ITMI20081765A1 - Processo per la preparazione di molecole iperpolarizzate. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce al campo tecnico della visualizzazione diagnostica mediante risonanza magnetica, altresì nota come “Magnetic Resonance Imaging†o anche MRI. Più in particolare, la presente invenzione riguarda un procedimento per la preparazione di molecole iperpolarizzate mediante paraidrogenazione catalitica, e successivo loro isolamento mediante trasferimento in fase acquosa.

Ciò consente di ottenere, vantaggiosamente, una soluzione acquosa della molecola iperpolarizzata da utilizzarsi nelle tecniche diagnostiche di cui sopra, essendo detta molecola depurata dal catalizzatore, dal solvente organico e dall’eventuale composto di partenza non reagito, in un unico passaggio.

Stato deH’arte

L’Imaging di Risonanza Magnetica (MRI) à ̈ noto per essere uno strumento potente per investigazioni di tipo medico e biologico, sia in vitro che in vivo. Il principale svantaggio di tale tecnica é tuttavia dovuto alla bassa sensibilità della spettroscopia NMR su cui l’MRI si basa. Infatti, l’intensità dei segnali NMR dipende dalla differenza di popolazione fra gli stati di spin nucleare, a sua volta funzione della temperatura e del campo magnetico applicato, secondo la ben nota equazione di Boltzmann (ΔΠ= yhBo/(2nkT)), all’equilibrio termico, detta differenza di popolazione à ̈ nell’ordine di grandezza pari a 10'<5>, vale a dire molto piccola.

L’uso di molecole iperpolarizzate in risonanza magnetica (MRI) à ̈ stato recentemente proposto quale possibile soluzione a questo problema e, negli ultimi anni, sono stati sviluppati diversi metodi di iper polarizzazione .

Il metodo più diretto à ̈ il cosiddetto metodo “brute force†che consiste, essenzialmente, nel mantenere la molecola di interesse all’interno di un campo magnetico elevato (fino a 20 T) e a bassissima temperatura (prossima a 0 K) per un determinato periodo di tempo. Tale metodo à ̈ di applicabilità generale ma richiede l’applicazione di un opportuno “relaxation switch†che consenta di promuovere velocemente le transizioni nucleari necessarie per creare la polarizzazione, e che possa essere rimosso o comunque “disattivato†subito dopo il processo. Ad ora, un “relaxation switch†adatto allo scopo non risulta essere ancora disponibile e, conseguentemente, tale approccio non à ̈ ancora utilizzabile.

Un secondo metodo à ̈ rappresentato dal cosiddetto †optical pumping/spin exchange†, che può essere applicato a gas nobili quali lo<129>Xe e T<3>He. In questo caso un fascio di luce laser polarizzata viene inviato su una miscela gassosa costituita dal gas prescelto e da vapori di un metallo alcalino. In questo modo à ̈ possibile iperpolarizzare Xe ed He con elevati gradi di polarizzazione, e la polarizzazione così ottenuta può poi essere mantenuta a lungo grazie ai lunghi tempi di rilassamento di questi nuclei.

Sono noti, in proposito, studi MRI delle vie aeree condotti con l’impiego di gas iperpolarizzati così ottenuti.

Tuttavia, come precedentemente indicato, questa tecnica non à ̈ di applicabilità generale in quanto à ̈ limitata alla polarizzazione dei gas nobili.

La differenza di popolazione fra i livelli di spin nucleare può essere inoltre aumentata sfruttando l’effetto “Overhauser†(o Polarizzazione Dinamica Nucleare - DNP) fra il nucleo di interesse e gli elettroni spaiati di specie paramagnetiche a contatto.

Questa tecnica viene utilizzata per iperpolarizzare molecole di interesse biologico quali, ad esempio, urea, piruvato ecc., attualmente utilizzate per studi di imaging metabolico mediante MRI.

Sebbene questa tecnica possa essere applicata a qualunque tipo di molecola, in linea di principio, la necessità di un criostato potente e di un “hardware†opportuno per l’irradiazione degli elettroni a bassa temperatura, possono limitarne l’impiego.

Inoltre, à ̈ necessaria una procedura che consenta la rapida dissoluzione del substrato dopo l’iperpolarizzazione, e la separazione del radicale paramagnetico prima dell’iniezione.

Più recentemente, nella visualizzazione diagnostica mediante MRI, à ̈ stato proposto l’uso di molecole iperpolarizzate mediante paraidrogenazione di substrati insaturi, in presenza di para-idrogeno (US 6,574,495). Detta procedura à ̈ altresì nota come PHIP (Para Hydrogen Induced Polarization), ovvero Polarizzazione Indotta mediante Para-Idrogeno. A tal proposito, il metodo PHIP, consente di ottenere popolazioni dei livelli di spin nucleare profondamente alterate rispetto a quelle determinate dalla termodinamica di Boltzmann. Le molecole iperpolarizzate si ottengono per idrogenazione catalitica di un substrato insaturo utilizzando idrogeno arricchito nell’isomero di spin para. La molecola dell’idrogeno esiste, infatti, nelle due forme isomeriche chiamate rispettivamente orto e para: mentre l’isomero orto, simmetrico rispetto allo scambio dei due protoni, à ̈ triplamente degenere, l’isomero para, antisimmetrico rispetto allo scambio, à ̈ in uno stato di singoletto. L’isomero orto ha spin 1 ed à ̈ NMR attivo mentre l’isomero para, avendo spin zero, à ̈ NMR silente.

La miscela di equilibrio (normal-idrogeno) contiene il 75% di isomero orto ed il 25% di isomero para ma, essendo lo stato para termodinamicamente più stabile ed a seguito della temperatura rotazionale relativamente alta della molecola di idrogeno, à ̈ possibile arricchire la miscela nella forma para, mantenendola a bassa temperatura.

Ad esempio, se a 77 K la miscela di equilibrio à ̈ costituita per il 52% da isomero para e per il 48% da isomero orto, a 20 K à ̈ invece costituita per il 99.8% dall’isomero para.

La conversione fra i due isomeri à ̈ impedita per ragioni di simmetria ma può essere promossa dalla presenza di un opportuno catalizzatore, come ad esempio carbone attivo o ossido di ferro.

L’arricchimento nell’isomero para ottenuto a bassa temperatura può essere mantenuto a temperatura ambiente purché il catalizzatore che ha promosso la conversione, e ogni altra impurezza paramagnetica, venga totalmente allontanato. Questa procedura consente quindi di ottenere miscele di idrogeno in condizioni di nonequilibrio, a temperatura ambiente, e la miscela così arricchita à ̈ chiamata para-idrogeno.

Pur essendo NMR silente, quando il para-idrogeno viene addizionato ad una molecola insatura la sua simmetria può essere rotta con la formazione di un sistema di spin di tipo AX, generando la possibilità di osservare l’iperpolarizzazione.

Le popolazioni dei livelli di spin dei prodotti paraidrogenati ottenuti si discostano daH’equilibrio, rendendo così possibile, in linea teorica, un aumento di sensibilità di un fattore pari a IO<5>(“Sensitiviy enhancement utilizing para-hydrogen†, C.R. Bower, Encyclopedia of NMR, Voi. 9, 2002, pp. 750-770).

Tuttavia, ai fini della visualizzazione diagnostica in vivo mediante risonanza magnetica, risulta essere più utile Tiperpolarizzazione eteronucleare in quanto i segnali protonici di un agente di contrasto paraidrogenato andrebbero a sovrapporsi con i segnali<J>H dell’acqua tissutale mentre, al contrario, il segnale endogeno per l’eteronucleo à ̈ praticamente 0 per cui l’assenza di rumore di fondo consente di ottenere immagini con un rapporto segnale-rumore estremamente favorevole, dove il contrasto à ̈ dato dalla differenza in intensità di segnale tra regioni in cui à ̈ presente la molecola comprendente Teteronucleo iperpolarizzato e zone in cui la stessa à ̈ assente.

L’attenzione si à ̈ dunque focalizzata sui eteronuclei quali<13>C e<I5>N. Un vantaggio nell’uso di queste specie, oltre alla già citata assenza di rumore di fondo (background), à ̈ associato al loro grande range di Chemical shift, che offre la possibilità di visualizzare molecole diverse nella stessa immagine.

Utilizzando il metodo di iperpolarizzazione PHIP à ̈ possibile ottenere molecole<13>C e<15>N iper polarizzate. Al fine di ottenere una molecola<13>C iperpolarizzata che possa essere vantaggiosamente utilizzata in vivo nell’imaging diagnostico mediante MRI devono, tuttavia, essere soddisfatti i seguenti requisiti:

1) Il substrato deve essere facilmente idrogenabile,

2) Il substrato deve contenere un nucleo<13>C entro una distanza di tre legami dal protone addizionato con la molecola di para-H2,

3) Il peso molecolare della molecola iperpolarizzata deve essere basso (<500 Da), per limitare i processi di rilassamento,

4) Il prodotto idrogenato deve naturalmente essere fisiologicamente ben tollerabile e solubile in acqua,

5) Il catalizzatore usato per la para-idrogenazione deve promuovere il trasferimento di entrambi i protoni, da una molecola di B.2 ad una stessa molecola di substrato, così che la correlazione di spin possa essere mantenuta. Di conseguenza devono essere utilizzati catalizzatori omogenei quali, ad esempio, i complessi organometallici di Rh e Ir. Tuttavia, trattandosi di specie caratterizzate da alta tossicità, questi catalizzatori devono essere completamente rimossi dalla miscela di reazione prima della somministrazione in vivo,

6) Per l’applicazione in vivo si deve disporre di una soluzione acquosa del prodotto para-idrogenato. Ciò richiede, pertanto, che la reazione di idrogenazione sia condotta in acqua o, alternativamente, che il solvente organico usato per l’idrogenazione sia poi totalmente rimosso,

7) Al fine di essere utilizzato per l’acquisizione di un’immagine MRI, l’ordine di spin del para-idrogeno deve essere trasformato in magnetizzazione netta<13>C. E’ stato dimostrato che ciò può essere ottenuto mediante l’applicazione di un opportuno ciclo di campo al prodotto para-idrogenato, oppure utilizzando una sequenza di impulsi adatta.

Analoghe considerazioni valgono per la preparazione di molecole iperpolarizzate contenenti altri nuclei che possano essere iperpolarizzati con questa procedura.

Dunque un problema connesso all’uso in vivo di composti iperpolarizzati à ̈ legato alla necessità che gli stessi siano disponibili in soluzione acquosa mentre, generalmente, la reazione di idrogenazione con para-idrogeno di un opportuno substrato insaturo viene condotta in presenza di un solvente organico in cui sia il catalizzatore di idrogenazione che l’idrogeno stesso sono più solubili.

E’ noto che i catalizzatori che meglio favoriscono il trasferimento della polarizzazione al<13>C, dopo l’addizione di una molecola di para-idrogeno a substrati insaturi, sono quelli costituiti dai complessi cationìci di Rh(I). Preferiti sono i catalizzatori che contengono una fosfina chelante, ad esempio il dppb (diphenylphosphinobutane) o il dppe (diphenylphosphinoethane), ed una molecola di diene quale, ad esempio, cicloottadiene o norbornadiene.

Questi catalizzatori presentano la miglior efficienza in solvente organico, laddove l’acetone à ̈ preferito.

Sono stati fatti tentativi di rendere maggiormente solubili questi catalizzatori in solvente acquoso, ad esempio mediante introduzione di gruppi ionici/ polari sui leganti fosfmici del chelante stesso. Per contro, un importante inconveniente che deve essere affrontato quando si vuole condurre la reazione di idrogenazione in acqua à ̈ legato alla bassa solubilità dell’idrogeno in acqua, che rende dunque necessario operare ad alte pressioni (50-100 bar).

Inoltre, trattandosi di composti caratterizzati da alta tossicità, questi catalizzatori devono essere completamente rimossi dalla miscela di reazione ad idrogenazione ultimata. Un metodo per la rimozione del complesso cationico di Rh dalla miscela di reazione consiste nel passaggio della stessa su un’opportuna resina a scambio cationico, sebbene questa procedura comporti una marcata perdita di polarizzazione .

In alternativa, à ̈ stato proposto l’impiego di catalizzatori a base di Rh(I) supportati su una superficie solida a base di silice o polimeri. Tuttavia, la polarizzazione ottenibile con questo tipo di catalizzatori supportati à ̈ inferiore rispetto a quella osservata con catalizzatori omogenei, probabilmente a seguito della minore mobilità dell 'addotto substrato /catalizzatore che genera un incremento della velocità di rilassamento.

Naturalmente, anche il solvente organico deve essere rimosso dalla soluzione iperpolarizzata prima della sua formulazione in solvente acquoso intesa per la somministrazione. Questo obiettivo può essere raggiunto, ad esempio, attraverso l’impiego di uno “ spray- drier†posto immediatamente a valle del reattore: il processo à ̈ simile allo “spraydrying†comunemente impiegato per trasformare una soluzione in particelle solide, per composizioni farmaceutiche. Il materiale fluido à ̈ così introdotto nel “drier†, dove viene nebulizzato e disperso da un gas di trasporto: il solvente più volatile viene quindi distillato mediante applicazione del vuoto mentre l’acqua, precedentemente aggiunta alla miscela, rimane nel “drier†. Un inconveniente associato a questa procedura deriva dal fatto che buona parte del prodotto paraidrogenato (molecola a basso peso molecolare) può andare perso insieme al solvente organico.

Resta quindi di particolare rilevanza la possibilità di trovare un procedimento per la preparazione di molecole iperpolarizzate, in soluzione acquosa pronta all’uso, nella visualizzazione diagnostica di organi e tessuti del corpo umano mediante tecniche MRI e che consenta, al contempo, di superare gli inconvenienti e problemi di purificazione sopra esposti.

Oggetto dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un procedimento per la preparazione di molecole iperpolarizzate pronte all’uso che, vantaggiosamente, non richiede la filtrazione del catalizzatore, la purificazione del prodotto e la successiva formulazione dello stesso in soluzione acquosa.

In particolare, la presente invenzione ha come oggetto un procedimento per la preparazione, in un unico step, di molecole iperpolarizzate in soluzione acquosa pronta all’uso per la visualizzazione diagnostica di organi o tessuti del corpo umano o animale, mediante Risonanza Magnetica Nucleare (MRI).

Ancor più in particolare, la presente invenzione riguarda un processo per la preparazione di molecole iper polarizzate che consente di isolare in un unico passaggio, mediante un procedimento di trasferimento di fase, la molecola iperpolarizzata e di ottenerla direttamente in soluzione acquosa, priva di impurezze e pronta per l’uso, per la visualizzazione diagnostica in vivo mediante risonanza magnetica.

Preferibilmente, secondo il processo oggetto della presente invenzione, le molecole iperpolarizzate sono ottenute per idrogenazione con para-idrogeno di un opportuno substrato insaturo che à ̈ solubile in un solvente organico.

Solventi organici adatti allo scopo comprendono i solventi organo-clorurati quali, ad esempio, cloroformio, diclorometano, tetracloruro di carbonio ecc., i solventi aromatici quali, ad esempio, benzene e toluene, gli eteri quali, ad esempio, dietiletere, diisopropiletere, butiletere ecc., gli idrocarburi alifatici quali ad esempio, pentano, esano, eptano, ottano, cicloesano, ecc.

Fra questi, preferiti sono i solventi clorurati e gli idrocarburi sopra elencati.

Ancor più preferiti sono il cloroformio ed il dicloromentano. Detta reazione di idrogenazione viene preferibilmente condotta in presenza di un opportuno catalizzatore, che deve essere solubile in solvente organico ma insolubile in acqua.

Esempi di catalizzatori di idrogenazioni adatti allo scopo comprendono [Rh(difosfma){diene)]<+>[anione]-, dove difosfina può essere DPPB (1,4-difenilfosfinobutano), DPPE (1,2-difenilfosfioetano) e loro derivati, fra cui ad esempio le fosfine chirali quali BINAP {2,2’-Bis{difenilfosfìno)-1,1-binaftile), CHIRAPHOS (2,3-difenilfosfinobutano), DIOP { 1 ,4-Bis(difenilfosfino)- 1 ,4-dideossi-2,3-0-isopropiliden-L reitolo), DIPAMP (l,2-Bis[(2-metossifenil)(fenilfosfino)]etano); il diene può essere 1,5-cicloottadiene o norbornadiene, e l’anione può essere un qualsiasi anione anche se il tetrafluoborato o trifluorometìlsolfonato sono da considerarsi preferiti.

Fra questi sono da considerarsi preferiti i catalizzatori in cui la fosfina à ̈ difenilfosfinobutano e particolarmente preferito à ̈ il [Bis(diphenylphosphinobutane)( 1 ,5-cyclooctadine)]Rh(I).

Secondo un aspetto particolarmente preferito, la presente invenzione riguarda un processo in cui:

a) un opportuno substrato insaturo viene solubilizzato in un solvente organico immiscibile con acqua e idrogenato, con paraidrogeno, in presenza di un catalizzatore solubile nel solvente organico ma insolubile in acqua,

b) la molecola iperpolarizzata così ottenuta viene isolata dal sistema (grezzo) di reazione, per semplice diluizione dello stesso con acqua o con una soluzione acquosa opportuna, e per successiva separazione della fase acquosa contenente il prodotto iperpolarizzato.

Per soluzione acquosa si intende una soluzione salina opportuna, eventualmente opportunamente tamponata, comunque fisiologicamente accettabile e utilizzabile in vivo nell’imaging diagnostico senza ulteriore purificazione.

Particolarmente preferiti, allo scopo della presente invenzione, sono da considerarsi i substrati insaturi che siano ben solubili in un solvente organico e meno solubili in acqua, e le cui corrispondenti molecole paraidrogenate presentino, invece, un’aumentata solubilità in acqua. In questo modo la reazione di idrogenazione viene eseguita in un solvente organico non miscibile con l’acqua, e la molecola iperpolarizzata viene trasferita in fase acquosa a seguito dell’aggiunta di acqua, essenzialmente come riportato nella Figura 1.

E’ altresì inteso che i substrati insaturi preferiti secondo l’invenzione contengono un doppio o triplo legame C-C, che viene ridotto durante l’addizione del para-idrogeno.

Secondo un aspetto particolarmente preferito, la presente invenzione riguarda un processo per la preparazione di molecole iperpolarizzate ad eteronuclei laddove particolarmente preferiti sono<13>C e<15>N. In questo caso, à ̈ opportuno favorire la il trasferimento della polarizzazione dai protoni del para-idrogeno all’eteroatomo in questione.

Per l’utilizzo di derivati iperpolarizzati mediante paraidrogenazione come agenti di contrasto per<13>C-MRI, infatti, à ̈ necessario convertire il segnale in antifase del carbonio iperpolarizzato, che si ottiene in seguito al trasferimento di polarizzazione dai protoni del paraidrogeno al carbonio in questione, in un segnale in fase, utile per l’acquisizione dell’immagine. Ciò può essere ottenuto: 1) registrando immagine MRI utilizzando di un’opportuna sequenza di impulsi (vedi Goldman M., Johannesson H., C.R.Phisique 2005, 6, 575), oppure 2) applicando un ciclo di campo al prodotto idrogenato. Il ciclo di campo consiste velocemente (non- adiabaticamente) il campione idrogenato all’interno di uno schermo di campo magnetico (intensità del campo = 0.1 Î1⁄4Τ), e successivamente nel rimuovere lentamente (adiabaticamente) lo schermo per riportare il campione a campo terrestre (50 Î1⁄4Τ).

Dunque, in un aspetto particolarmente preferito la presente invenzione si riferisce ad un procedimento in cui:

a) un opportuno substrato insaturo viene solubilizzato in un solvente organico immiscibile con acqua e idrogenato, con paraidrogeno, in presenza di un catalizzatore solubile nel solvente organico ma insolubile in acqua,

b) un opportuno ciclo di campo viene applicato al prodotto para- idrogenato,

c) la molecola iperpolarizzata così ottenuta viene isolata dal sistema (grezzo) di reazione, per semplice diluizione dello stesso con acqua o con una soluzione acquosa opportuna, e per successiva separazione della fase acquosa contenente il prodotto iperpolarizzato.

Nel caso in cui il processo dell’invenzione sia utilizzato per la preparazione di molecole iperpolarizzate ad eteronuclei , in particolare al<13>C, nella molecola del substrato deve inoltre essere presente un atomo di carbonio entro due o tre legami dai protoni derivati dal paraidrogeno che, preferibilmente, à ̈ caratterizzato da un lungo tempo di rilassamento.

Tra questi ultimi particolarmente preferiti sono, ad esempio, gli atomi di carbonio appartenenti a gruppi carbonilici o gli atomi di carbonio quaternari.

Vantaggiosamente, operando secondo il processo oggetto della presente invenzione, l’accoppiamento scalare tra i protoni addizionati ed il<13>C consente il trasferimento di polarizzazione all’eteronucleo, mentre il lungo tempo di rilassamento permette di mantenere la polarizzazione per alcune decine di secondi, e ancor più preferibilmente per più di 60 secondi, in condizioni fisiologiche.

Infine, il gruppo contenente Tatomo di carbonio a cui trasferire la polarizzazione dovrebbe essere arricchito in<13>C. Per applicazioni neH’imaging in vivo à ̈ preferibile che il grado di arricchimento sia del 99% o maggiore.

Tra i possibili substrati utilizzabili secondo il processo oggetto della presente invenzione, marcati in<13>C,<15>N o altro eteronucleo avente spin nucleare 1⁄2, sono preferibili gli alchini sostituiti che, per parziale saturazione, generano i corrispondenti alcheni sostituiti; preferibilmente, la differenza di solubilità in acqua tra alchino di partenza ed alchene così prodotto à ̈ almeno pari al 60%, naturalmente a favore dell’alchene caratterizzato da una maggiore solubilità.

Ugualmente preferiti sono, in aggiunta, gli alcheni sostituiti che generano i corrispondenti alcani sostituiti, con una differenza di solubilità in acqua preferibilmente pari al 60% a favore del prodotto di reazione (alcano) caratterizzato dunque da una maggiore solubilità.

I prodotti di partenza secondo il processo oggetto della presente invenzione, ovvero i substrati insaturi suscettibili di paraidrogenazione, preferibilmente marcati in<13>C,<15>N o altro eteronucleo avente spin nucleare 1⁄2, sono composti noti o facilmente preparabili secondo metodi noti.

Analogamente, i catalizzatori impiegati nel processo in oggetto sono noti o, se non commercialmente disponibili come tali, sono preparabili con metodi noti.

Allo stesso modo, l’opportuno solvente organico immiscibile con acqua può essere scelto tra i numerosi esempi di solventi noti all’esperto del ramo ed utilizzabili nelle reazioni di idrogenazione.

Eventualmente, il sistema solvente può anche essere costituito da un’opportuna miscela di solventi.

In un ulteriore aspetto della presente invenzione à ̈ altresì contemplata la possibilità di modificare opportunamente la solubilità del substrato, ad esempio per reazione dello stesso con un opportuno gruppo funzionale atto ad aumentarne o a diminuirne opportunamente la solubilità in solvente acquoso.

Esempio di gruppi funzionali utilizzabili a tale scopo comprendono: gruppi alcolici, etossilici e polietossilici con diversa lunghezza di catena, e gruppi benzossilici, aminici, carbossilici. Fra questi, i preferiti sono i gruppi alcolici, etossilici e polietossilici che rendono il substrato più solubile in soluzione acquosa.

Ad esempio, à ̈ possibile pensare di utilizzare vantaggiosamente gruppi quali il gruppo benzilossi, che da una parte aumentano la solubilità del substrato da idrogenare nel solvente organico di reazione e che, durante la reazione di idrogenazione possono venire poi allontanati, ad esempio per idrogenolisi.

Descrizione delle Figure

Figura 1: schema di isolamento del prodotto paraidrogenato mediante trasferimento di fase;

Figura 2: spettri<13>C-NMR (14 T, 298 K, acetone-d<6>), di B (arricchito in<13>C) ottenuto dalla para-idrogenazione di A. a) spettro registrato immediatamente dopo la para-idrogenazione e il ciclo di campo; b) spettro registrato dopo rilassamento (5 minuti). S indica il solvente, i un’impurezza.

Figura 3: spettri<13>C-NMR (14 T, 298 K, D2O), di B (arricchito in<13>C) ottenuto dalla para-idrogenazione di A. a) spettro registrato immediatamente dopo la para-idrogenazione, il ciclo di campo e l’estrazione in D2O; b) spettro registrato dopo rilassamento (5 minuti).

Allo scopo di esemplificare il processo oggetto della presente invenzione e fornire possibili indicazioni inerenti le condizioni operative adottabili, senza che queste possano essere intese quali limitazioni al processo, vengono ora forniti i seguenti esempi.

Esempio 1

L’alchino A di cui alla formula sotto riportata à ̈ stato sintetizzato mediante transesterificazione del corrispondente dimetilacetilendicarbossilato con dietilenglicole monometiletere, in presenza di H2SO4 come catalizzatore.

Le catene oìigossietileniche ne aumentano la solubilità in acqua: à ̈ stato quindi verificato che la solubilità in acqua à ̈ maggiore per il derivato idrogenato B (alchene) rispetto al substrato di partenza A (alchino).

A P-H2

0 Q

H*<'>

B

II substrato insaturo A (0.02 mmol) Ã ̈ stato para- idrogenato in un tubo NMR del diametro di 5 mm dotato di valvola di Young, in acetone-d6(0.4 mi), in presenza di 5 mg di [Bis(diphenylphosphinobutane)(l,5-cyclooctadine)]Rh(I) tetrafluoborato (precedentemente attivato mediante reazione con 3⁄4) e 4 atm di para-H2 (52%).

La reazione à ̈ stata fatta avvenire agitando il tubo per 10 secondi (resa 85%), e l’aumento del segnale del gruppo carbossilico dell’alchene ottenuto nello spettro<13>C registrato immediatamente dopo à ̈ stato pari a 1500 volte.

Per ottenere un segnale<13>C in fase, utile alla registrazione di immagini MR, un ciclo di campo (come ad esempio riportato nel brevetto US 6,574,495, 2003, Golman et al.) à ̈ stato applicato al campione. Il ciclo di campo à ̈ stato eseguito inserendo rapidamente il tubo in uno schermo di Î1⁄4-metal (campo magnetico dello schermo: 0.1 Î1⁄4Τ), e rimuovendo lentamente lo schermo in modo da riportare il campione al campo magnetico terrestre. L’intera procedura richiede 3-5 secondi. Il tubo à ̈ stato quindi inserito nello spettrometro (14 T) per l’acquisizione dello spettro<13>C, che à ̈ riportato nella Figura 2 (aumento di intensità del segnale pari a 250).

Esempio 2

I campioni per la separazione del catalizzatore e del solvente organico mediante trasferimento di fase sono stati preparati paraidrogenando il composto A in una miscela di CDCI3 e acetone-d6 6: 1 (nelle stesse condizioni sopra riportate).

II cloroformio à ̈ immiscibile con l’acqua, e una piccola quantità di acetone à ̈ comunque necessaria per mantenere una buona efficienza del catalizzatore. Dopo l’esecuzione del ciclo di campo, sono stati introdotti nel tubo NMR 0,4 mi di D2O, precedentemente degasata. Il tubo à ̈ stato agitato vigorosamente per 3 secondi, e quindi lo si à ̈ lasciato fermo per 5 secondi, in modo da lasciar separare la fase organica e quella acquosa. La fase acquosa à ̈ stata quindi prelevata con una siringa e trasferita in un altro tubo per l’osservazione. Lo spettro risultante à ̈ mostrato in Figura 3.

L’aumento di intensità (100) del segnale<13>C à ̈ inferiore a quanto osservato in acetone puro a causa di una parziale perdita di polarizzazione che ha luogo durante la separazione di fase. Tuttavia la polarizzazione residua à ̈ sufficiente per l’osservazione di un segnale intensificato corrispondente a B disciolto in D2O (165.99 ppm). Nella soluzione acquosa à ̈ presente una traccia di CDCI3 residuo (7%), che dà origine al segnale a 164.82 ppm, relativo a B disciolto in cloroformio. La quantità di B trasferito in fase acquosa à ̈ stimata essere circa il 10% del totale.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1) Un processo per la preparazione, in unico step, di molecole iperpolarizzate in soluzione acquosa, pronta all’uso per la visualizzazione diagnostica di organi o tessuti del corpo umano o animale comprendente l’isolamento della molecola iperpolarizzata mediante trasferimento di fase.
2. 2) Un processo per la preparazione secondo la rivendicazione 1 comprendente la para- idrogenazione di un opportuno substrato insaturo, in presenza di un opportuno catalizzatore e solvente organico immiscibile in acqua e, per aggiunta di acqua, l’isolamento del corrispondente substrato para-idrogenato per separazione della fase acquosa.
3. 3) Un processo secondo la rivendicazione 1 dove il substrato insaturo à ̈ insolubile o scarsamente solubile in acqua ed il corrispondente substrato para- idrogenato à ̈ solubile in acqua.
4. 4) Un processo secondo la rivendicazione 3 dove il substrato insaturo à ̈ costituito da un opportuno gruppo alchinico o alchenico eventualmente sostituito ed il substrato para-idrogenato à ̈ costituito dal corrispondente derivato alchenico o alcanico, rispettivamente.
5. 5) Un processo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4 dove il substrato insaturo à ̈ opportunamente marcato in<13>C,<15>N o altro eteronucleo avente spin nucleare 1⁄2 .
6. 6) Un processo secondo una delle precedenti rivendicazioni dove il catalizzatore à ̈ [Bis{diphenylphosphinobutane)(l,5-cyclooctadine)]Rh(I).
7. 7) Un processo secondo una delle precedenti rivendicazioni dove il sistema solvente organico immiscibile con acqua comprende un solvente organoclorurato, un solvente aromatico, etereo, o un idrocarburo alifatico.
8. 8) Un processo secondo una delle rivendicazioni precedenti in cui: a) un opportuno substrato insaturo viene solubilizzato in un solvente organico immiscibile con acqua e idrogenato con paraidrogeno, in presenza di un catalizzatore solubile nel solvente organico ma insolubile in acqua, b) la molecola paraidrogenata così ottenuta viene isolata dal grezzo di reazione per diluizione dello stesso con acqua o con un solvente acquoso, per separazione della fase acquosa contenente il prodotto iperpolarizzato.
9. 9) Un processo secondo una delle rivendicazioni precedenti dove la molecola iperpolarizzata à ̈ fisiologicamente tollerabile.
10. 10) Un processo secondo la rivendicazione 9 per la preparazione, in un unico step, di molecole iperpolarizzate in soluzione acquosa pronta all’uso per la visualizzazione diagnostica di organi o tessuti del corpo umano o animale mediante Risonanza Magnetica Nucleare.