PT96336A

PT96336A - Processo para a preparacao de 10-(2'-hidroxi-3'-polioxaalquil)-1,4,7-triscarboximetil-1,4,7,10-tetraazaciclodecanos, utilizados como ligantes capazes sw formarem quelatos com metais, e de complexos metalicos que os contem

Info

Publication number: PT96336A
Application number: PT96336A
Authority: PT
Inventors: Douglas D Dischino; John Emswiler
Original assignee: Squibb & Sons Inc
Priority date: 1989-12-22
Filing date: 1990-12-21
Publication date: 1991-09-30
Also published as: AU6709390A; IE904319A1; ZA909855B; HUT59114A; CA2031587A1; JPH04120066A; EP0434346A1; IE904318A1; NZ236267A; HU908436D0

Description

"Processo para a preparação de 10-(21-hidroxi--31-polioxaalqui1)-1,4,7-triscarboximetil-1,4,7, 10-tetraazaciclododecanos, utilizados como ligan-tes capazes de formarem quelatos com metais, e de complexos metálicos que os contêm."

Os ligantes capazes de formarem quelatos com metais são úteis no diagnóstico clínico como agentes de contraste. Utilizando um átomo de um metal ligado a um ligante capaz de formar quelatos pode reforçar-se cada uma das imagens médicas seguintes: imagem por Raios X, imagem por radionucli-dos, imagem por ultra-sons e imagem por ressonância magnética. Por exemplo, um ligante capaz de formar quelatos pode considerar-se um radiofár- QQm maco quando preparado sob a forma de um complexo de quelação com Tc, ^In, ^Ga, ^\a, ^Yb, ^Ga, ^Y, ^®Re, ^Sm ou qualquer outro ião metálico radioactivo. Quando um ligante capaz de formar quelatos é com-plexado com isótopos estáveis de lantanídeos, tântalo, bismuto ou outros elementos com peso molecular superior ao do iodo, o complexo resultante· absorve raios X em quantidade suficiente para actuar como um agente de contraste em exploração radiológica. Em alguns casos, estes agentes que são úteis na formação de imagens médicas por raios X, absorvem, reflectem ou dispersam suficientemente a radiacção ultra-sonora para se utilizarem também na formação de imagens por ultra-sons. Se se complexa um ligante capaz de formar quelatos com um átomo de um metal paramagnético que apresenta uma configuração electrónica simétrica (por exemplo, Gd^+, Fe^+ ou

Mn octaédrico, Cr ), o complexo resultante será útil como um catalisador da relaxação do spin que se utiliza, na imagem por ressonância magnética também designada por imagem RMN, como um agente de contraste. Se se -2- complexa um agente quelante com um átomo de um metal paramagnético que apresenta o estado electrónico mais baixo assimétrico [por exemplo, dispró sio (III), hólmio (III) e érbio (III)], o complexo resultante será útil como um agente de desvio químico na imagem por ressonância magnética ou na espectroscopia "in vivo" com processos de ressonância magnética.

As propriedades físicas desejáveis do agente quelante diferem de acordo com a finalidade terapêutica ou de diagnóstico do quelato metálico. As propriedades físicas desejáveis comuns a todas as utilizações são - afinidade elevada para a ligação do ião metálico ao agente quelante e facilidade de síntese. Nas situações em que se deve utilizar um quelato metálico como um meio de contraste em imagem RMN ou, na generalidade, em imagem por raios X, as propriedades físicas desejáveis são - solubilidade aquosa elevada e viscosidade e osmolalidade da composição farmacêutica que inclui o composto tão próximas quanto possível das do sangue humano. 0 sangue humano tem uma osmolalidade de 0,3 Osmol/kg - água. Como muito· bem se sabe a hiperosmolalidade é um factor que contribui para a oposição do doente à administração de um meio de contraste injectado, sendo a osmolalidade mais baixa dos novos agentes de raios X devida ao facto das suas moléculas não serem iónicas (possuindo uma carga total livre igual a zero) (Shehadi, WH "Contrast media adverse reactions: occurence, reoccurrence and distribution patterns" Radiol. 1982, 143, 11-17; Bettman, MA "Angiographic contrast agents; Convencional and new media compared" Am. J. Roetgen. 1982, 139, 787-794; Bettman, MA e Morris, TW "Recent advances in contrast agents" Radiol. Clin. North Am. 1986, 24, 347-357). Nos trabalhos científicos anteriores os agentes de RMN úteis com base no gadolínio exibem uma cargatotal negativa livre e as suas soluções aquosas p apresentam osmolalidade elevada. Por exemplo, Gd (DTPA) em que DTPA significa ácido dietilenotriaminopentaacético é administrado em uma conceii tração aquosa de 0,5 M como o sal de N-metilglucamina. A osmolalidade da solução é 1,6 a 2,0 Osmol/kg - água. Os novos complexos de gadolínio de acordo com a presente invenção e preferidos não são iónicos - não são sais. Quando estes complexos não iónicos de gadolínio são administrados em concentrações aquosas de 0,5 M a osmolalidade das soluções é 0,3 a 0,6 Osmol/kg -- água. Na generalidade o complexo deve ser inerte em contacto com o corpo, devendo observar-se apenas uma distribuição tecidular geral e a excreção, vulgarmente através dos rins. Estas propriedades são igualmente importantes para a imagem por RMN embora se possa reforçar, adicionalmente, a eficácia de um agente para imagem por RMN, alterando a estrutura química de modo a aumentar a capacidade do quelato metálico para afectar os tempos de relaxação dos protões da água.

As doses administradas de radiofármacos utilizados em imagem médica são relativamente pequenas pelo que igualar as propriedades físicas das composições farmacêuticas que contêm esses compostos às do sangue humano é relativamente insignificante. Quando utilizados neste campo a especificidade QQm biológica é mais importante. Pode-se utilizar, especialmente, Tc como o metal e um ligante capaz de formar quelatos que actuam com uma entidade biologicamente activa como, por exemplo, um ácido biliar, um ácido gordo, um aminoácido, um péptido, uma proteína ou uma das numerosas entidades químicas conhecidas por ligarem receptores in vivo. 0 meio de contraste utilizado em RMN pode aproveitar também a especificidade biológica. -4-

Na terapêutica com radiofármacos podem escolher-se os iões metálicos entre

Qfi 4CQ iões convencionais como, por exemplo, Y, Re ou Sm. Para este fim o ligante capaz de formar quelatos liga-se, na generalidade, por meio de uma ligação covalente â entidade específica da doença tal como um anticorpo monoclonal.

Um dos objectivos da presente invenção consiste em preparar novos ligantes capazes de formarem quelatos com metais.

Um outro objectivo da mesma invenção consiste em preparar novos complexos de quelação com metais que não são iónicos.

Ainda um outro objectivo da presente invenção consiste em preparar ligantes capazes de formarem quelatos com metais que quando complexados com um metal mais pesado do que o iodo como, por exemplo, Ba, Ta, Pb, Bi ou lantanídeos, são eficazes como agentes de contraste em imagem por raios X.

Outro objectivo da presente invenção consiste em preparar ligantes capazes de formarem quelatos com metais que quando complexados com radionuclidos QQm 111 que emitem radiações gama como, por exemplo, Tc ou In, são eficazes como radiofármacos em imagem médica.

Um outro objectivo da mesma invenção consiste em preparar ligantes capazes de formarem quelatos que quando complexados com radionuclidos que emitem QO icq ioo 91? radiações beta ou alfa como, por exemplo, Y, Sm, Re, Bi, são eficazes como radiofármacos utilizados em terapêutica. -5-

Outro objectivo da presente invenção consiste em preparar ligantes capazes de formarem quelatos com metais cujos complexos de quelação com metais apresentam, em solução aquosa, osmolalidade baixa.

Um outro objectivo da mesma invenção consiste em preparar ligantes capazes de formarem quelatos com metais cujos complexos de quelação metálicos apr£ sentam toxicidade aguda baixa.

Mais um objectivo da presente invenção consiste em preparar ligantes capazes de formarem quelatos com metais que, quando complexados com um átomo de um metal paramagnético, são eficazes como catalisadores da relaxação em imagem por ressonância magnética.

Um outro objectivo da presente invenção consiste em preparar ligantes bifuncionais capazes de formarem agentes de quelação com um metal que exibem capacidade para se ligarem, mediante uma ligação covalente, a proteínas ou outras moléculas biologicamente activas, participando desse modo na especificidade biológica do complexo de quelação metálico.

Finalmente, um outro objectivo da presente invenção consiste em preparar ligantes bifuncionais capazes de formarem quelatos com metais que são estáveis sob o ponto de vista termodinâmico, inertes sob o ponto de vista cinético e, eventualmente, electricamente neutros.

Estes e outros objectivos a que os especialistas na matéria são sensíveis, obtêm-se utilizando compostos de fórmula geral -6-

na qual n representa um número inteiro de 2 a 5, p representa zero ou um número inteiro de 1 a 5, s representa zero ou um número inteiro de 1 a 5, t representa um número inteiro de 2 a 5, e R1 representa um átomo de hidrogénio ou um grupo alquilo.

Os valores preferidos são aqueles em que n representa o número inteiro 2 ou 3; r representa um número inteiro de 1 a 3 inclusive; t representa o número inteiro 2 ou 3; e s representa zero ou o número inteiro 1 ou 2 e p representa zero ou o número inteiro 1. Os valores preferidos entre todos são aqueles em que n e t representam, cada um, o número inteiro 2 e r, t e s representam, cada um, o número inteiro 1. 0 termo "alquilo" utilizado ao longo desta memória descritiva diz respeito a grupos quer de cadeia linear quer de cadeia ramificada. Destes grupos preferem-se os que comportam 5 átomos de carbono sendo o grupo meti lo o grupo preferido entre os grupos alquilo.

Os compostos de fórmula geral I e os seus sais podem ser complexados com um átomo de um metal paramagnético e utilizados como agentes intensifica- dores da relaxação em imagem por ressonância megnética. Estes agentes, quando administrados a um mamífero como, por exemplo, o homem, distribuem--se em concentrações diversas pelos diferentes tecidos e catalisam a relaxação de protões (nos tecidos) que foram excitados pela absorção de energia de radiofrequência a partir de um reprodutor de imagens de ressonância magnética. Esta aceleração da velocidade de relaxação dos protões excitados fornece uma imagem de contraste diferente quando o hospedeiro é observado com um reprodutor de imagens por ressonância magnética. Este reprodutor de imagens por ressonância magnética utiliza-se para registar imagens em períodos diferentes, na generalidade antes e depois da administração desses agentes, utilizando-se em diagnóstico clínico as diferenças observadas nas imagens e originadas pela presença dos mesmos agentes nos tecidos. Na imagem por ressonância magnética protónica preferem-se átomos de metais paramagnéticos como, por exemplo, gadolínio (III) e manganésio (II) octaédrico, crómio (III) e ferro (III) (todos são átomos de metais paramagnéticos com uma configuração electrónica simétrica) como metais comple-xados por ligantes de fórmula geral I; o átomo de gadolínio (III) é o preferido porque é o que apresenta paramagnetismo mais intenso, toxicidade baixa e labilidade elevada da água coordenada.

Os ligantes de fórmula geral I capazes de formarem quelatos com um metal podem ser complexados com um lantanídeo (número atómico 58 a 71) e utilizados como agente de desvio químico em imagem por ressonância magnética ou em espectroscopia in vivo com processos de ressonância magnética.

Embora as utilizações descritas antes sejam as preferidas para os ligantes de fórmula geral I capazes de formarem quelatos com metais, os técnicos que trabalham no campo do diagnóstico compreendem que estes ligantes se podem complexar também com metais apropriados e utilizar como agentes de contraste em imagem por raios X, imagem por radionuclidos ou imagem por ultra-sons.

Utilização em imagem médica

Para se utilizarem os ligantes de acordo com a presente invenção em imagem médica os mesmos devem ser complexados, em primeiro lugar, com um metal apropriado, o que se consegue utilizando metodologia convencional. Por exemplo, o metal pode adicionar-se â água sob a forma de um óxido ou sob a forma de um halogeneto e tratar-se com uma quantidade equimolar de um ligante de fórmula geral I. Este ligante pode adicionar-se sob a forma de uma solução aquosa ou de uma suspensão. Para manter o pH neutro pode adicionar-se um ácido ou uma base diluída. Por vezes impõe-se um aquecimento a temperaturas tão altas como 100°C durante períodos até 4 horas, o que depende do metal e do agente de quelação bem como das concentrações dos· mesmos.

Sais dos complexos metálicos dos ligantes de acordo com a presente invenção aceitáveis sob o ponto de vista farmacêutico são também úteis como agentes utilizados em imagem médica. Podem preparar-se utilizando uma base como, por exemplo, um hidróxido de um metal alcalino, meglumina ou arginina, para neutralizar os complexos metálicos preparados antes enquanto permanecem em solução. Alguns destes complexos metálicos não têm, aparentemente, carga e não necessitam de catiões como iões opostos. Quando administrados endovenosamente como agentes de imagem RMN e por raios X preferem-se os comple xos neutros aos complexos com carga porque dão origem a soluções de maior tolerância fisiológica devido à sua osmolalidade mais baixa.

As soluções aquosas estéreis dos complexos com quelatos podem administrar--se a mamíferos como, por exemplo, o homem, por via oral, intratecal e, especialmente, endovenosa em concentrações molares de 0,003 a 1,0. Por exemplo, para a visualização de lesões cerebrais em cães utilizando a imagem por ressonância magnética, pode administrar-se, por via endovenosa, um complexo de gadolínio de um ligante de fórmula geral I em uma dose compreendida entre 0,05 e 0,5 mmole do complexo/kg de peso corporal do animal, de preferência em uma dose compreendida entre 0,1 e 0,25 mmole/kg. Para visualizar os rins administra-se uma dose compreendida, de preferência, entre 0,05 e 0,25 mmole/kg. Para a visualização do coração a dose administrada está, de preferência, compreendida entre 0,25 e 1,0 mmole/kg. A fórmula administrada deve ter um pH compreendido entre, aproximadamente, 6,0 e 8,0 de preferência entre, aproximadamente, 6,5 e 7,5. Também se podem incluir tampões aceitáveis sob o ponto de vista fisiológico [por exemplo, tris(hidroximetil)aminometano3 e outros aditivos aceitáveis sob o ponto de vista fisiológico (por exemplo, agentes conservantes tais como os parabenos).

Os componentes de fórmula geral I podem preparar-se de acordo com o esquema reaccional seguinte: -10- 1~7<

Prepararam-se os vários compostos de fórmula geral I utilizando alcóois polietéreos iniciais diferentes.

Os exemplos seguintes constituem aspectos específicos da presente invenção.

Exemplo 1 a) 1,2-epoxi-4,7>10-trioxadodecano

Lavaram-se 4,45 g (0,111 mole) de uma dispersão oleosa a 60% de hidreto de sódio com 10 ml de pentano anidro para remover o óleo. Sob atmosfera de azoto suspendeu-se o hidreto de sódio em 100 ml de tetra-hidrofurano anidro e adicionaram-se 12,45 g (0,0928 mole) de (etoxietoxi)etanol recentemente destilado. Agitou-se durante 2 horas a suspensão resultante à temperatura ambiente. Gota a gota adicionaram-se 25,40 ml (0,325 mole) de epicloridrina e continuou-se a agitação durante toda a noite. Aqueceu-se a mistura reaccional a refluxo durante 4 horas, depois do que se arrefeceu e se filtrou para separar os sais precipitados. Secou-se o filtrado sobre sulfato de magnésio, filtrou-se e evaporou-se até à obtenção de um resíduo oleoso. Separaram-se, por destilação, 14,07 g (rendimento 80%) do produto pretendido sob a forma de um óleo límpido. b) 1,4>7-tris(carboximetil)-10-(2'-hidroxi-4l ,7' JO^trioxadodeciQ-l ,4, 7,10-tetraazaciclododecano

Utilizando hidróxido de potássio 5 M ajustou-se para 10,5 o pH de uma solução de 13,84 g (0,040 mole), valor corrigido relativamente a 2,5% de água, de 1,4,7-tris(carboximetil)-1,4,7,10-tetraazaciclododecano em 200 ml de água. A esta solução adicionaram-se 8,37 g (0,44 mole) de 1,2--epoxi-4,7,10-trioxadodecano. Agitou-se a solução turva resultante à temperatura ambiente e conservou-se o pH entre 10 e 10,5 adicionando, ocasionalmente, hidróxido de potássio.

Decorridos 4 dias colocou-se a mistura reaccional em uma coluna de resina trocadora de aniões AG1-X8, forma formiato. Utilizaram-se como agente de eluição 8 1 de água a uma velocidade de eluição de 11 ml/minuto. Utilizaram-se depois como agente de eluição 3 1 de ácido fórmico 0,5 M e reco- -12 lheu-se o eluído e evaporou-se até à obtenção de um resíduo vítreo. Dissolveu-se este resíduo em 200 ml de água e colocou-se em uma coluna de poli-4-vinilpirrolidona previamente regenerada com as dimensões de 4,5 x 40 cm. Utilizou-se como agente de eluição 3 1 de água. Evaporou-se a água e secou-se o resíduo no vácuo durante 18 horas à temperatura ambiente. Obtiveram-se 18,1 g (rendimento 82%, valor corrigido relativamente a 2,45% de água) de 1,4,7-tris(carboximetil)-10-(2'-hidroxi-4',7', 10'-trioxadodec i1)-1,4,7,10-tetraazac iclododecano.

Análise elementar para C23H44N4°10 * °>75H20:

Calculado : C, 50,21; H, 8,34; N, 10,19;

Encontrado : C, 50,26; H, 8,51; N, 10,53.

Agua, (2,45 por KF após dissolução).

Exemplo 2 1,4,7-tris(carboximetil )-10-(2 '-hidroxi^1,7',10'-trioxadodeci1)-1,4,7,10--tetraazaciclododecanatogaoolínio

Para se obter uma solução com pH 3,4 dissolveram-se 13,4 g (0,0244 mole, valor corrigido relativamente a 2,45% de água) de 1,4,7-tris(carboximetil)--10-(2‘-hidroxi-4',7',10'-trioxadodeci1)-1,4,7,10-tetraazaciclododecano em 250 ml de água. Adicionaram-se 4,76 g (0,0131 mole) de óxido de gadolínio e agitou-se a suspensão durante 18 horas a temperatura de 80°C. Arrefeceu--se a solução turva resultante até à temperatura ambiente e filtrou-se através de uma membrana com 0,2 mícron. Ajustou-se o pH da solução até 9,4 utilizando hidróxido de amónia concentrado e colocou-se essa solução em uma coluna de Chelex 100 com as dimensões de 10 x 20 cm, forma amónio. Utiliza- -13- η, ram-se como agente de eluição 2,5 1 de água. Separou-se o eluído e evapo-rou-se até à obtenção de um sólido branco vítreo. Purificou-se depois o quelato resultante por HPLC preparativa de fase inversa. Reuniram-se e evaporaram-se as fracções contendo o quelato até à obtenção de um sólido branco que se recristalizou duas vezes em álcool etílico quente a 95%. Obteve-se uma segunca sementeira depois de se evaporarem os solutos mãe e de se cristalizar o resíduo como se descreveu antes. Reuniram-se as duas sementeiras e secaram-se no vácuo alto durante toda a noite à temperatura de 58°C. Obtiveram-se 7,13 g (rendimento 42%, valor corrigido relativamente a 2,26% de água) de 1,4,7-tris(carboximetil)-10-(21-hidroxi-4',7' ,10'--tri oxadodec i1)-1,4,7,10-tetraazac i clododecanatogado1í n i o.

Análise elementar para C23H41N4°10 6d* 0,89 H20:

Calculado : C, 39,08; H, 6,10; N, 7,93;

Encontrado : C, 39,11; H,6,33; N, 7,96.

Agua (2,26 por KF após dissolução).

Claims

-14-

REIVINDICAÇOES 1. Processo para a preparação de compostos de fórmula geral

(I) na qual n representa um número inteiro de 2 a 5, r representa um número inteiro de 1 a 5, t representa um número inteiro de 2 a 5, s representa zero ou um número inteiro de 1 a 5, p representa zero ou o número inteiro 1, e representa um átomo de hidrogénio ou um grupo alquilo, caracterizado pelo facto de se fazer reagir um composto de fórmula COOH i

COOH COOH cóm um composto de fórmula

o.

na presença de uma base forte e de água.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, para a preparação de compostos de fórmula geral I na qual n representa o número inteiro 2 ou3, cara-cterizado pelo facto de se utilizarem compostos iniciais correspondentemente substituídos.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1, para a preparação de compostos de fórmula geral I na qual r representa um número inteiro de 1 a 3 inclusive, caracterizado pelo facto de se utilizarem compostos iniciais correspondentemente substituídos.
4. Processo de acordo com a reivindicação 1, para a preparação de compostos de fórmula geral I na qual t representa o número inteiro 2 ou 3, caracterizado pelo facto de se utilizarem compostos iniciais correspondentemente substituídos.
5. Processo de acordo com a reivindicação 1, para a preparação de compostos de fórmula geral I na qual s representa zero ou o número inteiro 1 ou 2, caracterizado pelo facto de se utilizarem compostos iniciais correspon- dentemente substituídos.
6. Processo de acordo com a reivindicação 1, para a preparação de compostos de fórmula geral I na qual p representa zero ou o número inteiro 1, caracteri- zado pelo facto de se utilizarem compostos iniciais correspondentemente substituídos.
7. Processo de acordo com a reivindicação 1, para a preparação de compostos de fórmula geral I na qual n representa o número inteiro 2, r represeji ta o número inteiro 1, t representa o número inteiro 2, s representa o número inteiro 1 e p representa o número inteiro 1, caracterizado pelo facto de se utilizarem compostos iniciais correspondentemente substituídos.
8. Processo de acordo com a reivindicação 1, para a preparação de 1,4,7-- tris (carboximetiD-IO-^-hidroxi^1,7' ,10'-trioxadodecil)-1,4,7,10--tetraazaciclododecano, caracterizado pelo facto de se utilizarem compostos iniciais correspondentemente substituídos.
9. Processo para a preparação de complexos, ou dos seus sais, de átomos de metaisede ligantes capazes deformaramquelatos com esses metais, caracteriza^ do pelo facto de se colocar um metal no seio de água sob a forma de um óxido ou sob a forma de um halogeneto e de se adicionar, seguidamente, sob a forma de solução aquosa ou de suspensão, uma quantidade equimolar de um ligante de fórmula geral I preparado pelo processo de acordo com a reivindj_ cação 1.
10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo facto de -17- se utilizar como átomo metálico o gadolínio (III).
11. Processo de acordo com a reivindicação 9, para a preparação de 1,4,7--tris(carboximetil)-10-(2'-hidroxi-4l,7',10'-trioxadodecil)-1,4,7,10-tetra-azaciclododecanato-gadolínio, caracterizado pelo facto de se utilizarem compostos iniciais correspondentemente substituídos.
12. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de se fazer reagir o ligarrte resultante com um óxido de um metal no seio de água para se obter o complexo metálico correspondente.
13. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado, pelo facto de se utilizar como óxido metálico o óxido de gadolínio. xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx Lisboa, 21 de Dezembro de 1990