ДИМЕРНЫЕ КОНТРАСТНЫЕ СРЕДСТВА
DIMERIC CONTRAST AGENTS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области диагностической визуализации и к новым контрастным средствам, обладающим усовершенствованной релаксивностью. Более конкретно, оно относится к димерным макроциклам, способным хелатировать парамагнитные ионы металла, их хелатированным комплексам с ионами металла и их использованию в качестве контрастных средств в магнитно-резонансной визуализации (MRI).
Уровень техники
Магнитно-резонансная визуализация (MRI) представляет собой известный способ диагностической визуализации, все более используемый в клинической диагностике для растущего числа показаний.
Неоспоримый успех этого способа определяют те преимущества, которые он дает, в том числе превосходное временное и пространственное разрешение, выдающаяся способность дифференцировать мягкие ткани и его безопасность благодаря его неинвазивности и отсутствию любого ионизирующего излучения, в отличие, например, от рентгеновской визуализации, PET и SPECT.
При MRI визуализации контраст в основном обусловлен различиями, существующими во времени продольной T1 и поперечной T2 релаксации протонов воды в различных органах и тканях организма, что делает возможной регистрацию in vivo трехмерных изображений высокого разрешения для распределения воды.
Интенсивность сигнала, регистрируемого при MRI визуализации, обусловлена, по существу, локальным значением скорости продольной релаксации 1/T1 и поперечной скоростью 1/T2 для протонов воды, и возрастает с увеличением значения 1/T1 (скорости продольной релаксации протонов воды) и снижается при увеличении 1/T2. Другими словами, чем короче T1, тем выше интенсивность регистрируемого сигнала при MRI и тем лучше диагностическое изображение.
Большому распространению медицинской MRI дополнительно способствовала разработка класса соединений, MRI контрастных средств, которые действуют, вызывая существенную вариацию в скоростях релаксации близлежащих протонов воды в тканях/органах/текучих веществах, в которых они распределяются, таким образом добавляя релевантную физиологическую информацию к впечатляющему анатомическому разрешению, обычно достигаемому на MRI изображениях без контрастирования.
2
8
3+
Контрастные средства, используемые в способе визуализации MRI, обычно включают парамагнитный ион металла, который образует комплекс с циклическим или ациклическим хелатирующим лигандом, более часто полиаминополикарбоксильным хелатором. Наиболее важный класс MRI контрастных средств представляют хелаты Gd(III), которые в настоящее время используют приблизительно в 1/3 клинических исследований. В действительности, Gd(III) является высоко парамагнитным, имея семь неспаренных электронов и длительное время электронной релаксации, что делает его превосходным кандидатом на релаксационное средство. С другой стороны, свободный ион металла [Gd(HO)] чрезвычайно токсичен для живого организма, даже в низких дозах (10-20 мкмоль/кг). Таким образом, чтобы рассматривать его в качестве потенциально полезного MRI контрастного средства, комплекс Gd(III) должен демонстрировать высокую термодинамическую (и, возможно, кинетическую) стабильность для того, чтобы препятствовать высвобождению токсичного иона металла.
1p
2p
-1
-1
Предпочтительное MRI контрастное средство, кроме того, должно демонстрировать оптимальную релаксивность. Релаксивность (r, r), выражаемая в мМс и обычно измеряемая при 298 K и 20 МГц (приблизительно 0,5 Тл), представляет собой внутреннее свойство парамагнитного комплекса, которое характеризует его способность увеличивать скорость ядерной магнитной релаксации, продольной (1/T1) и поперечной (1/T2), соответственно, винициальных протонов воды и, таким образом, его эффект в качестве усиливающего MRI контраст средства. Вообще говоря, чем выше релаксивность MRI контрастного средства, тем больше его способность усиливать контраст и сильнее контраст, предоставляемый на регистрируемых MRI изображениях.
В данной области известно множество комплексов парамагнитных ионов металла (см., например: Caravan P. et al. Chem. Rev. 1999, 99, 2293-2352 и US 4647447, US 4885363; US 4916246; US 5132409; US 6149890; и US 5980864).
Димерные комплексы раскрыты, например, в US 5277895, DE10117242 и DE19849465.
3+
3+
3+
3+
3+
Примеры коммерчески доступных MRI контрастных средств включают комплексное соединение иона Gd с лигандом DTPA, представленное на рынке в виде MAGNEVIST; Gd комплекс лиганда DTPA-BMA, представленный на рынке в виде OMNISCAN; Gd комплекс BOPTA, известный как гадобената димеглумин и представленный на рынке в виде MultiHance™; Gd комплекс лиганда DOTA, представленный на рынке в виде DOTAREM; Gd комплекс гидроксилированного тетраазамакроциклического лиганда, известного как HPDO3A, длительное время представленный на рынке в виде ProHance, и соответствующее ему бутилтриоловое производное, известное как Gadobutrol и представленное на рынке в виде Gadavist. Все вышеуказанные контрастные средства содержат одно хелатирующее звено и представляют собой неспецифические средства (NSA), разработанные для общего использования.
Несмотря на то, что известные соединения в целом обеспечивают качество визуализации, способное отвечать и соответствовать текущим потребностям радиологов, что ведет к точной и подробной диагностической информации, тем не менее все еще сохраняется потребность в новых соединениях с усовершенствованными признаками контрастной визуализации, такими как увеличенная релаксивность.
В частности, соединения с усовершенствованной релаксивностью могут снижать необходимую дозу парамагнитного контрастного средства и, возможно, уменьшать время регистрации в процессе визуализации.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение в целом относится к новым макроциклическим хелатирующим лигандам, которые можно использовать для получения парамагнитных комплексов, обладающих особенно благоприятными характеристиками, среди прочего, в отношении усовершенствованной релаксивность.
Вообще говоря, аспект настоящего изобретения относится к новым димерным лигандам, содержащим два тетраазамакроцикла с гидроксилированным остатком на атоме азота хелатирующего каркаса, которые связаны друг с другом через аминогруппу(ы).
3+
Изобретение дополнительно относится к соответствующим хелатированным комплексам указанных хелатирующих лигандов с парамагнитным ионом металла и, в частности, с Gd, или его физиологически приемлемой соли.
Дополнительный аспект изобретения относится к использованию таких хелатированных комплексов в качестве контрастных средств, в частности, для диагностической визуализации органа или ткани организма человека или животного с использованием MRI способа.
В дополнительном аспекте изобретение относится к процессу изготовления для получения предоставленных лигандов, их комплексных соединений с парамагнитным ионом металла и их фармацевтически приемлемой соли и их использованию при получении диагностического средства.
По другому аспекту, изобретение относится к фармацевтически приемлемой композиции, содержащей по меньшей мере одно парамагнитное комплексное соединение по изобретению или его фармацевтическую соль, в смеси с одним или несколькими физиологически приемлемыми носителями или эксципиентами. Указанные композиции можно использовать, в частности, в качестве MRI контрастного вещества, чтобы предоставлять диагностически полезные изображения органов или тканей организма человека или животного.
Следовательно, в другом аспекте настоящее изобретение относится к способу диагностической визуализации органа, ткани или области организма с использованием MRI способа, который включает использование эффективной дозы соединения по изобретению.
Подробное описание изобретения
Целью настоящего изобретения являются хелатирующие лиганды формулы (I)
где:
1
R представляет собой -CH(R)-COOH, где:
1
1
3
1
3
1
3
R представляет собой H или C-C алкильную цепь, которую необязательно замещают с помощью C-C алкоксильной или C-C гидроксиалкоксильной группы;
n представляет собой 1 или 2;
2
1
5
1
8
2
s
3
5
12
R выбирают из группы, состоящей из: арильного кольца; циклоалкильного кольца; C-C алкила, замещенного с помощью одной или нескольких C-C гидроксиалкоксильных групп или циклоалкильного кольца; группы формулы -(CH)CH(R)-G; и C-C гидроксиалкила, содержащего по меньшей мере 2 гидроксильные группы;
где
s представляет собой 0, 1 или 2;
4
2
5
4
G представляет собой группу, выбранную из -PO(OR), -PO(R)(OR) и -COOH;
3
R представляет собой H или арилалкилен или циклоалкилалкилен, имеющий от 1 вплоть до 3 атомов углерода в цепи алкилена;
4
1
5
R независимо друг от друга представляют собой H или C-C алкил;
5
1
5
R представляет собой арильное или циклоалкильное кольцо, или C-C алкил, который необязательно замещают с помощью арильного или циклоалкильного кольца; и
1
6
2
1
3
1
3
L представляет собой C-C алкилен, необязательно прерываемый одной или несколькими -N(R')- группами и необязательно замещенный одной или несколькими группами заместителей, выбранными из гидроксила, C-C алкокси и C-C гидроксиалкокси, где
2
2
R' независимо представляет собой то, что определено для R.
1
Предпочтительно в вышеуказанных соединениях формулы (I) R представляет собой H.
1
12
1
3
1
6
5
7
В настоящем описании и пока иное не предоставлено, значение выражения «алкил» включает любую линейную или разветвленную углеводородную цепь, предпочтительно содержащую вплоть до 12 атомов углерода. В частности, значение «C-C алкила» включает линейную или разветвленную цепь, содержащую от 1 до 12 атомов углерода, например: метил, этил, пропил, изопропил, бутил, изобутил, трет-бутил, пентил, изопентил, трет-пентил, гексил, изогексил, гептил, изогептил, октил и т. п. Аналогичным образом, значение термина «C-C алкил» включает линейную или разветвленную цепь, содержащую от 1 до 3 атомов углерода, такую как, например, метил, этил, пропил и изопропил; значение термина «C-C алкил» включает линейную или разветвленную цепь, содержащую от 1 до 6 атомов углерода, например: метил, этил, пропил, изопропил, бутил, изобутил, трет-бутил, пентил, гексил и т. п.; и значение термина «C-C алкил» включает любую линейную или разветвленную цепь, содержащую от 5 до 7 атомов углерода, например, пентил, изопентил, трет-пентил, гексил, изогексил, трет-гексил, гептил, изогептил и трет-гептил.
1
6
По аналогии, значение выражения «алкилен» включает двухвалентную линейную или разветвленную цепь, полученную из любых вышеуказанных углеводородных цепей посредством удаления двух атомов водорода с различных атомов углерода, например, включая C-C алкилен, например, такой как метилен, этилен, (изо)пропилен и так далее.
1
3
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Значение термина «гидроксиалкил» включает любую соответствующую алкильную цепь, в которой один или несколько атомов водорода заменяют на гидроксильные группы. Подходящие примеры включают C-C гидроксиалкил, такой как гидроксиметил (-CHOH), гидроксиэтил (-CHCHOH), гидроксипропил (-CHCHCHOH), дигидроксипропил, (-CHCHOHCHOH и -CH(CHOH)) и т. п., и полигидроксиалкилы или «полиолы», как используют в настоящем описании взаимозаменяемо, в которых по меньшей мере два и, предпочтительно, три или больше атомов водорода углеводородной цепи заменяют гидроксильными группами.
5
12
5
12
5
12
5
10
5
7
5
7
5
6
7
Например, и пока не предоставлено иное, значение выражения «C-C полиол» (или «C-C полигидроксиалкил») включает фрагмент любого соответствующего C-C алкила, в котором 2 или больше, например, от 2 до 11 атомов водорода заменены на гидроксильные группы. Среди них, предпочтительными являются C-C полиолы и особенно предпочтительными являются C-C полиолы. Примеры C-C полиолов включают пентилполиолы (или полигидроксипентилы), такие как пентилдиолы, пентилтриолы, пентилтетраолы и пентилпентаол, соответственно, содержащие 2, 3, 4 и 5 гидроксильных групп на C алкильной цепи; гексилполиолы (или полигидроксигексилы), аналогично содержащие от 2 до 6 гидроксильных групп на C алкильной цепи; и гептилполиолы (или полигидроксигептилы), содержащие от 2 до 7 гидроксильных групп на C алкильной цепи.
Значение термина «алкокси» включает алкильную цепь, как определено выше, дополнительно содержащую один или несколько атомов кислорода; примеры включают, например, группы алкилокси (или -O-алкил), такие как метокси, этокси, н-пропокси, изопропокси и т. п., и алкил(поли)окси, в которых алкильную цепь прерывает один или несколько, например, вплоть до трех, атомов кислорода.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Значение термина «гидроксиалкокси» включает любые из вышеуказанных остатков алкилокси, дополнительно содержащих один или несколько гидроксилов (-OH) на алкильной цепи, такие как, например, -OCHOH, -OCHCHOH, -OCHCHCHOH, -OCHOCHOH, -OCHCHOCHCHOH, -OCHCH(OH)CH-OCHCHOH и т. п.
2
r
2
10
2
r
2
r
r
2
s
Значение термина «гидроксиалкоксиалкилен» (или «гидроксиалкоксиалкилен») включает любые из вышеуказанных гидроксиалкокси, где линкерная группа остатка представляет собой цепь алкилена -(CH)-, в том числе C-C гидроксиалкоксиалкилены, например, формулы -(CH)-[(O-(CH)](CH)OH, где каждый r независимо представляет собой 1 или 2 и s представляет собой 0, 1 или 2.
2
s
2
n
s
Значение выражения «карбоксил» включает остаток формулы -COOH, или содержащее указанный остаток -COOH, такое как группы формулы -(CH)-COOH или -[(O(CH)]-COOH, где s и n представляют собой то, что определено выше.
1
3
1
3
1
3
2
1
3
1
3
1
3
2
Термин «арил» или «арильное кольцо» относится к ароматическому углеводороду и, предпочтительно, фенильному кольцу. Пока иное не предоставлено конкретно, арилы в соответствии с изобретением могут быть незамещенными или замещенными одной или несколькими, одинаковыми или различными, группами заместителей, например, выбранными из гидроксила (OH), галогена, C-C алкила, C-C алкокси, C-C гидроксиалкила, карбокси, карбамоила, нитро, -NH или C-C алкил- или диалкиламино, предпочтительно из гидроксила, галогена, C-C алкила или алкокси или карбокси и более предпочтительно из C-C алкила или алкокси, -CHCOOH и -COOH.
Значение термина «циклоалкильное кольцо» (или «циклоалкил»), как используют в настоящем описании, включает насыщенное (т. е. циклоалифатическое), карбоциклическое или гетероциклическое кольцо.
5
7
1
3
1
3
1
3
2
1
3
1
3
1
3
2
Подходящие примеры включают C-C карбоциклическое кольцо, например, циклогексильное кольцо. Пока иное не предоставлено конкретно, карбоциклические кольца в соответствии с изобретением могут быть незамещенными или замещенными одной или несколькими, одинаковыми или различными, группами заместителей, например, выбранными из гидроксила галогена, C-C алкила, C-C алкокси, C-C гидроксиалкила, карбоксила, карбамоила, нитро, -NH или C-C алкил- или диалкиламино, предпочтительно из гидроксила, галогена, C-C алкила или алкокси или карбокси и более предпочтительно из C-C алкила или алкокси, -CHCOOH и -COOH.
1
3
1
3
1
3
1
3
2
s
2
n
s
«Циклоалкильное кольцо» в соответствии с изобретением дополнительно включает насыщенное гетероциклическое кольцо (или гетероцикл) например, предпочтительно, 5-6-членное насыщенное кольцо, содержащее атом азота в циклической цепи и, необязательно, другой, такой же или отличающийся, гетероатом, выбранный из N, O и S. Подходящие примеры включают гетероциклы, такие как пирролидин, пиперазин, морфолин и пиперидин, среди которых последний особенно предпочтителен. Азот-содержащие гетероциклы в соответствии с изобретением предпочтительно содержат одну или несколько групп заместителей, соединенных с атомом(амии) углерода цикла, например, выбранных из гидроксила, C-C гидроксиалкила, C-C алкокси, C-C гидроксиалкокси, C-C гидроксиалкоксиалкила и карбоксила, таких как -(CH)-COOH или -[(O(CH)]-COOH, как определено выше.
Исходя из всего приведенного выше и имея определения значений для алкила, алкилена, арила и циклоалкила, любые составные названия, такие как алкиларил, арилалкилен, циклоалкилалкилен и т. п., должны быть ясны специалисту.
2
5
6
5
6
5
2
4
6
11
2
4
Например значение термина алкиларил (или алкиларил) включает арильную группу, дополнительно замещенную алкилом (например, п-этилфенилом; pCH-CH-), тогда как значение термина арилалкилен (или арилалкилен) или циклоалкилалкилен включает алкил, дополнительно замещенный арилом (например, фенилэтилен=CH-CH-) или циклоалкилом (например, циклогексилэтилен=CH-CH-); и т. п.
В настоящем описании термин «защитная группа» обозначает защитную группу, адаптированную для того, чтобы сохранять функцию группы, с которой ее связывают. В частности, защитные группы используют для сохранения функций амино, гидроксила или карбоксила. Подходящие карбоксильные защитные группы, таким образом, могут включать, например, бензиловые, алкиловые, например, трет-бутиловые или бензиловые сложные эфиры или другие заместители, широко используемые для защиты таких функций, которые все хорошо известны специалистам в данной области [см. общую ссылку T. W. Green and P. G. M. Wuts; Protective Groups in Organic Synthesis, Wiley, N.Y. 1999, третье издание].
Кроме того, настоящим предусмотрено, что термины «фрагмент» или «фрагменты», «остаток» или «остатки» обозначают остаточную часть данной молекулы после должного связывания или конъюгации, непосредственно или через любой подходящий линкер, с остальной молекулой.
Соединения приведенной выше формулы (I) могут иметь один или несколько асимметричных атомов углерода, иначе обозначаемых как хиральный атом углерода, которые, таким образом, могут давать начало диастереомерам и оптическим изомером. Пока не предоставлено иное, настоящее изобретение дополнительно включает все такие возможные диастереомеры, а также их рацемические смеси, их по существу чистые разрешенные энантиомеры, все возможные геометрические изомеры и их фармацевтически приемлемые соли.
2
1
5
Настоящее изобретение дополнительно относится к соединениям приведенной выше формулы (I), в которых каждая из кислых групп, содержащих или карбоксильные группы R, соединенные с атомами азота макроциклов, или любую другую необязательную кислую группу, например, на R, могут быть в форме фармацевтически приемлемой соли или производного, в котором кислая группа подходящим образом защищена подходящей защитной группой (Pg), как определено выше, например, предпочтительно, сложного C-C алкилового эфира и, более предпочтительно, сложного трет-бутилового эфира, которые находят применение, например, как таковые или в виде подходящего предшественника или промежуточного соединения, при получении желаемого соединения формулы (I) или его подходящего парамагнитного комплекса или соли.
1
6
В одном из вариантов осуществления изобретение относится к димерным соединениям формулы (I), в которых L представляет собой C-C цепь алкилена.
Подходящие примеры включают димеры формулы (II)
где:
n представляет собой 1 или 2;
m представляет собой 1, 2, 3, 4, 5 или 6; и
2
R представляет собой то, что определено для соединений формулы (I).
2
В одном из вариантов осуществления в вышеуказанных соединениях формулы (II) R представляет собой арильное или циклоалкильное кольцо, например, предпочтительно, фенильное или циклогексильное кольцо.
2
5
12
В другом варианте осуществления изобретение относится к соединениям формулы (II), в которых R представляет собой C-C гидроксиалкил, содержащий по меньшей мере две гидроксильные группы.
2
5
12
5
12
5
12
Подходящие примеры включают соединения, в которых в формуле (II) R представляет собой C-C полигидроксиалкил (или C-C полиол), имеющий от 2 до 11 и, предпочтительно, от 3 до 10 гидроксильных групп на C-C алкильной цепи.
2
5
7
5
6
7
Предпочтительно, R представляет собой остаток C-C полиола, например, выбранный из пентилполиолов (или полигидроксипентилов), содержащих по меньшей мере 2 и предпочтительно от 2 до 4 гидроксильных групп на C алкильной цепи; гексилполиолов, содержащих по меньшей мере 2 и предпочтительно от 2 до 5 гидроксильных групп на C алкильной цепи; и гептилполиолов, содержащих по меньшей мере 2 и предпочтительно от 3 до 6 гидроксильных групп на C алкильной цепи.
В частности, в одном предпочтительном варианте осуществления изобретение относится к соединениям формулы (II A)
5
7
в которой P представляет собой C-C полиол, выбранный из пентилтетраола формулы
и гексилпентаола формулы
и n и m представляют собой то, что определено для соединений формулы (II).
Предпочтительно, в соединениях формулы (II A) n и m, независимо друг от друга, представляют собой 1 или 2. Более предпочтительно оба представляют собой 1.
В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретение относится к димерному соединению в соответствии с приведенной выше формулой (II A), которое имеет формулу
2
2
s
3
3
В дополнительном варианте осуществления изобретение относится к соединениям в соответствии с формулой (II), в которой R представляет собой группу формулы -(CH)CH(R)-G, где s, R и G представляют собой то, что определено выше для соединений формулы (I).
3
4
2
5
4
4
5
1
5
Предпочтительно, в этих соединениях R представляет собой H или арилалкилен или циклоалкилалкилен, выбранный из бензила, фенилэтила, циклогексилметила и циклогексилэтила; и G представляет собой группу формулы -PO(OR), -PO(R)(OR) и -COOH, где R представляет собой H или трет-бутил, и R выбирают из необязательно замещенного фенильного или циклогексильного кольца и C-C алкильной цепи, например, предпочтительно метильной, этильной или пропильной группы, которую замещают или нет арильным или циклоалкильным кольцом, таким как бензильная, фенилэтильная, циклогексилметильная или циклогексилэтильная группа.
3
Более предпочтительно в вышеуказанных соединениях R представляет собой H.
В частности, в одном предпочтительном варианте осуществления изобретение относится к соединениям формулы (II B)
где:
s представляет собой 0 или целое от 1 до 2;
4
2
5
4
4
5
1
3
G представляет собой группу, выбранную из -PO(OR), -PO(R)(OR) и -COOH, где R представляет собой как есть H или трет-бутил и, предпочтительно, представляет собой H; R представляет собой необязательно замещенное фенильное или циклогексильное кольцо или C-C алкил, замещенный или нет с помощью арильного или циклоалкильного кольца, такого как бензил, фенилэтил, циклогексилметил или циклогексилэтил; и
m и n представляют собой то, что указано для соединений формулы (II).
2
В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретение относится к соединениям формулы (II B), в которой G выбирают из -PO(OH) и -COOH; s представляет собой 0 или 1; n и m, независимо друг от друга, представляют собой 1 или 2 и предпочтительно оба представляют собой 1.
2
1
5
1
8
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления, изобретение относится к соединениям формулы (II), в которой R представляет собой C-C алкил, который замещают с помощью одной или двую C-C гидроксиалкоксильных групп или с помощью циклоалкильного кольца.
2
1
5
1
8
В одном предпочтительном варианте осуществления R представляет собой C-C алкил, замещенный C-C гидроксиалкоксильной группой.
2
2
10
2
2
2
s
2
2
2
2
r
2
2
r
2
r
Подходящие примеры включают димеры формулы (II), в которой R представляет собой C-C гидроксиалкоксиалкилен, например, выбранный из группы формулы -CH(OCHCH)OCHOH, -CH(CHOCH)CHOH и -(CH)-O(CH)OH, где r и s представляют собой то, что указано.
Предпочтительными среди них являются соединения формулы (II C)
где каждый n, m и r, независимо друг от друга, представляют собой целое от 1 до 2.
Особенно предпочтительными являются соединения формулы (II C), в которых как n, так и m представляет собой 1.
2
1
5
1
8
В другом варианте осуществления R представляет собой C-C алкил, замещенный двумя C-C гидроксиалкоксильными группами.
2
1
5
1
8
1
5
Подходящие примеры включают соединения формулы (II), в которой R представляет собой разветвленный C-C алкил, например, изопентил или изобутил, который замещают с помощью двух C-C и предпочтительно C-C гидроксиалкоксильных групп.
2
2
2
2
2
2
2
2
Предпочтительно, R представляет собой изопропилен или, более предпочтительно, изобутилен, несущий две концевые полигидроксиалкоксильные группы, выбранные из -OCH(CHOH) и -OCH(CHCHOH).
2
1
5
В еще одном дополнительном варианте осуществления изобретение относится к соединениям формулы (II), в которой R представляет собой C-C алкил, замещенный с помощью циклоалкильного кольца.
2
1
5
5
7
Подходящие примеры включают соединения, в которых R представляет собой C-C алкил, замещенный с помощью насыщенного C-C карбоциклического кольца, такого как циклогексильное кольцо, например, предпочтительно, циклогексилалкилен, имеющий 1, 2 или 3 атома углерода в цепи алкилена.
2
1
5
5
7
Более предпочтительно, R представляет собой C-C алкил, замещенный с помощью насыщенного C-C гетероцикла, например, производного пиперидина или пиперидина, имеющего одну или несколько, например, от 1 до 8, групп заместителей, связанных с атомом(ами) углерода гетероцикла.
В частности, в дополнительном варианте осуществления изобретение относится к димерам формулы (II D)
где
n и m, каждый независимо, представляют собой 1 или 2 и, предпочтительно, оба представляют собой 1;
p представляет собой целое от 1 до 3;
q представляет собой целое от 1 до 8, и
1
3
1
3
1
3
1
3
2
s
2
S представляет собой группу заместителя, связанную с атомом углерода кольца пиперидина, например, выбранную из группы, состоящей из: гидроксила, C-C гидроксиалкила, C-C алкокси, C-C гидроксиалкокси, C-C гидроксиалкоксиалкилена и карбоксила, такого как -(CH)-COOH и -OCH-COOH, где s представляет собой то, что указано выше.
1
3
1
3
2
s
2
2
3
Например, в одном из вариантов осуществления в вышеуказанных соединениях формулы (II D) q представляет собой 1 и S представляет собой группу, выбранную из гидроксила, C-C гидроксиалкила, C-C гидроксиалкокси и карбоксила, такого как -(CH)-COOH или -OCH-COOH, и, более предпочтительно, из гидроксила, -CHOH и -COOH, который соединен с C атомом углерода кольца.
1
3
1
3
1
3
1
3
2
s
2
s
Предпочтительно, в вышеуказанных соединениях формулы (II D) q представляет собой целое от 2 до 8 и соединения содержат кольцо пиперидина, имеющее от 2 до 8, предпочтительно от 2 до 6 и более предпочтительно от 3 до 5, например, 3, 4 или 5 групп заместителей S, связанных с одним или несколькими атомами углерода кольца, каждую из которых независимо выбирают из гидроксила, C-C гидроксиалкила, C-C алкокси, C-C гидроксиалкокси, C-C гидроксиалкоксиалкилена и карбоксила, такого как -(CH)-COOH или -(OCH)-COOH.
1
6
2
В соответствии с альтернативным вариантом осуществления, изобретение относится к соединениям в соответствии с формулой (I), в которых L представляет собой C-C цепь алкилена, прерываемую одной или двумя группами -N(R')-.
Подходящие примеры включают димерные соединения формулы (III)
где:
каждый n, r и d независимо представляет собой 1 или 2; и
2
2
R и R' представляют собой то, что определено для соединений формулы (I).
2
2
r
2
В одном из вариантов осуществления в приведенной выше формуле (III) d представляет собой 1 и изобретение относится к димерам, содержащим два макроциклических остатка, имеющих гидроксилированное свисающее плечо, связанное с атомом азота хелатирующего каркаса, которые соединены друг с другом посредством диаминогруппы формулы -N(R)-(CH)-N(R')-
2
2
2
В одном из вариантов осуществления в вышеуказанных соединениях формулы (III) каждый из R и R', одинаковые или различные, независимо выбирают из значений R.
2
2
Предпочтительно, в соединениях формулы (III) R' является таким же, как R.
В частности, в одном предпочтительном варианте осуществления изобретение относится к димерным соединениям формулы (IV)
2
где каждый n и r независимо представляет собой 1 или 2 и R представляет собой то, что указано для соединений формулы (II), в том числе включенных формул с (II A) до (II D).
2
2
2
2
s
2
2
2
2
r
2
2
r
2
r
2
2
2
2
r
2
Подходящие примеры включают соединения формулы (IV), в которой R выбирают из групп формулы -CH(OCHCH)OCHOH, -CH(CHOCH)CHOH и -(CH)-O(CH)OH, в которой r и s представляют собой то, что указано. Предпочтительно, R представляет собой -CH(CHOCH)CHOH, где r представляет собой 1 или 2.
2
2
s
3
3
В соответствии с более предпочтительным вариантом осуществления, в приведенной выше формуле (IV) R представляет собой группу формулы -(CH)CH(R)-G, где s, R и G представляют собой то, что определено для соединений формулы (I).
3
4
2
5
4
4
5
1
3
Предпочтительно, в этих соединениях R представляет собой H или арилалкилен или циклоалкилалкилен, например, выбранный из бензила, фенилэтила, циклогексилметила и циклогексилэтила; G представляет собой группу формулы -PO(OR), -PO(R)(OR) и -COOH, в которой R представляет собой H или трет-бутил и предпочтительно представляет собой H, и R представляет собой необязательно замещенное фенильное или циклогексильное кольцо или C-C алкил, такой как метил, этил или пропил, замещенный или нет с помощью арильного или циклоалкильного кольца.
В частности, в одном предпочтительном варианте осуществления изобретение относится к димерам формулы (IV A)
где n представляет собой целое от 1 до 2 и предпочтительно представляет собой 1;
r представляет собой 1 или 2;
s представляет собой 0 или целое от 1 до 2 и предпочтительно представляет собой 0 или 1; и
4
2
4
G представляет собой группу, выбранную из -PO(OR) и -COOH, где R представляет собой H или трет-бутил и предпочтительно представляет собой H.
Более предпочтительно в соединениях формулы (IV A) n представляет собой 1, r представляет собой 2 и s представляет собой 0.
Особенно предпочтительными в соответствии с изобретением являются димеры формулы (IV A), выбранные из
и
Особенно предпочтительными соединениями являются те соединения формулы (I) или их соли, которые выбраны из группы, состоящей из:
В дополнительном аспекте изобретение относится к хелатированным комплексам соединений формулы (I), таким образом охватывая таковые формул с (II) до (V), с двумя парамагнитными ионами металла или радионуклидами или их подходящими солями.
2+
3+
2+
3+
3+
3+
3+
3+
3+
2+
3+
Предпочтительно, парамагнитные ионы металла идентичны друг другу, и их выбирают из группы, состоящей из Fe, Fe, Cu, Cr, Gd, Eu, Dy, La, Yb или Mn. Более предпочтительно, оба хелатированных парамагнитных иона металла представляют собой ионы Gd.
105
117m
99m
94m
203
67
68
44
72
110
111
113
90
97
60
62
64
52
51
140
175
153
166
149
177
186/188
165
166
142
159
211
212
213
214
149
67
198
199
161
167
51
Предпочтительные радионуклиды в соответствии с изобретением, предусматривающим комплексы для использования в лучевой терапии или лучевой диагностике, включают Rh, Sn, Tc, Tc, Pb, Ga, Ga, Sc, As, In, In, In, Y, Ru, Cu, Cu, Cu, Fe, Mn, La, Yb, Sm, Ho, Pm, Lu, Re, Dy, Dy, Pr, Gd, Bi, Bi, Bi, Bi, Pm, Cu, Au, Au, Tb, Tm и Cr.
Как сообщали ранее, как соединения формулы (I) по изобретению, так и их парамагнитные хелаты также могут быть в форме фармацевтически приемлемой соли, в частности в виде аддитивной соли с физиологически совместимым основанием или кислотой.
Термин «фармацевтически приемлемая соль», как используют в настоящем описании, относится к производным соединений по изобретению, где исходное соединение подходящим образом модифицируют посредством превращения любых из групп свободной кислоты или основания, если присутствуют, в соответствующую аддитивную соль с любым основанием или кислотой, которые стандартно считают фармацевтически приемлемыми.
Предпочтительные катионы неорганических оснований, которые можно подходящим образом использовать для того, чтобы получать соль комплексов или лигандов по изобретению, включают, например, ионы щелочных или щелочноземельных металлов, например, калия, натрия, кальция или магния.
Предпочтительные катионы органических оснований включают, например, таковые первичных, вторичных и третичных аминов, такие как, например, этаноламин, диэтаноламин, морфолин, глюкамин, N-метилглюкамин, N,N-диметилглюкамин.
Предпочтительные анионы неорганических кислот, которые можно подходящим образом использовать для того, чтобы получать соли комплексов по изобретению, включают анионы галогенокислоты, например, хлориды, бромиды или йодиды, а также другие подходящие ионы, такие как сульфат.
Предпочтительные анионы органических кислот включат те, которые обычно используют в фармацевтических способах при солеобразующем получении солей основных веществ, таких как, например, ацетат, сукцинат, цитрат, фумарат, малеат или оксалат.
Предпочтительные катионы и анионы аминокислот включают, например, таковые таурина, глицина, лизина, аргинина, орнитина или аспарагиновой и глутаминовой кислот.
Получение соединений формулы (I), таким образом, охватывающее соединения формул со (II) до (IV) и их хелатированных комплексов, как таковых или в форме физиологически приемлемых солей, является дополнительной целью изобретения.
Соединения формулы (I) и их хелатированные комплексы можно получать через общий процесс синтеза, включающий следующие стадии:
a) получение макроциклического субстрата 1 в подходящей защищенной форме, например, в которой карбоксильные группы субстрата защищены в виде сложных трет-бутиловых эфиров;
b) получение мостиковой молекулы 2, в которой любая необязательная функциональная группа(ы), не вовлеченная в реакцию сочетания с субстратом 1, необязательно подходящим образом защищена;
c) сочетание мостиковой молекулы 2 с двумя звеньями защищенного субстрата 1, чтобы получать желаемое соединение формулы (I) в подходящим образом защищенной форме или, альтернативно, его промежуточное соединение 3;
d) необязательно превращение полученного промежуточного соединения в подходящим образом защищенное соединение формулы (I);
e) удаление какой-либо защитной группы и выделение хелатирующего лиганда формулы (I); и
f) образование комплекса полученного лиганда с подходящим парамагнитным ионом металла и выделение хелатированного комплекса или его соли.
В этой степени, и если не указано иное, термин «промежуточное соединение» (например, со ссылкой на соединение 3, получаемое из реакции макроциклического субстрата 1 с мостиковой молекулой 2) относится к молекуле, которой необходима одна (или больше) дополнительная реакция, например, реакция(и) снятия защитных групп/алкилирования, превращающая любой необязательно защищенный атом(ы) азота мостиковой молекулы 2 в соответствующее алкилированное производное(ые), чтобы получать желаемый продукт, т. е., в конкретном случае приведенной выше общей схемы, в подходящим образом защищенное димерное соединение формулы (I) в соответствии со стадией d). Отдельные стадии приведенного выше общего процесса, объемлющего любой его вариант, в частности, в отношении стадий присоединения/снятия защитных групп и активации известных функциональных групп, можно осуществлять в соответствии со стандартными способами, известными в данной области.
Например, подходящие субстраты 1A, в соответствии со стадией a) процесса по изобретению, формулы
,
в которой все карбоксильные группы подходящим образом защищены в виде сложных трет-бутиловых эфиров, можно получать, например, как раскрыто в Org. Synth. 2008, 85, 10.
2
2
2
2
r
2
2
2
Подходящие мостиковые молекулы 2 для использования по изобретению коммерчески доступны или могут быть легко получены в соответствии с процедурами, известными специалистам в релевантной области. Подходящие примеры, например, могут содержать амин формулы -NHR или диамин формулы -NH(R)-(CH)-NH(R')- (в которой r, R, R' представляют собой то, что определено для соединений формулы (I)) или его подходящее функциональное производное, которые коммерчески доступны или могут быть легко получены в соответствии с процедурой синтеза, известной специалистам в релевантной области.
Примеры конкретных процедур получения защищенных мостиковых молекул 2, их сочетания с подходящей молекулой субстрата 1 и необязательного превращения полученных промежуточных соединений в желаемое соединение формулы (I) предоставлены в экспериментальном разделе, вместе с релевантными деталями операций.
В качестве основной публикации по возможным защитным группам и условиям отщепления, например, чтобы реализовать стадию e) вышеуказанной общей процедуры синтеза, см. цитированную выше «T. W. Green и P. G. M. Wuts; Protective groups in organic synthesis» Wiley, 3-е изд., главы 5 и 7.
Комплексообразование соединений формулы (I), например, получаемых на стадии f) предшествующей общей схемы получения, с парамагнитным ионом и, в частности, с гадолинием, можно осуществлять, например, посредством стехиометрического добавления подходящего производного Gd(III), в частности соли или оксида Gd(III), в раствор лиганда, например, работая в соответствии с общеизвестными экспериментальными способами, например, как сообщалось в EP 230893.
Наконец, необязательное солеобразование соединений по изобретению можно осуществлять, должным образом превращая любую из свободных кислых групп (например карбоксильных, фосфоновых или фосфиновых) или свободных аминогрупп в соответствующие фармацевтически приемлемые соли. В этом случае также технологические условия, используемые для необязательного солеобразования соединений по изобретению, входят в обычные знания специалиста.
Иллюстративная реализация вышеуказанной общей процедуры, приводящей к соединениям формулы (I) и их хелатированным комплексам, схематически приведена далее в настоящем описании.
Например, димерные соединения в соответствии с изобретением в целях удобства можно получать с использованием процедуры синтеза, схематически представленной в следующей общей схеме 1
Схема 1
2
где бис-эпоксид 2 вступает в реакцию с двумя звеньями субстрата 1A, чтобы давать промежуточное соединение 3, в котором атом азота (мостикового фрагмента) находится в защищенной форме, с которой сначала снимают защитные группы и затем алкилируют подходящей группой R, чтобы получать защищенный димер формулы (II), который после отщепления защитных карбоксигрупп образует комплекс с ионом металла гадолиния, чтобы получать желаемый бис-Gd комплекс формулы (I).
Соединения формулы (IV), содержащие мостиковую молекулу, прерываемую двумя атомами азота, можно получать аналогично, используя соответствующий бис-эпоксид 2, содержащий два подходящим образом защищенных или алкилированных атома азота.
Димерные соединения формулы (I) альтернативно можно получать с использованием процедуры синтеза, схематически представленной в следующей схеме 2.
Схема 2
В соответствии с этим подходом, сначала подходящим образом получали защищенный субстрат 1B
,
2
2
например, посредством реакции коммерчески доступного эпихлоридрина с субстратом 1A, как подробно описано в экспериментальном разделе, который затем вступал в реакцию с подходящим амином RNH, которая давала защищенное соединение формулы 3, с которого затем снимали защитные группы и получали комплекс, как указано выше.
2
2
r
2
Соединения формулы (IV), содержащие мостиковую молекулу, прерываемую двумя замещенными атомами азота, можно аналогично получать с использованием подходящего бис-амина, например, формулы NH(R)(CH)NH(R).
Конкретные примеры получения предпочтительных соединений формулы (I) в соответствии с изобретением, кроме того, предоставлены в следующем экспериментальном разделе, который составляет основной источник технологических условий, используемых в вышеуказанных процессах.
2
Димеры формулы (I) в соответствии с настоящим изобретением содержат два тетраазамакроцикла, каждый имеет гидроксилированный остаток на атоме азота макроциклического каркаса, которые соединены друг с другом посредством мостикового фрагмента, содержащего одну или несколько аминогрупп -NR-.
Интересно, что для димерных парамагнитных комплексов в соответствии с изобретением, имеющих эти особенные структурные компоненты, показано, что они демонстрируют высокую релаксивность.
1p
1p
Значения релаксивности r, измеренные для некоторых репрезентативных комплексных соединений формулы (I), предоставлены в таблице A экспериментального раздела в сравнении со значениями r, измеренными при тех же условиях для некоторых известных MRI контрастных средств, в настоящее время используемых ежедневно в диагностической практике, например, включая Gd-DOTA, представленный на рынке в виде DOTAREM, и Gd-HPDO3A, представленный на рынке в виде ProHance. По определению, данные о релаксивности, таким образом, включающие таковые из таблицы A, представлены в пересчете на концентрацию гадолиния (мМ).
1p
Что интересно, значения релаксивности r, измеряемые для димерных комплексных соединений по изобретению, по меньшей мере в 2 раза выше таковых, зарегистрированных для коммерческого контрастного средства, представленного на рынке (при той же концентрации гадолиния).
1p
-1
-1
В частности, парамагнитные комплексные соединения формулы (I) по изобретению демонстрируют значение релаксивности r, измеряемое в плазме человека при 37°C и приблизительно 1,4 Тл, которое составляет по меньшей мере приблизительно 6, предпочтительно выше чем 7 и более предпочтительно выше чем 8 мМс.
Кроме того, доказано, что парамагнитные комплексные соединения по изобретению демонстрируют низкое, если не несущественное, связывание с белками среди белков плазмы человека, в том числе, например, HSA.
Кроме того, заявитель наблюдал, что присутствие гидроксилированного свисающего плеча на каждом макроциклическом каркасе, составляющем димерные соединения по изобретению, помимо того, что ведет к комплексным соединениям, обладающим благоприятной релаксивностью и растворимостью, также может вносить вклад в получение водных растворов соответствующего парамагнитного комплекса, обладающих оптимизированной вязкостью. Благоприятно, что высокая релаксивность, демонстрируемая средствами по изобретению, может позволять снижать их диагностически эффективную дозу по сравнению с существующими контрастными средствами. Парамагнитные комплексы и, в частности, комплексы гадолиния и соединений формулы (I) или их фармацевтически приемлемая соль, таким образом, находят благоприятное использование при получении фармацевтических составов, предназначенных для общего использования в диагностической визуализации органа, ткани или области организма человека или животного in vivo или in vitro, ex vivo.
В соответствии с дополнительным аспектом, изобретение относится к использованию соединений формулы (I) в форме комплексов с парамагнитным ионом металла и, в частности, гадолиния или их фармацевтически приемлемой соли для получения фармацевтического состава для использования в диагностической визуализации in vivo или in vitro, ex vivo, органа, ткани или области организма человека или животного или биологического образца, в том числе клеток, биологических жидкостей и биологических тканей, происходящих от живого пациента-млекопитающего и, предпочтительно, пациента-человека, используя MRI способ.
Дополнительный аспект изобретения относится к фармацевтической композиции для диагностического использования, которая содержит соединение формулы (I) в форме комплекса парамагнитного металла или его фармацевтической соли в смеси с одним или несколькими физиологически приемлемыми эксципиентами, разбавителями или растворителями. Предпочтительно, фармацевтическая композиция представляет собой создающую контраст композицию и, более предпочтительно, создающую MRI контраст композицию, содержащую по меньшей мере один Gd-комплекс в соответствии с изобретением.
В дополнительном аспекте изобретение относится к MRI контрастную среду, содержащую эффективное количество по меньшей мере одного хелатированного соединения в соответствии с изобретением и, в частности, комплекса гадолиния формулы (I) или его фармацевтически приемлемой соли в комбинации с одним или несколькими фармацевтически приемлемыми эксципиентами, разбавителями или растворителями.
В этой степени, и пока не предоставлено иное, термин «эффективное количество» или «эффективная доза», как используют в настоящем описании, относится к любому количеству парамагнитного хелатированного комплекса формулы (I) в соответствии с изобретением или его фармацевтической композиции, которое является достаточным для выполнения его предполагаемой диагностической задачи(ч): т. е., например, для визуализации ex vivo биологического элемента, включая клетки, биологические жидкости и биологические ткани, или диагностической визуализации in vivo органов, тканей или областей организма пациента.
Если не указано иное, «индивидуальный пациент» или «пациент», как используют в настоящем описании, относится к живому пациенту-человеку или пациенту-животному и, предпочтительно, к человеку, проходящему MR диагностическую оценку.
Детали, касающиеся доз, дозированных форм, способов введения, фармацевтически приемлемых носителей, эксципиентов, разбавителей, адъювантов и т. п. известны в данной области.
Что интересно, и как рассмотрено выше, подходящая доза парамагнитных комплексов в соответствии с изобретением, т. е. позволяющая добиваться диагностически эффективной визуализации органа, ткани или области организма, по меньшей мере сравнимой с тем, что получают в повседневной практике с использованием MRI контрастных средств, представленных на рынке, может включать количество парамагнитного комплекса, которое ниже такового, используемого в настоящее время при использовании неспецифических контрастных средств, представленных на рынке.
Например, удовлетворительные диагностические MRI изображения, обеспечивающие врача достаточной диагностической поддержкой, можно получать при дозах комплексных соединений гадолиния, идентифицированных с помощью настоящего изобретения приблизительно 90%, более предпочтительно 80% и вплоть до 60% от дозы MRI контрастного средства, используемой в повседневной практике, которая для взрослых пациентов обычно составляет приблизительно 0,1 ммоль/кг массы организма пациента.
Из всего вышеуказанного можно легко представить, что выбор парамагнитных комплексных соединений формулы (I), идентифицированных с помощью настоящего изобретения, имеет широкий диапазон применений, поскольку их можно использовать для внутрисосудистого (например, внутривенного, внутриартериального, внутрикоронарного, внутрижелудочкового введения и т. п.), интратекального, интраперитонеального, внутрилимфатического и внутриполостного введения. Кроме того, они подходят для орального или парентерального введения и, следовательно, в частности, для визуализации желудочно-кишечного тракта.
Например, для парентерального введения их предпочтительно можно формулировать в виде стерильных водных растворов или суспензий, pH которых может находиться в диапазоне от 6,0 до 8,5.
Эти составы можно лиофилизировать и поставлять как они есть, для восстановления перед использованием.
Для желудочно-кишечного использования или для инъекции в полости организма эти средства можно формулировать в виде раствора или суспензии, необязательно содержащих подходящие эксципиенты, например, для того, чтобы контролировать вязкость.
Для орального введения их можно формулировать в соответствии со способами получения, обычно используемыми в фармацевтическом способе, или в виде покрытых составов для создания дополнительной защиты от кислого pH желудка, таким образом предотвращая, в случае хелатированных ионов металла, их высвобождение, которое может иметь место, в частности, при типичных значениях pH желудочных соков.
Другие эксципиенты, например, включая подсластители и/или ароматизирующие средства, также можно добавлять в соответствии с известными способами фармацевтических составов.
Растворы или суспензии соединений по данному изобретению также можно формулировать в виде аэрозоля, подлежащего использованию в аэрозольной бронхографии и инстилляции.
Например, также их можно инкапсулировать в липосомы или они даже сами могут образовывать липосомы, как изложено выше, и таким образом их можно использовать в качестве одно- или многослойных везикул.
В предпочтительном аспекте, фармацевтические композиции в соответствии с изобретением должным образом формулируют в изотонической стерильной воде, необязательно забуференной, растворах для парентерального введения и, наиболее предпочтительно, для внутривенного или внутриартериального введения.
Более предпочтительно, указанная диагностическая композиция имеет концентрацию парамагнитного комплекса формулы (I) от 0,002 и 1,0 M, и ее поставляют, например, в виде болюса или в виде двух или больше доз, разделенных по времени или в виде инфузии с постоянным или нелинейным потоком.
В дополнительном аспекте, изобретение относится к использованию фармацевтической композиции, содержащей парамагнитный хелатированный комплекс формулы (I) или его фармацевтически приемлемую соль, для диагностической визуализации, как in vitro (ex vivo), так и in vivo, патологических систем, в том числе клеток, биологических жидкостей и биологических тканей, происходящих из живого пациента-млекопитающего и, предпочтительно, пациента-человека, а также органа, областей или тканей организма человека, в том числе опухолевых или злокачественных тканей, воспалений, а также для мониторинга прогресса и результатов терапевтического лечения указанных патологий.
В дополнительном аспекте, настоящее изобретение относится к способу визуализации in vivo органа, ткани или области организма с использованием MRI способа, указанный способ включает усиление сигнала, генерируемого протонами воды, посредством использования парамагнитного хелатированного комплекса формулы (I) в соответствии с изобретением или его физиологически приемлемой соли.
3+
В одном из вариантов осуществления указанный способ включает введение пациенту человеку или животному, подлежащему визуализации, диагностически эффективного количества композиции по изобретению, содержащей соединение формулы (I) в форме комплекса с парамагнитным ионом металла и, предпочтительно, с ионом металла Gd и последующее проведение диагностической визуализации пациента, которому осуществляли введение, с использованием MRI способа.
В соответствии с особенно предпочтительным вариантом осуществления, вышеуказанный MRI способ вместо этого осуществляют на организмах человека или животного, в которые подходящим образом предварительно вводили диагностически эффективное количество композиции по изобретению, как определено выше.
Более конкретно, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, настоящее изобретение относится к способу визуализации in vivo органа или ткани организма человека или животного с использованием MRI способа, который включает стадии:
a) воздействия на человека или животного, которому предварительно вводили композицию по изобретению, содержащую соединение формулы (I) в форме парамагнитного комплекса или его фармацевтически приемлемую соль, и которого расположили в MRI системе визуализации, излучением с частотой, выбранной для того, чтобы возбуждать ядра протонов с ненулевым спином в активном парамагнитном субстрате; и
b) регистрации MR сигнала от указанных возбужденных ядер.
В еще одном аспекте изобретение относится к способу визуализации in vitro (ex vivo) биологических образцов, в том числе клеток, биологических жидкостей и биологических тканей, происходящих от живого пациента-млекопитающего и, предпочтительно, пациента-человека, с использованием MRI способа, который включает приведение в контакт эффективного количества парамагнитного комплексного соединения формулы (I) или его физиологически приемлемой соли с биологическим образцом, представляющим интерес, и затем получение MRI сигналов от указанных образцов с использованием MRI способа.
Неограничивающие примеры предпочтительных соединений по изобретению и промежуточных соединений для их получения приведены в следующем разделе с целью проиллюстрировать изобретение более подробно без ограничения его объема.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Пример 1: получение субстрата 1B
Это соединение получали с использованием процедуры синтеза, представленной в схеме 3:
Схема 3
включая:
a) получение соединения 1B.
2
2
Коммерчески доступный эпихлоргидрин 2 (10,5 мл; 137 ммоль) растворяли в ацетонитриле (300 мл) и получаемый раствор медленно добавляли при комнатной температуре в раствор DO3A сложного трис-т-бутилового эфира 1A (Org. Synth. 2008, 85, 10) (14,1 г; 27,4 ммоль) в ацетонитриле (100 мл). Смесь перемешивали в течение 24 ч, затем добавляли еще эпихлоридрин 2 (5,2 мл; 68 ммоль). После 24 ч смесь испаряли и остаток очищали посредством хроматографии на силикагеле (элюент: CHCl/MeOH=50:1→1:1) для получения соединения 1C (10,6 г). Выход 64%.
1
13
H-ЯМР, C-ЯМР и масс-спектр находились в соответствии с ожидаемой структурой.
Пример 2: получение хелатированного комплекса 1
Это димерное соединение получали с использованием процедуры со следующей общей схемы 4:
Схема 4
включая:
a) получение 1
2
3
2
4
Бензилхлорформиат (95%; 18,85 г; 105 ммоль) добавляли за 1 ч в смесь диаллиламина (коммерчески доступного) (9,7 г; 100 ммоль), KCO (34,5 г; 250 ммоль), воды (150 мл) и EtOAc (150 мл) при 0°C. После перемешивания в течение 6 ч органическую фазу отделяли и экстрагировали с использованием 1 Н HCl (2×100 мл), воды (100 мл) и солевого раствора (100 мл). Органическую фазу сушили (NaSO) и выпаривали для получения 1 (22 г). Выход 95%.
1
13
H-ЯМР, C-ЯМР и масс-спектр находились в соответствии с ожидаемой структурой.
b) получение защищенной мостиковой молекулы 2
2
3
3
2
Раствор 3-хлорпербензойной кислоты (MCPBA) (75%; 34,5 г; 150 ммоль) в дихлорметане (100 мл) добавляли по каплям в раствор промежуточного соединения 1 (11,6 г; 50 ммоль) в дихлорметане (100 мл). Раствор перемешивали при комнатной температуре в течение 16 ч. Добавляли дополнительную MCPBA (11,5 г) и смесь перемешивали в течение еще 48 ч. Смесь фильтровали, промывали 10% водн. NaSO (2×100 мл), 5% водн. NaHCO (4×100 мл), HO (100 мл) и солевым раствором (100 мл). Органическую фазу отделяли, выпаривали и остаток очищали посредством хроматографии на силикагеле (элюент: н-гептан/EtOAc=2:1) для получения 2 (11,7 г). Выход 89%.
1
13
H-ЯМР, C-ЯМР и масс-спектр находились в соответствии с ожидаемой структурой.
c) получение промежуточного соединения 3
Раствор субстрата 1A (Org. Synth. 2008, 85, 10) (43,2 г; 84 ммоль), промежуточного соединения 2 (10 г; 38 ммоль) и N,N-диизопропилэтиламина (DIPEA) (216 г; 1,68 моль) в ацетонитриле (500 мл) перемешивали при 60°C в течение 48 ч. Смесь выпаривали до остатка, который растворяли в EtOAc (300 мл). Раствор промывали водой (4×100 мл), солевым раствором (4×100 мл), фильтровали и выпаривали до остатка, который очищали посредством флэш-хроматографии на силикагеле (элюент: EtOAc/MeOH=1:1) для получения промежуточного соединения 3 (30 г). Выход 61%.
1
13
H-ЯМР, C-ЯМР и масс-спектр находились в соответствии с ожидаемой структурой.
d) получение промежуточного соединения 4
5% палладий на углероде (увлажненный с использованием приблизительно 50% воды) (5 г) добавляли в раствор промежуточного соединения 4 (25 г; 19,3 ммоль) в MeOH (300 мл). Смесь перемешивали и гидрогенизировали при комнатной температуре и атмосферном давлении в течение 8 ч. Смесь фильтровали и выпаривали для получения промежуточного соединения 4 (21,5 г). Выход 96%.
1
13
H-ЯМР, C-ЯМР и масс-спектр находились в соответствии с ожидаемой структурой.
e) получение защищенного лиганда 5
2
3
Раствор т-бутилбромацетата (3,7 г; 19 ммоль) в ацетонитриле (50 мл) добавляли за 30 мин в смесь соединения 5 (20 г; 17,3 ммоль) и KCO (5,53 г; 40 ммоль) в ацетонитриле (200 мл). Смесь перемешивали в течение 48 ч при комнатной температуре, затем фильтровали и выпаривали. Остатку очищали посредством хроматографии на силикагеле (элюент: градиент EtOAc/MeOH) для получения 5 (19,4 г). Выход 88%.
1
13
H-ЯМР, C-ЯМР и масс-спектр находились в соответствии с ожидаемой структурой.
f) получение лиганда 6
Трифторуксусную кислоту (19 мл) добавляли в раствор промежуточного соединения 6 (15,3 г; 12 ммоль) в дихлорметане (70 мл) при 0°C. Смесь перемешивали в течение 6 ч, затем выпаривали; остаток растворяли в TFA (80 мл) и добавляли триизопропилсилан (0,5 мл). Смесь перемешивали при комнатной температуре в течение 16 ч, затем выпаривали. Твердое вещество очищали посредством хроматографии на колонке Amberchrome CG161M (элюент: градиент воды/MeCN), получая хелатирующий лиганд 6 в виде твердого вещества (8,76 г). Выход 83%.
1
13
H-ЯМР, C-ЯМР и масс-спектр находились в соответствии с ожидаемой структурой.
g) Комплексообразование
Гексагидрат хлорида гадолиния (3,38 г, 9,1 ммоль) добавляли в раствор хелатирующего лиганда 7 (8 г; 9,1 ммоль) в воде (100 мл) и pH смеси медленно повышали до pH 6,5-7 с использованием 1 Н NaOH. Получаемый раствор перемешивали при комнатной температуре в течение 5 ч, затем фильтровали на Millipore HA 0,45 мкм, концентрировали и очищали посредством хроматографии на колонке Amberchrome CG161M (элюент: градиент воды/MeCN), получая 10,1 г соответствующего комплекса гадолиния. Выход 92%.
Масс-спектр и элементный анализ находились в соответствии с ожидаемой структурой.
Применяя ту же стратегию синтеза и используя трифлат сложного гидроксиметилфосфонатного ди-т-бутилового эфира (синтезировали как приведено в US2014/0086846, стр. 33), получали хелатированный комплекс 2.
Пример 3: получение хелатированного комплекса 3
Это комплексное соединение получали с использованием процедуры, представленной в схеме 5:
Схема 5
включая:
a) получение 2
Коммерчески доступный эпихлоргидрин (4,1 мл; 52 ммоль) добавляли в раствор коммерчески доступного D-глюкамина 1 (1,9 г; 10,5 ммоль) в MeOH (110 мл). Смесь перемешивали при 50°C в течение 26 ч затем выпаривали для получения мостиковой молекулы 2 в виде бесцветного масла, которое непосредственно использовали в следующей реакции без какой-либо дополнительной очистки. Количественный выход.
1
13
H-ЯМР, C-ЯМР и масс-спектр находились в соответствии с ожидаемой структурой.
b) получение 3
3
Раствор субстрата 1A (Org. Synth. 2008, 85, 10) (10,7 г; 21 ммоль) в ацетонитриле (14 мл) добавляли в раствор соединения 2 (3,8 г; 10,5 ммоль) в DMSO (14 мл) и EtN (4,3 мл). Смесь перемешивали при 70°C в течение 72 ч, затем выпаривали. Остаток очищали посредством хроматографии на Amberlite XAD 1600 (элюент: градиент воды/MeCN) для получения защищенного лиганда 3 (2,1 г). Выход 15%.
1
13
H-ЯМР, C-ЯМР и масс-спектр находились в соответствии с ожидаемой структурой.
c) получение лиганда 4
Трифторуксусную кислоту (1,1 мл) добавляли в раствор 3 (2,1 г; 1,6 ммоль) в дихлорметане (30 мл). Смесь перемешивали в течение 30 мин, затем выпаривали. Остаток растворяли в TFA (3,7 мл) и добавляли триизопропилсилан (0,1 мл). Получаемую смесь перемешивали в течение 24 ч при комнатной температуре, затем выпаривали и остаток очищали посредством хроматографии на колонке Amberlite XE 750 (элюент: градиент воды/MeCN), получая желаемый лиганд 4 (1,5 г). Выход 95%.
1
13
H-ЯМР, C-ЯМР и масс-спектр находились в соответствии с ожидаемой структурой.
d) Комплексообразование
Лиганд 4 (1,5 г; 1,5 ммоль) растворяли в воде (20 мл), добавляли гексагидрат хлорида гадолиния (1,13 г; 3 ммоль), затем добавляли 1 M NaOH для достижения pH 7. Смесь перемешивали при 50°C в течение 6 ч. Затем раствор фильтровали на фильтрах Millipore HA 0,25 мкм и выпаривали при пониженном давлении. Неочищенный очищали на колонке Amberchrome CG161M (элюент: градиент воды/ацетонитрила). Фракции, содержащие чистый продукт, объединяли и выпаривали. Твердый продукт сушили под вакуумом для получения комплекса гадолиния в виде порошка белого цвета (1,4 г). Выход 72%.
Масс-спектр и элементный анализ находились в соответствии с ожидаемой структурой.
Применяя ту же стратегию синтеза и используя 2-[2-(аминометил)-3-[2-гидрокси-1-(гидроксиметил)этокси]пропокси]-1,3-пропандиол (получали, например, как приведено в Chem. Commun. 2005, 474-476), получали хелатированный комплекс 8.
Пример 4: получение хелатированного комплекса 5
Это комплексное соединение получали с использованием процедуры, представленной в схеме 6:
Схема 6
включая:
a) получение 2
Эпихлоргидрин (3,7 г; 40 ммоль) добавляли в раствор 1 (получали как приведено в Tetrahedron 2010, 66, 8594-8604) (2 г; 7 ммоль) в MeOH (40 мл). Реакционную смесь перемешивали при комнатной температуре в течение 56 ч. Осажденное твердое вещество белого цвета фильтровали и сушили для получения соединения 2 (3,28 г). Выход 55%.
1
13
H-ЯМР, C-ЯМР и масс-спектр находились в соответствии с ожидаемой структурой.
b) получение защищенного лиганда 3
3
2
2
Субстрат 1A (Org. Synth. 2008, 85, 10) (15 г; 29 ммоль) добавляли в раствор соединения 2 (4,2; 8,9 ммоль) и EtN (3,6 г; 36 ммоль) в MeCN (60 мл). Смесь перемешивали при 50°C в течение 48 ч, затем при 70°C в течение 20 ч. Смесь испаряли, остаток обрабатывали в EtOAc (100 мл) и фильтровали. Органическую фазу промывали водой (2×100 мл), солевым раствором (2×100 мл), затем выпаривали. Остаток очищали посредством флэш-хроматографии на силикагеле (элюент: CHCl/MeOH=100:1→1:1) для получения защищенного лиганда 3 в виде масла бледно-желтого цвета (4,55 г). Выход 36%.
1
13
H-ЯМР, C-ЯМР и масс-спектр находились в соответствии с ожидаемой структурой.
c) получение лиганда 4
Трифторуксусную кислоту (6 мл; 48 ммоль) и триизопропилсилан (0,1 мл) добавляли к соединению 3 (4,5 г, 3 ммоль). Раствор перемешивали при комнатной температуре в течение 24 ч. Растворитель испаряли и остаток очищали посредством хроматографии на колонке Amberlite XE 750 (элюент: градиент воды/MeCN), получая желаемый лиганд 4 (3 г). Выход 96%.
1
13
H-ЯМР, C-ЯМР и масс-спектр находились в соответствии с ожидаемой структурой.
d) Комплексообразование
Лиганд 4 (3 г; 3 ммоль) суспендировали в воде (60 мл) и добавляли гексагидрат хлорида гадолиния (2,27 г; 6,1 ммоль). 1 M NaOH добавляли для достижения pH 7 и гомогенный раствор перемешивали при 50°C в течение 2 ч. Затем раствор фильтровали на фильтрах Millipore HA 0,25 мкм и выпаривали при пониженном давлении. Неочищенный продукт очищали на колонке со смолой Amberchrome CG161M (элюент: вода/ацетонитрил). Фракции, содержащие чистый продукт, объединяли и выпаривали. Твердый продукт сушили под вакуумом для получения комплекса гадолиния в виде порошка белого цвета (2 г). Выход 49%.
Масс-спектр и элементный анализ находились в соответствии с ожидаемой структурой.
Пример 5: получение хелатированного комплекса 7
Это комплексное соединение получали с использованием процедуры, представленной в схеме 7:
Схема 7
a) получение 2
Эпихлоргидрин (2,8 мл; 36 ммоль) добавляли в раствор коммерчески доступного бензиламина 1 (1,64 г; 15 ммоль) в EtOH (10 мл). Смесь перемешивали при комнатной температуре в течение 30 ч, затем выпаривали для получения защищенной мостиковой молекулы 2, которую непосредственно использовали в следующей реакции без какой-либо дополнительной очистки. Количественный выход.
1
13
H-ЯМР, C-ЯМР и масс-спектр находились в соответствии с ожидаемой структурой.
b) получение промежуточного соединения 3
3
2
2
Раствор субстрата 1A (Org. Synth. 2008, 85, 10) (15,4 г; 30 ммоль) в MeCN (30 мл) добавляли в раствор соединения 2 (438 г; 15 ммоль) в MeCN (30 мл) и EtN (6,3 мл). Смесь перемешивали при 55°C в течение 96 ч, затем выпаривали. Остаток очищали посредством флэш-хроматографии на силикагеле (элюент: CHCl/MeOH=100:1→1:1) для получения промежуточного соединения 3 (10 г). Выход 53%.
1
13
H-ЯМР, C-ЯМР и масс-спектр находились в соответствии с ожидаемой структурой.
b) получение 4
В раствор промежуточного соединения 3 (10 г; 8 ммоль) в метаноле (80 мл) добавляли 5% палладий на углероде (увлажненный с использованием приблизительно 50% воды) (2,5 г) и гидрогенизировали при 45°C в течение 5 ч. Добавляли дополнительный катализатор (0,8 г) и смесь гидрогенизировали при 45°C в течение еще 4 ч. Катализатор фильтровали и раствор выпаривали для получения промежуточного соединения 4 (8,9 г). Выход 96%.
1
13
H-ЯМР, C-ЯМР и масс-спектр находились в соответствии с ожидаемой структурой.
c) получение защищенного лиганда 6
3
2
2
Тетраэтиленгликоль монотозилат 5 (2,6 г, 7,5 ммоль) (коммерческий продукт, например, Aldrich) добавляли в раствор 4 (8,5 г; 7,3 ммоль) в MeCN ( мл) и смесь перемешивали в течение 72 ч. Смесь испаряли, остаток растворяли в CHCl (200 мл) и промывали водой (2×100 мл). Органическую фазу отделяли, сушили и выпаривали. Остаток очищали посредством флэш-хроматографии на силикагеле (элюент: CHCl/MeOH=100:1→1:1) для получения защищенного лиганда 6 (8,2 г). Выход 88%.
1
13
H-ЯМР, C-ЯМР и масс-спектр находились в соответствии с ожидаемой структурой.
d) получение лиганда 7
Трифторуксусную кислоту (5 мл) добавляли в раствор промежуточного соединения 6 (8 г; 6,3 ммоль) в дихлорметане (50 мл). Смесь перемешивали в течение 30 мин, затем выпаривали. Остаток растворяли в TFA (20 мл) и добавляли триизопропилсилан (0,1 мл). Полученную смесь перемешивали в течение 24 ч при комнатной температуре, затем выпаривали и остаток очищали посредством хроматографии на колонке Amberlite XE 750 (элюент: градиент воды/MeCN), получая желаемый лиганд 7 (5,3 г). Выход 84%.
1
13
H-ЯМР, C-ЯМР и масс-спектр находились в соответствии с ожидаемой структурой.
d) Комплексообразование
Лиганд 7 (4,5 г; 4,5 ммоль) растворяли в воде (100 мл), добавляли гексагидрат хлорида гадолиния (1,7 г; 4,6 ммоль), затем добавляли 1 M NaOH для достижения pH 7. Смесь перемешивали при 50°C в течение 18 я. Затем раствор фильтровали на фильтрах Millipore HA 0,25 мкм и выпаривали при пониженном давлении. Неочищенный продукт очищали на колонке Amberchrome CG161M (элюент: градиент воды/ацетонитрила). Фракции, содержащие чистый продукт, объединяли и выпаривали. Твердый продукт сушили под вакуумом для получения комплекса гадолиния в виде порошка белого цвета (4,4 г). Выход 75%.
Масс-спектр и элементный анализ находились в соответствии с ожидаемой структурой.
Применяя ту же стратегию синтеза и используя 2-(2-гидроксиэтокси)этил 4-метилбензолсульфонат (коммерчески доступен), получали хелатированный комплекс 4.
Пример 6: релаксометрические свойства
Релаксометрические свойства некоторых репрезентативных комплексных соединений в соответствии с изобретением определяли при различных напряженностях магнитного поля, например, включая 0,47 и 1,41 Тл, при 37°C и в различных средах (физиологический раствор и плазма человека) и сравнивали со значениями релаксивности, измеренными при тех же условиях для определенного комплекса Gd, представленного на рынке, который имеет аналогичный циклический координационный каркас.
Материалы
Аппарат
1
Скорость продольной релаксации протонов воды (R=1/T1) измеряли при 0,47 Тл с использованием спектрометра Minispec MQ-20 (Bruker Biospin, Germany), работающего на Ларморовой частоте протона 20 МГц; MR эксперименты при 1,41 Тл осуществляли с использованием спектрометра Minispec MQ-60 (Bruker Biospin, Germany), работающего на Ларморовой частоте протона 60 МГц.
Способы
Получение образцов
Все тестовые изделия использовали, как их поставляли, и разводили в выбранной среде (физиологический раствор или плазма человека), отвешивая необходимое количество парамагнитного хелатированного комплекса, чтобы получать 5 или 10 мМ начальный раствор.
Измерения релаксивности
Пять образцов с различными концентрациями (0,1, 0,25, 0,5, 0,75 и 1 мМ) для каждой среды получали посредством дополнительного разведения начального 5 или 10 мМ раствора.
Измерение релаксации
1
1
Измерения релаксивности осуществляли при 0,47 Тл и 1,41 Тл при предварительно заданной температуре образца 37°C, которую поддерживали постоянной с помощью термостатной бани, соединенной с держателем образца спектрометра. Пять растворов образцов предварительно нагревали до 37°C во внешней термостатной бане и затем оставляли на 10 минут внутри внутренней бани для того, чтобы обеспечить стабилизацию температуры. Время продольной релаксации T1 измеряли посредством стандартной последовательности инверсия-восстановление, где время инверсии (TI) варьировало от 10 мс по меньшей мере до 5-кратного T за 15 шагов. Статистический анализ (одноэкспоненциальная аппроксимация для измерения T, линейная аппроксимация для оценки продольной релаксивности) осуществляли с помощью Mathematica (Wolfram, USA). Ошибки оцениваемых параметров оценивали посредством процедуры аппроксимации.
Результаты
1p
Значения релаксивности r, полученные для некоторых репрезентативных соединений в соответствии с изобретением, как в физиологическом растворе, так и в плазме человека, при 37°C, сведены в следующую таблицу A, вместе со структурой тестируемых соединений и напряженностью приложенного магнитного поля (в Тл), и сравнены с соответствующими значениями, измеренными для некоторых коммерческих контрастных средств из клинической практики.
По определению, данные релаксивности, таким образом, включающие таковые из следующей таблицы, приведены в пересчете на концентрацию гадолиния.
Заключение
-1
-1
-1
-1
3+
3+
1p
Релаксивность исследованных контрастных средств находится в диапазоне между 3,5 (для Prohance) и 9,0 (для хелатированного комплекса 2) мМс при 0,47 Тл в физиологическом растворе и от 4,9 до 12,0 мМс в плазме, при том же магнитном поле и той же концентрации Gd в мМ. Эти результаты подтверждают, что конкретный выбор, представленный парамагнитными комплексами и, в частности, комплексами Gd соединений формулы (I) по изобретению, демонстрирует увеличенную релаксивность r, которая по меньшей мере приблизительно в 2 раза превышает релаксивность, которую демонстрируют, при тех же условиях (т. е. в физиологическом растворе или в плазме человека при 37°C), не специфические контрастные средства, в настоящее время используемые в повседневной диагностической практике, такие как Dotarem и ProHance.