Субстрат для производства радиофармпрепарата на основе Tc

Изобретение относится к медицине, а именно к радионуклидной диагностике, и может найти применение при диагностике сердечных заболеваний. Изобретение заключается в том, что соединение представляет собой конъюгат фенилжирной кислоты и ДТПА и способно хелатировать ^99mTc. Разработана и представлена схема получения конъюгата из фенилгексановой кислоты.

В настоящее время одними из наиболее распространенных диагностических радиофармпрепаратов являются органические соединения, связанные тем или иным образом с изотопом ^99mTc [1]. Нуклид ^99mTc (период полураспада около 6 часов) является ядерным изомером ⁹⁹Тс (период полураспада 2,1⋅10⁵ лет) [1] и производится коммерчески доступными генераторами технеция ⁹⁹Мо/^99mTc в условиях клиник.

Химические свойства восстановленного пертехнетата ^99mTcO₄^- обусловливают его способность образовывать более или менее прочные комплексы (чаще хелатного типа) со многими функциональными группами, имеющими атомы N, S, O или P. Данное свойство лежит в основе методов получения практически всех радиофармпрепаратов на основе технеция [1].

Исходные соединения (субстраты) для получения диагностических радиофармпрепаратов на основе технеция представляют собой конъюгаты, содержащие хелатирующую группу для связывания оксидов технеция и функциональную органическую группу для обеспечения биодоступности препарата. В качестве хелатирующих групп известны функционализированная диэтилентриаминпентауксусная кислота (ДТПА) [2, 3, 4, 5, 6, 7, 8], циклопентадиенильная группа, связывающие технеций-99m в виде трикарбонильного комплекса [9, 10, 11], дипиколиламин [12, 13], диэтаноламин [14], диамино-дитиольные фрагменты [15], бисфосфонатный лиганд (золедроновая кислота) [16], тетракарбоксильное производное диэтиленамина [8].

Функциональными группами субстратов радиофармпрепаратов для диагностики состояния миокарда наиболее часто выступают остатки высших жирных кислот (CH₂)nCO₂H, n>6 [8, 11, 12, 15, 17, 18, 19], соединенные с хелатирующими центрами, поскольку жирные кислоты являются источниками энергии миокарда и легко поглощаются его тканями, обеспечивая тем самым адресную доставку препарата.

Однако известно, что неразветвленные жирные кислоты быстро метаболизируются в миокарде через процесс окисления, что снижает время пребывания препаратов в миокарде и эффективность диагностики [20]. Известно также, что наличие фенильной группы на конце цепи жирных кислот в таких структурах, как Ph(CH₂)nCO₂H, несколько замедляет метаболизм в миокарде [21]. На этом основании оптимальными структурами субстратов ^99mTc-радиофармпрепаратов для диагностики состояния миокарда должны являться такие соединения, у которых хелатирующий технеций фрагмент ДТПА соединен с остатками жирной кислоты через фенильное ядро как промежуточный мостик, т.е. структуры класса ДТПА-C₆H₄(CH₂)nCO₂H. Однако такие вещества до настоящего времени неизвестны.

В настоящем изобретении предлагается способ получения 15-(4-карбоксиметил(2-карбоксиметил(2-карбоксиметил(4-(14-карбокситетрадецил)фенилкарбамоилметил)аминоэтил)аминоэтил)-аминометилкарбоксамидофенил)-пентадекановой кислоты.

Вещество I (фиг. 1) содержит в своей структуре фрагмент ДТПА, способный, как известно, образовывать комплексы хелатного типа с анионными формами ^99mTc, и два остатка пентадекановой кислоты, обеспечивающие целевую доставку препарата к тканям миокарда. В отличие от известных конъюгатов ДТПА и жирных кислот [8] в веществе I остатки пентадекановой кислоты соединены с ДТПА через фенильные мостики, что должно согласно известным сведениям замедлять процесс метаболизма в миокарде.

Вещество I может быть получено различными способами. В настоящем патенте оно получено согласно химическим схемам 1 и 2 и в деталях описано в Примере 1 (фиг. 2).

Пример 1. Получение 2-(6-фенилгексаноил)-тиофена (3)

К 5 г (26 ммоль) 6-фенилгексановой кислоты (1) прибавляют 7,75 г (65 ммоль) свежеперегнанного хлористого тионила и перемешивают 4 ч при комнатной температуре. Полученную смесь выдерживают при остаточном давлении 15 мм рт.ст. в течение 30 мин при температуре 80°C для удаления избытка хлористого тионила и получают 5,5 г (100%) хлорангидрида 6-фенилгексановой кислоты (2) в виде желтоватого масла. Полученный продукт без дополнительной очистки растворяют в 120 мл абсолютного дихлорметана и прибавляют 2,4 г (28,6 ммоль) тиофена. После охлаждения до 0°C к перемешиваемому раствору по каплям добавляют 17 г (65,3 ммоль) безводного SnCl₄ и перемешивают при комнатной температуре в течение 5 ч. Пурпурный раствор обрабатывают избытком охлажденной до 5°C 6N HCl, органическую фазу отделяют, промывают 6NHCl, 10% NaOH, водой, высушивают над безводным сульфатом натрия и удаляют растворитель. Остаток очищают методом колоночной хроматографии (силикагель 60-100 меш, элюент - градиентная смесь гексан-бензол 4:1, 3:1, 2:1 по объему), контролируя методом ТСХ и выделяя фракцию Rf 0,54 (элюент - бензол). Выход 4,7 г (69%) 2-(6-фенилгексаноил)-тиофена в виде светло-желтого масла. ИК-спектр (пленка), ν_max, см^-1: 1660 (С=O). ¹H ЯМР (CDCl₃,) δ, м.д.: 7,5 (м, 1Н, H аром); 7,4 (м, 1Н, Н аром); 7,0 (м, 6Н, H аром); 2,7 (м, 2Н, CH₂); 2,45 (м, 2Н, CH₂); 1,5 (м, 6Н, CH₂); Масс-спектр, м/z, (I_отн): 258 [M⁺] (10), 139 [M⁺ - Ph(CH₂)₃] (49), 130 (20), 125 [M⁺ - Ph(CH₂)₃CH] (100), 111 [M⁺ - Ph(CH₂)₅] (70), 91 [M⁺ - PhCH₂] (28).

Получение 2-(6-фенилгексил)-тиофена (4)

Смесь 2-фенилгексаноилтиофена (3) 3,5 г (13,6 ммоль), 4,84 г KOH (86,4 ммоль) и 2,16 г (43,2 ммоль) гидразин-гидрата в 50 мл диэтиленгликоля кипятят с обратным холодильником 1 ч, затем заменяют на прямой холодильник и отгоняют дистиллят, пока температура реакционной смеси не достигнет 210°C. После этого нагревают с обратным холодильником при 200-210°C 4 часа. Смесь охлаждают, разбавляют 300 мл холодной воды, экстрагируют двумя порциями эфира по 100 мл, органическую фазу промывают водой, сушат сульфатом натрия и растворитель отгоняют. Продукт выделяют из остатка методом колоночной хроматографии (силикагель 60-100 меш, элюент - гексан), контролируя методом ТСХ, и выделяют фракцию Rf 0,9 (элюент - бензол). Выход 2-(6-фенилгексил)-тиофена (4) 2,4 г (71%), желтоватое масло. ¹H ЯМР (CDCl₃) δ, м.д.: 7,1 (м, 5Н, Н аром); 7,0 (м, 1Н, Н аром); 6,8 (м, 1Н, Н аром); 6,7 (м, 1Н, Н аром); 2,7 (м, 4Н, СН₂); 1,5 (м, 8Н, CH₂); ¹³C ЯМР (CDCl₃), δ, м.д.: 28,78; 28,83; 29,73; 31,19; 31,54; 35,76 (все CH₂); 122,57; 123,76; 125,45; 126,47; 128,08; 128,23; 142,56; 145,51 (все C-аром).

Получение 2-[-4-карбоксибутил]-5-(6-фенилгексил)-тиофена (5)

К 4,38 г (30 ммоль) монометилового эфира глутаровой кислоты добавляют 4,3 мл (60 ммоль) свежеперегнанного хлористого тионила и перемешивают при комнатной температуре до прекращения выделения хлористого водорода (6 часов). Избыток хлористого тионила удаляют под слабым вакуумом. Остаток перегоняют при пониженном давлении. Собирают фракцию, кипящую в пределах 140-145°C (9 мм рт.ст.). Выход хлорангидрида монометилового эфира глутаровой кислоты 4,7 г (95,2%), который далее используется без дополнительной очистки.

К раствору 2,44 г (10 ммоль) 2-(6-фенилгексил)-тиофена (4) в 40 мл абсолютного дихлорметана прибавляют 1,98 г (12 ммоль) полученного хлорангидрида. После охлаждения до 0°C к перемешиваемому раствору по каплям добавляют 5,85 г (22,5 ммоль) безводного SnCl₄ и перемешивают при комнатной температуре в течение 5 ч. Пурпурный раствор обрабатывают избытком охлажденной до 5°C 6N HCl, органическую фазу отделяют, промывают 6N HCl, 10% NaOH, водой, высушивают над безводным сульфатом натрия и удаляют растворитель. К остатку добавляют 3,8 г KOH и 2,5 мл гидразин-гидрата в 25 мл диэтиленгликоля. Кипятят с обратным холодильником 1 ч и отгоняют дистиллят, пока температура реакционной смеси не достигнет 210°C. После этого нагревают с обратным холодильником при 200-210°C 4 часа. Смесь охлаждают, разбавляют 150 мл холодной воды, подкисляют HCl до pH 3-4. Образовавшийся осадок отфильтровывают, промывают водой и сушат. Перекристаллизация из гексана дает 1,8 г (52%) белых кристаллов диалкилтиофена XI с температурой плавления 50°C. R_f 0,34 (элюент - бензол-AcOH 9:1). ¹³C ЯМР (CDCl₃), δ, м.д.: 24,05 (CH₃); 28,92; 28,96; 29,72; 30,08; 30,94; 31,32; 31,55; 33,76; 35,88 (все CH₂); 123.38 (С аром); 123,61 (С аром); 125,56 (С аром); 128,20 (С аром); 128,36 (С аром); 142,14 (С аром); 142,74 (С аром); 143,41(С аром); 179,75 (СО).

Получение 15-фенилпентадекановой кислоты (6)

Смесь 1,8 г (5,3 ммоль) диалкилированного тиофена (5), 15 г свежеприготовленного скелетного никеля Ренея, 100 мл 50% этилового спирта кипятят с обратным холодильником в течение 16 ч. Реакционную массу охлаждают и никель растворяют добавлением концентрированной HCl. Продукт экстрагируют эфиром, промывают водой, растворитель удаляют. Получают 1,6 г кислоты (6). Очистка из спирта дает 1 г продукта, повторная перекристаллизация остатка из маточного раствора дает дополнительно 0,2 г кристаллов соединения (6). Общий выход 1,2 г (73%). Температура плавления 15-фенилпентадекановой кислоты (6) 62-63°C. Rf 0,73 (элюент - бензол-АсОН 9:1). ¹H ЯМР (CDCl₃,) δ, м.д.: 7,3-7,2 (м, 5 Н, СН аром); 2,6 (т, 2 Н, CH₂); 2,3 (т, 2 Н, CH₂,); 1,6 (с, CH₂, 4 Н); 1,3 (с, 20 Н, CH₂); ¹³C ЯМР (CDCl₃), δ, м.д.: 24,59 (CH₃); 28,98; 29,15; 29,26; 29,34; 29,53; 31,43; 34,06; 35,91 (все CH₂); 125,45 (СН аром); 128.12 (СН аром); 128,29 (СН аром); 142,82 (С аром.); 180,0 (CO).

Получение 15-(пара-нитрофенил)-пентадекановой кислоты (7)

К охлажденной до -15°C смеси 0,4 мл конц. HNO₃ и 0,8 мл конц. H₂SO₄ добавляют при перемешивании 0,19 г (0.597 ммоль) 15-фенилпентадекановой кислоты и оставляют на 8 часов при указанной температуре. Реакционную массу разбавляют льдом и экстрагируют хлороформом, промывают водой, хлороформ удаляют, остаток кристаллизуют из спирта, получают 0,12 г (54%) слабо-желтоватых кристаллов с температурой плавления 85-87°C. ¹H ЯМР (CDCl₃,) δ, м.д.: 8,13; 8,16 (д, 2Н, J=8,4 Гц, СН аром); 7,32; 7,35, (д, 2Н, J=8,4 Гц, СН аром); 2,7 (т, 2 Н, CH₂); 2,4 (т, 2 Н, CH₂); 1,7 (с, 4 Н, CH2); 1,3 (с, 20 Н, CH₂); ¹³C ЯМР (CDCl₃), δ, м.д.: 24,64; 29,02; 29,15; 29,19; 29,37; 29,47; 29,56; 30,46; 30,96; 33,08; 34,07; 35,84 (все CH₂); 123,54 (СН аром); 129,13 (СН аром); 146,19 (C-NO₂); 150,83 (С аром); 180,0 (CO).

Получение 15-(пара-аминофенил)-пентадекановой кислоты (8)

Раствор 0,33 г (0,8 ммоль) 15-(пара-нитрофенил)-пентадекановой кислоты (7) в 7 мл этилового спирта гидрируют водородом при комнатной температуре в присутствии 50 мг 10% Pd/C до завершения восстановления в течение 48 ч. Удаляют катализатор фильтрованием, промывают на фильтре спиртом, остаток растворителя удаляют при пониженном давлении. Получают 0,28 г (93%) кристаллического продукта (8) с т. пл. 82-83°C (этанол). Rf 0,80 (элюент - диоксан-вода-водный раствор аммиака 10% 70:30:0,6). ¹H ЯМР (CDCl₃,) δ, м.д.: 7,0 (д, 2Н, J=8,4 Гц, СН аром); 6,3 (д, 2Н, J=8,4 Гц, СН аром); 5,4 (ш.с. 2Н, NH2); 2,5 (т, 2 Н, CH₂); 3,3 (т, 2 Н, CH₂); 1,6 (м, 4 Н, CH₂); 1,3 (ш.с, 20 Н, CH₂).

Получение 15-(4-карбоксиметил(2-карбоксиметил(2-карбоксиметил(4-(14-карбокситетрадецил)фенилкарбамоилметил)аминоэтил)аминоэтил)-аминометилкарбоксамидофенил)-пентадекановой кислоты (фиг. 1)

К раствору 0,24 г (0,64 ммоль) 15-(пара-аминофенил)-пентадекановой кислоты (8) в 4 мл ДМФА прибавляют 0,11 г (0,32 ммоль) бис-ангидрида ДТПА (9). Реакционную массу перемешивают при комнатной температуре 6 ч, добавляют 40 мл воды, доводят до кипения, удаляют горячий водный слой с полутвердой массы, затвердевающей при охлаждении. Остаток обрабатывают 6 мл хлороформа, сушат в вакуум-эксикаторе. Получают 0,25 г (71%) сыпучего светло-желтого порошка кислоты. Rf 0,12 (элюент - диоксан-вода-водный раствор аммиака 10% 70:30:0,6). ¹H ЯМР (D₂O) δ, м.д.: 7,30 (с, 4Н, СН аром); 6,74 (с, 4Н, СН аром); 3,35-2,95 (м, 6Н, 2×CH₂CONH; центр. NCH₂COOH); 2,90 (с, 1 Н); 2,72 (д, 1 Н); 2,20 (ш.с. 2 Н); 1,95 (ш.с, 2 Н); 1,80 (с, 1H); 1,40-1,10 (м, 66Н); ¹³C ЯМР (ДМФА-d₆), δ, м.д.: 31,42; 33,70; 33,97; 34,25; 34,53; 34,81; 35,08; 35,36; 51,66; 52,73; 55,74; 58,79; 119,31; 128,28; 136,88; 137,47; 169,23 (CONH); 173,25 (NCH₂COOH); 174,40 (COOH). Часть сигналов алифатической углеводородной цепи находится в области поглощения растворителя (24,81; 28,55; 28,83; 29,11; 29,38; 29,66; 29,94; 30,22). ВЭЖХ-МС (М+Н)⁺=1024.65; (M-H)⁺=1022.65, рассчитанная молекулярная масса 1023.65.

Литература

1. Hahn Е.М., Casini A., Kühn F.Е. Re(VII) and Tc(VII) trioxo complexes stabilized by tridentate ligands and their potential use as radiopharmaceuticals // Coordination Chemistry Reviews. 2014. T. 276. C. 97-111.

2. Karesh S.M., Eckelman W.C., Reba R.C. Biological distribution of chemical analogs of fatty acids and long chain hydrocarbons containing a strong chelating agent // Journal of Pharmaceutical Sciences. 1977. T. 66, №2. C. 225-228.

3. Pandey, R.K., Grossman, Z., Kanter, P., Dougherty, T.J. Method for using chlorin and bacteriochlorin-based aminophenyl DTPA and N2S2 conjugates for MR contrast media and radiopharmaceuticals // Pat US 7078014 B2.

4. Vera, D.R. Macromolecular carrier for drug and diagnostic agent delivery // Pat US 6409990 B1.

5. Magneson, G.R., Orahood, R.C. Compositions for radiolabeling diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA)-dextran // Pat US 8545808 B2.

6. Lu, J., Tang, Z., Wang, X., Yang, W., Zhang. J., Zhang, X., Zhang, X. Medicine box for preparing technetium-99m labeled DTPA-LSA, preparation method and application thereof // Pat CN 101732736.

7. Barnhart, T., Uzgiris, E., Extended-linear polymeric contrast agents and their synthesis // Pat WO 2005087273.

8. Ю, Д., Янг, Д. Дж. Эффективный синтез хелаторов для ядерной томографии и радиотерапии: составы и применение // Пат. RU 2512491.

9. Zhang, H., Xue, T., LI, X. Technetium-99m-labeled higher fatty acid derivative // Pat CN 103772440.

10. Zhang, H., Zeng, H., Yu, H. Novel technetium-99m-labeled higher fatty acid derivative // Pat CN 102311459.

11. Babich, J.W., Maresca, K.P., Shoup T.M. Pendant fatty acid imaging agents // Pat WO 2003084575.

12. Babich, J.W. Pendant fatty acid imaging agents // Pat US 7556794.

13. Shen, Y., Huang, L., Zhu, H. Technetium-labeled estradiol derivative and reference compound thereof, and preparation method, application and intermediate thereof // Pat CN 102030797

14. Babich, J.W., Elmaleh, R.R., Maresca, K.P., Shoup T.M. Fatty acid analogs for diagnosis of coronary artery disease // Pat WO 2000061196.

15. Saji, H., Magata, Y., Arano, Y., Yamamura, N., Fatty acid derivative labelled with a radioactive transition metal // Pat EP 1046401.

16. Клементьева, О.Е., Уваров, Н.А., Федоров, В.Е., Перминов, С.В., Малышева, А.О., Назаренко, М.Е., Михайлов, О.Р., Корсунский В.Н., Кодина, Г.Е. Радиофармацевтическое средство для диагностики и лечения (терапии) костных поражений скелета и способ его получения // Пат. RU 2407746.

17. Tamaki N., Morita К., Kuge Y., Tsukamoto E. The Role of Fatty Acids in Cardiac Imaging // Journal of Nuclear Medicine. 2000. T. 41, №9. C. 1525-1534.

18. Tisato, F., Bolzati, C., Porchia, M., Refosco, F. Radioactive transition metal-imido hetero-diphosphine complexes, their preparation and radiopharmaceutical compositions thereof // Pat US 7771704 B2.

19. Стори, Э.Э., Пауэлл Н.Э., Уодсворт, Г., Дункансон, Ф. Усовершенствованные конъюгаты n4 хелатообразующих агентов // Пат. RU 2360701.

20. Magata Y., Kawaguchi Т., Ukon М., Yamamura N., Uehara Т., Ogawa К., Arano Y., Temma Т., Mukai Т., Tadamura E., Saji H.A Tc-99m-Labeled Long Chain Fatty Acid Derivative for Myocardial Imaging // Bioconjugate Chemistry. 2004. T. 15, №2. C. 389-393.

21. Goodman M.M, Kirsch G., Knapp F.F. Jr. Synthesis and evaluation of radioiodinated terminal p-iodophenyl-substituted a- and b-methyl-branched fatty acids // J. Med. Chem. - 1984. - T. 27, C. 390-397.