专利名称：吡嗪衍生物及其在肾脏监测中的用途的制作方法
专利说明吡嗪衍生物及其在肾脏监测中的用途 发明领域 本发明涉及能够在可见和/或近红外光谱中吸收和发射光谱能量的吡嗪衍生物。另外，本发明涉及在医学过程(例如，肾功能的监测)中使用非辐射性、外源性试剂如前面所提到的吡嗪衍生物的方法。
背景技术：
作为基础说明，贯穿说明书中引用的各种出版物在括号中以阿拉伯数字编号。对应于每个引用号的引用在下面详细描述。
急性肾衰竭(ARF)是进入内外科医院的患者中一种常见的疾病。大约一半的ARF患者死亡，并且幸存者面临着死亡率显著地增加以及住院时间延长[1]。通常认为早期诊断是很重要的，因为肾衰竭常常是无症状的且通常需要仔细地捕捉血液中的肾功能标记。为了减少由各种临床、生理和病理状态引起的急性肾衰竭的风险，需要对患者的肾功能进行动态监测[2-6]。该动态监测在危急病症或受伤的患者的情况下特别重要，因为很大比例的这类患者易于面临着多器官功能衰竭(MOF)的危险，其可能致死[7，8]。MOF为肺、肝和肾一系列的衰竭，并由急性肺损伤(ALI)，成人呼吸窘迫综合征(ARDS)，代谢亢进，低血压，持续性炎性病灶以及脓毒症综合征中的一种或多种所引起。导致MOF的低血压和休克的常见的组织学的特征包含组织坏疽、血管充血、间质和细胞水肿、出血和微血栓。这些变化通常影响肺、肝、肾、肠、肾上腺、脑和胰腺，以频率降序排列[9]。从早期的创伤阶段到临床MOF的转变通常与特定程度的肝和肾衰竭，以及死亡率危险从大约30％至高达大约50％的变化相一致[10]。
传统上说，已有使用患者的粗尿输出量和血清肌酸水平来测定患者的肾功能[11-13]。这些值通常是令人误解的，因为这些值受到年龄、水合状态、肾灌注、肌肉质量、饮食摄入量，以及很多其它的临床的和人体测定的变量的影响。另外，取样几小时后得到的单一值很难同其它生理因素相关联起来，生理因素如血压、心输出量、水合作用状态和其它特定的临床因素(例如，出血、菌血症、通风设备的安置以及其它因素)。
关于常规的肾脏监测方法，患者的肾小球滤过率(GFR)的近似值可通过24小时尿收集得到，该方法通常(如名称所指)需要24小时的尿收集、几小时的分析以及精细的病床收集技术。不幸地是，该不希望的延误时机和这类常规操作的显著的持续时间能减少有效地治疗患者和/或挽救肾脏的几率。作为此类方法的另一个缺点，得到重复数据同原始所得的数据一样麻烦。
有时，患者的血清肌酸的变化必须根据下面测定值来调节，此类测定值如患者的尿电解质和重量摩尔渗透压浓度(osmolality)以及导出的计算值如″肾衰竭指数″和/或″钠排泄分数″。此类血清肌酸的调节不受欢迎地倾向于需要同时收集另外的血清和尿样本，并在一些延迟后，进一步地计算。经常地，对肾功能，调节药物的剂量以及因此由于延迟其并不精确，因此很困难再评价基于该剂量的测定值和计算值。最后，在危急病症人群中的临床决定在它们的时机和它们的精确性上通常是同等重要的。
已知亲水性、阴离子物质通常能够被肾所排泄[14]。肾清除通过两种途径发生肾小球滤过和肾小管分泌。肾小管分泌的特征可为活性传送过程，因此，通过此途径清除的物质显示出了关于尺寸、电荷和亲脂性的特别性质。
通过肾的大部分物质是通过肾小球(在肾的肾小体中的毛细管的缠绕群)滤过的。能够通过肾小球过滤清除肾的外源性物质的实例(在下文中称为″GFR试剂″)显示在图1中，并且包括肌酸酐(1)、o-碘马尿酸盐(2)和99mTc-DTPA(3)[15-17]。能够通过肾小管分泌的进行肾清除的外源性物质的实例包括99mTc-MAG3(4)以及本领域中其它已知的物质[15，18，19]。99mTc-MAG3(4)也被广泛使用于通过γ闪烁扫描法以及通过肾部血流测定来评价肾功能。作为图1中所列物质的一个缺点，邻-碘马尿酸盐(o-iodohippuran)(2)、99mTc-DTPA(3)和99mTc-MAG3(4)包含放射性同位元素，从而使得检测相同。即使如果使用非放射性类似物(例如，如邻-碘马尿酸盐(2)的类似物)或其它的非放射性物质用于肾功能监测，此类监测也通常需要使用激发那些物质的不需要的紫外辐射。
发明概述 一方面，本发明涉及将亲脂性荧光染料转化为亲水性分子。本发明的一个概念涉及清除性质优选同肌酸或邻-碘马尿酸盐的清除性质相似的分子，以及涉及通过并入合适的极性官能团如羟基、羧基、磺酸根、膦酸根等等至其骨架从而将这些分子变为亲水性的。本发明的吡嗪染料的特征可为其可应用于肾脏应用，因为它们倾向于通过肾脏从身体中清除出去，在可见范围内他们显示吸收和发射/荧光，以及他们倾向于表现出显著的斯托克斯频移。这些性质在调节分子至所需的波长以及引入多种物质以改良清除性质中更加机动。
式I
式A 在第一方面，本发明涉及式I的吡嗪衍生物。关于式1，X1和X2特征可为吸电子取代基并且可独立地选自-CN、-CO2R1、-CONR2R3、-COR4、-NO2、-SOR5、-SO2R6、-SO2OR7、-PO3R8R9、-CONH(AA)和-CONH(PS)。在一些实施方案中，X1和X2中至少一个为-CONH(AA)或-CONH(PS)。(AA)为包含通过肽键连接在一起的一种或多种天然或非天然α-氨基酸的多肽链。(PS)为包含通过糖苷键连接的一种或多种单糖单元的硫酸化或未-硫酸化的多糖链。Y1和Y2可为，至少在一些实施方案中，特征为给电子取代基并且可独立地选自-OR10、-SR11、-NR12R13、-N(R14)COR15、-P(R16)3、-P(OR17)3，以及对应于上面式A的取代基。在一些实施方案中，Y1和Y2中至少一个为-P(R16)3或-P(OR17)3。Z1可为单键、-CR18R19、-O、-NR20、-NCOR21、-S、-SO和-SO2。R1至R21可为能够提供和/或增强式I吡嗪衍生物的所需的生物和/或物化性质的任何合适的取代基。例如，对于肾功能评价，R1至R21的每一个R基团可独立地为氢原子、阴离子官能团(例如，羧酸根、磺酸根、硫酸根、膦酸根和磷酸根)或亲水性官能团(例如，羟基、羧基、磺酰基、磺酸基和膦酸基(phosphonato))中的任何一个。作为实例，在一些实施方案中，R1至R21可独立地选自-H、-(CH2)aOR43、-CH2(CHOH)aR44、-CH2(CHOH)aCO2H、-(CHCO2H)aCO2H 、-(CH2)aNR45R46、-CH[(CH2)bNH2]aCO2H 、-CH[(CH2)bNH2]aCH2OH、-CH2(CHNH2)aCH2NR47R48、-(CH2CH2O)cR49、-(CH2)dCO(CH2CH2O)cR50、-(CH2)aSO3H、-(CH2)aSO3-、-(CH2)aOSO3H、-(CH2)aOSO3-、-(CH2)aNHSO3H、-(CH2)aNHSO3-、-(CH2)aPO3H2、-(CH2)aPO3H-、-(CH2)aPO3＝、-(CH2)aOPO3H2、-(CH2)aOPO3H-和-(CH2)aOPO3。在这些实施方案中，R43至R50中每个可独立地为-H或-CH3。′a′、′b′、′c′、′d′、′m′和′n′可为任何合适的整数。例如，在一些实施方案中，′a′、′b′、和′d′可独立地为1-10，′c′可为1-100，以及′m′和′n′可独立地为1-3。
式II
式B 本发明的第二方面涉式II的吡嗪衍生物。关于式II，X3和X4特征可为吸电子取代基并且可独立地选自-CN、-CO2R22、-CONR23R24、-COR25、-NO2、-SOR26、-SO2R27、-SO2OR28、-PO3R29R30、-CONH(AA)和-CONH(PS)。在一些实施方案中，X3和X4中至少一个为-CONH(AA)或-CONH(PS)。(AA)为包含通过肽键连接在一起的一种或多种天然或非天然α-氨基酸的多肽链。(PS)为包含通过糖苷键连接的一种或多种单糖单元的硫酸化或未-硫酸化的多糖链。Y3和Y4可为，至少在一些实施方案中，特征为给电子取代基并且可独立地选自-OR31、-SR32、-NR33R34、-N(R35)COR36、-P(R37)3、-P(OR38)3，以及对应于上面式B的取代基。在一些实施方案中，Y3和Y4中至少一个为-P(R37)3或-P(OR38)3。Z2可为单键、-CR39R40、-O、-NR41、-NCOR42、-S、-SO或-SO2。R22至R42可为能够提供和/或增强式II吡嗪衍生物的所需的生物和/或物化性质的任何合适的取代基。例如，对于肾功能评价，R22至R42的每一个R基团可独立地为氢原子、阴离子官能团(例如，羧酸根、磺酸根、硫酸根、膦酸根和磷酸根)或亲水性官能团(例如，羟基，羧基，磺酰基，磺酸基和膦酸基)中的任何一个。作为实施例，在一些实施方案中，R22至R42可独立地选自-H、-(CH2)eOR51、-CH2(CHOH)eR52、-CH2(CHOH)eCO2H、-(CHCO2H)eCO2H、-(CH2)eNR53R54 、-CH[(CH2)fNH2]eCO2H 、-CH[(CH2)fNH2]eCH2OH、-CH2(CHNH2)eCH2NR55R56、-(CH2CH2O)gR57、-(CH2)hCO(CH2CH2O)gR58、-(CH2)eSO3H、-(CH2)eSO3-、-(CH2)eOSO3H、-(CH2)eOSO3-、-(CH2)eNHSO3H、-(CH2)eNHSO3-、-(CH2)ePO3H2、-(CH2)ePO3H-、-(CH2)ePO3＝、-(CH2)eOPO3H2、-(CH2)eOPO3H-和-(CH2)eOPO3。在这些实施方案中，R51至R58中每一个可独立地为-H或-CH3。′e′、′f′、′g′、′h′、′p′和′q′可为任何合适的整数。例如，在一些实施方案中，′e′、′f′和′h′可独立地为1-10，′g′可为1-100，以及′p′和′q′可独立地为1-3。
本发明的第三方面涉及药学上可接受的组合物，其中每个包含一种或多种此处所公开的吡嗪衍生物。另外，短语″药学上可接受的″此处指的是在合理的药学的判断范围内，物质合适用于同人类和动物的相关组织相接触，而没有不适当的毒性、刺激、变态反应等等，并且与合理的利益/风险比率相对应。第三方面的组合物可包含一种或多种合适的赋形剂如，但不限于，合适的稀释剂、防腐剂、增溶剂、乳化剂、助剂和/或载体。第三方面组合物的一个实例可包含至少一种式I的吡嗪衍生物和至少一种式II的吡嗪衍生物。第三方面组合物的另一个实例可包含一种或多种式I的吡嗪衍生物或一种或多种式II的吡嗪衍生物。
本发明的第四方面涉及使用如上面所描述的那些式I和式II的吡嗪衍生物来评价肾功能的方法。在这些方法中，给药有效量的吡嗪衍生物至患者(例如，哺乳动物如人或动物患者)体内。另外，″有效量″此处通常指的是一定量的吡嗪衍生物，其能够使得肾清除率得到分析。将患者体内的吡嗪衍生物暴露于可见光和近红外光的至少一种中。由于吡嗪衍生物暴露于可见和/或红外光下，该吡嗪衍生物发射可被合适的检测装置检测到的光谱能量。此从吡嗪衍生物中发射的光谱能量可使用合适的机械如侵入性的或非侵入性的光学探测器来检测。此处，″发射″或类似的描述指的是从吡嗪衍生物中发射和/或发荧光的光谱能量。肾功能可基于所检测到的光谱能量来测定。例如，存在于患者身体内的吡嗪衍生物量的最初量可通过检测到的从吡嗪衍生物中发出的光的亮度/强度来测定(例如，在血流中)。由于吡嗪衍生物被从身体中清除出去，检测到的光的亮度/强度通常减小。因此，所检测到的光强度减小的速率用来跟患者的肾清除率相关联。该监测可周期性地或基本上实时的进行(提供基本上持续的肾功能监测)。事实上，本发明的方法能够使得通过下面的方法来测定肾功能/清除率，该方法对检测到的光谱能量强度的变化和变化速率的一种或两者都监测(该光谱能量指示没有被清除的吡嗪衍生物的量)，其中该光谱能量从仍残留在体内的部分吡嗪衍生物发出。虽然此第四方面被描述为关于本发明的单一吡嗪衍生物的用途，应当注意的是该第四方面的一些实施方案包含本发明组合物的用途，该组合物可包含在此公开的一种或多种吡嗪衍生物。
图1一些常规肾脏试剂的结构。
图2用于评价肾功能组合装置的框图。
具体实施方案的详细说明
式I
式A 如上面所提到的，本发明包含式I的吡嗪衍生物。在实施方案的第一类中，X1和X2独立地选自-CN、-CO2R1、-CONR2R3、-COR4、-NO2、-SOR5、-SO2R6、-SO2OR7、-PO3R8R9、-CONH(AA)和-CONH(PS)，其中X1和X2中至少一个(例如，一个或两个)独立地为-CONH(AA)或-CONH(PS)。例如，在一组实施方案中，X1和X2中至少一个为-CONH(AA)。在另一组实施方案中，X1和X2中至少一个为CONH(PS)。进一步关于实施方案的第一类中，Y1和Y2独立地选自-OR10、-SR11、-NR12R13、-N(R14)COR15、-P(R16)3、-P(OR17)3、以及对应于上面式A的取代基。
在第一类的一些实施方案中，X1和X2独立地选自-CN、-CO2R1、-CONR2R3、-CONH(AA)和-CONH(PS)，其中X1和X2中至少一个独立地为-CONH(AA)或-CONH(PS)。第一类的一些实施方案中的Y1和Y2独立地选自-NR12R13以及对应于上面式A的取代基。
在第二类实施方案中，X1和X2独立地选自-CN、-CO2R1、-CONR2R3、-COR4、-NO2、-SOR5、-SO2R6、-SO2OR7、-PO3R8R9、-CONH(AA)和-CONH(PS)。此外，Y1和Y2独立地选自-OR10、-SR11、-NR12R13、-N(R14)COR15、-P(R16)3、-P(OR17)3，以及对应于上面式A的取代基，其中Y1和Y2中至少一个(例如，一个或两个)独立地为-P(R16)3或-P(OR17)3。例如，在一组实施方案中，Y1和Y2中至少一个为-P(R16)3。在另一组实施方案中，Y1和Y2中至少一个为-P(OR17)3。
在第二类的一些实施方案中，X1和X2独立地选自-CN、-CO2R1、-CONR2R3；-CONH(AA)和-CONH(PS)。在第二类的一些实施方案中，Y1和Y2中的一个为-P(R16)3或-P(OR17)3，以及Y1和Y2中另外一个为-NR12R13或对应于上面式A的取代基。
关于上面描述的第一和第二类，Z1选自单键、-CR18R19、-O、-NR20、-NCOR21、-S、-SO和-SO2。在一些实施方案中，Z1选自-O、-NR20、-S、-SO和-SO2。在其它的实施方案中，Z1选自-O和-NR20。
第一类和第二类中的R1至R21独立地选自-H、-(CH2)aOR43、-CH2(CHOH)aR44、-CH2(CHOH)aCO2H、-(CHCO2H)aCO2H、-(CH2)aNR45R46、-CH[(CH2)bNH2]aCO2H、-CH[(CH2)bNH2]aCH2OH、-CH2(CHNH2)aCH2NR47R48、-(CH2CH2O)cR49、-(CH2)dCO(CH2CH2O)cR50、-(CH2)aSO3H、-(CH2)aSO3-、-(CH2)aOSO3H、-(CH2)aOSO3-、-(CH2)aNHSO3H、-(CH2)aNHSO3-、-(CH2)aPO3H2、-(CH2)3PO3H-、-(CH2)aPO3＝、-(CH2)aOPO3H2、-(CH2)aOPO3H-和-(CH2)aOPO3。在这些实施方案中，R43至R50独立地为-H或-CH3。在一组实施方案中，第一类和第二类的R1至R21独立地选自-H、-(CH2)aOR43、-CH2(CHOH)aR44、-CH2(CHOH)aCO2H、-(CHCO2H)aCO2H、-(CH2)aNR45R46、-CH[(CH2)bNH2]aCO2H、-CH[(CH2)bNH2)aCH2OH、-CH2(CHNH2)aCH2NR47R48、-(CH2CH2O)cR49、-(CH2)dCO(CH2CH2O)cR50。在另一组实施方案中，R1至R21独立地选自-H、-(CH2)aOR43、-CH2(CHOH)aR44、-(CH2)aNR45R46、-(CH2CH2O)cR49和-(CH2)dCO(CH2CH2O)dR50。在另一组实施方案中，R1至R21独立地选自-H、-(CH2)aOR43、-CH2(CHOH)aR44、-(CH2)aNR45R46和-(CH2)dCO(CH2CH2O)cR50。
仍然关于这些第一和第二类中，′a′，′b′和′d′独立地为1-10，′c′为1-100，以及′m′和′n′独立地为1-3。在一些实施方案中，′a′、′b′和′d′中每个独立地为1-6。在一些实施方案中，′c′为1-20。在一些实施方案中，′m′和′n″独立地为0或1。
(AA)为包含通过肽键连接在一起的一种或多种天然或非天然α-氨基酸的多肽链。该多肽链(AA)可为同聚多肽(homopolypeptide)链或杂多肽(heteropolypeptide)链，并且可为任意适合的长度。例如，在一些实施方案中，该多肽链可包含1-100α-氨基酸、1-90α-氨基酸、1-80α-氨基酸、1-70α-氨基酸、1-60α-氨基酸、1-50α-氨基酸、1-40α-氨基酸、1-30α-氨基酸、1-20α-氨基酸或甚至1-10α-氨基酸。在一些实施方案中，该多肽链(AA)的α-氨基酸选自天冬氨酸、天冬酰胺、精氨酸、组氨酸、赖氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、丝氨酸和高丝氨酸。在一些实施方案中，该多肽链(AA)的α-氨基酸选自天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸和高丝氨酸。在一些实施方案中，该多肽链(AA)指的是单一氨基酸(例如，天冬氨酸或丝氨酸)。
(Ps)为包含通过糖苷键连接的一种或多种单糖单元的硫酸化或未-硫酸化的多糖链。该多糖链(PS)可为任意适合的长度。例如，在一些实施方案中，该多糖链可包含1-100单糖单元、1-90单糖单元、1-80单糖单元、1-70单糖单元、1-60单糖单元、1-50单糖单元、1-40单糖单元、1-30单糖单元、1-20单糖单元、或甚至1-10单糖单元。在一些实施方案中，该多糖链(PS)为由戊糖或己糖单糖单元所组成的同多糖链。在其他的实施方案中，该多糖链(PS)为由戊糖和己糖单糖单元之一或二者所组成的杂多糖链。在一些实施方案中，该多糖链(PS)的单糖单元选自葡萄糖、果糖、甘露糖、木糖和核糖。在一些实施方案中，该多糖链(PS)指的是单一单糖单元(例如，葡萄糖或果糖)。
式II
式B 本发明也包含对应于上面式II的吡嗪衍生物。在本发明实施方案的第三类中，X3和X4独立地选自-CN、-CO2R22、-CONR23R24、-COR25、-NO2、-SOR26、-SO2R27、-SO2OR28、-PO3R29R30、-CONH(AA)和-CONH(PS)，其中X3和X4中至少一个(例如，一个或两者)独立地为-CONH(AA)或-CONH(PS)。例如，在一组实施方案中，X3和X4中至少一个为-CONH(AA)。在另一组实施方案中，X3和X4中至少一个为-CONH(PS)。进一步关于第三类实施方案中，Y3和Y4独立地选自-OR31、-SR32、-NR33R34、-N(R35)COR36、-P(R37)3、-P(OR38)3，以及对应于上面式B的取代基。
在第三类的一些实施方案中，X3和X4独立地选自-CN、-CO2R22、-CONR23R24、-CONH(AA)r和-CONH(PS)s，其中X3和X4中至少一个独立地为-CONH(AA)或-CONH(PS)。在第三类的一些实施方案中的Y3和Y4独立地选自-NR31R32以及对应于上面式B的取代基。
在第四类实施方案中，X3和X4独立地选自-CN、-CO2R22、-CONR23R24、-COR25、-NO2、-SOR26、-SO2R27、-SO2OR28、-PO3R29R30、-CONH(AA)和-CONH(PS)。此外，Y3和Y4独立地选自-OR31、-SR32、-NR33R34、-N(R35)COR36、-P(R37)3、-P(OR38)3，以及对应于上面式B的取代基，其中Y3和Y4中至少一个独立地为-P(R37)3或-P(OR38)3。例如，在一组实施方案中，Y3和Y4中至少一个为-P(R37)3。在另一组实施方案中，Y3和Y4中至少一个为-P(OR38)3。
在第四类的一些实施方案中，X3和X4独立地选自-CN、-CO2R22、-CONR23R24、-CONH(AA)和-CONH(PS)。在第四类的一些实施方案中，Y3和Y4中的一个为-P(R37)3或-P(OR38)3，并且Y3和Y4中的另一个为-NR31R32或对应与上面式B的取代基。
关于上面描述的第三和第四类中，Z2选自单键、-CR39R40、-O、-NR41、-NCOR42、-S、-SO和-SO2。在一些实施方案中，Z2选自-O、-NR41、-S、-SO和-SO2。在一些实施方案中，Z2选自-O和-NR41。
R22至R42独立地选自-H、-(CH2)eOR51、-CH2(CHOH)eR52、-CH2(CHOH)eCO2H、-(CHCO2H)eCO2H、-(CH2)eNR53R54、-CH[(CH2)fNH2]eCO2H、-CH[(CH2)fNH2]eCH2OH、-CH2(CHNH2)eCH2NR55R56、-(CH2CH2O)gR57、-(CH2)hCO(CH2CH2O)gR58、-(CH2)eSO3H、-(CH2)eSO3-、-(CH2)eOSO3H、-(CH2)eOSO3-、-(CH2)eNHSO3H、-(CH2)eNHSO3-、-(CH2)ePO3H2、-(CH2)ePO3H-、-(CH2)ePO3＝、-(CH2)eOPO3H2、-(CH2)eOPO3H-和-(CH2)eOPO3。在这些实施方案中，R51至R58独立地为-H或-CH3。在一组实施方案中，R22至R42独立地选自-H、-(CH2)eOR51、-CH2(CHOH)eR52、-CH2(CHOH)eCO2H、-(CHCO2H)eCO2H 、-(CH2)eNR53R54、-CH[(CH2)fNH2]eCO2H、-CH[(CH2)fNH2]eCH2OH、-CH2(CHNH2)eCH2NR55R56、-(CH2CH2O)gR57和-(CH2)hCO(CH2CH2O)gR58。在另一组实施方案中，R22至R42独立地选自-H、-(CH2)eOR51、-CH2(CHOH)eR52、-(CH2)eNR53R54、-(CH2CH2O)gR57和-(CH2)hCO(CH2CH2O)gR58。在另外一组实施方案中，R22至R42独立地选自-H、-(CH2)eOR51、-CH2(CHOH)eR52、-(CH2)eNR53R54和-(CH2)hCO(CH2CH2O)gR58。
仍关于第三类和第四类中，′e′、′f′和′h′独立地为1-10，′g′为1-100，以及′p′和′q′独立地为1-3。在一些实施方案中，′e′、′f′和′h′独立地为1-6。在一些实施方案中，′g′为1-20。在一些实施方案中，′m′和′n′独立地为0或1。
如上面描述的第一类和第二类实施方案，第三和第四类的(AA)为包含通过肽键连接在一起的一种或多种天然或非天然α-氨基酸的多肽链。因此，上面第一类和第二类实施方案中的对(AA)的描述也适用于第三类和第四类中的实施方案的(AA)。同样地，第三类和第四类的(PS)为包含通过糖苷键连接的一种或多种单糖单元的硫酸化或未-硫酸化的多糖链。同样地，上面第一类和第二类实施方案中的对(PS)的描述也适用于第三类和第四类中的实施方案的(PS)。
总的来说，吡嗪衍生物的合成已经被研究[27]和描述[25，26，28，29]了。使用类似于上面参考文献的步骤，本发明的一些吡嗪衍生物的制备步骤描述在下面的实施例1-11中。值得注意的是，在氰基吡嗪或羧基吡嗪中给电子基团氨基的烷基化对吡嗪发色团的电子转移有着巨大的影响，以致于2，5-二氨基-3，5-二氰基吡嗪中氨基的二烷基化产生大约40-60nm的大的红移。同样值得注意的是，吡咯烷基(pyrrolidino)和哌啶子基(piperidio)衍生物显示出了大约34nm的红移，其在红外光谱上同其前体显示了根本的不同。这些结果能用下列来解释烷基化的氨基吡嗪的最高已占分子轨道(HOMO)相比于其母体氨基化合物不稳定。因此，基于上面的前提，期望含有高度应变的氮杂环烷基取代基的吡嗪衍生物，其在前面没有公开过，显示相比于未应变的环状类似物较大的红移。
依照本发明，用于评价身体细胞的生理机能的一个方案包含给药有效量的式I或II代表的吡嗪衍生物至患者体内。给药至患者的吡嗪衍生物的合适的剂量可由本领域的普通技术人员方便地决定，并且可根据预期的临床步骤所变化，通常在大约1纳摩尔至大约100毫摩尔之间变化。给药吡嗪衍生物至患者可以以任何合适的方式给药包括，但不限于(1)静脉内、腹膜内或皮下注射或输液；(2)口服给药；(3)通过皮肤的经皮吸收；以及(4)吸入。
本发明的吡嗪衍生物可以作为溶液以本领域中已知的药学上最可接受的静脉载体给药。药学上可接受的媒介为本领域熟练技术人员所熟知的包括，但不限于，0.01-0.1M磷酸盐缓冲液或0.8％盐水。此外，药学上可接受的载体可为水性或非水性溶液、悬浮液、乳化液或其合适的组合。非水性溶剂的实施例为丙二醇、聚乙二醇、植物油如橄榄油，以及可注射的有机酯如油酸乙酯。水性载体的实施例为水、醇性/水性溶液、乳化液或悬浮液、包含盐水和缓冲的介质。示例性的肠胃外媒介包含氯化钠溶液、Ringer′s葡萄糖、葡萄糖和氯化钠、乳酸化的Ringer′s或不挥发油。示例性的静脉内媒介包含流体和营养补充物，电解质补充物如基于Ringer′s葡萄糖的那些，等等。也可存在防腐剂和其它的添加剂，例如抗菌剂、抗氧化剂、对照剂(collatingagents)、惰性气体等等。
合适的稀释剂、防腐剂、增溶剂、乳化剂、助剂和/或载体也是合适的赋形剂。此类组合物为液体或冻干的或其它干燥制剂并且包含各种缓冲物质的稀释剂(例如，Tris-HCl、乙酸盐、磷酸盐)、pH和离子强度、添加剂如铝或明胶以防止表面吸附、清洁剂(例如，Tween 20、Tween 80、Pluronic F68、胆汁酸盐)、增溶剂(例如，甘油，聚乙二醇)、抗氧化剂(例如，抗坏血酸，偏亚硫酸氢钠)、防腐剂(例如，硫柳汞、苄醇、对羟基苯甲酸酯类)、膨胀物质或张力改良剂(tonicity modifiers)(例如，乳糖，甘露醇)、与金属离子的络合物，或将原料混入高分子化合物如聚乳酸、聚乙醇酸、水凝胶等的颗粒制剂中或者其上面，或脂质体、微乳、胶束、单层或多层囊泡、红细胞外壳或原生质球的上面。此类组合物可能影响物理状态、溶解性、稳定性、体内释放速度和/或体内清除速度。
仍指上面提到的方案，将该吡嗪衍生物暴露于可见和/或近红外光下。这种吡嗪衍生物暴露于光下可发生在任何合适的时间，但优选当吡嗪衍生物位于体内时。由于这种吡嗪衍生物暴露于可见和/或红外光下，该吡嗪衍生物发射光谱能量(例如，可见和/或近红外光)，其可被合适的检测仪器检测到。从吡嗪衍生物中发射的光谱能量倾向于显示的波长范围大于该吡嗪衍生物吸收的波长范围。例如，如果吡嗪衍生物吸收大约700nm的光的实施方案中，该吡嗪衍生物可发射大约745nm的光。
吡嗪衍生物(或者更特别地，由此发射的光)的检测可通过本领域内已知的光学荧光，吸收或光散射方法而得到。在一个实施方案中，这种发射的光谱能量的检测特征可为发射光谱能量的收集以及指示收集的光谱能量的电子信号的产生。用来检测体内存在的吡嗪衍生物的光谱能量的机理可被设计成为只检测选定波长(或波长范围)和/或可包含一种或多种合适的光谱滤波器。各种导管、内窥镜、耳夹、手带、头带、表面线圈、手指探头等等可用来将吡嗪衍生物暴露于光下和/或来检测由此发射的光[30]。这种光谱能量的检测可在一个或多个时间间隔地进行或可基本上连续地进行。
基于检测到的光谱能量可测定患者的肾功能。这可通过使用指示检测到的光谱能量的数据以及通过产生指示吡嗪衍生物从体内的清除的强度/时间曲线来得到。此曲线可同生理或病理情况相联系。例如，患者的清除曲线和/或清除速率可与已知的清除曲线和/或速率来比较，从而来评价患者的肾功能以及来诊断患者的病理状况。在分析身体流体中存在的吡嗪衍生物的情况下，可制作浓度/时间曲线并使用合适的微处理器分析(优选实时的)，从而来诊断肾功能。
生理机能可通过下面评价(1)在正常和损伤细胞中从血流中除去本发明的吡嗪衍生物来比较不同；(2)测定本发明吡嗪衍生物在器官或组织中的速度或累积；和/或(3)得到具有随其本发明吡嗪衍生物的器官或组织的断层图像。例如，血库清除可从常规的表面毛细血管非侵入性地测定，如耳垂或手指中存在的那些，或能使用合适的器械如血管内导管侵入性地测定。本发明吡嗪衍生物在感兴趣的细胞内的累积能以相同的方式评价。
也可使用改良的肺动脉导管以及其它的来得到本发明吡嗪衍生物发射的光谱能量的所需测定[32]。相比当前只用来测定血管内压、心输出量和其它的血流派生测定的肺动脉导管，对于此肺动脉导管，其检测本发明吡嗪衍生物发射的光谱能量的能力有了非常明显的提高。传统上来讲，危急病症患者仅仅使用上述所列参数来处理，以及他们的治疗已经易于依赖于间断性血液取样和肾功能的评价。这些传统的参数提供不连续的数据，并且在许多患者人群中经常是令人误解的。
标准肺动脉导管的改良仅仅需要制作其波长特定性的纤维光学传感器。用来测定混合的静脉氧气饱和度的合并纤维光学技术的导管当前已经存在。其中一个特征，其也可这样说改良的肺动脉导管将波长特定性光学传感器并入至标准肺动脉导管的一端。该波长特定性的光学传感器能用来检测设计的光学可检测的化学实体如本发明的吡嗪衍生物的肾功能-特定性消除。因此，通过类似于染色稀释曲线的方法，能通过光学检测化合物的消失/清除来监测实时肾功能。下面实施例说明了本发明的特定的实施方案。对于熟练技术人员而言是明确的，各种的变化和改良是可能的并且认为在本发明所描述的范围内。
实施例13，6-二氨基-N2，N2，N5，N5-四(2-甲氧基乙基)吡嗪-2，5-二甲酰胺的制备
于室温下将3，6-二氨基吡嗪-2，5-二羧酸(200mg，1.01mmol)，双-2-(甲氧基乙基)胺(372μL，335.5mg，2.52mmol)，HOBt-H2O(459mg，3.00mmol)和EDC-HCl(575mg，3.00mmol)的混合物一起在DMF(20mL)中搅拌1小时。将混合物浓缩至干且残余物在EtOAc和水中分配。分离层，EtOAc溶液用饱和NaHCO3和盐水洗涤。将溶液用无水硫酸钠干躁，过滤并浓缩。通过径向快速色谱(SiO2，10/1CHCl3-MeOH)纯化，得到228.7mg(53％产率)的实施例1，为橙色泡沫状1H NMR(300MHz，CDCl3)δ4.92(s，4H)，3.76(表观t，J＝5.4Hz，4H)，3.70(表观t，J＝5.6Hz，4H)，3.64(表观t，J＝5.4Hz，4H)，3.565(表观t，J＝5.4Hz)，3.67(s，6H)，3.28(s，6H).13C NMR(75MHz，CDCl3)δ167.6(s)，145.6(s)，131.0(s)，72.0(t)，70.8(t)，59.2(q)，49.7(t)，47.1(t).LCMS(5-95％的乙腈于0.1％TFA中的梯度溶液，10分钟)，单峰保留时间＝3.14min，30mm柱，(M+H)+＝429.UV/vis(100μM，在PBS中)λabs＝394nm.荧光(100nm)λex＝394nm.λem＝550nm。
实施例23，6-二氨基-N2，N5-双(2，3-二羟基丙基)吡嗪-2，5-二甲酰胺
步骤1、3，6-二氨基-N2，N5-双((2，2-二甲基-1，3-二氧戊环-4-基)甲基)吡嗪-2，5-二甲酰胺的合成
将3，6-二氨基吡嗪-2，5-二羧酸(350mg，1.77mmol)，外消旋(2，2-二甲基-1，3-二氧戊环-4-基)甲胺(933μL，944mg，7.20mmol)，HOBt-H2O(812mg，5.3mmol)和EDC-HCl(1.02g，5.32mmol)的混和物一起在DMF(20mL)中于室温下搅拌下16小时。将混合物浓缩至干且将残余物分配在EtOAc和水中。分离层且EtOAc溶液用饱和NaHCO3和盐水洗涤。将溶液用无水硫酸钠干躁，过滤并浓缩，得到665mg(88％产率)的双-酰胺非对映异构体对，为黄色固体1NMR(300MHz，CDCl3)δ8.38(t，J＝5.8Hz，2H)，6.55(s，4H)，4.21(五重峰，J＝5.8Hz，2H)，3.98(dd，J＝8.4Hz，6.3Hz，2H)，3.65(dd，J＝8.4Hz，J＝5.8Hz，2H)，3.39(表观四重峰-非对映异构混合物，J＝5.9Hz，4H)，1.35(s，6H)，1.26(s，6H).13C NMR(75MHz，CDCl3)δ165.7(s)，146.8(s)，126.8(s)，109.2(s)，74.8(d)，67.2(t)，42.2，41.1(t-非对映异构体对)，27.6(q)，26.1(q)。
步骤2.将步骤1的产物溶于THF(100mL)中，并用1.0N的HCl(2mL)处理。水解完成后，将混合物用K2CO3(1g)处理，并搅拌1小时，使用甲醇通过C18塞子过滤。将滤液浓缩至干，残余物用MeOH(50mL)研制。过滤固体并丢弃，残余物用乙醚(50mL)处理。过滤收集沉淀物并在高真空下干燥。此物质通过径向快速色谱纯化，得到221mg(36％产率)的实施例2，为橙色固体1NMR(300MHz，DMSO-d6)δ8.00(bm，6H)，5.39(bs，2H)，4.88(bs，2H)，3.63-3.71(复杂m，2H)，3.40(dd，J＝11.1，5.10Hz，2H)，3.28(dd，J＝11.1，6.60Hz，2H)，2.92(dd，J＝12.6，3.3Hz，2H)，2.65(dd，J＝12.6，8.4Hz，2H).LCMS(5-95％的乙腈于0.1％TFA中的梯度溶液，10分钟)，单峰保留时间＝4.13min，30mm柱，(M+H)+345.UV/vis(100μM，在H2O中)λabs＝432nm.荧光λex＝432nm，λem＝558nm。
实施例3 3，6-二氨基-N2，N5-双(丝氨酸)-吡嗪-2，5-二甲酰胺
步骤1、3，6-二氨基-N2，N5-双(O-苄基丝氨酸甲酯)-吡嗪-2，5-二甲酰胺的合成
将3，6-二氨基吡嗪-2，5-二羧酸钠(300mg，1.24mmol)，Ser(OBn)-OMe-HCl盐(647mg，2.64mmol)，HOBt-H2O(570mg，3.72mmol)和EDC-HCl(690mg，3.60mmol)在DMF(25mL)中的混和物用TEA(2mL)处理。将得到的混合物搅拌16小时并浓缩。如实施例1那样后处理，得到370mg(51％产率)的双酰胺，为亮黄色粉末1NMR(300MHz，CDCl3)δ8.47(d，J＝8.74Hz，2H)，7.25-7.37(复杂(complex)m，10H)，5.98(bs，4H)，4.85(dt，J＝8.7，3.3Hz，2H)，4.56(ABq，J＝12.6，Hz，Δv＝11.9Hz，4H)，3.99(ABq的d的一半，J＝8.7，3.3，Δv模糊的(obscured)，2H)，3.76-3.80(ABq的一半-模糊的，2H)，3.78(s，6H).13C NMR(75MHz，CDCl3)δ170.5(s)，165.1(s)，146.8(s)，138.7(s)，128.6(d)，128.1(d)，127.8(d)，126.9(s)，73.5(t)，69.8(t)，53.0(q)，52.9(q).LCMS(5-95％的乙腈于0.1％TFA中的梯度溶液，10分钟)，单峰保留时间＝4.93min，30mm柱，(M+H)+＝581。
步骤2、3，6-二氨基-N2，N5-双(O-苄基丝氨酸)-吡嗪-2，5-二甲酰胺的合成
将在THF(10mL)中的步骤1的产物(370mg，0.64mmol)用1.0N的氢氧化钠(2.5mL)处理。在室温下搅拌30分钟后，通过TLC判断反应完成。通过加入1.0N的HCl将pH调节至近似为2，并将得到的溶液用EtOAc(3x)萃取。合并有机层，用硫酸钠干燥，过滤并浓缩，得到353mg(100％产率)的二酸，为橙色泡沫LCMS(5-95％的乙腈于0.1％TFA中的梯度溶液，10分钟)，保留时间＝4.41min，30mm柱，(M+H)+＝553。
步骤3.向在甲醇(20mL)中的步骤2的产物(353mg，0.64mmol)加入5％Pd/C(300mg)和甲酸铵(600mg)。将得到的反应加热回流2小时。反应冷却至室温，通过才利特塞子过滤并浓缩。残余物在甲醇-乙醚中重结晶，得到191mg(80％产率)的实施例3，为黄色泡沫状物1NMR(300MHz，DMSO-d6)δ8.48(d，J＝6.9Hz，2H)，6.72(bs，4H)，3.95(表观四重峰，J＝5.1Hz，2H)，3.60(表观ABq的双峰；低磁场组中心在3.71，J＝9.9，5.1Hz，2H；高磁场组中心在3.48，J＝9.9，6.3Hz，2H).13C NMR(75MHz，CDCl3)δ172.9(s)，164.9(s)，147.0(s)，127.0(s)，62.9(d)，55.7(t).LCMS(5-95％的乙腈于0.1％TFA中的梯度溶液，10分钟)，单峰保留时间＝1.45min，30mm柱，(M+H)+＝373.UV/vis(100μM，在PBS中)λabs＝434nm.荧光λex＝449nm，λem＝559nm。
实施例4 3，6-双(双(2-甲氧基乙基)氨基)-N2，N2，N5，N5-四(2-甲氧基乙基)吡嗪-2，5-二甲酰胺二TFA盐
步骤1、3，6-二溴吡嗪-2，5-二羧酸的合成
将3，6-二氨基吡嗪-2，5-二羧酸(499mg，2.52mmol)溶于48％的氢溴酸(10mL)中，并在冰盐浴中冷却至0℃。向此搅拌的混合物中滴加亚硝酸钠(695mg，10.1mmol)在水(10mL)中的溶液，期间保持温度在5℃以下。将得到的混合物在5-15℃下搅拌3小时，在此期间红色混合物变为黄色溶液。将该黄色溶液倒入溴化铜(2.23g，10.1mmol)在水(100mL)中的溶液中，并将得到的混合物在室温下搅拌。3小时后，将该含水混合物用EtOAc(3x)萃取。将合并的萃取液干燥(Na2SO4)，过滤并浓缩，得到440mg(54％产率)的3，6-二溴吡嗪-2，5-二羧酸，为浅黄的固体13C NMR(75MHz，CDCl3)δ164.3(s)，148.8(s)，134.9(s).HPLC(5-95％的乙腈于0.1％TFA中的梯度溶液，10分钟)，单峰保留时间＝2.95min，250mm柱。
步骤2、3-(双(2-甲氧基乙基)氨基)-6-溴-N2，N2，N5，N5-四(2-甲氧基乙基)吡嗪-2，5-二甲酰胺的合成
将步骤1的产物(440mg，1.36mmol)溶于DMF(25mL)中，用HOBt-H2O(624mg，4.08mmol)和EDC-HCl(786mg，4.10mmol)处理，并在室温下搅拌30分钟。加入双(2-甲氧基乙基)胺(620mL，559mg，4.20mmol)，并将得到的混合物在室温下搅拌16小时并浓缩。将残余物分配在水和EtOAc中。分离EtOAc层，将水溶液用EtOAc再萃取。合并的有机层用0.5N HCl，饱和碳酸氢钠和盐水洗涤。将有机层干燥(Na2SO4)、过滤并浓缩，得到214mg的3-(双(2-甲氧基乙基)氨基)-6-溴-N2，N2，N5，N5-四(2-甲氧基乙基)吡嗪-2，5-二甲酰胺(26％产率)，为棕色油状物LCMS(5-95％的乙腈于0.1％TFA中的梯度溶液，10min)，单峰保留时间＝3.85min，30mm柱，(M+H)+＝608。
步骤3.向步骤2的产物(116mg，0.19mmol)加入双(2-甲氧基乙基)胺(3.0mL，2.71g，20.3mmol)以及一″刮刀头″的Pd(PPH3)4。将得到的混和物在140℃加热2小时。反应冷却并浓缩。残余物通过快速色谱(SiO2，10/1CHCl3-MeOH)纯化。得到的物质用中压反相色谱(C18，10-50％人工配制的乙腈于0.1％TFA中的梯度溶液)再纯化，得到12mg(10％产率)的实施例4，为橙-棕色膜状物LCMS(15-95％的乙腈于0.1％TFA中的梯度溶液，10分钟)，单峰保留时间＝3.85min，250mm柱，(M+H)+＝661.UV/vis(100μM，在PBS中)λabs＝434nm.荧光λex＝449nm，λem＝559nm。
实施例5 3，6-二氨基-N2，N5-双(2-氨基乙基)吡嗪-2，5-二甲酰胺二TFA盐
步骤1、3，6-二氨基-N2，N5-双[2-(叔丁氧羰基)氨基乙基]吡嗪-2，5-二甲酰胺的合成
将3，6-二氨基吡嗪-2，5-二羧酸钠(500mg，2.07mmol)，2-氨基乙基氨基甲酸叔丁酯(673mg，4.20mmol)，HOBt-H2O(836mg，5.46mmol)和EDC-HCl(1.05g，5.48mmol)在DMF(25mL)中的混合物搅拌16小时并浓缩。如实施例1那样后处理，得到770mg(76％产率)的二酰胺，为橙色泡沫状物1NMR(300MHz，DMSO-d6)主要构象异构体，δ8.44(t，J＝5.7Hz，2H)，6.90(t，J＝5.7Hz，2H)，6.48(bs，4H)，2.93-3.16(复杂m，8H)，1.37(s，9H)，1.36(s，9H).13C NMR(75MHz，DMSO-d6)，构象异构体δ165.1(s)，155.5(bs)，155.4(bs)，146.0(s)，126.2(s)，77.7(bs)，77.5(bs)，45.2(bt)，44.5(bt)，28.2(q)。
步骤2、向在二氯甲烷(100mL)中的步骤1的产物(770mg，1.60mmol)中加入TFA(25mL)，并将反应在室温下搅拌2小时。将混合物浓缩，残余物溶于甲醇(15mL)。加入乙醚(200mL)，橙色固体沉淀物通过过滤分离，并在高真空下干燥，得到627mg(77％产率)的实施例5，为橙色粉末状物1NMR(300MHz，DMSO-d6)δ8.70(t，J＝6Hz，2H)，7.86(bs，6H)，6.50(bs，4H)，3.46-3.58(m，4H)，3.26-3.40(m，4H).13C NMR(75MHz，DMSO-d6)δ166.4(s)，146.8(s)，127.0(s)，39.4(t)，37.4(t).LCMS(5-95％的乙腈于0.1％TFA中的梯度溶液，10分钟)，单峰保留时间＝3.62min，30mm柱，(M+H)+＝283.UV/vis(100μM，在PBS中)λabs＝435nm.荧光(100nM)λex＝449nm，λem＝562nm。
实施例6 3，6-二氨基-N2，N5-双(D-天冬氨酸)-吡嗪-2，5-二甲酰胺
步骤1、3，6-二氨基-N2，N5-双(D-O-苄基-天冬氨酸苄酯(benzylD-Obenzyl-Aspartate))-吡嗪-2，5-二甲酰胺的合成
将3，6-二氨基吡嗪-2，5-二羧酸钠(600mg，2.48mmol)，Asp(OBn)-OMe-p-TosH盐(2.43g，5.00mmol)，HOBt-H2O(919mg，6.00mmol)和EDC-HCl(1.14g，5.95mmol)在DMF(50mL)中的混合物用TEA(4mL)处理。将得到的混合物在室温下搅拌过夜。将反应混合物浓缩且将残余物分配在水和EtOAc中。分离EtOAc层，并依次用饱和碳酸氢钠，水和盐水洗涤。将EtOAc溶液干燥(Na2SO4)，过滤并浓缩。残余物通过快速色谱(SiO2，50/1CHCl3-MeOH至10/1)纯化，得到1.15g的双酰胺(58％产率)，为黄色泡沫状物1NMR(500MHz，CDCl3)δ8.61(d，J＝8.4Hz，2H)，7.29-7.39(m，20H)，5.85(bs，4H)，5.22(ABq，J＝10.0Hz，Δv＝17.3Hz，4H)，5.10(ABq，J＝12.2Hz，Δv＝34.3Hz，4H)，5.06-5.09(obs m，2H)，3.11(ABq的d，J＝17.0，5.14Hz，Δv＝77.9Hz，4H).13C NMR(75MHz，CDCl3)δ170.7(s)，170.7(s)，165.4(s)，147.0(s)，135.7(s)，135.6(s)，129.0(d)，128.9(d)，128.8(d)，128.75(d)，128.7(d)，126.9(s)，68.0(t)，67.3(t)，49.1(d)，37.0(t).LCMS(50-95％的乙腈于0.1％TFA中的梯度溶液，10分钟)，单峰保留时间＝5.97min，250mm柱，(M+H)+＝789。
步骤2、向步骤1的产物(510mg，0.65mmol)加入THF(20mL)和水(10mL)。然后向此搅拌的混合物加入10％Pd(C)(500mg)和甲酸铵(1g)。将得到的混合物在60℃加热2小时，冷却至室温。将此混合物通过才利特(celite)过滤并浓缩。得到的物质再用中压反相色谱(C18，10-70％人工配制的乙腈于0.1％TFA中的梯度溶液)纯化，得到137.8mg(54％产率)的实施例6，为橙色固体1NMR(300MHz，DMSO-d6)δ8.62(d，J＝8.4Hz，2H)，6.67(bs，4H)，4.725(dt，J＝8.4，5.4Hz，2H)，2.74-2.88(复杂m，4H).13C NMR(75MHz，DMSO-d6)δ172.6(s)，165.2(s)，147.0(s)，126.6(s)，60.8(t)，49.1(d).LCMS(5-95％的乙腈于0.1％TFA中的梯度溶液，10分钟)，单峰保留时间＝4.01min，250mm柱，(M+H)+＝429.UV/vis(100μM，在PBS中)λabs＝433nm.荧光(100nM)λex＝449nm，λem＝558nm。
实施例7 3，6-二氨基-N2，N5-双(14-氧代-2，5，8，11-四氧杂-15-氮杂十七烷-17-基)吡嗪-2，5-二甲酰胺
向实施例5(77.4mg，0.15mmol)在DMF(5mL)中的溶液加入TEA(151mg，1.49mmol)和2，5，8，11-四氧杂十四烷-14-酸(oate)2，5-二氧代吡咯烷-1-基酯(113mg，0.34mmol)，并将反应在室温下搅拌16小时。将反应浓缩，残余物通过中压反相柱色谱(LiChroprep RP-18Lobar(B)25x 310mm-EMDchemicals 40-63μm，～70g，90/10至80/20的0.1％TFA-ACN)纯化，得到37.4mg(35％产率)的实施例7，为橙色泡沫状物1NMR(300MHz，DMSO-d6)δ8.47(t，J＝5.7Hz，2H)，7.96(t，J＝5.4Hz，2H)，3.20-3.60(复杂m，36H)，3.47(s，3H)，3.46(s，3H)，2.30(t，J＝6.3Hz，4H).13C NMR(75MHz，DMSO-d6)δ170.2(s)，165.1(s)，146.0(s)，126.2(s)，71.2(t)，69.7(t)，69.6(t)，69.5(t)，69.4(t)，66.7(t)，58.0(q)，38.2(t)，36.2(t).LCMS(5-95％的乙腈于0.1％TFA中的梯度溶液，10分钟)，单峰保留时间＝4.01min，250mm柱，(M+H)+＝719，(M+Na)+＝741.UV/vis(100μM，在PBS中)λabs＝437nm.荧光(100nM)λex＝437nm，λem＝559nm。
实施例8 3，6-二氨基-N2，N5-双(26-氧代-2，5，8，11，14，17，20，23-八氧杂-27-氮杂二十九烷-29-基)吡嗪-2，5-二甲酰胺
向实施例5(50.3mg，0.10mmol)在DMF(5mL)中的溶液中加入TEA(109mg，1.08mmol)和2，5，8，11，14，17，20，23-八氧杂二十六烷-26-酸2，5-二氧代吡咯烷-1-基酯(128mg，0.25mmol)，并将反应在室温下搅拌16小时。将反应浓缩，残余物通过中压反相色谱(LiChroprep RP-18Lobar(B)25x 310mm-EMD chemicals 40-63μm，～70g，90/10至80/20的0.1％TFA-ACN)纯化，得到87.9mg(82％产率)的实施例8，为橙色膜状物1NMR(300MHz，DMSO-d6)δ8.46(t，J＝5.7Hz，2H)，7.96(t，J＝5.4Hz，2H)，3.16-3.73(复杂m，74H)，2.28-2.32(m，2H).13C NMR(75MHz，DMSO-d6)-多重构象-δ170.1(s)，169.9(s)，169.8(s)，165.1(s)，146.0(s)，126.2(s)，71.2(t)，69.7(t)，69.6(t)，69.5(t)，66.7(t)，58.0(q)，38.2(t)，36.2(t).LCMS(15-95％的乙腈于0.1％TFA中的梯度溶液，10分钟)，单峰保留时间＝5.90min，250mm柱，(M+H)+＝1071，(M+2H)2+＝536.UV/vis(100μM，在PBS中)λabs＝438nm.荧光(100nM)λex＝438nm，λem＝560nm。
实施例9 3，6-二氨基-N2，N5-双(38-氧代-2，5，8，11，14，17，20，23，26，29，32，35-十二氧杂-39-氮杂四十一烷-41-基)吡嗪-2，5-二甲酰胺
向实施例5(53.1mg，0.10mmol)在DMF(5mL)中的溶液加入TEA(114mg，1.13mmol)和2，5，8，11，14，17，20，23，26，29，32，35-十二氧杂三十八烷-38-酸2，5-二氧代吡咯烷-1-基酯(144mg，0.21mmol)在DMF(2.0mL)的溶液，并将得到的混合物此后搅拌16小时。将反应浓缩，残余物通过中压反相色谱(LiChroprep RP-18Lobar(B)25x 310mm-EMD chemicals 40-63μm，～70g，90/10至80/20的0.1％TFA-ACN)纯化，得到87.5mg(61％产率)的实施例9，为橙色膜状物1NMR(300MHz，DMSO-d6)δ8.48(t，J＝5.7Hz，2H)，7.96(t，J＝5.4Hz，2H)，7.80-7.86(m，2H)，5.94(bm，2H)，3.30-3.60(复杂m，106H)，2.26-2.33(m，4H).13C NMR(75MHz，DMSO-d6)δ170.2(s)，165.1(s)，146.0(s)，126.2(s)，71.2(t)，69.7(t)，69.6(t)，69.5(t)，66.7(t)，58.0(q)，38.2(t)，36.2(t).LCMS(15-95％的乙腈于0.1％TFA中的梯度溶液，10分钟)，单峰保留时间＝5.90min，250mm柱，(M+2H)2+＝712.UV/vis(100μM，在PBS中)λabs＝449nm.荧光(100nM)λex＝449nm，λem＝559nm。
实施例10 6-(2-(3，6-二氨基-5-(2-氨基乙基氨基甲酰基)吡嗪-2-酰胺基(carboxamido))乙基氨基)-6-氧代己烷-1，5-二基二氨基甲酸双(2-(PEG-5000)乙基)酯
将实施例5(25mg，0.049mmol)在DMF(30mL)中的溶液用TEA(1mL)和m-PEG2-NHS(1g，0.1mmol)处理，并将得到的混合物在室温下搅拌48小时。将混合物浓缩，残余物通过硅胶过滤色谱(G-25树脂，水)部分地纯化。将产物浓缩并通过中压反相色谱(C18，10-70％人工配制的乙腈于0.1％TFA中的梯度溶液)进一步纯化，得到137.8mg(54％产率)的实施例10，为褐色蜡状固体Maldi MS m/z＝11393。
实施例11 (R)-2-(6-(双(2-甲氧基乙基)氨基)-5-氰基-3-吗啉代吡嗪-2-酰胺基)琥珀酸
步骤1、2-氨基-5-溴-3，6-二氯吡嗪的合成
将2-氨基-6-氯吡嗪(25g，193.1mmol)在MeOH(500mL)中的溶液通过在1小时内分批加入NBS(34.3g，193.1mmol)处理。此后将得到的混合物搅拌16小时。此时TLC分析表明有一少部分的起始原料剩余。加入另外1.4g NBS，并将反应在50℃加热2小时。然后将反应冷却至38℃，并用NCS(25.8g，193.1mmol)处理。此后再将反应混合物在50℃加热16小时。然后将混合物冷却至室温并用水(500mL)处理。过滤收集沉淀物，并在真空干燥器中干燥，得到45.4g(97％产率)的2-氨基-5-溴-3，6-二氯吡嗪，为白色固体13C NMR(75MHz，CDCl3)δ149.9(s)，145.6(s)，129.6(s)，121.5(s).LCMS(15-95％的乙腈于0.1％TFA中的梯度溶液，10分钟)，单峰保留时间＝4.51min，30mm柱，(M+H)+＝244，(M+H+ACN)+＝285。
步骤2、5-氨基-3，6-二氯吡嗪-2-腈的合成
将CuCN(8.62g，96.3mmol)和NaCN(4.72g，96.3mmol)的混合物在高真空下加热至90℃。将得到的混合物经过三次氩气/真空循环，并置于最终为氩气正压力下。将混合物冷却至室温并加入DMF(150mL)。将此不均匀混合物在130℃加热2.5小时。向该得到的二氰基铜酸钠的均相混和物滴加步骤1的产物(15.6g，64.2mmol)溶于DMF(150mL)的溶液，用时1小时。将温度逐渐升至150℃，此后将得到的混合物在此温度下搅拌10小时。将反应冷却至室温并倒入水(1L)中。得到的混和物用EtOAc(3x)萃取，将合并的萃取液过滤以除去凝聚的黑色固体，并用盐水洗涤，干燥(Na2SO4)，再过滤并浓缩。通过快速柱色谱(SiO2，10/1己烷-EtOAc至3/1)纯化，得到6.70g(55％产率)的腈产物，为棕褐色固体13C NMR(75MHz，CDCl3)δ153.9(s)，149.1(s)，131.7(s)，115.4(s)，111.0(s).GCMS(Inj.温度＝280℃，1.0mL/min氦气流速，温度方案100℃(2min，保持)，升至300℃以10℃/min的速度(2min，保持)，主要峰保留时间＝16.556min，m/z(EI)＝188，190。
步骤3、5-氨基-3-(双(2-甲氧基乙基)氨基)-6-氯吡嗪-2-腈的合成
向步骤2的产物(1.00g，5.29mmol)在ACN(20mL)的溶液中加入双(2-甲氧基乙基)胺(3.0mL，2.71g，20.3mmol)，此后将反应混合物在70℃加热16小时。将反应冷却并浓缩。残余物分配在EtOAc和水中。分离有机层，且水层再用EtOAc萃取。合并的有机萃取液用盐水洗涤，干燥(Na2SO4)，过滤并浓缩。通过快速柱色谱(SiO2，10/1己烷-EtOAc至1/1)纯化，得到950mg(63％产率)的所需产物，为黄色固体1NMR(300MHz，CDCl3)δ7.47(bs，2H)，3.77(t，J＝5.7Hz，4H)，3.52(t，J＝5.4Hz，4H)，3.25(s，6H).13C NMR(75MHz，CDCl3)δ154.7(s)，152.0(s)，120.9(s)，119.5(s)，95.8(s)，71.0(t)，59.1(q)，50.0(t).LCMS(50-95％的乙腈于0.1％TFA中的梯度溶液，10分钟)，单峰保留时间＝4.91min，250mm柱，(M+H)+＝286，(M+Na)+＝308，(M+Na+ACN)+＝349。
步骤4、3-(双(2-甲氧基乙基)氨基)-5-溴-6-氯吡嗪-2-腈(carbonitrile)的合成
在0℃(冰-盐浴)下，向步骤3的产物(1.39g，4.88mmol)在48％的氢溴酸(20mL)中滴加亚硝酸钠(673mg，9.75mmol)在水(10mL)中的溶液，用时30min。将得到的混合物在0～5℃下搅拌1小时，并将其倒入搅拌的CuBr2(1.64g，7.34mmol)在水(100mL)中的溶液。此后将得到的混合物在室温下搅拌16小时。将反应混合物用EtOAc(3x)萃取。将合并的有机层干燥(Na2SO4)，过滤并浓缩。通过快速柱色谱(SiO2，50/1CHCl3-MeOH)纯化，得到1.00g(58％产率)的溴化物，为橙-棕色固体1NMR(300MHz，CDCl3)δ3.99(t，J＝5.4Hz，4H)，3.64(t，J＝5.4Hz，4H)，3.35(s，6H).13C NMR(75MHz，CDCl3)δ152.8(s)，140.8(s)，133.4(s)，117.2(s)，108.3(s)，70.4(t)，59.1(t)，50.5(q).LCMS(50-95％的乙腈于0.1％TFA中的梯度溶液，10分钟)，单峰保留时间＝4.55min，250mm柱，(M+H)+＝349，351。
步骤5、3-(双(2-甲氧基乙基)氨基)-6-氯-5-(呋喃-2-基)吡嗪-2-腈的合成
将步骤4的产物(1.0g，2.87mmol)，2-呋喃硼酸(643mg，5.75mmol)，Cs2CO3(3.31g，10.2mmol)，TFP(35mol％，236mg，1.02mmol)和Pd2dba3-CHCl3(5mol％，10mol％Pd，150mg)的混和物经过3次真空/氩气循环，并置于氩气的正压力下。加入无水二噁烷(50mL)，此后将反应混合物在75℃加热16小时。将反应混合物冷却至室温，用EtOAc(100mL)稀释并通过介质玻璃料(medium frit)过滤。浓缩且残余物通过快速层析色谱(SiO2，50/1CHCl3-MeOH)纯化，得到757mg的呋喃加合物(78％产率)，为褐色粉末LCMS(5-95％的乙腈于0.1％TFA中的梯度溶液，10分钟)，单峰保留时间＝6.41min，250mm柱，(M+H)+337。
步骤6、6-(双(2-甲氧基乙基)氨基)-3-氯-5-氰基吡嗪-2-羧酸的合成
向搅拌良好的ACN(11mL)，CCl4(7mL)和水(11mL)的混合物中依次加入高碘酸钠(1.07g，5.00mmol)和RuO2·H2O(13.3mg，0.10mmol)。将得到的混合物于室温下剧烈地搅拌30分钟，并用碳酸氢钠(2.10g，25.0mmol)接着用水(5mL)处理。再剧烈搅拌15分钟，然后加入步骤5的产物(276mg，0.82mmol)溶于ACN(1mL)的溶液。将该绿色混合物在室温下搅拌5.5小时。将该混合物转移到分离漏斗中，并用EtOAc萃取。将水层调节至pH～3.5并用EtOAc(2x)再萃取。合并的萃取液用20％亚硫酸氢钠和盐水洗涤，干燥(Na2SO4)。过滤并浓缩，得到140mg(54％产率)的羧酸，为浅黄色固体LCMS(5-95％的乙腈于0.1％TFA中的梯度溶液，10分钟)，单峰保留时间＝5.05min，250mm柱，(M+H)+＝315。
步骤7.(R)-2-(6-(双(2-甲氧基乙基)氨基)-3-氯-5-氰基吡嗪-2-酰胺基)琥珀酸二苄基酯的合成
将步骤6的产物(140mg，0.45mmol)，EDC·HCl(128mg，0.67mmol)和HOBt·H2O(102mg，0.67mmol)在无水DMF(25mL)中的混合物一起于室温下搅拌30分钟。向此搅拌的混合物中加入(R)-2-氨基琥珀酸二苄基酯p-TsOH盐(213mg，0.44mmol)，接着加入TEA(1mL)。此后将得到的混合物搅拌16小时。将反应混合物浓缩并在EtOAc和饱和碳酸氢钠溶液中分配。分离EtOAc层并用饱和碳酸氢钠和盐水洗涤，干燥(Na2SO4)，过滤并浓缩，得到240mg(88％产率)的吡嗪酰胺，为橙色泡沫状物LCMS(15-95％的乙腈于0.1％TFA中的梯度溶液，10分钟)，单峰保留时间＝8.76min，250mm柱，(M+H)+＝610，(M+Na)+＝632。
步骤8.(R)-2-(6-(双(2-甲氧基乙基)氨基)-5-氰基-3-吗啉代吡嗪-2-酰胺基)琥珀酸二苄基酯
向步骤7的产物(240mg，0.39mmol)中加入吗啉(5mL)。将反应混合物在70℃加热2小时。将该混合物冷却浓缩。残余物分配在EtOAc和水中。分离EtOAc层并用饱和碳酸氢钠和盐水洗涤。将该EtOAc层干燥(Na2SO4)，过滤并浓缩。通过快速柱色谱(SiO2，3∶1至1∶1己烷-EtOAc)纯化，得到199mg(75％产率)的吗啉加合物，为橙色泡沫状物LCMS(15-95％的乙腈于0.1％TFA中的梯度溶液，10分钟)，单峰保留时间＝8.76min，250mm柱，(M+H)+＝661，(M+Na)+＝683。
步骤9.实施例11的合成
向二苄基酯(115mg，0.17mmol)的THF(10mL)溶液中加入1.0N的氢氧化钠(4mL)溶液。将该混合物在室温下搅拌1小时。用1.0N的HCI将pH调节至～2，并将此溶液浓缩。通过中压反相色谱(LiChroprep RP-18Lobar(B)25x 310mm-EMD chemicals 40-63μm，～70g，90/10至50/50的0.1％TFA-ACN)纯化，得到32mg(27％产率)的实施例11，为橙色固体LCMS(15-95％的乙腈于0.1％TFA中的梯度溶液，10分钟)，单峰保留时间＝4.47min，250mm柱，(M+H)+＝481.UV/vis(100μM，在PBS中)λabs＝438nm.荧光(100nM)λex＝449nm，λem＝570nm。
实施例12 肾功能评价方案 体内肾脏监测组合装置(assembly)10的实例显示在图2中，并且其包含光源12和数据处理系统14。光源12通常包含或同合适的仪器互相连接的，该仪器用来将患者的至少部分身体暴露于其光下。同光源12连接的或为光源12的部分的合适仪器的实例包括，但不限于，导管、内窥镜、纤维光学器件、耳夹、手带、头带、前额传感器、表面线圈和手指探头。事实上，大量的任何能够发射可见和/或近红外光的光源都可用来在肾脏监测组合装置10中使用。
仍指图2，肾脏监测组合装置10的数据处理系统14可为任何能够监测光谱能量和处理光谱能量指示的合适的系统。例如，数据处理系统14可包括一种或多种透镜(例如，用来引导和/或集中光谱能量)、一种或多种滤光器(例如，用来过滤掉不需要的波长的光谱能量)、光电二级管(例如，用来收集光谱能量并将其转化为指示检测到的光谱能量的电子信号)、放大器(例如，用来放大从光电二极管的电子信号)和处理单元(例如，用来处理来自光电二极管的电子信号)。此信号处理系统14优选配置为调整收集光谱数据并产生强度/时间图和/或指示本发明吡嗪衍生物从患者20中的肾清除率的浓度/时间曲线。事实上，可通过比较在正常和损伤细胞中从血流中除去吡嗪衍生物的方式的不同，将该数据处理系统14配置为产生合适的肾功能数据，用来测定吡嗪衍生物在患者20的器官或组织中的速率或蓄积，和/或用来提供和其相关的含有吡嗪衍生物的器官或组织的断层图。
在测定肾功能的一个方案中，给药有效量的本发明的吡嗪衍生物至患者(例如，以药学上可接受的组合物的形式)。将患者20的至少部分身体暴露于如箭头16所指的光源12的可见和/或近红外光下。例如，光源12的光可通过固定于患者20的耳朵的纤维光学器件来传送。可在给药本发明的吡嗪衍生物至患者20之前或之后，将该患者暴露于光源12的光下。在一些情况下，在给药本发明吡嗪衍生物至患者20之前，读取从患者20身体中发射的光(由于暴露于光源12的光下)，从而得到背景或基线是有利的。当患者20身体中的吡嗪衍生物暴露于光源12的光下时，该吡嗪衍生物发射光(箭头18所指)，其被数据处理系统14监测/采集。最初，给药吡嗪衍生物至患者20通常能够形成指示患者20中的吡嗪衍生物的最初含量的最初光谱信号。该光谱信号然后以时间对吡嗪衍生物从患者20中的清除的函数衰减。该时间函数的光谱信号的衰减为患者肾功能的指示。例如，在第一个显示健康/正常肾功能的患者中，该光谱信号可能在T时间衰减回基线。然而，指示显示肾功能缺陷的第二个患者的光谱信号可能在T+4小时后衰减回基线。同样地，将患者20可暴露于光源12的光下任何长的时间以适合于提供所需的肾功能数据。同样地，数据处理系统14可被允许以任何长的时间采集/监测光谱能量以适合于提供所需的肾功能数据。
参考文献
1.NaIIy，J.V.Acute renal failure in hospitalized patients.Cleveland ClinicJournal of Medicine 2002，69(7)，569-574.
2.C.A.Rabito，L.S.T.Fang，和A.C.Waltman.Renal function in patients atrisk with contrast material-induced acute renal failureNoninvasive real-timemonitoring.Radiology 1993，186，851-854.
3.N.L.Tilney，和J.M.Lazarus.Acute renal failure in surgical patientsCauses，clinical patterns，and care.Surgical Clinics of North America 1983，63，357-377.
4.B.E.VanZee，W.E.Hoy，和J.R.Jaenike.Renal injury associated withintravenous pyelography in non-diabetic and diabetic patients.Annals ofInternal Medicine 1978，89，51-54.
5.S.Lundqvist，G.Edbom，S.Groth，U.Stendahl，和S.-O.Hietala.lohexolclearance for renal function measurement in gynecologic cancer patients.Acta Radiologics 1996，37，582-586.
6.P.Guesry，L.Kaufman，S.Orloff，J.A.Nelson，S.Swann，和M.Holliday.Measurement of glomerular filtration rate by fluorescent excitation ofnon-radioactive meglumine iothalamate.Clinical Nephrology 1975，3，134-138).
7.C.C.Baker等，Epidemiology of Trauma Deaths.American Journal ofSurgery 1980，144-150.
8.R.G.Lobenhoffer等，Treatment Results of Patients with Multiple TraumaAn Analysis of 3406 Cases Treated Between 1972 and 1991 at a GermanLevel I Trauma Center.Journal of Trauma 1995，38，70-77.
9.J.Coalson，Pathology of Sepsis，Septic Shock，and Multiple Organ Failure.InNew HorizonsMultiple Organ Failure，D.J.Bihari and F.B.Cerra，(Eds).Society of Critical Care Medicine，Fullerton，CA，1986，pp.27-59.
10.F.B.Cerra，Multiple Organ Failure Syndrome.In New HorizonsMultipleOrgan Failure，D.J.Bihari and F.B.Cerra，(Eds).Society of Critical CareMedicine，Fullerton，CA，1989，pp.1-24.
11.R.Muller-Suur，和C.Muller-Suur.Glomerular filtration and tubularsecretion of MAG3 in rat kidney.Journal of Nuclear Medicine 1989，30，1986-1991).
12.P.D.Dollan，E.L Alpen，和G.B.Theil.A clinical appraisal of the plasmaconcentration and endogenous clearance of creatinine.American Journal ofMedicine 1962，32，65-79.
13.J.B.Henry (Ed).Clinical Diagnosis and Management by Laboratory Methods，17th Edtion，W.B.Saunders，Philadelphia，PA，1984.
14.F.Roch-Ramel，K.Besseghir，和H.Murer.Renal excretion and tubulartransport of organic anions and cations.In Handbook of Physiology，Section 8，Neurological Physiology，Vol.II，E.E.Windhager，Editor，pp.2189-2262.Oxford University PressNew York，1992
15.D.L.Nosco和J.A.Beaty-Nosco.Chemistry of technetiumradiopharmaceuticals 1Chemistry behind the development oftechnetium-99m compounds to determine kidney function.CoordinationChemistry Reviews 1999，184，91-123.
16.P.L.Choyke，H.A.Austin，和J.A.Frank.Hydrated clearance ofgadolinium-DTPA as a measurement of glomerular filtration rate.KidneyInternational 1992，41，1595-1598.
17.N.Lewis，R.Kerr，和C.Van Buren.Comparative evaluation of urographiccontrast media，inulin，and 99mTc-DTPA clearance methods for determinationof glomerular filtration rate in clinical transplantation.Transplantation 1989，48，790-796).
18.W.N.Tauxe.Tubular Function.In Nuclear Medicine in Clinical Urology andNephrology，W.N.Tauxe and E.V.Dubovsky，Editors，pp.77-105，AppletonCentury CroftsEast Norwalk，1985.
19.A.R.Fritzberg等，Mercaptoacetylglycylglycyglycine.Journal of NuclearMedicine 1986，27，111-120.
20.G.Ekanoyan和N.W.Levin.In Clinical Practice Guidelines for ChronicKidney DiseaseEvaluation，Classification，and Stratification (K/DOQI).National Kidney FoundationWashington，D.C.2002，pp.1-22.
21.Ozaki，H.等，Sensitization of europium(lll)luminescence by DTPAderivatives.Chemistry Letters 2000，312-313.
22.Rabito，C.Fluorescent agents for real-time measurement of organ function.U.S.Patent 2002；6,440,389.
23.R.Rajagopalan，R.等，Polyionic fluorescent bioconjugates as compositionagents for continuous monitoring of renal function.In Molecular ImagingReporters，Dyes，Markers，and Instrumentation，A.Priezzhev，T.Asakura，andJ.D.Briers，Editors，Proceedings of SPIE，2000，3924.
24.Dorshow，R.B.等，Noninvasive renal function assessment by fluorescencedetection.In Biomedical Optical Spectroscopy and Diagnostics，Trends inOptics and Photonics Series 22，E.M Sevick-Muraca，J.A.Izatt，and M.N.Ediger，Editors，pp.54-56，Optical Society of America，Washington D.C，1998.
25.Shirai，K.等Synthesis and fluorescent properties of2，5-diamino-3，6-dicyanopyrazine dyes.Dyes and Pigments 1998，39(1)，49-68.
26.Kim，J.H.等，Self-assembling of aminopyrazine fluorescent dyes and theirsolid state spectra.Dyes and Pigments 1998，39(4)，341-357.
27.Barlirt，G.B.The pyrazines.In The Chemistry of Heterocyclic Compounds.A.Weissberger and E.C.Taylor，Eds.John Wiley &Sons，New York1982.
28.Donald，D.S.Synthesis of 3，5-diaminopyrazinoic acid from3，5-diamino-2，6-dicyanopyrazine and intermediates.U.S.Patent 976；3,948,895.
29.Donald，D.S.Diaminosubstituted dicyanopyrzines and process.U.S.Patent1974；3,814,757.
30.Muller等，Eds，Medical Optical Tomography，SPIE Volume IS 11，1993.
31.R.B.Dorshow 等，Non-Invasive Fluorescence Detection of Hepatic andRenal Function，Bull.Am.Phys.Soc.1997，42，681.
32.R.B.Dorshow 等，Monitoring Physiological Function by Detection ofExogenous Fluorescent Contrast Agents.In Optical Diagnostics of BiologicalFluids IV，A.Priezzhevand T.Asakura，Editors，Proceedings of SPIE 1999，3599，2-8).
权利要求
1.式I化合物，其中
式I
X1和X2独立地为-CN、-CO2R1、-CONR2R3、-COR4、-NO2、-SOR5、-SO2R6、-SO2OR7、-PO3R8R9、-CONH(AA)或-CONH(PS)，其中X1和X2中至少一个独立地为-CONH(AA)或-CONH(PS)；
Y1和Y2独立地为-OR10、-SR11、-NR12R13、-N(R14)COR15、-P(R16)3、-P(OR17)3或
Z1为单键、-CR18R19、-O、-NR20、-NCOR21、-S、-SO或-SO2；
R1至R21独立地为-H、-(CH2)aOR43、-CH2(CHOH)aR44、-CH2(CHOH)aCO2H、-(CHCO2H)aCO2H、-(CH2)aNR45R46、-CH[(CH2)bNH2]aCO2H、-CH[(CH2)bNH2]aCH2OH、-CH2(CHNH2)aCH2NR47R48、-(CH2CH2O)cR49、-(CH2)dCO(CH2CH2O)cR50、-(CH2)aSO3H、-(CH2)aSO3-、-(CH2)aOSO3H、-(CH2)aOSO3-、-(CH2)aNHSO3H、-(CH2)aNHSO3-、-(CH2)aPO3H2、-(CH2)aPO3H-、-(CH2)aPO3＝、-(CH2)aOPO3H2、-(CH2)aOPO3H-和-(CH2)aOPO3；
R43至R50独立地为-H或-CH3；
(AA)为包含通过肽键连接在一起的一种或多种天然或非天然α-氨基酸的多肽链；
(PS)为包含通过糖苷键连接的一种或多种单糖单元的硫酸化或未-硫酸化的多糖链；和
′a′、′b′和′d′独立地为1-10，′c′为1-100，以及′m′和′n′独立地为1-3。
2.权利要求1的化合物，其中X1和X2独立地为-CN、-CO2R1、-CONR2R3、-CONH(AA)或-CONH(PS)，并且其中X1和X2中至少一个独立地为-CONH(AA)或-CONH(PS)。
3.权利要求1或2的化合物，其中Y1和Y2独立地为-NR12R13或
4.权利要求1-3中任一项的化合物，其中Z1为-O、-NR20、-S、-SO或-SO2。
5.权利要求1-3中任一项的化合物，其中Z1为-O或-NR20。
6.权利要求1-5中任一项的化合物，其中R1至R21独立地为-H、-(CH2)aOR43、-CH2(CHOH)aR44、-(CH2)aNR45R46、-(CH2CH2O)cR49或-(CH2)dCO(CH2CH2O)dR50。
7.权利要求1-5中任一项的化合物，其中R1至R21独立地为-H、-(CH2)aOR43、-CH2(CHOH)aR44、-(CH2)aNR45R46或-(CH2)dCO(CH2CH2O)dR50。
8.权利要求1-7中任一项的化合物，其中′a′、′b′和′d′独立地为1-6。
9.权利要求1-8中任一项的化合物，其中′c′为1-20。
10.权利要求1-9中任一项的化合物，其中′m′和′n′独立地为0或1。
11.权利要求1-10中任一项的化合物，其中所述多肽链(AA)的一种或多种α-氨基酸选自天冬氨酸、天冬酰胺、精氨酸、组氨酸、赖氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、丝氨酸和高丝氨酸。
12.权利要求1-10中任一项的化合物，其中所述多肽链(AA)的一种或多种α-氨基酸选自天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸和高丝氨酸。
13.权利要求1-12中任一项的化合物，其中所述多肽链(AA)为同聚多肽链。
14.权利要求1-12中任一项的化合物，其中所述多肽链(AA)为杂多肽链。
15.权利要求1-12中任一项的化合物，其中所述多肽链(AA)为天冬氨酸或丝氨酸。
16.权利要求1-15中任一项的化合物，其中所述多糖链(PS)的一种或多种单糖单元选自葡萄糖、果糖、甘露糖、木糖和核糖。
17.权利要求1-15中任一项的化合物，其中所述多糖链(PS)为葡萄糖或果糖。
18.权利要求1-16中任一项的化合物，其中所述多糖链(PS)为由戊糖或己糖单糖单元所组成的同多糖链。
19.权利要求1-16中任一项的化合物，其中所述多糖链(PS)为由戊糖和己糖单糖单元之一或二者所组成的杂多糖链。
20.式I的化合物，其中
式I
X1和X2独立地为-CN、-CO2R1、-CONR2R3、-COR4、-NO2、-SOR5、-SO2R6、-SO2OR7、-PO3R8R9、-CONH(AA)或-CONH(PS)；
Y1和Y2独立地为-OR10、-SR11、-NR12R13、-N(R14)COR15、-P(R16)3、-P(OR17)3或
其中Y1和Y2中至少一个独立地为-P(R16)3或-P(OR17)3；
Z1为单键、-CR18R19、-O、-NR20、-NCOR21、-S、-SO或-SO2；
R1至R21独立地为-H、-(CH2)aOR43、-CH2(CHOH)aR44、-CH2(CHOH)aCO2H、-(CHCO2H)aCO2H、-(CH2)aNR45R46、-CH[(CH2)bNH2]aCO2H、-CH[(CH2)bNH2]aCH2OH、-CH2(CHNH2)aCH2NR47R48、-(CH2CH2O)cR49、-(CH2)dCO(CH2CH2O)cR50、-(CH2)aSO3H、-(CH2)aSO3-、-(CH2)aOSO3H、-(CH2)aOSO3-、-(CH2)aNHSO3H、-(CH2)aNHSO3-、-(CH2)aPO3H2、-(CH2)aPO3H-、-(CH2)aPO3＝、-(CH2)aOPO3H2、-(CH2)aOPO3H-和-(CH2)aOPO3；
R43至R50独立地为-H或-CH3；
(AA)为包含通过肽键连接在一起的一种或多种天然或非天然α-氨基酸的多肽链；
(PS)为包含通过糖苷键连接的一种或多种单糖单元的硫酸化或未-硫酸化的多糖链；和
′a′、′b′和′d′独立地为1-10，′c′为1-100，以及′m′和′n′独立地为1-3。
21.权利要求20的化合物，其中X1和X2独立地为-CN、-CO2R1、-CONR2R3；-CONH(AA)或-CONH(PS)。
22.权利要求20或21的化合物，其中Y1和Y2中的一个为-P(R16)3或-P(OR17)3，并且Y1和Y2中的另一个为-NR12R13或
23.权利要求20-22中任一项的化合物，其中Z1为-O、-NR20、-S、-SO或-SO2。
24.权利要求20-22中任一项的化合物，其中Z1为-O或-NR20。
25.权利要求20-24中任一项的化合物、其中R1至R21独立地为-H、-(CH2)aOR43、-CH2(CHOH)aR44、-(CH2)aNR45R46、-(CH2CH2O)cR49或-(CH2)dCO(CH2CH2O)dR50。
26.权利要求20-24中任一项的化合物，其中R1至R21独立地为-H、-(CH2)aOR43、-CH2(CHOH)aR44、-(CH2)aNR45R46或-(CH2)dCO(CH2CH2O)dR50。
27.权利要求20-26中任一项的化合物，其中′a′、′b′和′d′独立地为1-6。
28.权利要求20-27中任一项的化合物，其中′c′为1-20。
29.权利要求20-28中任一项的化合物，其中′m′和′n′独立地为0或1。
30.权利要求20-29中任一项的化合物，其中所述多肽链(AA)的一种或多种α-氨基酸选自天冬氨酸、天冬酰胺、精氨酸、组氨酸、赖氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、丝氨酸和高丝氨酸。
31.权利要求20-29中任一项的化合物，其中所述多肽链(AA)的一种或多种α-氨基酸选自天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸和高丝氨酸。
32.权利要求20-31中任一项的化合物，其中所述多肽链(AA)为同聚多肽链。
33.权利要求20-31中任一项的化合物，其中所述多肽链(AA)为杂多肽链。
34.权利要求20-31中任一项的化合物，其中所述多肽链(AA)为天冬氨酸或丝氨酸。
35.权利要求20-34中任一项的化合物，其中所述多糖链(PS)的一种或多种单糖单元选自葡萄糖、果糖、甘露糖、木糖和核糖。
36.权利要求20-34中任一项的化合物，其中所述多糖链(PS)为葡萄糖或果糖。
37.权利要求20-35中任一项的化合物，其中所述多糖链(PS)为由戊糖或己糖单糖单元所组成的同多糖链。
38.权利要求20-35中任一项的化合物，其中所述多糖链(PS)为由戊糖和己糖单糖单元之一或二者所组成的杂多糖链。
39.式II的化合物，其中
式II
X3和X4独立地为-CN、-CO2R22、-CONR23R24、-COR25、-NO2、-SOR26、-SO2R27、-SO2OR28、-PO3R29R30、-CONH(AA)或-CONH(PS)，其中X3和X4中至少一个独立地为-CONH(AA)或-CONH(PS)，
Y3和Y4独立地为-OR31、-SR32、-NR33R34、-N(R35)COR36、-P(R37)3、-P(OR38)3或
Z2为单键、-CR39R40、-O、-NR41、-NCOR42、-S、-SO或-SO2；
R22至R42独立地为-H、-(CH2)eOR51、-CH2(CHOH)eR52、-CH2(CHOH)eCO2H、-(CHCO2H)eCO2H、-(CH2)eNR53R54、-CH[(CH2)fNH2]eCO2H、-CH[(CH2)fNH2]eCH2OH、-CH2(CHNH2)eCH2NR55R56、-(CH2CH2O)gR57、-(CH2)hCO(CH2CH2O)gR58、-(CH2)eSO3H、-(CH2)eSO3-、-(CH2)eOSO3H、-(CH2)eOSO3-、-(CH2)eNHSO3H、-(CH2)eNHSO3-、-(CH2)ePO3H2、-(CH2)ePO3H-、-(CH2)ePO3＝、-(CH2)eOPO3H2、-(CH2)eOPO3H-和-(CH2)eOPO3；
R51至R58独立地为-H或-CH3；
(AA)为包含通过肽键连接在一起的一种或多种天然或非天然α-氨基酸的多肽链；
(PS)为包含通过糖苷键连接的一种或多种单糖单元的硫酸化或未-硫酸化的多糖链；和
′e′、′f和′h′独立地为1-10，′g′为1-100，以及′p′和′q′独立地为1-3。
40.权利要求39的化合物，其中X3和X4独立地为-CN、-CO2R22、-CONR23R24、-CONH(AA)或-CONH(PS)，其中X3和X4中至少一个独立地为-CONH(AA)或-CONH(PS)。
41.权利要求39或40的化合物，其中Y3和Y4独立地为-NR31R32或
42.权利要求39-41中任一项的化合物，其中Z2为-O、-NR41、-S、-SO或-SO2。
43.权利要求39-41中任一项的化合物，其中Z2为-O或-NR41。
44.权利要求39-43中任一项的化合物，其中R22至R42独立地为-H、-(CH2)eOR51、-CH2(CHOH)eR52、-(CH2)eNR53R54、-(CH2CH2O)gR57或-(CH2)hCO(CH2CH2O)gR58。
45.权利要求39-43中任一项的化合物，其中R22至R42独立地为-H、-(CH2)eOR51、-CH2(CHOH)eR52、-(CH2)eNR53R54或-(CH2)hCO(CH2CH2O)gR58。
46.权利要求39-45中任一项的化合物，其中′e′、′f和′h′独立地为1-6。
47.权利要求39-46中任一项的化合物，其中′g′为1-20。
48.权利要求39-47中任一项的化合物，其中′m′和′n′独立地为0或1。
49.权利要求39-48中任一项的化合物，其中所述多肽链(AA)的一种或多种α-氨基酸选自天冬氨酸、天冬酰胺、精氨酸、组氨酸、赖氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、丝氨酸和高丝氨酸。
50.权利要求39-48中任一项的化合物，其中所述多肽链(AA)的一种或多种α-氨基酸选自天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸和高丝氨酸。
51.权利要求39-50中任一项的化合物，其中所述多肽链(AA)为同聚多肽链。
52.权利要求39-50中任一项的化合物，其中所述多肽链(AA)为杂多肽链。
53.权利要求39-50中任一项的化合物，其中所述多肽链(AA)为天冬氨酸或丝氨酸。
54.权利要求39-53中任一项的化合物，其中所述多糖链(PS)的一种或多种单糖单元选自葡萄糖、果糖、甘露糖、木糖和核糖。
55.权利要求39-53中任一项的化合物，其中所述多糖链(PS)为葡萄糖或果糖。
56.权利要求39-53中任一项的化合物，其中所述多糖链(PS)为由戊糖或己糖单糖单元所组成的同多糖。
57.权利要求39-53中任一项的化合物，其中所述多糖链(PS)为由戊糖和己糖单糖单元中的一种或两种所组成的杂多糖。
58.式II化合物，其中
式II
X3和X4独立地为-CN、-CO2R22、-CONR23R24、-COR25、-NO2、-SOR26、-SO2R27、-SO2OR28、-PO3R29R30、-CONH(AA)或-CONH(PS)；
Y3和Y4独立地为-OR31、-SR32、-NR33R34、-N(R35)COR36、-P(R37)3或-P(OR38)3和
其中Y3和Y4中至少一个独立地为-P(R37)3或-P(OR38)3；
Z2为单键、-CR39R40、-O、-NR41、-NCOR42、-S、-SO或-SO2；
R22至R42独立地为-H、-(CH2)eOR51、-CH2(CHOH)eR52、-CH2(CHOH)eCO2H、-(CHCO2H)eCO2H、-(CH2)eNR53R54、-CH[(CH2)fNH2]eCO2H、-CH[(CH2)fNH2]eCH2OH、-CH2(CHNH2)eCH2NR55R56、-(CH2CH2O)gR57、-(CH2)hCO(CH2CH2O)gR58、-(CH2)eSO3H、-(CH2)eSO3-、-(CH2)eOSO3H、-(CH2)eOSO3-、-(CH2)eNHSO3H、-(CH2)eNHSO3-、-(CH2)ePO3H2、-(CH2)ePO3H-、-(CH2)ePO3＝、-(CH2)eOPO3H2、-(CH2)eOPO3H-或-(CH2)eOPO3；
R51至R58独立地为-H或-CH3；
(AA)为包含通过肽键连接在一起的一种或多种天然或非天然α-氨基酸的多肽链；
(PS)为包含通过糖苷键连接的一种或多种单糖单元的硫酸化或未-硫酸化的多糖链；以及
′e′、′f和′h′独立地为1-10，′g′为1-100，以及′p′和′q′独立地为1-3。
59.权利要求58的化合物，其中X3和X4独立地为-CN、-CO2R22、-CONR23R24、-CONH(AA)或-CONH(PS)，其中X3和X4中至少一个独立地为-CONH(AA)或-CONH(PS)。
60.权利要求58或59的化合物，其中Y3和Y4中的一个为-P(R37)3或-P(OR38)3，以及Y3和Y4中的另一个为-NR31R32或
61.权利要求58-60中任一项的化合物，其中Z2为-O、-NR41、-S、-SO或-SO2。
62.权利要求58-60中任一项的化合物，其中Z2为-O或-NR41。
63.权利要求58-62中任一项的化合物，其中R22至R42独立地为-H、-(CH2)eOR51、-CH2(CHOH)eR52、-(CH2)eNR53R54、-(CH2CH2O)gR57或-(CH2)hCO(CH2CH2O)gR58。
64.权利要求58-62中任一项的化合物，其中R22至R42独立地为-H、-(CH2)eOR51、-CH2(CHOH)eR52、-(CH2)eNR53R54或-(CH2)hCO(CH2CH2O)gR58。
65.权利要求58-64中任一项的化合物，其中′e′，′f和′h′独立地为1-6。
66.权利要求58-65中任一项的化合物，其中′g′为1-20。
67.权利要求58-66中任一项的化合物，其中′m′和′n′独立地为0或1。
68.权利要求58-67中任一项的化合物，其中所述多肽链(AA)的一种或多种α-氨基酸选自天冬氨酸、天冬酰胺、精氨酸、组氨酸、赖氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、丝氨酸和高丝氨酸。
69.权利要求58-67中任一项的化合物，其中所述多肽链(AA)的一种或多种α-氨基酸选自天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸和高丝氨酸。
70.权利要求58-69中任一项的化合物，其中所述多肽链(AA)为同聚多肽链。
71.权利要求58-69中任一项的化合物，其中所述多肽链(AA)为杂多肽链。
72.权利要求58-69中任一项的化合物，其中所述多肽链(AA)为天冬氨酸或丝氨酸。
73.权利要求58-72中任一项的化合物，其中所述多糖链(PS)的一种或多种单糖单元选自葡萄糖、果糖、甘露糖、木糖和核糖。
74.权利要求58-72中任一项的化合物，其中所述多糖链(PS)为葡萄糖或果糖。
75.权利要求58-73中任一项的化合物，其中所述多糖链(PS)为由戊糖或己糖单糖单元所组成的同多糖链。
76.权利要求58-73中任一项的化合物，其中所述多糖链(PS)为由戊糖和己糖单糖单元之一或二者所组成的杂多糖链。
77.上述权利要求中任何一项的化合物，其用于评价肾功能。
全文摘要
本发明涉及由下面式(I)和(II)所代表的吡嗪衍生物。式(I)和(II)化合物的X1至X4的特征可为吸电子基团。相反，式(I)和(II)化合物的Y1至Y4的特征可为给电子基团。本发明的吡嗪衍生物可用于评价肾功能。特别地，可向患者体内给药有效量的本发明的吡嗪衍生物。在体内的吡嗪衍生物可被暴露于可见和/或红外光下，以造成吡嗪衍生物中发射光谱能量。此发射的光谱能量可被检测到并用来测定患者的肾功能。
文档编号A61K49/00GK101351454SQ200780001001
公开日2009年1月21日 申请日期2007年6月20日 优先权日2006年6月22日
发明者威廉·L·诺伊曼, 拉加万·拉杰戈帕兰, 理查德·B·多肖 申请人:马林克罗特公司