TWI278475B - A dendrite compound and its use - Google Patents

Description

1278475 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種樹枝狀高分子，尤指一種適用於螯 合重金屬離子之樹枝狀高分子。 5 【先前技術】 核磁共振造影（Nuclear Magnetic Resonance Imaging， MRI)是現代醫學最重要的診療技術之一，具備多角度掃描 的優點（相較於X光或電腦斷層掃瞄），運用範圍包涵中樞 10 神經系統、骨骼神經系統、腹部、胸腔、血管攝影、膽道 攝影診斷、以及最重要且特別有價值的：在腫瘤組織的發 現與診斷上之用途。 核磁共振造影的原理，是把人體組織的氫原子轉為細 微的無線電發射器，在同樣的磁場環境變化下，水分子與 15 其它分子中的氫原子表現出不同的無線電訊號，造影掃描 儀則追蹤這些無線電訊號，經二維傅立葉轉換（Fourier Transfer)成人體内部的立體影像。也就是說，個別無線電 訊號間強度的差異愈大，其轉換之影像的對比（contrast)就 愈清晰。而使用超磁性元素（例如釓Gd)可加強對比，因 20 此，超磁性元素的濃度成為影像深淺的決定因素。 此外，由於自由游離態的釓元素是有毒物質，所以在 人體内使用，必須搭配螯合劑（chelator)的使用，使元素 在體内循環過程中，減少發生化學反應的機會。 Diethylenetriamine pentaacetic acid (DTPA)，是目前最常見 1278475 並已商業化量產運用為核磁共振造影用㈣合倒之一。 ;、、而目别已商業化之無高分子載體Gd-DTPA分子造 影劑在應用上’由於小分子量的螯合劑 空读台匕*女改 —Μ M f血吕内皮細胞的 穿透此力太強’在循環過程中容易流失散佈。而且 到理想的局部影像對比所需的亂元素濃度相當冑，即便不 考慮使用高濃度亂元素造成的毒性風險，要在同—局部位 =分子造影劑大量累積，也是非常困難的。因此，在臨 床應用上有很大缺陷。 10【發明内容】 本發明提供-種樹枝狀高分子具有如下式（1)之結構， PDn_Z-L (I) 其中P為X-(CH2CH2_〇V，r為一大於或等於丨之整數，X為 (^、肌或心迎私至〜之烃基^為包括有多经基 15之&至Cm之分支化合物殘基，11為該樹枝狀高分子之層 ，，ngi以上之整數；L為一重金屬離子，·以及冗為一具^ 官能基之C3至化合物殘基，其中該官能基包括有複數個 羧基、胺基、酯類、或醯氨類官能基和複數個螯合官能基， 且部分該羧基、該胺基、該酯類或該醯氨類官能基係與該 20 Dn鍵結，該螯合官能基係與該重金屬離子鍵結。 本發明之樹枝狀高分子中，p可為任何習知之聚乙二 醇讨生物，較佳為t乙一醇（poly ethylene glyC〇l)。本發明 之樹枝狀高分子中，Dn可為任何包括有多烃基之(：：3至(^〇 之分支化合物殘基，較佳為2,2-雙（羟甲基）丙酸殘基、或其 25衍生物之殘基、DTPA殘基、DTPA衍生物殘基、或其任責 1278475 兩項之組合，更佳為2，2-雙（经甲基）丙酸殘基、或其衍生物 之殘基。另外，本發明之樹枝狀高分子，其層數（η)無限制， 較佳η為3以上。本發明之樹枝狀高分子，其中L可為任何 習知具生物毒性之重金屬離子，較佳為Gd。本發明之樹枝 5 狀高分子，其中Z可為任何之具多官能基之C3至C2〇化合物 殘基，較佳為EDTA(ethylenedinitrilo tetraacetic acid)殘基 或 EDBA(ethylenediiminodibutyricacid)殘基，更佳為具有 如下式（IV)之結構之化合物殘基。

【實施方式】 在本實施例中，係以直線型的聚乙二醇與2,2-雙（羟甲 基）丙酸酐（2,2- bis(hydroxymethyl)propionic anhydride)為 起始反應物。並以 diethylenetriaminepentacetic acid(DTPA) 15 作為螯合劑，用以固定釓（Gd)元素。 f施例一：製備榭枝狀高分子P-D「(DTPA) a.製備第一代以Benzylidene保護的螯合式P-DHC^Bn) 將 PEG diol (MW 4000 Da，9.2g，2.3mmol，l eq)與 DMAP(0.1 670 g，0.39 mmol)混合於圓底錐 20 形瓶，以25毫升DCM溶解並充以氮氣；另將4·27 克(10 mmol)的 Benzylidene-2,2-bis(oxymethyl) 1278475 propionic anhydride(以下簡稱脫水酸甘）容於另 一燒瓶中，再將其緩慢滴入反應瓶，Λ ~ w 在室溫下攪 拌反應2 4小時之後’加入1 〇毫升的曱_ j τ咚，持續反 應6 小時以移除未反應的脫水酸甘，i ^ 丹加入過量 的（7 0OmL)乙醚並持續充足的攪拌，拚ψ 竹出白色沉澱 產物，產率約90%。其中，此產物之Di^d 1 且L>i具下 式⑴之結構。 10

(I) IR (cm-I): 2890, 1738, 1150. 1H NMR (400 MHz，CDC13): δ 1.06 (s，6)，3.55 (t，6) 3 61 15 (bs)，3·68 (t，6)，4.32 (t，4)，4.64 (d，4)，5.43 (s，2)，7’·28 (m 6)，7.42 (m，4)·

b.製備螯合式P-D^OH 將上步驟產物（11 ·8 g)溶於40毫升之1:2 20 CH2Cl2/MeOH後，力口入1 · 18克的Pd/C在飽和氣氣環境下 攪拌反應24小時，結束後在DCM中濾出Pd/C，同樣以過 量的（60OmL)乙醚快速洗出白色沉殿產物，經冷康乾燥得 產率亦約90%。 IR (cm-I): 3480, 2890, 1725, 1148. 25 1H NMR (400 MHz，CDC13): δ 1,08 (s，6)，3.67 (bs)，4 31 (t 4). 1278475

c.合成 P-DrDTPA

先分別將2.0克（0.4618 111111〇1)的？-01-011與 1.0871 克 (2.2 mmol)的 diethylenetriaminepentaacetic acid 5 mono-N-hydroxysuccinimide ester(DTPA-HSIE)置於一個 50毫升圓底錐形瓶真空抽乾3小時，然後注射10毫升無 水DMSO與224微升的Triethylamine，於室溫下的飽和氮 氣中持續擾拌反應48小時後，以acetonitrile/acetone析出 白色沉澱物，經離心後冷凍乾燥得白色固體產物，即為 10 P-Di-DTPA IR(cm-l): 3446, 2888, 1714, 1638, 1109· 巾 NMR (400 MHz，CDC13): δ 1.14 (s，6)，3·1 (t, 16)，3.4 (t， 16)，3.57 (bs)，3.75 (s，8)，3.8 (s，32). 15 實施例二：製備榭枝狀高分子P-D9-(ODTPA) a.製備螯合式P-D2-(02Bn) 第二代P-D2-(02Bn)產物的製備原則上與第一代相 同：以 P-D^C^Bn) (95·6 g，0.83 mmol，1 equiv)混合 DMAP(0.326g，2.6 mmol，3.2 equiv)溶角苹在 25 毫升的 DCM 20 中，加入5.69克的脫水酸酐（13.3 mmol，16 equiv)後，在 室溫下持續攪拌反應24小時，再以1 5毫升的曱醇移除未 反應的脫水酸甘，最後以乙醚析出白色沉澱產物，冷凍乾 燥後得產率約80%。其中，此產物之Dn為D2，且Dl具下 式（II)之結構。 9 1278475

IR (cm-I): 2885, 1740, 1100.

4 NMR (400 MHz，CDC13): δ U3 (s，12)，] 26 (s，6)，3 63 10 (bs)，3.78 (t，4)，4.03 (t，4)，4.38 (s，8)，4·56 (d，8), 5 41 (s， 4)，7.19 (m，12)，7.38 (m，8).

b.製備螯合式P-D2-OH

將上步驟產物（5.5 g)溶在45毫升1:2的DCM/Me〇H 15中，重覆步驟3的去保護程序，最終產率約為88%。 IR (cm-1): 3401，2887, 1727, 1108· !H NMR (400 MHz，CDC13): δ 1.03 (s，12)，！ 19 (s 6)，3 43 (m, 8)，3.64 (bs)，4.08 (m，8)，4·40 (d5 4)

20 c.合成 P_D2-DTPA 合成第二代P-D^DTPA的方法與第一代原則上相同： 將 1.3965 克（0.265 mmol)的 P-D2_〇H 與 1.2482 克（2 54 mmol)的DTPA-HSIE置於50毫升圓底錐形瓶真空抽乾4 小時後，注射10毫升無水DMSO與350微升 25 Triethylamine，於室溫下的飽和氮氣中持續授拌反應小 時，再以acetonitrile/acetone析出白色沉澱物，離心後^ 10 1278475

凍乾燥，即可得到P-D2-DTPA IRCcm·1): 3438, 2939, 2678, 1725, 1634, 1228· 咕 NMR (400 MHz，CDC13): δ 1.04 (m)，1.18 (m)，3·07 (t， 16)，3.21 (t，16)，3·58 (bs)，3.68 (m)，3.79 (d)，4·21 (bs). 5 f施例三：製備榭枯狀高分子P-Dr(DTPA) a.製備螯合式P-D3-(〇2Bn) 第三代P-D3-(〇2Bn)的製備程序亦與第一、二代相似： 將步驟5的產物（2.88 g，0.40 mmol，1 equiv)、脫水酸甘 10 (5.48 g5 12·8 mmol，32 equiv)、以及 DMAP (0.3151 g，2.57 mmol，6·4 equiv)溶在35毫升的DCM中室溫反應24小時， 再重覆步驟4的萃取程序，最終產率約為89%。其中’此 產物之Dn為D3，且D3具下式（III)之結構。

(HI) 咕 NMR (400 MHz，CDC13): δ 0.89 (s，24)，1.16 (s，6)，1.17 25 (s，12)，3·57 (t，6)，3·67 (bs)，3·77 (t，3)，4.15 (q，6)，4.28 (t， 3)，4.33 (m，16)，4_55 (d，16)，5.37 (s5 8)，7·30 (m，24)， 11 1278475 7.35 (m，16)·

b.製備螯合式P-D2-〇H 取4克的步驟6產物溶在1:1 DCM : MeOH的溶劑中， 5加入〇 ·4克的催化劑Pd/C後，在飽和氫氣環境下攪拌反應 24小時，經過濾、冷凍乾燥得白色粉末產物1 ·8克。 !H NMR (400 MHz, CDC13): δ 1.07 (s? 24)5 1.27 (s3 6)5 1.34

(s，12)，3.47 ⑴，3.64 (bs)，3.76 (m)，4·26 (m)，4·32 (dd 10). ’ 10 c.合成 P-D3-DTPA· 合成第三代P-D^DTPA的方法亦與前述原則相同：將 1.097 克（0.1938 mmol)的 p_d3_0H 與 h8l4 克（3 6 mm〇1)

的DTPA-HSIE置於50毫升圓底錐形瓶真空抽乾4小時 15後，注射1〇毫升無水DMSO與515微升Triethylamine， 於室溫下的飽和氮氣中持續攪拌反應64小時後，以 acetonitrile/acetone析出白色沉澱物，經離心後冷凍乾燥得 白色固體產物，即為P-D3-DTPA IRkm·1): 3460, 2990, 2650, 1720, 1645, 1235· 20 咕 NMR (400 MHz，CDC13): δ 1.03 ⑷，1.25 (s)，1.29 (s)， 2·7 (m)，3·16 ⑴，3.46 ⑴，3.79 (bs)，3·80 (m)5 3.97 (bs)， 4.21 (m). 由於第一、二、三代的p_Dn_DTPA樹枝狀高分子，甲 基上的氫原子在核磁共振光譜中的共振頻率，會隨著代數 25的延伸而降低。因此，可以證實本實施例之P-Dn-DTPA樹 12 1278475 枝狀南分子分別為一、二、三代之樹枝狀高分子。並且， 可以紅外線光譜確認DTPA之結構，亦即DTPA原本c_〇 鍵在120(W的峰會消失，取而代之的是出現 在1638與1598 cm之間的訊號。是以，可以證實本實 5施例之樹枝狀高分子具有可螯合Gd元素之DTpA。 備最終錯合^產教J>-D3-DTPA- Gd3 + 將 P-D3-DTPA0.066 克（〇〇〇5 mm〇1)溶於 1〇 毫升的 水，然後加入16倍當量的Gdcl3 6H20 (〇 〇31 g，〇⑽ mol)以〇·ι n氫氧化納溶液滴定維持中性（pH 7)，反廣 的結果由F™確認，經冷滚乾燥得白色固態產物。… IR (cm 1)： 3426, 2919, 1615. 15 20 反應完成之第三代P_D3_DTPA_Gd3+樹枝狀高分子， 〃作為加強影像對比添加劑的功效，可㈠ 亥磁:振儀中經磁化後鬆弛的速率。其比較結果整理於 ’ 分別代表縱向相對鬆弛時間與 士

間，B〇為核磁共振儀的内部磁 ^ A 大表示影像訊號愈強。因此，表且Rl和R2的值 第三代樹枝…子表;明==㈣例 DTPA-Gd(MagnevistTM)具有更加效”車乂市 造影上具有非㈣㈣進步性。U果’在核磁共 13 25 1278475 表1

而且，目前市售之顯影劑為達到理想的局部影像對比 所舄的礼元素》辰度相當鬲，要在同一局部位置讓分子造影 5劑大f累積，是非常困難的。而本發明之樹枝狀高分子可 提供更高的造影對比清晰度，也不需要於局部位置大量累 積藥量，更適於臨床之應用。 此外，本發明之樹枝狀高分子，每個分子在表面上有 還有受到保護的氫氧官能基，可延伸到更高代數，具備等 10比級數的放大能力。因此，相較於習知之造影劑，在同劑 夏下造影對比效果更佳。而且，習知之小分子量的螯合劑 對血官内皮細胞的穿透能力太強，在循環過程中容易流失 散佈。本發明之樹枝狀高分子為一大分子載體，因此，亦 可避免在血液循環過程中流失。 15 再者，本發明之樹枝狀高分子所採用之「核心」為聚 乙二醇或其衍生物。聚乙二醇是經美國食品藥物管理局認 證的生物相容性高分子，常用於修飾生醫高分子材料，可 經一般猶環途徑自體内排除。因此，本發明之樹枝狀高分 子可進一步降低顯影劑的生物毒性。也就是說，本發明之 20树枝狀鬲分子在降低生物毒性上亦具有進步性。 14 1278475 上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所 主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限 於上述實施例。 5 【圖式簡單說明】 無

【主要元件符號說明】 無 10 15

Claims (1)

1. 、年8月修正頁 、年8月修正頁 95· 8· 年只曰修波π替换頁: 十、申請專利範圍： ι 一種樹枝狀高分子具有如下式（I)之結構， PDn-Z-L (I) 其中P為X-(CH2CH2-0)r-，r為一介於1至300之間的整數，X 5 為0H、或OR，且之烃基； Dng2,2-雙（羟甲基）丙酸殘基或其衍生物之殘基，^為 該樹枝狀高分子之層數，η為1以上之整數； L為一重金屬離子；以及 Ζ為一具多末端官能基之（：3至(：：20化合物殘基，其中該 10 官能基包括有複數個羧基、或胺基官能基和複數個螯合官 能基’且部分該羧基、或該胺基官能基係與該Dn鍵結，該 螯合官能基係與該重金屬離子鍵結。 2.如申請專利範圍第1項所述之樹枝狀高分子，其中 P為乙二酉亨-。 15 3·如申請專利範圍第3項所述之樹枝狀高分子，其中 ，且Di具下式⑴之結構。 20

   (I) 其中 4·如申請專利範圍第3項所述之樹枝狀高分子 DjD2，且d2具下式（π)之結構。 16 25 1278475

   (π) 5.如申請專利範圍第3項所述之樹枝狀高分子，其中 Dn為D3，且D3具下式（II)之結構。

   6. 如申請專利範圍第1項所述之樹枝狀高分子，其中 ϋ 20 L為具顯影劑性質之重金屬離子。 7. 如申請專利範圍第7項所述之樹枝狀高分子，其中 L為亂。 8. 如申請專利範圍第1項所述之樹枝狀高分子，其中 Ζ 為乙二烯三胺五乙酸（DTPA，Diethylenetriamine 25 pentaacetic acid)殘基、乙二胺四乙酸（EDTA， 17 1278475 ethylenedinitrilo tetraacetic acid) 殘基或 EDBA(ethylenediimino dibyric acid)殘基。 9.如申請專利範圍第9項所述之樹枝狀高分子，其中 Z為下式（IV)之結構式：

   (IV)

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