一种磁共振成像对比剂钆布醇的制备方法   0    0

[0001] 本发明涉及一种磁共振成像对比剂钆布醇的制备方法。

[0002] 稀土(rare earth)是化学元素周期表中镧系元素，共包含17种元素。自上世纪60年代以来稀土化合物陆续被发现具有一系列特殊的药效作用，近年来，人们在稀土及稀土配合物的抗肿瘤、抗突变、抗菌、抗病毒，以及其对消化系统和内分泌系统的作用等方面的研究均取得了很大的进展。到目前为止，临床上应用最广的是稀土元素之一是金属钆，以钆为中心的配合物类靶向磁共振技术已经成为近年来产生的新型磁共振成像技术的核心，至2013年初FDA已经批准了包括Magnevist、Prohance、Omniscan、Optimark、Multihance、Gadavist和gadoterate meglumine在内的7种含钆对比剂。

[0003] 含钆对比剂已经成为临床上应用最多的M R I对比剂，全世界范围内已经使用超过两亿次。但随着对肾源性系统性纤维化的不断报道，越来越多的证据表明肾源性系统性纤维化发病与钆对比剂的使用有着密切联系。

[0004] 钆布醇为第6个获得FDA批准用于中枢神经系统磁共振成像的以钆为基础的对比剂，与其他含钆对比剂相同，钆布醇也有可能引发肾源性系统性纤维化等一些不良反应，但是目前认为钆布醇是一个肾源性系统性纤维化风险较低的以钆为基础的对比剂，并且是急性肾损伤或者慢性、严重肾脏疾病患者也可以使用的一种以钆为基础的对比剂。由于钆布醇的耐受性好、毒性低、成像效果好，其高浓度制剂在需大量对比剂的磁共振成像中独具优势，且临床试验证明，其药物不良反应发生率低，因此，钆布醇具有良好的应用前景，开发更为实用性的合成工艺也变的尤其迫切。

[0005] Platzek,J.等在专利DE4009119;EP0448191;US2002176823;US6399043中报道的钆布醇合成路线如下反应方程式所示：以1,4,7,10-四氮杂环十二烷与苯磺酰氯反应所制备的环上的3个氨基被苯磺酰保护化合物（1），与4,4-二甲基-3,5,8-三氧杂二环[5,1,0]辛烷（2）发生环氧基开环反应得到化合物（3），化合物（3）在强碱性条件下进行苯磺酰基脱保护得到单取代的化合物（4），（4）与溴乙酸钾进行取代反应，然后进行酸水解得到化合物脱去二醇的缩酮保护，再与三氧化二钆反应得到目标化合物钆布醇（5）。

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[0007] 该合成路线第一步的开环反应在170℃下进行，反应条件剧烈，杂质复杂不易控制，第二步的强碱条件下苯磺酰基脱保护，由于三个磺酰基反应不完全，容易生成部分单脱，双脱的杂质，而这些杂质物理化学性质非常接近，给产品的分离纯化带来很大挑战，对于一个对杂质含量要求及其严格的注射用原料药的生产，这种工艺可行性相当有限。

[0008] Argese,M.等在专利EP0998476;JP2002511884;WO9905145中用桥连大环化合物（A）与哌嗪在盐酸中回流得到化合物（B），化合物（B）再与两个当量的溴代乙酸在碱性条件下回流进行取代反应及酰胺的碱性水解反应，然后反应物经盐酸中和得到化合物（C），化合物（C）再与4,4-二甲基-3,5,8-三氧杂二环[5,1,0]辛烷发生环氧基开环反应然后，酸性条件下进行二醇的缩酮基脱保护得到化合物（D），化合物（D）再与三氧化二钆反应得到目标化合物钆布醇（5）。

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[0010] 这种合成路线相对与Platzek,J.的路线无论是反应条件还是选择性均有相当的改进，但是反应条件也比较苛刻，包括盐酸溶液回流，氢氧化钠溶液回流等，而且化合物（C）与4,4-二甲基-3,5,8-三氧杂二环[5,1,0]辛烷发生环氧基开环反应的反应过程由于（C）三个羧酸的存在使得3,3-二甲基-3,5,7-三氧杂双环［3.1.0］庚烷在反应中分解，不易控制。

[0011] Gries,H.等在专利DE4218744;WO9324469中所用合成路线采用未经保护的1，4，7，10-四氮杂环十二烷（i）和4,4-二甲基-3,5,8-三氧杂二环[5,1,0]辛烷（2）在正丁醇中开环生成中间体（4），中间体（4）再经过类似Platzek,J.等人在US2002176823使用的方法合成了目标化合物钆布醇（5）。

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[0013] 该方法由于（i）上的四个氨基均可与化合物（2）上的环氧乙基发生开环缩合反应，化学选择性很不理想，得到的中间体（4）纯度很低，以至于造成最后几步最终产物钆布醇（5）纯化及质量控制很难进行。

[0014] Gries,H.和Platzek,J.在DE4237943;EP0596586专利中对上述工艺的选择性问题进行了改进，采用了三个氨基保护的1，4，7，10-四氮杂环十二烷（a）与化合物（2）上的环氧乙基在120℃发生开环反应制得化合物中间体(b),中间体(b)经过脱保护生成中间体（4），中间体（4）再经过类似Platzek,J.等人在US2002176823使用的方法合成了目标化合物钆布醇（5）。

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[0016] 该方法较Gries,H.的WO9324469中所用的方法，由于采用了自由氨基保护及脱保护，选择性有很大改善，产物过程控制及质量控制也相对容易进行，然而120℃的开环条件，及甲酰基脱保护的反应条件都很苛刻，容易产生杂质，中间体和产物的纯化条件繁琐。

[0017] Blaszkiewicz,P.等人在专利DE10064467;WO0248119;DE19724186;US5994536;WO9855467提到了用氯化锂活化4,4-二甲基-3,5,8-三氧杂二环[5,1,0]辛烷（2）的环氧乙基，相对高选择的改进了WO9324469中遇到的选择性问题。

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[0019] 但是该方法并没有完全解决化合物（i）上的四个自由氨基均可与化合物（2）上的环氧 乙基发生开环缩合反应的选择问题，得到的中间体（4）纯度虽然较WO9324469所述方法的产物有所改善，但副产物依然存在，最后同样造成终产物钆布醇（5）难以纯化等问题。

[0020] 广州康臣药物研究有限公司的朱荃等人在专利CN102399199A中报道了以二乙烯三胺为原料，通过七步合成路线制备钆布醇（5）的方法，该方法反应步骤较其他工艺均增多，而且磺酰基脱保护条件苛刻，反应不完全，反应后处理还采用了弱酸性阳离子交换树脂进行纯化，纯化工艺溶剂消耗量大，不利于对工业生产。

[0021] 专利CN102933562A公布了拜耳知识产权有限责任公司J·普拉策克的发明方法，该方法尽管操作上简化了EP0596586的合成方法，依然没能改变开环反应温度高，酰基水解条件苛刻等弊端。

[0022] 本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提供一种反应条件温和，选择性高，仪器设备要求较低，工艺操作简单，总收率高，环保压力小，更适于适合于工业大生产的磁共振成像对比剂钆布醇的制备方法。

[0023] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种磁共振成像对比剂钆布醇的制备方法，其特征在于按以下步骤操作：

[0024] 以THF为溶剂，硼基保护的1，4，7，10-四氮杂环十二烷（Ⅰ）和4,4-二甲基-3,5,8-三氧杂二环[5.1.0]辛烷（Ⅱ）为原料，经氢化钠活化开环缩合，所得中间体（Ⅲ）经温和水解得中间体（Ⅳ），中间体（Ⅳ）再相继与氯乙酸或溴乙酸及三氧化二钆反应制备钆布醇，粗品经脱盐，重结晶制得钆布醇纯品。

[0025] 按上述方案，硼基保护的1，4，7，10-四氮杂环十二烷在THF中的浓度为0.8M-1.5M。

[0026] 按上述方案，按摩尔比计，硼基保护的1，4，7，10-四氮杂环十二烷（Ⅰ）：氢化钠：4,4-二甲基-3,5,8-三氧杂二环[5.1.0]辛烷（Ⅱ）：氯乙酸或溴乙酸：氢氧化钠或氢氧化锂或氢氧化钾：三氧化二钆=1.0：1.1—1.5：1.0—1.3：3.2—4.0：5.0—10.0：0.5—0.6。

[0027] 按上述方案，硼基保护的1，4，7，10-四氮杂环十二烷（Ⅰ）和4,4-二甲基-3,5,8-三氧杂二环[5.1.0]辛烷（Ⅱ）的反应温度为20-30℃；中间体（Ⅲ）的水解脱保护反应温度为20-30℃；所述的中间体（Ⅳ）与氯乙酸或溴乙酸在碱性条件下制备得到中间体（Ⅴ）的取代反应温度为40-70℃；中间体（Ⅴ）的4,4-二甲基缩酮基团在盐酸条件下脱保护得到产物（Ⅵ）的反应温度为40-50℃。

[0028] 按上述方案，中间体（Ⅳ）与氯乙酸或溴乙酸在碱性条件下的取代反应温度为50-60℃。

[0029] 按上述方案，中间体（Ⅴ）的4,4-二甲基缩酮基团进行脱保护时的pH为0.5-1.5；脱保护 得到产物（Ⅵ）与三氧化二钆反应的pH为1.0-3.0，反应所用溶剂为乙醇，溶解温度
60-80℃；粗品精制所用溶剂为95%乙醇，粗品质量与乙醇体积比为，1Kg:4L-1Kg:8L。

[0030] 本发明磁共振成像对比剂钆布醇按以下步骤操作：由1，4，7，10-四氮杂环十二烷和三(二甲基氨基)硼反应制备的化合物（I）（根据Chuburu,F.等在文献Tetrahedron，2001,57，2385报道的方法合成）经氢化钠活化后与4,4-二甲基-3,5,8-三氧杂二环[5.1.0]辛烷（II）于室温下在四氢呋喃中开环缩合，生成中间体化合物（III），反应液无需纯化处理加水后室温搅拌即生成中间体（IV），中间体（IV）的反应液与氯乙酸（或溴乙酸）及氢氧化钠（或氢氧化锂或氢氧化钾）水溶液中，于50-70℃发生取代反应经盐酸酸化脱保护后生成N-(1-羟基甲基-2,3-二羟基丙基)-1,4,7-三羧基甲基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷，该酸再与三氧化钆反应得到磁共振成像对比剂钆布醇产物。

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[0032] 本发明的的有益效果在于：反应条件温和，选择性高，仪器设备要求较低，工艺操作简单，总收率高，产品纯度高，纯化方法简便，环保压力小，更适于适合于工业大生产。

[0034] 以下结合具体实施例，进一步阐明本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

[0035] 实施例1：

[0036] 化合物硼基保护的1，4，7，10-四氮杂环十二烷（I）180.2g（1.0mol）溶解于800mL无水四氢呋喃中，冰水浴冷却下，加入45g NaH（60%，1.12mol）,升温到室温搅拌反应0.5h，分批加入4,4-二甲基-3,5,8-三氧杂二环[5.1.0]辛烷（Ⅱ）151g（1.05mol），室温反应约4h（TLC检测至原料（I）消失，展开溶剂CH2Cl2:MeOH=10：1），向所得反应混合物中间体（Ⅲ）中慢慢加300mL水，搅拌30min至完全水解得中间体（Ⅳ），向混和体系中加入氢氧化钠243g(6.0mol)及氯乙酸311g（3.31mmol）于60℃反应6h得到中间体（Ⅴ），反应降至室温用浓盐酸调节pH至1-1.5，然后于50℃加热搅拌3h至中间体（Ⅴ）的4,4-二甲基缩酮基团完全脱去，向得到产物（Ⅵ）反应体系中慢慢加入三氧化二钆200g（0.55mol）室温搅拌
2h，加入浓盐酸调节pH至2，加热搅拌4h，然后将反应液用冰盐浴冷却至0℃，混合物分液，含有杂质的有机相四氢呋喃回收利用，水相再用5.0M浓度氢氧化钠调节pH至7.0并搅拌
1h至悬浮液变为澄清溶液，减压浓缩去大部分水至粘稠状，加入2.0L乙醇加热至70℃搅拌溶解3.0h，冷却至室温后过滤掉氯化钠及其他无机盐，乙醇母液浓缩析出钆布醇粗品545g缩再次析出粗品28g粗品后用95%乙醇重结晶，产物在60℃下减压干燥得纯品536g，产率
88.6%。产品质谱和核磁与指定的结构相一致，HPLC分析其纯度为98.9％，干燥失重1.37%。

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[0038] 本发明所得产品的红外吸收如附图(KBr,cm-1):3560,3280,2980,2975,2940,2920,2880,2870,1650,1600,1380.和文献Inorganic Chemistry，36，1997，6086-6093所报道的完全一致，而且HRMS和NMR与指定的结构也相一致。

[0039] 实施例2：

[0040] 化合物硼基保护的1，4，7，10-四氮杂环十二烷（I）180.2g（1.0mol）溶解于1000mL无水四氢呋喃中，冰水浴冷却下，加入45g NaH（60%，1.12mol）,升温到室温搅拌反应1.0h，分批加入4,4-二甲基-3,5,8-三氧杂二环[5.1.0]辛烷（Ⅱ）155g（1.1mol），室温反应约4h（TLC检测至原料（I）消失，展开溶剂CH2Cl2:MeOH=10：1），向所得反应混合物中间体（Ⅲ）中慢慢加500mL水，搅拌30min至完全水解得中间体（Ⅳ），向混和体系中加入氢氧化钠243g(6.0mol)及氯乙酸311g（3.31mol）于70℃反应6h得到中间体（Ⅴ），反应降至室温用浓盐酸调节pH至1-1.5，然后于50℃加热搅拌3h至中间体（Ⅴ）的4,4-二甲基缩酮基团完全脱去，向得到产物（Ⅵ）反应体系中慢慢加入三氧化二钆200g（0.55mol）室温搅拌
2h，加入浓盐酸调节pH至2，加热搅拌4h，然后将反应液用冰盐浴冷却至0℃，混合物分液，含有杂质的有机相四氢呋喃回收利用，水相再用5.0M浓度氢氧化钠调节pH至7.0并搅拌
1h至悬浮液变为澄清溶液，减压浓缩去大部分水至粘稠状，加入2.0L乙醇加热至70℃搅拌溶解2.0h，冷却至室温后过滤掉氯化钠及其他无机盐，乙醇母液浓缩析出钆布醇粗品515g缩再次析出粗品48g粗品后用95%乙醇重结晶，产物在60℃下减压干燥得纯品518g，产率
85.6%。产品质谱和核磁与指定的结构相一致，HPLC分析其纯度为99.2％，干燥失重1.26%。

[0033] 图1为本发明实施例1所得产物的红外吸收光谱（IR光谱测试仪器：Bruker VECTOR-22，测试条件：KBr压片）。