用于制备超极化羧化物化合物的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备包含诊断感兴趣的含[1‑

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术一般涉及磁共振成像(MRI)领域。更特别地，本专利技术涉及使用仲氢诱导极化(ParaHydrogenInducedPolarisation)(PHIP)技术制备作为MR代谢探针的诊断感兴趣的[1-13C]-超极化羧酸酯化合物的方法。现有技术磁共振成像是一种用于体外和体内进行医学和生物学研究的确认的有力工具。该技术的主要缺点应归于作为MRI基础的NMR光谱的固有的低灵敏度。实际上，NMR信号的强度取决于成像核的核自旋态数量之间的差异。根据众所周知的Boltzman方程(ΔN＝γhB0/(2πkT))，该差异是温度和施用的磁场的函数，并且在热平衡下，其在10-5的数量级，即非常低。最近已经提出使用超极化分子作为所述缺点的可能解决方式，并且近年来，许多努力已经致力于开发可行有效的MR-超极化方法。所报道发展中的推动力赋予该技术提供克服常规MR成像的灵敏度限制的可能性，开辟了在化学且特别是生物学中的大量新应用。实际上，对于代表代谢过程中关键分子的可检测化合物，该技术能够显著改善信号强度，产生了开发检测直接报告细胞过程的特定步骤的关键代谢物的新MR方法(代谢成像)。例如，使用合适地超极化代谢物质进行体内成像，并且已经用1-13C-标记的丙酮酸酯作为代谢标记物观察实时代谢成像(参见，例如GoldmanK.etal,Realtimemetabolicimaging.PNAS2006,103(30),11270-11275)，强烈表明在利用超极化的13C磁共振(MR)成像的体内肿瘤诊断中可有利地使用该(及其它)关键代谢物(AlbersMJ.etal.,Hyperpolarized13Clactate,pyruvate,andalanine:noninvasivebiomarkersforprostatecancerdetectionandgrading；CancerResearch2008,68(20):8607-15)。同时，用于13C超极化的方法的开发已经在使用13C标记的超极化分子的体内灌注研究中开辟了一个新的领域(Mansson,S.etal,Eur.Radiol.,2006,16,57-67)。在这个意义上，最常用的超极化方法依赖使用动态核极化(DNP)的过程，其基本上由下述步骤组成：i)制备具有稳定的有机基团的感兴趣底物的固体玻璃状溶液；ii)使固体溶液达到低温(接近于1K)，进入磁铁中，并以所述有机基团的电子顺磁共振(e.p.r.)跃迁频率辐射几分钟，以便将电子极化转移到底物分子的NMR活性核；iii)超极化物质的快速溶出；iv)将超极化分子给予体内，并通过NMR或图象获取记录它们的分布和代谢转化。一些代谢物已经利用DNP-溶解法极化，其中包括丙酮酸酯、乙酸酯、富马酸酸酯、谷氨酸酯和许多其它代谢感兴趣的分子。通常，检测的共振是羧酸酯部分的13C碳原子的共振，其具有的T1值在20-60s的范围内。总的来说，即使一般地任何底物都有超极化的可能性，但是DNP-溶解法需要复杂且昂贵的装置。该技术的另一个代表性缺点是：达到令人满意的核极化所需约1小时的长极化周期。可替代的仲氢诱导极化(PHIP)方法依赖将仲氢(仲氢或parahydrogen，如本文可互换地使用)分子加入到不饱和的底物，其允许将仲氢的自旋序(spinorder)转化成异核的超极化。与DNP方法不同，基于使用仲氢的超极化过程相当容易处理且需要简单的装置，并且提供具有如1分钟那么短的超极化周期的更快的制备。仅采用很小的技术努力就获得了至多105的信噪比增强。相反，使用该技术的瓶颈以相关不饱和分子前体的有限利用率为代表，所述不饱和分子前体是加入仲氢的分子所需的，所述仲氢作为自旋序的来源起所述作用。用于制备13C或15N超极化分子的最佳底物前体(由于具有约零背景信号和较长张弛时间T1，允许限制由于松弛引起的极化损耗，因此被认为在体内应用中是优选的)包括靠近要极化的异核的不饱和的-C＝C-或-C≡C-键。对于13C化合物，这代表着三碳限制，其成功地由例如丙烯酸酯部分为代表，其在仲氢化之后，得到发现对于血管造影成像有用应用的丙酸酯化合物(Goldman,M.etal.,C.R.Phys.2005,6,575-581)。然而，适合的底物(包括可氢化的双键或三键)的需求实际上强烈限制了使用该极化技术可获得的超极化分子的数量。导致进一步还原有吸引力的不饱和前体的另一个代表性问题是：由于其稳定的分子内重排(所谓的酮-烯醇互变异构，将乙烯醇转化成相应醛)引起的不稳定性。烯醇式的PHIP仲氢化通过形成磷酸酯(即，在加入仲氢之后形成的磷酸烯醇丙酮酸酯)而稳定，Chekmenevetal.报道了超极化的磷酸乳酸酯，例如在J.Am.Chem.Soc.2012,134,3957-3960中。最近，已经介绍了利用仲氢获得超极化分子的一种新方法，称为SABRE，其允许通过可逆地形成超极化底物、仲氢和有机金属络合物的三重加合物获得分子极化(Adams,R.W.etal.,Science2009.323,17081711)。该方法允许获得分子极化而无需进行加氢，因此可以绕过PHIP应用的主要限制之一。此外，获得仲氢化的分子的水溶液的一步方法由本申请人公开在WO2010/037771中，所述方法依赖于在有机相中仲氢化期望的超极化烷基的或烯基的产物的烯基或炔基前体，接着将其快速转化成最终分子，并在水相中萃取。通过使用该方法，例如，已经通过在氯仿/丙酮混合物中仲氢化马来酸酐，接着用碱性水溶液稀释和相转移得到琥珀酸水溶液。然而，基于我们的最佳认识，诊断感兴趣的13C-超极化分子，比如尤其是13C-超极化乙酸酯和丙酮酸酯目前仅用DNP超极化技术可获得(Kohler,S.J.etal.；MagnReson.Med.2007,58,6569)，而用PHIP技术进行其制备被认为是即便是可能的，也是高度挑战性的(参见前述的J.Am.Chem.Soc.2012,134,3957-3960)。专利技术简述现在，本文已经鉴定、公开了适合的不饱和的底物及制备方法，其允许获得诊断感兴趣的含[1-13C]-超极化羧酸酯分子，该分子不能用PHIP技术通过将仲氢加入到其一种不饱和的直接前体直接获得，因此目前利用DNP过极化技术获得。特别地，本文提出了一种可选的基于PHIP的极化方法，其包括使...

【技术保护点】
一种用于制备诊断感兴趣的含[1‑13C]‑超极化羧酸酯分子的仲氢诱导极化方法，其包括用分子仲氢氢化所述含羧酸酯分子的不饱和的C2‑C4烯基或炔基酯。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.28 EP 13190409.61.一种用于制备诊断感兴趣的含[1-13C]-超极化羧酸酯分子的仲
氢诱导极化方法，其包括用分子仲氢氢化所述含羧酸酯分子的不饱和的
C2-C4烯基或炔基酯。
2.根据权利要求1的方法，其中所述不饱和的C2-C4烯基或炔基酯
选自乙烯基、烯丙基和炔丙基酯。
3.根据权利要求1或2的方法，其中所述不饱和的酯具有下述通
式(II)
R-C*(O)-O-R’(II)
其中：
C*表示天然13C富集的，或任选地经过13C超极化的13C标记的羧酸酯
碳原子；
R’为乙烯基、或烯丙基或炔丙基残基；
R为C1-C5直链或支链烷基链，其任选地插入一个或多个下述基团或
被一个或多个下述基团取代：羰基(-CO-)、羟基(-OH)、式-NHR1的氨基、
卤素原子、卤代-烷基、和碳环脂肪族环或芳族环，所述碳环脂肪族环或
芳族环又任选地被一个或多个羟基取代；
R1为H，或选自三氟乙酰基、乙酰基、苯甲酰基、苄酯基、叔丁基碳
酸酯基的氨基保护基，
及其生理学可接受的盐。
4.根据权利要求3的方法，其中R选自直链或支链的C1-C5烷基残
基、甲基羰基、羟乙基、和式R2-CH(NHR1)-的氨基烷基残基，其中R1为H
且R2为H或C1-C4直链或支链烷基链，其任选地被羟基或苯基或羟苯基环
取代。
5.根据权利要求4的方法，其中R为甲基。
6.根据权利要求4的方法，其中R为甲基羰基。
7.根据权利要求4的方法，其中R为式R2-CH(NHR1)-的氨基烷基残
基，其中R1和R2为如权利要求4中定义的。
8.根据权利要求4的方法，其中R为式CH3CH(OH)-的羟乙基残基。
9.根据前述权利要求1-8中任一项的方法，其包括步骤：
a)获得感兴趣的含羧酸酯分子的不饱和的烯基或炔基酯，并使所述
不饱和的酯与分子仲氢反应；
b)诱导所加入极化的氢极化转移至[1-13C]-羧酸酯碳原子的13C信
号；
c)除去氢化的酯部分，并收集含[1-13C]-超极化羧酸酯的分子或相
应[1-13C]-超极化羧酸的水溶液。
10.根据权利要求9的方法，其中所述步骤a)包括在水性溶剂中且
在水溶性氢化催化剂的存在下，使所述不饱和的酯与分子仲氢反应，所述
水性溶剂任选包含10％至30％的量的短链醇或丙酮。
11.根据权利要求10的方法，其中所述氢化催化剂选自式[Rh(二膦)
二烯)]+[阴离子]-的铑复合物，其中所述二膦为选自(1,4-双(R1R2)乙烷)、
(1,4-双(R1R2)丁烷)的螯合膦(其中R1和R2彼此相同或不同，包括选自
DPPETS、DPPBTS和DAPBTS的磺化基团)、选自磺化的CHIRAPHOS和磺化
的BINAP的手性磺化的二膦；所述二烯选自1,5-环辛二烯和降冰片二烯，
并且所述阴离子可以为任何阴离子。
12.根据权利要求9的方法，其中所述步骤a)包括在有机溶剂或合
适的有机溶剂混合物中，且在溶于有机溶剂且不溶于水性溶剂的氢化催化
剂的存在下，使所述不饱和的酯与分子仲氢反应。
13.根据权利要求12的方法，其中所述氢化催化剂选自式[Rh(二膦)
二烯)]+[阴离子]-的铑复合物，其中所述二膦选自1,4-双(二苯膦基)丁烷
和1,2-双(二苯膦基)乙烷及其衍生物，所述衍生物包括：手性膦2,2’-
双(二苯膦基)-1,1’-联萘(binaftyl)、2,3-二苯膦基丁烷、1,4-双(二
苯膦基)-1,4-双脱氧-2,3-O-异亚丙基-L-苏糖醇(treitol)和1,2-双
[(2-甲氧基苯基)(苯膦基)]乙烷；所述二烯选自1,5-环辛二烯和降冰片
二烯，其中所述阴离子为任何阴离子。
14.根据权利要求12或13中任一项的方法，其中所述有机溶剂为选
自下述的有机氯化溶剂：氯仿、二氯甲烷、四氯化碳及其混合物、及含有

\t10％至30％的短链醇或丙酮的这些溶剂的混合物，并且所述氢化催化剂为
...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·爱姆，E·塞卢蒂，T·博伊，F·莱奈利，
申请(专利权)人：伯拉考成像股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT