專利名稱：新型磁共振成像造影劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一類新型磁共振成像造影劑。它屬于醫(yī)藥學(xué)、化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
核磁共振成像是一很有效的醫(yī)學(xué)診斷手段，它是利用體液或組織中水分子或富氫小分子的氫核的共振來成像，它取決于被檢部位不同區(qū)域的氫核的濃度、含量及來源等的差別處理。這一技術(shù)可以用來檢查腫瘤、癌癥和腦、肝、心臟等器官和組織的異常等。
核磁共振成像得到的是受檢部位的橫切面圖像，在某些方面與X-射線CT相似，但前者無電離輻射，對人體無任何損害。CT是利用X-射線的衰減系數(shù)來確定成像對比度，而在磁共振成像中至少有五個變量(T1、T2、質(zhì)子密度、脈沖序列和脈沖劑量)對磁共振信號有貢獻(xiàn)。磁共振成像對不同器官或組織的微小的物理化學(xué)性質(zhì)差異非常敏感，因此它可以區(qū)分不同組織、檢測引起物理化學(xué)性質(zhì)變化的疾病，而這些是X-射線或CT成像是所不具備的。
在核磁共振成像中，最主要的兩個成像參數(shù)是弛豫時間T1和T2。對氫核來講，這些參數(shù)易受所在環(huán)境的影響。這兩種弛豫現(xiàn)象的基本原理是將接受到的射頻逐漸耗散到周圍環(huán)境中，能量耗散或弛豫的速率可以用一些順磁性核來調(diào)節(jié)，或者說，一些含順磁性核的化合物可以用來明顯地改變其周圍氫核的T1和T2。因此在磁共振成像中為了得到更為清晰的圖像，或者為了更加明確地分辨不同組織或器官，通常要加入一些含順磁性核的化合物，即對比增強(qiáng)造影劑來提高成像對比度(Chem. Rev.，1987，87，901)。
具有較好的增強(qiáng)成像對比度的順磁性物質(zhì)是含釓(III)、錳(II)和鐵(II、III)等的過渡金屬螯合物，他們具有高磁矩和強(qiáng)弛豫性等特點。目前，只有一種過渡金屬配合物釓(III)二乙三胺五乙酸配合物(Gd-DTPA)廣泛用于磁共振成像造影(US；401；594；US4；647；447；WO9107911；WO9113351)。此成像造影劑對神經(jīng)系統(tǒng)的成像效果較好，對體內(nèi)其他組織或器官的成像增強(qiáng)效果則相對較差。
本發(fā)明的目的是研制新型、對于某些器官如肝臟、心血管系統(tǒng)及癌變組織等有一定專一性的磁共振成像造影劑。
本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的以氨基酸和碳數(shù)為≥1到18的各種醇為原料，合成了各種氨基酸酯，然后由這些氨基酸或者氨基酸酯分別與乙二胺四乙酸(EDTA)、二乙三胺五乙酸(DTPA)等的雙酸酐反應(yīng)制備了EDTA、DTPA等的各種氨基酸或氨基酸酯的衍生物，其分子結(jié)構(gòu)分別為 這里其中a是≥0到5的整數(shù)，取代基R分別為H、CH3、CH2OR′、CH(CH3)OR′、CH(CH3)2、CH2CH(CH3)2、CH(CH3)CH2CH3、 CH2SR3、CH2COOR4、CH2CONH2、CH2CH2COOR5、CH2CH2CONH2、CH2CH2CH2CH2NH2、 等，R1、R4、R5為H或者是含碳數(shù)為≥1到18的鏈狀、環(huán)狀或含有芳香環(huán)的取代基，R′、R2、R3為含碳數(shù)為≥1到7的鏈狀、環(huán)狀、或含芳香環(huán)的取代基，取代基R所處的構(gòu)型可以是L型，也可以是D型或者是DL型。
將以上EDTA、DTPA等的氨基酸或氨基酸酯衍生物做為配體，分別與原子序數(shù)為≥21到29、≥42到44或≥57到70的過渡金屬的二價或三價離子配位，制成相應(yīng)的順磁性金屬螯合物。這些螯合物有的是離子型的、有的是非離子型的、有的是水溶性、有的則是脂溶性的。這些金屬螯合物做為磁共振成像造影劑，其毒性較低。不同的氨基酸衍生物對不同器官或病變組織有一定的親和性，它們的順磁性金屬螯合物可以做為對某一器官如肝臟或癌變組織有一定專一性的磁共振成像造影劑。
上述EDTA、DTPA等的氨基酸或氨基酸酯衍生物的合成是由EDTA、DTPA的雙酸酐分別和相應(yīng)的氨基酸或氨基酸酯在極性有機(jī)溶劑中在加熱條件下進(jìn)行的。有機(jī)溶劑可以是二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、吡啶、三乙胺、四氫呋喃和二氧六環(huán)等。反應(yīng)溫度取決于反應(yīng)原料的性質(zhì)，一般為≥20到100℃，較為適宜的反應(yīng)溫度可以為≥20到50℃。
順磁性過渡金屬螯合物是由上述配體分別與相應(yīng)的過渡金屬離子的氧化物、碳酸鹽、醋酸鹽、氫氧化物或氯化物等在水相或極性有機(jī)溶劑中反應(yīng)來合成。反應(yīng)溫度可以根據(jù)不同的反應(yīng)底物而不同，一般反應(yīng)溫度范圍為≥20到100℃，較為適宜的反應(yīng)溫度是≥20到60℃。極性有機(jī)溶劑可是醇類、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、吡啶等。
水溶性的順磁性金屬螯合物通常配制成濃度為≥0.1到0.5M、PH值為≥6.5到8.0的水溶液。脂溶性的順磁性金屬螯合物通常將其與磷酯等生物分子配制成一定濃度的脂質(zhì)體。離子型的螯合物通常須用堿調(diào)節(jié)溶液的PH值在≥6.5到8.0范圍內(nèi)，生成相應(yīng)的配體酸鹽，常用的堿可以是氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氨水、葡萄糖胺和N-甲基葡萄糖胺等。
上述配體更適用于和順磁性金屬離子釓(III)、錳(II)、鐵(II、III)和鉻(II)等形成穩(wěn)定的、具有較強(qiáng)的增強(qiáng)磁共振成像對比度的成像造影劑。通常，用于被診斷主體的造影劑的用量為每公斤體重為≥0.001到5.0mmol。
本發(fā)明在新型磁共振成像造影劑中引入了人體必需、無毒副作用的氨基酸或其衍生物，與已經(jīng)廣泛用于臨床的Gd-DTPA造影劑相比，其毒性更小，安全性更高，有效應(yīng)用范圍更廣。本發(fā)明中的新型磁共振成像造影劑由于引入了氨基酸或其衍生物，它們對諸如肝臟、心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和癌變組織等器官和組織有一定的專一性，因而對這些器官和組織有較好的成像對比增強(qiáng)效果，而已有的Gd-DTPA對于中樞神經(jīng)系統(tǒng)成像效果較好，對其他組織和器官的效果較差。
本發(fā)明中的造影劑除用于磁共振成像外，還可用于X-射線成像造影或超聲波成像造影。
下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
實施例1乙二胺-N，N′-二(乙酰氨基乙酸)二乙酸釓(III)配合物N-甲基葡萄糖胺鹽乙二胺四乙酸雙酸酐的制備將12g 乙二胺四乙酸(EDTA)在40ml乙酸酐和20ml吡啶在60℃攪拌反應(yīng)4小時，然后過濾，再用乙酸酐洗滌固體若干次，得到白色固體，然后二甲基甲酰胺和乙醚重結(jié)晶，白色結(jié)晶狀產(chǎn)物二胺四乙酸雙酸酐經(jīng)干燥后得10g。產(chǎn)率為95％，熔點為189℃。
乙胺-N，N′-二(乙酰胺基乙酸)二乙酸的制備將上述得到的乙二胺四乙酸雙酸酐2.6克(10mmol)和甘氨酸2.0克(26.7mmol)在50ml干燥的二甲基甲酰胺中，在60℃攪拌反應(yīng)2小時，反應(yīng)完全后冷卻，加入適量的乙醚，得到白色固體，此固體用水洗滌若干次，干燥后得到產(chǎn)物乙二胺-N，N′-二(乙酰氨基甲酸)-二乙酸2.7克，產(chǎn)率65％，熔點為216-218℃，元素分析(C14H22N4O10)計算值C＝41.38％，H＝5.42％，N＝13.78％；實測值C＝41.00％，H＝5.70％，N＝13.50％。
釓(III)配合物的葡萄糖胺鹽的合成將配體乙二胺-N，N′-二(乙酰氨基甲酸)-二乙酸1.23g(3.0mmol)、Gd2O30.54g(1.5mmol)和N-甲基葡萄糖胺(MEG)0.59g(3.0mmol)在20ml水中于80℃攪拌反應(yīng)5小時，Gd2O3溶解完全，過濾除去不溶物，濃縮得到的白色固體，分別用乙醇、乙醚洗滌若干次，干燥后得到最終產(chǎn)物乙二胺-N，N′—二(乙酰氨基甲酸)—二乙酸釓(III)配合物的N-甲基葡氨鹽2.0g，產(chǎn)率83％，元素分析(C21H29N5O15·Gd·2H2O)計算值C＝31.87％，N＝8.85％，H＝5.05％；實測值C＝31.70％，N＝8.38％，N＝4.92％。
實施例2二乙三胺-N，N′-二(乙酰基絲氨酸乙酯)-三乙酸釓(III)配合物。
二乙三胺五乙酸(DTPA)雙酸酐的制備將15g(38.2mmol)二乙三胺五乙酸與40ml乙酸酐和20ml吡啶混合，在60℃攪拌反應(yīng)4小時，然后過濾，得到白色固體，用乙酸酐洗滌若干次，再用二甲基甲酰胺和乙醚重結(jié)晶，得白色晶體狀產(chǎn)物12g，產(chǎn)率為88％，熔點為178—180℃。
二乙三胺-N，N′-二(乙?；z氨酸乙酯)-三乙酸的合成將二乙三胺五乙酸雙酸酐1.07g(3.0mmol)、絲氨酸乙酯鹽酸鹽0.96g(6.0mmol)與適量的吡啶在70℃下攪拌反應(yīng)5小時，蒸干溶劑，然后用1∶4的乙酸/95％乙醇重結(jié)晶殘余物，得到白色粉末1.5克，產(chǎn)率為82.9％，熔點為70℃，元素分析(C24H41N5O14·H2O)計算值C＝44.92％，H＝6.17％，N＝10.92％；實測值C＝45.36％，H＝6.27％，N＝10.78％。
二乙三胺-N，N′-二(乙?；z氨酸乙酯)-三乙酸釓(III)的合成二乙三胺-N，N′-二(乙?；z氨酸乙酯)310mg(0.40mmol)和Gd2O372.4mg(0.20mmol)在水溶液中加熱50℃攪拌反應(yīng)4小時，待反應(yīng)物固體完全溶解，過濾，減壓蒸除溶劑，用甲醇和乙醚重結(jié)晶殘余物，得白色粉末狀產(chǎn)物190mg，收率為60％。元素分析(C24H38N5O12·Gd·3H2O)計算值C＝34.56％，H＝5.64％，N＝8.39％；實測值C＝34.55％，H＝5.89％，N＝8.42％。實施例3二乙三胺-N，N″—二(乙?；野彼崾送榛?三乙酸釓(III)配合物酪氨酸十八烷基酯的合成將8g(44mmol)酪氨酸和30g(111mmol)十八碳醇加熱到120℃，攪拌5分鐘內(nèi)滴加入4ml(62mmol)甲烷磺酸，在124—130℃下繼續(xù)反應(yīng)2.5小時，趁熱倒入用液氮一丙酮浴冷卻的80ml乙醚中，室溫攪拌2小時，然后過濾，干燥得略帶黃色的粉未酪氨酸十八烷基酯甲烷磺酸鹽23克，再將上述產(chǎn)物分別用碳酸氫鈉溶液、干燥氯化氫處理，得到白色酪氨酸十八烷基酯粉末18克，產(chǎn)率為89％，熔點為169—172℃。
二乙三胺-N，N″-二(乙?；野彼崾送榛?三乙酸的合成二乙三胺五乙酸雙酸酐0.71g(2.0mmol)，酪氨酸十八烷基酯鹽酸鹽1.88g(4.0mmol)在吡啶中70℃攪拌反應(yīng)6小時，減壓蒸除溶劑，殘余物用硅膠柱分離純化，淋洗液為3∶1的甲醇/氯仿，收集比移值Rf＝0.7的組份，蒸除溶劑，得到乳白色粉末1.80g，收率為73％，熔點為204—207℃。元素分析(C68H113N14O5·H2O)計算值C＝64.81％，H＝9.29％，N＝5.45％；實測值為C＝64.20％，H＝8.85％，N＝5.54％。
釓配合物的制備配體二乙三胺-N，N′-二(乙酰基酪氨酸十八烷基酯)三乙酸245mg(0.20mmol)溶于適量的吡啶，再將略微過量GdCl3·6H2O81.7mg(0.22mmol)配成1ml水溶液滴加到反應(yīng)體系中，然后在30℃反應(yīng)30分鐘，減壓蒸除溶劑，殘余物用甲醇/水重結(jié)晶，得到乳白色粉未150mg，產(chǎn)率為54％。元素分析(C68H110O5N14·Gd·H2O)計算值C＝56.50％，H＝8.13％，N＝4.85％；實測值C＝56.25％，H＝8.14％，N＝4.46％。
權(quán)利要求
1.一類磁共振成像造影劑，其特征在于以氨基酸和碳數(shù)為≥1到18的各種醇為原料，合成各種氨基酸酯，然后由這些氨基酸或氨基酸酯分別與乙二胺四乙酸(EDTA)、二乙三胺五乙酸(DTPA)等的雙酸酐反應(yīng)制備出EDTA、DTPA等的氨基酸或氨基酸酯的衍生物，以它們作為配位體，分別與原子序數(shù)為≥21到29、≥42到44、≥57到70的過渡金屬的二價或三價離子配位，制成相應(yīng)的順磁性金屬螯合物，即磁共振成像造影劑；
2.按權(quán)利要求1所述的磁共振成像造影劑，其特征在于配體酸的分子式為 其中a是≥0到5的整數(shù)，R是H、CH3、CH2OR′、CH(CH3)OR′、CH(CH3)2、CH2CH(CH3)2、CH(CH3)CH2CH3、 CH2SR3、CH2COOR4、CH2CONH2、CH2CH2COOR5、CH2CH2CONH2、 ，CH3SCH2CH2； R1、R4、R5是氫離子或者是含碳原子數(shù)≥1到18的直鏈、支鏈、環(huán)狀或者含有芳香基的烴基；X是羧酸基-COOH或者為COOR6、CONR7R8；R′、R2、R3可以是氫離子，也可以是含碳數(shù)為≥1到7的飽和的或不飽和的烴基；R6、R7、R8可以是氫離子，也可以是含碳數(shù)為≥1到7的飽和的或不飽和的烴基，R7與R8可以相同，也可以不相同；
3.按權(quán)利要求1和2所述的磁共振成像造影劑，其特征在于當(dāng)R1為氫原子時，配位體酸鹽是單鈉鹽，也可以是單N—甲基葡萄糖胺鹽；還可以是二鈉鹽或二N-甲基葡萄糖胺鹽；
4.按權(quán)利要求1所述的磁共振成像造影劑，其特征在于本發(fā)明的任何一個磁共振成像造影劑均可以和生物分子相結(jié)合；生物分子可以是氨基糖、多肽、蛋白質(zhì)、磷酯、抗體、質(zhì)脂體；
5.按權(quán)利要求1所述的磁共振成像造影劑，其特征在于用于被診斷主體的用量為每公斤體重≥0.001到5mmol；被診斷主體是哺乳類動物；
6.按權(quán)利要求1所述的磁共振成像造影劑，其特征在于可用于磁共振成像分析、核磁共振分析、X—射線成像分析和超聲波成像分析；而且，本發(fā)明的造影劑還可用做用于制備診斷成像分析的藥物的成分，這種診斷藥物組成是由本發(fā)明的造影劑和藥用載體來構(gòu)成的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一類新型低毒、安全性高的磁共振成像造影劑，其中至少有一種造影劑對諸如神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、肝和癌變組織等器官和組織中的一個有專一性。這類新型造影劑是由各種氨基酸或氨基酸酯等衍生物和二乙三胺五乙酸等的二酸酐進(jìn)行化學(xué)合成所得產(chǎn)物做配體與原子序數(shù)為≥21到29、≥42到44或≥57到70的元素的離子螯合構(gòu)成的。
文檔編號A61K49/00GK1121431SQ9411156
公開日1996年5月1日 申請日期1994年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月27日
發(fā)明者呂正榮, 趙霞, 毛海泉, 卓仁禧 申請人:武漢大學(xué)