Радикалы и их применение в качестве парамагнитных агентов в процессе динамической поляризации ядер

Изобретение относится к способу динамической поляризации ядер (ДПЯ) соединения, содержащего одну или более чем одну карбоксильную группу, отличающийся тем, что радикал формулы (I)

где М представляет собой один эквивалент катиона щелочного металла; и R1, которые являются одинаковыми или разными, каждый представляет собой C₁-С₆-алкильную группу с прямой или разветвленной цепью или группу -(CH₂)_n-X-R2, где n равно 1, 2 или 3; X представляет собой О; и R2 представляет собой С₁-С₄-алкильную группу с прямой или разветвленной цепью, используют в качестве парамагнитного агента в указанном процессе ДПЯ. Изобретение также относится к новым радикалам, к их применению в качестве парамагнитных агентов. Технический результат - получение новых радикалов формулы (I), которые используют в качестве парамагнитных агентов в процессе ДПЯ. 4 н. и 13 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к новым радикалам, к их применению в качестве парамагнитных агентов в способе динамической поляризации ядер и к способу динамической поляризации ядер соединений, содержащих карбоксильные группы.

Магнитно-резонансная (МР) визуализация (МРВ) представляет собой метод визуализации, который стал особенно привлекательным для врачей, поскольку он позволяет получать изображения организма пациента или его частей неинвазивным способом, не подвергая пациента и медицинский персонал воздействию потенциально опасного излучения, такого как рентгеновское излучение. Благодаря высокому качеству изображений МРВ является предпочтительным методом визуализации мягких тканей и органов, который позволяет различать нормальную ткань и больную ткань, например опухоли и патологические изменения.

МР визуализацию опухоли можно осуществлять с использованием или без использования МР контрастных агентов. На МР изображении, полученном без использования контрастного агента, довольно четко будут видны опухоли размером от примерно 1-2 см и больше. Однако МРВ с контрастным усилением обеспечивает обнаружение гораздо меньших изменений ткани, то есть гораздо меньших опухолей, что делает МР визуализацию с контрастным усилением мощным инструментом обнаружения опухолей на ранних стадиях и обнаружения метастазов.

В МР визуализации опухолей используется несколько типов контрастных агентов. Водорастворимые хелаты парамагнитных металлов, например хелаты гадолиния, такие как Omniscan™ (Amersham Health), широко используются в качестве МР контрастных агентов. При введении в сосудистую сеть, благодаря своей низкой молекулярной массе, они быстро распределяются во внеклеточное пространство (то есть в кровь и интерстиций). Они также относительно быстро выводятся из организма. Было обнаружено, что хелаты гадолиния особенно полезны для увеличения процента обнаружения метастазов и небольших опухолей и для улучшения классификации опухолей, причем последнее обеспечивается дифференцированием витальной опухолевой ткани (высокая степень перфузиии и/или нарушение гематоэнцефалического барьера) от центрального некроза и от окружающего отека или макроскопически незатронутой ткани (см., например, С.Claussen et al., Neuroradiology 1985; 27:164-171).

С другой стороны, МР контрастные агенты кровяного пула, например частицы суперпарамагнитного оксида железа, остаются в сосудистой сети в течение длительного времени. Оказалось, что они чрезвычайно полезны для усиления контраста в печени, а также для обнаружения аномалий проницаемости капилляров, например "имеющих течь" стенок капилляров в опухолях, например в результате ангиогенеза.

Несмотря на бесспорно превосходные свойства указанных контрастных агентов, их использование не лишено риска. Хотя хелатные комплексы парамагнитных металлов обычно имеют высокие константы стабильности, возможно, что ионы токсичных металлов высвобождаются в организм после введения. Кроме того, контрастные агенты этого типа демонстрируют плохую специфичность.

В WO-A-99/35508 раскрыт способ МР исследования пациента с использованием гиперполяризованного раствора агента с высоким T₁ в качестве МР визуализирующего агента. Термин "гиперполяризация" означает усиление ядерной поляризации ЯМР активных ядер, присутствующих в агенте с высоким T₁, то есть ядер с ненулевым ядерным спином, предпочтительно ядер ¹³С или ¹⁵N. При усилении ядерной поляризации ЯМР активных ядер разница между населенностями возбужденного и основного ядерных спиновых состояний этих ядер значительно увеличивается, и в силу этого интенсивность МР сигнала усиливается в сто раз и более. При использовании гиперполяризованного ¹³С- и/или ¹⁵N-обогащенного агента с высоким Т₁ помехи от фоновых сигналов практически отсутствуют, поскольку распространенность ¹³С и/или ¹⁵N в природе пренебрежимо мала, и поэтому контрастность изображения будет преимущественно высокой. Раскрыт целый ряд возможных агентов с высоким T₁, подходящих для гиперполяризации и последующего использования в качестве МР визуализирующих агентов, включая, но не ограничиваясь ими, неэндогенные и эндогенные соединения, такие как ацетат, пируват, оксалат или глюконат, сахара, такие как глюкоза или фруктоза, мочевина, амиды, аминокислоты, такие как глутамат, глицин, цистеин или аспартат, нуклеотиды, витамины, такие как аскорбиновая кислота, производные пенициллина и сульфонамиды. Установлено также, что промежуточные соединения в нормальных метаболических циклах, таких как цикл лимонной кислоты, такие как фумаровая кислота и пировиноградная кислота, являются предпочтительными визуализирующими агентами для визуализации метаболической активности.

Необходимо подчеркнуть, что сигнал от гиперполяризованного визуализирующего агента ослабевает из-за релаксации и, после введения в организм пациента, из-за разбавления. Следовательно, значение T₁ визуализирующих агентов в биологических жидкостях (например, в крови) должно быть достаточно высоким, чтобы обеспечить распределение агента в сайт-мишень в организме пациента в высоко гиперполяризованном состоянии. Кроме контрастного агента, имеющего высокое значение T₁, чрезвычайно полезно достичь высокого уровня поляризации.

В WO-A-99/35508 раскрыты несколько методов гиперполяризации, и один из них представляет собой метод динамической поляризации ядер (ДПЯ), в соответствии с которым поляризацию образца осуществляют парамагнитным соединением, так называемым парамагнитным агентом или ДПЯ агентом. Во время осуществления процесса ДПЯ подводят энергию, обычно в форме микроволнового излучения, которая первоначально возбуждает парамагнитный агент. При угасании до исходного состояния происходит перенос поляризации от не спаренного электрона парамагнитного агента к ЯМР активным ядрам образца. Обычно в процессе ДПЯ используют умеренное или сильное магнитное поле и очень низкую температуру, например проводят процесс ДПЯ в жидком гелии и в магнитном поле около 1 Тл или выше. Альтернативно, можно использовать умеренное магнитное поле и любую температуру, при которой достигается достаточное усиление поляризации. Методика ДПЯ описана, например, в международных публикациях WO-A-98/58272 и в WO-A-01/96895, которые обе включены в данное описание изобретения ссылкой на них.

Парамагнитный агент играет решающую роль в процессе ДПЯ, и его выбор имеет большое влияние на достигаемый уровень поляризации. Известен целый ряд парамагнитных агентов, которые в WO-A-99/35508 обозначены как "ОМРI-контрастные агенты", например органические свободные радикалы на основе кислорода, на основе серы или на основе углерода или магнитные частицы, упомянутые в WO-A-99/35508, WO-A-88/10419, WO-A-90/00904, WO-A-91/12024, WO-A-93/02711 или WO-A-96/39367.

Теперь авторы неожиданно обнаружили, что применение некоторых радикалов в качестве парамагнитных агентов в динамической поляризации ядер соединений, содержащих карбоксильные группы, позволяет достигать неожиданно высоких уровней поляризации.

Таким образом, в одном аспекте настоящего изобретения предложен способ динамической ядерной поляризации (ДПЯ) соединения, содержащего одну или более чем одну карбоксильную группу, отличающийся тем, что радикал формулы (I)

где

М представляет собой водород или один эквивалент катиона; и

R1, которые являются одинаковыми или разными, каждый представляет собой C₁-С₆-алкильную группу с прямой или разветвленной цепью или группу -(CH₂)_n-X-R2, где n равно 1, 2 или 3;

X представляет собой О или S; и

R2 представляет собой С₁-С₄-алкильную группу с прямой или разветвленной цепью;

используют в качестве парамагнитного агента в указанном процессе ДПЯ.

Способ в соответствии с этим изобретением приводит к высоким уровням поляризации в соединениях, которые поляризуют. Гиперполяризация соединений, которые играют роль в метаболических процессах в организме человека и животного, не являющегося человеком, представляет огромный интерес, так как эти гиперполяризованные соединения можно использовать для получения информации о метаболическом состоянии ткани в МР исследовании in vivo, то есть они потенциально полезны в качестве визуализирующих агентов для МР визуализации метаболической активности in vivo. Информация о метаболическом статусе ткани может быть использована, например, для различения здоровой ткани и опухолевой ткани с получением таким образом гиперполяризованных соединений, которые играют роль в метаболических процессах, потенциально полезных в качестве визуализирующих агентов для МР визуализации опухоли in vivo.

Многие соединения, которые играют роль в метаболических процессах в организме человека или животного, не являющегося человеком, проявляют высокую химическую реакционную способность. Теперь авторы обнаружили, что радикалы формулы (I) особенно полезны в ДПЯ таких соединений, поскольку радикалы формулы (I) показывают очень низкую реакционную способность в отношении этих типов соединений. Кроме того, было обнаружено, что тесный контакт между радикалом формулы (I) и соединением, которое поляризуют, приводит к повышению уровня поляризации. Растворимость радикала в значительной степени зависит от рН в среде растворения, и авторы обнаружили, что радикалы формулы (I) имеют хорошую растворимость в диапазоне рН, особенно полезном в приготовлении препаратов этих типов соединений. В частности, соединения, которые играют роль в метаболическом процессе, часто содержат одну или более чем одну карбоксильную группу. Было установлено, что радикалы формулы (I) стабильны в отношении соединений, содержащих карбоксильные группы, и либо эти радикалы легко растворяются в соединениях, содержащих карбоксильные группы, либо раствор радикала формулы (I) и соединения, содержащего карбоксильные группы, можно легко получить с использованием подходящих растворителей или смесей растворителей.

В предпочтительном воплощении способа по изобретению используют радикал формулы (I), где М представляет собой водород или один эквивалент физиологически переносимого катиона. Термин "физиологически переносимый катион" означает катион, который переносим живым организмом человека или животного, не являющегося человеком. Предпочтительно, М представляет собой водород или катион щелочного металла, ион аммония или ион органического амина, например меглумина. Наиболее предпочтительно, М представляет собой водород или натрий.

В еще одном предпочтительном воплощении способа по изобретению используют радикал формулы (I), где R1 одинаковые и каждый более предпочтительно представляет собой С₁-С₄-алкильную группу с прямой или разветвленной цепью, наиболее предпочтительно метил, этил или изопропил.

В еще одном предпочтительном воплощении способа по изобретению используют радикал формулы (I), где R1 одинаковые или разные, предпочтительно одинаковые, и каждый представляет собой -СН₂-ОСН₃, -СН₂-ОС₂Н₅, -СН₂-СН₂-ОСН₃, -СН₂-SСН₃, -СН₂-SС₂Н₅ или -СН₂-СН₂-SСН₃, наиболее предпочтительно -СН₂-СН₂-ОСН₃.

В более предпочтительном воплощении М представляет собой водород или натрий, и R1 одинаковые и каждый представляет собой -СН₂-СН₂-ОСН₃.

Радикалы, используемые в способе по изобретению, могут быть синтезированы способами, которые подробно описаны в WO-A-91/12024 и WO-А-96/39367. Коротко, эти радикалы могут быть синтезированы путем взаимодействия трех мольных эквивалентов металлированного мономерного арильного соединения с одним мольным эквивалентом соответствующим образом защищенного производного карбоновой кислоты с образованием тримерного промежуточного соединения. Это промежуточное соединение металлируют и затем подвергают взаимодействию, например, с диоксидом углерода с получением трикарбокситритилкарбинола, который на следующей стадии обрабатывают сильной кислотой до образования триарилметильного катиона. Этот катион затем восстанавливают до образования стабильного тритильного радикала.

Для синтеза радикала формулы (I), где М представляет собой водород или натрий, и R1 одинаковые и каждый представляет собой -СН₂-СН₂-ОСН₃, можно использовать приведенные ниже реакционные схемы и Пример 1 соответственно.

Реакционная схема 1:

Реакционная схема 2:

В предпочтительном воплощении способа по изобретению соединение, содержащее одну или более чем одну карбоксильную группу, является эндогенным соединением, более предпочтительно, соединением, которое играет роль в метаболическом процессе в организме человека или животного, не являющегося человеком.

Предпочтительными соединениями, содержащими одну или более чем одну карбоксильную группу, являются кислые аминокислоты, такие как, например, аспарагиновая кислота и глутаминовая кислота; эти аминокислоты участвуют в белковом метаболизме. Предпочтительными соединениями также являются уксусная кислота, ацетоуксусная кислота и гидроксимасляная кислота; эти кислоты участвуют в жировом метаболизме. Другими предпочтительными соединениями являются молочная кислота и пировиноградная кислота, которые участвуют в энергетическом метаболизме, и фумаровая кислота, янтарная кислота, лимонная кислота и яблочная кислота, которые являются промежуточными соединениями цикла лимонной кислоты. Предпочтительными соединениями также являются аскорбиновая кислота и жирные кислоты, предпочтительно, пальмитиновая кислота и олеиновая кислота.

Соединения, содержащие одну или более чем одну карбоксильную группу, используемые в способе по изобретению, предпочтительно являются соединениями, обогащенными изотопом, причем изотопное обогащение предпочтительно представляет собой изотопное обогащение ядер с ненулевым спином (МР активных ядер), ¹⁵N и/или ¹³С, более предпочтительно ¹³С. Изотопное обогащение может включать либо селективные обогащения одного или более чем одного сайта в пределах молекулы соединения, либо единообразное обогащение всех сайтов. Обогащение может быть достигнуто, например, химическим синтезом или биологическим мечением, оба способа известны в данной области, и подходящие способы могут быть выбраны в зависимости от соединения, которое подвергают изотопному обогащению.

Предпочтительно, соединение, содержащее одну или более чем одну карбоксильную группу, обогащают изотопом только в одном положении молекулы, предпочтительно с обогащением по меньшей мере 10%, больше подходит по меньшей мере 25%, более предпочтительно по меньшей мере 75% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 90%. В идеале обогащение равно 100%.

Оптимальное для изотопного обогащения положение в соединении, содержащем одну или более чем одну карбоксильную группу, используемом в способе по изобретению, зависит от времени релаксации МР активного ядра. Предпочтительно соединения обогащают изотопом в положениях с длительным временем релаксации T₁. Предпочтительно используют ¹³С-обогащенные соединения, обогащенные по атому С карбоксила, атому С карбонила или четвертичному атому С. Если согласно способу по изобретению поляризуют пировиноградную кислоту, она может быть обогащена изотопом в положении С1 (¹³С₁-пировиноградная кислота), в положении С2 (¹³С₂-пировиноградная кислота), в положении С3 (¹³С₃-пировиноградная кислота), в положениях С1 и С2 (¹³С_1,2-пировиноградная кислота), в положениях С1 и С3 (¹³С_1,3-пировиноградная кислота), в положениях С2 и С3 (¹³С_2,3-пировиноградная кислота) или в положениях С1, С2 и С3 (¹³С_1,2,3-пировиноградная кислота), причем предпочтительным для ¹³С-изотопного обогащения является положение С1.

В данной области известно несколько способов синтеза ¹³C₁-пировиноградной кислоты. Коротко, в Seebach et al,, Journal of Organic Chemistry 40(2), 1975, 231-237, описан путь синтеза, основанный на защите и активации карбонил-содержащего исходного вещества в виде S,S-ацеталя, например 1,3-дитиана или 2-метил-1,3-дитиана. Дитиан металлируют и подвергают взаимодействию с метил-содержащим соединением и/или ¹³СО₂. С использованием соответствующего обогащенного изотопом ¹³С-компонента, как описано в этой ссылке, может быть получена ¹³С₁-пировиноградная кислота, ¹³C₂-пиpoвинoгpaднaя кислота или ¹³С_1,2-пировиноградная кислота. Другие пути синтеза начинаются с уксусной кислоты, которую сначала превращают в ацетилбромид, а затем подвергают взаимодействию с Cu¹³CN. Полученный нитрил превращают в пировиноградную кислоту через амид (см., например, S.H.Anker et al., J. Biol. Chem. 176 (1948), 1333 или J.E.Thirkettle, Chem Commun. (1997), 1025). ¹³С-пировиноградная кислота может быть получена также протонированием коммерчески доступного ¹³С-пирувата натрия, например способом, описанным в патенте США 6232497.

В еще одном предпочтительном воплощении соединения, содержащие одну или более чем одну карбоксильную группу, используемые в способе по изобретению, являются жидкостями при комнатной температуре, например пировиноградная кислота или молочная кислота, и радикал формулы (I) выбирают так, чтобы он был растворимым в этом жидком соединении. Это обеспечит получение концентрированного раствора соединения/радикала без необходимости присутствия дополнительных растворителей в смеси. В наиболее предпочтительном воплощении способа по изобретению соединением, содержащим одну или более чем одну карбоксильную группу, является ¹³С-пировиноградная кислота, предпочтительно ¹³С₁-пировиноградная кислота, и радикалом формулы (I) является радикал, где М представляет собой водород или натрий, и R1 одинаковые и каждый представляет собой -СН₂-СН₂-ОСН₃.

Если соединение, содержащее одну или более чем одну карбоксильную группу, используемое в способе по изобретению, является твердым веществом при комнатной температуре, оно может быть расплавлено, и расплавленное соединение затем может быть смешано с радикалом формулы (I) для растворения радикала в расплавленном соединении. Затем раствор охлаждают и/или замораживают, предпочтительно таким способом, который делает невозможной кристаллизацию соединения, подлежащего поляризации. Охлаждение/замораживание может быть осуществлено способами, известными в данной области, например замораживанием раствора в жидком азоте или просто помещением в ДПЯ-поляризатор, где жидкий гелий заморозит этот раствор. В другом воплощении твердое соединение, содержащее одну или более чем одну карбоксильную группу, может быть растворено в адекватном растворителе или смеси растворителей, предпочтительно в растворителе, который является хорошим стеклообразующим веществом и предотвращает кристаллизацию при охлаждении/замораживании. Подходящими стеклообразующими веществами являются, например, глицерин, пропандиол или гликоль. Растворенное соединение затем смешивают с радикалом формулы (I), и раствор охлаждают и/или замораживают для процесса ДПЯ. Смешиванию до гомогенного состояния можно также способствовать несколькими способами, известными в данной области, такими как перемешивание, вортексирование или обработка ультразвуком.

Методика ДПЯ описана, например, в международных публикациях WO-A-98/58272 и в WO-A-01/96895, которые обе включены в данное описание ссылкой на них. Обычно в процессе ДПЯ используют умеренное или сильное магнитное поле и очень низкую температуру, например проводят процесс ДПЯ в жидком гелии и в магнитном поле примерно 1 Тл или выше. Альтернативно, можно использовать умеренное магнитное поле и любую температуру, при которой достигается достаточное усиление поляризации. В предпочтительном воплощении процесс ДПЯ проводят в жидком гелии и в магнитном поле примерно 1 Тл или выше. Подходящие установки для поляризации описаны, например, в WO-A-02/37132. В предпочтительном воплощении установка для поляризации содержит криостат и поляризующее устройство, например микроволновую камеру, соединенную волноводом с источником микроволнового излучения, в центральном канале, окруженном создающим магнитное поле устройством, таким как сверхпроводящий магнит. Канал тянется вертикально вниз до по меньшей мере уровня области Р рядом со сверхпроводящим магнитом, где сила магнитного поля достаточно высока, например от 1 до 25 Тл, для осуществления поляризации ¹³С-ядер. Канал для образца предпочтительно выполнен с возможностью герметизации, и его можно откачивать до низких давлений, например давлений порядка 1 мбар (100 Па) или менее. Внутрь этого канала может быть помещено устройство для ввода образца (например, замороженной смеси соединение/радикал), такое как, например, извлекаемая транспортирующая образец трубка, и эта трубка может быть вставлена в канал сверху вниз до позиции внутри микроволновой камеры в области Р. Область Р охлаждают жидким гелием до температуры, достаточно низкой для того, чтобы происходила поляризация, предпочтительно до температуры порядка 0,1-100 К, более предпочтительно 0,5-10 К, наиболее предпочтительно 1-5 К. Устройство для ввода образца предпочтительно выполнено с возможностью герметизации на его верхнем конце любым подходящим способом для сохранения частичного вакуума в канале. В нижнем конце устройства для ввода образца может быть установлен с возможностью извлечения удерживающий образец контейнер, например удерживающий образец стакан. Удерживающий образец контейнер предпочтительно изготовлен из легкого по массе материала с низкой удельной теплоемкостью и хорошими криогенными свойствами, такого как, например, KelF (полихлортрифторэтилен) или PEEK (полиэфирэфиркетон), и он может вмещать в себя один или более чем один подлежащий поляризации образец.

Образец вставляют в удерживающий образец контейнер, погружают в жидкий гелий и подвергают микроволновому облучению, предпочтительно при частоте примерно 94 ГГц при 200 мВт. Мониторинг уровня поляризации можно выполнять, например, путем получения ¹³С-ЯМР сигналов от образца в твердом состоянии во время микроволнового облучения в зависимости от соединения, которое поляризуют. Обычно получают кривую насыщения на графике зависимости ¹³С-ЯМР сигнала от времени. Следовательно, можно определить, когда достигается оптимальный уровень поляризации.

Если в качестве МР-визуализирующего агента используют соединение, поляризованное способом по изобретению, то его предпочтительно переводят из твердого гиперполяризованного соединения в жидкое гиперполяризованное соединение либо растворением его после процесса ДПЯ в подходящем растворителе, например физиологически переносимом водном носителе, таком как буфер, как описано в WO-A-02/37132, либо расплавлением его, как описано, например, в WO-A-02/36005.

Далее, радикал и/или его реакционные продукты могут быть удалены из жидкого гиперполяризованного соединения. Способы, используемые для частичного, в значительной степени или полного удаления радикала и/или его реакционных продуктов, известны в данной области. Как правило, выбор способа зависит от природы радикала и/или его реакционных продуктов. При растворении твердого гиперполяризованного соединения радикал может осаждаться, и его легко можно выделить из жидкой композиции фильтрованием. Если осаждение не происходит, радикал может быть удален хроматографическими методами разделения, например жидкостной хроматографией, такой как хроматография с обращенными фазами, прямофазная или ионообменная хроматография, или экстракцией.

Так как радикалы формулы (I) имеют характеристический спектр поглощения в УФ/видимой области, можно использовать измерение поглощения в УФ/видимой области в качестве метода проверки его присутствия в жидкой композиции после его удаления. Для получения количественных результатов, то есть концентрации радикала, присутствующего в жидкости, оптический спектрометр может быть откалиброван таким образом, что поглощение при конкретной длине волны для образца дает соответствующую концентрацию радикала в образце. Удаление радикала и/или его реакционных продуктов является особенно предпочтительным, если жидкое гиперполяризованное соединение используют в качестве визуализирующего агента для МР визуализации in vivo организма человека или животного, не являющегося человеком.

В еще одном аспекте изобретения предложены новые радикалы формулы (I)

,

где

М представляет собой водород или один эквивалент катиона; и

R1, которые являются одинаковыми или разными, каждый представляет собой -(CH₂)_n-X-R2,

где n равно 1, 2 или 3;

X представляет собой О или S; и

R2 представляет собой С₁-С₄-алкильную группу с прямой или разветвленной цепью.

Предпочтительными радикалами формулы (I) являются радикалы, где М представляет собой водород или один эквивалент физиологически переносимого катиона, предпочтительно катиона щелочного металла, иона аммония или иона органического амина. Предпочтительными радикалами формулы (I) также являются радикалы, где R1 одинаковые и каждый представляет собой -СН₂-ОСН₃, -СН₂-OС₂Н₅, -СН₂-СН₂-ОСН₃, -СН₂-SСН₃, -CH₂-SC₂H₅ или -СН₂-СН₂-SСН₃, наиболее предпочтительно -СН₂-СН₂-ОСН₃. Наиболее предпочтительными радикалами формулы (I) являются радикалы, где М представляет собой водород или один эквивалент физиологически переносимого катиона, предпочтительно натрия, и R1 одинаковые и каждый представляет собой -СН₂-СН₂-ОСН₃.

В еще одном аспекте изобретения предложена композиция, содержащая соединение, содержащее одну или более чем одну карбоксильную группу, и новый радикал формулы (I), то есть радикал формулы (I)

где

М представляет собой водород или один эквивалент катиона; и

R1, которые являются одинаковыми или разными, каждый представляет собой -(CH₂)_n-X-R2,

где n равно 1, 2 или 3;

X представляет собой О или S; и

R2 представляет собой С₁-С₄-алкильную группу с прямой или разветвленной цепью.

Примеры

Пример 1: Синтез натриевой соли трис(8-карбокси-2,2,6,6-(тетра(метоксиэтил)бенз-[1,2-4,5']бис-(1,3)дитиол-4-ип)-метила

В 280 мл диметилацетамида в атмосфере аргона суспендировали 10 г (70 ммоль) натриевой соли трис(8-карбокси-2,2,6,6-(тетра(гидроксиэтил)бенз-[1,2-4,5']-бис-(1,3)-дитиол-4-ил)-метила, которую синтезировали в соответствии с Примером 7 WO-A1-98/39277. Добавляли гидрид натрия (2,75 г), а затем метилйодид (5,2 мл), и реакции, которая слегка экзотермическая, давали возможность протекать в течение 1 часа на водяной бане при 34°С в течение 60 мин. Добавление гидрида натрия и метилйодида повторяли дважды с такими же количествами каждого соединения, и после последнего добавления смесь перемешивали при комнатной температуре в течение 68 часов и затем вливали в 500 мл воды. Затем рН доводили до рН>13, используя 40 мл 1М NaOH (водн.), и смесь перемешивали при температуре окружающей среды в течение 15 часов для гидролиза образовавшихся метиловых эфиров. Затем смесь подкисляли 50 мл 2М HCl (водн.) до рН примерно 2 и экстрагировали 3 раза этилацетатом (500 мл и 2×200 мл). Объединенную органическую фазу сушили над Na₂SO₄ и затем упаривали досуха. Неочищенный продукт (24 г) очищали препаративной ВЭЖХ с использованием ацетонитрила/воды в качестве элюентов. Собранные фракции упаривали для удаления ацетонитрила. Оставшуюся водную фазу экстрагировали этилацетатом, и органическую фазу сушили над Na₂SO₄ и затем упаривали досуха. К остатку добавляли воду (200 мл), и рН осторожно доводили до рН 7, используя 0,1М NaOH (водн.), и во время этого процесса остаток медленно растворялся. После нейтрализации водный раствор подвергали сублимационной сушке.

Пример 2: Получение гиперполяризованного ¹³С-пирувата с использованием ¹³С-пировиноградной кислоты и радикала Примера 1

Растворением 5,0 мг радикала Примера 1 в ¹³С₁-пировиноградной кислоте (164 мкл) получали 20 мМ раствор. Образец перемешивали до гомогенного состояния, и аликвоту раствора (41 мг) помещали в кювету для образца и вставляли в ДПЯ-поляризатор.

Образец поляризовали в условиях ДПЯ при 1,2 К в магнитном поле 3,35 Тл под воздействием микроволнового излучения (93,950 ГГц). Через 2 часа поляризацию прекращали, и образец растворяли, используя установку для растворения в соответствии с WO-A-02/37132, в водном растворе гидроксида натрия и трис(гидроксиметил)аминометана (TRIS) с получением нейтрального раствора гиперполяризованного ¹³С₁-пирувата натрия. Растворенный образец быстро анализировали методом ¹³С-ЯМР для оценки поляризации и получили ¹³С поляризацию 19,0%.

Пример 3: Получение гиперполяризованного ¹³С-пирувата с использованием ¹³С-пировиноградной кислоты и радикала Примера 1

Растворением радикала Примера 1 (209,1 мг) в смеси ¹³C₁-пировиноградной кислоты (553 мг) и немеченой пировиноградной кислоты (10,505 г) получали 15 мМ раствор. Образец перемешивали до гомогенного состояния, и аликвоту раствора (2,015 г) помещали в кювету для образца и вставляли в ДПЯ-поляризатор.

Образец поляризовали в условиях ДПЯ при 1,2 К в магнитном поле 3,35 Тл под воздействием микроволнового излучения (93,950 ГГц). Через 4 часа поляризацию прекращали, и образец растворяли, используя установку для растворения в соответствии с WO-A-02/37132, в водном растворе гидроксида натрия и трис(гидроксиметил)аминометана (TRIS) с получением нейтрального раствора гиперполяризованного ¹³С₁-пирувата натрия с суммарной концентрацией пирувата 0,5 М в 100 мМ TRIS-буфере. Хроматографическую колонку последовательно соединяли с установкой для растворения. Колонка состоит из картриджа (диаметр = 38 мм; высота = 10 мм), содержащего гидрофобный наполнитель (Bondesil-C18, 40UM Part #:12213012), поставляемый фирмой Varian. Растворенный образец прокачивали через колонку, которая селективно адсорбировала радикал. Фильтрованный раствор быстро анализировали методом ¹³С-ЯМР для оценки поляризации и получили ¹³С поляризацию 16,5%. Затем концентрацию остаточного радикала анализировали на УФ-спектрофотометре при 469 нм и определили, что она ниже предела детектирования 0,1 мкМ.

1. Способ динамической поляризации ядер (ДПЯ) соединения, содержащего одну или более чем одну карбоксильную группу, отличающийся тем, что радикал формулы (I)

где М представляет собой один эквивалент катиона щелочного металла; и
R1, которые являются одинаковыми или разными, каждый представляет собой С₁-С₆-алкильную группу с прямой или разветвленной цепью или группу -(CH₂)_n-X-R2, где n равно 1, 2 или 3;
X представляет собой О; и
R2 представляет собой С₁-С₄-алкильную группу с прямой или разветвленной цепью,
используют в качестве парамагнитного агента в указанном процессе ДПЯ.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют радикал формулы (I), где М представляет собой один эквивалент катиона натрия.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют радикал формулы (I), где R1 одинаковые.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют радикал формулы (I), где R1 одинаковые и каждый представляет собой С₁-С₄-алкильную группу с прямой или разветвленной цепью, предпочтительно метил, этил или изопропил.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют радикал формулы (I), где R1 одинаковые и каждый представляет собой -СН₂-ОСН₃, -СН₂-ОС₂Н₅ или -СН₂-СН₂-ОСН₃, предпочтительно -СН₂-СН₂-ОСН₃.

6. Способ по п.1, где соединение, содержащее одну или более чем одну карбоксильную группу, является эндогенным соединением, предпочтительно эндогенным соединением, которое играет роль в метаболическом процессе в организме человека или животного, не являющегося человеком.

7. Способ по п.1, где соединение, содержащее одну или более чем одну карбоксильную группу, представляет собой пировиноградную кислоту.

8. Способ по любому из пп.1-7, где соединение, содержащее одну или более чем одну карбоксильную группу, обогащено изотопом с ненулевым спином ядра, предпочтительно ¹⁵N и/или ¹³С.

9. Радикалы формулы (I)

где M представляет собой один эквивалент катиона щелочного металла; и
R1, которые являются одинаковыми или разными, каждый представляет собой -(СН₂)_n-X-R2, где n равно 1, 2 или 3;
X представляет собой О; и
R2 представляет собой С₁-С₄-алкильную группу с прямой или разветвленной цепью.

10. Радикалы по п.9, где М представляет один эквивалент катиона натрия.

11. Радикалы по п.9, где R1 одинаковые и каждый представляет собой -CH₂-ОСН₃, -СН₂-ОС₂Н₅ или -СН₂-СН₂-ОСН₃, наиболее предпочтительно -СН₂-СН₂-ОСН₃.

12. Радикал по любому из пп.9-11, где М представляет собой один эквивалент катиона натрия, и R1 одинаковые и каждый представляет собой -СН₂-СН₂-ОСН₃.

13. Применение радикалов согласно пп.9-12 в качестве парамагнитных агентов в процессе ДПЯ.

14. Применение радикалов по п.13, где соединением, которое поляризуют в указанном процессе ДПЯ, является соединение, содержащее одну или более чем одну карбоксильную группу.

15. Композиция, содержащая радикал согласно пп.9-12 и соединение, содержащее одну или более чем одну карбоксильную группу, для использования в качестве агента для магнитно-резонансной (МР) визуализации.

16. Композиция по п.15, где соединение, содержащее одну или более чем одну карбоксильную группу, является эндогенным соединением, предпочтительно эндогенным соединением, которое играет роль в метаболическом процессе в организме человека или животного, не являющегося человеком.

17. Композиция по любому из пп.15 и 16, где соединение, содержащее одну или более чем одну карбоксильную группу, представляет собой пировиноградную кислоту.