专利名称：用作双螯合剂的多氮杂环烷烃的制作方法
技术领域：
本发明涉及双螯合剂，即能够同时螯合两个金属离子的螯合剂，也涉及其螯合物和盐以及它们在诊断和治疗组合物中的应用，尤其在诊断医学成像中作为造影增强剂的应用。
目前螯合剂在医学上已被广泛应用，例如，作为医药制剂的稳定剂、作为重金属类中毒的解毒剂、作为诊断或治疗上用的金属离子的载体用在如磁共振、X-射线或超声波成像或闪烁扫描技术的造影介质中。
通常，对于这样的诊断剂来说，重要的问题在于，该螯合物的配合物在动力学上和热力学上应该是稳定的，并基于这一原因，对基于大环多胺的螯合物，尤其在DOTA和它的衍生物及类似物方面有着极大的兴趣，因为它们与镧系金属离子，例如钆和镝离子形成很稳定的配合物，由于这些镧系金属对于周围环境的水质子的松驰时间(例如，T1和T2*)具有相当大的影响，所以作为诊断用金属离子是有利的。
用作MR成像造影剂的顺磁镧系金属离子是相当有毒的，所以对于临床上的应用必须以随后的生物摄取和保留所允许的少量或不释放金属的形式给药。为了这个原因，从MR造形剂的早期开始，就已提出使用稳定的螯合物。因此第一种以市售镧系金属为基础的MR成像造形剂MagneVist，它含有GdDTPA，是一种具有高稳定常数的跟踪非肠胃给药的配合物，它通过肾小球过滤被相当迅速地排泄而钆仍然在该螯合物的配合物中。
GdDOTA具有更高的PKML，因此它也是考虑用作MR成像造影剂的主要选用对象。DOTA(1，4，7，10-四氮杂环十二烷-N，N′，N″，N-四乙酸)和HPDO3A(1-(2-羟基丙基)-4，7，10-四氮杂环十二烷-N，N′，N″-三乙酸)实际上已被推荐用作MR成像造影剂的螯合剂，并且GdDOTA和GdHPDO3A已在工业上被活跃在该领域的一些公司开发了。
通常镧系金属具有+3氧化态和DOTA具有它的四个羧酸基，结果导致一种带电荷的配合物，即GdDOTA-，需要抗衡离子。类似的不带电荷的配合物可以按下法制备通过取消一个DOTA的氮连接的羧甲基或通过由非离子化的基团置换它，即通过使用螯合剂，如DO3A(1，4，7，10-四氮杂环十二烷-N，N′，N″-三乙酸)或HPDO3A。
基于该非离子的、或总电荷中性的造影剂配合物对于给定的金属离子浓度具有较低的渗透性并且还能展示出其它的改进性质，这是相对于类似的带电荷的配合物而言的。而且，由于从DOTA向DO3A转变中除去羧甲基而“游离了”的环上氮，当然可以被能够对提高亲水性或亲油性或其它影响螯合物性质的生物分配性起作用的基团所取代。
近来，在作为用于MR或α-射线成像造影剂的顺磁金属或重金属离子载体的每个螯合剂分子能够螯合一个以上金属离子的螯合剂的应用方面增长了兴趣。这些多螯合剂与单螯合剂，例如DTPA、DO3A或DOTA比较有若干优点。因此比如其渗透性在给定金属浓度的条件下能够被进一步降低，可以促进许多金属离子同时向靶位点传递，从而可以制备出更有效的造影剂。
多螯合剂是从双螯合剂经过低螯合剂变为每个分子可能具有数百个螯合部分的真正的多螯合剂。现已介绍过许多这类化合物，但是所需要的仍然是多螯合剂，尤其是低螯合剂和特别优选双螯合剂，因为这些螯合剂具有下列各项改进性质，例如，松驰性、稳定性、生物分配性、生物耐药性、粘度、溶解度和渗透度。
文献中所述具体的大环双螯合剂包括DO3A二聚体，其结构式为I、II、III、IV，其制备方法已由Nycomed Salutar在WO-A-91/05762中和由Schering AG在EP-A-255471(US-A-5277895)及其它文献中叙述过了。 (由Nycomed Salutar在WO-A-91/05762和USSN07/855028中描述过) (其中n＝2，3，5或6)(由Schering AG在EP-A-255471中和在1990年5月斯特拉斯堡的医学和生物学方面NMR的欧洲会议上介绍过) (式中Y是[-N(CH2COOH)CH2CH2N(CH2COOH)CH2CH2N(CH2COOH)]a和a＝0或1)(由Schering AG在EP-A-255471中描述过) (式中n＝2或4和m＝0或1)(由Schering AG在EP-A-485045(US-A-5277895)中描述过)所有这些大环螯合剂二聚物具有通式DO3A′-L-DO3A′，式中DO3A′是环上氮脱质子化的DO3A残基，并且L是连接基。
这些大环二聚物与镧系金属例如钆将产生非离子的双螯合物并且已发现这些化合物具有高的松驰性。比如结构式II化合物的双钆螯合物的T1松弛性几乎是GdDO3A的T1松驰性的两倍。
我们现已发现，如果连接基引进酯或酰胺官能度，能够制备出具有改进性质的双螯合剂化合物，特别是其中所说连接基包括连接羰基的亚烷基，该亚烷基是其中的两个或多个亚甲基被氮或氧原子所取代。
因此本发明的一个目的在于提供结构式V的多螯合剂及其盐和金属螯合物 (式中每个X相同或不同，是NZ、O或S，至少两个X是NZ；每个Z是R1基团或CR12Y基团，至少一个Z，优选二或三个Z，在每个大环的环上是基团CR12Y；每个Y是基团CO2H、PO3H、SO3H、CONR12、CON(OR1)R1、CNS或CONR1NR12，优选COOH；m是0或1或2，优选1；每个n是2或3，优选2；q是1或2，优选1；每个R1可以是相同或不同的，是氢原子或可以被一个或多个羟基和/或烷氧基所取代的烷基；以及D是桥接基，未取代的羰基氨基乙基氨基羰基除外，其分子量小于1000，优选小于500，并通过至少一个酰胺或酯键连接两个大环。
本发明进一步的目的在于提供一种诊断剂或治疗剂，该诊断剂或治疗剂包括螯合本体为本发明化合物残基的金属螯合物，与至少一种医药或兽药载体或赋形剂一起，或者适用于以此配制制剂或包含在药物制剂中为人或兽所用。
本发明的另一个目的在于提供一种解毒剂，该解毒剂包括以弱配合物形式或具有生理上可接受的抗衡离子的盐形式的本发明的螯合剂和至少一种医药或兽药载体或赋形剂一起，或者适用于以此配制制剂或包含在药物制剂中为人或兽所用。
本发明的再一个目的是提供一种对人体或人以外的动物体产生强化图像的方法，该方法包括向人体或动物体施用有效量的诊断剂，该诊断剂含有结构式V化合物的金属螯合物，或其盐，和所说的螯合物分布到所说的身体上使该身体的至少一部分产生图像，其中所说的金属是顺磁的、放射性的或X-射线不透过的。
本发明的目的还在于提供一种在人体或人以外的动物体上实施的放射治疗的方法，该方法包括向所说的身体上施用有效量的放射性金属与结构式V螯合剂或其盐的螯合物。
本发明的目的还在于提供一种在人体上或人以外的动物体上实施的重金属解毒的方法，该方法包括向所说的身体上施用有效量的、结构式V的螯合剂或其生理上可接受的盐或其弱的配合物。
本发明还有进一步的目的是提供一种制备本发明的金属螯合物的方法，该方法包括在溶剂中掺合结构式V的化合物或其盐(例如钠盐)或其螯合物和至少一种微溶的所说金属的化合物，例如，氯化物、氧化物、乙酸盐或碳酸盐。
在本发明的化合物中，大环状的N(CR12)n(X(CR12)n)m+2环优选具有9～14个成环的原子，该环的杂原子特别优选的是或全部是氮或是一个氧三个氮。亚烷基环片段(CR12)n优选全部是(CR12)2基或在N4大环情况下，该亚烷基片段可以是交错替换着的(CR12)3和(CR12)2基。因此优选的大环骨架是结构式VI 桥基D通常是下列结构式的基团-CO-X2-L1-(X2-CO-)p式中P为0或1，X2为0或NR2R2是氢原子或羟基、OR1或NR12基或可以被氧、硫或氮原子或被羰基或芳基间隔开和可以被羟基、胺或芳基取代的烷基，或者R2含有连接到生物分子或大分子上的官能基，或者两个R2基团一起形成一个桥连接基，例如，L1基并且L1提供一个至少两个原子连接两个X2基或至少一个原子连接一个X2基的链，以及(CR12)q部分(其中R1和q如前面所定义的)是直链、支链或环状的亚烷基或这些基团的结合物，可以被氧、硫或氮原子或被芳基或羰基取代或间隔。
连接基L1优选的是线型的、支化的或环状的亚烷基或其结合物或者是亚芳基和亚烷基的结合物，例如，提供1-50个优选2-25个原子链长的连接骨架，尤其优选整个骨架内任何一个非支化片段为2-10个原子的链长。在该连接基中碳骨架可以由杂原子如氮、氧和硫间隔开，并且可以带有桥基，由此在连接基中形成碳环或杂环。这里发现，所形成的环优选的是3～12，特别是5～8，尤其是6节环。但是该环和该连接基的线型片段可以是不饱和的也可以带有一个或多个取代基，该取代基选自烷基、羟基、烷氧基、胺、芳基和取代的芳基以及非氢的R1基或其它的螯合基，例如Y基特别是羰基和SO3H基，和比如长链(如C10-20)烷基、芳基或多芳基等各种基，它们适合于结构式V化合物和基团例如异硫氰酸盐基的脂质体引入，以便结构式V的化合物结合到生物分子、聚合物、树枝状物或其它大分子上，例如产生双官能的螯合剂。
在本发明化合物中的桥基D，如上指出的，可以用于将两个螯合剂部分连接在一起，以此将双螯合结构结合到一起。另外还起着连接或间隔螯合位的作用，该桥基可以这样进行选择，即以能产生具有其它所需特性的产物为准。例如通过在桥基中连接或引入亲水的、亲油的或靶组织(tissue targeting)基团使之可能提高最终产物的亲水性、亲油性、或者提高最终产物的组织特异性能。用这种方法能控制螯合物结构的总电荷，或总亲油性，或靶组织。在结构式V的化合物中，烷基部分优选具有1-6，特别是1-4个碳原子(除非另有说明)，并且芳基部分优选的是苯基。
特别优选的结构式V的化合物包括结构式VII表示的那一些M-CH2CO)2-D′(VII)式中M是通式VI氮连接的三氮杂、四氮杂、三氮杂 或三氮杂噻-环烷烃，该环烷烃至少具有一个，优选具有两个环氮由CH2COOH基所取代，而剩下的任何一个环氮则被R3基取代，优选的M是具有两个或多个，更优选三个环杂原子被CH2COOH基取代的通式VI表示的基；R3(它对于四杂原子环而言，优选的是在离开该环连接的氮的环杂原子上)是氢原子，或可以是一取代或多取代的烷基或羟基或烷氧基(例如，羟基烷基、多羟基烷基、烷氧基烷基、聚烷氧基烷基、羟基烷氧基烷基、羟基聚烷氧基烷基、聚乙二醇等)也可以由亚芳基或取代的亚芳基间隔开；并且CO-D′-CO是如上所述的桥基D。
在本发明的双螯合剂化合物中优选的桥基D包括下面通式所示的那一些 式中r是其值为1-6，优选1，2或3的整数，S是其值为1-20，尤其1-15的整数。
特别优选的桥基是含有醚氧的那一些，例如，COOCH2CH2OCH2CH2-NHCH2CH2OCH2OCO，因为这一些是与特别低的毒性相关连的。含有酰胺键的桥基，例如CONHCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2NHCO，也是特别优选的。
如上可见，该D基团可以带有取代的侧链并且此处的D是羰基氨基乙基氨基羰基，它将被取代，例如被可以羟基化的、可以羧基化的烷基取代，或者被可以由羰氨基或亚芳官能基间隔开的噁烷基所取代。
按照本发明的优选化合物还包括多羟基化的双螯合剂，例如此处的D或R1是被羟基化了的，因此它们与其未羟基化的对应物相比具有更好的毒性分布。亲油的类似物也是重要的由于能增加肝的摄�。淮送獬ち吹那子屠嗨莆锬芙胫侍逵米餮河糁图梁陀心康牡卮涞街付ǖ钠鞴倩蜃橹�。实际上本发明的螯合化合物，尤其亲油类似物，作为血液郁滞剂是特别有用的，因为它们延长了血浆半衰期。
本发明的化合物可以采用通常的合成工艺制备，方便的是由相应的N-未取代的或N-羧甲基化的多氮杂环烷烃开始，通常在保护一个或多个环氮或N-羧甲基之后，将它们缩合到二官能的连接基上，随后去保护和如果需要再于环氮上引入官能基。
此处的双螯合剂是不对称的，当然它的构成方法可以是将一个大环共轭到单保护的二官能连接分子上，然后去保护，并且再将第二个大环共轭到大环-连接中间体上。为此目的，当然二官能连接分子自身可以不对称的，以便使一端直接共轭到大环的环氮上，而另一端共轭到大环的侧链，例如羧甲基或其反应衍生物上。
因此本发明另外的目的还在于提供为制备本发明化合物的方法，所说的方法至少包括下列各步骤中的一步(a)使通式V化合物(式中至少一个X基是NH基)与通式VIII的化合物反应Lv-R4(VIII)(式中Lv是可置换的离去基，例如卤素原子或取代的硫酰氧基，如氯、溴、碘、甲烷硫酰氧基、苯硫酰氧基或对-甲苯硫酰氧基，和R4是CR12Y基或是氢以外的R1基)；(b)使通式X和/或XI的化合物 (式中X、R1、n、q、和m的定义同上)或其活化的衍生物，例如卤化物，与下列通式IXLv(CO-X2-)L1-(X2-CO)tLv(IX)或通式IXaLv-(CR12)q-(CO-X2-)L1-(X2-CO)t-(CR12)q-Lv(IXa)所表示的连接分子进行反应(式中X2、L1、R1和q的定义同上，t是0或1，以及每个Lv是可以置换的离去基，在与通式X或XI第2个化合物进行共轭前1个可以先保护起来；)(c)使通式X表示的化合物转化成相对应的酰氯并使其与合适的二胺反应；(d)使通式V表示的化合物或其螯合物进行金属配位或过滤金属配位；(e)使通式V表示的化合物或其螯合物转化成其碱或酸加成盐，或将盐转化成游离的酸或碱；以及(f)使用有保护官能基的试剂完成上述(a)-(d)中的至少一步，然后除去保护基。
通式VIII、IX、X和XI的原料化合物或是从文献中得知，或是用通常的合成工艺制备。在(a)步中使用的通式VIII的原料化合物可以通过步骤(b)的方法制备。
如上面指出那样，在反应中，可将存在于原料中的官能基(但不涉及具体的方法步骤)保护起来，例如为避免不需要的取代作用或聚合作用。可以使用常规的保护和去保护技术(参见，如T.W.Greene著的“有机合成中的保护基”，Wiley-Interscience，Ny，1981和比如JFW Mcomie著的“有机化学中的保护基”，Plenum，London，1973)。合适的保护基对于羧基包括酯官能基，对于环氮包括烷基、甲硼烷或有机金属官能基，对于羟基包括酰基官能基。通过标准工艺，比如水解、氢解等可以在完成反应步骤之后除去保护基。
可以采用如上述公开专利中所描述的常用工艺有效地形成盐和螯合物。
为了提高整个螯合剂的性能，可以使大环螯合剂基或，较优�。硬糠值墓羌芙懈脑煅苌纾ㄇ姿蚯子突蛏锇刑寤呕蚪峁�。聚合的螯合剂可以按照这类方式与之共轭的大分子、生物分子和大结构的例子包括聚合物(例如多糖素或聚乙二醇)、树枝状物(dendrimer)(例如第一到第六代的星形(starburst)树枝状物和具体的为PAMAM树枝状物)、多糖类、蛋白类、抗体类或其片段(特别是单克隆抗体类或片段如Fab片段)、糖蛋白、粘蛋白(pro-teoglycans)、脂质体、气凝胶、肽类、激素类、甾类、微生物类、人或非人的细胞或细胞裂殖片段、细胞粘接分子(特别是神经粘接分子如在WO-A-92/04916中已被描述)、其它生物分子等。通常这类改造衍生作用可以很方便地的完成，即通过引进带烷基或芳烷基的官能基(大分子、生物分子等可以直接地或借助于连接分子与这些官能基键连)，例如，二-或多官能的酸、活化的酸或环氧乙烷。
在与树枝状物共轭的情况下，该树枝状物可以采用标准的工艺技术制备，如Tomalia和Nycomed Salutar in Angew Chem Iht EdEng 29138(1990)、WO-A-88/01178、WO-A-90/12050和WO-A-93/06868中介绍的技术，这些文献在此引用。
通式V化合物的这类大分子衍生物和其金属螯合物和盐构成了本发明的另一个方面。
通式V的化合物向大分子或骨架聚合物上的连接可按下列方法进行是有效的，即按Nycomed Salutar法(WO-A-90/12050)或按任何一种常规的方法例如碳化二亚胺法，Krejcarek等人的混合酐技术(参见Biochemical and Biophysical Research Communicati-ohs 77581(1997))、Hnatowich等人的环酐法(参见Science 220613(1983)及其它)、Meares等人的骨架共轭技术(参见Anal.Bio-chem.14268(1984)及其它)和Schering(参见EP-A-331616实施例)并且可以通过使用如Nycomed Imaging在WO-A-89/06979(US-A-5208324)中描述的连接分子法。
盐和螯合物的形成可以按常规的方法实现。通式V的螯合剂可以用于解毒或用于形成金属螯合物，形成用于或用作造影剂的螯合物用于体内或体外磁共振(MR)、X-射线或超声波诊断(例如MR成像和MR谱图)、或闪烁扫描技术中，或者用于或用作例如放射治疗的治疗剂的螯合物，这些金属螯合物的这些用途又构成了本发明的另外的方面。
含有重金属原子或离子的本发明化合物的盐或螯合物在成像诊断或治疗中是特别有用的。特别优选的是与原子序数为20-32、42-44、49和57-83的金属，尤其是Gd、Dy和Yb的配合物或盐。对于用作MR诊断造影剂而言，特别合适的螯合金属种类是顺磁金属类，该金属一般是过渡金属或镧系金属，优选具有原子序数为21-29、42、44或57-71的金属是较适宜的金属。其中金属为Eu、Gd、Dy、Ho、Cr、Mn或Fr的金属螯合物是特别优选的，而Ga3+、MN2+和Dy3+是更特别优选的。
特别是上面所列出的这些金属离子与通式V螯合剂的螯合物，或它们的盐与生理上允许的抗衡离子的螯合物对于其中所述的诊断成像程度是特别有用的并且认为它们和它们的用途是落在本发明的范围中，因此其中提到的通式V化合物的螯合物应包括此类螯合物。
通式V化合物的这类双镧系金属配合物是特别优选的。
对于诊断成像目的而言，其重要之点在于该金属螯合物应是尽可能稳定的以防止该配合物在体内分解。
在磁共振成像(MRI)中常常要求能够靶击某器官或组织。尤其需要改进肝胆管成像的MR造影剂。顺磁金属与通式V化合物螯合物带有一个或多个亲油基所以特别适于用作肝胆管的MR造影剂，这是由于亲油基的存在将促进肝细胞的摄取。借助于易水解的连接基如酯基将该亲油基连接到分子上从而可以防止排泄到肠之后再吸收。
通式I化合物的顺磁金属螯合物，特别是高自旋金属离子例如Gd3+和更特别的Dy3+是特别适合于在MR成像和其它MR试验中用作磁敏感性(MS)造影剂(T2或T*2造影剂)。顺磁金属单一螯合物的使用已由Villringer等人在Mag.Reson.Med.6164-174(1988)中讨论过，和由Rucharczyk等人在US-A-5190744和WO-A-91/1418中讨论过。使用本发明的二聚螯合物，可以施用较小体积的造影媒体达到同样的MS效果，因此允许使用较有效的大剂量。另外，对于单螯合物在MS试验研究中通常只能用高敏感性顺磁中心，例如Dy(III)，但是通过使用本发明的二聚螯合物，就能用宽范围的顺磁金属中心，尤其包括Gd(III)。
对于某些肝胆管照像目的，需要将亲油性造影剂沉淀成颗�？杀桓沃械目莘褙迪赴�(Kupffer cells)吸收。在这种情况下，优选使用Dy3+与通式V的亲油化合物的螯合物同利用该造影剂的磁敏感性的成像体系一道使用；由于肝中的枯否氐细胞是不足的，所以使用常规的MR成像(即作为T1松驰剂)中通常使用的钆螯合物一般来说不能达到充分的造影，所以该磁性敏感剂又构成了本发明的重要实施方案。
为了用作MRI中的造影剂，适宜的顺磁性金属类是非放射性的，因为放射性对于MR-诊断造影剂而言是既不要求也不理想的一种特性。为了用作X-射线或超声波造影剂，螯合的金属优选的是一类重金属，例如，原子序数为大于37，优选大于50的非放射性金属如Dy3+。
为了用于闪烁录像术和放射性治疗中，螯合的金属当然必须是一类放射性的和任何一种通�？膳浜系姆派湫越鹗敉凰兀缈梢杂�99mTc、67Ga或111In。对于放射性治疗而言，该螯合剂可以采用与例如153Sm、67Cu或90Y的金属螯合物形式。
对用于重金属解毒，该螯合剂应当采用具有生理上可接受的抗衡离子的盐，例如钠、钙、铵、锌或葡胺的盐形式，例如，带有锌或钙的通式V化合物的螯合物的钠盐。
该金属螯合物携带全部电荷时，如同现有技术Gd DTPA情况，一般是使用其具有生理上可接受的抗衡离子的盐，例如铵、取代铵、碱金属或碱土金属(例如钙)阳离子或由无机或有机酸得到的阴离子的盐形式。从这方面考虑，葡胺盐是特别优选的。
本发明的诊断和治疗剂可以用常规的医药或兽药配制助剂，例如稳定剂、抗氧剂、渗透调节剂、缓冲剂、PH调节剂等进行配制，和可以采用适于肠外或肠内给药形式，例如注射或输液或直接给药到具有向外排泄管道的身体器官中、如胃肠道、膀胱或子宫。因此，本发明的试剂可以采用通常的给药形式，如片剂、胶囊、粉剂、溶液、悬浮液、分散液、糖浆、栓剂等；但是，在生理上可接受的载体媒体(例如注射水)中的溶液、悬浮液、分散液通常是优选的。
因此，可以使用生理上可接受的载体或赋形剂完全按照现有技术中熟知的给药方式来调制本发明的化合物。例如，该化合物，可以添加医药上可接受的赋形剂，可以悬浮或溶解在水介质中，然后使所得的溶液或悬浮液消毒灭菌。合适的添加剂包括，例如，生理上生物相容的缓冲剂(比如，盐酸三甲醇氨基甲烷)、添加(例如，0.01～10摩尔％)的螯合剂(例如，DTPA、DTPA-双酰胺、或通式I的非配合的螯合剂)或钙螯合物配合物(比如，通式VII的螯合剂的螯合物或钙盐、CaNaDTPA-双酰胺、钙DTPA)，或者，任选添加(如1～50摩尔％)的钙或钠盐(例如，与式I螯合剂的金属螯合物的配合物结合的氯化钙、抗坏血酸钙、葡糖酸钙或乳酸钙以及其它类似物)。
如果该化合物配制成悬浮液形式，例如，在水或生理食盐水中配制成适于口服给药的，可使少量的可溶性螯合物与传统上存在于口服液中的一种或多种非活性配合剂和/或表面活性剂和/或调味用香料进行混合。
对于身体某些部位的MRI和X-射线成像来说，金属螯合物作为造影剂的最优选给药模式是肠道外给药，例如，静脉注射。可肠道外给药的，例如，静脉注射液，应当是消毒灭菌的和没有生理上不能接受的试剂，并应当具有低渗透压(Osmdality)以便使给药时的刺激性或其它不利影响减至最�。虼嗽煊懊教逵τ叛〉壬幕蛭⒏呱�。适用的载体包括通常用于肠道外给药溶液的含水载体例如Sodium Chloride Injection、Ringer′s Injection、DextroseInjection、Dextrose和Sodium Cheloride Injection、LactatedRinger′s Injection以及其它溶液，如在以下文献中所介绍的Remington′s Pharmaceutical Sciences，15th ed.，EostonMack publishing Co.，pp.1405-1412和1461-1487(1975)以及The National Formulary XIV，14th ed.，WashingtonAmeric-an pharmaceatical Association(1975)。这些溶液可以含有通常用于肠道外溶液中的防腐剂、抗菌剂、缓冲剂和抗氧剂、赋形剂以及可与该螯合剂相溶的并且将不防碍产品的制造、贮存和应用的其它添加剂。
这里的诊断剂或治疗剂含有毒性金属类(例如重金属离子)的螯合物或盐，在其配方中可要求包括微过量的该螯合试剂，如在DE-A-3640708(US-A-5098692)中由Schering讨论过的，或较优选的是微过量的该螯合试剂的钙盐。
对于MR-诊断检查而言，本发明的诊断剂，如果是溶液、悬浮液、分散液形式时，通常应含有金属螯合剂的浓度在1微摩尔-1.5摩尔/升，优选0.1～700mM。但是对于给药前稀释的情况而言，该诊断剂可以以较浓缩的形式提供。本发明的诊断剂合适的给药量是每1千克体重为10-3至3毫摩尔金属的存在量，例如大约为1毫摩尔镧系金属(如Dy或Gd)/kg体重。
对于X-射线检查来说，造影剂的剂量通常应当是较高的，而对于闪烁扫描技术检查来说该剂量通常应低于MR检查所用的剂量，而对于放射性治疗和解毒时，可以使用常规的剂量。
其中提到的文献公开的全部内容均引入作为参考。
现在通过下面非限定性的实施例来进一步说明本发明。其中给出的比例和百分数均按重量计，并且所有的温度均是摄氏度(除非另有说明)。
实施例1N，N′-双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环-十二烷-1-甲基羰基]-哌嗪及其钆配合物的合成(a)1，4，7，10-四氮杂环十二烷(cyclen)通过气体分配管对氯仿(2升)中的四氮杂-12-冠(醚)-4四盐酸化物(66.6克，0.209摩尔，parish，Inc.)吹NH3(g)鼓泡1小时。再使该溶液在搅拌下过夜，然后过滤出白色固体物并用CHCl3(4×100ml)洗涤。总的滤液在真空下被浓缩成白色固体，该白色固体用二乙基醚(4×50ml)洗涤，然后在环境温度和真空下干燥。从该醚洗涤液中分离出第二茬产物，从而得到总产率为35.1克(97.5％)。1H NMR(CDCl3)δ2.32(S，4H)，2.70(S，16H)。
(b)1，4，7-三-(叔-丁氧基-羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-氢溴酸化物将cyclen(35.0克，0.203摩尔)[实施例1(a)]在氮气保护下溶于N，N-二甲基乙酰胺(DMA，600ml)中。加入乙酸钠(50.0克，0.61摩尔)并立刻对该混合物进行搅拌0.5小时。再从加料漏斗经7小时将溴代乙酸叔-丁酯(118.9克，0.61摩尔)在DMA(150ml)中的溶液滴加进去。将该反应混合物在环境温度和氮气保护下搅拌19天，在此期间内有白色固体从溶液中沉淀出来。然后过滤出白色固体，用冷冻的DMA(75ml)和乙酸乙酯(100ml)洗涤，再于50℃真空下干燥。滤液被浓缩到大约500ml并以相同的方法收集白色固体的第二茬产物。总固体物(80.2克+38.4克)被收集在CHCl3(600ml)中并用去离子H2O(4×100ml)洗涤。有机层被干燥(用Na2SO4)、过滤、和浓缩成一种浅黄色的油状物。向该油状物中加入乙酸乙酯得到了白色固体。过滤收集固体、并用二乙基醚(2×75ml)洗涤，和在45℃真空下干燥，从而得到67.4克(55.7％)标题的单氢溴酸盐。如果需要也可以从滤液中回收付产物。1H NMR(CDCl3)δ1.42(S，27H)，1.71(S，2H)，2.86(m，12H)，3.06(brs，4H)，3.25(S，2H)，3.34(S，4H)。对C26H51N4O6Br进行分析计算(实测)C，52.43(52.47)；H，8.63(8.48)；N，9.40(9.50)；Br，13.42(12.92)。
(c)双(溴代乙酰胺)哌嗪将在CHCl3(170ml)中的溴代乙酰溴(82.8克，0.41摩尔)加到装配有磁力搅拌棒、回流冷凝器、和加料漏斗的1升三口烧瓶中。该加料漏斗装入哌嗪(0.2摩尔，17.2克)和三乙胺(70ml)在CHCl3(180ml)中的溶液。用CH3CN/液N2浴装置使烧瓶冷冻到-15℃，并将该胺慢慢地加到该酰基溴中。完成该加料之后将该混合物温热到环境温度并搅拌1小时。然后再将烧瓶冷至0℃和缓慢地加入100mlH2O。该混合物再用CHCl3(500ml)稀释并分层。有机层用H2O(5×50ml)、0.05N的NaOH(5×50ml)和H2O(200ml)萃�。⒏稍�(Na2SO4)。深橙色的有机溶液被过滤并浓缩成米黄色的固体。该物质通过硅胶床过滤提纯。再用2-5％的甲醇/CH2Cl2洗提该产物。需要的馏分合并和浓缩之后得到15.0克(49.2％)的白色固体。从温热的2-丙醇(400ml)中重结晶出标题产物为9.95克。1H NMR(CDCl3)δ3.61(dt，6H)，3.85(S，4H)。
(d)N，N′-双[1，4，7-三-(叔-丁氧基羰基-甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基-羰基]-哌嗪向实施例1(b)的氢溴酸盐(10.0克，16.8毫摩尔)在CHCl3(20ml)和THF(80ml)中的溶液中添加1，1，3，3-四甲基胍(TMG，1.93克，16.8毫摩尔)。产生白色固体并将其过滤出来，用20％的CHCl3/THF(100ml)洗涤并标识为TMG·HBr。该滤液被浓缩成澄清的油状物，将该油状物溶于N，N-二甲基甲酰胺(DMF，200ml)中，并用实施例1(C)的双溴乙酰胺(2.62克，8.0毫摩尔)和TMG(1.93克)处理。将该浅黄色的溶液温热到60℃并在氮气下搅拌16小时。该反应混合物被冷却到环境温度并在真空下除去DMF。将该残留物收集在CH2Cl2(300ml)中并用1M的Na2CO3(3×60ml)洗涤。用CH2Cl2(50ml)反萃取合并起来的水层。合并的CH2Cl2层用1M HCl(2×80ml)接着用脱离子H2O(2×50ml)萃取。合并的HCl和H2O层用CH2Cl2(50ml)洗涤。该水层与CH2Cl2(250ml)于锥形烧瓶中混合，并用无水Na2CO3将PH调至9～10。中和的混合物被转移到分液漏斗中使用分层。用CH2Cl2(2×100ml)萃取水层，合并所有的碱性的CH2Cl2层并用H2O(2×70ml)洗涤。该有机层被干燥(Na2SO4)、过滤、和浓缩，从而得到12.3克白色固体。用乙酸乙酯(50ml)研制该固体、过滤收集、用乙酸乙酯(2×20ml)、二乙基醚(30ml)洗涤并在真空下干燥，从而产生8.40克(76％)的白色固体。该物质按标题二聚物分析含有两个NaX分子(其中X＝Cl或Br)。1H NMR(CD3OD)δ1.39(S，54H)，1.9-3.5(br m，56H)。13C NMR(CD3OD)δ174.5，174.4，172.2，82.8，82.6，79.5，56.7，56.3，54.0(br)，49.0(br)，45.2，44.9，42.9，42.6，28.5，28.4。MS(FAB)m/e 1218(MNa+)。对于C60H110N10O14Na2Cl2·4H2O进行分析，计算(实测)的结果C，52.04(52.14)；H，8.59(8.68)；N，10.12(10.07)；Na，3.32(3.44)；Cl，5.12(5.16)。
(e)N，N′-双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]-哌嗪将实施例1(d)的二聚物(10.0克，7.2摩尔)在CH2Cl2(120ml)和三氟乙酸(TFA，80ml)中的溶液在环境温度下搅拌1小时。通过旋转蒸发除去挥发物得到深棕色油状物。将残留物再溶于CH2Cl和三氟乙酸中如上面那样进行1小时。该过程要重复七次以便完全除去全部的叔-丁基。最后用TFA处理之后将粗产物浓缩、溶解于水(100ml)和通过旋转蒸发再次浓缩。该水冲洗(Chase)重复几次。通过将粗制混合物溶解在水(20ml)中、并使该溶液温热到50℃然后缓慢地加入2-丙醇(150ml)从而使该产物以白色固体沉淀出来。通过过滤收集该固体并且2-丙醇(2×50ml)洗涤和用丙酮(2×30ml)洗涤。从滤液中收集第二茬产物并用相似的方式进行离析。在真空下干燥合并的固体从而得到含痕迹量钠和TFA的物质7.48克。将一部分固体(5.24克)溶于水(10ml)中并用2N的NaOH将其PH调至10.9。将该溶液装入含有BiO-Rad AG1-X8(乙酸盐形式)的柱子中并用水(2升)洗涤该柱子。然后用0.1N乙酸洗脱该产物。合并所需要的馏分并浓缩之后，通过在水中(50～60℃)溶解和缓慢地加入2∶1的丙酮/乙醇(60ml)而使产物沉淀。收集该固体，再用2∶1的丙酮/乙醇(60ml)洗涤和在真空下干燥从而得到3.31克(50％)的标题产物。1H NMR(NaOD，D2O)δ2.20(br S，16H)，2.46(br S，16H)，2.88(S，12H)，3.26(d，4H)，3.40(S，8H)。13C NMR(NaOD，D2O)δ180.7，180.6，172.4，59.3，59.2，54.9，54.6，51.2(br)，44.6，44.5，41.9，41.8。MS(FAB)m/e 859.5(MH+)。分析计算(实测)C36H62N10O14·4H2O的结果C，46.00(46.00)；H.7.61(7.45)；N，14.90(15.01)。
(f)N，N′-双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]-哌嗪的双钆配合物将乙酸钆(4.73克)加到实施例1(e)的二聚物螯合剂(5.65克，6.0毫摩尔)在脱离子H2O(120ml)中的悬浮液中。在几分钟内形成透明微黄色溶液。在环境温度下对该混合物搅拌3小时。然后通过旋转蒸发(50℃)进行浓缩除去乙酸。该残留物再溶于H2O(150ml)中和将该溶液温热至40℃。两小时以后用二甲酚橙试验没有测出钆。以12.2mg(0.5摩尔％)的增量加入乙酸钆一直到观察到游离钆检验为阳性。然后用配位体处理该溶液修正该滴定度到过量配位体≤0.1摩尔％。通过在H2O(40℃)中溶解和加入2∶1的丙酮/乙醇溶液使该配合物沉淀。过滤收集该固体、用2∶1的丙酮/乙醇(2×25ml)洗涤，在35℃真空下进行干燥，从而得到6.4克(80％)的标题产物。MS(FAB)；m/e 1168(MH+。对C35H56N10O14Gd2·8.75H2O进行分析，计算(实测)结果C，32.64(32.48)；H，5.58(5.16)；N，10.57(10.42)；Gd 23.73(23.31)。
实施例2N，N′-双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]-N，N′-二甲基乙二胺及其钆配合物的合成
(a)N，N′-二甲基乙二胺双(溴代乙酰胺)将溴代乙酰溴(46.95克，232.6毫摩尔)和CHCl3(100ml)加到装配有磁力搅拌棒、回流冷凝器和加料漏斗的1升三颈烧瓶中。该加料漏斗装入N，N′-二甲基乙二胺(10.0克，113.4毫摩尔)和三乙胺(39.5ml)在CHCl3(100ml)中的溶液。用乙二醇/CO2浴将该烧瓶冷冻至-15℃并将该胺缓慢地加到该酰基溴中。添加终了以后将该混合物温热至环境温度并搅拌1小时。然后将烧瓶冷至0℃并缓慢地加入H2O(50ml)。用CHCl3(250ml)稀释该混合物并使其分层。用H2O(3×50ml)、0.05N的NaOH(3×50ml)和H2O(2×50ml)萃取有机层，并用Na2SO4对其进行干燥。对该溶液进行过滤和浓缩。通过硅胶床过滤提纯该物料。用2-5％甲醇/CH2Cl2洗脱该产物。合并和浓缩所需要的馏分以后，得到14.95克(39.9％)的米黄色固体。该标题产物从温热的2-丙醇中重结晶得到11.94克产物。1H NMR(CDCl3)δ[2.99(S)，3.11(S)，3.13(S)，6H]，[3.53(S)，3.57(S)；4H]，[3.81(S)，3.84(S)，3.91(S)；4H]。
(b)N，N′-双[1，4，7-三-(叔-丁氧基羰基甲基)1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]-N，N′-二甲基乙二胺向实施例1(b)的氢溴酸盐(8.0克，13.4毫摩尔)在CHCl3(20ml)和THF(80ml)的溶液中加入1，1，3，3-四甲基胍(TMG，1.547克，13.4毫摩尔)。产生一种白色固体并将其过滤出，并用20％的CHCl3/THF(100ml)洗涤并标识为TMG·HBr。浓缩滤液成为透明的油状物并将其溶于N，N-二甲基甲酰胺(DMF，200ml)中，然后用例2(a)的双(溴代乙酰胺)(2.21克，6.7毫摩尔)和TMG(1.54克)处理。将该浅黄色溶液温度至60℃和在氮气保护下搅拌16小时。反应混合物冷至环境温度和在真空下除去DMF。将残留物收集在CHCl3(200ml)中再用1M的Na2CO3(3×40ml)洗涤。用CHCl3(50ml)反萃取合并的水层。先用0.8M的HCl(2×50ml)接着用脱离子H2O(2×50ml)萃取合并的CHCl3层。用CHCl3(50ml)洗涤该合并的HCl和H2O层。在锥形烧瓶中使该水层与CHCl3(200ml)混合，和用Na2CO3调节PH至9.5之间。将中和的混合物转移分液漏斗中使其分层。用CHCl3(2×100ml)萃取水层，将碱性CHCl3层合并和用H2O(2×50ml)洗涤。通过无水Na2SO4干燥有机层，并进行过滤和浓缩得到7.50克(93％)黄色油状的标题产物。1H NMR(CDCl3δ1.24(S，54H)，1.90～3.39(br m 67H)。13C NMR(CDCl3)δ27.7，27.8，34.9，45.7，48.3(br)，52.0(br)，554.，55.6，56.3，81.4，81.6，81.6，81.7，81.8，171.5，172.6，172.7。
(c)N，N′-双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]-N，N-二甲基乙二胺使实施例2(b)的二聚物(7.50克)在CH2Cl2(100ml)和三氟乙酸(TFA，60ml)中的溶液在环境温度下搅拌1小时。通过旋转蒸发除去挥发物产生一种深棕色的油状物。将残留物再溶于CH2Cl2(20ml)和三氟乙酸(15ml)(如前所述经1小时)。该过程重复七次以便完全除去全部的叔-丁基。结束用TFA处理之后，粗产物被浓缩、溶解于H2O(100 ml)和通过旋转蒸发被再浓缩。该H2O冲洗重复若干次。用0.1N乙酸洗脱产物的离子交换层析法(BiO Rad AG1-X8，乙酸盐形式)提纯该产物。合并和浓缩所需要的馏分产生2.36克(37％)的标题产物(即，当冷冻蒸干之后出现的白色固体)。1NMR(NaOD，D2O)δ2.0-3.7(br，m)。13C NMR(NaOD，D2O)δ34.5，35.4(br)，43.7，45.6，47.2，47.2，48.9，49.6，50.0，51.6(br)，52.5，55.1，56.0，57.3，59.1，63.3，173.4(br)，179.2，180.5，181.4。MS(FAB)；m/e 861(MH+，883(MNa+，917(M+NaCl-H)+，973[M+2 NaCl-2H)+]。
(d)N，N′-双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]-N，N-二甲基-乙二胺的双钆配合物将乙酸钆(1.53克)加入到实施例2(c)的二聚体螯合剂(1.88克，2.0毫摩尔)在脱离子水(40ml)的溶液中。在40℃下对该浅黄色的溶液搅拌1小时然后通过旋转蒸发(50℃)进行浓缩排除乙酸。残留物再溶于H2O(100ml)中，将该溶液温热到40℃。在环境温度和搅拌下使反应过夜。以0.01毫摩尔的增量加入乙酸钆直到观察到游离钆检验为阳性，然后用配位体处理该溶液以调节滴定度到0.1摩尔％过量配位体。该溶液被浓缩至干，并用2∶1的二乙基醚/CHCl3研制，从而得到米黄色固体状的标题产物(2.57克，98％)。
实施例3N，N′-双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]四氢喹喔啉及其钆配合物的合成(a)四氢喹喔啉双(氯乙酰胺)将氯乙酰氯(9.6ml，0.120摩尔)和CHCl3(100ml)加到带有磁力搅拌棒、回流冷凝管和加料漏斗的1升三颈圆底瓶中。该加料漏斗装入四氢喹喔啉(8.0克，0.0596摩尔)和三乙胺(20.8ml)在CHCl3(100ml)中的溶液。该烧瓶冷冻至0℃，并将胺缓慢地加到酰基氯中。结束加料之后，使该混合物温热到环境温度并搅拌1小时。然后将烧瓶冷至0℃并缓慢地加入H2O(50ml)。用CHCl3(250ml)稀释该混合物并使其分层。用H2O(50ml)、0.05N的NaOH(2×50ml)、H2O(50ml)、1N的HCl(3×50ml)和H2O(2×50ml)洗涤有机层，并通过无水Na2SO4干燥。过滤和浓缩该溶液成为棕色固体。该固体通过过滤收集、用2-丙醇(2×30ml)和二乙基醚(2×40ml)进行洗涤然后干燥从而产生该标题产物(4.41克，51.5％)。1H NMR(DMSO-db)δ3.89(S，4H)，4.01(S，4H)，7.25(S，2H)，7.65(br S，2H)。
(b)N，N′-双[1，4，7-三-(叔-丁氧基羰基-甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基-羰基]四氢喹喔啉将1，1，3，3-四甲基胍(TMG，1.547克，13.4毫摩尔)加到实施例1(b)的氢溴酸盐(8.0克，13.4毫摩尔)在CHCl3(20ml)和THF(80ml)中的溶液中。产生白色的固体并将其滤出，用20％的CHCl3/THF(100ml)洗涤并标识为TMG·HBr。浓缩该滤液成为透明的油状物，将该油状物溶于N，N-二甲基甲酰胺(DMF，250ml)和用实施例3(a)的双(氯乙酰胺)(1.928克，6.72毫摩尔)和TMG(1.547克)处理。将该浅黄色溶液温热到60℃并在氮气保护下对其搅拌大约16小时。将该反应混合物冷至环境温度并在真空下除去DMF。残留物收集在CHCl3(200ml)中再用1M的Na2CO3(3×40ml)洗涤。用CHCl3(50ml)反萃取合并的水层。用1M的HCl(2×50ml)接着用脱离子水(2×50ml)萃取该合并的CHCl3层。合并的HCl和H2O层用CHCl3(2×50ml)洗涤。在锥形烧瓶中使水层与CHCl3(250ml)混合，然后将PH调至9.5(Na2CO3)。将中和的混合物转移到分液漏斗中并使其分层。用CHCl3(2×50ml)萃取水层，和合并全部的CHCl3层并用盐水(2×40ml)洗涤。有机层被干燥(Na2SO4)、过滤、和浓缩，从而得到10.60克黄色油状物。该标题产物通过硅胶床被进-步净化和用10％的甲醇/CHCl3洗脱，产物为7.06克(84.6％)。1H NMR(CDCl3)δ1.30(S)，1.38(S)，1.41(S)，2.0～3.7(br m)，7.28(S)。
(c)N，N′-双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂十二烷-10-基-甲基羰基]四氢喹喔啉使例3(b)的二聚物(7.06克)在CH2Cl2(70ml)和三氟乙酸(TFA，60ml)中的溶液在环境温度下搅拌1小时。采用旋转蒸发除去挥发物产生一种深棕色的油状物。残留物被再溶于CH2Cl2(70ml)和三氟乙酸(60ml)中(如前所述经1小时)。该过程重复九次以便完全除去全部的叔-丁基。用TFA处理结束以后，浓缩该粗产物，溶于H2O(100ml)中，和再次采用旋转蒸发进行浓缩。该H2O冲洗重复若干次。通过使用0.1N的乙酸洗脱产物的离子交换色谱柱子(Bio RadAG1-X8，2酸盐形式)对产物进行提纯。需要的馏分被合并和浓缩，在冷冻蒸干之后给出3.26克白色固体。该固体用乙醇(50ml)研制、通过过滤收集、用二乙基醚洗涤和干燥，从而产生3.18克(48％)的标题产物。1H NMR(NaOD，D2O)δ[2.88(br S)，3.19(br S)，3.43(S)，3.53-3.68(m)；56H]，7.07(m，3H)，7.59(br S，1H)。
(d)N，N′-双[1，4，7-三(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]-四氢喹喔啉的双钆配合物将乙酸钆(1.9827克，96％理论值)加到例3(c)的二聚螯合剂(2.50克，2.53毫摩尔)在100ml脱离子H2O(100ml)中的溶液中。该透明溶液在40℃下搅拌1小时，然后采用旋转蒸发(50℃)浓缩除去乙酸。残留物再溶于H2O(100ml)中和该溶液被温热到40℃并使该反应在环境温度和搅拌下过夜。以0.5％(摩尔)的增量加入乙酸钆直至观察到对钆检验为阳性。然后用配位体处理该溶液调节滴定度到0.5摩尔％的过量配位体。该溶液被冷冻蒸干从而产生3.28克白色固体的标题产物。质谱分析结果(FAB)m/e 1217(MH+)。
实施例4N，N′-双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]乙二胺及其钆配合物的合成(a)乙二胺双(氯乙酰胺)将在CHCl3(40ml)中的氯乙酰基氯(7.96ml，0.10摩尔)滴加到乙二胺(3.0克，0.05摩尔)在冷至-15℃的CHCl3(50ml)中的溶液中。形成白色沉淀和该反应混合物在环境温度下搅拌过夜。16小时以后过滤反应混合物和用CHCl3(30ml)接着用水(100ml)洗涤该白色固体。CHCl3层用水(2×25ml)洗、用Na2SO4干燥后过滤。在真空下被干燥以后，从乙醇中重结晶该白色固体并进行热过滤，从而得到透明的滤液(静置以后从其中结晶出产物)。通过过滤收集固体物和用异丙醇(20ml)洗涤。将得自重结晶的母液与CHCl3层合并和浓缩得到一种白色的固体，该固体由乙醇重结晶然后用异丙醇洗。制得标题产物是白色固体。1H NMR(CDCl3)δ7.05(br 2H)，4.04(S，4H)，3.49(S，4H)。13C NMR(DMSO-d6)δ166.2，42.7，38.5。
(b)N，N′-双[1，4，7-三-(叔-丁氧基羰基-甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基-乙二胺将例1(b)的氢溴酸盐(4.7克，7.9毫摩尔)溶于20％CHCl3/THF(50ml)中。并向该溶液中添加TMG(0.99ml，7.9毫摩尔)并由于TMG·HBr沉淀而使该溶液迅速地变为混浊。搅拌15分钟以后，该溶液被过滤和滤液被浓缩成黄色油状物。该油状物收集在THF(80ml)中然后转移到三颈圆底烧瓶中。然后将NaI(590ml，3.9毫摩尔)、TMG(0.99ml，7.9毫摩尔)、和最后例4(a)的双氯乙酰胺(837ml，3.93毫摩尔)装入该烧瓶中。该反应混合物在N2保护下加热到68℃。16小时以后，过滤该反应混合物并将滤液浓缩到胶质的固体。将残留物收集在CH2Cl2中，用1.0N的NaCO3(3×50ml)洗涤。水相用CH3Cl2反萃取。合并有机部分和用1M的HCl(1×80ml)萃取。然后用CH2Cl2洗涤水相并将水相的PH值调至9(用Na2CO3)。然后用CH2Cl2(1×200ml、2×100ml)萃取水层和用水(2×75ml)洗涤CH2Cl2层，进行干燥(MgSO4)、和进行过滤。在真空下浓缩和干燥后产生3.6克(79％)淡黄色固体的标题化合物。1H NMR(CDCl3)δ3.34-2.00(br)谱带，57H)，1.44(br S，54M)。
(c)N，N′-双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基-乙二胺将例4(b)的乙二胺二聚物(6.7克，5.7毫摩尔)溶于CH2Cl2(40ml)中和加入1∶1的TFA/CH2Cl2(20ml)溶液。将得到的混合物搅拌1小时然后进行浓缩。该程序重复8次以便完全去保护。最后去保护之后，浓缩该溶液和用水(3×25ml)冲洗后产生6.2克棕色固体。该固体溶于水(15ml)中，用3N的LioH将PH调至10.9，并将该溶液装到AG1-X8离子交换树脂(乙酸盐形式)柱子中。该柱床用水(1升)洗涤，和用0.1N的乙酸从柱中洗脱二聚物同时合并所需要的馏分并对其进行浓缩，从而产生2.5克(51％)的淡黄色固体标题产物。1H NMR(D2O)δ3.62-2.98(br谱带)。
(d)N，N′-双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]乙二胺的双钆配合物将例4(c)的二聚螯合剂(2.12克，2.32毫摩尔)溶于水(50ml)中并加入乙酸钆(1.81克，2.25毫摩尔)。在环境温度下对该混合物搅拌1.5小时，浓缩该溶液，和将残留物收集在水(50ml)中。经另外1.5小时后，该溶液给出阳性二甲酚橙试验结果。因此该溶液被浓缩和用水(1×20ml)冲洗。残留物被收集在水(50ml)中并使其在环境温度下搅拌过夜。搅拌16小时以后，用水冲洗该溶液以便除去所形成的乙酸。按下列方式另加配位体，即，按21mg(0.07毫摩尔)一份分批添加直至二甲酚橙试验给出阳性(紫红)颜色，加入最后一份21mg的配位体和在40℃下搅拌2小时该溶液，进行二甲酚橙试验给出阴性结果。然后浓缩该溶液产生淡黄色固体。将该固体溶于温水(15ml)中再向其中加入2∶1的丙酮/乙醇溶液(85ml)从中沉淀出白色固体。过滤收集该固体并用2∶1的丙酮/乙醇溶液(200ml)洗涤接着用丙酮(30ml)洗涤，然后在真空箱内(35℃)干燥3.5小时，产生出2.4克白色固体的标题产物。MS(FAB)m/e 1143.2(MH+)，对C34H54Gd2N10O14·3.4H2O进行分析，计算的结果为C，29.53；H，5.89；Gd，22.74；N，10.13。实测值为C，29.47；H，5.59；Gd，22.54；N，9.81。
实施例5
N，N′-双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]高哌嗪及其钆配合物的合成(a)高哌嗪双(氯乙酰胺)高哌嗪(10克；100毫摩尔)溶于氯仿(150ml)中和向该混合物中加入三乙胺(28ml；200毫摩尔)。将该溶液冷至-30℃在氮气保护下经1小时加入氯乙酰氯(17ml，213毫摩尔)。在-30℃下对该溶液搅拌1小时，在0℃2小时和在环境温度下过夜。该溶液用水(4×50ml)洗，经无水MgSO4干燥、过滤和浓缩。油状残留物用硅胶色谱柱(5％甲醇在氯仿中)提纯，从而产生一种延长放置时间固化的油状标题产物(10.3克；41％)。1H NMR(CDCl3)4.04(m，4H)，3.62(m，8H)，和1.94(m，2H)。
(b)N，N′-双[1，4，7-三-(叔-丁氧基羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]高哌嗪将例5(a)的双(氯乙酰胺)(1.7克，6.72毫摩尔)、DO3A-三-叔-丁基酯(8克，13.43毫摩尔)和四甲基胍(2.6ml，20.75毫摩尔)在乙腈(300ml)中的溶液在氮气保护中60℃下加热25小时。在减压下除去溶剂和残留物溶于氯仿(60ml)中。该溶液用1M的碳酸钠(2×50ml)和水(2×50ml)洗涤，和用1M的HCl(4×50ml)接着用水(2×50ml)萃取。合并该水萃取物和用固体碳酸钠碱化。分离出的油状粗产品用氯仿(3×100ml)萃取、经无水硫酸镁干燥、过滤和浓缩，从而得到黄色固体状的粗标题产物(9.77克)。1H NMR(CDCl3)3.44-2.45(m，56H)，1.84(S，2H)，1.42(S，18H)，1.40(S，36H)。
(c)N，N′-双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]高哌嗪用三氟乙酸(30ml)处理例5(b)粗的叔-丁基酯(9.77克)在CH2Cl2(30ml)中的溶液，和在环境温度下对该混合物搅拌1小时。浓缩该溶液并将该过程重复七次。在最后解除保护之后，将得到的油状残留物(10.5克)溶解在丙酮(30ml)中再用氯仿进行沉淀。过滤和在真空下进行干燥从而制备出黄色固体(8.33克)。将该固体溶解于水(20ml)中和用3.0N的LiOH调节该溶液的PH到11.0。将该溶液装入到AG1-X8离子交换柱(乙酸盐形式)和用水(1升)洗该柱床，用0.1N的乙酸洗脱所需要的二聚物同时合并所需要的馏分并进行浓缩。产物冷冻干燥制得3.8克(54％)的黄色固体标题产物。1HNMR(D2O)δ3.63-2.74(br谱带，56H)，1.6(br，S，2H)。
(d)N，N′-双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]高哌嗪的双钆配合物将乙酸钆(2.52克，6.30毫摩尔)加到溶于水(60ml)中的例5(c)的二聚螯合剂(3.11克，3.26毫摩尔)中。该溶液温热到40℃1小时，然后进行浓缩除去所形成的乙酸。再加入水(60ml)，对溶液搅拌1小时，重复除乙酸的过程。然后将固体收集在水(60ml)中并在环境温度下搅拌过夜。该溶液给出弱的阳性二甲酚橙试验结果，因此加入配位体(31mg，0.07毫摩尔)。在40℃下反应1.5小时后，反应混合物给出一个阴性的二甲酚橙试验结果。浓缩该溶液然后将其溶于乙醇中。加入丙酮和通过过滤收集沉淀的配合物。该固体被收集在丙酮中并搅拌1小时，然后通过过滤进行收集。该固体在真空箱(35℃)内干燥两小时制得3.2克(76％)白色细粉末状的标题产物。MS(FAB)m/e 1183.3(MH+)。对C37H58Gd2N10O14·12.3H2O·0.72丙酮进行分析，计算值为C，32.55；H，6.06；Gd，21.77；N，9.69。实测值C，32.92；H，5.69；Gd，21.47；N，9.91。
实施例6N，N′-双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]-2，2′-(亚乙二氧基)二乙基胺及其钆配合物的合成(a)2，2′-(亚乙二氧基)二乙基胺双(氯乙酰胺)将Na2CO3(14.2克，0.135摩尔)加到2，2′(亚乙二氧基)二乙基胺(10.0克，0.0675摩尔)在CH2Cl2(190ml)中的溶液中。得到的混合物于冰浴中冷却并在N2气流保护下经25分钟向其中滴加溶于CH2Cl2中的氯乙酰氯(10.7ml，0.135摩尔)。在完成滴加时移去冰浴并在环境温度下对该混合物搅拌2小时。然后过滤该反应混合物和用水(150ml)、饱和NaHCO3(150ml)、和最后的水(150ml)洗涤该滤液。有机相被干燥(通过MgSO4)、过滤和浓缩从而产生一种当在真空下放置时固化的黄色油状物。该固体用1∶1的乙酸乙酯/己烷的混合物(150ml)进行研制。过滤收集白色固体和在真空箱(50℃)中干燥6小时制备出6.9克(34％)的标题产物。1H NMR(CDCl3)δ6.97(brS，2H)，4.03(S，4H)，3.60(S，4H)，3.56(变形t，4H)，3.50(t，4H)；13C NMR(CDCl)δ165.9，70.1，69.1，42.4，39.3。
(b)N，N′-双[1，4，7-三-(叔-丁氧基羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]-2，2′-(亚乙二氧基)二乙基胺将例1(b)的氢溴酸盐(19.8克，33.2毫摩尔)溶于20％的CHCl3/THF(250ml)中。将TMG(4.16ml，33.2毫摩尔)加到该溶液中，该溶液因TMG·HBr沉淀而迅速地变为混浊。搅拌20分钟后，过滤该溶液并浓缩该滤液成为深黄色油状物。将残留物收集在THF(100ml)中并转移到1升烧瓶中然后向烧瓶中投入NaI(2.48克，16.6毫摩尔)、TMG(4.16ml，33.2毫摩尔)、和例6(a)的最后的双(氯乙酰胺)(5.0克，16.6毫摩尔)。另外再加入THF(150ml)，该系统放置在N2气流下，并将该反应混合物加热到65℃。四天之后，过滤反应混合物，和浓缩滤液成为微红色的固体。将该固体收集在CH2Cl2(110ml)和用水(3×100ml)洗。有机部分被干燥(MgSO4)并对其进行过滤和浓缩制得22.14克(114％)的标题产物，该产物是粘性的黄色固体并对其盐不作分析。1H NMR(CDCl3)δ3.39-2.06(br谱带，62H)，1.25(br S，54H)。
(c)N，N′-双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]-2，2′-(亚乙二氧基)二乙基胺将例6(b)的粗产二聚物(22.0克，18.7毫摩尔)溶于CH2Cl2(25ml)。将TFA(25ml)和CH2Cl2(10ml)的混合物加到该溶液中。在环境温度下搅拌2小时之后，浓缩该溶液。该程序重复七次以便完全解除保护。结束保护之后，浓缩该溶液并用水(3×40ml)冲洗。将该微红的半固体物然后溶于水(30ml)和用3.0N的NH4OH将其PH调至2.3。将该溶液装入到AG50-X8离子交换树脂(H+形式)柱子中并用水(1.8升)洗该柱床。用0.5N的NH4OH从柱子中洗脱该二聚物，同时合并所需要的馏份并进行浓缩，制得9.8克(57％)的黄色固体状标题产物，1H NMR(D2O)δ3.61-2.92(br谱带)。MS(FAB)m/e921.4(MH+)。
(d)N，N′-双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]-2，2′-(亚乙二氧基)二乙基胺的双钆配合物向例6(c)的DO3A二聚物(5.90克，5.94毫摩尔)在水(50ml)中的溶液中加入乙酸钆(3.61克，8.91毫摩尔)，和将该反应混合物温热到40℃历时1.5小时，在此时间内二甲酚橙试验呈阴性。将乙酸钆(240mg，0.594毫摩尔)按增量法加入直至达到二甲酚橙试验呈阳性(紫色)。然后加入配位体以达到二甲酚橙试验呈阴性。减少该溶液的体积并冷冻干燥得到7.58克的粗制配合物。通过使用反相C18柱子(采用2％的甲醇/水作为流动相)的HPLC提纯该粗制的配合物。MS(FAB)m/e 1231.0(MH+)分析对C38H62Gd2N10O16·7.65H2O计算值为C，33.38；H，5.70；Gd，23.00；N，10.24。实测值C，33.48；H，5.79；Gd，22.75；N，10.50。
实施例7N，N′-双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]-N，N′-双(2，3-二羟丙基)-乙二胺及其钆配合物的合成(a)1，2，5，6-Di-异亚丙基-D-甘露糖醇将D-甘露糖醇(250克，1.37摩尔)加到在1.5升冷至0℃的丙酮中的ZnCl2(411克，3.01摩尔)的溶液中，和在环境温度下对该混合物搅拌5小时。过滤出固体并将滤液倾注到二乙基醚(1.8升)和激烈起泡的碳酸钾(470克，3.4摩尔)的溶液中。对该溶液搅拌一小时。过滤出白色沉淀和干燥(K2CO3)该滤液，和浓缩剩下的白色固体，该固体从n-丁基醚中重结晶产生160克(50％)的白色针状标题产物。1H NMR(CDCl3)δ4.2(m，4H)，4.0(t，2H)，3.7(d，2H)，2.7(S，2H)，1.4(d，12H)。
(b)异亚丙基-甘油醛将例7(a)的甘露糖醇衍生物(81克，0.311摩尔)悬浮在CH2Cl2(1.1升)和饱和NaHCO3中，和在环境温度下进行搅拌。将高碘酸钠(100克，0.47摩尔)分四份经20分钟加入，和在0℃下对该溶液激烈搅拌3小时。滗析出溶剂和在CH2Cl2中搅拌剩下的固体然后过滤除去过剩的固体。合并两部分有机部分并在真空下浓缩。得到的油在减压下蒸馏从而产生一种透明的粘稠的油状标题产物。其产率为59克(75％)。1H NMR(CDCl3)δ4.3(t，1H)，3.9(m，2H)，1.4(d，6H)。
(c)N，N′-双(2，3-二羟丙基)乙二胺双丙酮化合物将乙二胺(13.2克，0.22摩尔)溶于甲醇(150ml)中和用1∶1的HCl/甲醇混合物调该溶液的PH至7。用冰浴冷冻该溶液，将例7(b)的异亚丙基-甘油醛(59克，0.45摩尔)加入，接着滴加NaCNBH3(28.3克，0.45摩尔)。该反应混合物在25℃和N2气下搅拌72小时。然后用HCl/甲醇调低溶液的PH至3和在真空下汽提除去溶剂。固体物被收集在水中并用二乙基醚(3×200ml)进行萃取。将水相的PH提高到11再用二乙基醚4×200ml萃取。将该醚洗物合并、干燥(MgSO4和浓缩成黄色油状物。通过快速色谱分离标题产物。(5％甲醇/CHCl3)。得到37克(58％)的产物。1H NMR(CDCl3)δ4.1(m，4H)，3.3(m，2H)，2.6(m，8H)，1.4(d，12H)。
(d)N，N′-双(2，3-二羟丙基)乙二胺双丙酮化合物双氯乙酰胺将例7(c)的化合物(37克，0.13摩尔)与三乙基胺(25.96克，0.25摩尔)在CH2Cl2(300ml)中混合。在N2保护下和0℃温度下滴加氯乙酰基氯(28.9克，0.25摩尔)。当反应混合物回复到环境温度时观察白色沉淀的颜色变化。24小时以后，加入H2O(150ml)，分离有机层，用水(3×100ml)洗涤、用MgSO4干燥和进行浓缩成暗色的粘性油状物。用快速色谱分离(10％甲醇/CHCl3)得到标题产物23克(41％)。MS(FAB)m/e 442(MH+)。
(e)N，N′-双[1，4，7-三-(叔-丁氧基羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]N，N′-双(2，3-二羟丙基)-乙二胺双丙酮化合物将例1(b)的氢溴酸盐(12克，0.02摩尔)和例7(d)的化合物(4.5克，0.01摩尔)溶于CH3CN(300ml)和四甲基胍(7.6ml，0.61摩尔)中。反应混合物被加热到60℃和在N2气下搅拌6天。汽提除去溶剂将得到的暗色油状物收集在CHCl3中和用水(3×100ml)萃取、用MgSO4干燥和浓缩，得到12克(80％)的标题产物。MS(FAB)m/e1398(MH+。
(f)N，N′-双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]N，N′-双(2，3-二羟丙基)乙二胺将例7(e)的二聚物溶于CHCl3(175ml)中和滴加三氟乙酸(175ml)。在N2气保护和环境温度下对反应混合物搅拌1小时，然后在真空下浓缩到暗色油状物。重复进行十次酸处理除去全部叔丁基和丙酮化合物。汽提除去溶剂和借助于制备的HPLC(Supelco活化C18反相柱，3％甲醇流动相)纯化标题产物。产率为9克(85％)；MS(FAB)m/e 982(MH+)。
(g)N，N′-双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]-N，N′-双(2，3-二羟丙基)-乙二胺的钆配合物将例7(f)的二聚螯合剂(10克，10.2毫摩尔)溶于水(175ml)中。加入三乙酸钆(5.45克，0.016摩尔，理论的化学计量的80％)和用NH4OH调节PH至7。在50℃下对反应混合物搅拌2小时。按5摩尔％增量加入另外的三乙酸钆直至对钆的二甲酚橙试验是阳性的。对该反应物再搅拌24小时并重复二甲酚橙试验，给出阳性结果。用制备的HPLC(Supelco活化C18反相柱，100％H2O流动相)达到对标题产物的提纯，产率为(500mg，5％)MS(FAB)m/e 1290(MH+)对C40H66Gd2N10O18ω3H2O分析计算值c，35.76；H，5.4；Gd，23.36；N，10.43；实测值C，35.3；H，5.59；Gd，23.17；N，10.9。
实施例8N，N′-双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]-N，N′-双(2，3-羟乙基)乙二胺及其钆配合物的合成(a)双(BOC)-双(q-羟乙基)乙二胺将N，N′-双(羟乙基)乙二胺(2克，13.5毫摩尔)溶于甲醇中和用重碳酸2-叔-丁酯(6.0克，27.5毫摩尔)处理该溶液。在N2气和环境温度下对该溶液搅拌9小时并进行浓缩。用石油醚洗该残留物并 真空干燥得到无色的固体状标题产物(4.48克，95.3％)。1HNMR(CDCl3)δ1.42(S，18H)，3.44-3.35(m，8H)，3.44(S)，3.7(m，4H)，4.89(br，S，2H)。
(b)双(BOC)-双(2-苄氧乙基)乙二胺在氮气层下用四氢呋喃洗涤氢化钠(0.75克，25毫摩尔)的80％矿物油悬浮液，再悬浮于四氢呋喃(25ml)中。将苄基溴(20ml，169毫摩尔)和例8(a)的二胺(4.37克，12.54毫摩尔)连续加入。接着激烈地引发反应，在环境温度和N2气下对该悬浮液搅拌过夜、在真空下浓缩该溶液并在40℃真空下蒸馏除去过剩的苄基溴，含有大约10％苄基溴的残留物在真空下被干燥，产生黄色固体状的标题产物(7.18克，108％)。1H NMR(CDCl3)δ1.39(S，9H)，1.42(S，9H)，3.38-3.66(m，10H)，4.49(S，4H)，7.29(m，10H)。
(c)双(2-苄氧基乙基)乙二胺将例8(b)的二胺(7.18克)溶于CH2Cl2(40ml)中和冷至0℃。加入三氟乙酸(35ml)然后在环境温度下对溶液搅拌2小时。浓缩以后，标题产物用石油醚洗涤和在真空下干燥，产物为7.2克(9 3％)。1HNMR(CDCl3)δ7.27(m，10H)，4.46(S，4H)，3.65(t，4H)，3.44(s，4H)，3.11(t，4H)。
(d)双(氯乙酰基)-双(2-苄氧基乙基)-乙二胺将例8(c)的化合物(6.8克，20.75毫摩尔)和三乙基胺(5.0ml，41.5毫摩尔)在CH2Cl2(250ml)中的溶液在氮气下冷至0℃并在搅拌的同时滴加入氯乙酰基氯(3.3ml，41.5毫摩尔)。在环境温度下对该溶液搅拌24小时再用水(7×20ml)洗、用MgSO4干燥和浓缩。通过用硅胶(乙醚洗脱)的柱上色谱法提纯该粗制的标题产物得到2.9克(29％)。1H NMR(CDCl3)δ7.28(m，10H)，44.4(m，4H)，4.21(d，4H)，3.65-3.35(S)；3.35(m，12H)。
(e)N，N′-双[1，4，7-三-(叔-丁氧基羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]双-(2-苄氧基乙基)-乙二胺将例8(d)的二胺(2.94克，6.1毫摩尔)、例1(b)的氢溴酸盐(7.27克，12.2毫摩尔)、碘化钠(0.9克，6.1毫摩尔)和四甲基胍(2.3ml，18.3毫摩尔)在乙腈(130ml)中的溶液在氮气和60℃下加热19小时。在真空下除去溶剂，残留物再溶于CH2Cl2(150ml)中，用水(100ml)、1M的Na2CO3(2×100ml)和水(100ml)洗涤。有机层用1M的HCl(4×100ml)和水(100ml)萃取。合并的水层用固体NaCO3碱化并用CH2Cl2(4×100ml)萃取。用Na2SO4干燥有机层并进行浓缩，得到棕色固体状粗的标题产物(1l克，62％)。1H NMR(CDCl3δ7.28(m，10H)，4.45(m，8H)，3.89-2.58(m，60H)，1.45(S，18H)，1.32(S，32H)。
(f)N，N′-双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]双(苄氧基乙基)乙二胺将例8(e)的粗制二聚物(11克)溶于CH2Cl2(50ml)中用三氟乙酸(40ml)处理。该混合物在环境温度下搅拌1小时并进行浓缩。该过程重复七次。在最后解除保护以后该产物用CH2Cl2(3×15ml)和水(3×15ml)冲洗，并通过用BiORad AG1 X-8树脂(100-200目，乙酸盐形式)和用0.1M乙酸洗脱的离子交换色谱法进行提纯。进一步纯化的有效方法是通过加入丙酮使产物从甲醇中沉淀的方法，当标题产物被分离出时是一种黄色固体物(4.08g；47％)。1H NMR(D2O)δ7.15(S，10H)，4.30(m，4H)，3.60(S)，3.60-2.87(m，60H)。
(g)N，N′-双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]双(2-羟乙基)乙二胺将例8(f)的二聚物(4.05克，3.68毫摩尔)溶于水(25ml)和冰醋酸(15ml)的混合物中并用Pearlman′s催化剂(2克)处理，并在52psi压力下用帕尔(parr)装置对该混合物进行氢化直到对氢的摄取终止。然后该溶液被过滤和浓缩。残留物溶于甲醇(50ml)中并通过加入丙酮(100ml)使其沉淀。再次重复该过程和在真空下干燥淡黄色固体状的标题产物。产率为3.07克(88.6％)。1H NMR(D2O)δ3.59-2.93(m)。13C NMR(D2O)δ177.05；171.74；171.4；169.87；169.52；58.52；58.35；56.14；55.45；55.28；55.04；52.26；52.26；50.97；50.38；49.81；48.85；48.59；47.84；44.33；43.68；42.97；38.68；37.96；29.85。
(h)N，N′-双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]双(2-羟乙基)乙二胺的双钆配合物将例8(g)的二聚螯合剂(3.0克，3.26毫摩尔)溶于水(30ml)中和加入乙酸钆(2.38克，5.86毫摩尔)。该溶液在环境温度下被搅拌2小时，在40℃下3小时。然后将其浓缩，用水冲洗和再溶于水。该溶液给出阳性的二甲酚橙试验结果。添加配位体(以1重量％的增量)接着在40℃下加热1小时，该过程连续进行直至该溶液给出阴性的二甲酚橙试验结果。然后该溶液被浓缩并用水(2×20ml)冲洗。进一步的净化是通过从甲醇/丙酮溶剂体系(X6)中沉淀和通过BiORadAG1-X8树脂(乙酸盐形)产生的标题产物为黄色固体(3.13克，78％)MS(FAB)m/e1230(MH+)。为了毒性试验研究目的的最后提纯是在通过半制备的HPLC，在C18柱子上进行。对于C38H62Gd2N10O16·13.1H2O的元素分析，计算值为C 31.15％，H 6.07％，Gd21.46％，N 9.56％；实测值C 31.27％，H 5.61％，Gd 21.0％，N 9.56％。
实施例9N，N′-双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]-1-(N-甲基葡糖胺羰基)-乙二胺及其双钆配合物的合成(a)N-BOC-N-甲基葡糖胺将N-甲基葡糖胺(4.0克，20.49毫摩尔)和重碳酸2-叔-丁酯(4.48克，20.51毫摩尔)溶于甲醇(40ml)中，在氮气下对该溶液搅拌24小时。浓缩和用石油醚洗涤，产生的标题产物是无色的固体(6.48克，100％)。1H NMR(D2O)δ3.59-3.38(m，6H)，3.1(S，2H)，2.67(br，3H)，1.21(S，9H)。
(b)N-BOC-N-甲基-五-(O-苄基)葡糖胺用四氢呋喃(20ml)在氮气下洗涤氢化钠(1.5克，50毫摩尔)的80％悬浮液。加入苄基溴(17.8ml，150毫摩尔)和四氢呋喃(30ml)接着加入例9(a)的N-BOC-N-甲基葡糖胺(2.95克，10毫摩尔)。该混合物在环境温度和氮气下搅拌过夜。该反应在搅拌下通过逐渐加水(30ml)被急冷。分出有机层并用CH2Cl2(2×30ml)萃取水层。合开的有机萃取物用水洗，用MgSO4干燥和被浓缩得到黄色油状物，在浴温100℃和真空条件下蒸馏从其中除去过剩的苄基溴。制得粗的标题产物是粘性的黄色固体(7克，94％)。1H NMR(CDCl3)δ7.38(m，25H)，4.79-4.44(m，10H)，4.04-3.76(m，6H)，3.49(m，2H)，2.96(S)，2.78(d，3H)，1.48-1.44(d，9H)。13C NMR(CDCl3)155.72；138.53(m)；127.68(m)；79.0-76.49(m)；73.93-69.60(m)；49.96；35.94；28.41。
(c)N-甲基-五-(O-苄基)葡糖胺将例9(b)的葡糖胺粗产品(7.02克，9.43毫摩尔)溶于CH2Cl2(25ml)中并于冰浴中冷冻该溶液。加入三氟乙酸(40ml)，将该混合物在环境温度不搅拌2小时。将该溶液浓缩，再重复去保护过程。该溶液用CH2Cl2(2×15ml)冲洗，用饱和NaHCO3(30ml)洗涤、水(30ml)洗涤、用Na2SO4干燥，并进行浓缩，得到的标题产物是棕色的油状物。该棕色油状产物通过硅胶色谱法被提纯，使用含5％甲醇的氯仿作为洗脱剂。产物为5.55克(91％)。1H NMR(CDCl3δ7.33(m，25H)，4.8-4.41(m，10H)，4.06-3.61(m，6H)3.03-2.71(m，2H)，2.41(S，3H)。13C NMR(CDCl3δ137.97(m)；128.25；78.85-69.55(m)；50.41；39.94。
(d)N，N-双(BOC)-2，3-二氨基丙酸用三乙基胺(10.2ml，73毫摩尔)、二异丙基乙基胺(5ml)和重碳酸2-叔-丁酯(16.72克，67.6毫摩尔)处理二氨基丙酸盐酸化物(5.13克，36.5毫摩尔)在乙醇(70ml)和甲醇(20ml)的混合物中的悬浮液。该混合物在环境温度下搅拌过夜和在氮气下回流7小时。将该溶液过滤和浓缩。残留物用石油醚(3×20ml)洗涤、用氯仿(150ml)处理，并将混合物冷却到0℃。加入1M的H2SO4(150ml)，混合物于0℃下搅拌15分钟。除去水层，用氯仿(2×30ml)萃取。合并的有机层用水洗、用Na2SO4干燥和浓缩从而得到标题产物为无色固体(9.57g；86.3％)。1H NMR(CDCl3)δ7.34(br，1H)，6.25-5.19(br，2H)，4.3(br，1H)，3.52(m，2H)，1.42(S，18H)。13C NMR(CDCl3δ173.32；54.69；42.22；28.29。
(e)N，N′-双(BOC)-(N-甲基-五-O-苄基-葡糖胺羰基)乙二胺将例9(d)的丙酸(2.24克，7.37毫摩尔)、二环己基碳化二亚胺(1.52克，7.37毫摩尔)、例9(c)的葡糖胺(4.76毫克，7.37毫摩尔)和二甲基氨基吡啶(0.09毫克，0.74毫摩尔)在CH2Cl2(50ml)中的混合物在环境温度和氮气下搅拌过夜。将该溶液过滤、用水洗、用Na2SO4干燥和浓缩，得到棕色油。通过硅胶柱色谱(氯仿洗脱剂)进行提纯，得到标题产物为6.19克(90％)。1H NMR(CDCl3)δ7.32(m，25H)，4.81-4.65(m，10H)，4.04-3.75(m，4H)，1.45(d，18H)。13C NMR(CDCl3)δ170.17，169.92，155.8，155.2，138.21，127.76，79.46-76.49(m)，74.30-69.21(m)，50.78-48.65(m)，42.59，36.31，28.15，28.1，25.46，24.81。
(f)N-甲基-五-(O-苄基)葡糖胺-羰基乙二胺将例9(e)的乙二胺(5克)溶于CH2Cl2(60ml)中并将该溶液冷至0℃。加入三氟乙酸(60ml)，该溶液在环境温度下搅拌2小时。将溶液浓缩并再重复该过程。浓缩以后，残留物用CH2Cl2(3×15ml)冲洗、溶于CHCl3中，用饱和NaHCO3(2×30ml)和水洗然后用MgSO4干燥。浓缩以后得到棕色油状的标题产物(4.72克)。1H NMR(CDCl3)δ7.3(m，25H)，4.76-4.25(M，11H)，3.96-3.41(m，10H)，2.94-2.52(m，3H)。13C NMR(CDCl3δ138.62，127.7，78.89-76.5(m)，74.63-69.55(m)，53.62-46.0(m)，39.62-24.90。MS(FAB)m/e732.6(MH+)。
(g)N-甲基-五(O-苄基)葡糖胺羰基-乙二胺-双氯乙酰胺将例9(f)的乙二胺(3.9克，5.33毫摩尔)和三乙基胺(1.5ml，10.7毫摩尔)溶于氯仿(50ml)中并将溶液在氮气下冷至0℃。缓慢地加入氯乙酰氯(1.2克，10.6毫摩尔)。添加完后将溶液温热到室温并搅拌过夜。该溶液用水(3×20ml)洗、用MgSO4干燥和浓缩。残留物硅胶色谱提纯，用甲醇/氯仿溶剂混合物(0-5％)洗脱，得到标题产物3.82克(81％)。1H NMR(CDCl3)δ7.30(m，25H)，4.78-4.40(m，10H)，4.30(m，1H)，4.01-3.19(m，14H)，2.94-2.51(m，3H)。13C NMR(CDCl3)δ168.85-165.55(m)，137.98-137.5(m)，127.86-126.74(m)，78.29-75.55(m)，74.09-71.38(m)，68.94-68.72(m)，49.08-48.64(m)，42.14-40.99(m)，36.5；35.8，33.76-33.1，25.07，24.41。MS(FAB)m/e 884.4(MH+)。
(h)N，N′-双[1，4，7-三-(叔-丁氧基羰基-甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]-N-甲基-五-(O-苄基)葡糖胺-羰基-乙二胺将实施例1(b)的氢溴酸盐(5.12克，8.6毫摩尔)和双(氯乙酰胺)(例9(g)的)(3.8克，4.3毫摩尔)溶于CH3CN(100ml)中然后加入四甲基胍(1.62ml，12.9毫摩尔)。该溶液在60℃和氮气下加热25小时。浓缩以后残留物收集在氯仿中再用水洗和用MgSO4干燥。随着浓缩得到粗制的标题产物是粘稠的黄色物料(9.08克)。1H NMR(CDCl3δ7.22(m，25H)，4.70-4.32(m，11H)，4.00-3.67(m，6H)，3.38-2.49(m，55H)，1.39-1.35(m，54H)。13C NMR(CDCl3)δ174.27-169.56(m)，138.5-136.6(m)，132.49-127.11(m)，81.06-80.16(m)，78.62-76.49(m)，73.62-69.37(m)，57.62-47.28(m)，36.9；27.97。MS(FAB)m/e1842.1(MH+。
(i)N，N′-双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]-N-甲基-五-(O-苄基)葡糖胺-羰基乙二胺将例9(h)的二聚物(7.9克，4.29毫摩尔)溶于二氯甲烷(80ml)中并冷至0℃。加入三氟乙酸(80ml)和在室温下对该溶液搅拌1小时。溶缩该溶液并重复该过程9次。最后解除保护后，溶液被浓缩和用CH2Cl2(4×20ml)和水(4×20ml)冲洗。在真空下干燥得到粗制的标题产物(10.9克)。1H NMR(D2O)δ6.53(br，25H)，4.08-2.37(m，72H)。13C NMR(D2O)δ126.33，52.33，51.05，50.13，47.27，45.68，40.27。MS(FAB)m/e 1504.5(MH+。
(i)N，N′-双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]-1-(N-甲基-葡糖胺羰基)-乙二胺用冰醋酸(5ml)和Pearlman′s催化剂(0.5克)处理在水(20ml)中的例9(i)的二聚物(0.86克，0.75摩尔)的溶液。该混合物在帕尔氢化装置中用氢气在53psi的压力下被氢化直到再也观察不到氢的摄取。该溶液被过滤、浓缩和用水冲洗。残留物通过使用BiORadAG1-X8树脂(100～200目，乙酸盐形)，使用乙酸作为洗脱剂(0.05-0.2M)的离子交换色谱提纯，制得0.42克(70％)的标题产物是淡黄色固体1H NMR(D2O)δ3.8-2.66(m)。13C NMR(D2O)δ175.17，179.46，172.17-170.77，72.22-70.61，63.31， 56.87-48.77，40.59-35.18。MS(FAB)m/e 1054.6(MH+)。
(k)N，N′-双[1，4，7-三-(羧基-甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-甲基羰基]-1-(N-甲基葡糖胺羰基)乙二胺的双钆配合物的合成向例9(j)的二聚螯合剂(0.94克，0.89毫摩尔)在水(25ml)中的溶液添加乙酸钆(0.47克)并在40℃下对该溶液搅拌过夜。将其浓缩和用水反复冲洗该溶液直到PH为5.2。对游离钆的二甲酚橙试验呈阴性。以1重量％的增量再加入乙酸钆，该溶液在40℃下加热1小时直到反应混合物对钆的二甲酚橙试验呈阳性。该溶液被过滤、浓缩和用水冲洗。该粗制的标题产物用C18柱半 制备的HPLC提纯，2％甲醇水洗脱，接着用丙酮从甲醇溶液中沉淀。从而制得0.78克(52％)产物。MS(FAB)m/e 1364.3(MH+)。
实施例10双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基]-2-氧代-3-氮杂-戊烷及其钆和镝配合物的合成(a)3-氮杂-4-氧代-1，5-二溴戊烷将氢溴酸溴乙基胺(6.15克，30毫摩尔)悬浮在氯仿(40ml)中并用二异丙基乙基胺(5.2ml，60毫摩尔)处理，该溶液于干冰丙酮浴中冷冻并在氮气下将溴乙酰溴化物(2.6ml，30毫摩尔)在氯仿(10ml)中的溶液滴加进去。添加完成以后该溶液被温热到环境温度并搅拌过夜。该溶液连续地用水(2×30ml)、1M的乙酸(2×30ml)、水(30ml)、1M的NaOH(2×30ml)和水(2×30ml)洗涤。在无水Na2SO4上干燥接着通过缩得到无色固体的粗产品(4.94克，66％)。从氯仿中重结晶得到纯的标题产物(1.33克，18.1％)1H NMR(CDCl3)δ6.84(br，1H)，3.91(S，2H)，3.72(q，2H)，3.5(t，2H)。13C NMR(CDCl3)δ166.08，41.54，31.11，28.67。
(b)双[1，4，7-三-(叔-丁氧基羰基甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基-2-氧化-3-氮杂-戊烷将例10(a)的3-氮杂-4-氧代-1，5-二溴丙烷(1.28克，5.22毫摩尔)、氢溴酸盐(例1(b)，6.22克，10.44毫摩尔)和四甲基胍(2ml，15.66毫摩尔)溶于乙腈(125ml)中，在氮气和60℃下该溶液被加热48小时。浓缩该溶液，残留物溶于氯仿和用水洗。它在无水Na2SO4上干燥然后被浓缩产生一种棕色油状物。用石油醚萃取接着浓缩萃取物制备出粗的标题产物(6.26克)。1H NMR(CDCl3)8.8(br，1H)，3.46-2.38(m，50H)，1.28(S，54H)。13C NMR(CDCl3)δ172.2-169.84，80.47，61.83-47.37，27.94，27.9。MS(FAB)m/e 1112.9(MH+)。
(c)双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基]-2-氧代-3-氮杂-戊烷向例10(b)的二聚物(6.25克)在冰浴冷冻的CH2Cl2(60ml)中的溶液中添加三氟乙酸(60ml)和将该混合物在环境温度下搅拌1小时。溶液被浓缩并将该过程重复9次。最后去保护以后，将溶液浓缩和用CH2Cl2(3×20ml)水(3×20ml)冲洗。残留物通过BiORad AGl X-8离子交换树脂(100-200目，乙酸盐形)和产物用含水乙酸(0.05～0.1M乙酸)洗脱。
(d)双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基]-2-氧化-3-氮杂-戊烷的双钆配合物将例10(c)的二聚螯合剂溶于水，加入乙酸钆。该溶液在40℃下搅拌2小时。通过加入0.1M的氢氧化铵将溶液的PH从3提高到5接着用水冲洗。以1重量％的增量和在40℃加热下连续添加乙酸钆直至观察到的二甲酚橙试验呈阳性。然后该溶液被过滤和浓缩。残留物用水冲洗和在真空下干燥从而得到标题产物。
(e)双[1，4，7-三-(羧甲基)-1，4，7，10-四氮杂环十二烷-10-基]-2-氧代-3-氮杂-戊烷的双镝配合物按实施例10(a)的相似方法制备该镝配合物，使用例10(c)的二聚螯合剂和可溶性镝(III)盐。
实施例11-试验结果二聚物取代的四氮杂环十二烷大环化合物(表1所示)的一系列钆配合物已被合成。并且也研究了它们的物理化学性质以便评价它们作为细胞外液MRI造影剂的效用。其结果已列出。
试验表1所示的DO3A双(酰胺)二聚物配位体1-11是这样制备的先进行DO3A-叔-丁基酯与相应二胺的双(氯乙酰胺)的偶合反应，接着解除叔-丁酯基的保护。通过该配位体与Gd(OAc)3的反应制备钆配合物。在40℃和20MHz的条件下测定在水中和在血清中(在选用情况下)的松驰性。在表2所列浓度下测定粘度和渗透性。讨论这里给出的二聚钆螯合物的优良物理化学性能，包括松驰性、粘度和渗透性，提供了它们作为新的细胞外液MRI造影剂的潜在用途。 化合物No. D*1N(CH3)CH2CH2N(CH3)2N(CH2CH2OH)CH2CH2N(CH2CH2OH)3N(CH2CHOHCH2OH)CH2CH2N(CH2CHOHCH2OH)4NHCH(CON(CH3)CH2(CHOH)4CH2OH)CH2NH5 6 7NHCH2CH2OCH2CH2NH8NHCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2NH9N(CH3)CH2CH2OCH2CH2OCH2CH2N(CH3)10 NH(CH2CH2O)3CH2CH2NH11
表2-配合物的物理化学性质
a在40℃和20MHz下的水中b括弧中为浓度c与渗透性中的浓度相同，除非另有说明d没有测量
权利要求
1.通式V的双螯合剂或其盐或其金属螯合物 式中每个相同或不同的X是NZ、O或S，至少两个X是NZ；每个Z是R1基或CR12Y基，至少一个Z，在每个大环的环上是CR12Y基；每个Y是基团CO2H、PO3H、SO3H、CONR12、CON(OR1)R1、CNS或者CONR1NR12；m是0或1或2；每个n是2或3；q是1或2；每个可以是相同或不同的R1是氢原子或是可以被1个或多个羟基和/或烷氧基取代的烷基；以及D是未取代的羰基氨基乙基氨基羰基基团除外的桥基，其分子量小于1000和借助于至少1个酰胺或酯键连接2个大环状环。
2.按权利要求1要求的化合物，其中大环状的 环具有9～14个环原子。
3.按权利要求1和2的任何一项要求的化合物，其中每个所说的大环状环的每个n是2。
4.按权利要求1～3任何一项要求的化合物，其中桥基D的分子量小于500。
5.按权利要求1～4的任何一项要求的化合物，其中每个q是1。
6.按权利要求1～5的任何一项要求的化合物，其中每个m是1。
7.按权利要求1～6的任何一项要求的化合物，其中每个y是基团COOH或COOθ。
8.按权利要求1～7的任何一项要求的化合物，其中桥基D是结构式-CO-X2-L1-(X2-CO-)p其中P是0或1，X2是O或NR2，R2是氢原子或羟基、OR1或NR12基团或是一种可被氧、硫或氮原子或被羰基或芳基间隔开的和可以被羟基、胺或芳基取代的烷基，或者R2含有与生物分子或大分子连接的官能基，或者两个R2基团在一起形成桥连接基，以及L1是提供至少两个原子的一个链连接两个X2基团或者至少一个原子连接X2基和(CR12)q部分，其中R1和q的定义与权利要求1相同，该L1是直链的、支化的或环状的亚烷基或者这些基团的结合，可以被氧、硫或氮原子或被芳基或羰基基团取代和间隔。
9.按权利要求1-8的任何一项要求的化合物，其中D是选自下面这组通式中的一个通式 式中r是其值为1-6的整数，和S是其值为1-20的整数。
10.按权利要求1-8的任何一项要求的化合物其中D的通式是COOCH2CH2OCH2CH2NHCH2CH2OCH2CH2OCO。
11.按权利要求1-8的任何一项要求的化合物其中D的通式是CONHCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2NHCO。
12.按权利要求1要求的化合物，它是通式VII的螯合剂和其盐和其金属螯合物，M-CH2CO)2-D′(VII)式中M是氮连接的三氮杂、四氮杂、三氮杂或三氮杂噻-环烷烃，该环烷烃具有至少一个，优选两个环氮被CH2COOH基取代而其余任何一个环氮则是被R3基取代；R3是氢原子、或是烷基，该烷基可以被羟基或烷氧基一取代或多取代，也可以被亚芳基或取代的亚芳基间隔；和CO-D′-CO是如在权利要求1中对于D所定义的桥基。
13.制备权利要求1要求的化合物的方法，该方法包括至少下列步骤中的一步(a)使通式V中至少1个X基是NH基的该通式化合物与通式VIII的化合物反应Lv-R4(VIII)式中Lv是可置换的离去基，R4是CR12Y基或R1基，氢除外；(b)使通式X和/或XI表示的化合物或其活性衍生物 式中X、R1、n、q和m的定义同权利要求1中所定义的，与通式IXLv(CO-X2-)L1-(X2-CO)tLv (IX)或通式IXa表示的连接分子进行反应Lv-(CR12)q-(CO-X2-)L1-(X2-CO)t-(CR12)q-Lv (IXa)式中R1和q的定义同权利要求1中所定义的，X2和L1的定义同权利要求8中所定义的，t为0或1，每个Lv是可置换的离去基，在与通式X或XI的第2个化合物进行共轭之前，一个可以先保护起来；(c)将通式X表示的化合物转化成相应的酰氯并与合适的二胺反应；(d)使通式V表示的化合物或其螯合物进行金属配位或过渡金属配位；(e)转化通式V表示的化合物或其螯合物成为其碱或酸加成盐，或将盐转化为游离酸或碱；以及(f)使用保护官能基的试剂完成上述步骤(a)～(d)中的一步，接着除去保护基。
14.产生人或非人动物体放大图像的方法，该方法包括向所说的身体投施有效量的诊断剂，该诊断剂包括权利要求1中定义的通式V化合物的金属螯合物或其盐，并且在所说的螯合物分布到的所说身体的至少一部分产生图像，其中所说的金属是顺磁性的、放射性的或X-射线不透的。
15.在人或非人动物体上实施的放射治疗方法，该方法包括向所说身体投施有效量的螯合物，该螯合物是放射性金属类与按权利要求1定义的通式V的螯合剂或其盐的螯合物。
16.在人或非人动物体上实施的重金属解毒方法，该方法包括将有效量的按权利要求1定义的通式V螯合剂或其生理上允许的盐或弱的配合物投施于所说的身体。
17.本发明的金属螯合物的制备方法，该方法包括在溶剂中使按权利要求1定义的通式V化合物或其盐或螯合物与至少一种微溶的所说金属的化合物进行混合。
全文摘要
本发明涉及双螯合剂，尤其是具有由含酯或酰胺键的桥连接的两个大环的螯合剂基的化合物，特别是通式(V)表示的化合物和其盐和金属螯合物(式中每个可以相同或不同的X是NZ、O或S，至少两个X是NZ；每个Z是基团R
文档编号G01R33/28GK1136313SQ94194300
公开日1996年11月20日 申请日期1994年9月29日 优先权日1993年10月1日
发明者琼·卡瓦尔霍, 杰雷·D·费尔曼, 艾伦·D·沃森, 迈克尔·库 申请人:耐克麦德瑟鲁塔公司
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