JP3683584B2 - 樹枝状高分子の金属錯体、これを含有する診断剤、及びこれら錯体及び診断剤の製法 - Google Patents

Description

本発明は特許請求の範囲においてその特徴が記述されている対象、即ち、樹枝状高分子の新規の金属錯体、この化合物を含有する診断剤、診断を目的とするこの錯体の利用、及びこの錯体及び診断剤の製法に関する。
Magnevist^▲Ｒ▼（Gd-DTPA／ジメグルミン）は核スピン断層撮影（MRI＝磁気共鳴画像法）用として初めて登録された造影剤である。これは病態部位（例えば炎症、腫瘍など）の診断に特に好適である。この化合物は静脈注射後、腎臓を介して消失し；腎外***はほとんど観察されない。
Magnevist^▲Ｒ▼の欠点は静脈内投与後脈管内空間にも間質性の空間にも分布することである。従って、周りの間質性空間に対して血管を境界画定することができない。
灌流試験には脈管内空間（血管内空間）だけに配分される造影剤が必要である。このような“血液貯留剤（blood-pool-agent）”が得られるなら、核スピン断層撮影を利用することによって血行の良い組織を血行の悪い組織を弁別して虚血を診断することができる。
その他の用途として、核スピン断層撮影（いわゆるMR−血管造影法）による血管造影、及び血管の浸透性異常（例えば、悪性腫瘍における血管の浸透性異常）の造影がある。
心臓血管疾患（この疾患は西欧工業国における死因の第１位である）の疑いがある患者の大部分は機器挿入を伴なう検診を受けねばならない。従来、血管造影では多くの場合ヨウ素含有造影剤によるレントゲン診断が採用されている。この検診には種々の欠点がある：これらの欠点は放射線被曝、不快感及び負担と関連し、その主な原因として、ヨウ素含有造影剤はNMR−造影剤と同様に極めて高い濃度で使用しなければならず、血管内空間だけに封じ込めることができない。
従って、血管内空間をマーキングできるNMR−造影剤（血液貯留剤）が望まれる。このような化合物はすぐれた消化性と高い効率（MRIに際しての信号強度の顕著な上昇）を特徴とするものでなければならない。
これらの問題の少なくとも一部を高分子または生体分子と結合している錯形成剤の使用によって解決する手がかりは現在のところ極めて限定された成果しか上げていない。
即ち、ヨーロッパ特許出願第0088695号及び第0150884号に記載されている複数の常磁性錯体中心原子では所要の造影効果を得るのに不充分である。
高分子は一般に血管造影用の造影剤として好適である。ただし例えばアルブミン−Gd−DTPA（Radiology 1987；162：205）はラットに静脈注射した24時後に投与量の約30％に相当する肝臓組織中濃度を示す。しかも24時間後に排出されるのは投与量の20％に過ぎない。
EP0233619号にはポリリシン−Gd−DTPA系の血液貯留剤が開示されている。しかし、この化合物には錯体の、従って錯体中に含まれている重金属の***が充分でないという欠点がある。
EP0430863号に開示されているカスケードポリマー錯体は***に関して改善を達成した。ただし、この公知技術においても適切な時間内に完了せず、従って錯体から金属が溶出する危険がある。
例えばデキストランのような炭水化物系の高分子造影剤も公知である（ヨーロッパ特許出願第0326226号）。この化合物の欠点は信号増幅性の常磁性陽イオンの量が4.6％に過ぎないことである。
そこで、本発明の課題は上記欠点のない特に血管疾患検診用の新規の診断剤、即ち、静脈注射後の検診時間に血管壁からの拡散能がほとんどなく、しかも***性にすぐれた金属錯体を発見することにある。
この課題は本発明によって解決される。
即ち、発明者の所見によれば、式Ｉ：
Ａ−（Ｘ）_b （Ｉ）
｛式中、
Ａは基本構造多重度ｂの窒素含有核であり、
ｂは窒素含有核の遊離原子価の和を表わす数字１〜８であり、
Ｘは

のコピー単位Ｓと２ⁿ個のオリジナル残基Ｙから成る複合残基であり、
ｎは世代数を表わす数字１，２，３または４である｝
で表わされ、前記Ｓが式II：

（式中、
Ｒは水素原子またはメチル基であり、位置αは

の場合には他のコピー単位によって占められ、第ｎ世代の場合には式IIIまたはIV：

で表わされるオリジナル残基によって占められる）によって表わされる残基であり、上記式III及びIVにおいて
Ｒ¹はそれぞれ原子番号21−29，39，42−44または57−83の元素の金属イオン等価体であり、
Ｒ²は場合によって１−２個のヒドロキシル基で置換されている水素原子、メチルまたはエチル残基であり、
Ｕは場合によってはイミノ、フェニレン、フェニレンオキシ、フェニレンイミノ、アミド、ヒドラジッド、カルボニルエステル基、酸素、硫黄及び／または窒素原子を含み、場合によってはヒドロキシ、メルカプト、オキソ、チオキソ、カルボキシ、カルボキシルアリル、エステル及び／またはアミノ基で置換されている直鎖、分枝、飽和または不飽和Ｃ₁−Ｃ₂₀アルキレン基であり、
Ｚは−CO−，−NH−CO−または−NHCS−基であるような樹枝状ポリマー錯体であって、該錯体が上記元素の少なくとも８−64個の金属イオンを含み、必要に応じて遊離カルボン酸基が無機または有機塩基またはアミノ酸の塩として存在する前記樹枝状ポリマー錯体は脈管内空間造影用として上記欠点のない極めてすぐれたNMR−診断剤である。
従って、本発明の樹枝状ポリマー錯体はそれぞれの遊離原子価が第１世代において３−アミノプロピル−または３−アミノ−２−メチル−プロピル基−いわゆるコピー単位Ｓで飽和されている１〜８個の窒素原子含有核から成る。
３つの遊離原子価（基本構造多重度ｂ＝３）が第１世代において３個のコピー単位によって占められている（即ち基本のアンモニアの３個の水素原子が３個のコピー単位Ｓによって置換されている）。これら３個のコピー単位のそれぞれは（双方の）遊離原子価が
ａ）式III又はIVで表わされるオリジナル残基によって完全に飽和されているか、または
ｂ）それぞれもう１つのコピー単位Ｓによって占められている末端窒素原子を含む。
上記窒素核の例の場合、この第２世代は６（３×２）個のコピー単位及びこれと同数の窒素原子から成る。この第２世代の合計12（６×２）個の遊離原子価は
ａ）式IIIまたはIVで表わされるオリジナル残基によって飽和されているか、または
ｂ）繰返えし同じコピー単位によって占められ、その結果、第３世代が発生する。この第３世代は必要に応じて第４世代と接続することができる。
本発明には最大限４世代、少なくとも１世代から成る樹枝状ポリマー錯体が好適である。最終（即ち第ｎ）世代は２ n／２×基本構造多重度ｂに相当する窒素原子と２ⁿ個の位置αを有し、位置αは式IIIまたはIVで表わされるオリジナル残基で完全に占有されている。分子内ではコピー単位もオリジナル残基も全く同じである。
分子中に含まれるコピー単位の総数は世代数によって与えられ、

に従って算出される（ただし、ｂは基本構造多重度、ｎは世代数、Ｋは０からｎ−１までの連続数字である。）。従って、例えば３世代（ｎ＝３）から成るポリマーは

の同じコピー単位を含む。
即ち、基本構造多重度ｂ＝３である上記窒素核の例では合計21（３×７）個のコピー単位Ｓが生成する。ポリマーはこのほかにｂ×２ⁿ個のオリジナル残基、従って、具体例では24（３×２³）個のオリジナル残基をも含む。
従って、Ｘはコピー単位とこれを連携するオリジナル残基Ｙの和から成る樹枝状ポリマー錯体の枝を表わす。
カスケード核Ａとしては窒素原子に最大限８個の遊離原子価を有する原則として任意の窒素含有核が挙げられる。このような窒素含有核のほかに、例えば

またはβ−Ｎ−（Ｒ⁵）₂が挙げられる。しかし、一般式Ｖ，VI，VIIまたはVIIIで表わされる残基が特に好ましい：

式中、
Ｒ⁵は12個またはそれ以下のＣ−原子を有し、場合によっては１−４個のOH基で置換されたアルキル、アリールまたはアラルキル残基であり、
βはその個数が基本構造多重度ｂと同じと見做すことができ、残基Ｘとの結合部位をマーキングし、
Ｗは12個またはそれ以下のＣ−原子を有し、場合によっては１−４個の酸素原子によって中断及び／または１−４個のヒドロキシ基によって置換された直鎖または分枝アルキレン、アリレンまたはアラルキレン残基であり、
ｐは数字１〜４であり、
ｍはそれぞれ数字１または２であり、
ｒは数字１〜５である。
カスケード核Ａの基礎であるアミンＡ（Ｈ）_bの例としてはアンモニア、トリスアミノエチルアミン、１，４，７，10−テトラアザシクロドデカン（シクレン）、１，４，７，10，13，16−ヘキサアザシクロオクタデカン、１，３−ジアミノプロパン、１，４−ジアミノブタン、１，５−ジアミノペンタン、１，12−ジアミノ−４，９−ジオキサドデカン、１，４，８，11−テトラアザウンデカン、１，５，８，12−テトラアザドデカン、１，５，９，13−テトラアザトリデカン、ジエチレントリアミンまたはトリエチレンテトラミンが挙げられる。
これらのうち、アンモニア、トリス（２−アミノエチル）アミル、ジエチレントリアミンまたはシクレンが好ましいが、特に１，４−ジアミノブタンが好ましい。
基本構造多重度βはそれぞれの核に対応するアミンＡ（Ｈ）_bの窒素−水素結合数に相当する。従って、アンモニアの基本構造多重度は３、トリス（２−アミノエチル）アミンの基本構造多重度は６、ジエチレントリアミンの基本構造多重度は５、１，４，７，10−テトラアザンクロドデカンの基本構造多重度は４である。
一般式Ｉで表わされる本発明の樹枝状ポリマー錯体の製造に際しては、式IX：
Ａ−（Ｘ′）_b （IX）
（式中、
Ａ及びｂは請求の範囲第１項に示す内容を表わし、Ｘ′はＸとは異なり第ｎ世代の場合位置αがオリジナル残基Ｙによってではなく水素原子によって占められる）で表わされる末端アミノ基を有する樹枝状ポリマーを錯形成剤またはオリジナル錯体の反応性前段階とアシル化または加成反応させ、次いで、−錯形成剤の前段階の場合なら−上記金属の金属塩または酸化物と反応させて所要のポリマー錯体を得る。
母体化合物として使用する式IXのアミノ基含有樹枝状ポリマーはWO93／14147に開示されている方法で製造される。
樹枝状ポリマー錯体を式IIIで表わされるオリジナル残基から得る場合、反応性前段階として通常はジエチレントリアミンペンタ酢酸の一無水物（J．Pharm．Sci．68（1979）194）が使用される。これをDE4232925に開示されているのと同様の方法で対応のアミド結合化合物に変換される。この変換は塩基の存在において液相中で行われる。好適な反応媒は例えば水、極性溶媒、例えばテトラヒドロフラン、ジオキサン、アセトニトリル、Ｎ−メチルピロリドン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどまたはこれらの混合物である。この変換は好ましくはpH８−10で、即ち、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムまたはトリエチルアミンのような塩基を添加し、０−50℃の温度、好ましくは室温で行われる。反応が完全に行われるようにするため、必要量の２−３倍の無水物を使用することが好ましい。このようにして得られた錯形成剤を公知の態様で金属塩または金属酸化物と反応させて本発明の錯体を得る。
他方、樹枝状ポリマー錯体を式IVで表わされるオリジナル残基から得る場合には反応性前段階として通常は一般式Ｘ：

（式中、
Ｒ²は上述した内容を表わし、
Ｕ′はＵまたはＵの前段階であり、
Ｒ⁶は酸保護基及び／または金属イオン等価物を表わし、
Ｚ′はイソシアネート、イソチオシアネート、活性酸性団またはラクトン残基である）
で表わされる化合物を使用することが多い。
Ｒ⁶が酸保護基である場合、アシル化または加成反応後に公知の態様でこれを分離し、得られた化合物を金属酸化物または金属塩と反応させて本発明の錯体を得る。
活性酸性団の例としては、無水物、ｐ−ニトロフェニルエステル、Ｎ−ヒドロキシスクシミドエステル、酸塩化物、カルボジイミド誘導体によってその場で活性化されるカルボン酸などが挙げられる。
酸保護基Ｒ⁶としては低級アルキル、アリール及びアラルキル基、例えばメチル、エチル、プロピル、ｎ−ブチル、ｔ−ブチル、フェニル、ベンジル、ジフェニルメチル、トリフェニルメチル、ビス（ｐ−ニトフェニル）−メチルまたはトリアルキルシリル基が考えられる。
酸保護基の分離は当業者に公知の方法で、例えば、０−50℃の温度でアルコール水溶液中のアルカリでエステルを加水分解、水素添加、アルカリけん化するか、鉱酸でまたは例えば第３ブチルエステルの場合にはトリフルオロ酢酸で酸けん化することによって行う。
アシル化は無機及び／または有機塩基の存在において液相中で行われる。好適な反応媒は例えばテトラヒドロフラン、ジオキサン、アセトニトリル、ホルムアミド、DMF、DMSO、ジメチルアセトアミド、水など及びこれらの混合物である。
樹枝状ポリマーの所要アミンとイソチオシアネートの加成反応は通常極性溶媒、例えば、水やアルコール、例えばメタノール、エタノールまたはイソプロパノールや、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アセトニトリル、Ｎ−メチルピロリドン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、またはこれらの混合物中で行われる。
同様のイソシアネート加成反応は公知の方法（Houben-Weyl，Methoden der Organischen Chemie，Georg-Thieme-Verlag，Stuttgast，New York，Bd．E4（1983）S．768-784）に従って水性液相中で行うのが好ましい。
錯形成剤からの金属錯体の製造はEP0071564，EP0130934及びDE3401052に開示されているような態様で行う。即ち、原子番号21−29，39，42−44または57−83の元素の金属酸化物または金属塩（例えば硝酸塩、酢酸塩、炭酸塩、塩化物または硫酸塩）を水及び／または低級アルコール（例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール及び／またはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド）に溶解または懸濁させ、当量の錯形成剤の溶液または懸濁液と反応させる。
生理的pH値とするには酸性団中の酸性水素原子を無機及び／または有機塩基またはアミノ酸の陽イオンで置換すればよい。
塩基としては例えばナトリウム、カリウムまたはリチウムの無機塩基（例えば水酸化物、炭酸塩または重炭酸塩）及び／または有機塩基、例えば第１、第２及び第３アミン、例えばエタノールアミン、モルフォリン、グルカミン、Ｎ−メチル−及びＮ，Ｎ−ジメチルグルカミン、さらには塩基性アミノ酸、例えばリシン、アルギニン、オルニチンなどが挙げられる。
中性錯化合物を製造するには例えば酸性錯塩の水性溶液または懸濁液に中性点に到達するのに充分な量の所要塩基を添加すればよい。得られた溶液を真空乾燥処理で濃縮すればよい。多くの場合、形成された中性塩を、これに水混和性の溶媒、例えば低級アルコール（メタノール、エタノール、イソプロパノールなど）、低級ケトン（アセトンなど）、極性エーテル（テトラヒドロフラン、ジオキサン、１，２−ジメトキシエタンなど）を添加することによって沈殿させれば分離し易くかつ精製し易い結晶を得るのに有利である。反応混合物の錯形成過程で所要の塩基を添加することによって製造工程を簡略化することが特に好ましい。
本発明の他の対象は本発明の化合物の少なくとも１つを含有する診断剤である。
本発明は水に溶かした樹枝状ポリマー錯体を製薬の際に通常使用される添加剤及び安定剤と共に錯体濃度が0.01〜1.0Mol／ｌ、好ましくは0.1〜0.5Mol／ｌとなるように経口または非経口投与に適した形状にすることを特徴とする前記診断剤の製法にも係わる。得られた診断剤は必要に応じて殺菌する。この診断剤は診断すべき部位にもよるが0.01〜0.3mmol／kg体重を投与される。
好適な添加剤としては例えば生理的に無害のバッファ（例えばトロメタミンまたはジエチレントリアミンペンタ酢酸）、場合によってはカルシウム塩のような生理的に無害な形を取る少量の高分子樹枝状錯形成剤、塩化ナトリウムのような電解質及び／または必要ならアスコルビン酸のような酸化防止剤が挙げられる。
原理的には高分子錯化合物を分離しなくても本発明の診断剤を製造することができる。いかなる場合にも本発明の塩及び塩溶液中に錯反応しなかった毒性金属イオンがほとんど含まれないように錯反応させる特別な注意が必要である。
そのためには製造の過程でキシレノールオレンジのような呈色指示薬を利用した対照滴定などを実施すればよい。究極的な安全策はやはり単離された錯塩の精製である。
本発明のさらに他の対象は請求の範囲にその特徴を記述してある。
本発明の物質はNMR−診断における“血液貯留剤（blood-pool-agent）”に課せられる多様な条件を満たす。これらの化合物及びこれを原料とする診断剤の特徴は下記の通り：
−すぐれた***動向、
−すぐれた消化性、
−身体に負担をかける異物の量をできる限り少なくするために必要な高い効率、
−低い浸透性。
本発明の化合物（または診断剤）は診断時間中脈管内空間だけにとどまるから、間質性空間内に拡散する造影剤に起因するNMR−画像のぼけは観察されない。本発明の診断剤はまた試験管内で高い安定性を有するだけでなく、生体内でも極めて高い安定性を有するから、本発明の造影剤が完全に***されるまで錯体と結合している−それ自体有毒な−イオンの遊離または交換は起こらない。
下記例は本発明をさらに詳細に説明するためのものであり、本発明を制限するものではない。
下記例の説明中に使用する短縮表現“ジアミノブチル−デンドリマー−（NH₂）₃₂”はジアミノブチル核Ａと32個の末端NH₂基を有する60個のコピー単位（−CH₂−CH₂−CH₂−N＜）とから成るデンドリマーである。
実施例１
ａ）ポリアミノデンドリマーであるジアミノブチル−デンドリマー−（NH₂）₃₂の［10−カルボキシ−３，６，９−トリス（カルボキシメチル）−３，６，９−トリアザデカノイル］−誘導体
WO93／14147の例VIIIに記述されている32−アミン3.51ｇ（１mmol）を300mlの水に溶解させる。次いで２時間かけて36.02ｇ（96mmol）のＮ³−（２，６−ジオキソモルフォリノエチル）−Ｎ⁶−（エトキシカルボニルメチル）−３，６−ジアザオクタンジカルボン酸（EP0331616の例13ａ）を固体の形で少しずつ添加し、１Ｎ NaOHを添加することによってpH値を8.5に維持する。無水物添加が完了したら溶液をpH11で２時間撹拌し、次いでAmberlite^▲Ｒ▼IR120（Ｈ^＋−型）でpH値を５に調整し、イオン交換体から吸引濾過する。溶液を限外濾過し（AMICON^▲Ｒ▼YM05-Membran）、残留物を凍結乾燥する。
収量：15.6ｇ
H₂O含有率（カール・フィッシャー法）：9.3％
無水錯形成剤100mgによる錯形成：
（指示薬：キシレノールオレンジ）29.6mgGd³⁺（DTPAによる測定で占有率＞91％）
ｂ）ポリアミノデンドリマーであるジアミノブチル−デンドリマー−（NH₂）₃₂の［10−カルボキシ−３，６，９−トリス（カルボキシメチル）−３，６，９−トリアザデカノイル］−誘導体のGd錯体
上記例に述べた錯形成剤10.0ｇを300mlのH₂Oに溶解させ、3.41ｇのGd₂O₃（＝2.96ｇのGd）と混合し、80℃で30分間撹拌し、冷却後pH７に調整し、膜濾過し、凍結乾燥する。
収量：12.5 淡黄色薄片状凍結乾燥物
H₂O含有率（カール・フィッシャー法）：8.2％
Gd測定量（AAS）：22.9％
（無水物質に基づく）分析：
理論値：Ｃ37.08％ Ｈ4.80％ Gd24.58％ Ｎ10.81％ Na0.22％
実測値：Ｃ37.83％ Ｈ5.19％ Gd23.10％ Ｎ10.97％ Na0.51％

Claims (4)

1. 以下の式：
   

   

   ｛式中、
   Ｘは、
   

   

   のコピー単位Ｓと、２ⁿ個の以下の残基Ｙとから成る複合残基であり、
   ｎは、世代数を表わす数字１、２、３又は４である。｝
   で表わされ、当該Ｓは、以下の式（II）：
   

   

   ［式中、
   Ｒは、水素原子又はメチル基であり、
   上記位置αは、０＜Ｋ＜ｎ−１の場合には、他のコピー単位Ｓによって占有され、第ｎ世代の場合には、以下の式（III）又は（IV）：
   

   

   

   （式中、
   Ｒ¹は、互いに独立に、水素又は原子番号21〜29、39、42〜44又は57〜83の元素の金属イオン等価体であってカルボキシル基への結合能力において水素に等価なものであり、
   Ｒ²は、水素原子又は、非置換又は、１若しくは２個のヒドロキシル基で置換されているメチル若しくはエチル残基であり、
   Ｕは、直鎖、分枝、飽和又は不飽和Ｃ₁−Ｃ₂₀アルキレン基であって、イミノ、フェニレン、フェニレンオキシ、フェニレンイミノ、アミド、ヒドラジッド、カルボニルエステル基、酸素原子、硫黄原子及び／又は窒素原子を含むことができ、かつ、非置換であるか又は、ヒドロキシ、メルカプト、オキソ、チオキソ、カルボキシ、エステル及び／又はアミノ基で置換されることができるものであり、
   Ｚは、−CO−，−NH−CO−又は−NHCS−基である。）によって表わされる残基Ｙによって占有される。］により表され、原子番号21〜29、39、42〜44又は57〜83の元素の金属イオン少なくとも８から64個までを含み、必要に応じて遊離カルボン酸基が無機又は有機塩基又はアミノ酸の塩として存在することを特徴とする樹枝状ポリマー錯体。
2. 場合により製薬に通常使用される添加剤と共に生理的に許容される媒質中に請求項１に記載の樹枝状ポリマー錯体を少なくとも１つを含有するＮＭＲ診断剤。
3. 以下の式：
   

   

   （式中、
   Ｘ′は、第ｎ世代の場合、位置αが残基Ｙによってではなく水素原子によって占有される点のみが相違するＸである。）で表わされる樹枝状ポリマーを、錯形成剤又は錯体の反応前駆体と、アシル化又は付加反応で反応させ、次いで、当該反応前駆体が錯形成剤であるときは、原子番号21〜29、39、42〜44又は57〜83の金属の金属イオン又は金属酸化物と反応させて所望の錯体に変換することを特徴とする、請求項１に記載の樹枝状ポリマー錯体の製造方法。
4. 前記錯形成剤又は錯体の反応前駆体が、活性化カルボン酸、イソシアネート又はイソチオシアネート基を含む、請求項３に記載の方法。