JP3128137B2 - テトラアザシクロアルカンの製造方法およびこの方法に用いる三環式化合物 - Google Patents
テトラアザシクロアルカンの製造方法およびこの方法に用いる三環式化合物Info
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Description
クレン(cyclen)及び環置換シクレン誘導体の新規製造
方法に関する。
レート試薬のランタニドキレート化合物が提案されてい
る。2種類の製品、すなわちGdHP−DO3A(Squibb社のPr
oHance)とGdDOTA(Guerbet社のDotarem)が市販されて
いる。これらの大環状キレート試薬は造影性常磁性金属
イオンと特に安定なキレート錯体を形成するので、適切
な生体分布と排除を保証するのに適した金属イオン担体
である。
ン)はこれらの大環状キラント(chelant)の製造にお
ける重要であり、またいくらか高価な中間体でもある。
−232751とEP−A−292689に記述しているようなジアミ
ン:ジアミン又はトリアミン:モノアミン環状縮合によ
るなど、種々の合成経路によって製造できる。このよう
な縮合は一般に、環窒素がトシル基又はメシル基で保護
されているN−置換シクレン誘導体を生成し、これらの
保護基はそのシクレンをアルキル化して大環状キレート
試薬を得る前に除去する必要がある。脱トシル化は、硫
酸による高温処理を必要とする、商業的には好ましくな
い経路である。また脱トシル化は、クロロホルムによる
数日にわたる連続抽出を必要するので、環境的にも好ま
しくない手法である。メシル化と脱メシル化も商業規模
では同様に困難で好ましくない。
キレンテトラミン)から、先ずその出発物質の4つの窒
素を架橋試薬にカップリングして三環式中間体を得た
後、その中間体をテトラアザ大員環に変換することによ
って、シクレンのような大環状テトラアザシクロアルカ
ンを有利に製造できることを発見した。
一原子であってもよいし、多原子体であってもよい)
は、当初非環式であったテトラアミンの末端窒素を、閉
環環化に適した立体配置にするための鋳型(temple)と
して機能する。実際、ある態様では、この架橋部分自身
が、末端窒素間の架橋を形成してテトラアザ大員環を生
成する分子サブユニットを提供することができる。
キレンテトラミンを架橋試薬と反応させて該ポリアルキ
レンテトラミンの4つのアミン窒素を架橋部分にカップ
リングすることによって縮合三環式中間体を得て、(i
i)該中間体を反応させて縮合三環式中間体の外側の環
中の2級アミン窒素間にアルキレン架橋を導入し(縮合
三環式中間体の環縮合部位にある3級アミン窒素からア
ルカンジイリデン架橋部分を脱離(デカップリング)す
ることによってもよい)、(iii)必要であれば、該架
橋部分を脱離して大環状テトラアザシクロアルカンを得
ることからなる、大環状テトラアザシクロアルカン類の
製造方法を提供する。
わけ適しており、以下の議論は1,4,7,10−テトラアザシ
クロドデカン類の製造に関して行なう。他のテトラアザ
シクロアルカン類(具体的には13〜16員環のもの)も同
様に製造でき、本発明の範囲はそのような類似の方法に
も及ぶ。
クロドデカンは、式Iの構造を持つことが好ましい。
あり、XはCH2、CHR又はカルボニル基である]。
すような5,5,5又は5,6,5三環式構造(数字は各縮合環中
の環原子の数を表す)を持つことが好ましい。
基などによって置換されていてもよい。
シ、アリール(例えばフェニル)、カルボキシ若しくは
ホスホン酸基又はそのエステル類若しくはアミド類で置
換されていてもよいC1-6アルキル基が挙げられる。
ある。なぜならこの中間体は、末端窒素を、テトラアザ
大員環を製造するための架橋部分との反応に適した位置
におくか、或いは5,6,5中間体のC2架橋の鎖中(mid−ch
ain)窒素からの脱離によるテトラアザ大員環への直接
変換を可能にするからである。
キサールとの反応による5,6,5三環式中間体の製造を伴
うことがとりわけ好ましい。
末端窒素と同様に非水素R基で置換されていてもよい。
換は、以下に示すような種々の方法で達成することがで
きる。
アセチルハライド、アリルハライドエポキシ又は式: LvCHRCHRLv (ここにLvは、ハロゲン原子(塩素や臭素など)又はス
ルホニルオキシ基(OMsやOTsなど)のような置換可能な
脱離基を表す) などとの反応。この反応に続いて、例えばヒドロキシル
アミンや酸(HBrなど)との反応によって、C2部分を脱
離する。次の反応式はこの反応法の実例である。
パラジウム上での接触水素化による)還元とC2架橋部分
の脱離。この脱離は前記(A)で説明したように達成で
きる。次に示す方法はこの反応経路の実例である。
続くテトラアザ大員環への変換は、例えば次の反応経路
を用いることにより、ワンポットで達成できる。
例えば水素化又はシアン化物処理などによる脱金属化に
よって、中心架橋部分を部分的に脱離する反応。この方
法では、C2架橋部分を最終大員環のサブユニットに変換
することができる。次の反応はこの反応経路の実例であ
る。
発明の方法に関与できる。ある特定の態様では、1炭素
架橋部分を導入して次式に示す5,5,5中間体を得ること
ができる。
物質のアルキルオルトカーボネート[例えばC(OC
2H5)4]との反応によって、とりわけ効果的に行なう
ことができる。
離することによって、テトラアザシクロアルカンを製造
することができる。1窒素と4窒素のカップリングは、
前記(A)で詳しく説明したような二官能性試薬との反
応を伴ってもよいし、これらの窒素の1つに結合してい
る官能性置換基(例えばアルコキシカルボニルメチル
基)の環化を伴ってもよい。適切な反応機構の例は次の
通りである。
性架橋試薬との反応及びそれに続くC1架橋の脱離 (F)次式のように外側の環窒素にぶらさがっている
(ペンダント)官能基を環化する。
環式テトラアザアルカン試薬に存在してもよいし、或い
は三環式中間体のアルキル化によって導入することもで
きる。したがって例えば次式の反応機構を使用すること
ができる。
で環窒素をモノ置換する可能性を提供するので、とりわ
け有利である。
与えるのに対し、アルキル化試薬との反応は、次式に示
すようにN−モノアルキル−5,5,8−化合物を与え、こ
れを酸処理(例えば硫酸による処理)することによっ
て、N−モノアルキル化シクレンに変換することができ
る。
まれる基であってもよいし、後に(例えば他の環窒素の
置換後に)除去できるアミノ保護基などであってもよ
い。除去すれば、保護されていないその窒素を、所望で
あればアルキル化して、異なるアルキル基を導入するこ
とができる。この手法は、DO3A及びDO3A誘導体(例えば
HPDO3Aや、Nycomed SalutarとScheringが最近提案したD
O3A二量体、すなわち3つの環窒素がある形態の置換基
を持ち、第4の環窒素が非置換であるか、若しくは異な
る形態の置換基で置換されているシクレン誘導体)の製
造にとりわけ好ましい。
イオン(例えばGd(III)やDy(III)のようなランタニ
ドなど)への四配位結合によって4つの窒素を架橋する
ことである。このようにして生成した5,5,5中間体は、
末端アミン窒素を互いにカップリングしてテトラアザ大
員環を形成させる試薬と反応させることができる。
に使用することもできるが、もう1つの選択肢は5,5,5
金属含有中間体をホルムアルデヒド及び硫化水素と反応
させ、次いで(例えばホスフィンやラネーニッケルで)
脱硫することである。
って例示される。
応と、それに続く脱金属化 (H)例えば次式に示すようなホルムアルデヒド及び硫
化水素との反応と、それに続く脱硫及び脱金属化 もう1つの合成経路では、前記(A)経路のC2中心架
橋環式テトラミンをジアミン出発物質から製造すること
ができる。
アミンであり、架橋された中間体が5,6,5三環式化合物
ではなく6,6二環式化合物であるので、経路(A)で1
つのN−N架橋を挿入したのに対して、この類似反応で
は2つのN−N架橋を挿入する必要がある。
(A)との関連で言及した他の二官能性架橋試薬をジブ
ロモエタンの代わりに用いることもできる。
まり本発明は、もう1つの側面として、(i)ジアミン
を架橋試薬と反応させて4つのアミン窒素を架橋部分に
カップリングすることによって縮合二環式中間体を得
て、(ii)該中間体を反応させて、カップリングしたア
ミン窒素間にアルキレン架橋を導入することによって、
縮合四環式中間体を得て、(iii)該架橋部分を脱離し
て大環状テトラアザシクロアルカンを得ることからな
る、大環状テトラアザシクロアルカン類の製造方法を提
供する。
類を製造し、必要であれば環カルボニル基を還元した
後、一般にその生成物は、所望のキレート試薬を製造す
るために、N−アルキル化にかけられるだろう。所望の
アルキル又は置換アルキル基を大環状骨格に導入するた
めのN−アルキル化段階は、従来のアルキル化技術[例
えばアルキルハライドR2−Hal(ここにHalは塩素や臭素
のようなハロゲン原子であり、R2は、ヒドロキシやアル
コキシ基若しくはカルボキシアミド基やカルボキシル基
又はホスホン酸基(任意にエステル基によって保護され
ていてもよい)のようなキラント部分によって置換され
ていてもよいアルキル基である)との反応を伴う技術]
を用いて行なうことができる。R2中のアルキル部分は1
〜6個の炭素原子を持つと都合がよく、キラント部分は
α又はβ炭素上にあることが好ましいだろう。保護され
たキラント基をこの方法で導入する場合は、後に、例え
ばエステル切断などによってこれを脱保護し、金属化に
利用できる基を作ることができる。
に関する特許出願に記述されているような従来法で達成
することができる(例えばEP−A−71564、EP−A−130
934、EP−A−165728、EP−A−258616、WO−A−86/06
605などを参照のこと)。
意図する最終用途に依存するだろう。原子番号22〜32、
42〜44、49及び57〜83の金属(特にGd)のイオンがとり
わけ好ましい。
は、キレートされた金属種が、原子番号21〜29、42、44
又は57〜71の遷移金属又はランタニドの常磁性イオンで
あると都合がよい。Eu、Gd、Dy、Ho、Cr、Mn及びFeの錯
体はとりわけ好ましく、Gd3+、Mn2+及びDy3+は特に好ま
しいイオンである。MRIの造影剤として使用するには、
その常磁性金属種が非放射活性であると都合がよい。放
射活性は必要ではないし、望ましくもない特徴だからで
ある。
る場合は、金属が37(好ましくは50)より大きい原子番
号を持つ非放射活性金属(例えばDy3+)のような重金属
であることが好ましい。
る場合、そのキレート金属種は当然放射活性でなければ
ならず、例えば99mTc又は111Inのような従来の錯化可能
な放射活性同位体を使用できる。放射線療法について
は、例えば153Sm、67Cu又は90Yなどをキレート金属にす
ることができる。
い限り、アルキル基は1〜6個の炭素原子(特に1、
2、3又は4個の炭素)を含有することが好ましく、置
換されていてもよいアルキル基はアリール(特にフェニ
ル及び置換フェニル)、ヒドロキシ、オキソ、アミノ及
びアルコキシ基若しくはR2について説明したようなキラ
ント又は置換キラント部分から選択される置換基を持つ
ことができる。
明細書の一部を構成する。
する。
ラスコに10g(61mmol)のトリエチレンテトラミン一水
和物と200mLの無水エタノールを入れた。この溶液に89g
(61mmol)の40%グリオキサール水溶液を加えた。周囲
温度で終夜攪拌した後、溶媒を留去して5,6,5−三環式
生成物1を褐色油状物(純度75〜80%)として得た。こ
の物質を次の段階に直接使用した。
算)のジメチルホルムアミドに溶解した。この溶液に1.
5モル等量のジブロモエタンを加えた。その溶液を周囲
温度で20時間攪拌した。溶媒と過剰のジブロモエタンを
減圧下に除去した後、生成物2をフラッシュクロマトグ
ラフィー(シリカゲル/CH3CN:NH3:EtOH)で単離した。
2の収率は1に基づいて約70%である。
ン):2を約20体積の無水エタノールと10モル等量のヒド
ロキシアミンに加えた。その懸濁液を16時間加熱還流し
た。ゆっくりと冷却すると3が灰白色の沈殿物として得
られ、それをろ過によって集め、冷たいエタノールで洗
浄した。3の収率は2に基づいて80%だった。
オルトカーボネート[C(OEt)4]と反応させる。生
成した5,5,5三環式中間体4をいくつかのバッチに分け
て、以下の実施例で使用する。
−ジブロモエタンと反応させて、5,5,5,5縮合四環式中
間体5を得て、それを酸水溶液で処理することにより、
シクレン3を得る。
とNaBHCNで順次処理してシクレン3を得る。
lで処理する。次に、生成した5,5,8三環式中間体6を水
素化アルミニウムリチウムで還元してシクレン3を得
る。
サールと水中で反応させる。生成したC2架橋5,6,5,6四
環式中間体7をNaBHCNで還元して5,6,5,6四環式生成物
8を得た後、それをヒドロキシルアミンと反応させて中
心のC2架橋を脱離させる。
させた後、NaBHCNで還元して5,5,8三環式中間体9を得
る。
ルでN−ベンジル化した後、硫酸で処理してモノ−N−
ベンジルシクレン10を得る。このN−ベンジル基は一時
的な保護基として機能し、残りの環窒素の置換後に除去
されて、DO3A又はDO3A類似体を与える。しかし、N−ベ
ンジル化の代わりに他のN−アルキル化を同様に行なっ
て、例えばヒドロキシアルキル基などを導入してもよ
い。
液中でブロモ酢酸と反応させてN−ベンジルDO3A 11を
得る。所望であれば、ブロモ酢酸の代わりにブロモ酢酸
t−ブチルやブロモ酢酸ベンジルを使用してもよい。
Claims (21)
- 【請求項1】大環状テトラアザシクロアルカンの製造方
法であって、(i)ポリアルキレンテトラミンを架橋試
薬と反応させて該ポリアルキレンテトラミンの4つのア
ミン窒素を架橋部分にカップリングすることによって縮
合三環式中間体を得る工程と、(ii)該中間体を反応さ
せて縮合三環式中間体の外側の環中の2級アミン窒素間
にアルキレン架橋を導入する工程と、(iii)該架橋部
分を脱離する工程とを含む大環状テトラアザシクロアル
カンの製造方法。 ただし、縮合三環式中間体は、下記式Aまたは式Bの化
合物である。 ただし、式AおよびBにおいて、骨格炭素は、置換され
ていてもよいアルキル、により置換されていてもよい。 - 【請求項2】式Iの大環状テトラアザシクロドデカンの
製造方法である請求項1に記載の方法。 ただし、Rは水素または置換されていてもよいアルキル
であり、各XはCH2、CHR又はカルボニル基である。 - 【請求項3】縮合三環式中間体が式Aの化合物である請
求項1に記載の方法。 - 【請求項4】縮合三環式中間体が式Bの化合物である請
求項1に記載の方法。 - 【請求項5】段階(i)がトリエチレンテトラミンをグ
リオキサールと反応させることによって該三環式中間体
を得ることを伴う請求項4に記載の方法。 - 【請求項6】該三環式中間体がC2架橋部分を導入する二
官能性架橋試薬との反応及びそれに続くC2架橋部分の脱
離によって該大環状テトラアザシクロアルカンに変換さ
れる請求項4に記載の方法。 - 【請求項7】該二官能性架橋試薬がハロアセチルハライ
ド、アリルハライドエポキシド又は次式の化合物である
請求項6に記載の方法。 LvCHRCHRLv ただし、Lvは置換可能な脱離基であり、Rは請求項2で
定義した通りである。 - 【請求項8】C2架橋部分の脱離をヒドロキシルアミン又
は酸との反応によって達成する請求項6に記載の方法。 - 【請求項9】該三環式中間体を、グリオキサールとの反
応によってC2架橋部分を導入した後、そのC2部分の還元
と脱離によって該大環状テトラアザシクロアルカンに変
換する請求項4に記載の方法。 - 【請求項10】大環状テトラアザシクロアルカンの製造
が、ワンポット反応として行われるトリエチレンテトラ
ミンのグリオキサールとの反応、還元及び脱離によって
達成される請求項9に記載の方法。 - 【請求項11】該三環式中間体がトリエチレンテトラミ
ンのアルキルオルトカーボネートとの反応によって製造
される請求項3に記載の方法。 - 【請求項12】該三環式中間体の該大環状テトラアザシ
クロアルカンへの変換が、三環式中間体の二官能性架橋
試薬との反応の後、C1架橋部分残基を脱離することによ
って達成される請求項3に記載の方法。 - 【請求項13】1つのN−結合水素が保護されたカルボ
キシメチル基である三環式中間体を環化することからな
る請求項3に記載の方法。 - 【請求項14】該三環式中間体を次式の5,5,8中間体に
変換し、それをアルキル化試薬との反応によってN−モ
ノアルキル化した後、C1架橋部分残基を脱離する請求項
3に記載の方法。 ただし、骨格炭素はR基で置換されていてもよい。 - 【請求項15】該脱離によって製造されるN−モノアル
キル化大環状テトラアザシクロアルカンを、さらなるア
ルキル化試薬との反応によってN−アルキル化すること
により、次式の化合物を得て、次いで、任意にR1基を除
去し、N−結合R3基(R3は置換されていてもよいアルキ
ル基であり、R2とR3は異なる)を導入する第3アルキル
化試薬との反応によってN−アルキル化する請求項14に
記載の方法。 ただし、R1とR2は置換されていてもよいアルキル基であ
り、R2はR1とは異なり、大環状環の骨格炭素はR基で置
換されていてもよい。 - 【請求項16】該三環式中間体の大環状テトラアザシク
ロアルカンへの変換後、該大環状テトラアザシクロアル
カンをアルキル化試薬との反応によってN−アルキル化
する請求項1に記載の方法。 - 【請求項17】該アルキル化試薬が式R2−Hal(ここにH
alはハロゲン原子であり、R2は、ヒドロキシ又はアルコ
キシ基で置換されていてもよいアルキル基、若しくはエ
ステル基で保護されていてもよいキラント部分で置換さ
れていてもよいアルキル基である)の試薬である請求項
16に記載の方法。 - 【請求項18】N−アルキル化大環状テトラアザシクロ
アルカンを次いで金属化する請求項16に記載の方法。 - 【請求項19】金属化が常磁性遷移金属又はランタニド
金属イオンを用いて行われる請求項18に記載の方法。 - 【請求項20】式Aの縮合三環式化合物。
- 【請求項21】式Bの縮合三環式化合物。
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