,5 ml indium<1:u->kloridoppløsning (0,01 mmolar) i 1 ml 0,15 N saltsyre og oppvarmet i 1 time ved 80 °C. Deretter ble oppløsningen brakt til en pH-verdi på 7,2 ved tilsetning av 0,1 N natronlut. Oppløsningen ble sterilfiltrert og lyofili-

sert. Resten ble tatt opp i fysiologisk koksaltoppløsning og utgjorde så et preparat som er egnet for radiodiagnostikk.

Eksempel 10

Fremstilling av en oppløsning av gadoliniumkompleks av 1-(1-hydroksymetyl-2,3-dihydroksypropyl)-4, 7,10-triskarboksymetyl-1, 4, 7, 10- tetraazacyklododekan

322,39 g (= 0,5 mol) av den i eksempel 2d) beskrevne forbindelse ble oppløst i 600 ml vann pr. injeksjon (p.i.).

Etter tilsetning av 1,5 g monohydrat av kalsiumtrinatrium-

saltet av DTPA, CaNa3DTPA og 1,21 g trishydroksymetylaminometan ble det innstilt en pH-verdi på 7,0 med fortynnet saltsyre og fylt opp med vann p.i. til 1000 ml. Oppløsningen ble ultra-filtrert, fylt i flasker og varmesterilisert.

Eksempel 11 Fremstilling av en oppløsning av yttrium<90->kompleks av 1-(1-hydroksymetyl-2,3-dihydroksypropyl)-4, 7,10-triskarboksymetyl-1, 4, 7, 10- tetraazacyklododekan

Til en oppløsning av 10 pmol av den i eksempel 2d) beskrevne forbindelse i 90 ul ammoniumacetatbuffer (pH 6,0)

ble 5 pl av en Y90-oppløsning (2 uCi) tilsatt, og blandingen ble inkubert i 30 min ved 37 °C. Det ble tilsatt 10 pmol kalsiumtrinatriumsalt av DTPA, og etter ultrafiltrering fikk man et egnet preparat for radioterapi.

Eksempel 12

Fremstilling av en oppløsning av gadoliniumkompleks av 10-(2,3, 4-trihydroksybutyl)-1,4,7-triskarboksymetyl-l,4,7,10-tetraazacyklododekan

967,5 g av det i eksempel lb) beskrevne kompleks ble oppslemmet i 500 ml dobbeltdestillert vann. Ved tilsetning av 1,89 g natriumbikarbonat ble pH brakt til 7,3, 162,3 mg CaNa2-EDTA ble tilsatt, og det ble fylt opp til et volum på 1 1 med dobbeltdestillert vann under oppvarming. Etter filtrering gjennom en porestørrelse på 0,22 um ble oppløsningen fylt i multiampuller og sterilisert i 20 min ved 120 °C. Det ble erholdt et kontrastmiddel for røntgendiagnostikk.

Eksempel på en NMR- diaqnostisk in vivo undersøkelse: Fremstilling av et hjerneinfarkt hos rotte ved gadolinium-komplekset av 10-(l-hydroksymetyl-2,3-dihydroksypropyl)-1,4,7-triskarboksymetyl-1,4,7,10-tetraazacyklododekan (eksempel 2d) med en dose på 0, 1 og 0, 3 mmol Gd/ kg

Når det gjelder forsøksdyr, dreide det seg om en Wistar-rotte av hunnkjønn med en vekt på 200 g. For induk-sjonen av hjerneinfarkt ble dyret først bedøvd. Etter intra-venøs injeksjon av bengalrødt med en dose på 20 mg/kg ble et område av hjernen på ca. 0,7 cm i diameter nær bregmapunktet bestrålt med lys med bølgelengde 548 nm (dette tilsvarer absorpsjonsmaksimumet til bengalrødt) gjennom hodebunnen, hvorved det som følge av dannelsen av enkeltoksygen over en kjede av forskjellige reaksjoner kom til aggregering av trombocytter og dermed til et infarkt i det bestrålte område.

Bildedannelsen skjedde i en MRI-forsøksanordning (feltstyrke 2 tesla). Det ble arbeidet med en "Spin-Echo"-sekvens (TR = 400 msek, Te = 20 msek). Lagtykkelsen utgjorde 3 mm, og det ble hver gang gjennomført fire gjennomsnitts-utregninger.

Bilde 1 viser opptaket uten kontrastmiddel (aksial snittflate). Hodeskallen ses nedenfra. Infarktområdet viste seg bare ganske svakt gjennom en svakere signalstyrke sammenlignet med friskt vev. 1 minutt etter tilsetning av kontrastmidlet (0,1 mmol Gd/kg) fikk man allerede en tydelig økning i området av infarkt og den dermed forbundne forstyrrelse av blod-hjerne-barrieren (bilde 2). Det samme dyret fikk etter ca. 20 min en ny dose, denne gangen med størrelse 0,3 mmol Gd/kg. 1 minutt etter tilførsel viste det seg tydelig en vesentlig sterkere økning enn etter den lavere dose, hvorved infarktområdet bedre lar seg avgrense.

Claims (7)

1. 1,4,7,10-tetraazacyklododekanbutyltrioler, karakterisert ved den generelle formel Ia

hvorR<1> uavhengig av hverandre betyr hydrogen eller en metallionekvivalent av et grunnstoff med atomnumrene 21-29, 42, 44 eller 57-83, eller av et radionuklid av et grunnstoff med atomnumrene 27, 29, 31, 32, 37-39, 43, 49, 62, 64, 70 eller 77,R<2> betyr en butyltriolrest, samt deres salter med organiske eller uorganiske baser eller aminosyrer.

2. Forbindelse ifølge krav 1,karakterisert ved at R<1> er hydrogenatomer.

3. Forbindelse ifølge 1,karakterisert ved at minst to av substituentene R<1> er metallionekvivalenter av minst ett grunnstoff med atomnumrene 21-29, 42, 44 eller 57-83, eller minst ett radionuklid av et grunnstoff med atomnumrene 27, 29, 31, 32, 37-39, 43, 49, 62, 64, 70 eller 77.

4. Forbindelse ifølge krav 2, karakterisert ved at den er 10-(2,3,4-trihydroksybutyl )-l,4,7-triskarboksymetyl-l,4,7,10-tetraazacyklododekan eller 10-(l-hydroksymetyl-2,3-dihydroksypropyl)-l,4,7-triskarboksymetyl-1,4, 7,10-tetraazacyklododekan.

5. Gadoliniumkompleks, karakterisert ved at det er dannet av 10-(2, 3,4-trihydroksybutyl)-l,4,7-triskarboksymetyl-l, 4, 7,10-tetraazacyklododekan eller 10-(l-hydroksymetyl-2,3-dihydroksy-propyl )-1,4,7-triskarboksymetyl-l,4,7,10-tetraazacyklododekan.

6. Diagnostisk middel, karakterisert ved at det inneholder minst ett metallkompleks med den generelle formel Ia ifølge krav 1 med minst to av substituentene R<1> i betydningen en metallionekvivalent, eventuelt sammen med de innen den galeniske farmasi vanlige tilsetningsstoffer.

7. Anvendelse av minst ett metallkompleks med den generelle formel IA med minst to av substituentene R<1> i betydningen en metallionekvivalent, for fremstilling av midler for NMR-, røntgen-, ultralyd- og radiodiagnostikk.