NO851696L - Koordinasjonsforbindelser av technetium-99m og chelatdannende midler for deres fremstilling - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår koordinasjonsforbindelser av technetium-99m og chelateringsmidler (ligander) for syntese av disse. Technetiumforbindelsene er nyttige som diagnostiske hjerne-avbildende radiologiske midler.

Hjerneperfusjonsavbildning med data-styrt tomografi med utsendelse av enkelt-fotoner er en metode for å måle regional perfusjon, d.v.s. de mengder av blod som fordeles til forskjellige deler av hjernen. De data som oppnås, gir informasjon som er nyttig for bedømmelse av stoffskifte-aktiviteten i forskjellige deler av hjernen, f.eks. for å bedømme virkningene av slag. Vellykket anvendelse av metoden krever billeddannende midler som kan administreres intravenøst og som baserer blod-hjerne-barrieren for å trenge inn i hjernevevet .

Nyttige hjerne-billeddannende midler krever et radioaktivt element og en struktur som gjør at midlet kan transporteres i blodet slik at det passerer fra blodet over blod-hjerne-barrieren og holdes tilbake i hjernevevet tilstrekkelig lenge til at man kan måle dets konsentrasjon i forskjellige deler av hjernen. Hensiksmessig blir 100% av det billeddannende middel som strømmer til en spesiell del av hjernen, absorbert i hjernevevet, og midlet holder seg i hjernevevet i ca. 4-6 timer slik at dets konsentrasjon (og derfor mengden av blod som strømmer til den del av hjernen) kan bestemmes. Opprinnelig ble oppmerksomheten rettet mot forbindelser som inneholder radioaktive isotoper av jod og selen, d.v.s. 1-123, 1-125,

1-131 og Se-75. Selen-75 gir dårlige avbildningsegenskaper;

dets strålingsnivåer er for høye og dets halveringstid for lang. Det kan derfor medføre den risiko at pasientene utsettes for

alt for store strålingsdoser. Jod-131 er beheftet med de samme ulemper. Jod-125 har for lang halveringstid og for lav gamma-intensitet. Jod-123 er nyttig og har vært gjenstand for primære klinisk undersøkelser i form av N-isopropyl-p-[1-123]jodamfetamin som ga bemerkelsesverdige resultater. Imidlertid er 1-123

meget dyr og ikke lett tilgjengelig. Oppmerksomheten har derfor blitt rettet mot forbindelser basert på technetium-99m som har de samme fordeler som jod-123 og som er forholdsvis billig og lett tilgjengelig; det er for tiden den radionuklid som er mest vanlig anvendt for forskjellige diagnostiske nukleære avbild-ningsmetoder.

Undersøkelser er foretatt under anvendelse av technetium-99m-merket 1,2-ditia-5,8-diazacyklodekan, og resultatene er beskrevet av Kung et al., i The Journal of Nuclear Medicine, vol. 25, s. 326-332. Disse forbindelser ble funnet å være effektive til å krysse blod-hjerne-barrieren. Imidlertid holdt de seg i hjernevevet i bare forholdsvis kort tid.

Foreliggende oppfinnelse angår ligander og koordinasjonsforbindelser som disse danner med technetium-99m (Tc-99m). Forbindelsene ifølge foreliggende oppfinnelse er polyamino-ditioler som danner stabile, nøytrale komplekser med Tc-99m, og disse komplekser er i stand til å krysse blod-hjerne-barrieren og bli holdt tilbake i tilstrekkelig lang tid til at de er nyttige som hjerne-avbildende midler. Disse forbindelser har den følgende generelle struktur: hvor hver R' uavhengig av hverandre er et hydrogenatom, en alkylgruppe eller substituent X som har den følgende formel

hvor m er 0 eller 1, Z er anionet av en sterk mineralsyre såsom klorid, b er et helt tall på 2 eller høyere, fortrinnsvis 2 eller 3, og R<*>' og R''<1>er uavhengig av hverandre hydrogenatomer eller alkyigrupper , ytterligere X er R', Ar er en aromatisk gruppe såsom fenylen, og a, d og n er hele tall. Fortrinnsvis er a og d 0 eller 1, og n er 2 eller 3.

Forbindelsene ifølge foreliggende oppfinnelse kan fremstilles i nøytral baseform, men Tc-99m-kompleksene fremstilles fra syreaddisjonssalter med tilstrekkelige ekvivalenter av en syre, fortrinnsvis en sterk mineralsyre såsom saltsyre, som svarer til antall aminogrupper.

Foretrukne alkylgrupper er lavere alkylgrupper såsom metyl, etyl, isopropyl og n-propyl, selv om høyere alkylgrupper kan anvendes. Gruppene R<1>' ogR''' kan være bundet sammen for å danne en heterocyklisk ring som inneholder nitrogenet i alkyl-amino-sidekjeden X, såsom en morfolinogruppe. Generelt vil høyere alkylgrupper øke forbindelsenes lipophile karakter hvilket vil ha en tendens til å øke retensjonen i hjernen.

På den annen side vil enøkning i den lipophile karakter øke bindingen av forbindelsene til plasmaprotein og redusere den letthet hvormed de transporteres gjennom blod-hjerne-barrieren. Den totale lipophile karakter av forbindelsene kan bedømmes ved å bestemme oktanol/saltvann-koeffisienten, som bør være i området ca. 0,5-100. Denne verdi bestemmes ved å blande forbindelsene med oktanol og saltvann (0,9% i vann) og måle den andel av forbindelsen som oppløses i de respektive lag. Mer nøyaktig informasjon kan oppnås ved hjelp av biodistri-busjonsundersøkelser hos mus.

De følgende er eksempler på grupper X og R' i representa-tive forbindelser ifølge oppfinnelsen:

hvor e er 1 eller 2 H, X eller alkyl hvor f er 2 eller høyere -(CH2)gN(CH3)2hvor g er 2 eller høyere H, X eller alkyl hvor h er 2 eller høyere H, X eller alkyl

hvor i er 2 eller høyere H, X eller alkyl

Typiske technetium-99m-komplekser ifølge oppfinnelsen har følgende struktur:

Forbindelsene ifølge oppfinnelsen hvor alkyl-amino-sidekjeden er knyttet til et nitrogenatom, syntetiseres fra disulfider såsom følgende:

Syntese av disse utgangsmaterialer er allerede kjent, se Corbin, Journal of Organic Chemistry, vol. 41, s. 489-491

(1976). Det følgende er en illustrasjon på den rekkefølge av reaksjonstrinn som anvendes, idet man begynner med disse utgangsmaterialer:

hvor M er

De billeddannende forbindelser dannes lett ved reaksjon

av et reduksjonsmiddel såsom tinn(II)klorid eller natrium-ditionitt med liganden og natrium- eller ammonium-pertechnat (Tc-99m). Nesten kvantitative utbytter oppnås.

Biodistribusjonsundersøkelser er foretatt med flere komplekser ifølge oppfinnelsen i ICR hvite mus. En salt-oppløsning inneholdende 0,5 til 2 microcurie av Tc-99m-komplekset ble injisert intravenøst (halen), og musene ble avlivet efter 5, 10 eller 15 minutter. Den prosentvise mengde av den injiserte dose som var til stede i hjernevevet, ble målt. Resultatene fra disse undersøkelser er gitt i tabell 1. Disse data viser at forbindelsene inneholdende alkyl-amino-sidekjeden opptas i hjernen bare litt langsommere enn den tilsvarende forbindelse hvor alkyl-amino-sidekjeden er erstattet med et hydrogenatom. På den annen side viser disse data at forbindelsene inneholdende alkyl-amino-gruppen ifølge oppfinnelsen holdes tilbake i hjernen i lengre tid. Efter 15 minutter er f.eks. konsentrasjonen av forbindelse 3, 15 ganger konsentrasjonen forbindelse 1.

I tabell 1 har forbindelsene den generelle formel:

Forbindelsene ifølge oppfinnelsen er særlig nyttige for mennesker, selv om de kan anvendes også for veterinærmedisin. De kan injiseres intravenøst i en dose på 10 til 20 millicurie pr. 70 kg person (med passende regulering i henhold til vekt), og billeddannelse oppnås ved kjente metoder. Forbindelsene kan typisk tilberedes i saltoppløsning inneholdende 0,9% salt og 10 til 20 millicurie av forbindelsen i 0,1 til 1 ml.

Det følgende er en generell fremgangsmåte for syntese av de billeddannende midler ifølge oppfinnelsen.

1. Fremstilling av kloracetamid- derivat ( forbindelse 2)

fra diaminodisulfid ( forbindelse 1)

1 g (4,27 mmol) av diaminodisulfidet (forbindelse 1) og

30 ml toluen settes til en kolbe, og oppløsningen omrøres.

2,89 g (25,1 mmol) kloracetylklorid tilsettes dråpevis. Efter-som syrekloridet tilsettes dannes en melkeaktig suspensjon. Efter at tilsetningen er fullført lukkes kolben, og innholdet omrøres i flere timer eller fortrinnsvis natten over. Derefter filtreres blandingen, og filtratet nøytraliseres med fortynnet, vandig natriumhydroksyd. Det ekstraheres derefter med tre suksessive 50 ml porsjoner dietyleter. Eterekstraktene samles, vaskes med 30 ml vann, tørkes over natriumsulfat, filtreres og inndampes for å fjerne eter under redusert trykk. Det ufor-dampede residuum er et hvitt, fast stoff. Det renses ved omkrystallisering fra metanol.

2. Omdannelse av kloracetamid- derivatet ( forbindelse 2)

til aminoamid- derivatet ( forbindelse 3)

En kolbe utstyrt med tilbakeløpskjøler og rører fylles

med produktet fra det foregående trinn, 5-7 ekvivalenter amin og 20-40 ml absolutt metanol eller etanol. Den resulterende oppløsning tilbakeløpsbehandles natten over. De flyktige stoffer fjernes derefter ved avdampning under redusert trykk, og residuet gjøres basisk med fortynnet vandig natriumhydroksyd. Den vandige fase ekstraheres med eter, og ekstraktene behandles og inndampes som i det foregående trinn. Råproduktet omkrystalliseres fra pentan for å gi krystaller hvis det første produkt er fast.

3. Fremstilling av triaminoditiol- trihydroklorid

I en kolbe oppløses 1,9 2 mmol av aminoacetamid-derivatet (forbindelse 3) i 40 ml tetrahydrofuran som er nytørket over natrium og benzofenon, og destilleres. 280 mg (7,38 mmol) lithiumaluminiumhydrid tilsettes i små porsjoner. Kolben utrustes med rører og kjøler, og kolbens innhold tilbakeløps-behandles i 8 timer. Reaksjonen kan overvåkes ved hjelp av infrarød spektroskopi for å passe på når amid-karbonyl-gruppene forsvinner, men 2 timer er vanligvis tilstrekkelig tid for at reaksjonen skal finne sted. Blandingen avkjøles,

og reaksjonen stanses ved tilsetning av en mettet oppløsning

av ammoniumklorid. Det flyktige oppløsningsmiddel avdampes for å efterlate et hvitt residuum som utgnis i etanol. Den utgnidde blanding filtreres og inndampes slik at man får tilbake et hvitt residuum. Residuet oppløses i 4 ml vann,

og pH reguleres til 9 slik at man får en uklar oppløsning.

Denne oppløsning ekstraheres med to suksessive 10 ml porsjoner av dietyleter, og eterlagene samles, tørkes over natriumsulfat, filtreres og inndampes for å gi et lysegult til purpur viskøst residuum, som er den fri base ditiol. Ditiolen oppløses på ny i eter og føres gjennom en liten silikagelkolonne (0,5-2 cm). Til den farveløse væske som kommer ut av kolonnen, settes saltsyre, og et hvitt bunnfall dannes. Eteren avdampes slik at man får tilbake trihydrokloridsaltet.

4. Merking med Tc- 99m

2-4 mg av liganden oppløses i 0,7 ml saltvann (0,9%) med 5-10 millicurie av natriumpertechnat (Tc-99m) og 0,1 ml tinn(II)-klorid-oppløsning (fremstilt ved oppløsning av 2-4 mg tinn(II)-klorid i 100 ml absolutt alkohol). Blandingen omsettes i 1/2 time ved romtemperatur. Derefter tilsettes noen få dråper vandig natriumhydroksyd (0,1N) for å regulere pH til 11. Produktet overføres til et prøverør med gummikork og ekstraheres 3 ganger med suksessive 1 ml porsjoner heksan i en rotasjonsblander. Heksanekstraktene inndampes til tørrhet under nitrogen. Produktet oppløses derefter på ny i 0,5 ml etanol og fortynnes til en spesifikk aktivitet på 50 mikrocurie pr. 5 ml i saltvann.

For fremstilling av technetium-99m-komplekset, omrøres

1,2 millimol av liganden med 1 millimol ammoniumpertechnat (99m) i 40 ml av en oppløsning inneholdende etanol og vann i et 1:3 forhold. En oppløsning inneholdende 1,3 millimol natrium-ditionat i 8 ml 2N natriumhydroksyd tilsettes langsomt, og blandingen omrøres ved romtemperatur i 3 timer. Volumet reduseres ved inndampning inntil krystaller dannes, og krystallene fraskilles ved filtrering. Krystallene vaskes med vann, luft-tørkes og omkrystalliseres fra en blanding inneholdende acetonitril og vann i et 2:1 forhold. Hvis produktet ikke krystalliserer, kan det ekstraheres inn i metylenklorid; det organiske lag vaskes to ganger med vann og tørkes over

natriumsulfat. Produktet kan derefter krystalliseres ved tilsetning av 80 ml petroleter. Det omkrystalliseres derefter som beskrevet ovenfor.

Det skal forstås at oppfinnelsen her er beskrevet med henvisning til foretrukne utførelsesformer. Det vil være klart at forandringer kan gjøres med hensyn til sammensetnings-detaljer, syntesemetoder og administreringsformer uten at man går ut over oppfinnelsens ramme slik som definert i kravene.

Claims (9)

1. Ny forbindelse, karakterisert ved strukturen:

hvor hver R' er uavhengig av hverandre et hydrogenatom, en alkylgruppe eller X, og minst én av gruppene R' er X, m er 0 eller 1, Z er anionet av en sterk mineralsyre, b er et helt tall på 2 eller høyere, og X har formelen

hvor R'' og R' <*> ' uavhengig av hverandre er hydrogenatomer eller alkylgrupper, Ar er en aromatisk gruppe, og a, d og n er hele tall.

2. Forbindelse ifølge krav 1, karakterisert ved at Ar er fenylen.

3. Forbindelse ifølge krav 1, karakterisert ved at a og d er 0 eller 1, og n er 2 eller 3.

4. Forbindelse ifølge krav 1, karakterisert ved at b er 2 eller 3.

5. Forbindelse ifølge krav 3, karakterisert ved at Z er klorid.

6. Ny forbindelse, karakterisert ved formelen

hvor X er - (CH2)2N(CH3)2.

7. Ny forbindelse, karakterisert ved formelen

hvor X er - (CH2)2NCH(CH3)2.

8. Ny forbindelse, karakterisert ved formelen

hvor X er -{CH^N-fCH^.

9. Koordinasjonsforbindelse, karakterisert ved at den omfatter technetium 1:1 komplekset av forbindelsen ifølge krav 1.