Brevet FR2644785A1 — publié le 19900928

La présente invention concerne de nouveaux -ligands cycliques azotés et des complexes métalliques formés par ces ligands, les applications de ces com- plexes en imagerie par résonance magnétique, en radio- logie par rayons X et comme agents de déplacement chi- mique in vivo. L invention concerne également un procédé de préparation de ces ligands. L'invention a ainsi pour objet des ligands de formule I R -N-X-N-R A B I f r- n R1ND-N-R B dans laquelle A représente un groupe alkylène linéaire ou ramifié en C - C5 B représente un groupe alkylène linéaire ou ramifié en C2-C5., n est égal à O ou 1, D est choisi parmi un groupe alkylène linéaire ou ramifié en C 2-C5 et un groupe X, X étant choisi parmi les groupes R3 R3 R3 R3 -C ir-il1 I ir--il I -c. -"'CH-, -CH-, '-CH- H R3 A R3 -CH CH-- R3 R3 et -CH! IlCH \S/ dans lesquels R3 est choisi parmi un atome d'hydrogène et un groupe alkyle en C1 -C31 R est choisi parmi les groupes -CH2-COOH et 1 2 -CH2-PO3H2, et R2 est choisi parmi un atome d'hydrogène, un groupe alkyle en C1-C20, hydroxyalkyle en C2-C et un groupe R 1 tel que défini précédemment. Un groupe de ligands préférés est constitué par les composés de formule I dans laquelle A et B sont identiques et choisis parmi les groupes éthy. lène et n-propylène, n est égal à 1, X et D sont identiques et choisis parmi les groupes R R R,- R 31 et 3 3 -CH CH- -CH j- H- N R3 étant choisi parmi un atome d'hydrogène et le grou- pe mnt'y:io, a t R1 et R rprés2entent le groupe 220i 2 -CH2C02H. Un autre groupe de ligands préférés est constitué par les composés de formule I dans laquelle A et 6 sont identiques et choisis parmi les groupes éthylène et n-propylène, n est égal à 0, X est choisi parmi les groupes R3 13 et -CH n CH- et E N R3 étant choisi parmi un atome d'hydrogène et le groupe méthyle, et Rl et R2 représentent le groupe -CH2CO 2H Parmi les ligands préférés, on trouve ceux ayant les formules suivantes 2H3C' ' A C H3 C3 1120C--\ HC3 CH-0 N IX CO2 112JC-\y'N2 c IN N) N_ 2oC/ \, { J -CO , ri-o 1.O H200CJ XQJ LCOJ LCO2H 112OC\V \ ( C02H (N N 1120C 7\ C(211et N N H20CJ \-CO211 , i H20C \ C02H CO 2H Les ligands de formule I peuvent être pré- parés par réaction d'une mole de polyamine de formule générale II 4- HN-X-NH l l - A B HN[D-NH dans laquelle A, B, D, X et n sont tels que définis précédemment avec soit 4 moles d'un composé de formule III Y-CH -C0 H dans laquelle Y est un groupe labile tel qu un atome de chlore, de brome ou d'iode ou un groupe mésyloxy ou tosyloxy, en présence de soude ou de potasse quand R1 et R2 signifient -CH2CO2H, ou 4 moles de formaldéhyde en présence d'acide phosphonique quand R1 et R2 signi- fient -CH2PO3H2, - soit 3 moles d'un composé cde formule IlT tel que décrit ci-dessus en présence de soude ou de potasse quand R1 représente CH2Co 2H, ou 3 moles de i 2 2 fcrmald1hyde ou l'acide phosphonique quand R1 repré- sente -CH2PO3H2, puis éventuellement une mole d'un composé de formule IV Y-R2 dans laquelle Y est tel que défini précédemment et R2 est choisi parmi un groupe alkyle en C -C2 et un alkyle en0-20etu groupe hydroxyalkyle en C2-C4 Les polyamines cycliques de formule II peuvent être préparés par a) cyclisation comme décrit par S.M. Nelson, Pure and - Appl. Chem., 52, 2461-2476 (1980), par Fenton, Pure and Appl. Chem. 58, 1437-1444 (1986), par Khalil, K. Abid et al. dans Inorganica Chemica Acta, 82 (1984), 223-226 et par K.F. Dancey et al. dans Synthetic communications, 16 (7), 795-801 (1986), des composés dicarbonylés de formule V R 3 R3 O:C-X -C:O X' étant choisi parmi les groupes et 49 ^ et R3 étant tel que défini précedemment avec des polyamines de formule VI NH -A-NH 2 2 et VII NH2-B-NH2 ou avec une polyamine de formule VIII NH2-A-NH-B-NH2 A et B étant tels que définis précédemment, et b) réduction de la base de Schiff ainsi obtenue au moyen d un réducteur métallique tel que Na BH4 dans un solvant approprié tel que le méthanol pour obtenir les ligands de formule II. La réaction de cyclisation se déroule en présence éventuellement d'un cation métallique appro- prié à la "cyclisation assistée par un métal", le métal étant choisi parmi les métaux de transition, les lanthanides, le baryum, le calcium et le strontium auquel cas, on élimine le cation métallique après la cyclisation au moyen d'un cimpost choisi parmi HBr KCN et H2S Les composés de formule II peuvent également êetre prépares comme décrit dans "Darstellung und Komplexbildung von Polyazacycloakan essig-sàure".' H. Stetter et- ai., Tetrahedron, vol. 37, pp-. 767 à 772, 1981 par cyclisation d'un composé de formule IX R3 -R3 CH-X -CH y y Y étant un groupe labile choisi parmi le chlore, le brome, l'iode, le groupe tosyloxy ou mésyloxy obtenus à partir des alcools correspondants avec un polysulfonamide de formule X: Ts-NH NH-Ts i I A B [r$ n Ts-N{D -N-Ts dans laquelle Ts est un groupe tosyle et A, D, B et n sont tels que définis précédemment en présence d'une base appropriée choisie parmi NaH, MeONa, EtONa et Cs2CO3 dans un solvant approprié tels que le diméthyl- formamide et le diméthylacétamide ou autres solvants aprotiques ou en présence d'un catalyseur de transfert de phase dans les conditions de transfert de phase connus de l'état de la technique. - La présente invention a en outre pour objet des complexes formés par les ligands de formule I avec des ions métalliques choisis parmi les ions des lan- thanides, les ions des métaux de transition, le baryum et le bismuth, ainsi que les sels de ces complexes avec des bases minérales ou organiques phar- maceutiquement acceptables ou des aminoacides basi- ques. Dans ces complexes, les ions métalliques sont de préférence le gadolinium, le dysprosium, le fer (Fe 3+) et le manganèse (Mn 2+). Comme exemples de sels on peut citer ceux formés avec l'hydroxyde de sodium, la N-méthylgl.uca- mine, la diéthanolamine, la lysine et l'arginine. Les complexes peuvent être obtenus par réaction des ligands avec un sel ou un oxyde des métaux dans un solvant aqueux et éventuellement neu- tralisation pour former un sel. Il va de soi que la présente invention en- globe non seulement les ligands de formule I et les complexes précédemment définis sous forme de mélange racémique mais également les stéréoisomères de ces ligands et complexes. Les complexes selon l'invention formés par les ligands de formule I avec des ions paramagnétiques et leurs sels avec des bases pharmaceutiquement accep- tables peuvent être utilisés comme agent de contraste en imagerie par résonance magnétique et, comme agent de déplacement chimique en spectroscopie in vivo. Pour l'application en imagerie par résonance magnétique on préfère en particulier les complexes formés avec les ions des métaux suivants: Gd, Dy, Mn et Fe, et pour l'application en spectroscopie in vivo, on préfère en particulier les complexes formés avec les ions des métaux suivants: Eu, Dy, Pr et Yb. Les complexes selon l'invention formés par des ligands de formule I avec des ions des lanthanldes ou des ions des métaux de transition, le baryum et le bismuth et leurs sels avec des bases pharmaceutique- ment acceptables peuvent etre utilisés comme produits de contraste en radiographie par rayons X. A cet effet,. on préfère en particulier les complexes formés avec les ions des métaux suivants Gd, Er, Dy, Tb. Ce, La, Bi et Ba. La présente invention a en conséquence éga- lement pour objet une composition de diagnostic admi- nistrable à l'homme caractérisé en 'ce qu'elle comprend au moins un complexe formé par un ligand de formule I selon la revendication 1 avec des ions métalliques choisis parmi les ions des lanthanides, les ions des métaux de transition, le baryum et le bismuth ainsi que les sels de ces complexes avec des bases minéra- les, ou organiques, pharmaceutiquement acceptables ou des aminoacides basiques. Ces compositions peuvent être constituées notamment par des solutions dans un solvant aqueux physiologiquement acceptable d'un complexe selon l'invention. Les compositions de diagnostic selon l'in- vention peuvent être administrées: - par voie parentérale dont la voie intra- veineuse, la voie intra-artérielle, la voie intra- lymphatique, la voie sous cutanée - par voie orale - par voie sousarachnoidienne - par voie intrabronchique sous forme d'aé- rosol. En imagerie par résonance magnétique, les doses sont très variables selon les voies d'adminis- tration. Pour la voie intraveineuse ou intra-arté- rielle, la dose est d'environ 0,01 à 2 mM/kg. Pour la voie orale cette dose peut aller jusqu'à 10 mM/kg. Pour les autres voiles d'administration, les doses utiles sont généralement inférieures à 1 mM/kg et même généralement.pour la voie sousarachnoidienne inférieure à 0,05 mM/kg. Dans l'utilisation comme agents de déplace- ment chimique pour la spectroscopie in vivo et comme agent de contraste en radiologie par rayons X les doses sont les mêmes, sauf par voie intraveineuse ou intra-artérielle o les doses peuvent être de 0,2 à 5 mM/kg. Les exemples suivants illustrent la prépa- ration des composés selon la présente demande. Dans ces exemples: - Les spectres RMN ont été réalisés sur un appareil Varian EM 360 à 60 MHz avec le TMs comme référence interne. Exemple ?: Préparation du composé de formule: GNH HN (, 4HBr NH HN A une solution de diformyl pyridine (4,05g, 0,03 mole) et de BaCl 2,2H20 (3,669g, 0,015 mole) dans cm de rnmthanol, est ajoutée goutte à goutte, une solution de 1,2-dlamino-éthane (0,03 mole) dans 20 cm de méthanol, le milieu réactionnel est chauffé à reflux pendant 3 heures. Après refroidissement de la solution à 0'C. une première portion de NaBH -(0,08 mole) est ajoutée lentement, une seconde addition de.NaBH4 (0,04 mole) est effectuée 30 minutes après. Le milieu réactionnel est agité pendant 1 heure 30 à température ambiante, concentré à sec et extrait avec CHCl3. L'huile obtenue après évaporation est re- cristallisée dans le méthanol sous forme de tétra- bromhydrate. Rendement = 7,8 g (80%.) RMN dans D20: 7,34 ppm (triplet, J 8 Hz), 6,87 ppm (doublet, 3 J 8 Hz), 3,95 ppm (singulet), 3,24 ppm (singulet). Exemple 2: Préparation du composé de formule: H20C-- | C02H (N N kN NJ 2 H20CJ | N \CO2É - A une suspension.de 1 (4,77 9, 0,007 mole) dans 10 cm d eau, on ajoute une solution de-soude (1,17 9 dans 3 cm d H 0) en maintenant la température à 25'C. On ajoute ensuite 15,28 g d'acide bromac- i1 tique, 9,53 g de 1 et une solution de soude (6,75 g dans 17 cm d'H20) alternativement par petites por- tions. sur une période d'une heure. La température est maintenue endessous de 60'C. Apres l'addition, le milieu réactionnel est ajusté à pH = 8,5 par addition de soude (4,5 g dans 10 cm d'H20) et maintenu à 45'C pendant 36 heures. Le milieu réactionnel est ensuite ajusté à pH = 3 par addition de HBr puis chromatographié sur résine (Dowex 50 x 4 - 400). Apres lavage à l'eau de la résine, le pro- duit est élué avec une solution d'ammoniaque 0,5 M. Les fractions contenant le produit. sont ajustées à pH2 par addition de HCl concentré et évaporées à sec. 15,4 g de produit sont récupérés avec un rendement de 94%. H RMN dans D20: 7,54 ppm (triplet. J = 8 Hz), 7,04 ppm (doublet J = 8 Hz), 4,02 ppm (singulet), 3,15 ppm (singulet), 2,98 ppm (singulet) Exemple 3: Préparation du sel de sodium du complexe Gd3 du composé de formule 2. O\,32 -20 4 lfCO2 Gd3+,Na 3 20Cl C02- o43 On chauffe reflux pendant heures une On chauffe à reflux pendant 4 heures une suspension de 0,3625 g de Gd203 et de 1,557 g du com- 3 2 3 posé 2 dans 10 cm de H20. Après refroidissement à température ambiante, la solution limpide est neutra- lisée par addition de soude jusqu'à pH 7,2. Par addi- tion d'acétone (150-cm), on récupère 1,2g d'un solide blanc. Le complexe obtenu est recristallisé par dis- solution dans un mélange eau/éthanol (40/60) et addi- tion d'acétone. Analyse élémentaire - Calculé pour NaGdC 26H31N6085: C 41,95; H 4,17; N 11,29; Gd 21,14. Trouvé: C 42,15; H 4,30; N 11,25; Gd 20,47. REVENDICATIONS 1.Ligands de formule R1 -N-X-N-R2 n A B R1N-N-R dans laquelle A représente un groupe alkyléne linéaire ou ramifié en C2- C5, B représente un groupe alkyléne linéaire ou ramifié en C2-C5, n est égal à 0 ou 1, D est choisi parmi un groupe alkylène linéaire ou ra- mifié en C2-C5 et un groupe X, X étant choisi parmi les groupes R3 R3 R3 R3 I I Il- l I ir- il-I CH-\O- -,CH- -CH-/ -H- C W H R3_ /R3 -CH \^ CH-' et R3 R3 -CH-Y -/l - dans lesquels R3 est choisi parmi un atome d'hydrogène et un groupe alkyle en C1-C3 R1 est choisi parmi les groupes -CH2-COOH et -CH2-PO3H2. et R est choisi parmi un atome d'hydrogène, un groupe alkyle en C1C20 hydroxyalkyle en C2-C4 et un groupe aikyle en C1-C20 hydroxyalkyle en C2C et un groupe R1 tel que défini précédemment. 2. Composes selon la revendication i dans laquelle A et B sont identiques et choisis parmi les groupes'éthylène et n-propyléne-, n est égal à 1, X et 0 sont identiques et choisis parmi les groupes R R R3 1 -R3 i3 13 et i - -CH CEI- -CH N R étant choisi parmi un atome d'hydrogène et le groupe méthyle, et R1 et R2 représentent le groupe -CH2-CO 2H. 3. Composés selon la revendication 1 dans laquelle A et B sont identiques et choisis parmi les groupes éthylène et n-propylène, n est égal à O, X est choisi parmi les groupes R3R R 3 R -CH -/ CH- et _ CH- R étant choisi parmi un atome d'hydrogène et le groupe méthyle, et R1 et R2 représentent le groupe -CH2-COzH. 4. Composé selon la revendication 1 dans laquelle A et B représentent un groupe -CH 2-CH2-, n = 1, X et D représentent un groupe -CH2 NfCH2-'C 3 0 t et R1 et R2 représentent un groupe -CH2-COOH. 5. Procédé de préparation d'un composé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on fait réagir une polyamine cyclique de formule II HN-X-NH i I A B 1r n HNtD-NH dans laquelle A, B, D, X et n ont la signification donnée à la revendication 1 !0 avec un composé de formule III Y-CH -COOH dans laquelle Y est un groupe labile en présence de NaOH ou de KOH quand R a la signification -CH2-COOH 1 2 ou avec le formaldéhyde en présence d'acide phospho- nique quand R1 a la signification -CH2-PO3H2, et éventuellement un composé de formule IV Y-R dans laquelle Y est un groupe labile et R2 est choisi parmi un groupe alkyle en C1-C20 et un groupe hydro- xyalkyle en C2-C4. 6. Complexes formés par des ligands de for- mule I selon la revendication 1, avec des ions métal- liques choisis parmi les ions des lanthanides, les ions des métaux de transition, l'ion baryum et l'ion bismuth ainsi que les sels de ces complexes avec des bases minérales ou organiques pharmaceutiquement acceptables ou des aminoacides basiques. 7. Complexes selon la revendication 6, dans lesquels l'ion métallique est choisi parmi le gado- linium, l'europium, le dysprosium, le fer (Fe3+)., le manganèse (Mn 2+), et le baryum. 8. Composition de diagnostic administrable à l homme, caractérisée en ce qu elle comprend au moirs un complexe selon l'une-quelconque des -revendications 6 et 7. 9. Composition selon la revendication 8, constituée par une solution dans un solvant aqueux du complexe.