DE69434260T2

DE69434260T2 - Hepatobillianische magnetische Resonanz-Kontrastmittel

Info

Publication number: DE69434260T2
Application number: DE69434260T
Authority: DE
Inventors: Jean-Francois Desreux; Michael F. Princeton Tweedle; Peter C. Hamilton Square Ratsep; Thomas R. Shrewsbury Wagler; Edmund R. Lawrenceville Marinelli
Original assignee: Bracco International BV
Current assignee: Bracco International BV
Priority date: 1993-09-30
Filing date: 1994-09-29
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2014-09-30
Also published as: US5358704A; DE69430730D1; CZ136995A3; DE69434260D1; ATE218554T1; EP0670832B1; JPH08503967A; EP0670832A1; IL111083A0; DE69430730T2; JP3949714B2; CN1115180A; WO1995009161A1; KR960702447A; HK1046131A1; NO952111L; EP1184377A1; ATE288422T1; AU7623494A; NO952111D0

Description

Kurze Beschreibung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden neue Verbindungen bereitgestellt. Diese Verbindungen sind beispielsweise als metallchelatbildende Liganden brauchbar, und in Form von Metallkomplexen sind die vorliegenden Verbindungen besonders als diagnostische Kontrastmittel brauchbar. Wenn das Metall in dem Komplex paramagnetisch ist, sind die diagnostischen Kontrastmittel für Magnetresonanzbildgebung geeignet, und sind besonders brauchbar für Magnetresonanztomographie (MRI) der Leber und Gallengänge.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen enthalten einen Tetraazacyclododecanmacrozyklus, der mindestens einen kondensierten Cyclohexylring enthält, und werden durch die Formel I wiedergegeben:
in der
R¹ und R² zusammen mit den Kohlenstoffatomen in dem Tetraazacyclododecanmacrozyklus, an welche sie gebunden sind, einen kondensierten, ganz oder teilweise gesättigten, nichtaromatischen, sechsgliedrigen, carbocyclischen Ring bilden, der unsubstituiert oder durch Halogen, geradkettiges oder ver zweigtes C₁-C₅-Alkyl, Hydroxy- oder Hydroxyalkylgruppen, Alkyloxid der Formel -R-OR, in der jedes R eine geradkettige oder verzweigte C₁-C₅-Alkylgruppe ist, ein- oder mehrfach substituiert sein kann und der weiterhin an einen Phenyl- oder Cyclohexylring kondensiert sein kann,
p 0 oder 1 ist und R³ Wasserstoff oder eine geradkettige oder verzweigte C₁-C₅-Alkylgruppe ist; oder ein Salz davon.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Nachfolgend sind Definitionen verschiedener Begriffe aufgeführt, die in der Beschreibung dieser Erfindung verwendet werden. Diese Definitionen gelten für die Begriffe, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, wenn sie nicht anderweitig in bestimmten Fällen entweder individuell oder als Teil einer größeren Gruppe eingeschränkt sind.
Die Begriffe "Alkyl" und "Alkoxy" beziehen sich sowohl auf geradkettige als auch auf verzweigte unsubstituierte Ketten von Kohlenstoffatomen. Ketten mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen sind bevorzugt. Methyl und Methoxy sind die am meisten bevorzugten Alkyl- beziehungsweise Alkoxygruppen.
"Hydroxyalkyl" bezieht sich auf geradkettige und verzweigte Alkylgruppen einschließlich einem oder mehreren Hydroxyresten, wie -CH₂CH₂OH, -CH₂CH₂OHCH₂OH, CH (CH₂OH)₂ und dergleichen. (Siehe beispielsweise M. Sovak, Herausgeber, Radiocontrast Agents, Springer-Verlag, 1984, Seiten 1–125).
Der Begriff "carbocyclischer Ring" bezieht sich auf ein Ringsystem, bei dem alle der Ringatome Kohlenstoff sind, z. B. Phenyl oder Cyclohexyl. Der Ring kann unsubstituiert oder beispielsweise durch Alkyl, Halogen, Hydroxy, Alkoxy und dergleichen substituiert sein.
Der Begriff "Halogen" bezieht sich auf Brom, Chlor, Fluor oder Iod.
Der Begriff "Carboxy" bezieht sich auf die Gruppe -C(O)OH oder die Gruppe -C(O)OR, wobei R Alkyl ist.
Bevorzugte erfindungsgemäße Verbindungen sind jene, in denen R¹ und R² einen kondensierten, vollständig gesättigten Cyclohexylring bilden, R³ -H ist und p Null ist.
Die Verbindungen der Formel I und Salze davon können mit einem paramagnetischen Metallatom komplexiert und als Relaxationsverstärkungsmittel für bildgebende Magnetresonanzuntersuchungen verwendet werden. Diese Mittel verteilen sich, wenn sie einem Säugerwirt (z. B. einem Menschen) verabreicht werden, in verschiedenen Geweben in unterschiedlichen Konzentrationen und katalysieren die Relaxation von Protonen (in den Geweben), die durch Absorption von Radiofrequenzenergie aus einem Magnetresonanzbildgebungsgerät angeregt worden sind. Diese Beschleunigung der Relaxationsgeschwindigkeit der angeregten Protonen liefert ein Bild mit einem anderen Kontrast, wenn der Wirt mit einem Magnetresonanzbildgebungsgerät gescannt wird. Das Magnetresonanzbildgebungsgerät wird zur Aufzeichnung von Bildern zu verschiedenen Zeitpunkten verwendet, im Allgemeinen entweder vor und nach Verabreichung der Mittel, oder nur nach der Verabreichung, und die Unterschiede der Bilder, die durch die Anwesenheit der Mittel in Geweben erzeugt werden, werden zur Diagnose verwendet. Bei der Protonenmagnetresonanzbildgebung sind paramagnetische Metallatome, wie Gadolinium(III) und Mangan(II), Chrom(III) und Eisen(III) (alle sind paramagnetische Metallatome mit günstigen elektronischen Eigenschaften), als Metalle bevorzugt, die mit den Liganden der Formel I komplexiert sind. Gadolinium(III) ist wegen der Tatsache, dass es den höchsten Paramagnetismus aufweist, eine niedrige Toxizität hat, wenn es mit einem geeigneten Liganden komplexiert ist, und eine hohe Labilität des koordinierten Wassers aufweist, das am meisten bevorzugte komplexierte Metall.
Die erfindungsgemäßen metallchelatbildenden Liganden können mit einem Lanthanid (Ordnungszahl 58 bis 71) komplexieren und als chemische Verschiebungsmittel bei der Magnetresonanztomographie oder in der in vivo Magnetresonanz-Spektroskopie verwendet werden.
Die erfindungsgemäße paramagnetischen Metallkomplexe sind besonders als hepatobiliäre Mittel brauchbar, d. h. zur bildgebenden Magnetresonanzuntersuchung der Leber und der Gallengänge.
Obwohl die oben beschriebenen Anwendungen der erfindungsgemäßen metallchelatbildenden Liganden bevorzugt sind, werden jene, die im diagnostischen Bereich arbeiten, erkennen, dass die Liganden auch mit den geeigneten Metallen komplexiert und als Kontrastmittel in anderen bildgebende Untersuchungstechniken verwendet werden können, wie Röntgenuntersuchungen, bildgebende Radionukliduntersuchungen und Ultraschalluntersuchungen und in der Radiotherapie.
Verwendung in bildgebenden Untersuchungen
Zur Verwendung der erfindungsgemäßen Liganden zur Bildgebung werden sie zuerst mit einem passenden Metall komplexiert. Dies kann durch im Stand der Technik bekannte Methoden bewirkt werden. Das Metall kann beispielsweise in Form eines Oxids oder in Form eines Halogenids oder Acetats zu Wasser gegeben und mit einer äquimolaren Menge eines erfindungsgemäßen Liganden behandelt werden. Der Ligand kann als wässrige Lösung oder Suspension zugesetzt werden. Verdünnte Säure oder Base kann (wo es zweckmäßig ist) zugefügt werden, um einen geeigneten pH-Wert aufrechtzuerhalten. Das Erwärmen auf Temperaturen bis zu 100°C für Zeiträume von bis zu 24 Stunden oder mehr kann mitunter in Abhängigkeit von dem Metall und dem Chelatbildner sowie ihrer Konzentrationen zur Erleichterung der Komplexierung verwendet werden.
Pharmazeutisch verträgliche Salze der Metallkomplexe der erfindungsgemäßen Liganden sind auch als Bildgebungsmittel brauchbar. Sie können hergestellt werden, indem eine Base (z. B. ein Alkalimetallhydroxid, Meglumin, Arginin oder Lysin) zum Neutralisieren der oben hergestellten Metallkomplexe verwendet wird, während sie sich noch in Lösung befinden. Einige der Metallkomplexe sind formal nicht geladen und benötigen keine Kationen als Gegenionen. Solche neutralen Komplexe können als intravenös verabreichte Röntgen- und NMR-Bildgebungsmittel gegenüber geladenen Komplexen bevorzugt sein, weil sie wegen ihrer geringeren Osmolalität Lösungen mit größerer physiologischer Toleranz liefern können. Zur Verwendung als hepatobiliäre Mittel sind jedoch negativ geladene Liganden bevorzugt.
Die vorliegende Erfindung liefert pharmazeutische Zusammensetzungen, die eine Verbindung der Formel I oder ein Salz davon, gegebenenfalls komplexiert mit einem Metall, und ein pharmazeutisch verträgliches Vehikel oder ein pharmazeutisch verträgliches Verdünnungsmittel oder Streckmittel enthalten. Die vorliegende Erfindung liefert ferner ein Verfahren zur diagnostischen Bildgebung, das die Schritte des Verabreichens einer Verbindung der Formel I oder eines Salzes davon, die bzw. das mit einem Metall komplexiert ist, an einen Wirt und der Aufnahme eines diagnostischen Bildes, vorzugsweise eines Magnetresonanzbildes, des Wirts beinhaltet.
Sterile wässrige Lösungen der erfindungsgemäßen Chelatkomplexe werden Säugern (z. B. Menschen) vorzugsweise oral, intrathekal und insbesondere intravenös in Konzentrationen von 0,003 bis 1,0 molar verabreicht. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Metallkomplexe als hepatobiliäre Mittel ist bevorzugt. Zum Sichtbarmachen der Leber beträgt die Dosis beispielsweise 0,03 bis 0,3 Millimol/Kilogramm. Obwohl das Sichtbarmachen der Leber und Gallengänge bevorzugt ist, können die erfindungsgemäßen Metallkomplexe zum Sichtbarmachen anderer Stellen verwendet werden. Zum Sichtbarmachen von Hirnläsionen unter Verwendung der Magnetresonanzbildgebung kann beispielsweise ein Gadoliniumkomplex eines Liganden der Formel I intravenös in einer Dosis von 0,05 bis 0,5 Millimol des Komplexes pro Kilogramm Körpergewicht, vorzugsweise in einer Dosis von 0,1 bis 0,3 Millimol/Kilogramm verabreicht werden. Zum Sichtbarmachen der Nieren beträgt die Dosis beispielsweise 0,05 bis 0,20 Millimol/Kilogramm. Zum Sichtbarmachen des Herzens beträgt die Dosis beispielsweise 0,05 bis 0,3 Millimol/Kilogramm.
Der pH-Wert der Formulierung der vorliegenden Metallkomplexe liegt vorzugsweise zwischen etwa 6,0 und 8,0, am meisten bevorzugt zwischen etwa 6,5 und 7,5. Physiologisch verträgliche Puffer (z. B. Tris(hydroxymethyl)aminomethan) und andere physiologisch verträgliche Additive (z. B. Stabilisatoren wie Parabene) können auch vorhanden sein.
Es ist auch vorteilhaft, Doppelabfang-Hilfsmittel wie jene zu verwenden, die in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen Nr. 032,763, eingereicht am 15. März 1993, mit dem Titel "DUAL FUNCTIONING EXCIPIENT FOR METAL CHELATE CONTRAST AGENTS" beschrieben sind, auf die hier Bezug genommen wird. Diese Hilfsmittel haben eine allgemeine Formel entsprechend D_S[D'(L')]_t in der D und D' unabhängig Ca oder Zn sind, L' ein organischer Ligand ist, der sich von dem zum Komplexieren des Metalls verwendeten Liganden unterscheiden kann oder gleich diesem sein kann, und s und t unabhängig 1, 2 oder 3 sind.
Die Verbindungen der Formel I können gemäß dem folgenden allgemeinen Schema hergestellt werden:
Alle Stereoisomere der erfindungsgemäßen Verbindungen und erfindungsgemäßen Komplexe sind hier für sich (d. h. im Wesentlichen frei von anderen Isomeren), in einer Mischung bestimmter Stereoisomere (beispielsweise als Racemat) oder in Form irgendeiner anderen Mischung eingeschlossen.
Die Erfindung wird nun durch die folgenden Beispiele näher erläutert. Diese Beispiele sind veranschaulichend und nicht einschränkend.
Beispiel 1
2,5,8,11-Tetracarboxymethyl-2,5,8,11-tetraazabicyclo[10.4.0]hexadecan
(A) 4,9-Dioxo-2,5,8,11-tetraazabicyclo[10.4.0]-hexadecan
Natriumcarbonat (226 g, 2,13 mmol) und trans-1,2-Diaminocyclohexan (14,1 ml, 117 mmol) wurden unter Stickstoff zu einer Lösung von N,N'-Dichloracetylethylendiamin (25 g, 117 mmol) in trockenem Acetonitril (3,75 1) gegeben. N,N'-Dichloracetylethylendiamin wurde wie in "New multidentate potential ionophors of ether-amide type", Monat. Chem. 1985, 116, 217–221, beschrieben hergestellt. Die Reaktionsmischung wurde 20 Stunden unter Rückfluss erhitzt. Das gebildete unlösliche Material wurde abfiltriert, und das Volumen des Filtrats wurde durch Eindampfen auf 1 L reduziert. Bei Raumtemperatur bildeten sich langsam Kristalle des Monomers. Sie wurden durch Filtration aufgefangen, und das Produkt wurde durch Kristallisation in Acetonitril gereinigt. Die Ausbeute betrug 7,43 g eines weißen Feststoffs.
Die nach der Filtration von Verbindung (A) erhaltene Acetonitrillösung wurde konzentriert, und mehrere Kristallisationsfraktionen wurden aufgefangen. Das Massenspektrum (FAB) und die ¹H- und ¹³C-NMR-Spektren jeder Fraktionen wurden aufgezeichnet, und die Fraktionen, die vorwiegend die selbe Verbindung enthielten, wurden kombiniert. Jede Fraktion wurde zwei Mal aus Acetonitril kristallisiert.
(B) 2,5,8,11-Tetraazabicyclo[10.4.0]hexadecan
Die getrocknete Verbindung (A) (2,54 g, 10 mmol) wurde unter Stickstoff zu einer 1 M Lösung von BH₃ in Tetrahydrofuran (100 ml, 100 mmol) gegeben. Die Reaktionsmischung wurde über Nacht unter Rückfluss gehalten. Nach dem Abkühlen wurde Wasser tropfenweise zugegeben, bis der BH₃-Überschuss vollständig beseitigt war. Die resultierende Suspension wurde in einem Rotationsverdampfer zur Trockne eingedampft und der verbleibende Feststoff zu 140 ml 6 M Salzsäurelösung gegeben. Die Temperatur wurde über Nacht auf 100°C gehalten. Wasser wurde im Vakuum beseitigt, und der feste Rückstand wurde in einer minimalen Menge Wasser gelöst. LiOH·H₂O wurde zugegeben, um einen auf 12 bis 13 eingestellten pH-Wert zu ergeben. Die Mischung wurde drei Mal mit Methylenchlorid extrahiert. Die kombinierten organischen Fraktionen wurden getrocknet (Magnesiumsulfat), filtriert und eingedampft, um 2 g Verbindung (B) als weißen Feststoff zu ergeben.
(C) 2,5,8,11-Tetracarboxymethyl-2,5,8,11-tetraazabicyclo[10.4.0]hexadecan
Bromessigsäure (11,9 g, 86 mmol) wurde in Wasser (25 ml) gelöst. Die Temperatur der Lösung wurde in einem Eisbad auf 5°C abgesenkt, und die Säure wurde mit einer wässrigen Lösung von Natriumhydroxid (3,43 g, 86 mmol in 13 ml Wasser) neutralisiert. Verbindung (B) (3,24 g, 14,3 mmol) wurde zu der Lösung von Natriumbromacetat gegeben und die Temperatur auf 70–80°C erhöht. Der pH-Wert wurde durch die tropfenweise Zugabe einer Lösung von Natriumhydroxid (3,43 g, 86 mmol) in Wasser (13 ml) zwischen 9 und 10 gehalten. Am Ende der Zugabe wurde die Temperatur 6 Stunden auf 70–80°C gehalten. Das Volumen der Reaktionsmischung wurde dann auf 40 ml reduziert und der pH-Wert mit 6 M Salzsäure auf 3 angesäuert. Es bildete sich rasch ein unlösliches Material. Es wurde abfiltriert und in Wasser umkristallisiert, bis gemäß NMR keine Spur von Glykolsäure mehr nachgewiesen werden konnte. Eine zweite Fraktion der Titelverbindung wurde nach weiterer Konzentration der Reaktionsmischung erhalten. Die beiden Fraktionen wurden kombiniert, und nach Umkristallisieren in Wasser wurden 3,6 g der Titelverbindung als weißer Feststoff erhalten. Massenspektrum (FAB): m/e 459 (M+H) und 481 (M+Na).
Beispiel 2
2,5,11-Tricarboxymethyl-8-(2'-hydroxyethyl)-2,5,8,11-tetraazabicyclo(10.4.0]hexadecan
(A) 3,10-Dioxo-8-(2'-hydroxyethyl)-2,5,8,11-tetraazabicyclo[10.4.0]hexadecan
In einen 5 L Erlenmeyerkolben, der 5 L wasserfreies Acetonitril enthielt, wurden 17,4 g (65 mmol) N,N'-Bis(chloracetyl)-trans-1,2-diaminocyclohexan (hergestellt gemäß Bull. Chem. Soc. Jpn., 1974, 47, 1184–1189), 6,8 g (65 mmol) 2-(2- Aminoethylamino)ethanol und 130 g (1,23 mmol) Natriumcarbonat gegeben. Die Reaktionsmischung wurde unter Stickstoff 50 Stunden auf 82°C erwärmt. Nachdem das Natriumcarbonat durch Filtration beseitigt worden war, wurde Acetonitril unter Vakuum entfernt, bis das Volumen auf 500 ml reduziert worden war. Es bildete sich sofort ein Niederschlag, und die Reaktionsmischung wurde mehrere Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Der Niederschlag wurde abfiltriert und mit wenigen ml Acetonitril gewaschen und unter Vakuum getrocknet. Es wurden 8,2 g von Verbindung (A) als weißer Feststoff erhalten.
(B) 8-(2'-Hydroxyethyl)-2,5,8,11-tetraazabicyclo(10.4.0]hexadecan
In einen trockenen Kolben wurden unter Stickstoff 3,00 g (10 mmol) Verbindung (A) und 100 ml einer 1 M Lösung von BH₃-THF in wasserfreiem Tetrahydrofuran gegeben. Die Reaktionsmischung wurde 12 Stunden unter Rückfluss erhitzt. Es wurde tropfenweise Wasser zugegeben, bis keine Reaktion mit dem BH₃-THF-Überschuss erfolgte. Das Lösungsmittel wurde am Rotationsverdampfer entfernt, nachdem einige Milliliter Methanol zugegeben worden waren, um übermäßiges Schäumen zu verhindern. Der feste Rückstand wurde mit etwa 10 ml einer konzentrierten Lösung von LiOF·H₂O behandelt, bis der pH-Wert 12 bis 13 erreichte. Diese wässrige Phase wurde 6 Mal mit 100 ml Methylenchlorid extrahiert. Die Extrakte wurden aufgefangen und über Magnesiumsulfat getrocknet. Das Lösungsmittel wurde unter Vakuum entfernt, um 2,62 g Verbindung (B) als weißes Pulver zu ergeben, das in der nächsten Stufe ohne weitere Reinigung verwendet wurde.
(C) 2,5,11-Tricarboxymethyl-8-(2'-hydroxyethyl)-2,5,8,11-tetraazabicyclo(10.4.0]hexadecan
Zu einer Lösung von 3,19 g (23 mmol) Bromessigsäure in 10 ml Wasser, die in einem Eisbad gekühlt wurde, wurden tropfenweise 0,92 g (23 mmol) Natriumhydroxid, gelöst in 5 ml Wasser, gegeben, während die Temperatur unter 5°C gehalten wurde. Diese Mischung wurde zu einer Lösung von 1,38 g (5,1 mmol) Verbindung (B) gegeben, die in 5 ml Wasser gelöst war. Die Reaktionsmischung wurde auf 70–80°C erwärmt, und eine Lösung von 0,92 g Natriumhydroxid (23 mmol) in 5 ml Wasser wurde tropfenweise zugegeben, während der pH-Wert im Bereich von 9 bis 10 gehalten wurde. Nachdem die Zugabe von Natriumhydroxid abgeschlossen war, wurde die Reaktionsmischung 12 weitere Stunden bei 70–80°C bewegt. Die Reaktionsmischung wurde auf Raumtemperatur abkühlen gelassen, und der pH-Wert wurde durch Zugabe einer 6 M Salzsäurelösung auf 3 gebracht. Die Lösung wurde auf eine Kationenaustauschersäule (H⁺ Form) gegeben. Nachdem mit Wasser gewaschen worden war, wurde der macrozyklische Ligand mit 0,5 M wässrigem Ammoniak eluiert. Nach dem Eindampfen am Rotationsverdampfer wurden 1,66 g der Titelverbindung als Ammoniumsalz erhalten. Die Säureform wurde auf einer Anionenaustauschersäule (Formiatform) durch Eluieren mit 0,5 M Ameisensäure erhalten. ¹³C-NMR (D₂O, stark saurer pH-Wert, ppm gegen TMS): 177,6, 175,4, 170,4, 67,7, 59,9, 57,9, 57,2, 54,9, 53,4, 52,2, 51,9, 49,9, 48,9, 48,3, 26,0–25,6. Massenspektrum (FAB): Titelverbindung in der Säureform, m/e 445 (M+H).
Beispiel 3
2,5,8,11-Tetracarboxymethyl-14,15-benzo-2,5,8,11-tetraazabicyclo(10.4.0]hexadecan
(A) 4,9-Dioxo-14,15-benzo-2,5,8,11-tetraazabicyclo[10.4.0]hexadecan
Trans-2,3-diamino-1,2,3,4-tetrahydronaphthalin wurde wie in T. Yano, H. Kobayashi und K. Ueno, "Stereospecific syntheses and acid dissociation of 2,3-diaminotetralins and 2,3-diamino-trans-decalins", Bull. Chem. Soc. Jpn. 1973, 46, 985–990, beschrieben hergestellt. In einen 2 1 Kolben, der mit einem mechanischen Rührer und einem Rückflusskühler ausgestattet war, wurden 5,38 g (33,16 mmol) trans-2,3-Diamino-1,2,3,4-tetrahydronaphthalin und 1 1 wasserfreies Acetonitril gegeben. N,N'-Dichloracetylethylendiamin (7,06 g, 33,16 mmol) und 64 g (0,60 Mol) wasserfreies Natriumcarbonat wurden zu der Lösung gegeben. Nach 20 Stunden bei 90°C wurde die Reaktionsmischung filtriert, und das Filtrat wurde eingedampft, bis das Volumen auf 500 ml verringert worden war. Beim Stehenlassen der Lösung bei Raumtemperatur über Nacht bildet sich langsam ein Niederschlag. Er wurde abfiltriert und unter Vakuum getrocknet. Die Ausbeute betrug 5,52 g eines bräunlichen Pulvers. Verbindung (A) wurde isoliert, indem das Pulver zu 500 ml Wasser mit 50°C gegeben wurde. Ein braunes viskoses Öl löste sich nicht und wurde durch Filtration beseitigt. Die verbleibende wässrige Lösung wurde unter Vakuum konzentriert, bis weiße Kristalle gebildet wurden. Nachdem die Lösung über Nacht bei Raumtemperatur stehen gelassen worden war, wurden 3,73 g Verbindung (A) durch Filtration aufgefangen. Die nach Isolierung von Verbindung (A) zurückbleibende Reaktionsmischung wurde weiter durch Verdampfen des Acetonitrils konzentriert, sie ergab jedoch nur die Dimerform, Schmelzpunkt 230–231°C.
(B) 14,15-Benzo-2,5,8,11-tetraazabicyclo[10.4.0]hexadecan
Die Reduktion von Verbindung (A) wurde durch Zugabe von 1,5 g (4,96 mmol) zu 50 ml einer 1 M Lösung von BH₃-THF in trockenem Tetrahydrofuran unter Stickstoffsspülung bewirkt. Die Reaktionsmischung wurde 12 Stunden Sieden gelassen. Die Reaktionsmischung wurde in einem Eisbad gekühlt, und es wurde langsam Wasser zugegeben, bis keine weitere Entwicklung von Wasserstoff beobachtet werden konnte. Das Lösungsmittel wurde an einem Rotationsverdampfer entfernt, und der resultierende Feststoff wurde in 50 ml 6 M Salzsäure suspendiert. Die Reaktionsmischung wurde über Nacht unter Rückfluss gehalten. Die flüchtigen Bestandteile wurden am Rotationsverdampfer entfernt. Der Überschuss an Salzsäure wurde beseitigt, indem der verbleibende Feststoff in Wasser gelöst und die Lösung unter vermindertem Druck eingedampft wurde. Dieses Verfahren musste drei Mal wiederholt werden. Der nach der Beseitigung des Salzsäureüberschusses erhaltene feste Rückstand wurde in 30 ml Wasser gelöst, und eine konzentrierte Lösung von LiOH·H₂O wurde zugegeben, bis der pH-Wert 12–13 erreichte. Die Lösung wurde mit 200 ml Dichlormethan extrahiert. Die organische Phase wurde durch Dekantieren abgetrennt und getrocknet (Magnesiumsulfat), filtriert und eingedampft, um 1,06 g eines gelblichen glasartigen Feststoffs zu ergeben. Eine analysenreine Probe wurde durch Umkristallisation des Tetramins als Hydrochloridsalz erhalten.
(C) 2,5,8,11-Tetracarboxymethyl-14,15-benzo-2,5,8,11-tetraazabicyclo(10.4.0]hexadecan
Bromessigsäure (7,14 g, 51,5 mmol) wurde in 20 ml Wasser gelöst und langsam durch tropfenweise Zugabe einer Lösung von 2,05 g (51,2 mmol) Natriumhydroxid in 10 ml Wasser neutralisiert, während die Temperatur unter 5°C gehalten wurde. Die Reaktionsmischung wurde zu einer Lösung von 2,35 g (8,57 mmol) Verbindung (B) in 10 ml Wasser gegeben. Die Temperatur wurde auf 70–80°C erhöht und der pH-Wert wurde durch die tropfenweise Zugabe einer wässrigen Lösung von Natriumhydroxid (2,05 g, 51,42 mmol in 10 ml Wasser) zwischen 9 und 10 gehalten. Die Zugabe des Natriumhydroxids war nach 5 Stunden abgeschlossen, und die Reaktionsmischung wurde über Nacht auf 70–80°C gehalten. Nach dem Abkühlen wurde das Volumen der Reaktionsmischung am Rotationsverdampfer auf 45 ml reduziert, und eine 6 M Lösung von Salzsäure wurde tropfenweise zugegeben, bis der pH-Wert auf 3 abgesenkt worden war. Es bildete sich sofort ein beiger Niederschlag (3,5 g). Er wurde durch Filtration aufgefangen, in Wasser umkristallisiert (farblose Nadeln) und unter Vakuum getrocknet. ¹³C-NMR (D₂O, stark basisches Medium, ppm gegen TMS): 182,2, 182,1, 161,9, 161,8, 140,9, 140,3, 129,9, 129,5, 128,8, 128,2, 64,0, 60,7, 59,9, 58,1, 57,3, 56,1, 55,1, 54,9, 51,0, 50,6, 50,4, 46,6, 28,4. Massenspektrum (FAB): m/e 507 (M+H).
Beispiel 4
2,5,8,11-Tetracarboxymethyl-2,5,8,11-tetraazabicyclo[10,4,0]hexadec-l4-en
(A) 4,9-Dioxo-2,5,8,11-tetraazabicyclo[10.4.0]-hexadec-14-en
Die Synthese von trans-4-Cyclohexen-1,2-diamin ist von Witiak et al., (J. Med. Chem. 1987, 30, 1327–1336) beschrieben worden. Trans-4-Cyclohexene-1,2-diamin (9,25 g, 82,5 mmol) und N,N'-Dichloracethylendiamin (17,55 g, 82,5 mmol) wurden in 2700 ml Acetonitril gelöst. Wasserfreies Natriumcarbonat (158 g, 1,5 Mol) wurde zu der Lösung gegeben und die Mischung 23 Stunden unter Rückfluss gehalten. Nach dem Abkühlen wurde das unlösliche Salz abfiltriert und das Filtrat zur Trockne gebracht. Der feste Rückstand wurde in etwa 20 ml heißem Ethanol umkristallisiert. Schmelzpunkt: 203–205°C.
(B) 2,5,8,11-Bicyclo[10,4,0]hexadec-14-en
Verbindung (A) (0,8 g, 3,17 mmol) wurde unter Stickstoff zu 100 ml Diglyme gegeben, das getrocknet und über Lithiumaluminiumhydrid destilliert worden war. Die Verbindung löste sich, als die Temperatur erhöht wurde. Lithiumaluminiumhydrid (3,91 g, 0,1 Mol) wurde zu der warmen Lösung gegeben, und die Temperatur wurde auf 100°C gebracht. Die Reaktionsmischung wurde 15 Stunden bewegt. Nach dem Abkühlen wurde überschüssiges Hydrid durch vorsichtige Zugabe von Ethylacetat und Wasser zerstört. Das unlösliche Material wurde abfiltriert und mit Wasser und Ethanol gewaschen. Die Lösungsmittel wurden unter Vakuum bei 80°C beseitigt. Der Rückstand wurde in Salzsäure 6 M gelöst, und die Lösung wurde an einem Rotationsverdampfer zur Trockne gebracht. Der Rückstand wurde zu etwa 20 ml Ethanol gegeben. Die Suspension wurde eine Stunde unter Rückfluss gehalten und danach über Nacht auf 4°C gehalten. Der Niederschlag wurde filtriert und unter Vakuum getrocknet. Das freie Amin wurde erhalten, indem das Hydrochlorid zu Trichlormethan gegeben und mit trockenem Ammoniak gesättigt wurde. Die Suspension wurde über Nacht bewegt, und das unlösliche Ammoniumchlorid wurde abfiltriert. Das Lösungsmittel wurde beseitigt, und eine viskose Flüssigkeit blieb übrig. Massenspektrum: (FAB, Probe in 3-Nitrobenzylalkohol): m/e 225 (M+H).
(C) 2,5,8,11-Tetracarboxymethyl-2,5,8,11-tetraazabicyclo[10.4.0]hexadec-14-en
Bromessigsäure (0,63 g, 4,5 Mol) wurde in Wasser gelöst und langsam unter 5°C mit einer wässrigen Lösung von Natriumhydroxid (0,18 g, 4,55 mmol in 2 ml Wasser) neutralisiert. Diese Lösung wurde zu einer Lösung von Verbindung (B) (0,17 g, 0,76 mmol) in 3 ml Wasser gegeben. Die Reaktionsmischung wurde auf 70–80°C erwärmt, und eine Lösung von Natriumhydroxid (0,18 g, 4,55 mmol, in 2 ml Wasser) wurde tropfenweise im Verlauf von 5 Stunden zugegeben, um so den pH-Wert zwischen 9 und 10 zu halten. Es wurde über Nacht bei 80°C weiter bewegt. Der pH-Wert wurde mit konzentrierter Salzsäure auf 3 abgesenkt, und die Reaktionsmischung wurde langsam unter einem Luftstrom konzentriert. Die Titelverbindung bildete leicht Kristalle und wurde in einem kleinen Volumen Wasser umkristallisiert. Ausbeute: 45%, 0,15 g. ¹³C NMR (in D₂O, protonierte Form): 177,6, 177,0, 173,0, 172,8, 127,5, 124 7 64,5, 58,4, 57,3, 57,0, 55,7, 53,6, 52,5, 52,4, 50,2, 48,8, 47,6, 26,0, 25,4. Massenspektrum (Probe in 3-Nitrobenzylalkohol) – m/e 479 (M + Na), 501 (M – H + 2 Na).
Beispiel 5
2,5,8,11-Tetracarboxymethyl-16(14)-brom-14(16)-hydroxy- 2,5,8,11-tetraazabicyclo[10,4,0]hexadecan
Das Dihydrochlorid der Verbindung von Beispiel 4 (0,2 g, 0,38 mmol) wurde in 4 ml Wasser gelöst und der pH-Wert auf 6 eingestellt. N-Bromsuccinimid (0,07 g, 0,38 mmol) wurde bei 10°C zu dieser Lösung gegeben. Die Reaktionsmischung wurde eine Stunde bei 10°C gerührt, bis das N-Bromsuccinimid vollständig gelöst war. Die klare Lösung wurde über Nacht auf 4°C gehalten. Das Lösungsmittel wurde im Rotationsverdampfer und im Dunkeln entfernt. Der feste Rückstand wurde in einer minimalen Menge Methanol gelöst und Aceton wurde zugesetzt, bis die Lösung etwas trübe wurde. Die Verbindung wurde über Nacht bei 4°C kristallisieren gelassen und durch Filtration im Dunkeln aufgefangen.
Ausbeute: 45%, ¹³C NMR (in D₂O, protonierte Form): 179,2, 178,6, 173,1, 172,5, 71,6, 63,2, 62,8, 58,5, 58,4, 57,2, 56,7, 56,0, 53,7, 52,9, 52,6, 51,7, 50,2, 49,4, 48,0, 47,7, 29,2, 28,9, 27,8, 27,1.
Massenspektrum: (Probe in 3-Nitrobenzylalkohol): m/e 575 und 577 (M + Na), 597 und 599 (M – H + 2Na).
Beispiel 6
Gadolinium(III)komplexe der in den Beispielen 1 bis 5 angegebenen Liganden
Alle Gadolinium(III)komplexe wurden hergestellt, indem der pH-Wert einer stöchiometrischen Mischung von Gadoliniumtrichlorid und einem der in Beispielen 1 bis 5 angegebenen Liganden in Wasser eingestellt wurde. Die Komplexierungsreaktionen wurden bei etwa pH 3 gestartet und die Lösungen vor jeder Zugabe von wenigen Tropfen einer verdünnten wässrigen Lösung von Natriumhydroxid etwa 10 Minuten auf 60°C erwärmt. Die Zugabe von Natriumhydroxid wurde beendet, als der pH-Wert 6,5 erreichte. Die Komplexierungsreaktionen waren in minimal 3 bis 4 Stunden abgeschlossen. Jede Lösung wurde konzentriert, und die Produkte wurden durch präparative HPLC gereinigt. Eindampfen der passenden Fraktionen ergab farblose Feststoffe.

Claims

Verbindung mit der Formel
in der R¹ und R² zusammen mit den Kohlenstoffatomen in dem Tetraazacyclododecanmacrozyklus, an welche sie gebunden sind, einen kondensierten, ganz oder teilweise gesättigten, nicht-aromatischen, sechsgliedrigen, carbocyclischen Ring bilden, der unsubstituiert oder durch Halogen, geradkettiges oder verzweigtes C₁-C₅-Alkyl, Hydroxy- oder Hydroxyalkylgruppen, Alkyloxid der Formel -R-OR, in der jedes R eine geradkettige oder verzweigte C₁-C₅-Alkylgruppe ist, ein- oder mehrfach substituiert sein kann und der weiterhin an einen Phenyl- oder Cyclohexylring kondensiert sein kann, p 0 oder 1 ist und R³ Wasserstoff oder eine geradkettige oder verzweigte C₁-C₅-Alkylgruppe ist; oder ein Salz davon.
Verbindung nach Anspruch 1, ausgewählt aus der aus 2,5,8,11-Tetracarboxymethyl-2,5,8,11-tetraaza-bicyclo [10,4,0]hexadecan, 2,5,11-Tricarboxymethyl-8-(2'-hydroxyethyl)-2,5,8,11-tetraazabicyclo[10,4,0]hexadecan, 2,5,8,11-Tetracarboxymethyl-14,15-benzo-2,5,8,11-tetraazabicyclo[10,4,0]hexadecan, 2,5,8,11-Tetracarboxymethyl-2,5,8,11-tetraazabicyclo[10,4,0]hexadec-14-en und 2,5,8,11-Tetracarboxymethyl-16(14)-brom-14(16)-hydroxy-2,5,8,11-tetraazabicyclo[10,4,0]hexadecan bestehenden Gruppe.
Metallchelat enthaltend eine Verbindung gemäß Anspruch 1, die mit einem Metallatom komplexiert ist.
Chelat nach Anspruch 3, in dem das Metall aus Atomen mit einer Atomnummer von 21 bis 29, 42, 44 oder 57 bis 83 ausgewählt ist.
Chelat nach Anspruch 4, in der das Metall Gadolinium ist.
Pharmazeutische Zusammensetzung enthaltend eine Verbindung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche und ein pharmazeutisch verträgliches Vehikel oder ein pharmazeutisch verträgliches Verdünnungs- oder Streckmittel.
Diagnostische pharmazeutische Zusammensetzung enthaltend mindestens eine Verbindung gemäß Anspruch 3, 4 oder 5.
Verwendung einer Verbindung gemäß den Ansprüchen 3, 4 oder 5 zur Herstellung einer diagnostischen Formulierung zur Gewinnung von Bildern von Organen und/oder Geweben von menschlichen oder tierischen Körpern durch die Anwendung der Magnetresonanzbildgebung.