(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-09-05
(54)【発明の名称】磁気共鳴画像法用の精製された信号増強造影剤
(51)【国際特許分類】
C07C 51/44 20060101AFI20240829BHJP
C07C 59/19 20060101ALI20240829BHJP
C07C 69/716 20060101ALI20240829BHJP
C07C 67/283 20060101ALI20240829BHJP
A61K 49/06 20060101ALI20240829BHJP
【FI】
C07C51/44
C07C59/19
C07C69/716 Z
C07C67/283
A61K49/06
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024510630
(86)(22)【出願日】2022-08-26
(85)【翻訳文提出日】2024-04-19
(86)【国際出願番号】 EP2022073854
(87)【国際公開番号】W WO2023025961
(87)【国際公開日】2023-03-02
(32)【優先日】2021-08-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】505119966
【氏名又は名称】マックス-プランク-ゲゼルシャフト ツール フェルデルング デア ヴィッセンシャフテン エー. ファオ.
【氏名又は名称原語表記】MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER WISSENSCHAFTEN E.V.
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】グレッグラー、シュテファン
(72)【発明者】
【氏名】コルチャック、セルゲイ
【テーマコード(参考)】
4C085
4H006
【Fターム(参考)】
4C085HH07
4C085KA28
4C085KB42
4C085KB56
4H006AA02
4H006AA03
4H006AB20
4H006AC11
4H006AD11
4H006BC51
4H006BC52
4H006BR10
4H006BS10
4H006KA30
4H006KC12
(57)【要約】
本発明は、磁気共鳴画像法に適した精製された造影剤を得るための改善された方法に関する。造影剤は、動的核分極(DNP)、水素化パラ水素誘起分極(PHIP)、または可逆的交換による信号増幅(SABRE)などの方法によって調製される。高純度は、信号増強前駆体または造影剤を金属触媒またはラジカル源から分離するための蒸発ステップを実施することによって達成される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
造影剤を調製する方法であって、
核スピンを含む信号増強化合物が液体から分離される蒸発ステップを含むことを特徴とする、方法。
【請求項2】
前記造影剤が、PHIP(パラ水素誘起分極)、SABRE(可逆的交換による信号増幅)、またはDNP(動的核分極)によって調製される、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記液体が、触媒またはラジカル源を含む、請求項1または2に記載の方法。
【請求項4】
前記信号増強化合物を蒸発させて精製された信号増強化合物を提供することによって、前記信号増強化合物を前記液体から分離する、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記蒸発ステップが、静磁場、特に少なくとも10mTの磁場強度を有する静磁場で実施される、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
前記信号増強化合物が、少なくとも3バールの圧力および/または少なくとも390Kの温度で蒸発する、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
共溶媒またはストリッピングガスが前記蒸発ステップ中に使用され、特にストリッピングガスが前記蒸発ステップ中に使用される、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
前記蒸発ステップ中に真空が適用され、特に10mbarの真空が適用される、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
前記蒸発ステップの前に、前記液体中の未反応の遊離体が、不揮発性生成物、特に不揮発性塩に変換される、請求項1~8のいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
前記精製された信号増強化合物が、
蒸発後に凝縮され、次いで水性溶媒に溶解されるか、または
蒸発後に水性溶媒中に直接捕捉される、請求項4に記載の方法。
【請求項11】
前記信号増強化合物が揮発性である、請求項1~10のいずれか一項に記載の方法。
【請求項12】
前記信号増強化合物が、前記液体と少なくとも20℃、特に少なくとも40℃異なる沸点を有する、請求項1~11のいずれか一項に記載の方法。
【請求項13】
前記信号増強化合物が、過分極H原子または過分極
13C原子または過分極
15N原子を含む、請求項1~12のいずれか一項に記載の方法。
【請求項14】
前記信号増強化合物が、1個または複数のN原子を含む5または6員複素環、ニコチンアミドまたは式Iの化合物、特に式Iの化合物から選択され、
【化1】
式中、
Rは、H、-OH、-OX’またはC
1-4-アルキルから選択され、ここで、前記アルキルは、非置換であるか、または-OHで置換されており、
Yは、C
1-6-アルキルまたはC
1-6-アルケニルであり、ここで、前記アルキルは、非置換であるか、またはNH
2、-OH、-COOHもしくは-COOX’から選択される1つ以上の置換基で置換されており、
X、X’およびX”は互いに独立してC
1-4-アルキルであり、特にX、X’およびX”はエチルであり、各C原子は過分極H原子に結合しており、
m、nおよびpは互いに独立して0または1であり、
式Iの前記化合物が、少なくとも1つの過分極原子、特に過分極H原子または過分極
13C原子または過分極
15N原子を含み、特に1つまたは複数、またはすべてのHを重水素で交換することができる、請求項1~13のいずれか一項に記載の方法。
【請求項15】
前記造影剤が、過分極ピルベートまたはそのアルキルエステル、乳酸塩、アセタート、スクシナートまたはそのアルキルエステル、フマル酸塩またはそのアルキルエステル、アセト酢酸塩またはそのアルキルエステル、ヒドロキシ酪酸塩またはそのアルキルエステル、ケトイソカプロン酸塩またはそのアルキルエステル、リンゴ酸塩またはそのアルキルエステル、クエン酸塩またはそのアルキルエステルから選択され、および/または前記触媒が、ロジウム触媒、イリジウム触媒、白金触媒、パラジウム触媒、ルテニウム触媒もしくはレニウム触媒から選択される、請求項1~14のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、磁気共鳴画像法に適した精製された造影剤を得るための改善された方法に関する。造影剤は、動的核分極(dynamic nuclear polarization: DNP)、水素化パラ水素誘起分極(parahydrogen induced polarization: PHIP)、または可逆的交換による信号増幅(Signal Amplification By Reversible Exchange: SABRE)などの方法によって、調製される。高純度は、信号増強前駆体または造影剤を金属触媒またはラジカル源から分離するための蒸発ステップを実施することによって達成される。
【背景技術】
【0002】
磁気共鳴画像法(MRI)は、疾患のパターンを検査および診断するために研究機関および診療所で広く使用されている技術である。疾患をより視覚的にするために、造影剤が生物に注射される。世界中で、約3000万件の造影剤を用いた検査が、毎年診療所で行われている。
【0003】
代謝などの化学プロセスを直接観察することを可能にする造影剤の特別な形態は、過分極(hyperpolarization)のプロセスに基づく。MRIが基づく現象である核磁気共鳴(NMR)の分野では、過分極手順は造影剤の信号を数桁増加させる。過分極は、例えば、代謝産物(metabolites)のシグナルを増大させるために使用され、その後、代謝産物は、腫瘍における代謝を可視化するために注射される。これは、ヒトにおける臨床研究で既に示されている。特に、そのような方法を使用して腫瘍を同定し、治療の有効性を評価することができることが示されている。将来的には、がんの病期分類において陽電子放射断層撮影法(PET)に取って代わる可能性がある。
【0004】
過分極によって信号を増幅する一般的な方法は、動的核分極(DNP)の技術に基づいている。最大限可能な信号増幅を達成するために、造影剤は通常、マイクロ波放射線を使用してラジカルの存在下で極低温(すなわち、2K未満の温度)で過分極される。このプロセスは数十分から数時間かかるため、非常に時間がかかり、この方法の使用を著しく制限する。信号増幅後、造影剤は、それらが注射され得るように加熱および溶解され、それによってラジカルが典型的に濾過される。
【0005】
過分極の別の方法は、数秒以内に増幅された信号を送達するものであり、パラ水素またはオルト-重水素に基づく。パラ水素の使用は、過分極のより一般的な形態である。パラ水素は、対応するガスを低温で触媒(通常は酸化鉄または活性炭)にわたって通過させることによって富化される水素ガスのスピン異性体である。77Kでは約50%の富化度が達成され、25Kでは、これは約100%である。富化後に触媒を除去する場合、ガスをボトルに充填し、室温で数日から数週間保存することができる。パラ水素ベースの過分極プロセスでは、パラ水素の富化によって生成されたスピン秩序(spin order)が分子からの増幅信号に変換され、次いで造影剤として使用される。
【0006】
過分極信号を達成するために、パラ水素を基質と結合させることができる2つの様式がある。一方では、触媒によって分子にパラ水素を加えることができ、これは基質の化学構造を変化させる(水素化パラ水素誘起分極、PHIP)。加算プロセスの後、スピン秩序は増幅された観測可能な信号に変換される。一方、パラ水素は、触媒および目的の化合物(例えば代謝産物)と一時的に安定した錯体を形成することができ、ここで、スピン秩序が目的の化合物の増幅シグナルに変換される。次いで、不安定な錯体は、その成分において再び分離し、不変のシグナル増幅造影剤が得られる。この非水素化PHIP法はSABRE(可逆的交換による信号増幅、SABRE)と呼ばれる。
【0007】
全体として、ピルベート、乳酸塩、アセタート、スクシナート、フマル酸塩、アセト酢酸塩およびヒドロキシ酪酸塩ならびにそれらの潜在的なアルキルエステルが最も重要な造影剤である。これらの分子は、パラ水素で水素化され、続いて代謝産物に変換されるビニルエステルなどの不飽和部分を有する前駆体を生成することによって、またはエステル(PHIP)として直接使用することによって、またはSABREを介した潜在的な直接信号増強によって、PHIPまたはSABREを介して信号増強され得るが、増強されたシグナルを生成するためには常に触媒が必要である。DNPで造影剤を生成する場合、ラジカル発生源が必要となる。
【0008】
しかしながら、この触媒は分離が困難であり、通常、ロジウム、イリジウム、白金、パラジウム、ルテニウムおよびレニウムなどの重金属からなる。同様に、ラジカル源の十分な分離を達成することは困難である。
【0009】
これまでのところ、精製手順は、水性注射液を送達するための有機溶媒および水の濾過、沈殿および洗浄または液相分離に依存している。
【0010】
これらの方法はすべて、例えば最後の量のロジウム触媒を濾別することが困難であることを示している。ロジウムの含有物は通常、これらの最先端技術によって100~1000分の1に減少し、マイクロモル濃度の金属含有物が残る。DNP技術を使用した臨床研究で典型的な25mLの注射用量を仮定したところ(C.Y.Lee et al.Neuroimage 204,116202,2020)、これは例えば10μgのロジウム(注射溶液25mL中5μMの金属濃度、ロジウムの分子量103g/mol)の注射をもたらす。比較すると、これらの値は、最近の諸研究によって示唆されているように、ヒト血液に見られる金属塩基レベルよりも約1000倍高い(G.Rentschler et al.International Journal of Hygiene and Environmental Health 221,223-230,2018)。
【0011】
触媒またはラジカル源のより良好な除去のために、ここで説明する精製は、迅速な蒸発/蒸留ステップによって行われる。これにより、蒸発はまた、ストリッピングガスを使用することを意味し得る。ストリッピングガスの有無にかかわらず、真空を適用することによって蒸発を促進することができる。ストリッピングガスは、任意のガスまたは蒸気、好ましくは不活性ガス、例えば窒素、水素であり得る。ストリッピングガスは、真空と組み合わせるとより効率的である。
【0012】
この蒸発ステップは、ICP-MS分析によって確認されるように、最先端の精製と比較して金属含有量をさらに100~1000分の1減少させることが証明されている。したがって、例えば、ロジウム含有量は、ナノモル濃度の範囲にある。
【0013】
他の方法と比較して、ここに提示されるアプローチは、診療所で適用可能な過分極造影剤の大規模な生成に特に適している。
【0014】
上記の最先端の技術に基づいて、本発明の目的は、最先端の技術の方法と比較して、より効率的に信号増強化合物を精製する手段および方法を提供することである。この目的は、本明細書の独立請求項の主題、ならびに本明細書の従属請求項、例、図および一般的な説明に記載されたさらなる有利な実施形態によって達成される。
【発明の概要】
【0015】
本発明は、蒸発ステップを含むことを特徴とする造影剤を調製する方法に関し、それにおいて、核スピンを含む信号増強化合物が液体から分離される。
【0016】
用語および定義
本明細書を解釈する目的で、以下の定義が適用され、適宜、単数形で使用される用語は複数形も含み、その逆も同様である。以下に記載するいずれかの定義が参照により本明細書に組み込まれるいずれかの文書と矛盾する場合、記載する定義が優先するものとする。
【0017】
本明細書で使用される「含む(comprising)」、「有する(having)」、「含有する(containing)」、および「含む(including)」という用語、および他の類似の形態、ならびにそれらの文法的同等物は、これらの単語のいずれか1つに続く1つまたは複数の項目が、そのような1つまたは複数の項目の網羅的な列挙であることを意味しない、または列挙された1つまたは複数の項目のみに限定されることを意味しないという点で、意味において同等であり、オープンエンドであることを意図している。例えば、成分A、B、およびCを「含む」物品は、成分A、B、およびCからなる(すなわち、のみを含有する)ことができ、または成分A、B、およびCだけでなく1つまたは複数の他の成分も含むことができる。したがって、「含む(comprises)」およびその類似の形態、ならびにその文法上の等価物は、「から本質的になる(consisting essentially of)」または「からなる(consisting of)」の実施形態の開示を含むことが意図され、理解される。
【0018】
値の範囲が提供される場合、文脈が明確に別段の指示をしない限り、その範囲の上限と下限の間にある、下限の単位の10分の1までの各々の間にある値、およびその記載された範囲内の任意の他の記載されたまたは間にある値は、記載された範囲内の任意の具体的に除外された限界に服して、本開示の中に包含されることが理解される。記載された範囲が限界の一方または両方を含む場合、それらの含まれる限界の一方または両方を除外した範囲も本開示に含まれる。
【0019】
本明細書における「約」の値またはパラメータへの言及は、その値またはパラメータ自体に向けられたばらつきを含む(および記載する)。例えば、「約X」を示す記載は、「X」という記載を含む。
【0020】
本明細書で使用される場合、添付の特許請求の範囲を含めて、単数形「a」、「or」および「the」は、文脈が明確に別段の指示をしない限り、複数の指示対象を含む。
【0021】
本明細書の文脈における「アルキル」という用語は、飽和または不飽和の直鎖または分岐鎖炭化水素に関する。例えば、本明細書の文脈におけるC1-C6アルキルは、1、2、3、4、5または6個の炭素原子を有する飽和または不飽和の直鎖または分岐鎖炭化水素に関する。C1-C6アルキルの非限定的な例としては、メチル、エチル、プロピル、1-メチルエチル(イソプロピル)、n-ブチル、2-メチルプロピル、tert-ブチル、n-ペンチル、2-メチルブチル、3-メチルブチル、1,1-ジメチルプロピル、1,2-ジメチルプロピル、n-ヘキシル、3-メチル-2-ペンチルおよび4-メチル-2-ペンチルが挙げられる。
【0022】
「信号増強化合物(signal enhanced compound)」または「核スピンを含む信号増強化合物(signal enhanced compound that comprises a nuclear spin)」という用語は、過分極水素原子または過分極ヘテロ核を含む化合物に関する。信号増強化合物は、精製後の造影剤としてそのまま用いてもよいし、精製後の造影剤として被修飾信号増強化合物を用いる前に修飾してもよい。修飾は、スピン秩序の移行(transfer)または代謝産物への開裂などの化学変換であり得る。
【0023】
造影剤は、生物学的試料(酵素、細胞)に供給されることが潜在的に意図されているか、または生物に注射されることが意図されている信号増強化合物の精製バージョンである。
【0024】
「ヘテロ核」という用語は、水素以外の核に関する。最も適切なヘテロ核は13Cまたは15N、特に13Cである
【0025】
「過分極H原子」、「過分極13C原子」または「過分極15N原子」という用語は、過分極スピンを含むH原子、13C原子または15N原子を指す。
【0026】
「液体」という用語は、蒸発ステップの前に信号増強化合物を含む液体に関する。液体は、イオン液体などのニート触媒(neat catalyst)、または溶媒および触媒、または溶媒およびラジカル源をさらに含み、それによって溶媒は信号増強化合物であり得る。さらに、液体は、副生成物および/または未反応/未分極の遊離体(educt(s))および他の不純物を含有し得る。
【0027】
信号増強化合物は、蒸発ステップの前の条件下ではガス状ではない。
【0028】
他に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。
【0029】
説明
例えばMRIによる疾患の診断のための臨床現場での使用または前臨床的な研究に適した造影剤は、理想的には、反応物、副生成物、および触媒またはラジカルおよび一般に不純物の源を含まないようにすべきである。調製が有機溶媒で行われた場合、造影剤は、生物に注射され得るか、または細胞もしくは酵素に適用され得る水溶液に移行され得る。
【0030】
造影剤は、自発的反応または移行、パルスNMR法、パルス分極移行、電界サイクリング、またはマイクロ波放射と組み合わせてラジカルを利用する方法によって、調製することができる。周知の方法には、例えば、PHIP、SABREまたはDNPが含まれる。
【0031】
PHIPは水素化手順である。適切な遊離体は、金属触媒の存在下でプロセス中に水素化される不飽和結合を含有する。結果として、遊離体は、過分極ステップ中にその化学構造を変化させる。例えば、ビニルエステル(遊離体)は、パラ水素化エチルエステルに変換され得る。パラ水素化エチルエステルは、そのまま造影剤として用いてもよい。あるいは、パラ水素化エチルエステルのスピン秩序を13Cまたは15Nなどの異種核にさらに移行させ、その後造影剤として使用してもよい。場合により、エチルエステルは開裂され得る。例えば、過分極ピルビン酸エチルを開裂して過分極ピルベートを得ることができる。
【0032】
高度に精製された造影剤を得るためには、少なくとも1つの精製ステップが必要である。精製は、水素化ステップの後および/またはヘテロ核へのスピン秩序の移行の後に実施され得る。
【0033】
SABREは、非水素化手順である。PHIPとは対照的に、パラ水素は付加反応では反応せず、触媒および遊離体(例えば、ピルベートなどの代謝産物)と一時的に安定な錯体を形成し、ここで、パラ水素のスピン秩序が遊離体の水素原子に移行する。次いで、不安定な錯体は、その成分中で再び分離する。したがって、遊離体は、過分極ステップにおいて、その化学構造を変化させない。得られた信号増強化合物は、造影剤などとして使用されてもよく、または信号増強化合物を造影剤として使用する前に、スピン秩序が13Cまたは15Nなどの異種核に、任意選択でさらに移動されてもよい。SABREの特定の場合では、パラ水素のスピン秩序は、ヘテロ核のスピンに直接移行される。
【0034】
精製ステップは、遊離体へのパラ水素のスピン秩序の移行の後および/またはヘテロ核へのスピン秩序のさらなる移行の後に実施され得る。
【0035】
信号増強化合物はまた、最適化されたPHIPまたはSABRE法によって調製され得る。
このような方法は、
- 2つのプロトンおよび少なくとも1つのヘテロ核(S3、S4)を含む分子を提供するステップであって、プロトンが、少なくとも1つのヘテロ核の核スピンに結合している核スピンを有する、ステップ;
- プロトンおよび少なくとも1つのヘテロヌクレアーゼをz方向の磁場(B0)に曝露するステップであって、z方向はx方向とy方向を有する右手の直交座標系を形成する、ステップ;
- 前記2スピン秩序を少なくとも1つのヘテロ核の過分極に移行させるために、一連の無線周波数パルスをプロトンおよび少なくとも1つのヘテロ核に適用するステップであって、前記一連の無線周波数パルスは、180°無線周波数パルスの第1、第2、および第3のグループ(NA、NB、NC)を含み、180°無線周波数パルスの第1のグループ(NA)は、第1の時間間隔(τA)の間にnA回連続して適用され、180°無線周波数パルスの前記第2のグループ(NB)は、最後の第1のグループの後の第2の時間間隔(τB)の間にnB回連続して適用され、180°無線周波数パルスの第3のグループ(NC)は、最後の第2のグループの後の第3の時間間隔(τC)の間にnC回連続して適用され、nA、nB、nCはそれぞれ整数である、ステップ、
を含む。
【0036】
精製ステップは、2つのスピン秩序または縦の秩序の移行後に行ってもよい。
【0037】
DNPでは、電子スピンのより高い分極は、過分極核スピンに変換される。パラ水素はまったく使用しない。代わりに、典型的には、ラジカルは、目的の分子を信号増強するためのスピン秩序の供給源として使用される。その結果、遊離体は、過分極ステップ中にその化学構造を変化させない。
【0038】
過分極の後、信号増強化合物を精製することができる。
【0039】
精製ステップの目的は、触媒(PHIP、SABRE)を分離すること、またはラジカル源(DNP)を信号増強化合物から分離することである。
【0040】
典型的には、信号増強化合物のプロトン縦緩和時間は1~15秒の範囲内であり、例えば13Cスピンでは60秒程度であり得る。信号を維持するために、精製は迅速に、すなわち数分ではなく数秒の範囲で行う必要がある。このような迅速な精製は、迅速な蒸発ステップによって達成される。
【0041】
本発明の第1の態様は、蒸発ステップを含むことを特徴とする造影剤を調製する方法に関し、それにおいて、核スピンを含む信号増強化合物が液体から分離される。
【0042】
特定の実施形態では、造影剤は、PHIP(パラ水素が分極を誘起する)、SABRE(可逆的交換による信号増幅)、またはDNP(動的核分極)によって調製される。
【0043】
液体は、蒸発ステップの前に信号増強化合物を含む液体に関する。液体は、
- イオン液体などのニート触媒、および信号増強化合物、または
- 溶媒、信号増強化合物および触媒、または
- 溶媒、信号増強化合物およびラジカル源
を含み、溶媒は信号増強化合物であり得る。さらに、液体は、副生成物および/または未反応/未分極遊離体および他の不純物を含有し得る。
【0044】
PHIPまたはSABREを実施して信号増強化合物を調製する場合、液体は、溶媒、信号増強化合物および触媒を含む溶液であり、それによって溶媒は信号増強化合物であり得る。
【0045】
DNPを実施して信号増強化合物を調製する場合、液体は、溶媒、信号増強化合物およびラジカル源を含む溶液であり、それによって溶媒は信号増強化合物であり得る。
【0046】
特定の実施形態では、液体は、信号増強化合物および触媒を含む。触媒は、信号増強化合物に溶解した固体触媒であり得る。特定の実施形態では、液体は、信号増強化合物およびラジカル源を含む。
【0047】
さらに、液体は、副生成物および/または未反応/未分極の遊離体および他の不純物を含有し得る。
【0048】
沸騰温度に応じて、液体の溶媒が蒸発するか、または信号増強化合物が蒸発する。液体がそれらの沸点が異なるいくつかの成分、例えば溶媒、信号増強化合物および触媒を含む場合、2つ以上の蒸留、例えば最初に有機溶媒を蒸発させ、次いで信号増強化合物を蒸発させることが必要とされ得る。溶媒および/または信号増強化合物を蒸発させる前に、未反応前駆体化合物を最初に蒸発させることも必要であり得る。適切な溶媒は、例えば、水性溶媒、メタノール、クロロホルムまたはアセトンである。迅速な蒸発ステップを可能にするために、成分は、信号増強化合物が反応容器の液体から一段階で蒸留され得るように、信号増強化合物の沸点が最も低くなるように選択され得る。
【0049】
特定の実施形態では、液体は、触媒、信号増強化合物、および水と混和しない有機溶媒を含む。蒸発の前に水を添加して2つの相を形成する。信号増強化合物は、有機溶媒を蒸発させ、信号増強化合物を水相に移行して、水中で、精製された信号増強化合物を提供することによって、液体から分離される。
【0050】
増強化合物の所望の化学変換(例えば、開裂)は、このプロセス中に起こり得る(例えば、塩基などの開裂剤が水に添加されていた場合)。その後、不純物を水溶液から濾別することができる。
【0051】
特定の実施形態では、信号増強化合物を蒸発させて精製された信号増強化合物を提供することによって、信号増強化合物を液体から分離する。特定の実施形態では、最初に有機溶媒を蒸発させることによって信号増強化合物を液体から分離し、有機溶媒を分離した後、信号増強化合物を蒸発させて精製信号増強化合物を提供する。
【0052】
特定の実施形態では、信号増強化合物は、信号増強化合物を蒸発させて精製された信号増強化合物を提供することによって液体から分離され、精製された信号増強化合物は、スピン秩序の移行および/または代謝産物への開裂などの化学変換によって修飾され、信号増強化合物の修飾後の精製は、信号増強化合物のさらなる蒸発ステップによって達成される。
【0053】
濾過、沈殿および洗浄または造影剤を提供する液相分離などの任意の蒸発ステップの後に、追加の精製ステップを実施することができる。
【0054】
特定の実施形態では、信号増強化合物は、信号増強化合物を蒸発させて精製された信号増強化合物を提供することによって液体から分離され、精製された信号増強化合物は、スピン秩序の移行または代謝産物への開裂などの化学変換によって修飾され、信号増強化合物の修飾後の精製は、濾過、沈殿および洗浄または液相分離などのさらなる精製ステップによって達成される。
【0055】
信号増強化合物のスピン秩序を維持するために、蒸発ステップは静磁場で行われてもよい。
【0056】
特定の実施形態では、蒸発ステップは静磁場で実施される。
【0057】
特定の実施形態では、蒸発ステップは、少なくとも10mTの磁場強度を有する静磁場で実施される。
【0058】
縦緩和時間は、温度および圧力に依存する。気相中の緩和時間は、典型的には、スピン回転の緩和によってもたらされる。信号増強造影剤の前駆体または造影剤自体(例えば、ピルビン酸エチル)として特に適している乳酸エチル、ピルビン酸エチルまたは酢酸エチルなどの大きな分子の場合、気相では1~15秒程度である。より長い時間が好ましく、それらは気相中の圧力および/または温度を上昇させることによって得ることができる。したがって、高速蒸留ステップが実現可能であり、信号増強を維持するための精製中の優れた機構として使用することができる。
【0059】
共溶媒またはストリッピングガスを使用することによって、蒸発をさらに改善することができる。
【0060】
特定の実施形態では、共溶媒またはストリッピングガスが蒸発ステップ中に使用される。
【0061】
特定の実施形態では、蒸発ステップ中にストリッピングガスが使用される。
【0062】
特定の実施形態では、信号増強化合物を少なくとも3バールの圧力で蒸発させる。
【0063】
特定の実施形態では、信号増強化合物は、圧力下、特に少なくとも3バールの圧力で蒸発され、ストリッピングガスが使用される。
【0064】
特定の実施形態では、信号増強化合物を少なくとも390Kの温度で蒸発させる。
【0065】
特定の量の信号増強化合物を蒸発させるのに必要な時間は、蒸発ステップ中に真空を適用することによって短縮することができる。
【0066】
特定の実施形態では、蒸発ステップ中に真空が適用される。ストリッピングガスの有無にかかわらず、真空を適用することによって蒸発を促進することができる。
【0067】
特定の実施形態では、ストリッピングガスによる蒸発ステップは、真空を適用することによって促進される。
【0068】
特定の実施形態では、信号増強化合物は、圧力下でストリッピングガスを用いて蒸発させ、蒸発は、真空を適用することによって、特に10mbar以下を適用することによって促進される。
【0069】
特定の実施形態では、蒸発ステップは10mbar以下で実施される。
【0070】
特定の実施形態では、蒸発ステップは10mbar以下で実施され、ストリッピングガスは適用されない。
【0071】
特に、PHIPを介して信号増強化合物を調製する場合、未反応の不飽和遊離体が依然として液体中に存在し得る。潜在的な毒性を防止するために、遊離体をクエンチしてもよい。これは、例えば、チオール-エン反応において不飽和前駆体と反応するアミノ酸システインなどの過剰のチオール含有生体分子を添加することなどによって行うことができる。反応生成物は、例えば生体分子の塩を使用する場合に典型的に達成される不揮発性である必要がある。このプロセスをスピードアップするために、追加の触媒を添加してもよく、またはラジカルを導入する必要がある。しかしながら、信号増強化合物が蒸発して別の容器に移行される間、それらは揮発性ではなく、反応容器に留まることが重要である。
【0072】
特定の実施形態では、蒸発ステップの前に、液体の未反応の遊離体は、不揮発性生成物、特に不揮発性塩に変換される。これは、例えば、触媒の存在下でアミノ酸システインまたは別の適切な分子を添加して、その二重または三重C-C結合と反応することによって未反応の信号増強前駆体を捕捉することによって達成することができる。
【0073】
特定の実施形態では、精製された信号増強化合物は、
- 蒸発後に凝縮され、次いで水性溶媒に溶解されるか、または
- 蒸発後に水性溶媒において直接捕捉される。
【0074】
精製された信号増強化合物が溶解または直接捕捉される溶媒は、生体適合性溶媒であり得る。
【0075】
特定の実施形態では、信号増強化合物は、揮発性である。
【0076】
特定の実施形態では、触媒を結合させて揮発性を大幅に低下させる蒸発ステップの前に、キレート分子が添加される。
【0077】
信号増強化合物のみを蒸発させる効率的な蒸留を可能にするためには、液体と信号増強化合物との間の沸点に十分な差がある必要がある。
【0078】
特定の実施形態では、信号増強化合物は、液体と少なくとも20℃、特に少なくとも40℃異なる沸点を有する。
【0079】
特定の実施形態では、信号増強化合物は、過分極H原子または過分極13C原子または過分極15N原子を含む。
【0080】
適切な信号増強化合物は、短側鎖を有するアミノ酸のエステル(例えば、アラニンまたはセリン)、ピルベートまたはそのアルキルエステル、乳酸塩、アセタート、スクシナートまたはそのアルキルエステル、フマル酸塩またはそのアルキルエステル、アセト酢酸塩またはそのアルキルエステル、ヒドロキシ酪酸塩またはそのアルキルエステル、ケトイソカプロン酸塩またはそのアルキルエステル、リンゴ酸塩またはそのアルキルエステル、クエン酸塩またはそのアルキルエステルなどの過分極代謝産物である。これらの信号増強化合物は、PHIP、SABREまたはDNPによって得ることができる。
【0081】
信号増強化合物を調製するためにSABREを実施する場合、ピリジンまたはニコチンアミドなどの複素環もまた、遊離体として使用され得る。
【0082】
特定の実施形態では、信号増強化合物は、1個または複数のN原子を含む5または6員複素環、ニコチンアミドまたは式Iの化合物から選択される。
【0083】
特定の実施形態では、信号増強化合物は、式Iの化合物であり、
【化1】
式中、
Rが、H、-OH、-OX’またはC
1-4-アルキルから選択され、ここで、アルキルが、非置換であるか、または-OHで置換されており、
Yが、C
1-6-アルキルまたはC
1-6-アルケニルであり、ここで、アルキルは、非置換であるか、またはNH
2、-OH、-COOHもしくは-COOX’から選択される1つ以上の置換基で置換されており、
X、X’およびX’が互いに独立してC
1-4-アルキルであり、
m、nおよびpが互いに独立して0または1であり、
式Iの前記化合物が、少なくとも1つの過分極原子、特に過分極H原子または過分極
13C原子または過分極
15N原子を含み、特に1つまたは複数、またはすべてのHを重水素で交換することができる。
【0084】
信号増強化合物を得るためにPHIPを実施する場合、遊離体は二重結合を含む。適切な遊離体は、ビニル、アリルまたはプロパルギル部分を含む化合物である。これらの部分は、PHIPの間にパラ水素化される。パラ水素化部分は、部分Xに対応する。
【0085】
特定の実施形態では、X、X’およびX”はエチルであり、各C原子は過分極H原子に結合している。
【0086】
特定の実施形態では、造影剤は、過分極ピルベートまたはそのアルキルエステル、乳酸塩、アセタート、スクシナートまたはそのアルキルエステル、フマル酸塩またはそのアルキルエステル、アセト酢酸塩またはそのアルキルエステル、ヒドロキシ酪酸塩またはそのアルキルエステル、ケトイソカプロン酸塩またはそのアルキルエステル、リンゴ酸塩またはそのアルキルエステル、クエン酸塩またはそのアルキルエステルから選択される。
【0087】
特定の実施形態では、造影剤は、過分極ピルベートまたはそのアルキルエステル、乳酸塩、アセタート、スクシナートまたはそのアルキルエステル、フマル酸塩またはそのアルキルエステル、アセト酢酸塩またはそのアルキルエステル、ヒドロキシ酪酸塩またはそのアルキルエステルから選択される。
【0088】
特定の実施形態では、アルキルエステルは、C1-6-アルキルエステル、特にC1-4アルキルエステル、より詳細にはエチルエステルである。
【0089】
信号増強化合物を得るためにPHIPまたはSABREを実施する場合、パラ水素の添加またはスピン秩序の移行のために触媒が必要である。好適な触媒は当業者に公知である。
【0090】
特定の実施形態では、触媒は、ロジウム触媒、イリジウム触媒、白金触媒、パラジウム触媒、ルテニウム触媒、オスミウム触媒、またはレニウム触媒から選択される。
【0091】
適切なロジウム触媒は、ウィルキンソン触媒、または[1,4-ビス-(ジフェニルホスフィノ)-ブタン]-(1,5-シクロオクタジエン)-ロジウム(I)-テトラフルオロボラートなどのホスフィン配位子を含むロジウム錯体である。
【0092】
適切なルテニウム触媒は、[Cp*Ru(MeCN)3]PF6:トリス-(アセトニトリル)-ペンタメチルシクロペンタジエニルルテニウム(II)-ヘキサフルオロホスファトなどのシクロペンタジエン錯体である。
【0093】
イリジウム触媒は、特にSABREに使用することができる。適切な触媒は、クラブツリー触媒、または[IrCl(cod)(IMes)]、COD:シクロオクタジエン、IMes:1,3-ビス(2,4,6トリメチルフェニル)イミダゾリニウムクロリドなどのN-複素環カルベン配位子を有するIr錯体である。
【0094】
DNPが信号増強化合物を調製するために使用される場合、ラジカル源が使用される。好適なラジカルは当業者に公知である。非限定的な例は、TEMPO、AMUPOLおよびTOTAPOLなどのニトロキシドラジカル、またはOx063などのトリチルラジカルである。
【0095】
発明は、以下の例および図面によってさらに例示され、そこからさらなる実施形態および利点を引き出すことができる。これらの例は、本発明を説明することを意図したものであり、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。
【図面の簡単な説明】
【0096】
【
図1】清浄な造影剤として信号増強ピルベートを得るための例示的な手順を示す。
【
図2】清浄な造影剤として信号増強ピルベートを得るための別の例示的な手順を示す。
【0097】
最初に、最終的な所望の分子(例えば、ピルビン酸エチル、乳酸エチル、酢酸エチル、フマル酸ジエチル、アセト酢酸エチルまたはヒドロキシ酪酸エチル)であってもよい造影剤の揮発性前駆体が必要とされる。後者は、通常、SABREが使用される場合に当てはまる。次いで、目的の代謝産物またはその前駆体を、溶媒中またはニート化合物として、第1の区画(反応チャンバ)の内部で、触媒およびパラ水素と反応させる。例示的な手順の詳細については、
図1および
図2を参照されたい。溶媒が使用される場合、これは、好ましくは、代謝産物またはその前駆体の沸点とは大きく異なる沸点を有する有機溶液または溶媒の使用を回避するための水である。反応後、化合物を溶媒から蒸留により分離し、第2の区画に回収する。代謝産物および溶媒の沸点に応じて、化合物を溶媒から蒸留するか、または最初に溶媒を留去し、第2のステップで化合物を留去する。
【0098】
代謝産物は、凝縮されて次いで生体適合性溶媒(水、緩衝液、生理食塩水など)によって取り込まれるか、または水性媒体中に直接捕捉される。ストリッピングガスは、同時の蒸発のために追加でまたは共溶媒として使用することができるが、(前駆体を所望の造影剤に変換した後に潜在的にさらに蒸発/蒸留することによって)インビボでの適用前に除去する必要がある。触媒の部分的な蒸留を防止するために、重質なキレート分子を溶液に添加して、蒸留が開始する前に金属を結合させることができる。第1の区画における元の反応が有機溶媒で行われる場合、または未反応の前駆体分子を除去する必要がある場合、さらなる蒸留も必要とされ得る。前駆体の基本的な開裂および中和は、第2の区画内で起こり得る。
【0099】
例
例1:
本発明の具体的な実施態様は、地球の場であり得る低磁場に第1の区画(first compartment)を配置することであり得る。純粋な造影剤前駆体とパラ水素との反応は、前記低磁場で行われ、造影剤は蒸発し、より高い磁場磁石の内部に配置された第2の区画(second compartment)に輸送される。より高い磁場は、例えば、100mTから数テスラの場の強度を有することができる。高磁場磁石での磁場が十分に高く、ヘルツ単位の化学シフトが2つのパラ水素由来プロトン間のJ結合よりも大きくなるはずである。このより高い磁場では、同相のプロトン磁化を得るために、パルスシーケンスを使用することができる。ヘテロ核(13Cまたは15Nなどのプロトン以外の核)が信号増強されている造影剤が使用される場合、パルスシーケンスは、前記ヘテロ核にプロトン分極を移行するために適用可能である必要がある。これにより、より高い磁場の均一性に対する要件が少なくなる。次いで、造影剤は、このチャンバから生理学的溶液によって排出または洗い流され、投与に使用することができる。
【0100】
例1a:
例1aは例1と同様であり、反応は、100mTから数テスラの範囲のより高い場に位置する第1の区画で行われる。異相への同相プロトン磁化または分極移行の準備は、同じ区画で行われる。造影剤は、第2の区画に蒸留される。
【0101】
例2:
例2は、例1および1aと同様であり、造影剤前駆体は、造影剤よりも高い沸点を有する溶媒に溶解される。水素化後、造影剤は溶媒から第2のチャンバ内へと蒸発される。好ましくは、造影剤と溶媒との沸点の差は>20℃、より好ましくは>40℃である。
【0102】
例3:
例3は、例1および1aと同様であり、造影剤前駆体は、造影剤よりも低い沸点を有する溶媒において溶解される。水素化後、分離を2つのステップで行う。第1のステップの間、両方のチャンバの温度を溶媒の沸点以下に設定し、溶媒を蒸発させる。第2のステップでは、第1のチャンバの温度を造影剤の沸点より高くまたは近くに設定し、次いで造影剤を第2のチャンバの中へと蒸留する。好ましくは、造影剤と溶媒との差は>20℃、より好ましくは>40℃である。
【0103】
例4:
例4は、例1、1a、2、3と同様であり、水素化後、第1のチャンバを通るキャリア/ストリッピングガスの流れによって、蒸発が促進される。同じ目的のために、蒸留している間に真空を適用することができる。
【0104】
例5:
例5は、例1、1a、2、3、4と同様であり、水素化後に反応混合物にキレート分子を添加して触媒を結合させ、大幅に揮発性を低下させる。
【0105】
例6:
例6は、例1、1a、2、3、4、5と同様であり、アミノ酸システインまたは別の適切な分子を触媒の存在下で添加して、その二重または三重のC-C結合と反応させることによって未反応の造影剤前駆体を捕捉し、それらを不揮発性にする。
【0106】
例6a:
例6aは、例1、1a、2、3、4、5と同様であり、造影剤前駆体がビニル化合物(例えば、ピルビン酸ビニル)である。非水素化ビニル前駆体は、それが生成物の分子よりも低い沸点を有するので、それを留去することによって生成物の造影剤から除去される。例1、1a、2では、生成物を蒸留する前に追加の蒸留ステップが必要である。一方、例3では、ビニル化合物を溶媒と共に蒸留する。
【0107】
例7:
例7は、上記の例と同様であり、実際の造影剤は、第2の区画での水素化反応後およびパルスシーケンスが既に適用された後に、蒸留生成物を開裂することによって得られる。最終的な造影剤は、第2の区画で得られる。造影剤は、第1の区画について例3および4に示すように、それを蒸留することによって、開裂された廃棄物から精製することができる。
【0108】
例8:
例8は例7と同様であり、第2の区画の蒸留させた分子を両親媒性溶媒(例えば、アセトン、アルコール)に溶解して開裂反応を促進する。
【0109】
例9:
例9は、分子が二段階の開裂を必要とする場合、例7、8と同様である。まず、適切な溶媒(例えばアルコール)での開裂のための無水塩基を添加し、数秒後に水を添加する。
【0110】
例10:
触媒を有する前駆体分子は、水と混和しない有機溶媒でパラ水素化される。その後、水を添加し、混合物を激しく混合するか、または超音波を印加する。有機溶媒を例3、4のように蒸発させ、増強された分子を水相に移行する。その後、残りの触媒を濾過し、溶液を投与する準備をする。
【0111】
例11
例10と同じで、前駆体がピルビン酸ビニルであり、水の代わりにカーボナートまたは水酸化ナトリウムの溶液を添加する。最後に、開裂されたピルビン酸塩水溶液が得られる。
【国際調査報告】