FR2793795A1

FR2793795A1 - Isomeres de tetramides du complexe de gadolinium de l'acide (1,4,7,10-tetrazacyclododecane)1,4,7,10-tetra(2-glutarique) leur procede de preparation et leur application en imagerie medicale

Info

Publication number: FR2793795A1
Application number: FR9906517A
Authority: FR
Inventors: Olivier Rousseaux; Christian Simonot
Original assignee: Guerbet SA
Current assignee: Guerbet SA
Priority date: 1999-05-21
Filing date: 1999-05-21
Publication date: 2000-11-24
Anticipated expiration: 2019-05-21
Also published as: WO2000071526A1; EP1178975A1; US6827927B1; AU4765800A; FR2793795B1

Abstract

Composé racémique de la paire d'énantiomères de formule (CF DESSIN DANS BOPI) dans laquelle R représente un groupe alkyle ou un groupe phényle éventuellement substitué.

Description

La présente invention concerne les tétramides, dérivés de la paire d'énantiomères RRRR/SSSS du tétra-(a-carboxyéthyl)gadotérate représenté par les formules

Il est décrit dans EP0661279 que les amides de formule Il

dans lesquelles R est un groupe hydrophile volumineux de masse moléculaire

supérieure à 200 présentent une relaxivité longitudinale r1 nettement supérieure à celles des chelates ne portant pas le groupe latéral volumineux (CH2)2CONHR et peuvent être utilisés comme produits de contraste en imagerie diagnostique par résonance magnétique..

W097/01359 concerne les produits de formule Il dans laquelle R est un groupe de formule

La demande EP 98 403108 du 9 Décembre 1998, concerne les produits de formule Il dans laquelle R est un groupe

On sait que la relaxivité r1 d'un chelate de gadolinium est une fonction complexe de différents facteurs, plus ou moins indépendants, dont les temps de corrélation électronique, de corrélation de rotation et d'échange d'eau, facteurs qui dépendent notamment de la structure spatiale de l'agent chelateur autour du cation paramagnétique, de telle sorte que 2 stéréoisomères peuvent avoir des relaxivités sensiblement différentes.

Par ailleurs, la reproductibilité, en termes d'efficacité et de toxicité entre lots de fabrication successifs, des caractéristiques spécifiques d'un produit pharmaceutique, est impérative et peut être difficile à assurer en présence de nombreux stéréoisomères du fait de leurs différences sensibles de réactivité chimique et de propriétés physiques.

Il était donc souhaitable de trouver un procédé qui permette, au stade industriel dans des conditions économiques acceptables, d'obtenir un mélange de stéréoisomères des amides de formule Il en proportions parfaitement définies, et donc d'isoler avec de bons rendements un des composés racémiques possibles débarrassé des autres stéréoisomères et présentant une relaxivité r1 intéressante dans la gamme des champs actuellement utilisés en clinique, à savoir entre 0,5 et 1,5 Tesla.

Les composés racémiques selon l'invention sont représentés par les formules III

dans laquelle R représente un groupe phényle ou alkyle en (C1-C8), substitués ou interrompus par un ou plusieurs groupes choisis parmi les groupes phényle, alkyle, oxy, amino ou amido, substitués ou non par alkyle, les groupes phényles pouvant être substitués par OH, Br, CI, I, (C,-C8)alkyle,

(Cl-C8)alkylèneoxy, N02, NRxRy, NRxCORy, CONRxRy, COORx,Rx et Ry étant (Ci- C8)alkyle ou H et les groupes alkyle, linéaires ou ramifiés ou cycliques, pouvant être hydroxylés, ainsi que les sels de ces acides avec des bases minérales ou organiques, telles que NaOH, KOH, N-méthylglucamine, tris-hydroxyméthylaminométhane, lysine ou diéthanol- amine.

Parmi ceux-ci on préfère les composés dans lesquels R est un qroupe de formule

dans lequel X est Br ou I; R1 est H, (C1-C3)alkyle ou (C2-C8)mono- ou polyhydroxyalkyle et R2 est (C2-C8)mono- ou polyhydroxyalkyle, ou bien R est H et R2 est un groupe de formule

X étant tel que défini ci-dessus et R'1, R'2 prenant l'une quelconque des significations données pour R R2, à l'exclusion de A, étant entendu que -CO-NR1R2 ou -CO-NR'1R'2 comportent au moins deux groupes hydroxyles, et ceux dans lesquels R est un groupe

dans lequel a est 1 ou 2

Z est une liaison, CH2, CH2CONH ou (CH2)2NHCO Z' est une liaison, 0, S, NQ, CH2, CO, CO-NQ, NQ-CO, NQ-CO-NQ ou CO-NQ-CH2-CONQ Z" est CO-NQ, NQ-CO ou CO-NQ-CH2-CO-NQ, NQ-CO-CH2-NQ-CO avec Q est H ou un groupe (C1-C4)alkyl, éventuellement hydroxylé R1, R2, R3, R4, R5, indépendamment l'un de l'autre, sont choisis parmi H, Br, CI, I, CO-NQ1Q2 ou N(Q1)-CO-Q2 et Q1et Q2, identiques ou différents, sont choisis parmi les groupes (C2-C6)alkyl, éventuellement hydroxylés, éventuellement interrompus par un atome d'oxygène, de telle sorte que Q1 et Q2 comportent à eux deux de 4 à 10 groupes OH, étant entendu qu'au moins 1, et au plus 2 groupes R1, R2, R3, R4, R5, sont des groupes amides.

Les composés racémiques de l'invention peuvent être préparés par une méthode connue en soi, par action de l'amine RNH2 sur la paire de complexes des octaacides énantiomères de formule I, en solution aqueuse, avec un agent activant les fonctions carboxyliques, dans les conditions classiques des condensations peptidiques, comme décrit dans les brevets précédemment cités, pour les mélanges d'isomères.

Certains des isomères de l'acide 1,4,7,10-(tétraazacyclododécane) 1,4,7,10-tétra(2-glutarique) obtenus par hydrolyse des esters éthyliques correspondants séparés par chromatographie liquide sur silice et cristallisation dans l'eau, ont été décrits par Judith A.K. Howard et Coll. dans Chem. Commun. 1381-1382 (1998).

On a maintenant trouvé un procédé industrialisable qui permet d'obtenir à partir du mélange des stéréoisomères du complexe de gadolinium de cet octaacide, résultant de la substitution par une méthode classique des atomes d'azote du 1,4,7,10-(tétraazacyclododécane), la paire d'énantiomères RRRR/SSSS. Il consiste à effectuer l'isomérisation par un simple chauffage en solution aqueuse, à pH acide, de préférence entre 2 et 4,5 et mieux entre 2,5 et 3,5 et à une température supérieure à 70 C, de préférence à 90 C et mieux au reflux de la solution, pendant le temps nécessaire pour obtenir le composé racémique de l'invention soit de quelques heures à quelques jours , notamment 35 à 45 heures à l'ébullition vers pH 3.

Le mélange des stéréoisomères de départ peut être obtenu par action du composé de formule R'OOC-CHX-(CH2)2-COOR' dans lequel R' = H ou (C1-C3)alkyle et X représente un groupe partant dans une substitution nucléophile notamment un atome d'halogène, de préférence le brome, ou un groupe sulfonate ou tosylate ou triflate, réaction suivie de l'hydrolyse des fonctions esters, notamment par action d'un carbonate ou hydroxyde alcalin en milieu alcoolique, hydroalcoolique ou aqueux.

L'homme du métier choisira lors d'essais préalables la concentration de la solution, le pH, la température et la durée du chauffage pour réaliser une isomérisation totale, sans décomposition notable, notamment en fonction du produit et de la quantité traitée.

Il est surprenant que dans ces conditions le chelate ne soit pas décomplexé et que la décomposition du ligand soit négligeable et qu'en outre, la paire d'énantiomères finalement isolée comprennent moins de 15% des 3 paires formées à l'issue de la synthèse classique, qui consiste à hydrolyser en milieu basique le produit obtenu par réaction du 2-bromoglutarate d'éthyle sur l'hétérocycle puis à effectuer sa complexation par action de GdCI3 ou Gd203.

Ainsi, selon un autre de ses aspects, la présente invention concerne un procédé comprenant les étapes consistant :
1- à maintenir, à une température supérieure à 70 C, une solution aqueuse de pH compris entre 2 et 4,5, pendant quelques heures à quelques jours, du mélange des stéréoisomères du complexe de gadolinium de l'acide 1,4,7,10- (tetraazacyclododécane)1,4,7,10-tetra-(2-glutarique) de façon à obtenir le mélange racémique d'octaacides de formule :

2 - à faire réagir sur ce mélange l'amine RNH2, R étant défini ci-dessus pour la formule III, avec un agent activant de la fonction acide.

Le mélange de départ des stéréoisomères du complexe de gadolinium de l'acide 1,4,7,10-(tétraazcyclododécane)-1,4,7,10-tetra(2-glutarique) de formule :

peut être simplement obtenu par mise en oeuvre d'un procédé comprenant les étapes consistant à : - faire réagir du 1,4,7,10-tétraazacyclododécane avec un composé de formule R'OOC-CHX (CH2)2-COOR' dans lequel R' est un atome d'hydrogène ou (Ci- C3)alkyle et X représente un groupe partant ; - hydrolyser la fonction ester du composé résultant lorsque R' est différent de H, de façon conventionnelle ; et - complexer le composé ainsi obtenu avec l'ion gadolinium.

A titre de groupe partant utilisable, on peut citer les groupes sulfonate, tosylate et triflate.

L'invention concerne aussi les compositions pour imagerie médicale par résonance magnétique nucléaire qui comprennent les composés racémiques de l'invention associés aux véhicules et additifs usuels. Les doses auxquelles ces produits de contraste seront administrés, dépendent de leur efficacité magnétique, de leur biodistribution, de leur voie d'administration, comme de la taille du sujet, de l'organe à observer et de la nature de la pathologie. Pour une administration intravasculaire, la concentration unitaire sera comprise entre 0,5 et 5 mM pour l'adulte, présenté en solution aqueuse.

Dans ce qui suit, on décrit des exemples de préparation des composés de l'invention.

Les produits isolés sont caractérisés par leurs temps de rétention (tr) en chromatographie liquide haute performance (HPLC). Leurs masses moléculaires ont été déterminées par spectrométrie de masse (électrospray).

Exemple 1.

Composé de formule Il dans lequel

A. Chelate de gadolinium de l'acide [1,4,7,10-tétraazacyclododécane] 1,4,7,10-tétra(2-glutarique) (mélange des 6 diastéréoisomères).

1.- Dans une solution de 25 g de 1,4,7,10-tétraazacyclododécane dans 280 ml d'acétonitrile, on introduit 30 g de carbonate de sodium puis 78 g de 2bromoglutarate d'éthyle, préparé par exemple comme décrit dans Acta Chim. Acad.

Sci. Hung 41(3) 331-6 (1964); le milieu est porté à sa température de reflux une journée au cours de laquelle on rajoute par deux fois 78 g du dérivé bromé avec 30 g de carbonate de sodium. On filtre le précipité après refroidissement et on lave la phase organique avec de l'eau avant de l'extraire par une solution aqueuse diluée d'acide chlorhydrique. On extrait ensuite la phase aqueuse amenée vers pH 3-4 avec du toluène.

Le produit cherché est purifié par chromatographie sur silice en éluant avec du chlorure de méthylène, éventuellement en mélange avec de l'acétone.

2.- Hydrolyse des fonctions ester:
On introduit 46 g de l'octaester en solution dans 52 ml l'éthanol and 350 ml d'eau dans lesquels on a ajouté 50 g de NaOH, en perles.

Après deux jours sous agitation à 80 C, on introduit dans la solution refroidie 500 ml de résine échangeuse cationique sous forme acide faible pour neutraliser puis après séparation de la phase solide, 500 ml de résine échangeuse anionique sous forme de base forte. La résine est séparée et introduite dans 500 ml de solution aqueuse et d'acide acétique 6N; le produit final, passé en solution, est isolé sous forme d'une poudre par évaporation sous vide du solvant.

HPLC : colonne 25 cm x 4,6 mm de silica gel Nucleosil C18 -100-5 m.

Eluant: H2SO4 aqueux (0,1%) pendant 10 minutes puis avec 0 à 10% (VA/) de CH3CN en 10 minutes : = 1 ml/min; T = 25 C; tr = 5,4; 8,7 ; 10,2 ; 14 minutes (isomères) (CH3COOH -tr = 4,5 minutes).

3. - Complexation:
Par l'oxyde de gadolinium: dans 30 ml d'une solution à un pH de 5,5 à 6 g de 2 g de l'octaacide précédent, on introduit 0,47 g d'oxyde de gadolinium et on maintient le mélange à 80 C pendant 3 heures, au cours desquelles on ajuste le pH si nécessaire. Le milieu est filtré et concentré au tiers puis versé dans 100 ml d'éthanol. Le précipité formé peut être purifié par traitement avec une résine basique faible avant une autre précipitation dans l'éthanol.

Par le chlorure de gadolinium: on amène à pH 6,5 par addition de NaOH aqueux (1 N), le mélange de 6,5 g de l'octaacide et 3,5 g de GdCI3, 6 H2O dans 130 ml d'eau, et on le porte à 60 C durant 2 heures au cours desquelles le pH est maintenu à 6,5 par addition au total de 21 ml de NaOH aqueux 1 N. Après quelques heures à température ambiante, on concentre jusqu'à 25 ml et on précipite le produit final dans 250 ml de C2H50H avant de le purifier.

HPLC : colonne Symetry - RP 18 - 5 m de 25 cm x 4 mm (Waters@) détecteur UV à 200 nm phase mobile: H2S04 aqueux 0,037 N avec gradient de CH3CN (de 0% à 20% en 60 minutes); débit 1 ml/minute

paire d'isomères (a) (30%)* tr = 28-32 minutes paire d'isomères (b) (65%)* tr = 32-36 minutes paire d'isomères (c) (5%)* tr = 37-41 minutes * pourcentage dans le mélange exprimé en rapport des surfaces sous la courbe.

B. Isomérisation du mélange précédent :
On acidifie par addition de HCI (1 N) jusqu'à pH 3 une solution de 10 g du mélange précédent dans 100 ml d'eau à l'ébullition. Après 42 heures d'agitation à cette température, la solution est concentrée sous pression réduite jusqu'à un volume de 10 ml et laissée revenir à température ambiante. On isole par filtration 6 g de produit final précipité qui contient une trace d'isomères (b). Il peut être purifié par recristallisation dans l'eau.

Si l'on chauffe à 80 C seulement, il reste encore 30% de la paire (b) après 150 heures de chauffage et 10% après 400 heures.

C. Amidification:
On dissout dans 8 ml d'eau 0,46 g de la paire d'isomères obtenue précédemment et 2 g du N,N'-[bis(2,3,4,5,6-pentahydroxyhexyl]2,4,6-tribromo 5-glycilamino isophtalimide (composé IId de WO 97/01359) et on verse dans le milieu une solution aqueuse de NaOH 6N jusqu'à pH 6 avant d'introduire, à 40 C, 0,48 g de chlorhydrate de 1-(3-diméthylaminopropyl)3-éthylcarbodiimide. Le milieu est maintenu pendant 2 heures à 40 C, sous agitation, en introduisant, de temps en temps, une solution aqueuse de HCI N pour que le pH ne dépasse pas 7.

Après retour à température ambiante, la solution est versée dans 100 ml d'éthanol et le précipité formé est isolé puis dissous dans 100 ml d'eau pour obtenir une solution qui est soumise à une ultrafiltration tangentielle sur une membrane de polyéthersulfone, dont le seuil de coupure est 1 Kdalton, dans une cellule Minisette commercialisée par Filtron USA.

Après lyophilisation, on isole 1,5 g du produit final sous forme de poudre blanche.

HPLC : colonne Symetry - RP 18 - 5 m de 25 cm x 4 mm (Waters@) détecteur UV à 230 nm

phase mobile: H2SO4 aqueux 0,037 N avec CH3CN, gradient de 99/1 à 90/10 (V/V) en 25 minutes, débit 1 ml/minute), tr = 16 à 20 minutes (plusieurs pics).

Exemple 2.

Composé de formule Il dans lequel

A. N,N'-bis(2,3,4,5,6-pentahydroxylhexyl) 2,4,6-tribromo 5-(4-[4- (amino-acetamido)benzamido]benzoylglycylamino)isophtalamide.

(a) Acide 4-[4-nitrobenzamido]benzoïque:
Peu à peu, on introduit 100 g de chlorure d'acide 4-nitrobenzoïque dans 74 g d'acide 4-aminobenzoïque et 360 ml de diméthylacétamide, en maintenant la température à moins de 25 C. Après 24 heures d'agitation, on ajoute à 10 C, 500 ml de chlorure de méthylène, pour précipiter le produit cherché. Après lavage à l'eau et séchage, on isole 145 g de produit.

(b) Acide 4-[4-aminobenzamido]benzoïque:
On soumet une suspension de 136 g d'acide précédent dans 1,8 litre d'eau dans laquelle on a ajouté 240 ml de solution aqueuse de NaOH 1 N et 14 g de palladium sur charbon (10%) à une pression d'hydrogène de 0,6 MPa pendant 4 heures. Le pH de la suspension finale est alors amené vers 10 avant filtration sur Celite pour éliminer le catalyseur. Le précipité formé lors de l'acidification du filtrat jusqu'à pH 5,3 est isolé et séché. p = 106 g; F > 260 C.

(c) Acide 4-[4-(phtalimidoacétamido)benzamido]benzoïque:
On introduit dans une solution de 90 g d'acide phtalimidoacétique dans 400 ml de diméthylacétamide à 10 C, 32 ml de chlorure de thionyle goutte à goutte puis, après 3 heures d'agitation, 105 g de l'aminoacide précédemment obtenu à une température inférieure à 20 C. Après 12 heures d'agitation, le milieu est versé dans 4 litres d'eau et le précipité isolé lavé à l'eau chaude.

Poids après séchage: 176 g; F > 260 C.

(d) Chlorure de l'acide précédent :
On introduit 2,5 ml de chlorure de thionyle dans 10 g de l'acide en suspension dans 50 ml de dioxane, et 1 ml de diméthylformamide et on maintient le mélange sous agitation à 50 C pendant 5 heures. Après addition d'un volume d'éther diisopropylique, on isole 10 g de précipité.

On peut aussi mettre l'acide en suspension dans le toluène avec du chlorure de tricaprylylméthylammonium comme catalyseur.

(e) N,N'-bis(2,3,4,5,6-pentahydroxyhexyl) 2,4,6-tribromo 5-(4-[4- (phtalimidoacétamido)benzamido]benzoylglycylamino)isophtalamide:
Une solution de 2,25 g de chlorure d'acide avec 5 g de N,N'-bis(2,3,4,5,6- pentahydroxyhexyl)2,4,6-tribromo 5-(glycylamino)isophtalamide et 0,7 ml de triéthylamine dans 25 ml de N-méthylpyrrolidone est maintenue 12 heures sous agitation ; on sépare alors le précipité de (C2H5)3N, HCI par filtration.

(f) Hydrazinolyse:
On introduit une solution de 1,4 équivalent d'hydrate d'hydrazine dans 6 ml d'eau dans la solution précédente de phtalimide à 70 C. Après 2 heures d'agitation à 90 C, le mélange refroidi est versé dans 125 ml d'éthanol. On isole 9 g de précipité d'où le phtalylhydrazide est séparé par précipitation d'une solution aqueuse à pH 2, avant une ultrafiltration à pH 6 sur membrane de polyamide pour éliminer les impuretés de faible masse. Le chlorhydrate final est ensuite isolé par lyophilisation.

Rendement 50% à partir du chlorure d'acide.

HPLC : colonne 25 cm x 4 mm Lichrospher 100 À - C18 - 5 m (Merck - DE).

Eluant: CH3COOH dans H2O (pH 3,3) et CH3CN (90/10 (V/V); débit 1 ml/min; tr = 22-24-27 minutes (3 pics).

B. On dissout dans 12,4 ml d'eau, 0,28 g du complexe obtenu à l'étape (B) de l'exemple précédent et 2 g du chlorhydrate obtenu à l'étape précédente (A) , et on amène le pH de la solution à 6 par addition de NaOH aqueux N avant d'ajouter 10 ml d'une solution dans le dioxane de 0,2 g de chlorhydrate de 1- (3-diméthylaminopropyl)-3-éthylcarbodiimide et 0,024 g d'hydroxybenzotriazole.

La solution est alors agitée pendant 4 heures à température ambiante en maintenant son pH vers 6, avant d'être versée dans 100 ml d'éthanol. Le précipité formé est dissous dans 100 ml d'eau et la solution ultrafiltrée sur une membrane de polyéthersulfone de seuil de coupure 30 Kdaltons.

Après élimination du solvant, on obtient 1,3 g du produit cherché sous forme d'une poudre blanche.

HPLC : colonne 25 cm x 6 mm Zorbax - 300 5B - C18 - 5 m (Hewlett Packard) détecteur UV 290 nm éluant: CH3COONH4 aqueux (0,005 M) avec un gradient de CH3CN (90/10 à 82/18) (V/V en 60 minutes); débit 1 ml/min; tr = 30 à 40 minutes (plusieurs pics).

Claims

les groupes phényles pouvant être aussi substitués par OH, Br, CI, 1, (C1-Ca)alkyle, (C1-Ca)alkylèneoxy, N02, NRxRy, NRxCORy, CONRxRy, COORXI Rx et Ry étant (C1-C8)alkyle ou H et les groupes alkyle, linéaires ou ramifiés ou cycliques, pouvant être hydroxylés, ainsi que les sels de ces acides avec une base minérale ou organique, physiologiquement acceptable.

dans laquelle R représente un groupe phényle ou alkyle en (C1-C8), substitués ou interrompus par un ou plusieurs groupes choisis parmi les groupes phényle, alkyle, oxy, amino ou amido, substitués ou non par alkyle,

Revendications 1. Composé racémique de formule
2. Composé racémique selon la revendication 1, pour lequel R est un groupe de formule

dans laquelle

X est Br ou I; R, est H, (C1-C3)alkyle ou (C2-C8)mono- ou polyhydroxyalkyle et R2 est (C2-C8)mono- ou polyhydroxyalkyle, ou bien R1 est H et R2 est un groupe de formule

<Desc/Clms Page number 14>

X étant tel que défini ci-dessus et R'1, R'2 prenant l'une quelconque des significations données pour R1, R2, à l'exclusion de A, étant entendu que -CO-NR1R2 ou -CO-NR'1R'2 comportent au moins deux groupes hydroxyles, et ses sels avec une base minérale ou organique physiologiquement acceptable.
3. Composé racémique selon la revendication 1, pour lequel R est un groupe de formule

dans lequel a est 1 ou 2 Z est une liaison, CH2, CH2CONH ou (CH2)2NHCO Z' est une liaison, 0, S, NQ, CH2, CO, CO-NQ, NQ-CO, NQ-CO-NQ ou CO-NQ-CH2-CONQ Z" est CO-NQ, NQ-CO ou CO-NQ-CH2-CO-NQ, NQ-CO-CH2-NQ-CO avec Q est H ou un groupe (C1-C4)alkyl, éventuellement hydroxylé R1, R2, R3, R4, R5, indépendamment l'un de l'autre, sont choisis parmi H, Br, CI, I, CO-NQ1Q2 ou N(Q1)-CO-Q2 et Q1 et Q2, identiques ou différents, sont choisis parmi les groupes (C2-C6)alkyl, éventuellement hydroxylés, éventuellement interrompus par un atome d'oxygène, de telle sorte que Q1 et Q2 comportent à eux deux de 4 à 10 groupes OH, étant entendu qu'au moins 1, et au plus 2 groupes R1, R2, R3, R4, R5, sont des groupes amides.
4. Composé racémique selon la revendication 3 dans lequel R est un groupe de formule

<Desc/Clms Page number 15>
5. Procédé de préparation d'un composé racémique selon l'une des revendications 1 à 4 qui consiste:

1- à maintenir, à une température supérieure à 70 C , une solution aqueuse de pH compris entre 2 et 4,5, pendant quelques heures à quelques jours, du mélange des stéréoisomères du complexe de gadolinium de l'acide 1,4,7,10- (tetraazacyclododécane)1,4,7,10-tetra-(2-glutarique), de façon à obtenir le mélange racémique d'octaacides de formule

2- à faire réagir sur ce mélange l'amine RNH2, R étant défini comme dans les revendications 1 à 4, avec un agent activant de la fonction acide.
6. Procédé selon la revendication 5 dans lequel on maintient à sa température d'ébullition la solution d'octaacide complexée pendant 35 à 45 heures à pH 3.
7. Produit de contraste pour imagerie médicale caractérisé en ce qu'il comprend un composé racémique selon l'une des revendications 1 à 4 avec un véhicule pharmaceutiquement acceptable.