专利名称：新型磁共振成像造影剂的制作方法
技术领域：
本发明公开了一类新型磁共振成像造影剂。它属于医药学、化学技术领域。
核磁共振成像是一很有效的医学诊断手段，它是利用体液或组织中水分子或富氢小分子的氢核的共振来成像，它取决于被检部位不同区域的氢核的浓度、含量及来源等的差别处理。这一技术可以用来检查肿瘤、癌症和脑、肝、心脏等器官和组织的异常等。
核磁共振成像得到的是受检部位的横切面图像，在某些方面与X-射线CT相似，但前者无电离辐射，对人体无任何损害。CT是利用X-射线的衰减系数来确定成像对比度，而在磁共振成像中至少有五个变量(T1、T2、质子密度、脉冲序列和脉冲剂量)对磁共振信号有贡献。磁共振成像对不同器官或组织的微小的物理化学性质差异非常敏感，因此它可以区分不同组织、检测引起物理化学性质变化的疾病，而这些是X-射线或CT成像是所不具备的。
在核磁共振成像中，最主要的两个成像参数是弛豫时间T1和T2。对氢核来讲，这些参数易受所在环境的影响。这两种弛豫现象的基本原理是将接受到的射频逐渐耗散到周围环境中，能量耗散或弛豫的速率可以用一些顺磁性核来调节，或者说，一些含顺磁性核的化合物可以用来明显地改变其周围氢核的T1和T2。因此在磁共振成像中为了得到更为清晰的图像，或者为了更加明确地分辨不同组织或器官，通常要加入一些含顺磁性核的化合物，即对比增强造影剂来提高成像对比度(Chem. Rev.，1987，87，901)。
具有较好的增强成像对比度的顺磁性物质是含钆(III)、锰(II)和铁(II、III)等的过渡金属螯合物，他们具有高磁矩和强弛豫性等特点。目前，只有一种过渡金属配合物钆(III)二乙三胺五乙酸配合物(Gd-DTPA)广泛用于磁共振成像造影(US；401；594；US4；647；447；WO9107911；WO9113351)。此成像造影剂对神经系统的成像效果较好，对体内其他组织或器官的成像增强效果则相对较差。
本发明的目的是研制新型、对于某些器官如肝脏、心血管系统及癌变组织等有一定专一性的磁共振成像造影剂。
本发明是这样来实现的以氨基酸和碳数为≥1到18的各种醇为原料，合成了各种氨基酸酯，然后由这些氨基酸或者氨基酸酯分别与乙二胺四乙酸(EDTA)、二乙三胺五乙酸(DTPA)等的双酸酐反应制备了EDTA、DTPA等的各种氨基酸或氨基酸酯的衍生物，其分子结构分别为 这里其中a是≥0到5的整数，取代基R分别为H、CH3、CH2OR′、CH(CH3)OR′、CH(CH3)2、CH2CH(CH3)2、CH(CH3)CH2CH3、 CH2SR3、CH2COOR4、CH2CONH2、CH2CH2COOR5、CH2CH2CONH2、CH2CH2CH2CH2NH2、 等，R1、R4、R5为H或者是含碳数为≥1到18的链状、环状或含有芳香环的取代基，R′、R2、R3为含碳数为≥1到7的链状、环状、或含芳香环的取代基，取代基R所处的构型可以是L型，也可以是D型或者是DL型。
将以上EDTA、DTPA等的氨基酸或氨基酸酯衍生物做为配体，分别与原子序数为≥21到29、≥42到44或≥57到70的过渡金属的二价或三价离子配位，制成相应的顺磁性金属螯合物。这些螯合物有的是离子型的、有的是非离子型的、有的是水溶性、有的则是脂溶性的。这些金属螯合物做为磁共振成像造影剂，其毒性较低。不同的氨基酸衍生物对不同器官或病变组织有一定的亲和性，它们的顺磁性金属螯合物可以做为对某一器官如肝脏或癌变组织有一定专一性的磁共振成像造影剂。
上述EDTA、DTPA等的氨基酸或氨基酸酯衍生物的合成是由EDTA、DTPA的双酸酐分别和相应的氨基酸或氨基酸酯在极性有机溶剂中在加热条件下进行的。有机溶剂可以是二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、吡啶、三乙胺、四氢呋喃和二氧六环等。反应温度取决于反应原料的性质，一般为≥20到100℃，较为适宜的反应温度可以为≥20到50℃。
顺磁性过渡金属螯合物是由上述配体分别与相应的过渡金属离子的氧化物、碳酸盐、醋酸盐、氢氧化物或氯化物等在水相或极性有机溶剂中反应来合成。反应温度可以根据不同的反应底物而不同，一般反应温度范围为≥20到100℃，较为适宜的反应温度是≥20到60℃。极性有机溶剂可是醇类、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、吡啶等。
水溶性的顺磁性金属螯合物通常配制成浓度为≥0.1到0.5M、PH值为≥6.5到8.0的水溶液。脂溶性的顺磁性金属螯合物通常将其与磷酯等生物分子配制成一定浓度的脂质体。离子型的螯合物通常须用碱调节溶液的PH值在≥6.5到8.0范围内，生成相应的配体酸盐，常用的碱可以是氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氨水、葡萄糖胺和N-甲基葡萄糖胺等。
上述配体更适用于和顺磁性金属离子钆(III)、锰(II)、铁(II、III)和铬(II)等形成稳定的、具有较强的增强磁共振成像对比度的成像造影剂。通常，用于被诊断主体的造影剂的用量为每公斤体重为≥0.001到5.0mmol。
本发明在新型磁共振成像造影剂中引入了人体必需、无毒副作用的氨基酸或其衍生物，与已经广泛用于临床的Gd-DTPA造影剂相比，其毒性更小，安全性更高，有效应用范围更广。本发明中的新型磁共振成像造影剂由于引入了氨基酸或其衍生物，它们对诸如肝脏、心血管系统、神经系统和癌变组织等器官和组织有一定的专一性，因而对这些器官和组织有较好的成像对比增强效果，而已有的Gd-DTPA对于中枢神经系统成像效果较好，对其他组织和器官的效果较差。
本发明中的造影剂除用于磁共振成像外，还可用于X-射线成像造影或超声波成像造影。
下面结合实施例，对本发明作进一步描述。
实施例1乙二胺-N，N′-二(乙酰氨基乙酸)二乙酸钆(III)配合物N-甲基葡萄糖胺盐乙二胺四乙酸双酸酐的制备将12g 乙二胺四乙酸(EDTA)在40ml乙酸酐和20ml吡啶在60℃搅拌反应4小时，然后过滤，再用乙酸酐洗涤固体若干次，得到白色固体，然后二甲基甲酰胺和乙醚重结晶，白色结晶状产物二胺四乙酸双酸酐经干燥后得10g。产率为95％，熔点为189℃。
乙胺-N，N′-二(乙酰胺基乙酸)二乙酸的制备将上述得到的乙二胺四乙酸双酸酐2.6克(10mmol)和甘氨酸2.0克(26.7mmol)在50ml干燥的二甲基甲酰胺中，在60℃搅拌反应2小时，反应完全后冷却，加入适量的乙醚，得到白色固体，此固体用水洗涤若干次，干燥后得到产物乙二胺-N，N′-二(乙酰氨基甲酸)-二乙酸2.7克，产率65％，熔点为216-218℃，元素分析(C14H22N4O10)计算值C＝41.38％，H＝5.42％，N＝13.78％；实测值C＝41.00％，H＝5.70％，N＝13.50％。
钆(III)配合物的葡萄糖胺盐的合成将配体乙二胺-N，N′-二(乙酰氨基甲酸)-二乙酸1.23g(3.0mmol)、Gd2O30.54g(1.5mmol)和N-甲基葡萄糖胺(MEG)0.59g(3.0mmol)在20ml水中于80℃搅拌反应5小时，Gd2O3溶解完全，过滤除去不溶物，浓缩得到的白色固体，分别用乙醇、乙醚洗涤若干次，干燥后得到最终产物乙二胺-N，N′—二(乙酰氨基甲酸)—二乙酸钆(III)配合物的N-甲基葡氨盐2.0g，产率83％，元素分析(C21H29N5O15·Gd·2H2O)计算值C＝31.87％，N＝8.85％，H＝5.05％；实测值C＝31.70％，N＝8.38％，N＝4.92％。
实施例2二乙三胺-N，N′-二(乙酰基丝氨酸乙酯)-三乙酸钆(III)配合物。
二乙三胺五乙酸(DTPA)双酸酐的制备将15g(38.2mmol)二乙三胺五乙酸与40ml乙酸酐和20ml吡啶混合，在60℃搅拌反应4小时，然后过滤，得到白色固体，用乙酸酐洗涤若干次，再用二甲基甲酰胺和乙醚重结晶，得白色晶体状产物12g，产率为88％，熔点为178—180℃。
二乙三胺-N，N′-二(乙酰基丝氨酸乙酯)-三乙酸的合成将二乙三胺五乙酸双酸酐1.07g(3.0mmol)、丝氨酸乙酯盐酸盐0.96g(6.0mmol)与适量的吡啶在70℃下搅拌反应5小时，蒸干溶剂，然后用1∶4的乙酸/95％乙醇重结晶残余物，得到白色粉末1.5克，产率为82.9％，熔点为70℃，元素分析(C24H41N5O14·H2O)计算值C＝44.92％，H＝6.17％，N＝10.92％；实测值C＝45.36％，H＝6.27％，N＝10.78％。
二乙三胺-N，N′-二(乙酰基丝氨酸乙酯)-三乙酸钆(III)的合成二乙三胺-N，N′-二(乙酰基丝氨酸乙酯)310mg(0.40mmol)和Gd2O372.4mg(0.20mmol)在水溶液中加热50℃搅拌反应4小时，待反应物固体完全溶解，过滤，减压蒸除溶剂，用甲醇和乙醚重结晶残余物，得白色粉末状产物190mg，收率为60％。元素分析(C24H38N5O12·Gd·3H2O)计算值C＝34.56％，H＝5.64％，N＝8.39％；实测值C＝34.55％，H＝5.89％，N＝8.42％。实施例3二乙三胺-N，N″—二(乙酰基酪氨酸十八烷基酯)三乙酸钆(III)配合物酪氨酸十八烷基酯的合成将8g(44mmol)酪氨酸和30g(111mmol)十八碳醇加热到120℃，搅拌5分钟内滴加入4ml(62mmol)甲烷磺酸，在124—130℃下继续反应2.5小时，趁热倒入用液氮一丙酮浴冷却的80ml乙醚中，室温搅拌2小时，然后过滤，干燥得略带黄色的粉未酪氨酸十八烷基酯甲烷磺酸盐23克，再将上述产物分别用碳酸氢钠溶液、干燥氯化氢处理，得到白色酪氨酸十八烷基酯粉末18克，产率为89％，熔点为169—172℃。
二乙三胺-N，N″-二(乙酰基酪氨酸十八烷基酯)三乙酸的合成二乙三胺五乙酸双酸酐0.71g(2.0mmol)，酪氨酸十八烷基酯盐酸盐1.88g(4.0mmol)在吡啶中70℃搅拌反应6小时，减压蒸除溶剂，残余物用硅胶柱分离纯化，淋洗液为3∶1的甲醇/氯仿，收集比移值Rf＝0.7的组份，蒸除溶剂，得到乳白色粉末1.80g，收率为73％，熔点为204—207℃。元素分析(C68H113N14O5·H2O)计算值C＝64.81％，H＝9.29％，N＝5.45％；实测值为C＝64.20％，H＝8.85％，N＝5.54％。
钆配合物的制备配体二乙三胺-N，N′-二(乙酰基酪氨酸十八烷基酯)三乙酸245mg(0.20mmol)溶于适量的吡啶，再将略微过量GdCl3·6H2O81.7mg(0.22mmol)配成1ml水溶液滴加到反应体系中，然后在30℃反应30分钟，减压蒸除溶剂，残余物用甲醇/水重结晶，得到乳白色粉未150mg，产率为54％。元素分析(C68H110O5N14·Gd·H2O)计算值C＝56.50％，H＝8.13％，N＝4.85％；实测值C＝56.25％，H＝8.14％，N＝4.46％。
权利要求
1.一类磁共振成像造影剂，其特征在于以氨基酸和碳数为≥1到18的各种醇为原料，合成各种氨基酸酯，然后由这些氨基酸或氨基酸酯分别与乙二胺四乙酸(EDTA)、二乙三胺五乙酸(DTPA)等的双酸酐反应制备出EDTA、DTPA等的氨基酸或氨基酸酯的衍生物，以它们作为配位体，分别与原子序数为≥21到29、≥42到44、≥57到70的过渡金属的二价或三价离子配位，制成相应的顺磁性金属螯合物，即磁共振成像造影剂；
2.按权利要求1所述的磁共振成像造影剂，其特征在于配体酸的分子式为 其中a是≥0到5的整数，R是H、CH3、CH2OR′、CH(CH3)OR′、CH(CH3)2、CH2CH(CH3)2、CH(CH3)CH2CH3、 CH2SR3、CH2COOR4、CH2CONH2、CH2CH2COOR5、CH2CH2CONH2、 ，CH3SCH2CH2； R1、R4、R5是氢离子或者是含碳原子数≥1到18的直链、支链、环状或者含有芳香基的烃基；X是羧酸基-COOH或者为COOR6、CONR7R8；R′、R2、R3可以是氢离子，也可以是含碳数为≥1到7的饱和的或不饱和的烃基；R6、R7、R8可以是氢离子，也可以是含碳数为≥1到7的饱和的或不饱和的烃基，R7与R8可以相同，也可以不相同；
3.按权利要求1和2所述的磁共振成像造影剂，其特征在于当R1为氢原子时，配位体酸盐是单钠盐，也可以是单N—甲基葡萄糖胺盐；还可以是二钠盐或二N-甲基葡萄糖胺盐；
4.按权利要求1所述的磁共振成像造影剂，其特征在于本发明的任何一个磁共振成像造影剂均可以和生物分子相结合；生物分子可以是氨基糖、多肽、蛋白质、磷酯、抗体、质脂体；
5.按权利要求1所述的磁共振成像造影剂，其特征在于用于被诊断主体的用量为每公斤体重≥0.001到5mmol；被诊断主体是哺乳类动物；
6.按权利要求1所述的磁共振成像造影剂，其特征在于可用于磁共振成像分析、核磁共振分析、X—射线成像分析和超声波成像分析；而且，本发明的造影剂还可用做用于制备诊断成像分析的药物的成分，这种诊断药物组成是由本发明的造影剂和药用载体来构成的。
全文摘要
本发明公开了一类新型低毒、安全性高的磁共振成像造影剂，其中至少有一种造影剂对诸如神经系统、心血管系统、肝和癌变组织等器官和组织中的一个有专一性。这类新型造影剂是由各种氨基酸或氨基酸酯等衍生物和二乙三胺五乙酸等的二酸酐进行化学合成所得产物做配体与原子序数为≥21到29、≥42到44或≥57到70的元素的离子螯合构成的。
文档编号A61K49/00GK1121431SQ9411156
公开日1996年5月1日 申请日期1994年10月27日 优先权日1994年10月27日
发明者吕正荣, 赵霞, 毛海泉, 卓仁禧 申请人:武汉大学