專(zhuān)利名稱(chēng)：以2，5-二甲基吡嗪為連接體的二核磁共振成像造影劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁共振成像造影劑，具體涉及以2，5_ 二甲基吡嗪為連接體的二核磁共振成像造影劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)已經(jīng)成為醫(yī)療診斷中一種常規(guī)診斷方法，隨著新型磁成像技術(shù)，比如功能磁共振成像(Functional MRI)、灌注磁共振成像(Perfusion MRI)等的開(kāi)發(fā)和臨床應(yīng)用，以及高磁場(chǎng)強(qiáng)度儀器的投入使用，對(duì)具有高磁弛豫效率，高水溶性，低滲透壓，低毒性的優(yōu)良造影劑的需求變得日益重要。造影劑在磁共振成像中的作用是改變順磁離子周?chē)乃肿又袣湓拥某谠r(shí)間，增大被檢測(cè)的目標(biāo)部位與周邊背景組織的磁信號(hào)差異，提高所獲圖像的對(duì)比度和清晰度，以利于對(duì)疾病和損傷的準(zhǔn)確判斷。目前用于臨床的造影劑主要為含釓離子的小分子配合物，按照其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為兩類(lèi)鏈狀類(lèi)(DTPA類(lèi)似物)，大環(huán)類(lèi)(D0TA類(lèi)似物)。其中大環(huán)類(lèi)由于其自身所具有的高的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)穩(wěn)定性，低毒性而備受關(guān)注，例如，Gd-DOTA(Dotarem，多它靈)，Gd-HP-D03A(ProHance,普絡(luò)顯思)，而Gd-DOTA穩(wěn)定常數(shù)比鏈狀Gd-DTPA高105，其弛豫效率(單位濃度的造影劑對(duì)水分子中氫原子的弛豫時(shí)間的改變)約為3. 6 士 Ojs-1HiT1;其中非離子型造影劑更受人們青睞，因其較低的滲透壓，不會(huì)對(duì)血管造成額外損傷，例如Gd-HP-DO3A (ProHance，普絡(luò)顯思)(630m0sm/kg)比 Gd-DOTA (Dotarem，多它靈)(I35OmOsm/kg)的滲透壓低一倍多。影響造影劑弛豫效率的其它主要因素包括與順磁離子配位的內(nèi)配層水分子數(shù)目(q)、配位水分子與溶劑水分子的交換速率(kj、分子的旋轉(zhuǎn)速率(旋轉(zhuǎn)相關(guān)時(shí)間)(τκ)等；配位水?dāng)?shù)目的提高往往導(dǎo)致造影劑穩(wěn)定常數(shù)(Ktt)的下降，使得釓離子在體內(nèi)環(huán)境中從配合物分子中解離出來(lái)，對(duì)人體產(chǎn)生毒性，這將嚴(yán)重限制造影劑的應(yīng)用，所以，為提高造影劑的弛豫效率，更具操作性的方法是減慢造影劑分子的旋轉(zhuǎn)速率。為達(dá)此目的，小分子造影劑被連接(共價(jià)或非共價(jià)形式)到不同種類(lèi)的大分子物質(zhì)上，如脂質(zhì)體、高分子聚合物、樹(shù)枝形分子、納米顆粒、蛋白質(zhì)等，試圖利用這些大分子較長(zhǎng)的旋轉(zhuǎn)相關(guān)時(shí)間來(lái)降低順磁基團(tuán)的旋轉(zhuǎn)速度，然而此類(lèi)造影劑的缺點(diǎn)就是在人體中代謝緩慢，滯留時(shí)間長(zhǎng)，可能造成慢性中毒等副作用，因而限制了此類(lèi)造影劑的應(yīng)用；另一提高分子旋轉(zhuǎn)相關(guān)時(shí)間的方法是構(gòu)建多核的造影劑分子，即將多個(gè)小分子造影劑連接為一個(gè)分子量較大的分子。隨著整個(gè)分子的旋轉(zhuǎn)相關(guān)時(shí)間的延長(zhǎng)，多核造影劑的弛豫效率較單核小分子造影劑有所提高，但與理論預(yù)測(cè)的結(jié)果仍然有差距。研究表明，決定造影劑效率的實(shí)際上是順磁離子的旋轉(zhuǎn)速率(τι。。 ι)而非整個(gè)分子總體的旋轉(zhuǎn)速率(τ gl。b )，當(dāng)連接基團(tuán)為柔性較強(qiáng)的烷烴鏈時(shí)，無(wú)論是小分子造影劑與大分子進(jìn)行連接還是小分子造影劑相互連接為多核分子，其順磁離子自身的旋轉(zhuǎn)均與分子整體的旋轉(zhuǎn)有較大差異，例如，Andre E. Mertach小組合成的[B0 {Gd (D03A) (H2O)} 2]造影劑(Water Exchange and Rotational Dynamics of the Dimeric Gadolinium(III) Complex [BO{Gd(D03A)(H2O)}2] AVariabIe-Temperature and-Pressure 17O NMR Study horg. Chem. 1996，35，3375-3379)，兩個(gè)螯合配體 D03A 之間
用柔性很強(qiáng)的烷基醚鏈= 2,4)鏈接，結(jié)果表明總的旋轉(zhuǎn)速率 (τ globe-r)雖比單核造影劑明顯增大，但是順磁離子的旋轉(zhuǎn)速率(τ 1()。al_r)仍是限制弛豫效率增高的主要原因。 同時(shí)，很多構(gòu)建二核或多核造影劑的設(shè)計(jì)和合成過(guò)程涉及到羧酸與胺基的縮合反應(yīng)，此類(lèi)縮合反應(yīng)需要消耗掉原本用于順磁離子螯合的配位基團(tuán)羧基而生成酰胺 (Gadolinium Complexation by a New DTPA-Amide Ligand. Amide Oxygen Coordination Inorg. Chem. 1990，29，1488-1491)，這就造成造影劑分子中順磁離子的配位能力降低，致使分子的熱力學(xué)穩(wěn)定性，配位水分子與溶劑水分子的交換速率隨之下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的造影劑采用柔性鏈的連接基團(tuán)而導(dǎo)致弛豫效率低和熱力學(xué)穩(wěn)定性差的問(wèn)題，而提供以2，5-二甲基吡嗪為連接體的二核磁共振成像造影劑及其制備方法。以2，5- 二甲基吡嗪為連接體的二核磁共振成像造影劑，該造影劑是在2，5- 二甲基吡嗪上同時(shí)共價(jià)連接兩個(gè)D03A基團(tuán)，每個(gè)D03A基團(tuán)再分別與一個(gè)順磁離子Gd3+螯合形
成配合物，具有如下結(jié)構(gòu)以2，5- 二甲基吡嗪為連接體的二核磁共振成像造影劑的制備方法，該方法由以下步驟實(shí)現(xiàn)第一步2，5-二(溴甲基)吡嗪的合成氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在圓底燒瓶中加入2，5" 二甲基吡嗪和N-溴代丁二酰亞胺，再加入四氯化碳溶解，加熱至80°C 90°C，反應(yīng)30 45分鐘，得到混合溶液，所述的N-溴代丁二酰亞胺與2，5_二甲基吡嗪的摩爾比為2 1，在混合溶液中加入過(guò)氧化苯甲酰，所述的過(guò)氧化苯甲酰的加入量為2，5-二甲基吡嗪質(zhì)量的12%，回流過(guò)夜，得到反應(yīng)產(chǎn)物，將反應(yīng)產(chǎn)物用硅膠柱分離，得到二溴代的混合物；第二步二(1，4，7，10-四氮雜環(huán)十二烷-1，4，7-三乙酸叔丁基酯)-二甲基吡嗪 ((tBu-D(BA)2-BMP)的合成氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將三-叔-丁基2，2'，2〃 -(1，4，7，10-四氮雜環(huán)十二烷-1，4，7-三基)三乙酸酯.溴化氫鹽酸鹽CBU-D03A · HBr)和NaHCO3加入圓底燒瓶中，加入干燥的乙腈溶解，得到混合溶液，將步驟一中得到的二溴代的混合物加入到上述混合溶液中，反應(yīng)回流過(guò)夜，得到反應(yīng)產(chǎn)物，產(chǎn)物用硅膠柱分離，最終得CBu-D03A)2-BMP淺橙色固體粉末；第三步除去叔丁基保護(hù)基團(tuán)氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將步驟二中得到的(tBu-DCBA)2-BMP溶解于三氟乙酸中，于0°C 10°C下攪拌，再于室溫下反應(yīng)M 48小時(shí)，停止反應(yīng)后，減壓蒸餾除掉溶劑三氟乙酸，得到油狀物，將得到的油狀物溶解于甲醇中，冷卻至0°C 5°C，向體系中緩慢滴加乙醚，直至沉淀完全，過(guò)濾，真空干燥得(D03A)2-BMP茶色粉末狀固體；第四步與釓離子螯合將GdCl3溶液加入步驟三得到的(D03A)2_BMP水溶液中，于50°C 80°C下反應(yīng)M小時(shí) 48小時(shí)，即得到二(釓合(1，4，7，10_四氮雜環(huán)十二烷-1，4，7-三乙酸))-二甲基吡嗪((Gd-D03A)2-BMP)，所述的(D03A) 2_BMP 與 GdCl3 摩爾比為 1 2。所述的步驟二中的反應(yīng)溫度為77°C 90°C ；所述的步驟二中NaHCO3和tBu-DCBA · HBr摩爾比為5:1;所述的步驟四中水溶液的PH值為6-7. 5。發(fā)明原理本發(fā)明以2，5_ 二甲基吡嗪為連接體的二核磁共振成像造影劑，是在剛性連接基團(tuán)2，5- 二甲基吡嗪上同時(shí)共價(jià)連接兩個(gè)D03A基團(tuán)，再與順磁性金屬離子Gd3+配合而得到的；除了 D03A中大環(huán)的四個(gè)氮原子和環(huán)上的三個(gè)羧酸基參與順磁離子的配位以外，2，5_ 二甲基吡嗪上的氮原子也參與配位，這個(gè)配位鍵的形成，既增強(qiáng)了順磁離子與化合物配合的穩(wěn)定性，又使得連接2，5- 二甲基吡嗪和D03A的C-C鍵和C-N鍵不再自由旋轉(zhuǎn)，C-C鍵和C-N鍵的自由旋轉(zhuǎn)受限，使D03A和順磁離子的旋轉(zhuǎn)與2，5- 二甲基吡嗪更加一致，在客觀上延長(zhǎng)了順磁離子的旋轉(zhuǎn)相關(guān)時(shí)間，使造影劑的弛豫效率提高。本發(fā)明的造影劑在水溶液中穩(wěn)定存在，且有極好的水溶性，都可以按照常規(guī)方法使用，方便使用，并且利于貯存，將其作為注射液使用，將其靜脈注射到診斷對(duì)象包括人體或其它哺乳動(dòng)物體內(nèi)，然后直接進(jìn)行磁共振成像檢測(cè)，即可得到效果增強(qiáng)的磁共振成像圖；本發(fā)明中的造影劑的給藥量因外界條件的不同而有所不同，例如，診斷儀器型號(hào)(磁場(chǎng)強(qiáng)弱)，診斷對(duì)象用藥部位等，但是比現(xiàn)在臨床應(yīng)用的單核小分子釓類(lèi)造影劑用藥量偏低，由于其弛豫效率提高50%以上，一般來(lái)說(shuō)，作為具有潛在臨床應(yīng)用的造影劑，診斷對(duì)象主要為人類(lèi)或其他哺乳類(lèi)動(dòng)物，故用藥量可以為每千克體重0. 1 0.5毫摩爾。本發(fā)明的有益效果1、本發(fā)明采用剛性連接體構(gòu)建二核造影劑，其順磁離子的旋轉(zhuǎn)與整個(gè)分子的旋轉(zhuǎn)較之使用柔性鏈更加同步，本發(fā)明的造影劑與現(xiàn)在臨床應(yīng)用的大環(huán)類(lèi)造影劑Gd-DOTA、Gd-HP-D03A相比，提高了 50%以上，(Gd_D03A)2_BMP的弛豫效率可達(dá)到5. SmT1sA2、本發(fā)明的造影劑采用可以提供順磁離子配位的基團(tuán)為連接體，提高了造影劑的穩(wěn)定性；3、本發(fā)明的造影劑采用大環(huán)類(lèi)D03A作為螯合釓離子的單體，以提高造影劑的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性并且保證整個(gè)造影劑分子成中性不帶電荷，即非離子性造影劑；4、本發(fā)明的造影劑毒性低，毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明造影劑(Gd-D03A)2_BMP用半數(shù)抑制濃度(IC5tl)來(lái)表征其毒性大小為6. 8毫摩爾/升。


圖1本發(fā)明實(shí)施例1制備的造影劑(Gd_D03A) 2_BMP的質(zhì)譜圖；圖2本發(fā)明實(shí)施例1制備的造影劑(Gd_D03A) 2_BMP的縱向弛豫速率1/ \隨Gd3+ 濃度變化的線性關(guān)系圖；圖3為(I~b-D03A)2-BMP的靜態(tài)磷光譜圖；圖4為(Tb-D03A)2_BMP在普通水溶液和氘代水溶液中的磷光衰減曲線圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例2制備的造影劑(Gd_D03A) 2_BMP的紫外-可見(jiàn)吸收譜圖；圖6本發(fā)明實(shí)施例3造影劑(Gd_D03A)2_BMP的細(xì)胞存活率隨Gd3+濃度變化的細(xì)胞毒性圖。
具體實(shí)施例方式以2，5-二甲基吡嗪為連接體的二核磁共振成像造影劑，該造影劑是在2，5-二甲基吡嗪上同時(shí)共價(jià)連接兩個(gè)D03AQ，2'，2〃 -(1，4，7，10_四氮雜環(huán)十二烷_(kāi)1，4， 7-三基)三乙酸)；2，2 ‘，2 “ -(1,4,7,10-tetraazacyclododecane-l,4,7-triyl) triacetic acid)基團(tuán)，每個(gè)D03A再分別與一個(gè)順磁離子Gd3+形成配合物，具有如下結(jié)構(gòu)
權(quán)利要求
1.以2，5-二甲基吡嗪為連接體的二核磁共振成像造影劑，其特征在于，該造影劑是在 2，5- 二甲基吡嗪上同時(shí)共價(jià)連接兩個(gè)D03A基團(tuán)，每個(gè)D03A基團(tuán)再分別與一個(gè)順磁離子 Gd3+螯合形成配合物，具有如下結(jié)構(gòu)
2.以2，5-二甲基吡嗪為連接體的二核磁共振成像造影劑的制備方法，其特征在于，該方法由以下步驟實(shí)現(xiàn)第一步2，5-二(溴甲基)吡嗪的合成氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在圓底燒瓶中加入2，5-二甲基吡嗪和N-溴代丁二酰亞胺，再加入四氯化碳溶解，加熱至80°C 90°C，反應(yīng)30 45分鐘，得到混合溶液，所述的N-溴代丁二酰亞胺與2，5_二甲基吡嗪的摩爾比為2 1，在混合溶液中加入過(guò)氧化苯甲酰，所述的過(guò)氧化苯甲酰的加入量為2，5-二甲基吡嗪質(zhì)量的12%，回流過(guò)夜，得到反應(yīng)產(chǎn)物，將反應(yīng)產(chǎn)物用硅膠柱分離，得到二溴代的混合物；第二步CBu-D03A)2-BMP 的合成氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將tBu-DCBA · HBr和NaHCO3加入圓底燒瓶中，加入干燥的乙腈溶解，得到混合溶液，將步驟一中得到的二溴代的混合物加入到上述混合溶液中，反應(yīng)回流過(guò)夜，得到反應(yīng)產(chǎn)物，產(chǎn)物用硅膠柱分離，最終得CBu-D03A)2-BMP淺橙色固體粉末；第三步除去叔丁基保護(hù)基團(tuán)氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將步驟二中得到的(tBu-DCBA)2-BMP溶解于三氟乙酸中，于0°C 10°C下攪拌，再于室溫下反應(yīng)M 48小時(shí)，停止反應(yīng)后，減壓蒸餾除掉溶劑三氟乙酸，得到油狀物，將得到的油狀物溶解于甲醇中，冷卻至0°C 5°C，向體系中緩慢滴加乙醚，直至沉淀完全，過(guò)濾，真空干燥得(D03A)2-BMP茶色粉末狀固體；第四步與釓離子螯合將GdCl3溶液加入步驟三得到的(D03A)2-BMP水溶液中，于50°C 80°C下反應(yīng)M小時(shí) 48小時(shí)，即得到(Gd-D03A)2-BMP，所述的(D03A) 2_BMP與GdCl3摩爾比為1 2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的以2，5-二甲基吡嗪為連接體的二核磁共振成像造影劑的制備方法，其特征在于，所述的步驟二中的反應(yīng)溫度為77°C 90°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的以2，5-二甲基吡嗪為連接體的二核磁共振成像造影劑的制備方法，其特征在于，所述的步驟二中NaHCO3和tBu-DCBA · HBr的摩爾比為5 1。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的以2，5-二甲基吡嗪為連接體的二核磁共振成像造影劑的制備方法，其特征在于，所述的步驟四中水溶液的PH值為6-7. 5。
全文摘要
以2，5-二甲基吡嗪為連接體的二核磁共振成像造影劑及其制備方法，涉及磁共振成像造影劑領(lǐng)域。解決現(xiàn)有技術(shù)中的造影劑采用柔性鏈連接基團(tuán)而導(dǎo)致弛豫效率低和熱力學(xué)穩(wěn)定性差的問(wèn)題。該造影劑是在剛性連接基團(tuán)2，5-二甲基吡嗪上同時(shí)共價(jià)連接兩個(gè)DO3A基團(tuán)，再與順磁性金屬離子Gd3+螯合而得到的，本發(fā)明還提供了以2，5-二甲基吡嗪為連接體的二核磁共振成像造影劑的制備方法。本發(fā)明造影劑(Gd-DO3A)2-BMP的弛豫效率可達(dá)到5.5mM-1s-1，且具有良好的穩(wěn)定性，毒性小。
文檔編號(hào)A61K49/10GK102552941SQ20111044755
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者徐經(jīng)偉, 楊衛(wèi), 趙桂燕 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所