专利名称：含d-半乳糖基的顺磁性金属配合物磁共振成像造影剂的制作方法
技术领域：
本发明公开了一类含D-半乳糖基的顺磁性金属配合物磁共振成像造影剂，它属于医药学、化学技术领域。磁共振成像造影剂是目前最有力的医学诊断方法-磁共振成像(MRI)技术中用于增强造影、提高影像对比度的一类化合物，最早应用于临床诊断的Gd-DTPA(D.H.Carr et al，Lancet，1984，1，484)，与后来陆续问世的非离子型造影剂Gd(DTPA-BMA)(W.P.Cacheris ctal，Magn.Reson.Imag.，1990，8，467)，肝胆选择性造影剂Gd(DTPA-EOB)(H.J.Weinmann et al，Magn.Reson.Med.，1991，22，233)是线型多氨多羧酸类造影剂的代表。前两者与动力学稳定性好、合成更复杂的大环多氨多羧酸类造影剂Gd-DOTA(M.Magerstade et al，Magn.Reson.Med.，1986，3，808)，Gd(HP-DO3A)(M.F.Tweedle et al，Drugs Future，1992，17，187)已应用于临床，对中枢神经系统有较好的造影增强效果，相对而言对体内其它一些器官(如肝)的造影不够理想。这些亲水性造影剂被静脉注射到人体内后，马上通过血管分布于细胞外液空间，并经肾小球过滤后而迅速排泄掉。这些亲水性造影剂为典型的细胞外分布造影剂，没有器官或组织选择性。而Gd(DTPA-EOB)的两亲性特点导致其主要经肝胆排泄，因而其分布对肝脏有一定选择性，但其毒性要高于非离子型的造影剂，且排泄速度也比Gd-DTPA慢一些。近来，糖类由于其独特的性质，如强亲水性及具有对某些细胞膜受体的特异性等，在MRI造影剂的设计、合成中已开始引起了人们的关注。W.A.Gibby等人通过酰胺或C-N键将天然氨基糖与DTPA及其类似物联结起来，获得一类新的线型多氨多羧酸类造影剂(US Patent，5，330，743，Jul，19，1994)。它们具有非离子型的结构，其中DTPA双半乳糖酰胺钆对兔的肝脏具有一定的选择性造影增强作用，但原料如2-氨基-2-脱氧-D-半乳糖胺价格贵；而以C-N键连接的糖基DTPA衍生物的合成步骤则较繁琐。
本发明的目的是拟根据哺乳动物肝细胞表面存在一种能选择性地识别和结合D-半乳糖端基的蛋白质-去唾液酸糖蛋白受体，对造影剂配体DTPA(EDTA)进行结构改造，在其两端通过酰胺键和多种类型的间隔基引入含氨基的D-半乳糖基团，以期克服现在临床使用的亲水性造影剂一般没有器官组织选择性的缺点，期望将肝靶向性、非离子型的分子结构、较好的弛豫性能以及强亲水性统一起来，获得低毒且具肝靶向性的新一类实用磁共振成像造影剂。
为实现本发明的目的所采取的技术措施1.含氨基的D-半乳糖衍生物的合成a.二元胺的单乳糖酰化物乳糖酸于非质子型极性溶剂(如DMF、DMSO等)中，在N，N′-二环己基碳二亚胺及有机碱(如三乙胺、吡啶)存在下与N-羟基琥珀酰亚胺缩合得乳糖酸N-羟基琥珀亚胺活性酯，它或δ-乳糖酸内酯用来与过量20至100倍二元胺(丁二胺除外)反应，得到二元胺的单乳糖酰化物。
b 1-N-单取代-D-半乳糖(或乳糖)胺由D-半乳糖(或乳糖)与伯胺在少量水中或无溶剂条件下反应得到。
c 1-N-β-D-半乳糖胺(或乳糖胺)由D-半乳糖(或乳糖)与饱和NH4HCO3水溶液反应，再过强酸性H+型离子交换柱，用氨/甲酸溶液淋洗，得到目标产物。
d 胺烷基(或胺芳基)-β-D-半乳糖苷(或乳糖苷)2，3，4，6-O-四乙酰-α-溴代-D-半乳糖(或O-七乙酰-α-溴代乳糖)与N-三氟乙酰基胺烷基醇(2-氨基乙醇、3-氨基丙醇、6-氨基己醇除外)、胺芳基醇或酚在催化剂Ag2CO3或Hg(CN)2存在下进行Knig-Knorr反应，再经O-脱乙酰化及N-脱三氟乙酰化反应，得到胺烷基(胺芳基)-β-D-半乳糖苷(乳糖苷)。
2 DTPA(或EDTA)双酸酐与N-羟基琥珀酰亚胺(1∶2～3摩尔比)在DMF(DMSO)中≥60到90℃反应获得DTPA(EDTA)双N-羟基琥珀酰亚胺酯。
n＝1，DTPA双活性酯n＝0，EDTA双活性酯3 以DTPA(EDTA)双N-羟基琥珀酰亚胺酯为酰化剂、DMF-水为介质，或以DTPA(EDTA)双酸酐为酰化剂，DMSO为介质，与含氨基的D-半乳糖衍生物反应得到造影剂配体，结构式如下
n＝1时，DTPA双酰胺n＝0时，EDTA双酰胺a X＝
R为直链烷基或取代烷基(不多于10个碳原子)，芳香基、取代芳香基、-CH2(CH2OCH2)nCH2-(n＝1，2)；H2N-R-NH2还可以是赖氨酸烷基酯(芳基酯)、肼等。b X＝
R1＝OH， R2＝H1-α，β-D-半乳糖胺衍生物R1＝H，R2＝＝β-D-半乳糖苷 1-α，β-乳糖胺衍生物R3为烷基、取代烷基、芳香基、取代芳香基、羟烷基、取代羟烷基等。c X＝
R1＝OH， R2＝H1-β-D-半乳糖胺衍生物R1＝H，R2＝β-D-半乳糖苷1-β-乳糖胺衍生物d X＝
R1＝OH， R2＝H β-D-半乳糖胺衍生物R1＝H，R2＝β-D-半乳糖苷β-乳糖苷衍生物R3为直链烷基(CH2)n(n＝2-10)、取代烷基、芳香基、取代芳香基；HO-R3-NH2还可以是丝氨酸、苏氨酸烷基酯(芳基酯)等。
4、配体与含等摩尔顺磁性金属离子(Gd3+、Mn2+、Cr3+、Fe3+、Cu2+、Co2+、Ni2+、Tc2+等)的盐类(醋酸盐、盐酸盐、碳酸盐等)或氧化物反应(一般以水为反应介质)，可获得一系列含D-半乳糖基的DTPA(EDTA)双酰胺顺磁性金属配合物磁共振成像造影剂(其中Gd3+与EDTA双酰胺衍生物形成的配合物毒性较大，不宜用作造影剂)。
本发明与已有技术相比较，已达到的技术效果1 对肝脏有较好的靶向性，注射这类造影剂后能选择性地增强对肝脏的造影，提高了该部位成像对比度(家兔成像实验证实)。
2 靶向基团与DTPA(EDTA)共价键联的间隔基的种类、柔性以及长度均可以调节，利于D-半乳糖基被肝细胞表面特异性受体所识别、结合。
3 配体与合适的顺磁性金属离子配合，可获得非离子型造影剂，这类造影剂毒性很小。小鼠实验证实，一次性静脉注射致死剂量达≥12到14mmol·kg-1，为造影剂常用剂量的120倍以上。
4 此类造影剂的自旋晶格驰豫性能与Gd-DTPA相当。
5 造影剂中D-半乳糖的连接均呈现其在生物体内的天然存在形式O-半乳糖苷或N-酰化半乳糖苷，因而有一定的生物相容性。
6 这类造影剂水溶性很好，便于配成溶液注射使用。
7 这类造影剂水溶液热稳定性好，适合于热压法灭菌消毒。
8 合成路线相对较简捷，配体合成一步产率平均达95％，配合物合成一步产率达100％。
9 DTPA(EDTA)活性酯成功地用于同含氨基的糖类衍生物在含水混合溶剂中的反应，避免了水解、酯化副反应。这使造影剂配体的合成亦可在水溶液中进行，扩展了合成原料的选择范围。
动物成像实验。使用安科公司全身磁共振成像仪(30cm Helmholtz线圈，50cm孔径，0.16T磁场)，采用T1加权自旋-回波成像方式，TR＝500ms，TE＝30ms，2kg雄性家兔静脉注射戊巴比妥钠(30mg·kg-1)麻醉后，再静脉注射造影剂(剂量0.1mmol.Gd.kg-1)水溶液后成像。结果表明，使用这类新型造影剂与使用相同剂量Gd-DTPA相比，前者对肝脏的造影明显增强，对比度提高，显示出了其较好的肝靶向性。
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1乙二胺单乳糖酰化物衍生的DTPA双酰胺钆a)8.9gDTPA双酸酐、5.8gN-羟基琥珀酰亚胺于DMF或DMSO中于70℃反应4小时。反应完后冷却，异丙醇沉淀，无水乙醇、乙醚洗涤，干燥得白色固体，即DTPA双N-羟基琥珀酰亚胺活性酯，产率96％。
b)20g乳糖酸与11.6gN，N′-二环已基碳二亚胺于DMF-NEt3中-5℃反应30分钟，加入6.4g N-羟基琥珀酰亚胺，室温反应12小时得到白色乳糖酸N-羟基琥珀酰亚胺酯，产率90％。2g上述中间产物(4.4mmol)的15mL DMF溶液于搅拌下滴加到12g乙二胺(200mmol)的60mL DMF溶液中，60℃反应2小时，粗产物溶于少量水中，过强酸型离子交换柱(H+型)，先后以蒸馏水、0.5M氨水淋洗，得到纯的乙二胺单乳糖酰化物，产率94％。
δ-乳糖酸内酯代替乳糖酸N-羟基琥珀亚胺酯，亦可得到同样结果，只是反应时间较长些(～4小时)。
c)5mmolb中产物(2g)溶于DMF-水(体积比3∶2)混合溶剂中，-15℃下分批加入1.47ga中产物(2.5mmol)，-15℃～10℃反应1小时，室温继续反应12小时。反应混合物减压浓缩，无水乙醇沉淀，经乙醇、乙醚洗涤，干燥得产物。或采用如下步骤5mmolb中产物溶于15ml DMSO中，搅拌下分批加入DTPA双酸酐(2.5mmol，0.89g)，室温反应12小时，减压浓缩，乙醚沉淀。少量水溶解后，无水乙醇沉淀，乙醚洗涤干燥得产物，产率96％。
d)1.50mmolc中产物(1.74g)溶于20ml二次蒸馏水中，加入Gd2O3固体粉末0.27g(0.75mmol)，80℃搅拌反应8小时得澄清透明溶液。减压蒸干，得晶状产物。若用GdCl3·6H2O(0.56g，1.5mmol)代替Gd2O3(0.27g，0.75mmol)，反应半小时即可，减压蒸干，加入无水乙醇再减压蒸干，反复数次，得晶状产物，产率99％。
实施例2二(N，N-正丁基乳糖基)DTPA双酰胺钆a)同例1中a。
b)20g乳糖-水合物与9g正丁胺混合后置干水浴上加热，80℃反应至乳糖完全溶解，继续加热10分钟，冷却，乙醇、乙醚沉淀，乙醚洗涤，二氧六环-甲醇重结晶，得晶状产物，产率82％。
c)类似例1中c. 5mmol上述b中产物(1.99g)代表例1b中产物参与反应，产率92％。
d)类似例1中d.1.5mmol上述c中产物(1.73g)代替例1c中产物反应，产率100％。
实施例3二(1-N-β-D-半乳糖苷)DTPA双酰胺钆a)同例1中a。
b)2.0gD-半乳糖溶于100ml水中，加入NH4HCO3使饱和，恒温30℃搅拌反应6天。反应中，不断补加NH4HCO3维持溶液饱和。反应混合物以200mL水稀释，30℃下浓缩，如此反复多次。浓缩液过强酸性离子交换柱，先后以蒸馏水、0.5M氨-甲醇溶液淋洗，收集产物组分，冷冻干燥得1-β-D-半乳糖胺，产率72％。
c)类似例1中c，5mmol上述b中产物(0.90g)代替例1b中产物反应，产率96％。
d)类似例1中d，1.5mmol上述c中产物(1.07g)代替例1c中产物反应，产率100％。
实施例4二(2-N-乙基-β-乳糖苷)DTPA双酰胺钆a)同例1中a。
b)O-七乙酰-α-乳糖溴化物(8mmol)溶于10mL氯仿，搅拌下加入到2-三氟乙酰胺基乙醇(9mmol)、碳酸银(11mmol)、微量碘(80mg)、无水CaSO4(3g)及40mL氯仿中，避光反应36h。粗产物用硅胶柱纯化，得2-三氟乙酰氨基乙基七-O-乙酰-β-乳糖苷，产率28％。此中间产物用强碱型阴离子交换树脂(OH-型)脱去三氟乙酰基及乙酰基，再用H+离子交换树脂纯化(0.5M氨水作淋洗剂)，收集产物组分，冷冻干燥得2-氨乙基β-乳糖苷，产率40％。
c)类似例1中c，5mmol上述b中产物(1.93g)代替例1b中产物反应，产率94％。
d)类似例1中d，1.5mmol上述c中产物(1.69g)代替例1c中产物反应，产率100％。
实施例5二(2-N-乙基-β-乳糖苷)EDTA双酰胺锰a)6.4gEDTA双酸酐、5.8gN-羟基琥珀酰亚胺于DMSO中70℃反应4小时。反应毕，冷却，异丙醇沉淀，无水乙醇、乙醚洗涤，干燥得白色固体，即EDTA双N-羟基琥珀酰亚胺活性酯，产率95％。
b)同例4中b。
c)类似例1中c，5mmol上述b中产物(1.93g)代替例1b中产物反应，1.5mmol上述a中产物(1.22g)代替例1a中产物反应，产率92％。
d)类似例1中d，用Mn(II)的盐酸盐反应。将MnCl2·4H2O(0.30g，1.5mmol)代替GdCl3·6H2O，1.5mmol上述c中产物(1.54g)代替例1c中产物反应，产率100％。
权利要求
1 含D-半乳糖基的顺磁性金属配合物磁共振成像造影剂，其特征在于本发明所述造影剂是由DTPA、EDTA双N-羟基琥珀酰亚胺酯(或DTPA、EDTA双酸酐与一系列含氨基的D-半乳糖衍生物进行选择性酰化反应，获得一系列两端含D-半乳糖基且间隔基种类、长度及柔性可调节的DTPA、EDTA双酰胺配体，进一步与顺磁性金属离子配合得到，它们具有明显的肝靶向性和相当低的急性毒性。
2 含D-半乳糖基的顺磁性金属配合物磁共振成像造影剂，其特征在于合成中间体DTPA或EDTA的双N-羟基琥珀酰亚胺活性酯是由DTPA或EDTA与N-羟基琥珀酰亚胺以1∶≥2到3的摩尔比在DMF或DMSO中于≥60到90℃反应≥3到6小时得到，结构如下
3 含D-半乳糖基的顺磁性金属配合物磁共振成像造影剂，其特征在于反应中间体中含胺基的D-半乳糖衍生物合成如下乳糖酸于DMF-NEt3中与N-羟基琥珀酰亚胺、N，N′-二环己基碳二亚胺反应，得到乳糖酸N-羟基琥珀酰亚胺酯；乳糖酸活性酯或δ-乳糖酸内酯与过量20-100倍的二元胺于DMF或DMSO中，≥50到90℃反应≥2到6小时，得到二元胺单乳糖酰化物，经离子交换柱或硅胶柱纯化；D-半乳糖与维持饱和的NH4HCO3水溶液30℃反应，再过强酸型离子交换树脂(H+)，氨/甲醇淋洗，得到1-β-D-半乳糖胺；七-O-乙酰-α-溴代乳糖苷与N-三氟乙酰基胺烷基醇(胺芳基醇或酚)在碳酸银或Hg(CN)2催化下进行Knig-Knorr反应，再脱去乙酰基与三氟乙酰基，得到胺烷基(胺芳基)-β-乳糖苷；2，3，4，6-O-四乙酰-α-溴代-D-半乳糖与N-三氟乙酰基胺烷基醇或胺芳基醇、酚在碳酸银或Hg(CN)2催化下进行Konig-Knorr反应，脱去三氟乙酰基及乙酰基，得到胺烷基或胺芳基-β-D-半乳糖苷。
4 权利要求1所述的含D-半乳糖基的顺磁性金属配合物磁共振成像造影剂，其特征在于合成中间体中三类含氨基的D-半乳糖衍生物的结构式为
R为不多于10个碳原子的直链烷基或取代烷基、芳香基、取代芳香基、-CH2(CH2OCH2)nCH2-，n＝1，2；NH2-R-NH2还可以是赖氨酸烷基酯(芳基酯)、肼；
R1＝OH，R2＝H时，R3可为直链烷基(CH2)n，n≥2到10、取代烷基、芳香基、取代芳香基；R1＝H，R2＝β-D-半乳糖苷时，R3为直链烷基(CH2)n，n＝4，5，≥7到10，取代烷基、芳香基、取代芳香基；HO-R3-NH2还可以是丝氨酸、苏氨酸烷基酯(芳基酯)
5 权利要求1所述的含D-半乳糖基的顺磁性金属配合物磁共振成像造影剂，其特征在于本发明所述造影剂配体由DTPA、EDTA双N-羟基琥珀酰亚胺活性酯在体积比为≥1到1.71 DMF-水混合溶剂中与含氨基的D-半乳糖衍生物反应获得；DTPA或EDTA双酸酐于DMSO中与含氨基的D-半乳糖衍生物室温下反应，可获得DTPA或EDTA双酰胺造影剂配体。
6.权利要求1所述的含D-半乳糖基的顺磁性金属配合物磁共振成像造影剂，其特征在于造影剂配体的结构式为
上述结构式中，取代基X为
R为不多于10个碳原子的直链烷基或取代烷基，芳香基、取代芳香基、-CH2-(CH2OCH2)nCH2-，n＝1，2；NH2-R-NH2还可以是赖氨酸烷基酯(芳基酯)、肼；取代基X为
R1＝OH，R2＝H 1-α，β-D-半乳糖胺衍生物R1＝H， R2＝β-D-半乳糖苷 1-α，β-乳糖胺衍生物R3为烷基、取代烷基、芳香基、取代芳香基、羟烷基、取代羟烷基；取代基X为
R1＝OH， R2＝H1-β-D-半乳糖胺衍生物R1=H，R2＝β-D-半乳糖苷1-β-乳糖胺衍生物；取代基X为
R1＝OH， R2＝Hβ-D-半乳糖苷衍生物R1＝H，R2＝β-D-半乳糖苷β-乳糖苷衍生物R3可为下列基团直链烷基(CH2)n，n≥2到10；取代烷基、芳香基、取代芳香基HO-R3-NH2还可以是丝氨酸、苏氨酸烷基酯(芳基酯)。
7 权利要求1所述的含D-半乳糖基的顺磁性金属配合物磁共振成像造影剂，其特征在于本发明造影剂配体与顺磁性金属离子按1∶1摩尔比形成配合物即造影剂，这些金属离子包括Gd3+、Mn2+、Cr3+、Fe3+、Co2+、Ni2+、Tc2+和Cu2+。
8 权利要求1所述的含D-半乳糖基的顺磁性金属配合物磁共振成像造影剂，其特征在于本发明造影剂的应用…将上述造影剂静脉注射到被诊断对象体内，然后进行磁共振成像扫描；被诊断对象为人及其它哺乳类动物，造影剂的用量为每公斤体重≥0.05到5mmol。
9 权利要求1或7所述的含D-半乳糖基的顺磁性金属配合物磁共振成像造影剂，其特征在于本发明造影剂的应用范围包括磁共振成像分析、核磁共振分析以及γ闪烁摄影分析；它们除可单独使用外还可与药用辅料聚乙二醇或血清蛋白、右旋糖酐、N-甲基葡萄糖等制成注射剂使用。
全文摘要
本发明公开了一类含D-半乳糖基的顺磁性金属配合物磁共振成像造影剂，它们是由二乙三胺五乙酸(DTPA)、乙二胺四乙酸(EDTA)的双N-羟基琥珀酰亚胺酯或DTPA、EDTA的双酸酐与一系列含氨基的D-半乳糖衍生物进行选择性酰化反应，获得一系列两端含D-半乳糖基且间隔基种类、长度及柔性可调节的DTPA、EDTA双酰胺配体，进一步与顺磁性金属离子进行螯合反应而获得，它们具有明显的肝靶向性和相当低的急性毒性。
文档编号A61K49/00GK1166987SQ9710914
公开日1997年12月10日 申请日期1997年6月18日 优先权日1997年6月18日
发明者卓仁禧, 傅雁军 申请人:武汉大学