NO328840B1

NO328840B1 - Flertannet aza-ligander i stand til a kompleksere metallioner og anvendelse derav i diagnose og terapi

Info

Publication number: NO328840B1
Application number: NO20040179A
Authority: NO
Inventors: Giovanni Battista Giovenzana; Giovanni Palmisano; Massimo Sisti; Camilla Cavallotti; Silvio Aime; Luisella Calabi
Original assignee: Bracco Imaging Spa
Priority date: 2001-07-17
Filing date: 2004-01-15
Publication date: 2010-05-25
Also published as: KR100890471B1; EP1417183B1; WO2003008390A1; ITMI20011518A1; ITMI20011518A0; MXPA04000408A; AU2002331348B2; US20040156786A1; JP2005504027A; ES2286278T3; IL159874A0; PL202690B1; PT1417183E; CN100443476C; CN1533381A; US7186400B2; CA2453845A1; DE60220282T2; CA2453845C; DK1417183T3

Description

Foreliggende oppfinnelse angår nye aza-ligander i stand til å kompleksere metallioner, spesielt paramagnetiske ioner, og anvendelsen av tilsvarende komplekser som kontrastmidler for magnetisk resonansavbildning (MRI).

Flere komplekser av paramagnetiske metallioner med cykliske og acykliske aza-ligander er kjent som kontrastmidler i MRI diagnoseteknikken (se for eksempel The Chemistry of Contrast Agents in Medical Magnetic Resonance Imaging, Merbach A. E. og Toth E. Red., John Wiley and sons, Chichester, 2001; Caravan P. et al. Chem. Rev. 1999, 99, 2293-2352 og US 4.885.363; US 4.916.246; US 5.132.409; US 6.149.890). Noen av disse kompleksene (Gd-DTPA, Gd-DOTA, Gd-HPD03A og lignende) er nylig blitt markedsført.

De paramagnetiske metallionene mest benyttet i MRI-diagnostikk er enten i overgangsmetallene eller i Lantanidserien. Når det gjelder lantanider er oppmerksomheten i hovedsak rettet mot Gd(III)-ion, både for dets høye para-magnetisme (7 uparede elektroner) og for dets gunstige egenskap når det gjelder elektronrelaksasjon. Dette metallet innehar ingen fysiologisk funksjon i pattedyr og administrasjonen som fri ion er svært giftig selv ved lave doser (10-20 mol/kg). Derfor er det nødvendig å benytte ligander som danner chelater med lantanidionet som er utstyrt med høy termodynamisk og kinetisk stabilitet. Dette betyr at den chelaterte ligand burde vise et høyt affinitets- og selektivitetsnivå for de relevante paramagnetiske ionene i motsetning til de fysiologiske ionene. Dessuten burde liganden vise egnede farmakokinetiske egenskaper (utskillelse, binding til plasmaproteiner, metabolisk treghet og lignende), og optimale relaksasjonsegenskaper, det vil si at verdiene av denne parameter burde være og forbli høye, uavhengig av de omkringliggende forhold, spesielt tilstedeværelsen av fysiologiske anioner og pH-endringer.

En ny klasse av ligander er nå blitt funnet som danner komplekser som har særlig fordelaktige karakteristikker, spesielt når det gjelder stabilitet og relaksasjon.

Relaksasjon (rJp) er en iboende egenskap hos paramagnetiske komplekser som særpreger deres evne til å øke nukleær magnetisk relaksasjonshastighet av nærliggende protoner. Høye relaksasjonshastigheter sørger for økt kontrast i bildet, noe som gjør det mulig å skaffe fysiologisk informasjon på kort tid, som åpenbart er fordelaktig både når det gjelder bildekvalitet og økonomisk kostnad. Relaksasjon av et Gd(III)-kompleks er en egenskap direkte relatert til antallet ( q) vannmolekyler i den indre koordinatsfæren av metallionet. Som nevnt før er kontrastmidler for magnetisk resonansavbildning (MRI) hovedsakelig representert ved stabile komplekser av Gd(III)-ioner hvor majoriteten er basert på oktadentatligander for å sikre en høy termodynamisk stabilitet. Dette valget har imidlertid medført at kun et vannmolekyl kan komme inn i den indre koordinasjonssfæren til Gd(III)ionet som har et koordinasjonsnummer på ni (The Chemistry of Contrast Agents in Medical Magnetic Resonance Imaging, Merbach A. E. og Toth E. Red., John Wiley and sons, Chichester, 2001).

Et ytterligere bidrag til den observerte relakseringshastigheten (av vannprotonene i en vandig løsning som inneholder et paramagnetisk kompleks) stammer fra vekslingen mellom molekyl(er) av koordinert vann og molekylene av det resterende løsemiddel. Nærmere bestemt er økningen av den observerte relaksasjonshastigheten omvent forbundet med oppholdstiden (tM) av protonene av vannmolekyl(er) som er koordinert til det paramagnetiske senter av den indre koordinasjonssfære. Høyere relaksasjon er oppnådd ved hurtige ombyttingsforhold.

Ligandene ifølge oppfinnelsen, danner komplekser hvilke høye utgangspunktrelaksasjon er i overensstemmelse med tilstedeværelsen av to vannmolekyler i den indre koordinasjonssfære og med simultane, fordelaktige Tu-ve rdie r.

Ligander ifølge oppfinnelsen, har den følgende generelle formel (I):

hvor:

Ri er hydrogen, Ci-C2o alkyl, C3-Ci0 cykloalkyl, C4-C20 cykloalkylalkyl, aryl, arylalkyl eller de to Ri-gruppene tatt sammen, danner en rett eller cyklisk C2-Ci0 alkylengruppe eller et orto-disubstituert arylen;

R2 er hydrogen, Ci-C2o alkyl, C3-Ci0 cykloalkyl, C4-C20 cykloalkylalkyl, aryl eller arylalkyl valgfritt substituert med funksjonelle grupper valgt fra karboksy, amino, formyl eller merkapto;

R3, R4 og R5, som kan være like eller forskjellige, er hydrogen, Ci-C20 alkyl, C3-Ci0 cykloalkyl, C4-C20 cykloalkylalkyl, aryl, arylalkyl;

FG, som kan være lik eller forskjellig, er karboksy, -P03H2- eller -RP(0)OH-grupper hvori R er hydrogen, Ci-C20 alkyl, C3-Ci0 cykloalkyl, C4-C20 cykloalkylalkyl, aryl, arylalkyl;

Oppfinnelsen er videre relatert til chelater av forbindelser av formel (I) med paramagnetiske eller radioaktive metallioner.

Kompleksene med paramagnetiske ioner er særlig foretrukket for diagnostisk bruk som MRI kontrastmidler, slik som Gd(<3+>).

På den annen side er foretrukne komplekser for bruk i stråleterapi eller strålediagnostikk de med <203>Pb, "Ga, 68Ga, <72>As, inIn, <113>In, 90Y, 97Ru, 6<2>Cu, <64>Cu, 52Fe, 52mMn, 140La, 175Yb, 153Sm, 166Ho, 149Pm, 177Lu, 142Pr, 159Gd, 212Bi, 4<7>Sc, 149Pm, 67Cu, inAg, 199Au, 161Tb og <5>1Cr.

Oppfinnelsens chelater kan også være i form av salter når liganden har saltdannende funksjoner.

Foretrukne kationer av uorganiske baser som kan være egnet til å danne salt med kompleksene av oppfinnelsen, omfatter ioner av alkali eller alkalinske jordmetaller, slik som kalium, natrium, kalsium, magnesium.

Foretrukne kationer av organiske baser omfatter, bl.a., de av primære, sekundære og tertiære aminer, slik som etanolamin, dietanolamin, morfolin, glukamin, N-metylglukamin, N,N-dimetylglukamin.

Foretrukne anioner av uorganiske syrer som kan være egnet for å danne salt med kompleksene av oppfinnelsen, omfatter ionene av halosyrer slik som klorider, bromider, jodider eller andre ioner slik som sulfat.

Foretrukne anioner av organiske syrer omfatter de syrer som rutinemessig er brukt i farmasøytisk teknikk for saltdannelse av basiske substanser, slik som acetat, suksinat, citrat, fumarat, maleat, oksalat.

Foretrukne kationer og anioner av aminosyrer omfatter for eksempel de av taurin, glysin, lysin, arginin eller ornitin, eller av asparagin- og glutaminsyrer.

Ci-C20 alkylgruppen er en rett eller forgrenet gruppe og fortrinnsvis en C!-C6-gruppe, mer foretrukket metyl, etyl, propyl, isopropyl.

C3-C10 cykloalkylgruppen er foretrukket en cyklopropyl-, cyklopentyl- eller cykloheksylgruppe, valgfritt etter tur substituert ved en av posisjonene i ringen, ved en alkylgruppe, som beskrevet ovenfor.

C4-C20 cykloalkylalkylgruppen er foretrukket cyklopropylmetyl, cykloheksyletyl, cykloheksylmetyl, cyklopentylmetyl, cyklopentyletyl.

Aryl er fortrinnsvis fenyl eller fenyl substituert med en til fem substituenter som kan være like eller forskjellige, valgt fra hydroksy, Ci-C2 alkoksy, halogen, cyano, nitro, metyl, etyl, karboksy, amino, Q-C2 alkyl- eller dialkylamino, eller alkylgrupper på ulike måter substituert med en til tre substituenter, slik som hydroksy, Ci-C2 alkoksy, halogen, cyano, nitro, metyl, etyl, karboksy, amino, Ci-C2 alkyl- eller dialkylamino.

Orto-disubstituert arylen er fortrinnsvis valgfritt substituert 1,2-fenylen som beskrevet ovenfor.

C1-C20 alkyl substituert med karboksygrupper er fortrinnsvis karboksymetyl.

FG er fortrinnsvis en karboksygruppe.

R2 er fortrinnsvis metyl, alkyl som definert over eller aryl, begge valgfritt substituert med funksjonelle grupper, slik som valgfritt beskyttet karboksy, amino, formyl, eller merkapto, som kan benyttes som konjugasjonsseter med andre forbindelser uten å forstyrre molekylets strukturelle integritet.

R3 er fortrinnsvis hydrogen.

R4 er fortrinnsvis hydrogen eller metyl.

R5 er fortrinnsvis hydrogen.

Foretrukne forbindelser av formel (I) er de hvor de to Ri-gruppene sammen danner en alkylen, spesielt etylen eller propylen, fortrinnsvis etylen, og de andre gruppene er som definert for den generelle formel (I) eller har de foretrukne betydninger angitt ovenfor.

Forbindelser (I) hvori Ri er hydrogen, alkyl, cykloalkyl, cykloalkylalkyl eller aryl kan bli fremstilt ved en fremgangsmåte som omfatter:

a) å reagere en forbindelse (II)

hvori R2 er som definert ovenfor, med formaldehyd og et amin (III) hvori Ri er som definert ovenfor, for å gi en forbindelse av formel (IV) b) å redusere nitrogruppen av forbindelse (IV) til aminogruppe for å gi en forbindelse av formel (V)

reagere forbindelsene av formel (V) med halo eddiksyreestere for å gi forbindelser

(VI)

hvori R6 er C!-C6 alkyl, og deretter hydrolyse for å gi forbindelser (I) eller å reagere forbindelser (V) med formaldehyd og fosforsyrling eller en forbindelse av formel RP(OH)2 hvor R er som definert ovenfor, for å gi de tilsvarende forbindelser (I) hvori FG er -P03H2 eller RP(0)OH.

Forbindelser av formel (I) hvori de to Ri-gruppene tatt sammen danner en alkylengruppe, er oppnådd ved en fremgangsmåte omfattende:

a) å reagere en forbindelse (II) med formaldehyd og et diamin av formel (VII)

hvori Ri er som definert ovenfor og Bz er benzyl eller en aminobeskyttende gruppe

for å gi forbindelse av formel (VIII)

b) å redusere nitrogruppen og fjerne benzylgruppene fra forbindelse (VIII), for eksempel ved katalytisk hydrogenering for å gi en forbindelse av formel (IX) c) å reagere (IX) med haloeddiksyreestere for å gi en forbindelse (X) hvori R6 er som definert ovenfor eller med formaldehyd og fosforsyrling eller en forbindelse av formel RP(OH)2 hvori R er som definert ovenfor, for å gi de tilsvarende forbindelsene (I) hvori FG er -P03H2 eller RP(0)OH; d) å hydrolysere karboksyestergruppene for å gi forbindelser (I) hvori Ri-gruppene sammen danner et alkylen.

Forbindelser av formel (I) hvori både karboksyliske og fosfoniske grupper er til stede, kan bli oppnådd ved passende å endre reaksjonssekvensene rapportert ovenfor ved å introdusere karboksymetyl- eller fosfonometylgruppene på den på forhånd ubeskyttede forbindelse av formel (VIII), for eksempel ved først å reagere med haloeddikestere, deretter reduksjon av nitrogruppen og videre reaksjon med formaldehyd og H3P03 eller RP(OH)2, som beskrevet ovenfor, eller omvendt. I henhold til denne prosedyre kan også forbindelser av formel (I) bli fremstilt hvori FG-gruppene på nitrogenatomet av ringen er forskjellig fra FG-gruppene til stede på den eksocykliske aminogruppen.

Aminer av formel (IX), både i beskyttet og ubeskyttet form er nye, og er en ytterligere hensikt med oppfinnelsen, som intermediater.

Forbindelsene i oppfinnelsen kan videre bli konjugert med egnede molekyler i stand til å interagere med fysiologiske systemer. Nyttige eksempler derav er gallesyrer, peptider, proteiner, hormoner, oligonukleotider og lignende.

Kompleksene av forbindelser (I) kan bli administrert som MRI kontrastmidler parenteralt, fortrinnsvis formulert som en steril, vandig oppløsning eller suspensjon, hvilkens pH kan variere for eksempel fra 6,0 til 8,5.

Nevnte vandige oppløsning eller suspensjon kan bli administrert i konsentrasjoner i området mellom 0,002 til 1,0 molar.

Nevnte formuleringer kan være frysetørket og levert som sådan for å bli rekonstituert før bruk. For gastrointestinal anvendelse eller for injeksjon i hulrom i kroppen kan disse midlene være formulert som en oppløsning eller suspensjon inneholdende egnede tilsetninger for å for eksempel kontrollere viskositet.

For oral administrasjon kan de være formulert i henhold til fremstillingsmetoder rutinemessig benyttet i farmasøytisk teknikk, valgfritt også som belagte formuleringer for å oppnå ekstra beskyttelse fra den sure pH i magesekken, og slik hindre frigjørelsen av det chelaterte metallionet som vanligvis forekommer ved typiske pH-verdier i magesaft.

Andre eksipienter, slik som søtningsmidler og/eller smaksmidler, kan i henhold til kjente teknikker av farmasøytisk formulering, også bli tilsatt.

Paramagnetiske Gd(III) komplekser med ligander av formel (I) er utrustet med en spesielt god utgangspunktrelaksasjon som kan forklares av tilstedeværelsen av to vannmolekyler i den indre koordinasjonssfære av de nevnte komplekser og med samtidig, fordelaktig, hurtig utbyttingshastighet av koordinerte vannmolekyler.

Det har blitt rapportert at for noen Gd(III) komplekser med q = 2 (det vil si Gd-D03A-lignende systemer, ble en minskning av relaksasjon observert etter økning av oppløsningens pH. Denne forminskning skyldes mest sannsynlig det faktum at noen anioner til stede i oppløsningen, slik som karbonat og hydroksylioner, konkurrerer med vannmolekylene om koordinasjonssteder på Gd(III) og, gjennom dannelsen av ternære komplekser med metallchelat, påfallende reduserer relaksasjonen derav (S. Aime et al, J. Biol. Inorg. Chem., 5, 488-497, (2000)). Minskning av relaksasjon er også observert når bidentate ligander er til stede i oppløsning. Systemer som viser slik adferd er vanligvis særpreget ved en liten relaksasjonsforhøyelse etter binding til proteiner, slik som HSA. Dette skyldes utskiftningen av vannmolekylene av giveratomer på proteinet.

I motsetning og ganske interessant, viste tester utført med Gd(III) komplekset av eksempel 1 av oppfinnelsen at ligandene av oppfinnelsen viser en svært lav affinitet for hvilken som helst anioner og anioniske metabolitter som er til stede i oppløsning.

Dette resultat indikerer sterkt at relaksasjonen av kompleksforbindelsene av oppfinnelsen ikke er "senket" selv ved tilstedeværelse av høye konsentrasjoner av bidentate anioner.

Videre indikerer det at ligandene av oppfinnelsen fordelaktig kan benyttes til å fremstille paramagnetiske kompleksforbindelser med q = 2, i stand til å bli konjugert til eller å ikke-kovalent interagere med humant serumalbumin eller andre egnede makromolekyler uten at donoratomene på nevnte makromolekyl (for eksempel fra aspartat eller glutamat), kunne interagere med koordinasjonssetene av Gd(III) og forårsake en reduksjon av den oppnåelige relaksasjonen.

Mest sannsynlig er den vesentlige endringen i ligandenes struktur, når sammenlignet med den av (D03A) og av det tilsvarende D03MA trimetylderivatet, ansvarlig for den fullstendig forskjellige adferd av komplekset mot de bidentate anionene.

Følgende eksempler illustrerer oppfinnelsen i større detalj.

Eksempel 1

l,4-Bis(karboksymetyl)-6-[bis(karboksymetyl)amino]-6-metyl-perhydro-1,4-diazepin

a) l,4-Dibenzyl-6-metyl-6-nitroperhydro-l,4-diazepin

N,N'-dibenzyletylendiamin diacetat (18,4 g, 51,0 mmol) og nitroetan (3,66 ml_,

50,9 mmol) oppløses i etanol (80 ml_) i en 250 ml_ rundbunnet flaske. Paraformaldehyd (5,00 g, 166,5 mmol) tilsettes porsjonsvis til oppløsningen og den resulterende suspensjon kokes under tilbakeløp. Blandingen blir homogen (oppløsning av paraformaldehyd) ved omkring 60 °C og en lett eksotermisk reaksjon finner sted. Etter 3 timer med koking under tilbakeløp blir blandingen

fordampet, tatt opp med vandig mettet Na2C03-oppløsning og det organiske produkt blir gjentatte ganger ekstrahert med metylenklorid. De kombinerte organiske ekstrakter vaskes med vann og tørkes over Na2S04. Etter filtrering og fordampning av metylenklorid renses det voksaktige reststoff med silikagelkromatografi.

Elusjon med metylenklorid gir den rene tittelforbindelse (15,65 g, 90,6 %). Ved å øke polariteter av eluenter (CH^I^MeOH 9:1) oppnås det acykliske derivatet N,N'-dibenzyl-N-(2-nitropropyl)etandiamin (0,350 g, 2,1 %).

Voksaktig hvitt, fast stoff, smeltepunkt 49,5-50 °C (n-heksan)

<1>H-NMR (CDCI3)

7,32 (m, 10H), 3,78 (d, 2H, J = 13,2 Hz), 3,65 (d, 2H, J = 13,2 Hz), 3,60 (d, 2H, J = 14,1 Hz), 2,96 (d, 2H, J = 14,1 Hz), 2,60 (m, 4H), 1,35 (s, 3H).

<13>C-NMR (CDCI3)

139,0 (s), 128,8 (d), 128,1 (d), 127,1 (d), 91,5 (s), 63,7 (t), 63,4 (t), 58,1 (t), 24,2 (q).

MS (CI) 340 (MH<+>).

Analytisk beregnet for C2oH25N302 (339,43): C, 70,77; H, 7,42; N, 12,38.

Funnet: C, 70,57; H, 7,60; N, 12,27.

b) 6-Amino-6-metylperhydro-l,4-diazepin

Til en løsning av forbindelsen oppnådd i a) (6,00 g, 17,7 mmol) i en blanding av

etanol (45 ml_) og vann (5 ml_) tilsettes katalysatorstoffet bestående av 10 % palladium på trekull (1,0 g). Blandingen innføres i et Parr-apparat, hydrogenert ved 28 atm (2,84 MPa) og romtemperatur. Etter 2 timer absorberes ikke hydrogen lenger. Reaksjonsblandingen filtreres gjennom Celite®. Filtratet fordampes for å oppnå tittelforbindelsen (2,25 g, 98,3 %) tilfredsstillende rent for det påfølgende trinn, i form av en fargeløs olje.

<1>H-NMR (CDCI3)

2,82 (m, 4H), 2,63 (d, 2H, J = 13,6 Hz), 2,57 (d, 2H, J = 13,6 Hz), 1,86 (bs, 4H, utbyttes med D20), 0,96 (s, 3H).

<13>C-NMR (CDCI3)

62,2 (t), 53,8 (s), 51,7 (t), 26,5 (q).

MS (CI) 130 (MH<+>).

Analytisk beregnet for C6H15N3 (129,21): C, 55,78; H, 11,70; N, 32,52. Funnet: C, 55,56; H, 11,91; N, 32,29.

c) l,4-Bis(t-butoksykarbonylmetyl)-6-[bis(t-butoksykarbonylmetyl)-amino]-6-metylperhydro-l,4-diazepin

Til en oppløsning av forbindelsen oppnådd i b) (0,909 g, 7,04 mmol) i tørr acetonitril (25 ml_), tilsettes pulverisert kaliumkarbonat (6,53 g, 47,24 mmol) og natriumsulfat (ca. 3 g). Etter nedkjøling til 0-5 °C (isbad) tilsettes t-butyl bromacetat (4,50 ml_, 30,45 mmol) i 10 minutter og blandingen blir stående ved denne temperaturen i 15 minutter. Deretter blir reaksjonsblandingen refluksert i 4 timer, så avkjølt til romtemperatur, uorganiske salter filtreres fra og filtratet fordampes under vakuum. Det resulterende residu renses med "flash" kromatografi på silikagel. Elusjon med n-heksan/etylacetat 8:2 gir den rene tittelforbindelsen (3,15 g, 76,4 %) som fargeløs olje.

<1>H-NMR (CDCI3)

3,68 (s, 4H), 3,27 (s, 4H), 3,03 (d, 2H, J = 14,1 Hz), 2,72 (m, 4H), 2,61 (d, 2H, J = 14,1 Hz), 1,44 (s, 36H), 1,09 (s, 3H).

<13>C-NMR (CDCI3)

172,6 (s), 170,8 (s), 80,6 (s), 80,1 (s), 66,1 (t), 62,3 (t), 60,6 (s), 59,1 (t), 51,5 (t), 28,1 (q), 28,0 (q), 24,1 (q).

MS (CI) 586 (MH<+>).

Analytisk beregnet for C30H55N3O8 (585,78): C, 61,51; H, 9,46; N, 7,17. Funnet: C, 61,42; H, 9,62; N, 6,98.

d) l,4-Bis(karboksymetyl)-6-[bis(karboksymetyl)amino]-6-metyl-perhydro- 1,4-diazepi n

I en 50 ml_ rundbunnet flaske oppløses esteren oppnådd i c) (3,03 g, 5,17 mmol) i trifluoreddiksyre (10 ml_). Den resulterende løsning las stå ved romtemperatur over natten, deretter blir den fordampet under vakuum, konsentrert HCI tilsettes og fordampes til tørrhet. Det faste residuet legges i en Amberlite® XAD1600 harpikskolonne (3 cm ID x 30 cm). Elusjon med vann/aceton (100/0 -+70/30) gir den rene tittelforbindelsen (1,33 g, 71,1 %) som hvite krystaller, smeltepunkt 178-181 °C (dec.) (H20).

<1>H-NMR (D20)

3,65 (s, 8H), 3,51 (m, 4H), 3,38 (m, 4H), 1,06 (s, 3H)

<13>C-NMR (D20)

175,9 (s), 173,3 (s), 65,7 (s), 61,2 (t), 61,1 (t), 56,1 (t), 54,3 (t), 19,5 (q).

MS (FAB<+>) 362 (MH<+>).

Analytisk beregnet for C^H^NaOs (361,35): C, 46,53; H, 6,42; N, 11,63. Funnet: C, 46,56; H, 6,70; N, 11,39.

Ved å utføre fremgangsmåten analogt med prosedyren beskrevet ovenfor kan de følgende forbindelser oppnås:

Nærmere bestemt ble de følgende ligander fremstilt:

e) Gd(III) Kompleks av l,4-Bis(karboksymetylmetyl)-6-[bis(hydroksykarbonylmetyl)amino]-6-metylperhydro-l,4-diazepin

I en 100 ml_ rundbunnet flaske tilsettes liganden fra d) (3,61 g, 10 mmol) suspendert i 30 ml_ H20, IN NaOH (10 ml_) for å oppnå en klar oppløsning, og dertil Gd203 (1,81 g, 5 mmol) og oppvarmet ved 50 °C i 15 timer. Etter avkjøling i romtemperatur filtreres oppløsningen og fordampes til tørrhet for å oppnå et hvitt, fast stoff.

Analytisk beregnet for Ci4Hi9GdN3Na08 (537,56): C, 31,28; H, 3,56; N, 7,82; Na 4,28; Gd 29,25. Funnet: C, 30,98; H, 3,71; N, 7,99; Na 4,01; Gd 29,59.

Eksempel 2

N,N"-diisopropyl-2-metyl-l,2,3-propantriamino-N,N',N',N"-tetraeddiksyre

a) N,N'-Diisopropyl-2-metyl-2-nitro-l,3-propandiamin

En 250 ml_ rundbunnet flaske inneholdende isopropylamin (20,6 g, 349 mmol)

avkjøles til 3-5 °C på isbad og 37 % vandig formaldehydløsning (26,3 ml_, 350 mmol) tilsettes i ca. 30 minutter slik at reaksjonstemperaturen ikke overstiger 10 °C. Etter fullførelse av tilføyelsen omrøres blandingen i 15 minutter, så tilsettes nitroetan (13,1 g, 174,5 mmol) i en enkel porsjon. Blandingen blir hensatt for å varme til romtemperatur, så tilsettes Na2S04 (20 g), omrørt til fullstendig oppløsning. De to fasene som er dannet er adskilt og det lavere, vandige lag

kastes. Videre tilsettes Na2S04 (20 g) til den organiske fase og blir hensatt for å stå i 60 timer. Blandingen filtreres og det faste stoffet blir gjentatte ganger vasket med dietyleter. Filtrat og vaskinger er kombinert og fordampet under vakuum. Residuet destilleres under vakuum; fraksjonene som blir destillert ved 88-90 °C med 3 mmHg, samles, tilsvarende til tittelproduktet (25,9 g, 68,2 %) som en fargeløs olje, kokepunkt 88-90 °C (3 mmHg).

<1>H-NMR (CDCI3)

1,01 (d, 12H, J = 6,2 Hz), 1,50 (bs, 2H, utbyttes med D20), 1,55 (s, 3H), 2,73 (sept. 2H, J = 6,2 Hz), 2,99 (AB, 4H, J = 12,8 Hz).

<13>C-NMR (CDCI3)

20,7 (q), 22,8 (q), 48,9 (t), 52,5 (d), 91,9 (s).

MS (CI) 218 (MH<+>).

Analytisk beregnet for C10H23N3O2 (217,31): C, 55,27; H, 10,67; N 19,34. Funnet: C, 55,11; H, 10,81; N, 19,39.

b) N,N"-Diisopropyl-2-metyl-l,2,3-propantriamin

Til en oppløsning av den oppnådde forbindelsen i a) (18,50 g, 85,1 mmol) i CH3OH

(100 ml_), tilsettes Nickel Raney 50 % i H20 (3,5 g). Blandingen plasseres i et Parr-apparat og hydrogeneres ved 60 atm og romtemperatur. Etter omkring 3 timer observeres ingen hydrogenabsorpsjon. Blandingen filtreres gjennom Celite® og residuet vaskes med CH3OH (2x15 ml_). Filtrat og vaskinger kombineres og fordampes. Reststoffet destilleres under vakuum, fraksjonene destillert ved 98-100 °C med 3 mmHg, samles, tilsvarende til tittelproduktet (15,15 g, 95,0 %) som er en svakt gul, klar olje, kokepunkt 88-90 °C (3 mmHg).

<1>H-NMR (CDCI3)

1,02 (s, 3H), 1,03 (d, 12H, J = 6,2 Hz), 1,40 (bs, 4H, utbyttes med D20), 2,46 (AB, 4H, J = 11,6 Hz), 2,71 (sept, 2H, J = 6,2 Hz).

<13>C-NMR (CDCI3)

22,9 (q), 25,4 (q), 49,2 (t), 51,6 (s), 56,9 (d).

MS (CI) 188 (MH<+>).

Analytisk beregnet for CioH25N3 (187,33): C, 64,12; H, 13,45; N, 22,43. Funnet: C, 63,89; H, 13,61; N, 22,49.

c) N,N"-Diisopropyl-N,N',N',N"-tetrakis(t-butoksykarbonylmetyl)-2-metyl-1,2,3-propantriamin

Til en oppløsning av triaminet fra b) (1,25 g, 6,67 mmol) i acetonitril (10 ml_), tilsettes N,N-diisopropyletylamin (11,6 ml_, 66,6 mmol). t-Butyl bromacetat (5,90 ml_, 36,5 mmol) tilsettes dråpevis i 30 minutter under omrøring og avkjøles på isbad; etter fullføring av tilføyelsen fjernes isbadet og blandingen blir hensatt ved romtemperatur i ytterligere 30 minutter, deretter refluks i 15 timer. Etter dette avkjøles blandingen og fordampes under vakuum. Reststoffet fordeles mellom CH2CI2 og en 10 % vandig Na2C03-oppløsning og den vandige fase blir ytterligere ekstrahert med CH2CI2 (2x20 ml_). Den organiske fase tørkes over Na2S04, filtreres og fordampes under vakuum. Reststoffet renses ved kolonnekromatografi (Si02, gradient heksan/Et20 100/0 -> 50/50, 30 ml_ fraksjoner) for å oppnå den rene titteltetraester (3,57 g, 83,0 %) som en svakt gul, klar olje.

Rf (Si02, CHCI3) 0,70.

<1>H-NMR (CDCb)

0,91 (d, 6H, J = 6,6 Hz), 0,96 (d, 6H, J = 6,8 Hz), 1,16 (s, 3H), 1,41 (s, 36H), 2,57 (AB, 4H, J = 14,3 Hz), 2,87 (sept, 2H, J = 6,6 Hz), 3,38 (s, 4H), 3,52 (s, 4H).

<13>C-NMR (CDCI3)

17,7 (q), 19,8 (q), 19,9 (q), 27,9 (q), 51,2 (s), 53,9 (t), 54,0 (t), 55,0 (t), 63,1 (d), 79,7 (d), 80,0 (s), 172,0 (s), 172,9 (s).

MS (EI) 645, 644 (MH<+>), 530, 457, 343, 287, 231, 186, 160, 130, 112, 88, 70.

Analytisk beregnet for C34H65N308 (643,91): C, 63,42; H, 10,18; N, 6,53. Funnet: C, 63,29; H, 10,33; N, 6,39.

d) N,N"-diisopropyl-2-metyl-l,2,3-propaneriamino-N,N',N',N"-tetraeddiksyre

Esteren fra c) (5,96 g, 9,10 mmol) plasseres i en 100 ml_ rundbunnet flaske og konsentrert saltsyre (20 ml_) tilsettes. Blandingen reflukseres i 7 timer, så avkjøles, fortynnes med H20 (20 ml_) og ekstraheres med CH2CI2 (3x15 ml_). Den vandige fase fordampes til tørrhet; reststoffet re krysta 11 ise res fra kons. HCI/etanol for å gi tittelliganden som dihydroklorid (4,08 g, 91,0 %).

<1>H-NMR (CDCI3)

1,14 (d, 6H, J = 6,3 Hz), 1,17 (d, 6H, J = 6,3 Hz), 1,33 (s, 3H), 3,21 (AB, 4H, J = 15,1 Hz), 3,57 (sept, 2H, J = 6,3 Hz), 3,68 (s, 8H).

MS (FAB<+>) 420 (MH<+>), 442 (MNa<+>), 458 (MK<+>) [Beregnet for C18H33N308: 419,47].

Analytisk beregnet for C18H33N308 ■ 2HCI (492,39): C, 43,91; H, 7,16; N, 8,57. Funnet: C, 43,66; H, 7,30; N, 8,41.

MS (FAB<+>) 420 (MH<+>), 442 (MNa<+>), 458 (MK<+>) [Beregnet for Ci8H33N308: 419,47].

Eksempel 3

Stabilitetsvirkning av Gd(III)-komplekset i eksempel 1

1, 5 Potensiometriske målinger

Alle de pH-metriske målingene (pH = -log [H<+>]) ble utført i avgasset 0,1 mol dm"<3 >NMe4N03-oppløsning ved 298,1 K, ved å bruke en Metrohm 670 Titroprosessor utstyrt med en Metrohm 6.0203.100 kombinert pH-elektrode. Før hver potensiometriske titrering ble den kombinerte Metrohm-elektrode kalibrert som en hydrogenkonsentrasjonsprobe ved å titrere kjente mengder av HCI med C02-fri NMe4OH-oppløsning og bestemme ekvivalentpunktet ved Gran's metode som tillater å bestemme standardpotensialet E° og det ioniske produktet av vann. I de komplekserende eksperimentene var metallionkonsentrasjonen omkring 80 % av ligandkonsentrasjonen. Minst tre målinger (omkring 100 datapunkter på hver) ble utført for hvert system i pH-området 2,5-10,5 og de relevante e.m.f.-data ble behandlet ved hjelp av computerprogrammene SUPERQUAD og HYPERQUAD som tilveiebrakte protonerings- og komplekseringskonstantene.

LogKGd (kondisjonal, pH 7,4) = 17,06.

Relakseringsegenskap av Gd(III)-komplekset i eksempel 1

Relakseringer fastsatt ved 25 °C, pH 7 og 20 MHz for nevnte kompleks er 7,1 mM <1 >s<1>.

Endringstid (TM)-verdien av Gd(III)-komplekset av eksempel 1 har blitt fastsatt ved å måle det transverse vannet <17>0 NMR relakseringstid ved forskjellige temperaturer i henhold til prosedyren beskrevet av Aime et al., i litteraturen henvist til ovenfor. Resultatene er inkludert i figur 1. Oppnådde verdier viste seg å være 90 ns ved 298 K. Om enn den optimale verdi (omkring 30 ns) ikke har blitt oppnådd, kan denne utbyttehastighet ansees som ganske rask, spesielt hvis sammenlignet med den av (Gd-D3A), Gd(III)-referansekomplekset, med to vannmolekyler i den indre sfære, hvis TM-verdi er 160 ns.

Figur 2 viser NMRD-profilen av Gd(III)-komplekset av eksempel 1 fra hvems utrustning vi kunne beregne en tr (den molekylære reorienterende tid)-verdi på 80 ps og elektroniske relakseringstidsverdier lik de av andre småstørrelses Gd(III)-komplekser (se Merbac A.E., sitert ovenfor).

Relakseringen av dette komplekset ble yterligere testet som en funksjon av pH'en.

Figur 3 viser de oppnådde resultatene.

Overraskende nok ble relakseringshastigheten for den testede kompleksforbindelsen funnet å være vesentlig konstant over hele det undersøkte pH-området. Dette resultatet indikerer klart at Gd-komplekset med ligandene av oppfinnelsen viser lav affinitet for hydroksyl og karbamatanioner til stede i oppløsning ved basisk pH. Derimot ville de forunderlig nok ha redusert den målte relakseringen.

For ytterligere å bedømme mangelen på dannelse av ternære komplekser ble det utført en test. Som et ikke-begrensende eksempel målte vi affiniteten av forbindelsen av eksempel 1 for laktat- og fosfationer. Bestemmelser ble utført direkte ved å tilsette økende mengder av hvert anion til en 1 mM oppløsning av Gd(III)-komplekset. De oppnådde resultater, vist i figur 4, indikerer den full-stendige mangel på interaksjon selv ved nærvær av høye konsentrasjoner av bidentate, endogene anioner.

I motsetning ga analoge titreringer av Gd-D03A og Gd-D03MA (begge utstyrt md q=2) med laktationer som ga KA-verdier på henholdsvis 150 M <1> og 110 M 1.

Gd-komplekset av ligand 1 som ikke viser noen målbare assosiasjonskonstanter, er definitivt komplekset som har lavere affinitet for dette anionet.

Resultatet viser at relakseringen av Gd-komplekser med ligandene av oppfinnelsen ikke er "senket" selv ved nærvær av høye konsentrasjoner av bidentate, endogene anioner.

Videre gjør den høye vekslingshastigheten av koordinert vann denne type av paramagnetiske komplekser spesielt interessant for å oppnå høy relaksering (ri og/eller r2) så snart deres molekylbevegelse senkes for eksempel ved å binde til makromolekyler. Som kjent av fagmannen finnes det flere fremgangsmåter for å utføre bindingen (både kovalent og ikke-kovalent) av en ligand og/eller av et metallkompleks derav (både kovalent og ikke-kovalent) med de aktuelle molekylene.

Claims

1. Forbindelser av generell formel (I): hvori: Ri er hydrogen, C1-C20 alkyl, C3-C10 cykloalkyl, C4-C2o cykloalkylalkyl, aryl, arylalkyl eller de to Ri-gruppene tatt sammen, danner en rett eller cyklisk C2-Ci0 alkylengruppe eller et orto-disubstituert arylen; R2 er hydrogen, Ci-C20 alkyl, C3-C10 cykloalkyl, C4-C20 cykloalkylalkyl, aryl eller arylalkyl valgfritt substituert med funksjonelle grupper valgt fra karboksy, amino, formyl eller merkapto; R3, R4 og R5, som kan være like eller forskjellige, er hydrogen, Ci-C20 alkyl, C3-C10 cykloalkyl, C4-C20 cykloalkylalkyl, aryl, arylalkyl; FG, som kan være lik eller forskjellig, er karboksy, -P03H2- eller -RP(0)OH-grupper hvori R er hydrogen, Ci-C20 alkyl, C3-C10 cykloalkyl, C4-C20 cykloalkylalkyl, aryl, arylalkyl; og deres chelater med Gd(III), og radioisotoper valgt blant <203>Pb, <67>Ga, 68Ga, <72>As, inIn, 113In, 90Y, 9<7>Ru, 6<2>Cu, 64Cu, 52Fe, 52mMn, 140La, 175Yb, 153Sm, 166Ho, <1>49Pm,<177>Lu, 14<2>Pr, 15<9>Gd, 2<12>Bi, <47>Sc, 14<9>Pm, 6<7>Cu, inAg, <199>Au, 16<1>Tb og <51>Cr så vel som saltene derav med fysiologisk kompatible baser eller syrer.

2. Forbindelse ifølge krav 1, hvori FG er en karboksygruppe.

3. Forbindelse ifølge krav 1 eller 2, hvori R2 er metyl, alkyl som definert i krav 1, eller aryl, begge valgfritt substituert med valgfritt beskyttet karboksy- eller aminogrupper.

4. Forbindelse ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3, hvori R3 er hydrogen, R4 er hydrogen eller metyl, R5 er hydrogen.

5. Forbindelse ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 4, hvori de to Ri-gruppene sammen danner et alkylen.

6. Forbindelse ifølge krav 5, hvori de to Ri-gruppene danner en etylengruppe.

7. Chelater av forbindelsene ifølge et hvilket som helst av kravene 1-6 som MRI-kontrastmidler.

8. Chelater ifølge krav 7 av Gd(<3+>).

9. Chelater av forbindelsene ifølge et hvilket som helst av kravene 1-6 med radioisotoper som røntgen eller røntgendiagnostiske midler.

10. Farmasøytiske eller diagnostiske sammensetninger inneholdende chelatene av forbindelsene ifølge et hvilket som helst av kravene 1-9 blandet med en egnet bærer.

11. Forbindelser av formel (IX): hvori de to Ri-gruppene danner en rett eller cyklisk C2-Ci0 alkylengruppe eller en orto-disubstituert arylen og R2 er som definert i krav 1.

12. Forbindelser av formel (IX) ifølge krav 11, hvori de to Ri-gruppene er etylen eller propylen.