PL202690B1

PL202690B1 - Ligandy wielofunkcyjne typu aza zdolne do kompleksowania jonów metali i zawierające je kompozycje do stosowania w diagnostyce oraz terapii

Info

Publication number: PL202690B1
Application number: PL367007A
Authority: PL
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: 2002-07-10
Publication date: 2009-07-31
Also published as: CA2453845A1; IL159874A0; DE60220282T2; WO2003008390A1; MXPA04000408A; PT1417183E; HUP0400997A3; IL159874A; NO328840B1; JP2005504027A; ITMI20011518A0; KR20040018461A; ZA200400318B; EP1417183A1; KR100890471B1; DE60220282D1; HU228830B1; HK1061031A1; ES2286278T3; US20040156786A1

Abstract

Związki o ogólnym wzorze (I), w którym: R1 jest wodorem, alkilem C1-C20, cykloalkilem C3-C10, cykloalkiloalkilem C4-C20,arylem, aryloalkilem lub dwie grupy R1, wzięte razem, tworzą grupę alkilenową C2-C10 prostą lub cykliczną lub arylen orto-dwupodstawiony; R2 jest wodorem, alkilem C1-C20, cykloalkilem C3-C10, cykloalkiloalkilem C4-C20, arylem lub aryloalkilem ewentualnie podstawionym grupami funkcyjnymi, które umożliwiają sprzężenie z odpowiednią cząsteczką zdolną do interakcji z układami fizjologicznymi; R3, R4 i R5 są wodorem, alkilem C1-C20, cykloalkilem C3<D>-<v>10, cykloalkiloalkilem C4-C20, arylem lub aryloalkilem i ich chelaty z dwu-trójwartościowymi jonami pierwiastków metali mających liczbę atomową zawartą w zakresie między 20 i 31, 39, 42, 43, 44, 49 i między 57 i 83 oraz radioizotopami wybranymi spośród203Pb, 67Ga, 68Ga, 72As, 111In, 113In, 90Y, 97Ru, 62Cu, 64Cu, 52Fe, 52mMn, 140La, 175Yb, 153Sm, 166Ho, 149Pm, 177Lu, 142Pr, 159Gd, 212Bi, 47Sc, 149Pm, 67Cu, 111Ag, 199Au, 161Tb i 51Cr, jak również ich sole z zasadami lub kwasami komatybilnymi pod względem fizjologicznym.

Description

Opis wynalazku

Niniejszy wynalazek dotyczy nowych ligandów typu aza zdolnych do kompleksowania jonów metali, zwłaszcza jonów paramagnetycznych i kompozycje zawierające odpowiednie kompleksy stosowane jako środki kontrastowe do obrazowania rezonansu magnetycznego (MRI).

Wiele kompleksów paramagnetycznych jonów metali z ligandami typu aza cyklicznymi i acyklicznymi znanych jest jako środki kontrastowe w technice diagnostycznej MRI (Chemia środków kontrastowych w medycznym obrazowaniu rezonansu magnetycznego, Merbach A.E. i Toth E.Eds., John Wiley and sons, Chichester, 2001; Caravan P. i in. Chem.Rev. 1999, 99, 2293-2352 oraz Patenty US 4,885,363; US 4,916,246; US 5,132,409; US 6,149,890). Niektóre z tych kompleksów (Gd-DTPA, GdDOTA, Gd-HPDO3A i tym podobne) wprowadzono ostatnio na rynek.

Paramagnetycznymi jonami metali najszerzej stosowanymi w diagnostyce MRI są albo metale przejściowe albo lantanowce. Co do lantanowców, uwaga skupia się w pierwszym rzędzie na jonie Gd(III), zarówno z uwagi na jego wysoki paramagnetyzm (7 niesparowanych elektronów), jak i korzystne właściwości co się tyczy relaksacji elektronowej. Metal ten nie posiada żadnej fizjologicznej funkcji u ssaków, a jego podanie jako wolnego jonu jest silnie toksyczne nawet przy małej dawce (10-20 mikromol/Kg). Z tego powodu konieczne jest stosowanie ligandów, które tworzą chelaty z jonem lantanowca, obdarzone dużą stabilnością termodynamiczną i kinetyczną. Oznacza to, że chelatujący ligand powinien wykazywać wysoki poziom powinowactwa i selektywności względem odpowiednich paramagnetycznych jonów w przeciwieństwie do jonów fizjologicznych. Ponadto ligand powinien wykazywać odpowiednie właściwości farmakokinetyczne (wydalanie, łączenie z białkiem osocza, bezwład metaboliczny itp.) i optymalne własności pod względem relaksacyjności, to znaczy, że wartości tego parametru powinny być i powinny pozostać wysokie, niezależnie od otaczającego środowiska, zwłaszcza od obecności fizjologicznych anionów i zmiany pH.

Odkryto nową kategorię ligandów, które tworzą kompleksy mające szczególnie korzystne właściwości, przede wszystkim co się tyczy stabilności i relaksacyjności.

Relaksacyjność (r1p) jest istotną właściwością kompleksów paramagnetycznych, która charakteryzuje ich zdolność do zwiększania szybkości magnetycznej relaksacji jądrowej sąsiadujących protonów. Duże szybkości relaksacji zapewniają większy kontrast na obrazie, co czyni możliwym uzyskanie fizjologicznej informacji w krótkim okresie czasu przy oczywistych korzyściach co się tyczy, zarówno jakości obrazu, jak i kosztu ekonomicznego.

Relaksacyjność kompleksu Gd(III) jest właściwością bezpośrednio związaną z liczbą (q) cząsteczek wody wewnętrznej sfery koordynacyjnej jonu metalu. Jak powiedziano wcześniej, środki kontrastowe do obrazowania rezonansu magnetycznego (MRI) reprezentowane są głównie przez stabilne kompleksy jonów Gd(III), których znaczna większość jest oparta na ligandach ośmiofunkcyjnych, co ma zapewnić dużą stabilność termodynamiczną. Ten wybór implikuje jednakże to, że tylko jedna cząsteczka może wejść w wewnętrzną sferę koordynacyjną jonu Gd(III), który ma liczbę koordynacyjną dziewięć (Chemia środków kontrastowych w medycznym obrazowaniu rezonansu magnetycznego, Merbach A. E. I Toth E. Eds., John Wiley and sons, Chichester, 2001).

Dodatkowo, do stwierdzonej szybkości relaksacji (protonów wody w roztworze wodnym zawierającym kompleks paramagnetyczny) przyczynia się wymiana między cząsteczką (cząsteczkami) koordynowanej wody i cząsteczkami pozostałego rozpuszczalnika. Szczególnie wzrost stwierdzonej szybkości relaksacji jest odwrotnie zależny od czasu przebywania (τ_Μ) protonów cząsteczki (cząsteczek) wody, które są koordynowane przez paramagnetyczne centrum w wewnętrznej sferze koordynacyjnej. Większą relaksacyjność uzyskuje się w warunkach szybkiej wymiany.

Ligandy według wynalazku tworzą kompleksy, których wysoka relaksacyjność początkowa odpowiada obecności dwóch cząsteczek wody w wewnętrznej sferze koordynacyjnej i równoczesnym korzystnym wartościom t_m.

Przedmiotem wynalazku są związki będące ligandami o wzorze ogólnym (I):

PL 202 690 B1 w którym

R1 oznacza wodór, C1-C20 alkil, C3-C10 cykloalkil, C4-C20 cykloalkiloalkil, aryl, aryloalkil lub dwie grupy R1, wzięte razem, tworzą grupę alkilenową C2-C10 prostą lub cykliczną lub orto-di-podstawiony arylen;

R2 oznacza wodór, C1-C20 alkil, C3-C10 cykloalkil, C4-C20 cykloalkiloalkil, aryl lub aryloalkil ewentualnie podstawiony grupami funkcyjnymi, które umożliwiają sprzężenie z odpowiednią cząsteczką zdolną do interakcji z układami fizjologicznymi;

R3, R4 i R5, które mogą być takie same lub różne, oznaczają wodór, C1-C20 alkil, C3-C10 cykloalkil, C4-C20 cykloalkiloalkil, aryl lub aryloalkil;

FG, które mogą być takie same lub różne, oznaczają grupy karboksylową, -PO3H2 lub -RP(O)OH, w których R oznacza wodór, C1-C20 alkil, C3-C10 cykloalkil, C4-C20 cykloalkiloalkil, aryl, aryloalkil;

oraz ich chelaty z Gd(III) i radioizotopami wybranymi spośród ²⁰³Pb, ⁶⁷Ga, ⁶⁸Ga, ⁷²As, ¹¹¹In, ¹¹³In, ⁹⁰Y, ⁹⁷Ru, ⁶²Cu, ⁶⁴Cu, ⁵²Fe, ^52mMn, ¹⁴⁰La, ¹⁷⁵Yb, ¹⁵³Sm, ¹⁶⁶Ho, ¹⁴⁹Pm, ¹⁷⁷Lu, ¹⁴²Pr, ¹⁵⁹Gd, ²¹²Bi, ⁴⁷Sc, ¹⁴⁹Pm, ę>~7 111 1QQ d /Od C4 ⁶⁷Cu, ¹¹¹Ag, ¹⁹⁹Au, ¹⁶¹Tb i ^{51 *}Cr, jak również ich sole z zasadami lub kwasami kompatybilnymi pod względem fizjologicznym.

Korzystnie FG oznacza grupę karboksylową.

Korzystnie R2 oznacza metyl, alkil jak określony w zastrz. 1 lub aryl obydwa ewentualnie podstawione ewentualnie zabezpieczoną grupami karboksylową lub aminową.

Korzystnie R3 oznacza wodór, R4 oznacza wodór lub metyl, R5 oznacza wodór.

Korzystnie dwie grupy R1 tworzą razem alkilen.

Korzystnie dwie grupy R1 tworzą razem grupę etylenową.

Przedmiotem wynalazku są także chelaty związków określonych jak wyżej, jako środki kontrastowe MRI, zwłaszcza zawierające jon Gd⁽³⁺⁾.

Przedmiotem wynalazku są również chelaty związków określonych jak wyżej, z radioizotopami, jako środki radioterapeutyczne lub radiodiagnostyczne.

Przedmiotem wynalazku jest także kompozycja farmaceutyczna lub diagnostyczna zawierająca chelaty związków określonych jak wyżej, w mieszaninie z odpowiednim nośnikiem.

Wynalazek obejmuje także związki o wzorze (IX):

w których dwie grupy R1 tworzą prostą lub cykliczną grupę C2-C10 alkilenową albo ortodipodstawioną arylenową, a R2 ma znaczenie jak określone wyżej.

Szczególnie korzystne do stosowania w diagnostyce jako środki kontrastowe MRI są kompleksy z jonami paramagnetycznymi, takimi jak Gd⁽³.

Natomiast do stosowania w radioterapii lub radiodiagnostyce korzystnymi kompleksami są te z ²⁰³Pb, ⁶⁷Ga, ⁶⁸Ga, ⁷²As, ¹¹¹ln, ¹¹³In, ⁹⁰Y, ⁹⁷Ru, ⁶²Cu, ⁶⁴Cu, ⁵²Fe, ^52mMn, ¹⁴⁰La, ¹⁷⁵Yb, ¹⁵³Sm, ¹⁶⁶Ho, ¹⁴⁹Pm, ^{177 *}Lu, ^{142 *}Pr, ^{159 *}Gd, ²¹²Bi, ⁴⁷Sc, ¹⁴⁹Pm, ⁶⁷Cu, ¹¹¹Ag, ¹⁹⁹Au, ¹⁶¹Tb i ⁵¹Cr.

Chelaty według wynalazku mogą mieć również postać soli, gdy ligand ma funkcje umożliwiające tworzenie soli.

Korzystne kationy zasad nieorganicznych, które można odpowiednio stosować do tworzenia kompleksów według wynalazku w postaci soli, obejmują jony metali alkalicznych lub ziem alkalicznych, takie jak potas, sód, wapń, magnez.

Korzystne kationy zasad organicznych obejmują, między innymi, kationy amin pierwszo-, drugoi trzecio-rzędowych, takie jak etanoloamina, dietanoloamina, morfolina, glukamina, N-metyloglukamina, N,N-dimetyloglukamina.

Korzystne aniony kwasów nieorganicznych, które można odpowiednio stosować do tworzenia kompleksów według wynalazku w postaci soli, obejmują jony halogenokwasów, takie jak chlorki, bromki, jodki lub inne jony, takie jak siarczan.

Korzystne aniony kwasów organicznych obejmują aniony kwasów stosowanych rutynowo w technice farmaceutycznej do tworzenia soli z substancji zasadowych, takie jak octan, bursztynian, cytrynian, fumaran, maleinian, szczawian.

PL 202 690 B1

Korzystne kationy i aniony aminokwasów obejmują, na przykład, kationy i aniony tauryny, glicyny, lizyny, argininy lub ornityny lub kwasu asparginowego i glutaminowego.

Grupą alkilową C1-C20 jest grupa prosta lub rozgałęziona, a korzystnie jest to grupa C1-C6, korzystniej metyl, etyl, propyl i izopropyl.

Grupą cykloalkilową C3-C10 korzystnie jest grupa cyklopropylowa, cyklopentylowa lub cykloheksylowa, ewentualnie z kolei podstawiona w jednej z pozycji pierścienia grupą alkilową zdefiniowaną powyżej.

Grupą cykloalkiloalkilową C4-C20 korzystnie jest cyklopropylometyl, cykloheksyloetyl, cykloheksylometyl, cyklopentylometyl lub cyklopentyloetyl.

Arylem korzystnie jest fenyl lub fenyl podstawiony jednym do pięciu podstawnikami, które mogą być takie same lub różne, wybrane z grup hydroksylowej, alkoksylowej C1-C2, fluorowca, cyjanowej, nitrowej, metylowej, etylowej, karboksylowej, aminowej, alkilo- lub dialkiloaminowej C1-C2 lub grup alkilowych różnie podstawionych jednym do trzech podstawnikami, takimi jak grupy hydroksylowa, alkoksylowa C1-C2, fluorowiec, cyjanowa, nitrowa, metylowa, etylowa, karboksylowa, aminowa, alkilolub dialkiloaminowa C1-C2.

Orto-dwupodstawionym arylenem korzystnie jest ewentualnie podstawiony 1,2-fenylen jak podano powyżej.

Korzystnie alkil C1-C2 podstawiony grupami karboksylowymi korzystnie oznacza karboksymetyl.

FG korzystnie oznacza grupą karboksylową.

R2 korzystnie oznacza metyl, alkil zdefiniowany powyżej lub aryl, oba z nich są ewentualnie podstawione grupami funkcyjnymi, takimi jak ewentualnie chronione grupy karboksylowa, aminowa, formylowa, hydroksylowa lub merkapto, które można stosować jako miejsca sprzężenia z innymi związkami bez oddziaływania na strukturalną integralność cząsteczki.

R3 korzystnie oznacza wodór.

R4 korzystnie oznacza wodór lub metyl.

R5 korzystnie oznacza wodór.

Korzystnymi związkami o wzorze (I) są te, w których dwie grupy R1 tworzą razem alkilen, zwłaszcza etylen lub propylen, korzystnie etylen, a inne grupy są jak określono dla ogólnego wzoru (I) lub mają korzystne znaczenia podane powyżej.

Związki (I), w których R1 oznacza wodór, alkil, cykloalkil, cykloalkiloalkil lub aryl można otrzymać za pomocą sposobu, który obejmuje:

a) reakcję związku (II)

w którym R2 jest taki jak okreś lono wyżej, z formaldehydem i aminą (III)

R1-NH2 III w którym R1 jest taki jak zdefiniowano powyż ej, w celu otrzymania zwią zku o wzorze (IV)

b) redukcję grupy nitrowej związku (IV) do grupy aminowej w celu otrzymania związku o wzorze (V)

c) reakcję związków o wzorze (V) z estrami kwasu halogenooctowego w celu otrzymania związków (VI)

PL 202 690 B1

w którym R6 jest alkilem C1-C6 i dalsza hydroliza w celu otrzymania związków (I) lub reakcja związków (V) z formaldehydem i kwasem fosforawym lub związkiem o wzorze RP(OH)2, w którym R jest jak zdefiniowano powyżej, w celu otrzymania odpowiednich związków (I), w których FG jest -PO3H2 lub RP(O)OH.

Związki o wzorze (I), w których dwie grupy R1 wzięte razem tworzą grupę alkilenową, otrzymuje się za pomocą sposobu obejmującego:

a) reakcję związku (II) z formaldehydem i diaminą o wzorze (VII)

B_z-NH^x NH—B_z

VII w którym R1 jest taki jak zdefiniowano powyż ej i Bz jest benzylem lub grupą zabezpieczają c ą grupę aminową w celu otrzymania związku o wzorze (VIII)

b) redukcję grupy nitrowej i usunięcie grup benzylowych, e.g. przez uwodornienie katalityczne, ze związku (VIII) w celu otrzymania związku o wzorze (IX)

c) reakcję (IX) z estrami kwasu halogenooctowego w celu otrzymania związków (X)

w którym R6 jest jak określono powyżej lub z formaldehydem i kwasem fosforawym lub zwią zkiem o wzorze RP(OH)2, w którym R jest jak zdefiniowano powyż ej, w celu otrzymania odpowiednich zwią zków (I), w których FG jest -PO3H2 lub RP(O)OH;

d) hydrolizę grup karboksylowych estrów w celu otrzymania związków (I), w których grupy R1 tworzą razem alkilen.

Związki o wzorze (I), w których są obecne zarówno grupy karboksylowe, jak grupy fosfonowe, można otrzymać przez odpowiednią zmianę kolejności reakcji przedstawionych powyżej, wprowadzając grupy karboksymetylowe lub fosfonometylowe do związku o wzorze (VIII), w którym wcześniej usunięto grupę zabezpieczającą, na przykład, najpierw przez reakcję z estrami halogenooctowymi, dalszą redukcję grupy nitrowej i dodatkową reakcję z formaldehydem i H3PO3 lub RP(OH)2, jak przedstawiono powyżej lub vice versa. Zgodnie z tą procedurą można również otrzymać związki o wzorze (I),

PL 202 690 B1 w których grupy FG na atomie azotu pierścienia są różne od grup FG obecnych w egzocyklicznej grupie aminowej.

Aminy o wzorze (IX), zarówno w postaci zabezpieczonej, jak i pozbawionej zabezpieczenia, są nowe i są dodatkowym przedmiotem wynalazku, jako środki przejściowe.

Związki według wynalazku można ponadto sprzęgać z odpowiednimi cząsteczkami zdolnymi do interakcji z układami fizjologicznymi. Użytecznymi ich przykładami są sole kwasów żółciowych, peptydy, białka, hormony, oligonukleotydy i tym podobne.

Kompleksy związków (I) można podawać pozajelitowo jako środki kontrastowe MRI, korzystnie wytworzone jako sterylny roztwór wodny lub zawiesina, których pH może mieścić się przykładowo w zakresie od 6,0 do 8,5.

Wyżej wymienione wodne roztwory lub zawiesiny można podawać w stężeniach molowych mieszczących się w zakresie od 0,002 do 1,0.

Wyżej wymienione preparaty można liofilizować i dostarczać jako takie do odtwarzania przed użyciem. Do stosowania żołądkowo-jelitowego lub do wstrzykiwania do jam ciała środki te można wytwarzać jako roztwór lub zawiesinę zawierające odpowiednie dodatki, których celem jest, na przykład, regulacja lepkości.

Do podawania doustnego można je opracować zgodnie ze sposobami wytwarzania rutynowo stosowanymi w technice farmaceutycznej, ewentualnie również jako preparaty powlekane w celu uzyskania dodatkowej ochrony przed kwaśnym pH żołądka hamując uwalnianie chelatowanego jonu metalu, które zwykle ma miejsce przy typowych wartościach pH kwasów żołądkowych.

Można również dodawać inne podłoża, takie jak środki słodzące i/lub środki aromatyzujące, zgodnie ze znanymi technikami wytwarzania farmaceutycznego.

Paramagnetyczne kompleksy Gd(III) z ligandami o wzorze (I) są obdarzone szczególnie dobrą początkową relaksacyjnością, którą można wytłumaczyć obecnością dwóch cząsteczek wody w wewnętrznej sferze koordynacyjnej wyżej wymienionych kompleksów i równoczesną korzystną dużą szybkością wymiany koordynowanych cząsteczek wody.

Podano, że dla niektórych kompleksów Gd(III) z q = 2 (i.e. układy podobne do Gd-DO3A stwierdzono obniżenie relaksacyjności po zwiększeniu pH roztworu. To obniżenie jest najprawdopodobniej spowodowane faktem, że niektóre aniony obecne w roztworze, takie jak jony węglanowe i hydroksylowe, konkurują z cząsteczkami wody o miejsca koordynacji na Gd(III) i, przez tworzenie trójskładnikowych kompleksów z chelatem metalu, znacznie zmniejsza ich relaksacyjność (S. Aime et al., J. Biol. Inorg. Chem. 5, 488-497, (2000). Obniżenie relaksacyjności obserwuje się również, gdy w roztworze są obecne dwufunkcyjne ligandy. Układy przedstawiające takie zachowanie charakteryzują się zwykle małą intensyfikacją relaksacji po wiązaniu białek, takich jak HSA. Spowodowane to jest przesunięciem cząsteczek wody przez atomy donora w białku.

W przeciwień stwie do tego, badania przeprowadzone z kompleksem Gd(III) z przykł adu 1 według wynalazku wykazały, co wydaje się całkiem interesujące, że ligandy według wynalazku mają bardzo małe powinowactwo do jakichkolwiek anionów i metabolitów anionowych obecnych w roztworze.

Ten wynik dobitnie pokazuje, że relaksacyjność związków kompleksowych według wynalazku nie jest „obniżona” nawet w obecności dużych stężeń anionów dwufunkcyjnych.

Ponadto świadczy to o tym, że ligandy według wynalazku można korzystnie stosować do wytwarzania paramagnetycznych związków kompleksowych z q = 2 zdolnych do sprzęgania lub do niekonwalencyjnej interakcji z albuminą surowicy krwi człowieka lub innymi odpowiednimi makrocząsteczkami, gdyby atomy donorowe w wyżej wymienionej cząsteczce, (na przykład, z asparginianu lub glutaminianu) nie mogły wchodzić w interakcję z miejscami koordynacji Gd(III) i powodować zmniejszenie osiągalnej relaksacyjności.

Najprawdopodobniej znaczna zmiana struktury ligandów w porównaniu ze strukturą (DO3A) i strukturą odpowiedniej pochodnej trimetylowej DO3MA odpowiada za cał kowicie inne zachowanie kompleksu względem anionów dwufunkcyjnych.

Poniższe przykłady ilustrują wynalazek bardziej szczegółowo.

P r z y k ł a d 1

1,4-Bis(karboksymetylo)-6-[bis(karboksymetylo)amino]-6-metyloperhydro-1,4-diazepina

PL 202 690 B1

a) 1,4-Dibenzylo-6-metylo-6-nitroperhydro-1,4-diazepina

W 250 ml kolbie kulistej rozpuszcza się w etanolu (80 mL) N,N'-dibenzyloetylenodiaminodioctan (18,4 g, 51,0 mmol) i nitroetan (3,66 mL, 50,9 mmol). Porcjami dodaje się do roztworu paraformaldehyd (5,00 g, 166,5 mmol), a powstałą zawiesinę poddaje się wrzeniu pod chłodnicą zwrotną. Mieszanina staje się homogeniczna (rozpuszczenie paraformaldehydu) w około 60°C i ma miejsce reakcja nieznacznie egzotermiczna. Po 3 godzinach pod chłodnicą zwrotną mieszaninę odparowuje się, rozpuszcza za pomocą wodnego nasyconego roztworu Na2CO3, a produkt organiczny ekstrahuje się wielokrotnie chlorkiem metylenu. Połączone ekstrakty organiczne przemywa się wodą i suszy nad Na2SO4. Po filtrowaniu i odparowaniu chlorku metylenu woskową pozostałość oczyszcza się za pomocą chromatografii na żelu krzemionkowym.

Wymywanie chlorkiem metylenu daje czysty związek tytułowy (15,65 g, 90,6%). Zwiększając polarność eluenta (CH2Cl2/meOH 9:1) otrzymuje się acykliczną pochodną N,N'-dibenzylo-N-(2-nitropropylo)etylodiaminę (0,350 g, 2,1%).

Woskowa biała substancja stała, temp. topn. 49,5-50°C (n-heksan) ¹H-NMR (CDCl3)

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).

¹³C-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⁺)

Anal. Calc. dla C20H25N3O2 (339, 43): C, 70,77; H, 7,42; N, 12,38. Stwierdzono: C, 70,57; H, 7,60; N, 12,27.

b) 6-Amino-6-metyloperhydro-1,4-diazepina

Do roztworu związku otrzymanego w a) (6,00 g, 17,7 mmol) w mieszaninie etanolu (45 mL) i wody (5 mL) dodaje się katalizator skł adający się z 10% palladu na wę glu (1,0 g). Mieszaninę wprowadza się do aparatu Parra, uwodarnia w 28 atm (2,84 MPa) w temperaturze pokojowej. Po 2 godzinach wodór nie jest już absorbowany. Mieszaninę reakcyjną filtruje się przez Celite®. Filtrat odparowuje się w celu otrzymania związku tytułowego (2,25 g, 98,3%) w postaci bezbarwnego oleju, dostatecznie czystego do dalszego etapu.

¹H-NMR (CDCl3)

2,82 (m, 4H), 2,63 (d, 2H, J = 13,6 Hz), 2,57 (d, 2H, J = 13,6 Hz), 1,86 (bs, 4H, wymiana z D2O), 0,96 (s, 3H).

¹³C-NMR (CDCI3)

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

MS (CI) 130 (MH⁺)

Anal. Calc. dla C6H15N3 (129,21): C, 55,78; H, 11,70; N, 32,52. Stwierdzono: C, 55,56; H, 11,91; N, 32,29.

c) 1,4-Bis(t-butoksykarbonylometylo)-6-[bis(t-butoksykarbonylometylo)-amino]-6-metyloperhydro-1,4-diazepina

Do roztworu związku otrzymanego w b) (0,909 g, 7,04 mmol) w suchym acetonitrylu (25 mL) dodaje się sproszkowany węglan potasu (6,53 g, 47,24 mmol) i siarczan sodu (ca. 3 g). Po ochłodzeniu do 0-5°C (kąpiel lodowa) w ciągu 10 minut dodaje się bromooctan t-butylu (4,50 mL, 30,45 mmol) i mieszaninę pozostawia się w tej temperaturze na okres 15 minut. Nast ępnie mieszaninę reakcyjną poddaje się wrzeniu pod chłodnicą zwrotną w ciągu 4 godzin, po czym ochładza do temperatury pokojowej, odsącza się sole nieorganiczne, a filtrat odparowuje się pod próżnią. Powstałą pozostałość oczyszcza się przez chromatografię „rzutową” na żelu krzemionkowym. Wymywanie n-heksanem/octanem etylu 8:2 daje czysty związek tytułowy (3,15 g, 76,4%) w postaci bezbarwnego oleju.

PL 202 690 B1 ¹H-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).

¹³C-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⁺)

Anal. Calc. dla C30H55N3O8 (585,78): C, 61,51; H, 9,46; N, 7,17. Stwierdzono: C, 61,42; H, 9,62; N, 6,98.

d) 1,4-Bis(karboksymetylo)-6-[bis(karboksymetylo)amino]-6-metyloperhydro-1,4-diazepina W 50 mL kulistej kolbie rozpuszcza się w kwasie trifluorooctowym (10 mL) ester otrzymany w c) (3,03 g, 5,17 mmol). Powstały roztwór pozostawia się w temperaturze pokojowej na noc, następnie odparowuje się pod próżnią, dodaje się stężony HCl i odparowuje do stanu suchego. Stałą pozostałość ładuje się do kolumny wypełnionej żywicą Amberlite® XAD1600 (3 cm ID x 30 cm). Wymywanie wodą/acetonem (100/0 70/30) daje czysty związek tytułowy (1,33 g, 71,1%) w postaci białych kryształów, temp. topn. 178-181°C (dec.) (H2O).

¹H-NMR (D2O)

3,65 (s, 8H), 3,51 (m, 4H), 3,38 (m, 4H), 1,06 (s, 3H) ¹³C-NMR (D2O)

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⁺)

Anal. Calc. dla C14H23N3O8 (361,35): C, 46,53; H, 6,42; N, 11,63. Stwierdzono: C, 46,56; H, 6,70; N, 11,39.

Postępując analogicznie do procedury opisanej powyżej można otrzymać następujące związki:

W szczególności otrzymano następujące ligandy:

PL 202 690 B1

e) Kompleks Gd(III) 1,4-Bis(karboksymetylometylo)-6-[bis(hydroksykarbonylometylo)amino]-6-metyloperhydro-1,4-diazepiny

W 100 mL kolbie kulistej ligand z d) (3,61 g, 10 mmol) przeprowadza się w zawiesinę w 30 mL H2O, dodaje się 1N NaOH (10 mL) w celu otrzymania jasnego roztworu, do którego Gd2O3 (1, 81 g, 5 mmol) i ogrzewa się do 50°C w cią gu 15 godzin. Po ochł odzeniu do temperatury pokojowej roztwór filtruje się i odparowuje się do stanu suchego w celu otrzymania białej substancji stałej.

Anal. Calc. dla C14H19GdN3NaO8 (537,56): C, 31,28; H, 3,56; N, 7,82, Na 4,28; Gd 29,25. Stwierdzono: C, 30,98; H, 3,71; N, 7,99; Na 4,01; Gd 2 9,59.

P r z y k ł a d 2

Kwas N,N''-diizopropylo-2-metylo-1,2,3-propanotriamino-N,N',N',N''-tetraoctowy

a) N,N'-Diizopropylo-2-metylo-2-nitro-1,3-propanodiamina

250 ml kolbę kulistą zawierającą izopropyloaminę (20,6 g, 349 mmol) ochładza się do 3-5°C w ką pieli lodowej i dodaje się w cią gu 30 minut 37% wodny roztwór formaldehydu (26,3 mL, 350 mmol), tak, aby temperatura reakcji nie przekroczyła 10°C. Po zakończeniu dodawania mieszaninę miesza się w ciągu 15 minut, następnie dodaje się w jednej porcji nitroetan (13,1 g, 174,5 mmol). Mieszaninę pozostawia się do ogrzania w temperaturze pokojowej, następnie dodaje się Na2SO4 (20 g) mieszając do całkowitego rozpuszczenia. Dwie utworzone fazy rozdziela się i odrzuca się dolną warstwę wodną. Następnie do fazy organicznej dodaje się Na2SO4 (20 g) i pozostawia do odstania na 60 godzin. Mieszaninę filtruje się, a substancję stałą wielokrotnie przemywa się eterem etylowym. Filtrat i roztwory z przemycia łączy się i odparowuje pod próżnią. Pozostałość destyluje się pod próżnią, zbierając frakcję, która destyluje w 88-90°C przy 3 mmHg, co odpowiada związkowi tytułowemu (25,9 g, 68,2%) w postaci bezbarwnego oleju, temp. wrz. 88-90°C (3 mmHg).

PL 202 690 B1 ¹H-NMR (CDCl3)

1,01 (d, 12H, J = 6,2 Hz), 1,50 (bs, 2H, wymiana z D2O), 1,55 (s, 3H), 2,73 (sept, 2H, J = 6,2 Hz), 2,99 (AB, 4H, J = 12,8 Hz).

¹³C-NMR (CDCI3)

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

MS (CI) 218 (MH⁺)

Anal. Calc. dla C10H23N3O2 (217,31): C, 55,27; H, 10,67; N 19,34. Stwierdzono: C, 55,11; H, 10,81; N, 19,39.

b) N,N''-Diizopropylo-2-metylo-1,2,3-propanotriamina

Do roztworu związku otrzymanego w a) (18,50 g, 85,1 mmol) w CH3OH (100 mL), dodaje się nikiel Raneya 50% w H2O (3,5 g). Mieszaninę wprowadza się do aparatu Parra i uwodarnia przy 60 atm w temperaturze pokojowej. Po około 3 godzinach wodór nie jest już absorbowany. Mieszaninę reakcyjną filtruje się przez Celite®, a pozostałość przemywa się CH3OH (2x15 mL). Filtrat i roztwory z przemycia łączy się i odparowuje. Pozostałość destyluje się pod próżnią, zbierając frakcję destylującą w 98-100°C przy 3 mmHg, co odpowiada produktowi tytułowemu (15,15 g, 95,0%) w postaci lekko żółtego jasnego oleju, temp. wrz. 88-90°C (3 mmHg).

¹H-NMR (CDCl3)

1,02 (s, 3H), 1,03 (d, 12H, J = 6,2 Hz), 1,40 (bs, 4H, wymiana z D2O), 2,46 (AB, 4H, J = 11,6 Hz), 2,71 (sept, 2H, J = 6,2 Hz).

¹³C-NMR (CDCI3)

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

MS (CI) 188 (MH⁺)

Anal. Calc. dla C10H25N3 (187,33): C, 64,12; H, 13,45; N, 22,43. Stwierdzono: C, 63,89; H, 13,61; N, 22,49.

c) N,N''-Diizopropylo-N,N',N',N''-tetrakis(t-butoksykarbonylometylo)-2-metylo-1,2,3-propanotriamina

Do roztworu triaminy z b) (1,25 g, 6,67 mmol) w acetonitrylu (10 mL) dodaje się N,N-diizopropyloetyloaminę (11,6 mL, 66,6 mmol). Bromooctan t-butylu (5,90 mL, 36,5 mmol) dodaje się kroplami w ciągu 30 minut mieszając i ochładzając w kąpieli lodowej; po zakończeniu dodawania kąpiel lodową usuwa się i mieszaninę pozostawia się w temperaturze pokojowej na następne 30 minut, po czym poddaje się ją wrzeniu pod chłodnicą zwrotną w ciągu 15 godzin. Po tym mieszaninę ochładza się i odparowuje pod próżnią. Pozostałość dzieli się między CH2Cl2 i 10% wodny roztwór Na2CO3, fazę wodną ekstrahuje się następnie CH2Cl2 (2x20 mL). Fazy organiczne suszy się nad Na2SO4, filtruje i odparowuje pod próżnią. Pozostałość oczyszcza się za pomocą chromatografii kolumnowej (SiO2, gradient heksan/Et₂O 100/0 50/50, frakcje 30 mL) w celu otrzymania czystego tetraestru tytułowego (3,57 g, 83,0%) w postaci lekko żółtego jasnego oleju.

Rf (SiO2, CHCl3) 0,70 ¹H-NMR (CDCI3)

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).

¹³C-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 (El) 645, 644 (MH⁺), 530, 457, 343, 287, 231, 186, 160, 130, 112, 88, 70.

Anal. Calc. dla C34H65N3O8 (643,91): C, 63,42; H, 10,18; N, 6,53. Stwierdzono: C, 63,29; H, 10,33; N, 6,39.

d) Kwas N,N''-diizopropylo-2-metylo-1,2,3-propanotriamino-N,N',N',N''-tetraoctowy

Ester z c) (5,96 g, 9,10 mmol) umieszcza się w 100 mL kolbie kulistej i dodaje się stężony kwas chlorowodorowy (20 mL). Mieszaninę poddaje się wrzeniu pod chłodnicą zwrotną w ciągu 7 godzin, następnie ochładza się, rozcieńcza H2O (20 mL) i ekstrahuje się CH2Cl2 (3x15 mL). Fazę wodną odparowuje się do stanu suchego; pozostałość rekrystalizuje się ze stęż. HCl/Etanol otrzymując tytułowy ligand jako dwuchlorowodorek (4,08 g, 91,0%).

¹H-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⁺) [Calc. dla C18H33N3O8: 419,47].

PL 202 690 B1

Anal. Calc. dla C18H33N3O8. 2HCl (492,39): C, 43,91; H, 7,16; N, 8,57. Stwierdzono: C, 43,66; H, 7,30; N, 8,41.

MS (FAB⁺) 420 (MH⁺), 442 (Mna⁺), 458 (MK⁺) [Calc. dla C18H33N3O8: 419, 47].

P r z y k ł a d 3

Własności stabilnościowe kompleksu Gd(III) z Przykładu 1

1.5 Pomiary potencjometryczne

Wszystkie pomiary pH-metryczne (pH = -log [H+] ) przeprowadzono w odgazowanych roztworach 0,1 mol drrf3 NMe4N03, przy 298,1 K, przez zastosowanie Titroprocessora Metrohm 670 wyposażonego w połączoną elektrodę pH Metrohm 6.0203.100. Przed każdym miareczkowaniem potencjometrycznym połączoną elektrodę Metrohm kalibrowano jako próbnik stężenia wodoru przez miareczkowanie znanych ilości HCl roztworami NMe4OH nie zawierającymi CO2 i określenie punktu równoważnikowego za pomocą metody Grana, która umożliwia określenie potencjału standardowego E° i produktu jonowego wody. W doś wiadczeniach kompleksacji stężenie jonu metalu wyniosł o około 80% stężenia ligandu. Dla każdego układu w zakresie pH 2,5-10,5 przeprowadzono co najmniej trzy pomiary (około 100 punktów danych na każdy), a odnośne dane e.m.f. poddano obróbce za pomocą programów komputerowych SUPERQUAD i HYPERQUAD, które dostarczyły stałe protonacji i kompleksacji.

Reakcja	Log Kh

H + L = HL	11,80 (2)
HL + H = H2L	6,55 (2)
H2L + H = H3L	4,09 (3)
H3L + H = H4L	2,60 (3)
H4L + H = H5L	1,44 (4)

Reakcja	LogKod

M + L = ML	21,52 (1)

LogKGd (warunkowy, pH 7,4) = 17,06

Własności relaksometryczne kompleksu Gd(III) z Przykładu 1

Relaksacyjność oznaczana w 25°C, pH 7 i 20 MHz dla wyżej wymienionego kompleksu wynosi 7,1 mM^-1 s^-1.

Wartość czasu wymiany (τ_Μ) kompleksu Gd(III) z przykładu 1 oceniono przez pomiar czasu relaksacji poprzecznej NMR ¹⁷O wody w zmiennej temperaturze zgodnie z procedurą opisaną przez Aime et al. w powyżej cytowanej literaturze. Wyniki zawarte są na Fig. 1. Okazało się, że otrzymane wartości wynoszą 90 ns przy 298 K. Chociaż nie osiągnięto wartości optymalnej (około 30 ns), tę szybkość wymiany można uważać za dość dużą, szczególnie w porównaniu z szybkością (Gd-DO3A), kompleksu odniesienia Gd(III) z dwoma cząsteczkami wody w wewnętrznej sferze, której wartość t_mwynosi 160 ns.

Fig. 2 przedstawia profil NMRD kompleksu Gd(III) z przykładu I, z którego dopasowania moglibyśmy obliczyć wartość t_r (reorientacyjny czas cząsteczkowy) 80 ps i wartości czasu relaksacji elektronowej podobne do wartości innych małych kompleksów Gd(III) (patrz Merbac A.E. powyżej cytowany).

Relaksacyjność tego kompleksu badano następnie jako funkcję pH. Fig. 3 przedstawia otrzymane wyniki.

Dość nieoczekiwanie stwierdzono, że szybkość relaksacji badanego związku kompleksowego jest zasadniczo stała w całym badanym zakresie pH. Ten wynik wskazuje najwyraźniej na to, że kom12

PL 202 690 B1 pleks Gd z ligandami według wynalazku wykazuje małe powinowactwo do anionów hydroksylowych i karbaminianowych obecnych w roztworze przy zasadowym pH. W przeciwnym razie zmniejszał yby one znacznie mierzoną relaksacyjność.

Przeprowadzono badanie w celu dodatkowej oceny braku tworzenia się kompleksów trójskładnikowych. Jako nieograniczający przykład zmierzyliśmy powinowactwo związku z przykładu 1 do jonów mleczanowych i fosforanowych. Oznaczenie przeprowadzono bezpośrednio przez dodawanie rosnących ilości każdego anionu do 1 mM roztworu kompleksu Gd(III). Otrzymane wyniki przedstawione na Fig. 4 pokazują całkowity brak interakcji nawet w obecności dużego stężenia dwufunkcyjnych endogennych anionów.

Przeciwnie analogiczne miareczkowania Gd-DO3A i Gd-DO3MA (obu obdarzonych q=2) jonami mleczanowymi dały wartości KA odpowiednio 150 M^-1 i 110 M^-1.

Kompleks Gd Ligandu 1, który nie wykazuje mierzalnej stałej asocjacji, jest z pewnością kompleksem mającym niższe powinowactwo do tego anionu.

Wynik ten wskazuje na to, że relaksacyjność kompleksów Gd z ligandami według wynalazku nie jest „zmniejszona”, nawet w obecności wysokich stężeń dwufunkcyjnych endogennych anionów.

Ponadto duża szybkość wymiany koordynowanej wody czyni ten typ paramagnetycznych kompleksów szczególnie interesującym przy uzyskiwaniu dużych relaksacyjności (r1 i/lub r2), gdy ich ruch cząsteczkowy jest spowolniony, na przykład, przez wiązanie z makrocząsteczkami. Jak jest to wiadome specjalistom w tej dziedzinie, jest dostępnych wiele procedur służących tworzeniu wiązania (zarówno kowalencyjnego, jak i niekowalencyjnego) ligandu i/lub jego kompleksu metalu (zarówno kowalencyjnego, jak i niekowalencyjnego) z danymi cząsteczkami.

Claims

1. Związki będące ligandami o wzorze ogólnym (I):

w którym:

R2 oznacza wodór, C1-C20 alkil, C3-C10 cykloalkil, C4-C20 cykloalkiloalkil, aryl lub aryloalkil ewentualnie podstawiony grupami funkcyjnymi, które, umożliwiają sprzężenie z odpowiednią cząsteczką zdolną do interakcji z układami fizjologicznymi;

oraz ich chelaty z Gd(III) i radioizotopami wybranymi spośród ²⁰³pb, ⁶⁷Ga, ⁶⁸Ga, ⁷²As, ¹¹¹ln, ¹¹³ln, ⁹⁰Y, ⁹⁷Ru, ⁶²Cu, ⁶⁴Cu, ⁵²Fe, ^52mMn, ¹⁴⁰La ¹⁷⁵Yb, ¹⁵³Sm, ¹⁶⁶Ho, ¹⁴⁹Pm, ¹⁷⁷Lu, ¹⁴²Pr, ¹⁵⁹Gd, ²¹²Bi, ⁴⁷Sc, ¹⁴⁹Pm,

67 111 199 161 51 ⁶⁷Cu, ¹¹¹Ag, ¹⁹⁹Au, ¹⁶¹Tb i ⁵¹Cr, jak również ich sole z zasadami lub kwasami kompatybilnymi pod względem fizjologicznym.

2. Związki według zastrz. 1, w których FG oznacza grupę karboksylową.

3. Związki według zastrz. 1 albo 2, w których R2 oznacza metyl, alkil jak określony w zastrz. 1 lub aryl obydwa ewentualnie podstawione ewentualnie zabezpieczoną grupami karboksylową lub aminową.

4. Związki według zastrz. 1 albo 2, w których R3 oznacza wodór, R4 oznacza wodór lub metyl, R5 oznacza wodór.

PL 202 690 B1

5. Zwią zki wedł ug zastrz. 1 albo 2, w których dwie grupy R1 tworzą razem alkilen.

6. Zwią zki wedł ug zastrz. 5, w których dwie grupy R1 tworzą razem grupę etylenową .

7. Chelaty związków określonych jak w zastrz. 1-6, jako środki kontrastowe MRI.

8. Chelaty jak określone w zastrz. 7 z jonem Gd⁽³⁺⁾.

9. Chelaty związków określonych jak w zastrz. 1-6, z radioizotopami, jako środki radioterapeutyczne lub radiodiagnostyczne.

10. Kompozycja farmaceutyczna lub diagnostyczna zawierająca chelaty związków określonych jak w zastrz. 1-9, w mieszaninie z odpowiednim nośnikiem.

11. Związki o wzorze (IX):

w których dwie grupy R1 tworzą prostą lub cykliczną grupę C2-C10 alkilenową albo orto-dipodstawioną arylenową, a R2 ma znaczenie jak określone w zastrz. 1.