专利名称：环三胺螯合剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及用作螯合剂的新颖的环三胺化合物，它用在磁共振成像和其它的诊断与治疗应用中。
磁共振(MR)广泛应用于为医疗诊断目的而获得患者的空间图像。此技术和医疗应用的综述由D.P.Swanson等提供，见Pharmaceuticals inMedical Imaging，1990，Macmillan出版公司，645-681。
MR图像是由计算机分析并合并的许多参数效果的复合。适合的仪器参数，如射电频率(Rf)，脉冲和节拍的选择可被利用以增大或减弱任何产生图像的参数的信号，由此提高图像质量并提供较好的解剖和功能信息。在许多情况下，MR成像已证明是一种有价值的诊断工具，因为正常和有病组织通过它们所具有的不同的参数值在图像中被区分出来。
在MR成像中，器官或组织的活体图像是通过将实验对象放置在强烈的外部磁场中，用射频能量发生脉冲，观察在器官或组织里及其周围的质子磁性质脉冲效果而获得的。可以测出许多的参数。质子弛豫时间T1和T2是最重要的。T1，也叫做自旋晶格或纵向弛豫时间，T2，也叫自旋-自旋或横向弛豫时间，它们取决于器官或组织水的化学和物理环境并使用Rf脉冲技术测量。此信息做为空间位置的函数通过使用信息产生图像的计算机来进行分析。
通常产生的图像缺少合适的对比，例如在正常和有病组织之间的对比，因而减少了诊断的有效性。为了克服此缺点已使用对照剂。对照剂是对它们周围的各种化学物质MR参数发挥效果的物质。理论上讲，对照剂如果优先被某一部分器官或某一类型组织吸收，例如有病的组织，能在最后的图像中提供相对的增大效果。
因为当MR图像强烈地受T1和T2参数中的变量影响时，有一个影响两个参数之一或两个参数的对照剂将是人们所希望的。研究主要集中在两类的磁活性物质，即顺磁物质，它主要降低T1，超顺磁物质，它主要降低T2。
顺磁性发生在含未配对电子的物质中。顺磁物质(对施加的磁场的反应)以弱磁磁化率为特征。顺磁物质在磁场之中变成弱磁性，一旦去除外部磁场，很快失去这种活性即退磁。人们早就认识到顺磁溶解物的加入水中引起T1参数的下降。
顺磁物质，例如，含钆(Gd)的材料，主要因为它们对T1的效果而做为MR对照剂使用。Gd在它的4f轨道有最大的未配对电子数(7)并显示出任何元素中最大的纵向弛豫性。
MR成像中使用对照剂的主要担心是许多顺磁物质对生物体系产生毒性作用，使它们不适合于体内使用。例如，Gd的游离形式是很毒的。为了使之适合体内使用，研究者用二亚乙基三胺戊乙酸(DTPA)与之螯合。承受广泛的临床测试的此物质的一种制剂是由二当量的N-甲基-D-葡糖胺(甲基葡胺)中和的Gd-DTPA。此制剂在提高人脑和肾肿瘤方面是成功的。
除了它的令人满意的弛豫性和安全性外，此制剂有几个缺点。例如，由于它的低分子量，Gd-DTPA二甲基葡胺很快从血管和组织损害(肿瘤)中消除。这限制了成像窗和每次注射之后可以得到的最好的图像数量，增加了制剂所要求的剂量和相对毒性。另外，由于Gd-DTPA的小分子体积，它的生物分布对人体肿瘤和感染的成像是在最佳适度以下。
业已采用过几种方式试图克服这些缺点。例如，曾将Gd和Gd-螯合物化学共轭于大分子蛋白例如白蛋白、多熔素、免疫球蛋白。将DTPA与蛋白质载体轭合用做MR图像增大的缺点包括不适宜的生物分布和毒性。另外，蛋白质提供而不屈就于广泛的综合变异限定平台。而且，蛋白质结合物的热灭菌趋于出问题，尤其在白蛋白结合物的情况下，因为对灭菌所需的高热使蛋白质变性且能降解结合物。
于1991年6月4日公布的Mease等人的美国专利5021571公开了环己基EDTA(亚乙基二胺四乙酸)和它的单酐，用做螯合剂，它能与抗体连接并与放射金属螯合以形成免疫结合物。
由于其它的对照媒介的缺点，需要新型和/或较好的MR对照媒介是显而易见的。本发明以此及其它为重要的目标。
本发明提供式I的化合物 式I其中Z1和Z2各代表完成单环或多环碳环或杂环环系统所必需的原子，所述的Z1和Z2各自任意由R6和R7取代；R1、R2、R3和R4各自是羧烷基(C1-C2)；-(CH2)n-C(＝O)-NH-R8或-(CH2)n-C(＝O)-O-R8，R5是羧烷基(C1-C2)；R6和R7各自是氢、苄基或苄氧基，所述的苄基或苄氧基任意地由一个、二个或三个取代基取代，取代基由氨基，异氰酸基(-N＝C＝O)，异硫氰酸基(-N＝C＝S)，-NH-C(＝O)-X或-NH-C(＝S)-X中选择；R8是烷基(C1-C20)，-(CH2)m-Ar，或聚羟烷基(C1-C20)；n是1或2；m是1至15；X是靶标部分；Ar是由一个、二个或三个取代基任意取代的苯基，取代基从氨基、酰氨基、羟基、烷基(C1-C5)和卤素中选择。
本发明的化合物能与金属离子螯合并在磁共振成像和别的应用中用做为对照剂。本发明也提供了含有本发明化合物药用上可接受的载体或稀释剂的药用组合物。本发明进一步提供了如下方法提供患者内部区域的图像。该方法包含给病人给药本发明的化合物，使用磁共振成像扫描患者以获得可见的区域图像。
本发明在所附的权利要求书中特别指出并在下面描述中的优选实施方案中描述。
本发明提供如本文所定义的新颖的式I化合物，在MR成像和其它的应用中如下文所述用作对照剂。本发明的化合物，当与顺磁金属离子螯合形成MR对照剂时提供肝和肾的良好图像，也能用做提供别的器官和/或组织的图像。
在式I的化合物中，Z1和Z2各优选代表完成单环、双环或三环环系统所必需的原子，其环系统可以是碳环或杂环。如在此文中使用的，碳环如果是单环的指有3至约10个碳原子的饱和的，部分未饱和和芳香环系统，如果是多环的，可达约20个碳原子的。如在此文中使用的，多环指含两个或更多的单元环的环系统。多环环系统能被稠合(即与至少一个别的单元环共享两个或更多的碳原子，或直接由单键或双键连接)。典型的单环碳环环系统包括环丁烷，环戊烷，环己烷，环庚烷，环辛烷，苯和环己烯。优选的单环碳环环系统是环己烷。更优选的Z1和Z2各代表完成环己烷环系统所必需的原子。典型的双环碳环环系统包括萘、茚、薁、联二苯、亚联苯基和环己基苯。典型的三环碳环环系统包括菲、蒽、和indacene。杂环环系统包含一个或更多的杂原子，或不同杂原子间结合，如O、N、S或Si。合适的单环杂环环系统包括环系统如吡啶、呋喃、噻吩和异噁唑。典型的双环杂环环系统包括吲哚、喹啉、苯并二氢呋喃和喋啶。典型的三环杂环环系统包括呫吨、咔唑、吖啶和phenorazine。R1、R2、R3和R4分别优选羧烷基(C1-C2)，即-(CH2)p-C(＝O)-OH，其中p是1或2，更优选羧甲基。本发明的其它实施方案中，R1、R2、R3和R4也可各自选自前述化合物的酰胺或酯，即-(CH2)n-C(＝O)-NH-R8或-(CH2)n-C(＝O)-O-R8，其中R8如上文所限定的。n是1或2，优选1。
R5是C1-C2的羧烷基，优选羧甲基。
R6和R7各自是氢，苄基或苄氧基，它们用一个、二个或三个取代基取代，取代基选自氨基、异氰酸基(-N＝C＝O)，异硫氰酸基(-N＝C＝S)，-NH-C(＝O)-X或-NH-C(＝S)-X，其中X是靶标部分。R6和R7分别优选氢、取代的苄基或取代的苄氧基。
X能选自广泛的各种各样的天然存在或合成制备的材料，包括但并仅限于，酶，氨基酸、肽、多肽、蛋白质、脂蛋白、糖蛋白、脂类、磷脂、激素、生长因子，甾体、维生素、多糖、病毒、原生动物、真菌、寄生虫、立克次体、霉菌及其成分、血组分、组织和器官组分、药物、半抗原、外源聚集素、毒素、核酸(包括低聚核苷酸)、抗体(单克隆和多克隆)、抗抗体、抗体片断、抗原材料(包括蛋白质和糖类)、抗生物素蛋白及其衍生物、生物素和它的衍生物以及本领域熟练技术人员已知的别的物质。X优选抗体或抗体片断。优选的抗体或片断包括可将本发明化合物结合至体内特定的组织或部位的抗体或抗体片断，例如对与肿瘤相连的抗原特异的那些。与肿瘤相连的抗原如辨认结肠直肠肿瘤的B72.3，9.2.27和相关的抗黑瘤抗体，辨认结肠直肠肿瘤的D612和相关的抗体，辨认小细胞肺癌的UJ13A和相关的抗体，辨认小细胞肺癌和结肠直肠肿瘤(pan-carcinoma)的-NRLU-10、NRCO-02和相关的抗体；辨认前列腺肿瘤的7E11C5和相关的抗体；辨认结肠直肠肿瘤的CC49和相关的抗体；辨认坏死组织的TNT和相关的抗体；辨认结肠癌的PR1A3和相关的抗体；在国际专利公开WO-A-90/02569所描述的ING-1和相关的抗体；辨认鳞状骨细胞癌的B174、C174和相关抗体；能与某种淋巴瘤和白血病反应的B43和相关抗体；以及抗HLB和相关的单克隆抗体。本发明的这些具体的实施方案会对表达对肿瘤特异性的抗原的肿瘤成像或肿瘤的放射治疗特别有用。靶标部分能用常规反应连接至化合物，例如通过本发明的氨基、异氰酸基或异硫氰酸基基团与抗体或抗体片断的羧基、醛基或氨基基团连接。
R8可以是C1-C20的饱和或未饱和直链或支链烷基，优选C1至约C10的烷基，更优选C1至约C5烷基。R8也可以是-(CH2)m-Ar或多羟烷基。Ar是由一个、二个或三个取代基任意取代的苯基，取代基选自氨基、酰氨基(R′-C(＝O)-NH-，其中R′是C1-C4的烷基)，羟基、C1-C5的烷基和卤素组成的基团组。苯基优选任意地由一个取代基取代。m是从1至15的整数；优选1至约10，更优选1至约5。多羟烷基(C1-C20)指1至约20个碳原子的直或支链、饱和或未饱和烷基，优选从1至约10个碳原子并且由2或更多的羟基取代，取决于烷基链长度和饱和度。可选择R8以控制溶解度、亲水性和本发明化合物的其它性质，R8可以被用来调节给药之后螯合的化合物的各种作用。这种作用可包括螯合物的生物分配，代谢，消除或其它生物化学相互作用或它的缺乏。例如，如果R8被选择为更多亲脂性的基团如较长链的烷基或芳基，得到的化合物将增加由此化合物制备的对照媒介的脂溶性以及一旦给药后增加它的生物分布。
R1、R2、R3、R4和R5的羧烷基团的羧基部分(-C(＝O)-OH)能以酸酐形式存在。这样的形式目的是文字上在术语羧基范围内。优选的酸酐包括在R1和R2或R3和R4的羧基部分之间形成的内酸酐。-C(＝O)-O形式也在术语羧基范围内。化合物的盐如三氟乙酸盐或卤盐如钠盐也在发明范围内。
本发明优选的化合物是二亚环己基三胺戊乙酸(DCTPA)(式I，其中Z1和Z2各代表形成环己烷环所必需的原子，R1、R2、R3、R4和R5各自是羧甲基)。
化合物可以用来形成多聚对照剂如在公开的PCT申请WO93/06148中所描述的。在公开的PCT申请WO93/06148中，聚次氮基螯合剂与单体如1，2-亚乙基二醇或聚乙二醇反应形成多聚体。如此形成的多聚体能与金属离子螯合并用作本文描述的本发明的化合物。本发明的化合物可用来替代如上所公开的聚次氮基螯合剂以形成聚合物。
本发明化合物可以由许多常用方法生产。下面的反应式代表制备本发明化合物的可能的方法，但并不旨在限定于此，别的方法也是可能的。
反应式A中，酰胺或磺酰胺用来打开二当量的氮丙啶衍生物以形成对称的衍生物(Z1＝Z2，R6＝R7)它进一步精心制成终产物反应式A Y＝烷基，芳烷基或芳磺酰基 1)N的去保护W＝R6(R7)或对R6(R7)的保护前体 2)W转化成R6(R7)R9＝叔丁基，苄基 3)L-(CH2)nCO2R9进行氮的L＝离去基团 烷基化P＝保护基团4)去除R9↓式I
反应式B中，二胺或单保护基的二胺用来打开氮丙啶衍生物以形成对称或不对称衍生物，它进一步精心制成终产物。
反应式B P′＝保护基团 1)氮的去保护R＝H或保护基团 2)W(W′)转换成R6(R7)W＝R6或对R6的保护前体 3)用L-(CH2)nCO2R9进行氮的W′＝R7或对R7的保护前体 烷基化L＝离去基 4)去除R9R9＝叔丁基或苄基 ↓式I反应式C中，酰胺或磺酰胺用来打开环氧化物衍生物以形成二羟胺衍生物，它转化为三胺进一步精心制成终产物。
反应式C 当两个环是芳香环时，可能采用下面反应式D的方法。在反应式D中，Z1和Z2能是相同或不同的。
反应式D 本发明优选的实施例，二环亚己基三胺戊乙酸(DCTPA)(5)(和钆复合物(6))以及它的异构体DCTPA′(8)(和钆复合物(9))能按照合成反应式I所示的方法制备，反应式I使用反应式B代表的方法。
反应式I 简称Ts-对甲苯磺酰基(tosyl)；Py-吡啶；tBu-t-butyl(叔丁基)；TFA-三氟乙酸本发明的化合物可以用常规技术与金属离子螯合。例如，本发明化合物的水溶液可以与所希望的金属盐(放射性核素、顺磁性金属等)混合，通常在约4至约11之间的pH，优选约5至约9之间的pH。盐可以是任何金属盐，优选水溶性盐，如卤盐，或柠檬酸盐或硝酸盐。缓冲剂如乙酸乙酯，磷酸盐和硼酸盐可以任意地加入到水溶液中以保护化合物与金属离子螯合的最佳pH值。
本发明通常在做患者的图像和/或尤其在诊断患者的有病组织的存在时非常有用。本发明的成像方法进行可通过给患者服用带有螯合的顺磁离子的本发明的化合物(本发明的对照剂)，然后使用磁共振成像技术扫描患者以获得患者内部区域和/或那区域的任何有病组织的可见图像。本发明的对照剂可用作提供脉管系统、胃肠道、肝、肾、膀胱和心脏以及身体其它区域的图像。患者可以是任何类型的动物、鸟等，虽然通常患者将是人类或通常在实验室的实验中使用的哺乳类，如狗、鼠或小鼠。
在本发明主题中适合于磁共振成像的典型的顺磁离子包括过渡元素、镧系元素(稀土元素)和锕类元素，由于本发明的公开，对本领域熟练技术人员是显而易见的。顺磁元素选自原子序数为21-29、43、44和57至71的元素。优选的元素包括Cr、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu。更优选的元素包括Mn、Gd和Dy。最优选Gd。
按照本发明的方法使用的对照剂的剂量将按照使用的对照剂的准确性质改变。然而优选的是，剂量应该保持低到与获取对照的增大的图像和静脉点滴或服用大丸药所需最低容量一致。用此方法，潜在的毒性降至最小。对大部分MR对照剂合适的剂量将通常在从约0.005至约5.0毫摩尔顺磁金属/Kg体重范围内。优选约0.01至约1.0毫摩尔顺磁金属/Kg体重，更优选约0.025至约0.2毫摩尔顺磁金属/Kg体重。本领域普通技术人员的技术以相对常规的实验就可决定任何具体的MR对照剂对体内或体外应用的最佳剂量。
可以任何方式进行给药，如经静脉、经口、经直肠等，可使用各种剂量形式。给药的有效剂量和给药的具体方式将依据年龄、体重和要被扫描的具体哺乳动物和区域的不同而变化。典型地，剂量以较低水平开始然后增加直到获得所需要的对照增大。通过通常的指导，可以使用上面所描述的数量，考虑到螯合剂和任何靶标部分，较高和较低的剂量也可以采用。螯合剂和顺磁离子的不同结合可用来修饰对照剂的弛豫行为。在进行本发明方法时，对照媒介可单独使用，或与另外的诊断治疗或别的试剂结合。
应用于本发明方法的磁共振成像技术是常规的，例如在下文中描述的D.M.Kean和M.A.Smith，Magnetic Resonance ImagingPrinciples andApplications，(William和Wilkins，Baltimore1986)和Swanson等，见上。成熟的MRI技术包括，但并非限于此，核磁共振(NMR)和电子自旋共振(ESR)。优选的成像模式是NMR。
另外，在MR成像使用中，本发明的化合物可以用来结合位移剂(例如Dy(III))，或弛豫剂(例如Gd(III))，以及它们的混和物(例如Dy(III)与Gd(III))，且由此在磁共振图谱中有应用。
本发明化合物也用作x-射线和超声对照剂，做为成像剂用于核药和用于放射性治疗，以上面描述的进行给药。对于x-射线和超声，化合物可用来螯合重金属如Hf、La、Yb、Dy、Gd和Pb。对核药，化合物可用来螯合放射性金属，尤其是Sc、Fe、Pb、Ga、Y、Bi、Mn、Cu、Cr、Zn、Ge、Mo、Ic、Ru、In、Sn、Sr、Sm、Lu、Sb、W、Re、Po、Ta和Tl的放射性同位素。优选的放射性核素包括44Sr、64Cu、67Cu、111In、212Pb、68Ga、87Y、90Y、153Sm、212Bi、99mTc、177Lu、186Re和188Re。更优选的放射性核素是90Y。这些放射性核素可以是原子的或优选离子的。
用作放射治疗的局部放射敏感剂时，化合物可以螯合放射性金属如上所述以及如上描述的任意地各种重金属和镧系金属(稀土金属)在这种情况下，可以进行重金属和稀土元素的选择使之与伴随的放射的能量吸收谱相匹配，增加俄歇电子、高能量粒子的转换以及第二级放射的出现。
使用在荧光光谱学以及做为测试例如免疫测试标记物时，本发明的化合物可螯合荧光金属离子，它选自原子序数57至71的金属。优选下面的金属离子La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu。Eu是优选的荧光金属离子。
另外，本发明化合物可用作处理重金属中毒例如铁、砷或铅中毒，为了处理重金属中毒，化合物将通常在无螯合离子的情况下单独给药，虽然本领域熟练技术人员知道，在某些金属毒剂处理的应用中，一些钙或别的金属离子可在给药之前加入到化合物的制剂中。在其他情况下，如上所述进行给药。本发明的化合物可用来处理由下列这些金属离子造成的中毒Mg、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Mg、Fe、Eu、Er、Pb、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Tc、Ru、In、Hf、W、Re、Os、Pb、Bi、Dy、Mn、Gd、Hf、La、Yb、Tc、In和As。
另外，本发明的化合物可与金属螯合并做为治疗剂治疗金属的缺乏，如上所述进行给药。可结合至化合物上用于治疗金属缺乏的金属离子包括Mn、Fe、Zn、Co、Ni、Cu、Cr、Mg、Se和Ca。
本发明的药用组合物用本发明的化合物和常规的药用或兽药用的载体或稀释剂加工以用作如此文描述的对照剂，它也可以包括别的传统的试剂，例如稳定剂、抗氧剂、渗透性调节剂、缓冲剂、pH调节剂等。取决于具体的最终用途，药用组合物可以用螯合或非螯合形式的本发明的化合物加工。在某些用途中，优选提供含非螯合形式的本发明化合物的药用组合物且在实际使用之前将金属离子加入到药用组合物中，允许一段时间让金属离子与本发明的化合物螯合。
药用组合物可以是适合注射或输注的形式，该注射或输注可以是直接的，或是在分散于或用生理上可接受的载体媒介如用于注射的水稀释之后。于是，药用组合物可制成常规的给药形式，如粉剂、溶液、悬浮液、分散液等，在生理上可接受的载体媒介中的溶剂分散剂和悬浮剂将是优选的。
药用组合物以完全在现有技术范围内的方式使用生理上可接受的载体或赋形剂制备用于给药。例如，任意地加入药用上可接受的赋形剂可将化合物悬浮或溶解在水介质中，然后消毒得到的溶液或悬浮剂。
非肠道给药形式如静脉溶剂当然应该是无菌的并且没有生理上不可接受的试剂，且应该有较低的渗透性以使不适或给药的其它副作用降至最低点，由此对照媒介应该最好是等渗的或稍微高渗的。合适的赋形剂包括习惯上用来给药非肠道溶液和别的溶液的含水赋形剂，上述非肠道溶液如氯化钠注射液、林格氏注射液、葡萄糖注射液、葡萄糖和氯化钠注射液、乳酸盐化林格氏注射液。上述别的溶液如在下面的杂志中所述的Remington′s Pharmaceutical Sciences，15th ed.，EastonMack PublishingCo.，pp.1405-1412和1461-1487(1975)和The National Formulary XIV，14thed.WashingtonAmerican Pharmaceutical Association(1975)。溶液可包含传统上用于非肠道溶液赋形剂和别的添加剂的防腐剂、抗菌剂、缓冲剂和抗氧剂，非肠道溶液赋形剂和别的添加剂与对照剂是相容的，将不会干涉产品的制造、贮存或使用。
本发明进一步在下面的实施例中描述，这些实施例并非旨在以任何方式限制本发明的范围。实施例实施例1-二环亚己基三胺戊乙酸(DCTPA)(5)的合成A.反-2-N-对甲苯磺酰胺环己基对甲苯磺酸酯(I)在0℃下，向被搅拌的顺-2-氨基环己醇盐酸盐75g(0.49mol，Aldrich化学公司，Milwaukee，Wisconsin)的无水吡啶悬浮液中加入200g(1.05mol)对甲苯磺酰氯。得到的混和物在室温下搅拌48小时，然后倒入冰中(1000g)。搅拌2小时之后，过滤黄色固体，并用水(2×500ml)和乙醇(200ml)洗涤。真空下干燥固体24小时，得到1，为微黄色固体(192g，92％)；mp160-162℃；1H NMR(360MHz，CDCl3)δ7.70(d，4H，J＝7.9，Ar-H)，7.30(d，2H，J＝7.9，Ar-H)，7.23(d，2H，J＝7.9，AR-H)，4.98(d，1H，J＝5.6，NH)，4.24(m，1H，CH-O)，3.12(m，1H，CH-N)，2.43(s，3H，CH3)，2.39(s，3H，CH3)，2.12-1.18(m，8H)；13CNMR(300MHz，CDCl3)δ145.60，143.88，137.97，130.45，130.18，128.44，127.76，81.48，55.65，32.32，31.10，23.32，22.10；HRMS(PK match，LSIMS，CH2Cl2-MeOH)计算值C22H25NO5S2(M＋H)+424.12524，测定值(M＋H)+424.12353.元素分析计算值C22H25NO5S2·H2OC，56.76；H.5.85；N，3.01；测定值C，56.82；H，6.00；N，3.29.
B、N-对甲苯磺酰基环己基氮丙啶(2)于室温下向氢化钠(20g，0.833mol)的无水四氢呋喃(THF)(500ml)悬浮液中加入反-2-N-对甲苯磺酰胺环己基对甲苯磺酸酯1(190g，0.449mol)，在放出氢气停止后，过滤混和物，沉淀物用THF洗涤。蒸发合并的有机溶液给出2，黄色固体(105.5g，94％)mp59-61℃；1H NMR(360MHz，CDCl3)δ7.68(d，2H，J＝8.2，Ar-H)，7.28(d，2H，J＝8.2，Ar-H)，2.92(d，2H，J＝1.0，CH-N)，2.39(s，3H，CH3)，1.74(m，4H，CH2)，1.35(m，2H，CH2)，1.18(m，2H，CH2)；13C NMR(300MHz，CDCl3)δ144.58，130.12，128.09，40.31，23.30，22.10，19.94；HRMS(PK match，LSIMS，CH2Cl2-MeOH)计算值for C13H17NO2S(M＋H)+252.10583，测定值(M＋H)+252.10592.元素分析计算值C13H17NO2S，C，62.12；H，6.82；N，5.57；侧定值C，61.90；H，6.90；N，5.62.
C、二-(N-反-2′-氨基环己基)胺(3A和3B)，向回流的(+/-)-反-1，2-二氨基环己烷(100ml，0.833mol)的无水丙酮(200ml)溶液中缓慢加入35g(0.139mol)的N-对甲苯磺酰环己基氮丙啶2的丙酮溶液(50ml)。加毕，将溶液回流2小时。去除溶剂，多余的1，2-二氨环己烷在真空下蒸馏。得到的油状物用己烷滴定。给出淡黄色固体(43g，84％)，它可用作下一步反应而无需进一步纯化。上述固体(43g)用浓H2SO4(200ml)加热至100-110℃20小时。得到溶液用冰盐浴冷却，在搅拌下缓慢加入乙醚以保持温度在10℃以下。加热更多的乙醚直至再无沉淀产生。过滤沉淀物，在氮气下用乙醚洗涤。灰色的固体重新溶解在少量水中(10ml)，加入浓NaOH(60％)得到碱性溶液。碱性水溶液用乙醚萃取(5×100ml)。干燥并且去除乙醚得到3B和3A的淡黄色固体混和物。混和物用快速色谱(用NH3(g)饱和的CH2Cl2/CH3OH7/3)分离得到化合物3A，9.0g(31％)和化合物3B，2.5g(9％)；
3A，mp104-106℃；1H NMR(360MHz，CDCl3)δ2.26(m，1H)，2.24(m，2H)，1.95(m，1H)，1.63(m，3H)，1.39(m，5H)，1.23-1.06(m，6H)，0.90-0.83(m，2H)；13C NMR(300MHz，CDCl3)，δ60.64，55.97，36.87，32.79，25.86；HRMS(PK match，LSIMS，CH2Cl2-MeOH)calc′d for C12H25N3(M＋H)+212.21267，found(M＋H)+212.21181；3B，mp56-58℃；1H NMR(360MHz，CDCl3)δ2.21(m，2H)，1.96(m，2H)，1.80(m，4H)，1.51(m，6H)，1.09-0.85(m，6H)；13C NMR(300MHz，CDCl3)δ64.59，57.49，35.40，34.93，26.19，25.51；HRMS(PK match，LSIMS，CH2Cl2-MeOH)计算值-C12H25N3(M＋H)+212.21267，测定值(M＋H)+212.21282.
D、叔-丁基二环亚己基三胺戊乙酸(叔丁基DCTPA)(4)二环亚己基三胺3A(18.5g，87.6mmol)，溴乙酸叔丁基酯(100ml，615mmol)，无水碳酸钾(67g，613mmol)和分子筛(4，60g)在无水丙酮(500ml)中的混和物于50℃下搅拌35小时，滤除沉淀物，溶液在真空下蒸发去溶剂和多余的溴乙酸叔丁基酯。得到的油状物溶解在异丙醇中，溶液保持在-18℃至-20℃。二天之后收集白色晶体并用异丙醇洗涤得到4 15.8g，母液冷却至-20℃，一星期之后，获得第二批4 15.7g。总共31.5g(46％)；mp106-107.5℃；1H NMR(360MHz，CDCl3)δ3.50-3.61(m，10H)，2.71(m，2H，CH-N)，2.54(m，2H，CH-N)，2.04(m，4H)，1.61(m，4H)，1.46(s，49H，CH3)，1.19-1.05(m，8H)；13C NMR(300MHz，CDCl3)δ173.96，172.47，80.59，80.17，65.73，64.31，54.05，47.58，31.98，29.81，28.75，26.47；HRMS(PK match，LSIMS，CH2Cl2-MeOH)计算值C42H72N2O10(M＋H)+782.55307，测定值(M＋H)+782.55664.
E、二环亚己基三胺戊乙酸(DCTPA)(5)4(15.0g，19mmol)在三氟乙酸(TFA)(20ml)中搅拌15小时。蒸发TFA，在真空下干燥得到油状物，油状物用己烷滴定得到白色固体(15.3g)。此粗产物的元素分析表明它含约2至3当量的TFA。按下面的方式进行粗产品的纯化水(3ml)中粗产品(1.5g)用饱和Ba(OH)2中和至pH8，保温30分钟。过滤淤浆并用水洗涤。沉淀物用水(5ml)悬浮，pH用20％H2SO4调至2。悬浮液在80℃搅拌过夜(用Ba(OH)2水溶液/稀硫酸pH调至2)。过滤沉淀物，将含水的溶液蒸发干燥得到5黄色固体(0.75g，80％)mp170℃(dec.)；1H NMR(360MHz，DMSO-d6)δ3.78(d，1H，J＝48.6，N-CH-CO)，3.73(d，1H，J＝48.6，N-CH-CO).3.62(d，4H，J＝41.8，N-CH-CO)，3.56(d，4H，J＝41.8，N-CH-CO)，3.17(m，2H)，2.87(m，2H)，2.33(m，2H)，1.61(m，4H)，1.31-1.12(m，8H)；13C NMR(360MHz，DMSO-d6)δ178.46，176.17，71.40，69.03，53.32，34.66，32.61，32.55，30.51，30.35.HRMS(PK match，LSIMS，MeOH/DMSO)计算值C22H35N3O10(M＋H)+502.24007，测定值(M＋H)+502.24077；元素分析计算值·C22H35N3O10·H2OC，50.86；H，7.18，C，8.09；测定值C，51.29；C，7.12，H，8.12.实施例2DCTPA的Gd复合物(6)将上述粗产品(DCTPA(5)-TFA盐)3g溶解在异丙醇(10ml)中，并通过将气态氨通入溶液冒泡15分钟的方式用无水氨气(过量)饱和上述溶液。过滤得到的白色沉淀物，并用异丙醇洗涤。将得到的白色粉末(3.1g)溶解在蒸馏水中(5ml)。将硝酸钆(2.5g)的去离子水(5ml)溶液加入到上述含水溶液中。反应用PAR(4-(2-吡啶偶氮)间苯二酚)监测。当PAR试剂指示有未螯合的Gd3+出现时，停止加入硝酸钆。加毕，用氢氧化铵/硝酸调节溶液pH至7加入丙酮至溶液变混浊，将悬浮液冷却至4℃。二天之后，过滤得到的白色沉淀物，并用丙酮洗涤。白色固体(6)于80℃真空下干燥两天，得到淡黄色固体(3.10g，71％)mp220℃(分解点)元素分析计算值C22H38N5O10Gd·3H2OC，35.52；H，5.96；N，9.41；Gd，21.14；测定位C，35.41；H，6.04；N，9.16；Gd，20.98；实施例3-二环亚己基三胺戊乙酸异构体的合成(DCTPA′)(8)A.叔丁基DCTPA′(I)二环亚己基三胺3B(7.8g，37mmol)溴乙酸叔丁基酯(40ml，246mmol)，碳酸钾(25.5g)，分子筛(4，20g)于无水乙腈中的混和物于50℃搅拌2天。用上述实施例1D部分的叔丁基DCTPA4的合成的相同步骤得到7，为白色固体(22g，76％)mp107-109℃.1H NMR(360MHz，CDCl3)δ3.64-3.51(m，10H，CH2)，2.75(m，2H)，2.57(m，2H)，2.08(m，4H)，1.63(m，4H)，1.47，1.45(2s，49H，CH3)，1.23-1.08(m，8H)13C NMR(300MHz，CDCl3)δ172.86，170.28，66.23，63.23，47.96，29.04，27.10，27.03，25.05，24.89.HRMS(PKmatch，LSIMS，CH2Cl2-MeOH)计算值C42H72N2O10(M＋H)+782.545307，测定值(M＋H)+782.54987.
B、DCTPA′(8)用上述实施例1E部分的DCTPA的合成的相同步骤得到DCTPA′8产率80％，mp178℃
1HNMR(360MHz，DMSO-d6)δ3.76(d，1H，J＝65.1)，3.71(d，1H，J＝65.8)，3.61(d，4H，J＝44.5)，3.56(d，4H，J＝44.5)，3.15(m，2H)，2.86(m，2H)，2.30m，2H)，2.09(m，2H)，1.61(m，4H)，1.30-1.08m；13C NMR(DMSO-d6)δ172.92，170.17，68.22，63.20346.97 28.27 26.77，24.90，24.66；HRMS(PK match，LSIMS，MeOH/DMSO)计算值C22H35N3O10(M＋H)+502.2.4007，测定值(M＋H)+502.23841；元素分析计算值C22H35N5O10C，52.67，H，7.03，N，8.33；测定值C，52.48；H，7.01；N，8.33.实施例4.DCTPA′的Gd复合物(9)用上述实验例2的步骤制备DCTPA′的Gd复合物(9)，mp230℃(分解)。实施例5用DCTPA-Gd复合物(6)的成像研究来自实施例2的DCTPA-Gd的复合物(6)用在兔子的磁共振成像研究中。以三个剂量(10，30和100mmol/Kg)在1.5T下使用大量的Ti加权(Ti-Weighted)磁共振序列(TR400、TE12mSec)来研究DCTPA-Gd的复合物(6)。每一种剂量用一只兔子进行实验。在成像阶段麻醉兔子，成像期在给药6之前、给药6之后15分钟，30分钟，60分钟和24小时。
对于肝的成像，在10μM/Kg的剂量下，视觉和定量的增大不清楚。但在30μM/Kg的剂量下，肝的视觉和定量的增大是令人满意的。在100μM/Kg的剂量下，肝的视觉和定量的增大也是令人满意的。(6)从肝消除要24小时完成。肾皮质和肾髓的成像表明了相似的结果，用6的10μM/Kg剂量产生的结果不如30μM/Kg或100μM/Kg剂量令人满意。
权利要求
1.式I的化合物 其中Z1和Z2各自代表完成单环或多环碳环或杂环环系统所必需的原子，所述Z1和Z2分别任意由R6和R7取代；R1、R2、R3和R4各自是羧烷基(C1-C2)；-(CH2)n-C(＝O)-NH-R8或-(CH2)n-C(＝O)-O-R8，R5是羧烷基(C1-C2)，R6和R7分别是卤素、苄基或苄氧基，所述的苄基或苄氧基任意地由-个、二个或三个取代基取代，取代基由氨基，异氰酸基(-N＝C＝O)，异硫氰酸基(-N＝C＝S)，-NH-C(＝O)-X或-NH-C(＝S)-X中选择；R8是烷基(C1-C20)，-(CH2)m-Ar或C1-C20的多羟基烷基；n是1或2；m是1至15；X是靶标部分；Ar是任意由一个、二个或三个取代基取代的苯基，取代基由氨基、酰氨基、羟基、烷基(C1-C5)和卤素中选择。
2.如权利要求1所述的化合物，其中Z1和Z2各代表完成单双或三环碳环或杂环系统的所必需的原子。
3.如权利要求1或2所述的化合物，其中Z1和Z2各代表完成单环碳环或杂环环系统所必需的原子。
4.如权利要求1至3中任一权利要求所述的化合物，其中Z1和Z2代表完成不同的碳环或杂环环系统所必需的原子。
5.如权利要求1至3中任一权利要求所述的化合物，其中Z1和Z2各代表完成相同的碳环或杂环环系统所必需的原子。
6.如上述任一权利要求所述的化合物，其中Z1和Z2各自代表完成环己烷环所必须的原子。
7.如上述任一权利要求所述的化合物，其中R1、R2、R3和R4各自为羧烷基C1-C2。
8.如上述任一权利要求所述的化合物，其中R1、R2、R3和R4各个是羧甲基。
9.如上述任一权利要求所述的化合物，其中R5是羧甲基。
10.如上述任一权利要求所述的化合物，其中R6和R7分别是卤素、取代的苄基或取代的苄氧基。
11.如上述任一权利要求所述的化合物是所述化合物的金属离子螯合物。
12.如权利要求11所述的化合物，其中所述的金属是顺磁金属。
13.如权利要求12所述的化合物，其中所述顺磁金属是Cr、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu。
14.如权利要求12或13所述的化合物，其中所述的顺磁金属是Gd。
15.药用组合物，包括如权利要求1至14中任一权利要求所述的化合物以及至少一种药用可接受的载体或稀释剂。
16.制备如权利要求1至14中任一权利要求所述的化合物的方法，所述的方法包括下面步骤之一或更多(a)使式II的化合物 (其中Z1、Z2、R6和R7如权利要求1至14中任一权利要求所定义的或是它们的保护基衍生物；Y代表H或烷基，芳烷基或芳磺酰基基团；R代表H或保护基基团)，与式III的化合物反应并且L-R5(III)如果必要，顺序排除使用的任何保护基基团；(b).将式IV的化合物 (其中Z1、Z2、R6、R7和Y如上所定义)转变成式V的化合物 (其中Z1、Z2、R6和R7如上定义)，随后与如上所定义的式III的化合物反应，如必要顺序排除使用的任何保护基基团；(c)使式VI的化合物 (其中Z1、Z2、R6和R7如上定义)与如上定义的式III的化合物反应，如必要，顺序去除使用的任何保护基基团；(d)将式I的化合物转换成螯合复合物。
17.如权利要求1至14中任一权利要求所述的化合物用于诊断试剂的制备的应用，所述诊断试剂用于在人类或非人类动物体实施的图像产生方法。
18.产生人类或非人类动物体图像的方法，该方法包括给所述的患者给药权利要求17所述的诊断试剂然后产生所述患者至少一部分的图像。
全文摘要
本发明提供了结构式(I)的化合物，其中Z
文档编号C07F15/00GK1146197SQ95192538
公开日1997年3月26日 申请日期1995年4月12日 优先权日1994年4月13日
发明者C·R·伊利, T·J·考菲尔德, J·L·通纳, P·郭, D·L·拉德 申请人:尼科梅德成像有限公司