專利名稱：用作造影劑的雙環(huán)多氮雜大環(huán)膦酸、它的配合物和共軛物及其它們的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在磁共振成像中(MRI)用作造影劑的雙環(huán)多氮雜大環(huán)膦酸類(bicyclopolyazamacrocyclophosphonic acids)及其配合物和共軛物。一些配合體和配合物可用來作為口服劑(Oral Care agents)和水處理系統(tǒng)中的水垢抑制劑。
為更好地了解本發(fā)明，下面提供了MRI的簡要背景。
MRI是非介入診斷技術(shù)，它可產(chǎn)生清晰的動物體內(nèi)，特別是人體內(nèi)軟組織的斷面圖像。
該技術(shù)根據(jù)某種原子核(如水質(zhì)子)的性質(zhì)，它具有在作用的磁場內(nèi)成一直線的磁矩[由數(shù)學(xué)方程定義，見G.M.Barrow物理化學(xué)(Physical Chemistry)，第3版，McGraw-Hill，NY(1973)]，一旦成一直線，該平衡態(tài)可由作用的一外無線電瀕率(RF)脈沖波引起質(zhì)子傾斜，與磁場不成一直線而被攪亂。當(dāng)RF脈沖波終止時，核轉(zhuǎn)向它的平衡態(tài)。用于該發(fā)生過程所要求的時間稱為松馳時間。松馳時間由稱為自旋晶格(T1)松馳和自旋-自旋(T2)松弛的兩個參數(shù)組成。它是松弛的度量，可給出分子組織以及質(zhì)子與周圍介質(zhì)相互作用的數(shù)據(jù)。
由于活組織中水的含量是大量的并且在各種組織中的含量和周圍介質(zhì)也是變化的，生物體診斷圖象反映出質(zhì)子密度和松弛時間。出現(xiàn)在被監(jiān)測組織中的松弛時間(T1和T2)差異越大，獲得圖象上的對比度也越大。[磁共振雜志(J.Magnetic Resonance)33，83-106(1979)]。
眾所周知，具有對稱電子基態(tài)的順磁螯合物可顯著地影響并置水質(zhì)子的T1和T2松弛率以及同許多產(chǎn)生磁矩的未配對的電子部分有關(guān)的在這方面的螯合物的有效性[磁共振年報(Magnetic Resonance Annual)，231-266，Reven Press，NY(1985)]。它也表明，將該類型順磁螯合物配到活動物上，它對各種組織的T1和T2的作用可直接在磁共振圖像中觀察到，在螯合定位區(qū)域內(nèi)觀察的對比度提高。因此，已提出將穩(wěn)定的、無毒順磁螯合物配到動物體中以便用MRI增加獲得診斷的信息[生物工程前沿(Frontiers of Biol Energetics)I，752-759(1978);核醫(yī)學(xué)雜志(J.Nucl，Med).25，506-513(1984);核磁共振對稱成象進展(Proc.of NMR Imaging Symp)(十月，26-27，1980);F.A.Cotton等人著“高等無機化學(xué)”(Adu.Inorg Chem)，634-639(1966)]。在該方法中使用的順磁金屬螯合物被稱為造影增強劑或造影劑。
在進行MRI造影劑設(shè)計時，有許多可供考慮的順磁金屬離子。然而，在實際中，最有用的順磁金屬離子是釓(Gd3)，鐵(Fe+3)，錳(Mn+2)和(Mn+3)和鉻(Cr3)，因為可依靠它們的大磁矩在水質(zhì)子中產(chǎn)生最大的作用。在非配合型(如GdCl3)這些順磁離子對動物是有毒的，所以排除它們用于純態(tài)鹽中。因此有機螯合劑(也稱為配合物)的重要作用是提供對動物無毒的順磁金屬而保存它的所希望的環(huán)繞水質(zhì)子的T1和T2松弛率的作用。
MRI領(lǐng)域中的技術(shù)是非常廣泛的，這里不打算詳盡描述，下面只是摘要，僅提供該領(lǐng)域中和其它類似結(jié)構(gòu)化合物的研究。美國專利4，899，755公開了在動物肝或動物膽汁管中使用Fe+3-乙烯-雙(2-羥苯基甘氨酸)配合物和它的衍生物的交變質(zhì)子NMR松弛時間的方法并建議使用吡啶大環(huán)亞甲基羧酸的各種其它化合物。美國專利4，880，008(美國專利4，899，755的CIP)公開了更多的老鼠肺組織的圖像資料，但沒有公開任何另外的配合物。美國專利4，980，148公開了用于MRI的非環(huán)化合物的釓配合物。C.J.Broan等人在J.Chem.Soc.，Chem.Commun.，1739-1741(1990)上描述了雙官能大環(huán)膦酸化合物。C.J.Broan等人在J.Chem.Soc.，Chem.Commun.，1738-1739(1990)上描述了三氮雜雙環(huán)化合物。I.K.Adzamli等人在J.Med.Chem，32，139-144(1989)上描述了用于NMR成像的釓配合物的無環(huán)膦酸衍生物。
目前在美國市場上能得到的造影劑僅僅是釓和二乙烯三胺五乙酸的配合物(DTPA-Gd+3-MAGNEVISTTMby Schering AG)。MAGNEVISTTM被看作非特效/灌注劑，因為它游離地分布在細胞外的流體中，接著由腎臟系統(tǒng)有效地排出。MAGNEVISTTM已被證明對于診斷腦損傷特別有價值，因為伴隨著破壞血液/大腦栓塞物的同時，使灌注的造影劑進入作用區(qū)。除MAGNEVISTTM外，目前在歐洲市場上應(yīng)用僅為Guerbet大環(huán)灌注劑(DOTAREMTM)，許多其它有潛在性的造影劑在不同程度的發(fā)展。
令人驚奇的是，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)各種雙環(huán)多氮雜大環(huán)膦酸配合體可用作造影劑。進一步來說，這些配合體可帶有它的變型電荷，即通過配合基和被選擇金屬的結(jié)構(gòu)可作用它的較多位置特異性的能力，特別是，本發(fā)明直接給出新配合基，其結(jié)構(gòu)式如下的雙環(huán)多氮雜大環(huán)膦酸化合物
其中
其中，X和Y是獨立在H、OH、C1-C3的烷基或COOH;n是1、2或3的整數(shù);
但須，當(dāng)n是2時，X和Y的總數(shù)必須是2或更多的H;當(dāng)n是3時，X和Y的總數(shù)必須是3或更多的H;
T是H、C1-C18的烷基、COOH、OH、SO3H、
其中R1是OH、C1-C5的烷基或-O-(C1-C5烷基);R4是H、NO2，NH2異硫氰酸根，脲氨基，氨基硫脲(thiosemicarbazido)，馬來酰亞胺基(maleimido)，溴乙酰氨基(bromoacetamido)或羧基;
R2是H或OH，但須，當(dāng)R2是OH，則含R2的R項中必須所有X和Y是H;
但須，至少一個T必須是P(O)R1OH，并且也必須當(dāng)T是
時，則R項中的一個X或Y可以是COOH;其它所有R項中X和Y必須是H;
A是CH、N、C-Br、C-Cl、C-OR3、C-OR8、N+-R5X-、
;R3是H、C1-C5烷基，芐基或至少被一個R4取代的芐基;
R4如上定義;
R5是C1-C16烷基、芐基或至少被一個R4取代的芐基;
R8是C1-C16的烷氨基;
X-是Cl-、Br-、I-或H3CCO-2;
Q和Z是獨立的CH、N、N+-R5X-、C-CH2-OR3或C-C(O)-R6;
R5如上所定義;
R6是-O-(C1-C3烷基)、OH或NHR7;
R7是C1-C5烷基或生物活性物質(zhì);
X如上定義，或其成藥允許的鹽類;
但須a)當(dāng)Q、A或Z有一個是N或N+-R5X-，則其它兩個的基團必須是CH;
b)當(dāng)A是C-Br、C-Cl、C-OR3或C-OR8時，則Q和Z都必須是CH;
c)R4、R7和R8項出現(xiàn)時，其總數(shù)不能超過1;并且d)只有一個Q或Z可以是C-(CO)-R6，并當(dāng)Q或Z中一個是C-C(O)-R6則A必須是CH。
當(dāng)如上結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)的配合基中至少二個R項的T為PO3H2[P(O)R1OH其中R1是OH]并且第三個T為H、COOH或C1-C18烷基;A、Q和Z是CH;n是1;并且X和Y是獨立的H或C1-C3烷基;則該配合基適于口服(Orol Cerre)。特別優(yōu)選是這些配合體，三個R項中T是P(O)R1OH，其中R1是OH;n是1;并且X和Y是H。這些配合基的使用在其它共同未決申請中已討論并提出了權(quán)利要求。
如上結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)代表的配合基含R項中至少2個T為P(O)R1OH，其中R1是OH，并在其它的R項中T是COOH或P(O)R1OH，并且n、R1、X、Y、A、Q和Z如上定義;
至少一個R項中T是P(O)R1OH，其中R1是OH，而其它的二個R項中T是COOH或P(O)R1OH，并且n、R1、X、Y、A、Q和Z如上定義;或R項中三個T是P(O)R1OH，其中R1是C1-C5的烷基或-O-(C1-C5烷基)，并且n、R1、X、Y、A、Q和Z如上定義;
這些配合基可用作造影劑。
特別優(yōu)選結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)的配合基中X和Y是H;
n是1;或A、Q和Z是CH。
為制備本發(fā)明的共軛物，結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)配合基應(yīng)為雙官能配合基。
這樣的配合基必須含一個R項中的T部分是
其中R2和R4如上定義，尤其是二個R項中不含R4項，二個T項是P(O)R1OH，其中R1如上定義或二個R項中不含R4項，一個T項是COOH而另一個T項是P(O)R1OH，其中R1如上定義;優(yōu)選以上T項部分，其中X或Y的一個是COOH;并也優(yōu)選這樣一些配合基，其中n是1和/或保留的X和Y項是H;或A是C-OR3或C-OR8，其中R3和R8如上定義或
其中R4如上定義;或A是CH，Q或Z中一個是CH而另一個是C-C(O)-R6，其中R6如上定義;特別是這些配合基，其中R6為NHR7，其中R7是生物活性物質(zhì)。
結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)的配合基可以和多種金屬離子配合，如釓(Gd+3)，鐵(Fe+3)和錳(Mn+2)，優(yōu)選和Gd+3的配合。這樣形成配合物可直接使用或通過共價鍵合到如葡聚糖、多肽或包括抗體或其碎片的生物活性分子這樣的大分子上而獲得并可用于診斷目的。這些共軛物和配合物可用作造影劑。
本發(fā)明的配合物和共軛物可以設(shè)計成帶有特定的全電荷，該電荷可良好作用于體內(nèi)的生物定位和成像對比。如，當(dāng)金屬離子為+3時可得到以下物質(zhì)(A)-2或-2以上的總電荷，三個R項中T是P(O)R1OH，其中R1是OH，n是1;或二個R項中T是P(O)R1OH，其中R1是OH，第三個R項中T是COOH，n是1或二個R項中T是P(O)R1OH，其中R1是OH，第三個R項中T是P(O)R1OH，其中R1中C1-C5烷基，n是1;或二個R項中T是P(O)R1OH，其中R1是OH，第三個R項中T是P(O)R1OH，其中R1是-O-(C1-C5烷基)，n是1或(B)總電荷為-1一個R項中T是P(O)R1OH，其中R1是OH，其它二個R項中T是P(O)R1OH，其中R1是-O-(C1-C5烷基)，n是1;或一個R項中T是P(O)R1OH，其中R1是OH，其它二個R項中T是P(O)R1OH，其中R1是C1-C5烷基，n是1;或一個R項中T是P(O)R1OH，其中R1是OH，另二個R項中T是COOH，n是1;或(C)整體為總中性-當(dāng)三個R項中T是P(O)R1OH，其中R1是-O-(C1-C5烷基)，n是1;或三個R項中T是P(O)R1OH，其中R1是C1-C5烷基，n是1;或(D)總電荷為+1-當(dāng)A、Q或Z中一個是N+-R5X-，其中R5和X-如上定義;一個R項中T部分是P(O)R1OH，其中R1是C1-C5烷基或-O-(C1-C5烷基);另二個R相中，T部分是COOH或P(O)R1OH，其中R1是C1-C5烷基，-O-(C1-C5烷基);并且所有X和Y項是H。
可以按配方制備配合物和共軛物，以成藥允許形態(tài)使用到動物上。
用帶有其它金屬離子的結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)的配合基用作診斷如癌癥的疾病是可能的。在另外的共同未決的申請中討論了使用這些配合物和共軛物。
為命名編號的結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)的化合物如下
本發(fā)明的一個方面涉及含合成改進為順磁螯合物造影劑，使該造影劑位點特異性地傳遞到所希望組織上的研究。根據(jù)組織親和力與由非特異性的灌注產(chǎn)生的對比度相反，其優(yōu)點是提高了在所注意區(qū)域內(nèi)的對比度。上述的非特異性的灌注能或不能與細胞外試劑顯示。結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)的特異性可通過調(diào)節(jié)總電荷的配合物的親油性來控制。配合物電荷的總范圍是從-3到+1。如，對含2個或2個以上的PO3H2基團的配合物，總電荷是高負電性并期望骨架吸收，而配合物總電荷為0(也就是中性)時，該配合物有穿過腦血栓的能力并且正常腦組織可吸收。
可以通過螯合物的離子或共價鍵連接到自然存在或合成分子上可了解組織的特異性，上述分子具有所希望目標(biāo)組織的特異性。該方法一可能的應(yīng)用是通過螯合物被共軛到單克隆抗體的使用，上述單克隆抗體將運送順磁螯合物到致病組織上能由MRI產(chǎn)生顯示。另外，相對于未結(jié)合的螯合物，順磁螯合物連接到大環(huán)分子上可以進一步提高造影劑的有效性以得到改進的對比度。由Lauffer最近的研究(美國專利4，880，008和4，899，755)證明改變親油性可產(chǎn)生特異性組織試劑，并提高了親油特性促使非共價鍵與血紅蛋白的相互作用而導(dǎo)致松弛增強。
另外，特別優(yōu)選電荷呈中性的結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)的造影劑形成本發(fā)明的共軛物，因為不希望螯合物和蛋白質(zhì)之間的離子相互作用達到最小，這樣，保持了抗體的免疫反應(yīng)性。同樣該中性配合物相對于DTPA-Gd+3來說滲透性降低，這可以減輕注射時的不舒適感。
在理論上不希望被限制，認(rèn)為當(dāng)生成本發(fā)明的帶電的配合物(如對于骨架帶-2或-3，對于肝臟帶-1，或?qū)τ谛呐K帶+1)，改變螯合物的離子電荷影響生物定位。因此，對于同樣的位置，如果抗體或其它直接部分也是特異性的，則共軛物呈現(xiàn)二部分以幫助位置特異性的傳遞。
在結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)中使用的術(shù)語定義如下?！癈1-C3烷基”，“C1-C5烷基”，“C1-C18烷基”包括直鏈和支鏈烷基二種。“動物”包括熱血哺乳動物，最好是人類。
“生物活性物質(zhì)”是指葡聚糖，肽或?qū)κ荏w有特異性親和力的分子，優(yōu)選抗體或抗體碎片。
“抗體”是指一些多克隆，單克隆，嵌合抗體或異種抗體，優(yōu)選單克隆抗體;“抗體碎片”包括Fab碎片和F(ab1)2碎片和對于所希望的單個或多個抗原決定基有特異性的抗體的任意部分。當(dāng)用術(shù)語“放射性金屬螯合物/抗體共軛物”或“共軛物”時，“抗體”是指包括所有抗體和/或抗體碎片，包括半合成或其遺傳工程設(shè)計的變體。允許的抗體為1116-NS-19-9(抗-著色癌(Coloretal Carcinoma))，1116-NS-3d(抗-CEA)，703D4(抗-人肺癌)，704A1(抗人肺癌)，CC49(抗-TAG-72)，CC83(抗-TAG-72)和B72.3。雜細胞系(hybridoma cell lines)1116-NS-19-9，1116-NS-3d，703D4，704A1，CC49，CC83和B72.3保存在美國式培養(yǎng)物收集庫(the American Type Culture Collection)，注冊號分別為ATCC HB 8059，ATCC CRL8019，ATCC HB8301，ATCC HB8302，ATCC HB9459，ATCC HB9453和ATCC HB8108。
這里，“配合物”是指與金屬離子配合的結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)的化合物的配合物，這里至少一個金屬原子被螯合或被多價螯合;“共軛物”是指金屬離子螯合物，是以共價鍵連接到抗體或抗體碎片上。術(shù)語“雙官能連接成分”，“雙官能螯合劑”和“官能螯合劑”可相互間代替使用，所指的化合物有一部分螯合劑能螯合到金屬離子上，有一部分共價地鍵合到螯合部分上，該化合物可作為共價地連接到抗體或抗體碎片的手段。
這里所用的“成藥允許的鹽類”是指結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)的化合物的鹽類的任何鹽或混合物。它們在用于治療和診斷動物尤其是哺乳動物時完全沒有毒性。因此，本發(fā)明這些鹽很有用。通過來自有機物的或無機物的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)形成這些鹽的典型例包括如正硫酸的，氯化氫的，磷酸的，乙酸的，琥珀酸的，檸檬酸的，乳酸的，馬來酸的，富馬酸的，棕櫚酸的，膽酸的，Palmoic，粘液酸的，谷氨酸的，葡糖酸的，d-樟腦酸的，戊二酸的，甘醇的，苯二酸的，含酒石酸的，甲蟻酸的，月桂酸的，Steric，水楊酸的，甲基磺酸的，苯磺酸的，山梨酸的(Sorbic)，苦味酸的，苯甲酸的，肉桂酸的和其它合適的酸的。還包括由標(biāo)準(zhǔn)無機物的反應(yīng)或有機物的反應(yīng)形成的鹽如銨或1-脫氧-1-(甲氨基)-D-葡聚糖醇(glucitol)，堿金屬離子，堿土金屬離子和其它類似的離子。特別優(yōu)選的是結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)化合物鹽類是鉀鹽，鈉鹽和銨鹽。也包括以上鹽的混合物。
由各種方法制備結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)的化合物，典型合成的這些方法由下面給出的反應(yīng)方案提供。
在方案1中，制備結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)的化合物，其中X和Y＝H，n＝1(但相應(yīng)于試劑的變化，如果n＝2或3，該方案也適用)，T＝PO3H2，以及Q、A和Z＝CH。
方案2制備結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)的化合物，其中X和Y＝H，n＝1(但相應(yīng)于試劑的變化，如果n＝2或3，該方案也適用)，
其中R1＝-O-(C1-C5烷基);Q、A和Z＝CH。
方案3制備結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)的化合物，其中X和Y＝H，n＝1(但相應(yīng)于試劑的變化，如果n＝2或3，該方案也適用)，
其中R1＝C1-C5烷基;Q、A和Z＝CH。
方案4制備結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)化合物，其中X和Y＝H，n＝1(但相應(yīng)于試劑的變化，如果n＝2或3，也適用)，
其中R1＝-O-(C1-C5烷基)或C1-C5烷基;A＝C-Br，Q和Z＝CH。
方案5制備的結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)的化合物，其中X和Y＝H，n＝1(但相應(yīng)于試劑的變化，如果n＝2或3也適用)，
其中R1＝-O-(C1-C5烷基)或C1-C5烷基;
R4＝H、NO2，NH2或SCN;Q和Z＝CH。

方案6制備的結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)的化合物，其中X和Y＝H，n＝1(但相應(yīng)于試劑的變化，如果n＝2或3也適用)，
其中R1＝-O-(C1-C5烷基)或C1-C5烷基;A＝C-OR8，其中R8＝C1-C5烷氨基;Q和Z＝CH。
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方案7制備的結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)的化合物，其中X和Y＝H，n＝1(但相應(yīng)于試劑的變化，如果n＝2或3，也適用)，
其中R1＝-OH，-O-(C1-C5烷基)或C1-C5烷基;Z＝C-C(O)-R6，其中R6＝OH;Q和A＝CH。
方案8制備的結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)的化合物，其中X和Y＝H，n＝1(但相應(yīng)于試劑的變化，如果n＝2或3，也適用)，
其中R1＝-OH，-O-(C1-C5烷基)或C1-C5烷基;Z＝C-CH2-R3，其中R3＝芐基;Q和A＝CH。
方案9制備的結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)的化合物，其中X和Y＝H，n＝1(但相應(yīng)于試劑的變化，如果n＝2或3，也適用)，
其中R1＝-OH，-O-(C1-C5烷基)或C1-C5烷基;A＝N或N-R5;R5＝C1-C16烷基鹵;Q和Z＝CH。

方案10制備的結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)的化合物，其中X和Y＝H，n＝1(但相應(yīng)于試劑的變化，如果n＝2或3，也適用)，
其中R1＝-OH、-O-(C1-C5烷基)或C1-C5烷基;Q＝N-R5;R5＝C1-C16烷基鹵;A和Z＝CH。
方案11制備的結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)的化合物，其中X和Y＝H，n＝1(但相應(yīng)于試劑的變化，如果n＝2或3也適用)，
其中R1＝-OH、-O-(C1-C5烷基)或C1-C5烷基;Q＝N或N-R5;R5＝C1-C16烷基鹵;A和Z＝CH。
方案12制備的結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)的化合物，其中X和Y＝H，n＝1(但相應(yīng)于試劑的變化，如果n＝2或3，也適用)，R在3位上有
其中R1＝-OH或-O-(C1-C5烷基);其它二個R項有T＝COOH;并且A、Q和Z＝CH。
方案13制備結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)化合物，其中X和Y＝H，n＝1(但相應(yīng)于試劑的變化，如果n＝2或3，也適用)，R在3位和6位有
其中R1＝OH或-O-(C1-C5烷基);其它R項在9位有T＝COOH;并且A、Q和Z＝CH。
方案14制備結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)化合物，其中X和Y＝H，n＝1(但相應(yīng)于試劑的變化，如果n＝2或3，也適用)，R在3位和9位有
其中R1＝-OH或-O-(C1-C5烷基);并且其它R項在6位有T＝COOH;并且A、Q和Z＝CH。
方案15制備的結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)的化合物，其中n＝1(但相應(yīng)于試劑的變化，如果n＝2或3，也適用)，R項在3位和9位有
其中R1＝-OH或-O-(C1-C5烷基);并且X和Y＝H;R項在6位有T＝
，其中R4＝NO2或NH2;并X或Y中一個＝H而另一個＝COOH;并且A、Q和Z＝CH。

方案16制備的結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)的化合物，其中n＝1(但相應(yīng)于試劑的變化，如果n＝2或3，也適用)R項在3位和6位有
其中R1＝-OH或-O-(C1-C5烷基);并且X和Y＝H;R項在9位有
，其中R4＝NO2或NH2;并且X和Y中一個＝H，而另一個＝COOH，A、Q和Z＝CH。
方案17制備的結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)的化合物，其中n＝1(但相應(yīng)于試劑的變化如果n＝2或3也可以)，R項在6位有
其中R1＝-OH;并且X和Y＝H;
R項在3位和9位有T＝COOH;并且A、Q和Z＝CH。
在上述方案中，一般方法的描述說明可被采用的特定步驟，以實現(xiàn)所希望的反應(yīng)步驟。這些方法步驟描述如下。
合成方案1以商購的雙-吡啶醇(1)用亞硫酰氯的鹵化作用開始。用于轉(zhuǎn)變醇成為親電子作用物相類似的方法，如用甲苯磺酰氯、HBr或HCl處理的類似方法，也會生成類似地反應(yīng)產(chǎn)物，該產(chǎn)物在后來的閉環(huán)反應(yīng)中良好。大環(huán)化方法在文獻中是很多的，要得到四氮雜環(huán)(3)可按照Stetter等人發(fā)表在Tetrahedron37，767-772(1981)上的方法制備。自從使用適度的條件得到高收率類大環(huán)產(chǎn)物的較普通方法公布以來[A.D.Sherry等人在J.Org Chem，54，2990-2992(1989)]。中間體大環(huán)[(3)得到(4)]的脫甲苯磺酰作用(Detosylation)是在酸性條件下以高收率完成的。還原脫甲苯磺酰作用(Detosylation)的方法在文獻中也是周知的并可采用本反應(yīng)程序。生成三-氨基磷酸衍生物的膦?；谆饔檬窃谄胀∕annich堿性條件下用亞磷酸和甲醛進行的。
除了膦酸衍生物之外，膦酸脂[如結(jié)構(gòu)式(6)]也可以在醇或?qū)|(zhì)子惰性溶劑中(如乙腈、苯、甲苯、四氫呋喃)的有機物條件下用所希望的二烷基亞膦酸鹽作為親核物(見方案2)制備。基于胺的反應(yīng)性，這些反應(yīng)可以在溫度為約-10到約100℃之間進行。另外，三烷基亞磷酸鹽可在類似Mannich條件下經(jīng)由氧化三價磷到五價磷形成膦酸酯，并同時脫去一摩爾醇(Arbuzov反應(yīng))。該反應(yīng)可在有或無溶劑存在下進行。當(dāng)醇作為溶劑用于二烷基或三烷基亞磷酸鹽反應(yīng)時，用醇更有利，這樣在膦酸酯形成的同時避免酯基轉(zhuǎn)移作用形成另一種產(chǎn)物。這一類酯也可由在溶劑中的α-鹵化二烷基膦酸N-烷基取代作用制備，所說的溶劑如乙腈，氯仿，二甲基甲脒、四氫呋喃或1，4-二噁烷并帶有或不帶有在室溫或室溫以上溫度加入的非親核堿如碳酸鉀。生成的過酸脂中間物在堿性條件下(含水氫氧化物，pH＝8-14，30-110℃)立即被水解以得到相應(yīng)的半酸衍生物。
在方案3中，大環(huán)甲基膦酸(10或11)在類似于方案2所述條件下制備。用親核物二乙氧甲膦(diethoxymethylphosphine)和仲甲醛在溶劑中進行縮合，上述溶劑如四氫呋喃二甲基甲酰胺，二噁烷，乙腈或醇。生成的磷酸酯在酸性(6N HCl，80-100℃)或堿性(化學(xué)計算量堿，40-100℃)條件下水解生成相應(yīng)的甲膦酸。同樣，由A.D.Sherry等人發(fā)明的方法(Inorg.Chem，于1991提出)用原處生成的乙膦酸可得到親油性增加的亞磷酸鹽衍生物。
方案4說明結(jié)合官能度成為12-節(jié)的四氮雜大環(huán)吡啶單元的方法。這樣白屈氨酸(Sigma Chemical Company;12)可以被轉(zhuǎn)變成具有在吡啶4位上有合適取代的雙-鹵甲基衍生物(13)。通常轉(zhuǎn)換成這種中間體一般是自然地，其制備由Takalo等人公布在[Acta Chemica Scandinavica B 42，373-377(1988)]上。接著用帶中間體(15)的大環(huán)化作用可通過在100℃和鈉代三甲苯磺酸鹽三胺的標(biāo)準(zhǔn)DMF反應(yīng)實現(xiàn)，或在室溫與三甲苯磺酸鹽自由堿和碳酸鉀，碳酸鈉或碳酸鈰作為堿生成與前述相類似的產(chǎn)品。產(chǎn)生膦半酸和膦酸官能度的后續(xù)反應(yīng)是與前述方案中的轉(zhuǎn)化和條件完全相同。
在方案4中，4-鹵代吡啶取代大環(huán)(16)是由方案5描述的在4位取代得到的。因此，有機金屬Pd(Ⅱ)配合物可用來促進苯乙炔的苯乙炔衍生物和吡啶大環(huán)之間的偶合反應(yīng)。該轉(zhuǎn)變的一般反應(yīng)條件是在無水條件下，用三乙胺作溶劑，反應(yīng)溫度在約10到約30℃之間以得到最隹收率。相同產(chǎn)物也可用Cu(Ⅰ)苯乙炔化合物在無水吡啶中于溫度約為80到約110℃之間得到。另外，標(biāo)準(zhǔn)陰離子烷基化作用的方法可用來作用于吡啶核上的取代的，如在DMF中或二噁烷中于80到約100℃使用碳酸鉀或氫氧化鈉堿的鈉代醇鹽(Sodioalkoxides)。用該方法衍生的大環(huán)四氮雜大環(huán)(24、25、26、27、28)與生成類似的膦酸螯合物的前述方案的轉(zhuǎn)變相一致。
在方案6中描述了不同的4-吡啶取代，利用此，4-羥基吡啶部分(29)可用產(chǎn)生連結(jié)腈(31)的中間脂的溴烷基腈烷基化，上述腈(31)可進一步連到大環(huán)結(jié)構(gòu)上。該類型烷基化方法在無水條件下于如四氫呋喃(THF)的對質(zhì)子惰性的溶劑中并用如氫化鈉或丁基鉀的非親核性堿于-30到約-80℃之間完成得很好。對于非環(huán)形的類似物，該方法的主要部分已由Chaubet等人發(fā)表在[Tetrahedron Letters 31(40)，5729-5732(1990)]上。用本方法制備的大環(huán)腈可用標(biāo)準(zhǔn)方法還原成伯胺(36)，接著由2-(叔-丁氧羰基氧代亞胺)-2-苯乙腈(BOC-ON;37)保護伯胺。接下來，大環(huán)仲胺(38、39、40、41、42、43)的官能作用可以通過如方案6描述的用三氟乙酸除去保護基團的附加要求討論的方法完成。
官能作用還可以如方案7所示那樣在大環(huán)結(jié)構(gòu)的吡啶環(huán)上3位實現(xiàn)。Newkome等人在[Tetrahedron 39(12)，2001-2008(1983)]上已公開了前述的在本合成路線中作為初始原料的乙基2，6-鹵代甲基尼古丁(halomethylnicotinate)(45)的合成。因此，三-甲苯磺酸化大環(huán)中間體(46)可在酸性條件(HBr/AcOH 25-115℃)去甲苯磺酸化并同時水解產(chǎn)生尼古丁酸衍生物(48)，或在去甲苯磺酸作用前回流乙醇中還原脂而生成3-羥甲基中間產(chǎn)物(47)。取代尼古丁酸大環(huán)成為一般方法以用于仲胺官能作用而生成不同類型的結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)的膦酸螯合物(49、50、51、52、53)。
相對地，在大環(huán)胺官能作用前3-羥甲基類被保護是有利的。方案8中給出保護基團芐基(B2)，因為它必須抵抗去甲苯磺酸作用步驟中所遇到的強酸性條件。當(dāng)用前面描述的方法完成了仲胺適當(dāng)官能作用后，芐基在適度催化氫化條件下(58)被除去。
大環(huán)衍生物也可用12-14方案制備，其中羧酸鹽和膦酸鹽螯合官能作用了出現(xiàn)在同一分子中。因此，可以在用溴乙酸的一般含水烷基化過程引入不同程度羧化官能度。接著，保留的胺可以用前面方案中討論過的使用甲醛和亞磷酸、二烷基膦酸鹽或三烷基亞膦酸鹽被膦酰甲基化。
方案15和16描述在一大環(huán)氮位上引入一芳香硝芐基取代的合成方法。代表性的，大環(huán)胺在如乙腈或DMF有機溶劑中，在室溫用非親核堿如碳酸鉀進行單-N-官能作用。保留在氮位的另外的官能作用是用前面描述的方法和條件實現(xiàn)的。引入所希望的螯合部分后，硝基團用氧化鉑和在水中的氫還原。在該形式中，螯合劑與能連接較大合成分子或天然分子的共軛技術(shù)相一致。
方案17描述了大環(huán)化合物(4)的合成，其中在3位和9位的胺至少與兩摩爾羥甲磺酸鈉鹽在pH約9的水中反應(yīng)，產(chǎn)生相應(yīng)的3位和9位是甲磺酸鈉鹽(119)的大環(huán)化合物。之后，磺酸基用氰化鈉取代形成相應(yīng)氰代甲烷衍生物(120)。氰基被水解成羧酸;同時加入亞磷酸和甲醛;或同亞磷酸衍生物和甲醛連續(xù)反應(yīng)以形成在6位(121)的膦酸，接著升高溫度，對氰基和任意存在的亞磷酸衍生物進行酸水解。生成的化合物帶有在3位和9位的二個羧酸基團和在6位的一膦酸基團的大環(huán)化合物。膦甲基作用也可以通過上述方法實現(xiàn)。
用于形成本發(fā)明配合物的金屬離子是Gd+3，Mn+2，F(xiàn)e+3并可商購到，例如來自Aldrich化學(xué)公司。所含陰離子是鹵素離子，優(yōu)選氯或游離鹽(金屬氧化物)。
本發(fā)明的“順磁核素”指的是金屬離子所表現(xiàn)的自旋角動量和/或軌道角動量。這二種類型動量相結(jié)合給出以很大程度取決于載有未配對電子的原子的方法觀察到的順磁矩，而該方法較少程度取決于這些原子的周圍環(huán)境。發(fā)現(xiàn)用于本發(fā)明的順磁核素是釓(Gd+3)、鐵(Fe+3)和錳(Mn+2)，并優(yōu)選Gd+3。
配合物用周知的方法制備。如參見“螯合劑和金屬螯合物”Dwyer & Meller，Acadenlic press(1964)第7章。也可參見“氨基酸合成制造和應(yīng)用”中的制造氨基酸的方法(methods for making amino acids in Synthetic Production and Utilization of Amino Acids)(由Kameko等人出版)John Wiley & Sons(1974)。一配合物的制備實例包括雙環(huán)多氮雜大環(huán)膦酸和金屬離子在pH＝5～7的含水條件下反應(yīng)。由化學(xué)鍵形成配合物并生成一個順磁核組合物，即從配合體上順磁核素穩(wěn)定地分解。
本發(fā)明配合物中配合體與金屬的摩爾數(shù)比至少約1∶1，優(yōu)選從1∶1到3∶1，更優(yōu)選1∶1到15∶1。配合體超過量是不希望的，因為未配合的配合體可能對動物有毒或致使心臟驟停或低血鈣癥(hypocalcemic)痙攣。
這里所說的可用于共軛物的抗體或抗體碎片可用公知技術(shù)制備。高特異性單克隆抗體可以用公知的雜交技術(shù)得到，見例Kohler和Milstein的[Natare，256，495-497(1975);和Eur.J.Immunol.，6，511-519(1976)]。這種抗體通常有高特異性反應(yīng)。在抗體目標(biāo)共軛物中，可使用抗任何希望的抗原或輔助抗原的抗體。優(yōu)選在共軛物中使用的抗體是單克隆抗體或具有其對所希望的抗原決定基高特異性的碎片。本發(fā)明所用的抗體可以抗如腫瘤、細菌、真菌、病毒、寄生物、支原菌屬，分化的和其它的細胞膜抗原，病原體表面抗原，毒素、酶，變應(yīng)原，藥物和任何生物活性分子?？贵w或抗體碎片的一些例是1116-NS-19-9、1116-NS-3d、703D4、704A1、CC49、CC83和B72.3。所有這些抗體存放在ATCC中。更完整的抗原系列可在美國專利4，193，983中找到。本發(fā)明的共軛物特別適合于診斷各種癌癥。
本發(fā)明是與生理上可接受的載體，賦形劑或賦形藥(Vehicle)一起使用的。制備這些配方的方法是公知的。這些配方可以是懸浮狀，可注射的溶液或其它合適的配方。含或不含佐藥功能的生理上可接受的懸浮媒體可以使用，配方的“有效劑量”被用于診斷。給量依據(jù)動物疾病和身體的參數(shù)變化，如體重。使用本發(fā)明配方進行體內(nèi)診斷要仔細考慮。
本發(fā)明的一些螯合劑的其它用途包括從體內(nèi)除去不希望有的金屬(例如鐵)，連接聚合載體以用于不同目的，例如作診斷劑，和通過選擇性萃取除去金屬離子。結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)的配合體至少有二個R項中T為P(O)R1OH，可被用作為污垢抑制劑(Scale inhibitors)以控制金屬離子。一些配合體可以少于化學(xué)計算的量使用。在美國專利2，609，390;3，331，773;3，336，221和3，434，969公開了化合物已知的類似的用途。
通過下面的典型實例以進一步了解本發(fā)明。
在下面實例中使用的一些術(shù)語定義如下LC＝用裝有人工裝填Q-SepharoseTM陰離子交換柱(23×2cm)的Dionex 2010i系統(tǒng)在低壓下進行液相色譜提純。
DMF＝二甲基甲酰胺(dimethylformamide)。
AcOH＝乙酸。
ICP＝電感偶合等離子體。
g＝克。
mg＝毫克。
kg＝千克。
ml＝毫升。
μl＝微升。
pH穩(wěn)定性一般方法通過在0.1N HCl中加入2μL，3×10-4M159GdCl3成為2ml3×10-4M GdCl3載體液以制備159GdCl3貯存液，之后在去離子水中制備合適的配合體溶液。之后通過結(jié)合配合體(溶解在100～500μl去離子水中)和2ml159GdCl3貯存液制備1∶1配合體/金屬的配合物，接著混合得到酸性溶液(pH＝2)。用0.1N NaOH使溶液的pH值上升到7.0，通過SephadexTMG-50柱用配合物溶液試樣測定金屬在配合物中的百分比，用4∶1鹽水(85%NaCl/NH4OH)洗提并收集2×3ml成分，把在結(jié)合洗提中放射性量和留在樹脂中(留在樹脂上未配合的金屬)放射性量相比較。通過1M NaOH或1M HCl調(diào)節(jié)配合物溶液的等分試樣的pH值并用如上所述的離子交換方法測定金屬存在于配合物中的百分比而得到pH穩(wěn)定性分布型。
開始原料(Starting Materials)實例A制備2，6-二(氯甲基)吡啶將24g(0.17mol)的2，6-雙(羥甲基)吡啶加入到(冰浴)冷卻的100ml亞硫酰氯中。30分鐘后，反應(yīng)混合物被暖到室溫，之后回流1.5小時，在反應(yīng)混合物冷卻到室溫后，過濾形成固體，用苯洗滌，真空干燥。然后固體用飽和NaHCO3中和，過濾，干燥，得到23.1克(71.5%)標(biāo)題產(chǎn)物為灰白色晶體。mp(熔點)為74.5～75.5℃，進一步的特征是1H NMR(CDCl3)δ4.88(s，4H)，7.25～7.95(m，3H)。
實例B制備3，6，9-三(對甲苯磺?；?-3，6，9，15-四氮雜雙環(huán)[9.3.1]十五-1(15)，11，13-三烯。
攪拌6.9g(11.4mmol)1，4，7-三(對甲苯磺?；?二乙烯三胺二鈉鹽的DMF溶液并在氮氣下加熱到100℃。將含2g(11.4mmol)2，6-二(氯甲基)吡啶(用實例A的方法制備)的37ml DMF用45分鐘滴加入到該溶液中。當(dāng)加入完成，在40℃攪拌反應(yīng)混合物達12小時。之后將50～75ml水加入到反應(yīng)混合物中，生成即刻分離的NaCl。接著標(biāo)題產(chǎn)物沉淀。然后過濾生成的漿狀物，用水洗滌固體，真空干燥，得到標(biāo)題產(chǎn)物為淡棕黃色粉末6.5g(86%)，mp168-170℃，進一步的特性為1H NMR(CDCl3)δ2.40(s，3H)，2.44(s，6H)，2.75(m，4H)，3.30(m，4H)，4.28(s，4H)，7.27(d，2H)，7.34(d，4H)，7.43(d，2H)，7.65(d，4H)，7.75(t，1H);和13C NMRδ21.48，47.29，50.37，54.86，124.19，127.00，127.11，129.73，135.04，135.74，138.95，143.42，143.73，155.15.
實例C制備3，6，9，15-四氮雜雙環(huán)[9.3.1]十五-1(15)，11，13-三烯混合以64∶35之比的48%HBr和冰乙酸(glacial AcOH)制備HBr和AcOH溶液。在112ml HBr/AcOH混合物中加入5.5g(8.2mmol)3，6，9-三(對甲苯磺酰基)-3，6，9，15-四氮雜雙環(huán)[9.3.1]十五-1(15)，11，13-三烯(用實例B的方法制備)，適度回流并不斷攪拌加熱反應(yīng)混合物72小時，然后將反應(yīng)混合物冷卻到室溫，濃縮到原體積約十分之一，用力攪拌剩余的液體并加入15～20ml二乙醚。過濾形成的灰白色固體，用二乙醚洗滌，真空干燥。然后把干的四氫溴酸鹽(tetrahydrobromide Salt)溶解在10ml水中，用NaOH(50%W/W)調(diào)節(jié)pH到9.5，用氯仿連續(xù)萃取4小時，在干燥全部無水硫酸鈉后，蒸出氯仿得到淺棕色油狀物，在室溫放置逐漸結(jié)晶，生成1.2g(71%)標(biāo)題產(chǎn)品。mp86～88℃。進一步的特征是1H NMR(CDCl3)δ2.21(m，4H)，2.59(m，4H)，3.06(s，3H)，3.85(s，4H)，6.89(d，2H)，7.44(t，1H);和13C NMRδ48.73，49.01，53.63，119.67，136.29，159.54。
實例D制備3，6，9，15-四氮雜雙環(huán)[9.3.1]十五-1(15)，11，13，-三烯-二亞甲基磺酸(dimethylene sulfonic acid)。將500mg(2.4mmol)的3，6，9，15-四氮雜雙環(huán)[9.3.1]十五-1(15)，11，13-三烯(按實例C的方法制備)漿狀物置于6ml水中攪拌并用6M鹽酸調(diào)節(jié)pH到3。在混合物中加入682mg(5.1mmol)羥基甲磺酸鈉鹽(hydroxymathanesulfonic acid sodium salt)，用50%含水氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH到9，在室溫下攪拌3小時后，13C NMR顯示完全轉(zhuǎn)變成標(biāo)題的二亞甲基磺酸產(chǎn)物。
實例E制備3，6，9，15-四氮雜雙環(huán)[9.3.1]十五-1(15)，11，13，-三烯-3，9-二亞甲基腈(dimethylenenitrile)。
在來自實例D的含3，6，9，15-四氮雜雙環(huán)[9.3.1]十五-1(15)，11，13-三烯-3，9-二亞甲基磺酸反應(yīng)混合物中加入47mg(9.6mmol)氰化鈉。在室溫下攪拌反應(yīng)混合物24小時。13C NMR顯示完全轉(zhuǎn)變成雙腈化物。過濾反應(yīng)混合物，用氯仿萃取3×25ml，干燥全部無水硫酸鎂，濃縮得到粘油。之后將該油溶解在氯仿中，用環(huán)己烷研制，濃縮得到白色粉末530mg(78%)標(biāo)題二亞甲基腈產(chǎn)品。
最終產(chǎn)物實例1制備3，6，9，15-四氮雜雙環(huán)[9.3.1]十五-1(15)，11，13-三烯-3，6，9-三亞甲基膦酸(PCTMP)加熱2.06g(10mmol)3，6，9，15-四氮雜雙環(huán)[9.3.1]十五-1(15)，11，13-三烯(用實例C的方法制備)，11.3g(138mmol)磷酸和15g(152mmol)濃縮鹽酸的混合物達到緩慢回流(103℃)，不斷攪拌，隨后滴加(2ml/分鐘)入12.2g(150mmol，5ml)含水甲醛(37%)。完全加入后，在回流處攪拌反應(yīng)混合物16小時，冷卻到室溫，濃縮成厚厚的粘液。然后產(chǎn)品用LC陰離子交換色譜法(0～30%甲酸，3ml/min，保留時間32分鐘)提純，冷凍-干燥結(jié)合部分得到4.8g(99%)標(biāo)題產(chǎn)品為白色固體，mp275～285℃，進一步的特征是1H NMR(D2O)δ2.83(m，6H)，3.46(m，10H)，7.28(d，2H)，7.78(t，1H);and13C NMRδ53.61，53.81，55.27，57.93，62.20，125.48，143.08，152.31;和31P NMRδ8.12(2P)，19.81(1P).
實例2制備159Gd-3，6，9，15-四氮雜雙環(huán)[9.3.1]十五-1(15)，11，13-三烯-3，6，9-三亞甲基膦酸(159Gd-PCTMP)。
通過溶解3.8mg配合體/0.517ml去離子水(pH＝2)制備實例1的配合體溶液。然后，通過結(jié)合40μl配合體溶液和2ml含指示劑159GdCl3的含水GdCl3·H2O(在0.01N HCl中為3×10-4)制備成1∶1配合體/金屬配合物，混合后，通過SephadexTM柱用配合物溶液試樣測定金屬在配合物中的百分?jǐn)?shù)，用4∶1鹽水(0.85%NaCl/NH4OH)洗提并收集2×3ml分離物，比較在結(jié)合的洗脫中與留在樹脂上的放射性量。在這樣條件下，用洗脫液除去配合物，非配合的金屬留在樹脂上。用這種方法測定配位達98%，使用通過樹脂的溶液試樣用于pH研究，然后用上述的一般方法測定pH的穩(wěn)定性。
生物分布一般方法讓Sprague Dawley鼠適應(yīng)環(huán)境5天，然后經(jīng)尾部靜脈管注射100ml配合物溶液。在注射時，對老鼠稱重在150～200g之間，30分鐘后，用頸脫和切斷殺死老鼠，通過偶合到多通道分析儀上的NaI閃爍計數(shù)器計算測定每個組織上的放射性量，計數(shù)與100μL標(biāo)準(zhǔn)計算比較以測定在每個組織或器官中的劑量百分?jǐn)?shù)。
假定血液是驅(qū)體重量的7%，估算在血液中劑量的百分?jǐn)?shù)，用25乘股骨中劑量百分?jǐn)?shù)估算骨中百分?jǐn)?shù)劑量。假定肌肉是驅(qū)體重量的43%，估算肌肉中的百分?jǐn)?shù)劑量。
除了器官的生物分布外，因為磷酸鹽粘合到羥基磷灰石的能力是已知的，可以估算出對于骨定位供給量的結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)化合物的螯合物。
實例Ⅰ在表Ⅰ中給出幾種組織實例2(159Gd-PCTMP)配合物注射劑量的百分?jǐn)?shù)。每個數(shù)字表示3只老鼠每數(shù)據(jù)點的最小平均量。
表1對159Gd-PCTMP在幾種組織中注射劑量%
成像實驗通過在2ml去離子水中溶解適量的每種配合物第一次制備(0.5M)的注射溶液。按需用1M HCl或NaOH調(diào)節(jié)溶液的pH到7.4。用ICP分析法測定每種溶液中總Gd含量。
一被麻醉的Sprague Dawley鼠用肌肉注射上述的幾種金屬液中的一種，劑量為0.05～0.1mmol Gd/kg體重。然后在不同的時間間隔成像并與在0時間非注射控制相比較。
實例ⅡGd-PCTMP配合物(按實例2制備)表明腎臟增加以及在肩，脊骨和胸骨的骨定位測定。
從本文公開的本發(fā)明的說明書和實施例中可以了解到，對于本領(lǐng)域的專業(yè)人員，本發(fā)明的其它實施例將是顯而易見地，它僅僅是作為一種典型的可供考慮的說明和實例，本發(fā)明的真正范圍和精神通過下面的權(quán)利要求書表明。
權(quán)利要求
1.結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)的雙環(huán)多氮雜大環(huán)膦酸化合物
其中
其中X和Y是獨立地H，OH，C1-C3烷基或COOH；n是1、2或3的整數(shù)；但須當(dāng)n是2，則X和Y總數(shù)必須為2或更多的H；當(dāng)n是3，則X和Y的總數(shù)必須為3或更多H；T是H，C1-C18烷基、COOH、OH、SO3H、
其中R1是-OH，C1-C5烷基或-O-(C1-C5烷基)；R4是H、、NO2、NH2、異硫氰酸根，脲氨基，氨基硫脲馬來酰亞胺基，溴乙酰氨基或羧基；R2是H或OH；但須，當(dāng)R2是OH，則含R2的R項中必須所有的X和Y為H；但須，至少一個T必須是P(O)R1OH并須當(dāng)一個T是
時，則該R項的一個X或Y可以是COOH，并且R項的所有其它X和Y項必須是H；A是CH、N、C-Br、C-Cl、C-OR3、C-OR8、N+-R5-X-、
R3是H、C1-C5烷基。芐基或至少被一個R4取代的芐基；R4如上定義；R5是C1-C16烷基、芐基或至少被一個R4取代的芐基；R8是C1-C16的烷氨基；X-是Cl-、Br-、I-或H3CCO2-；Q和Z獨立地是CH、N、N+-R5X-、C-CH2-OR3或C-C(O)-R6；R5如上定義；R6是-O-(C1-C3烷基)、OH或NHR7；R7是C1-C5烷基或生物活性物質(zhì)；X-如上所定義；或其成藥允許的鹽類；但須a)當(dāng)Q、A或Z是N或N+-R5X-，則其它二個基團必須是CH；b)當(dāng)A是C-Br、C-Cl、C-OR3或C-OR8，則Q和Z必須是CH；c)當(dāng)R4、R7和R8項出現(xiàn)時，總數(shù)不能超過1，并且d)只有一個Q或Z可以是C-C(O)-R6，并當(dāng)Q或Z中一個是C-C(O)-R6則A必須是CH。
2.一種權(quán)利要求1的化合物，其特征在于至少二個R項中T為P(O)R1OH，其中R1是OH，并且第三個T是H、COOH或C1-C18烷基;A、Q和Z是CH;n是1;X和Y獨立地是H或C1-C3烷基。
3.一種權(quán)利要求2的化合物，其特征在于三個R項中的T為P(O)R1OH，其中R1是OH;X和Y是H，并命名為3，6，9，15-四氮雜雙環(huán)[9.3.1]十五(pentadeca)-1(15)，11，13-三烯-3，6，9-三亞甲基膦酸或其成藥允許的鹽。
4.一種權(quán)利要求2的化合物，其特征在于二個R項中T是P(O)R1OH，其中R1是OH，在第三個R項中T是COOH，n為1。
5.一種權(quán)利要求2的化合物，其特征在于在二個R項中T是P(O)R1OH，其中R1是OH，在第三個R項中T是P(O)R1OH，其中R1是C1-C5烷基，n是1。
6.一種權(quán)利要求2的化合物，其特征在于在二個R項中T是P(O)R1OH，其中R1是OH，在第三個R項T是P(O)R1OH，其中R1是-O-(C1-C5烷基)，并且n為1。
7.一種權(quán)利要求1的化合物，其特征在于在R項中至少一個T為P(O)R1OH，其中R1是OH，在其它二個R項中T是COOH或P(O)R1OH，并且n、R1、X、Y、A、Q和Z如在權(quán)利要求1中所定義的。
8.一種權(quán)利要求7的化合物，其特征在于在一個R項中T是P(O)R1OH，其中R1是OH，并且在其它二個R項中T是P(O)R1OH，其中R1是-O-(C1-C5烷基)，n為1。
9.一種權(quán)利要求7的化合物，其特征在于一個R項中T是P(O)R1OH，其中R1是OH，在其它二個R項中T是P(O)R1OH，其中R1是C1-C5烷基，n為1。
10.一種權(quán)利要求7的化合物，其中一個R項中T是P(O)R1OH，其中R1是OH，在其它二個R項中T是COOH，n是1。
11.一種權(quán)利要求1的化合物，其特征在于R項中三個T是P(O)R1OH，其中R1是C1-C5烷基或-O-(C1-C5烷基)，并且n、R1、X、Y、A、Q和Z如在權(quán)利要求1中所定義。
12.一種權(quán)利要求11的化合物，其特征在于在三個R項中T是P(O)R1OH，其中R是-O-(C1-C5烷基)，n為1。
13.一種權(quán)利要求11的化合物，其特征在于在三個R項中T是P(O)R1OH，其中R1是C1-C5烷基，n為1。
14.一種權(quán)利要求1的化合物，其特征在于X和Y是H。
15.一種權(quán)利要求1的化合物，其特征在于n為1。
16.一種權(quán)利要求1的化合物，其特征在于A、Q和Z是CH。
17.一種權(quán)利要求1的化合物，其中Q、A和Z是CH;在三個R項中X、Y和n如權(quán)利要求1所定義，并且一個T項是
其中R2和R4如權(quán)利要求1所定義，其它二個T項如權(quán)利要求1所定義。
18.一種權(quán)利要求17的化合物，其特征在于n為1。
19.一種權(quán)利要求18的化合物，其特征在于含T部分R項中有R4基團，并且該R項中X或Y之一為COOH。
20.一種權(quán)利要求19的化合物，其特征在于在二個R項中不含R4項，所有保留的X和Y項是H。
21.一種權(quán)利要求20的化合物，其特征在于二個R項中不含R4項，二個T項是P(O)R1OH，其中R1如權(quán)利要求1所定義并且是相同部分。
22.一種權(quán)利要求20的化合物，其特征在于二個R項中不含R4項，一個T項是COOH并且其它T項是P(O)R1OH，其中R1如權(quán)利要求1所定義。
23.一種權(quán)利要求15的化合物，其特征在于X和Y是H;T是COOH或－
其中R1是-OH、C1-C5烷基或-O-(C1-C5烷基)。
24.一種權(quán)利要求23的化合物，其特征在于Q和Z是CH。
25.一種權(quán)利要求24的化合物，其特征在于A是C-OR3、C-OR8，其中R3和R8如權(quán)利要求1所定義，或其中R4如權(quán)利要求1所定義。
26.一種權(quán)利要求23的化合物，其特征在于A是CH，Q或Z中一個是CH，另一個是C-C(O)-R6，其中R6如權(quán)利要求1所定義。
27.一種權(quán)利要求26的化合物，其特征在于R6是NHR7，其中R7是生物活性物質(zhì)。
28.一種權(quán)利要求15的化合物，其中A、Q或Z中一個是N+-R5X-，其中R5和X-如權(quán)利要求1所定義;并且在一個R項中T部分是P(O)R1OH，其中是C1-C5烷基或-O-(C1-C5烷基);并且其它二個R項中，T部分是P(O)R1OH，其中R1是C1-C5烷基，-O-(C1-C5烷基)或COOH;并且所有X和Y項是H。
29.一種權(quán)利要求28的化合物，其特征在于在所有三個R項中，T部分是P(O)R1OH，其中R1是C1-C5烷基或-O-(C1-C5烷基)。
30.一種配合物，包括如權(quán)利要求1-29中任一個權(quán)利要求的雙環(huán)多氮雜大環(huán)膦酸化合物;配合用金屬離子選自Gd+3、Mn+2或Fe+3。
31.一種權(quán)利要求30的配合物，其特征在于三個R項中含T為P(O)R1OH，其中R1是OH;并且X和Y是H，并命名為3，6，9，15-四氮雜雙環(huán)[9.3.1]-十五-1(15)11，13-三烯-3，6，9-三亞甲基磷酸。
32.一種如權(quán)利要求30或31的配合物，其特征在于金屬是Gd+3。
33.一種共軛物，包括如權(quán)利要求1-29中任一個權(quán)利要求的雙環(huán)多氮雜大環(huán)膦酸化合物，但須R4、R7或R8中一個必須出現(xiàn);配合用金屬離子選自Gd+3、Mn+2或Fe+3并且共價地連接到生物活性物質(zhì)上。
34.一種權(quán)利要求34的共軛物，其特征在于生物活性物質(zhì)是人造血液，肽或多肽，對受體有特異性親和力的分子或抗體或抗體碎片。
35.一種權(quán)利要求34的共軛物，其特征在于抗體或抗體碎片是單克隆抗體或其碎片。
36.一種權(quán)利要求33的配合物，其特征在于其特征在于A是CH、Q或Z中一個是CH，其它是-C(O)-R6，其中R6是NHR7，其中R7是生物活性物質(zhì)。
37.一種權(quán)利要求36的共軛物，其特征在于三個R項中含T為P(O)R1OH，其中R1是OH;并且X和Y是H或其成藥允許的鹽類。
38.一種權(quán)利要求33-37的任一個共軛物，其特征在于金屬離子是Gd+3。
39.一種制藥配方，包括權(quán)利要求30的配合物帶有制藥允許的載體。
40.一種制藥配方，包括權(quán)利要求31所述的配合物帶有成藥允許的載體。
41.一種制藥配方，包括權(quán)利要求33-38中任一個權(quán)利要求的共軛物帶有制藥允許的載體。
42.一種診斷動物疾病的方法，包括配給所說動物有效劑量的權(quán)利要求29所述的配方。
43.一種診斷動物疾病的方法，包括配給所說動物有效劑量的權(quán)利要求40所述的配方。
44.一種診斷動物疾病的方法，包括配給所說動物有效劑量的權(quán)利要求41所述的配方。
45.一種制備如權(quán)利要求30所要求的制備配合物的方法，包括用如權(quán)利要求1所要求的雙環(huán)多氮雜大環(huán)膦酸化合物與選自Gd+3、Mn+2或Fe+3的金屬離子在pH為5到7的水溶液下反應(yīng)。
46.一種如權(quán)利要求45的方法，其特征在于雙環(huán)多氮雜大環(huán)膦酸化合物是3，6，9，15-四氮雜雙環(huán)[9.3.1]十五-1(15)，11，13-三烯-3，6，9-三亞甲基膦酸。
47.一種制備如權(quán)利要求1所述的雙環(huán)多氮雜大環(huán)膦酸化合物的方法，包括反應(yīng)(A)結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)的化合物，其中至少1個R基團是H，與膦酸化試劑反應(yīng);或(B)結(jié)構(gòu)式(Ⅰ)的化合物，其中Q、A或Z有一個保護基團存在，(A)步驟后，通過催化氫化或酸除去阻礙基團。
48.一種權(quán)利要求47的方法，其特征在于膦酸化試劑結(jié)構(gòu)式為P(OR)3，其中R如權(quán)利要求1所定義。
49.一種如權(quán)利要求47的方法，其特征在于膦酸化試劑結(jié)構(gòu)式為P(OR)3，其中R如權(quán)利要求1所定義和在溶劑中的甲醛。
全文摘要
本發(fā)明公開了雙環(huán)多氮雜大環(huán)膦酸化合物可以與Gd，Mn或Fe離子形成惰性配合物。配合物的總電荷可以變化以改變體內(nèi)生物定位。這些配合物可以共價地連接到抗體，抗體碎片或其它生物活性分子以形成共軛物。這些配合物和共軛物可用于作為診斷目的的造影劑。也公開了制備配合體，配合物和共軛物的方法。
文檔編號A61K51/04GK1074447SQ92115368
公開日1993年7月21日 申請日期1992年12月10日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月10日
發(fā)明者G·E·基弗, J·西蒙, J·R·加利施 申請人:陶氏化學(xué)公司