专利名称：荧光吡嗪衍生物及其在评估肾功能中的使用方法
技术领域：
本发明涉及吡嗪衍生物，其特征为亲水性小分子染料，其能够吸收和/或发射可见和/或近红外光谱的光谱能量。而且，本发明涉及使用吡嗪衍生物监测肾功能的方法。
背景技术：
在一般内外科医院住院的病人中，急性肾功能衰竭(ARF)是一种常见的疾病。大约一半发展为ARF的病人死去，且幸存者要面对显著增大的死亡率和延长的住院治疗[1]。一般认为早期诊断是关键的，因为肾衰竭通常是无症状的，且一般需要在血液中仔细寻找肾功能标记。为将各种由临床、生理和病理引起的急性肾功能衰竭的危险最小化，对病人肾功能的动态监测是非常必要的[2-6]。这种动态检测对危重或损伤病人尤其重要，因为这些病人中巨大比例的病人将面对潜在导致死亡的多器官衰竭(MOF)的危险[7，8]。MOF是肺、肝和肾的相继衰竭，且是由一项或多项急性肺损伤(ALI)、成人呼吸窘迫综合症(ARDS)、代谢抗进、低血压、永久性炎症患区和脓毒性综合症引起的。常见导致MOF的低血压和休克的组织学特征一般包括组织坏死、血管充血、间质和细胞水肿、出血以及微血栓。这些改变一般以频率降低顺序影响肺、肝、肾、肠、肾上腺、脑和胰脏[9]。从早期的损伤阶段到临床MOF的转变一般伴随有一定程度的肝和肾衰竭以及死亡率由大约30％到高达大约50％的改变[10]。
传统上，使用对病人的尿排出量和血浆肌酐水平的粗测以检测病人的肾功能[11-13]。这些数值经常引起误导，因为这些数值受年龄、水化状态、肾脏灌注、肌肉质量，饮食射入和许多其它的临床和人体测量的变量的影响。而且，在取样几小时后，所得单一数值很难与其它重要的生理学事件相联系，如血压、心输出量、水化状态和其它特殊的临床事件(例如出血、菌血症、呼吸机设置等)。
关于常规的肾监测方法，可以通过收集24小时尿液的方法(顾名思义)，得到病人的肾小球滤过率的近似值，其一般需要24小时用于尿液收集，外加几个小时用于分析，以及精确的床旁收集技术。遗憾的是，这种常规方法的不理想的晚计时和明显的延迟可能降低有效治疗病人和/或挽救肾脏的可能性。这种方法的另一个缺点是，重复的数据将成为原始获得的数据的累赘。
有时候，必须根据测量数值(如病人尿的电解质和摩尔渗透压浓度以及衍生的计算如“肾衰竭指数”和/或“钠的分级排泄”)调整病人的血清肌酐变化。不理想的是，这些血清肌酐的调整需要同时收集额外的血清和尿样本，在一些延迟后，进一步的计算。通常，根据肾功能调整药物的剂量，因此可能是不准确的、延迟的、且很难作为给药剂量所依据的测量数值和计算再评价。最后，通常在危重病人中临床判断在计时和准确性上是一样重要的。
因此，需要发展改良的组合物、设备和方法以使用非电离辐射测量肾功能(例如GFR)。在各种情况下使用外源性标记实时、准确、可重复测量肾排泄率的可行性都将成为超越当前可用或广泛使用方法的基本改善。而且，由于这样的发明将严重依赖于外源性标记的肾消除，测量值将是理想的绝对数值，且因此优选很少或不需要基于年龄、肌肉质量、血压等主观干扰。的确，这样的发明将能在具体的环境具体的时间下评估肾功能。
已知一般亲水性阴离子物质可以通过肾排除[14]。肾消除的发生一般通过两种途径肾小球滤过和肾小管分泌。肾小管分泌的特点是通过主动转运的方法，且因此通过这种途径清除的物质一般在大小、电荷和亲脂性方面呈现特殊的特性。
大多数通过肾的物质是经过肾小球(在肾小体上缠绕的毛细血管小团)滤过。能通过肾小球滤过而在肾清除的外源性物质(下文中作为“GFR试剂”引用)的实例见于
图1，且其包括肌酐(1)、邻-碘马尿酸盐(2)和99mTc-DTPA(3)[15-17]。能通过肾小管分泌而在肾清除的外源性物质实例包括99mTc-MAG3(4)和其它本领域已知的物质[15，18，19]。99mTc-MAG3(4)也广泛用于通过γ闪烁显像以及肾血流测量评估肾功能。对于图1中所示物质、邻-碘马尿酸(2)和99mTc-DTPA(3)和99mTc-MAG3(4)的一个缺点是含有使其可检测的放射性同位素。即使使用非放射性类似物(例如，邻-碘马尿酸(2)的类似物)或其它非放射性物质监测肾功能，这种监测也将需要使用不理想的用于激发这些物质的紫外辐射。
当前，没有商业上可应用的使用非放射性外源性肾试剂以评估特殊肾功能的可靠的、连续的、可重复的方法。在非放射性方法中，荧光检测易于提供最大的灵敏度。理论上，有两种一般的方法用于设计荧光肾试剂。第一种方法涉及增强已知肾试剂的荧光，此肾试剂本身为弱发射体(例如镧系元素金属复合物)[21，22]，和第二种方法涉及将高荧光染料(其本身为亲脂性)转化为亲水性阴离子物质以使它们能通过肾清除。
因此，理想的是将高荧光染料转化为亲水性阴离子物质。更具体地，理想的是确定合适的荧光小分子，并使这些分子亲水。能吸收可见和/或NIR区光的染料的实例见于图2。通常，这些染料有相对大的大小，包括多个芳香环，且相对于图1所示的结构有高亲脂性。亲脂性大分子几乎总是通过肝胆管系统消除而不能通过肾途径迅速消除。例如，图3所示，四磺酸花青染料(图2中8)呈现在血液中弱消除率。为防止这个问题，已经将一些染料结合上多阴离子载体[23，24]。虽然一般这些染料聚合结合物有可接受的肾清除性质，但是这些聚合化合物还有其它的缺点，例如多分散性、生产和质量控制问题，及激发不理想的免疫应答，其可能妨碍它们作为诊断和/或治疗物质的使用。因此，小的亲水性染料的发展是对于提高肾功能和清除的测量是需要的。
发明简述大体上，本发明涉及通过将吸电子和供电子取代基(即均为一个或多个)取代到染料以将荧光染料转化为亲水性和/或阴离子物质。例如，本发明的一个方面是指刚性小分子，其大小优选为与肌酐或邻-碘马尿酸相似，且通过引入合适的极性官能团(如羟基、羧基、磺酸根、磷酸根等)到它们的骨架上，产生这样的亲水性分子。随便提及，分子的“骨架”是一个术语，在本领域其通常指分子结构的中心部分或核心。鉴于本发明的目的，“小分子”是这样的芳香或芳香杂环化合物(1)其分子量小于500道尔顿；(2)其能吸收至少大约400nm的光谱能量(例如，可见和/或近红外光)；且(3)其能发射至少大约400nm的光谱能量(例如，可见和/或近红外光)。另外，“刚性”分子指即使有也是很少的内部旋转移动的分子。本发明的吡嗪衍生物可以满足肾应用的需要，因为它们易于通过肾从体内清除，其在可见光区可表现出强吸收和/或发射/荧光，且易于呈现明显的斯托克斯位移(Stokes shift)。这些性质使得在调准此分子到所需的波长和引入大范围不同的取代基以提高清除性质方面允许很强的灵活性。
在第一个方面，本发明涉及式I(见下)的吡嗪衍生物。关于式I，至少在一些实施方案中，X1和X2的特点可以是吸电子取代基，且均可独立地选自-CN、-CO2R1、-CONR2R3、-COR4、-NO2、-SOR5、-SO2R6、-SO2OR7和-PO3R8R9。进一步，至少在一些实施方案中，Y1和Y2的特点可以是供电子取代基，且可独立地选自-OR10、-SR11、-NR12R13、-N(R14)COR15和下面式A表示的取代基。Z1可以是直接键、-CR16R17-、-O-、-NR18-、-NCOR19-、-S-、-SO-或-SO2-。“m”和“n”可独立地为任何合适的整数。例如，在一些实施方案中，“m”和“n”均可独立地为1到6的范围(包含端点)。另一个例子，在一些实施方案中，“m”和“n”均可独立地为1到3的范围(包含端点)。R1到R19可为任何能提高式I吡嗪衍生物的生物学和/或物理化学性质的合适取代基。例如，为评估肾功能，R1到R19的R基团可独立地为任一氢原子、阴离子官能团(例如羧酸根、磺酸根、硫酸根、膦酸根(phopshonate)和磷酸根)和亲水性官能团(例如羟基、羧基、磺酰基、磺酸基(sulfonato)和膦酸基(phosphonato))。
式I 式A本发明的第二方面是指式II的吡嗪衍生物。关于式II，至少在一些实施方案中，X3和X4的特点可以是吸电子取代基，且可独立地选自-CN、-CO2R20、-CONR21R22、-COR23、-NO2、-SOR24、-SO2R25、-SO2OR26和-PO3R27R28。相对，至少在一些实施方案中，Y3和Y4的特点可以是供电子取代基，且可独立地选自-OR29、-SR30、-NR31R32、-N(R33)COR34和下面对应式B的取代基。Z2优选为直接键、-CR35R36-、-O-、-NR37-、-NCOR38-、-S-、-SO-或-SO2-。“p”和“q”可独立地为任何合适的整数。例如，在一些实施方案中，“p”和“q”均可独立地为1到6的范围(包含端点)。另一个例子，在一些实施方案中，“p”和“q”均可独立地为1到3的范围(包含端点)。R20到R38可为任何能提高式II吡嗪衍生物的生物学和/或物理化学性质的取代基。例如，为评估肾功能，R20到R38的R基团可独立地为任一氢原子、阴离子官能团(例如羧酸根、磺酸根、硫酸根、膦酸根(phopshonate)和磷酸根)和亲水性官能团(例如羟基、羧基、磺酰基、磺酸基和膦酸基)。
式II 式B此外，本发明的第三方面是指使用吡嗪衍生物(如上述式I和II)测定肾功能的方法。在这些方法中，给予有效量的吡嗪衍生物到病人(例如哺乳动物如人或动物)体内。顺便提及，此处的“有效量”是指足够分析肾清除的吡嗪衍生物的量。此组合物暴露于至少可见和近红外光中的一种。由于组合物在可见和/或红外光中的暴露，此组合物发射出可通过合适的检测仪器检测的光谱能量。这种由组合物发出的光谱能量可以使用合适的检测仪器(如进入或非进入的光学探针)检测。在此，“发射”等是指从本发明的组合物发出和/或产生荧光的光谱能量。可以根据所测的光谱能量检测肾功能。例如，可以通过所测组合物发射的光的量/强度检测此组合物在病人体内的初始量(例如在血流中)。当此组合物从身体消除时，所测光的光度/强度普遍减少。因此，所测光的光度的减少率对应病人的肾清除率。这项检测可以周期性的或基本上实时完成(提供对肾功能基本上连续的监测)。的确，本发明的方法能通过检测所测得的来自留在体内部分的组合物的光谱能量的改变和/或改变的比例(一定量的还未清除的组合物的标志)来检测肾功能/清除率。
而且，本发明的第四方面是指制备2，5-二氨基吡嗪-3，6-二羧酸的方法。在这些方法中，用微波照射包括2，4，6，8-四羟基嘧啶并(4，5-g)蝶啶或其盐的水解混合物。
附图简介图1小分子肾试剂的结构图2常规的可见和NIR染料的结构图3花青四磺酸染料(8)的血液清除图像图4用于检测肾功能的设备的框5表示正常鼠肾清除的图像图6表示双侧肾切除鼠肾清除的图像图7图5和图6的对比数据8A和8B实施例16中提出的制备二钠2，5-二氨基-3，6-(二羧酸)吡嗪晶体的投影图。图8A为具有50％热椭球体的分子投影图且图8B为具有50％热椭球体和Na原子配位球的分子投影图。
各种实施方案详述本发明公开了监测肾功能的化合物。本发明具体化合物的实施例对应于下式I。在此典型的实施方案中，X1和X2为吸电子取代基，其独立地选自-CN、-CO2R1、-CONR2R3、-COR4、-NO2、-SOR5、-SO2R6、-SO2OR7和-PO3R8R9。Y1和Y2独立地选自-OR10、-SR11、-NR12R13、-N(R14)COR15和式A表示的取代基。Z1选自直接键、-CR16R17-、-O-、-NR18-、-NCOR19-、-S-、-SO-或-SO2-。R1到R19的R基团均可独立地选自氢、C3-C6多羟基化烷基、-((CH2)2-O-(CH2)2-O)a-R40、C1-C10烷基、C5-C10芳基、C5-C10杂芳基、-(CH2)aOH、-(CH2)aCO2H、-(CH2)aSO3H、-(CH2)aSO3-、-(CH2)aOSO3H、-(CH2)aOSO3-、-(CH2)aNHSO3H、-(CH2)aNHSO3-、-(CH2)aPO3H2、-(CH2)aPO3H-、-(CH2)aPO3-、-(CH2)aOPO3H2、-(CH2)aOPO3H-和-(CH2)aOPO3。R40选自氢、C1-C10烷基、C5-C10芳基、C5-C10杂芳基、-(CH2)aOH、-(CH2)aCO2H、-(CH2)aSO3H、-(CH2)aSO3-、-(CH2)aOSO3H、-(CH2)aOSO3-、-(CH2)aNHSO3H、-(CH2)aNHSO3-、-(CH2)aPO3H2、-(CH2)aPO3H-、-(CH2)aPO3-、-(CH2)aOPO3H2、-(CH2)aOPO3H-和-(CH2)aOPO3。在一些实施方案中，“m”和“n”均可独立地为1到6的范围(包含端点)，且在一些实施方案中，“m”和“n”可独立地为1到3的范围(包含端点)。在一些实施方案中，“a”为1到10的范围(包含端点)的整数，且在一些实施方案中，“a”为1到6的范围(包含端点)的整数。
在一些式I表示的实施方案中，X1和X2均为-CN、-CO2R1或-CONR2R3，Y1和Y2均为-NR12R13或式A的取代基，且Z1为直接键。在此组合物中，R1、R2、R3、R12和R13均不为氢、C1-C10烷基或C1-C10芳基，且m、n、N和Z1一起不形成5或6元环。
式I 式A在式I表示的一些实施方案中，X1和X2独立地选自-CN、-CO2R1、-CONR2R3、-SO2R6和-SO2OR7。进一步，Y1和Y2独立地选自-NR12R13、-N(R14)COR15和式A表示的取代基。Z1选自直接键、-CR16R17-、-O-、-NR18-、-NCOR19-、-S-、-SO-或-SO2-。R1到R19的R基团均独立地选自氢、C3-C6多羟基化烷基、-((CH2)2-O-(CH2)2-O)a-R40、C1-C10烷基、C5-C10杂芳基、C5-C10芳基、-(CH2)aOH、-(CH2)aCO2H、-(CH2)aSO3H和-(CH2)aSO3-。进一步，“a”、“m”和“n”的范围为1到3的范围(包含端点)。
在式I表示的一些实施方案中，X1和X2独立地选自-CN、-CO2R1、-CONR2R3。Y1和Y2独立地选自-NR12R13和式A表示的取代基。Z1选自直接键、-CR16R17-、-O-、-NR18-、-NCOR19-、-S-、-SO-和-SO2-。R1到R19的R基团均可独立地选自氢、C3-C6多羟基化烷基、-((CH2)2-O-(CH2)2-O)a-R40、C1-C10烷基、-(CH2)aOH和-(CH2)aCO2H。进一步，“a”、“m”和“n”的范围为1到3的范围(包含端点)。
另一个本发明具体化合物的实施例对应于下式II。在此典型的实施方案中，X3和X4为吸电子取代基，其独立地选自-CN、-CO2R20、-CONR21R22、-COR23、-NO2、-SOR24、-SO2R25、-SO2OR26和-PO3R27R28。Y3和Y4为供电子取代基，其独立地选自-OR29、-SR30、-NR31R32、-N(R33)COR34和式B表示的取代基。Z2选自直接键、-CR35R36-、-O-、-NR37-、-NCOR38-、-S-、-SO-或-SO2-。R20到R38的R基团均独立地选自氢、C3-C6多羟基化烷基、-((CH2)2-O-(CH2)2-O)b-R40、C1-C10烷基、C5-C10芳基、C5-C10杂芳基、-(CH2)bOH、-(CH2)bCO2H、-(CH2)bSO3H、-(CH2)bSO3-、-(CH2)bOSO3H、-(CH2)bOSO3-、-(CH2)bNHSO3H、-(CH2)bNHSO3-、-(CH2)bPO3H2、-(CH2)bPO3H-、-(CH2)bPO3-、-(CH2)bOPO3H2、-(CH2)bOPO3H-和-(CH2)bOPO3。R40选自氢、C1-C10烷基、C5-C10芳基、C5-C10杂芳基、-(CH2)bOH、-(CH2)bCO2H、-(CH2)bSO3H、-(CH2)bSO3-、-(CH2)bOSO3H、-(CH2)bOSO3-、-(CH2)bNHSO3H、-(CH2)bNHSO3-、-(CH2)bPO3H2、-(CH2)bPO3H-、-(CH2)bPO3-、-(CH2)bOPO3H2、-(CH2)bOPO3H-和-(CH2)bOPO3。在一些实施方案中，“p”和“q”独立地为1到6的范围(包含端点)，且在一些实施方案中，独立地为1到3的范围(包含端点)。在一些实施方案中，“b”为1到10的范围(包含端点)的整数，且在一些实施方案中，为1到6的范围(包含端点)的整数。
在一些式II表示的实施方案中，X3和X4独立地为-CN、-CO2R20或-CONR21R22；Y3和Y4独立地为-NR31R32或式B表示的取代基；且Z2为直接键。在这些实施方案中，R20、R21、R22、R31和R32均独立地不为氢、C3-C6多羟基化烷基、-((CH2)2-O-(CH2)2-O)b-R40、C1-C10烷基或C1-C10芳基。进一步，在这些实施方案中，p、q、N和Z2一起不形成5或6元环。
式II 式B在式II表示的一些实施方案中，X3和X4独立地选自-CN、-CO2R20、-CONR21R22、-SO2R25和-SO2OR26。Y3和Y4独立地选自-NR31R32、-N(R33)COR34和式B表示的取代基。Z2选自直接键、-CR35R36-、-O-、-NR37-、-NCOR38-、-S-、-SO-或-SO2-。R20到R38的R基团均独立地选自氢、C3-C6多羟基化烷基、-((CH2)2-O-(CH2)2-O)b-R40、C1-C10烷基、C5-C10芳基、C5-C10杂芳基、-(CH2)bOH、-(CH2)bCO2H、-(CH2)bSO3H和-(CH2)bSO3-。在这些实施方案中，“b”、“p”和“q”的范围独立地为1到3的范围(包含端点)。
在式II表示的一些实施方案中，X3和X4独立地选自-CN、-CO2R20和-CONR21R22。Y3和Y4均可为-NR33R34或式B表示的取代基。Z2选自直接键、-CR16R17、-O、-NR18、-NCOR19、-S、-SO或-SO2。R20到R38独立地选自氢、C3-C6多羟基化烷基、-((CH2)2-O-(CH2)2-O)b-R40、C1-C10烷基、-(CH2)bOH和-(CH2)bCO2H。“b”、“p”和“q”的范围独立地为1到3的范围(包含端点)。
作为举例，而不是作为限制，式I和式II的化合物包括如下(其它举例化合物包括在实施例1-16中所述)
大体上，对吡嗪衍生物的合成已有预先的研究[27]和描述[25，26，28，29]。至少一些吡嗪衍生物的制备方法公开于此，使用的方法与所引用的文献相似，在实施例1-8和12中描述。根据所引用的文献和在此处的公开，本领域的普通技术人员将能容易地制备本发明的化合物。
依照本发明的一个方面，对应于式I的化合物可由2，5-二氨基吡嗪-3，6-二羧酸得到，其依次可由5-氨基尿嘧啶得到。例如，在碱存在的条件下，用铁氰化物处理5-氨基尿嘧啶以形成中间体2，4，6，8-四羟基嘧啶并(4，5-g)蝶啶(或其盐)，加热此蝶啶中间体且用碱水解，然后将水解产物酸化以生成如反应流程1中表明的2，5-二氨基吡嗪-3，6-二羧酸。
其中Z均独立地为氢或一价阳离子。例如，Z均可独立地为氢或碱金属。在一个典型的实施方案中，Z均为氢。在另一个典型的实施方案中，Z均为碱金属。在另一个典型的实施方案中，Z均为锂、钠或钾，但是它们是不同的(例如，一个为钾，另一个为锂或钠)。
一般，反应流程1表示的系列反应在适当的溶剂中发生。一般地，反应将在含水系统中发生。
在一个实施方案中，将每当量的5-氨基尿嘧啶用大约3.0当量的铁氰化物处理，且在反应混合物中碱的浓度为约0.5N。用于处理5-氨基尿嘧啶的铁氰化物可选自铁氰化钾(K3Fe(CN)6)、铁氰化锂(Li3Fe(CN)6)、铁氰化钠(Na3Fe(CN)6)、铁氰化钠钾、铁氰化锂钠或铁氰化锂钾。一般地，铁氰化物为铁氰化钾。用于与铁氰化物组合的碱优选为碱金属氢氧化物，例如氢氧化钠或氢氧化钾。例如，参见Taylor等，JACS，772243-2248(1955)。
在优选的实施方案中，当2，4，6，8-四羟基嘧啶并(4，5-g)蝶啶(或其盐)水解时，用微波辐射水解混合物而加热混合物。至少在一些实施方案中，微波的频率范围为约300MHz到30GHz，且将水解混合物(优选为含水的水解混合物)加热到温度范围为约120℃到约180℃持续时间为约30到约90分钟。例如，在一些实施方案中，用微波辐射水解混合物，将其加热到温度范围为约120到约140℃持续约45到约75分钟。除了2，4，6，8-四羟基嘧啶并(4，5-g)蝶啶(或其盐)，一般地，至少一些实施方案中的水解混合物还会含有至少大约4.7当量的碱，优选为碱金属氢氧化物(如氢氧化钾或氢氧化钠)。然后可将所得水解产物酸化以生成2，5-二氨基吡嗪-3，6-二羧酸，优选用无机酸(如盐酸、硫酸或磷酸)，更优选为盐酸。
将2，5-二氨基吡嗪-3，6-二羧酸转化为其它落入式I中的组合物的方法是普通技术人员所公知的。例如，可以用适当的烷化剂处理2，5-二氨基吡嗪-3，6-二羧酸以制备相应的2，5-二氨基吡嗪-3，6-二酯和相应的2，5-二(N，N-二烷基氨基)吡嗪-3，6-二酯，所用烷化剂如单或二烷基卤化物，参见Kim等，Dyes andPigments，Vol.39，pages 341-357(1998)。可选择地，可以分别使用硫醇，或用硫醇和适合的烷化剂处理2，5-二氨基吡嗪-3，6-二羧酸以制备相应的2，5-二氨基吡嗪-3，6-二硫酯或相应的2，5-二(N，N-二烷基氨基)吡嗪-3，6-二硫酯，参见Kim等，Dyes and Pigments，Vol.41，183-191页(1999)。
值得注意的是，在氰基或羧基吡嗪中给电子氨基的烷化对吡嗪生色团的电子转移有重要的影响，在2，5-二氨基-3，5-二氰基吡嗪中氨基的双烷化产生40到60nm级别的大幅红移。同样值得注意的是，吡咯和哌啶衍生物在它们的UV光谱区表现出实质上的不同(如，前者可表现出约34nm的红移)。
一个用于评估肾细胞生理学功能的方案包括给予病人能够在体内通过肾清除的有效量的吡嗪衍生物。此吡嗪衍生物是亲水性的，且能够吸收和/或发射至少大约400nm的光谱能量。上述式I和II表示吡嗪衍生物的实例。给予病人的吡嗪衍生物的合适剂量可容易地由本领域的普通技术人员决定，且可以根据如临床观察的方法、溶解度、生物利用度和毒性的因素改变。作为实例，合适剂量的范围一般为约1纳摩尔到约100微摩尔。给予病人吡嗪衍生物的给药方式可有很多合适的方式，包括，但不限于(1)静脉内、腹膜内或皮下注射或输注；(2)口服给药；(3)经皮吸收；和(4)吸入。
仍是上述的方案，将病人体内的吡嗪衍生物暴露于至少大约400nm的光谱能量(优选为可见和/或近红外光)。优选为当吡嗪衍生物在体内时(如在血流中)，将吡嗪衍生物暴露于光谱能量。由于吡嗪衍生物暴露于光谱能量(如可见和/或近红外光)，吡嗪衍生物发射的光谱能量可通过合适的检测仪器检测。吡嗪衍生物发射的光谱能量呈现的波长比吡嗪衍生物吸收的波长要更长。例如，如果本发明的组合物吸收大约700nm的光，此组合物可发出745nm的光。
可以通过光学荧光、吸收率、光的散射或其它本领域已知的相关方法实现吡嗪衍生物的测定。在一些实施方案中，对所发射的光谱能量的检测的特点在于对所发射光谱能量的收集和所收集光谱能量的电信号指示的产生。用于检测存在于体内的组合物发出的光谱能量的机理可设计为仅检测所选定的波长(或波长范围)和/或可包括一个或多个适合的滤光器。可使用多种导管、内窥镜、耳夹、手带、头带、前额传感器、表面线圈、手指探针等使吡嗪衍生物暴露于光和/或检测从吡嗪衍生物发出的光[30]。对光谱能量的检测可以一次或多次间歇地或基本上连续的完成。
根据所检测的光谱能量可确定病人的肾功能。这可以通过使用所检测的光谱能量的数据指标和产生体内吡嗪衍生物清除强度/时间的分布图而指示实现。此分布图与生理或病理情况相关。例如，将病人的清除分布图和/或清除率与已知的清除分布图和/或清除率比较以评估病人的肾功能，和诊断病人的生理情况。在分析血流中存在的吡嗪衍生物的情况时，将使用合适的微处理器产生和分析(优选为实时)浓度/时间曲线以诊断肾功能。
可以通过很多方法评估生理功能，如任何单独或任意组合使用下述或相似的方法(1)比较正常和受损细胞从血流中移除本发明的组合物方式的差异；(2)测量器官或组织中本发明组合物的比例或积聚；和(3)获得含有与此关联的本发明组合物的器官或组织的断层摄影图像。例如，可以从适宜的表面毛细血管不侵入地测量血池清除率，所述毛细血管如在耳垂或手指或可以用不侵入的合适仪器测量的地方(如血管内导管)。可用相似的方式评估本发明的组合物在所关注细胞中的聚集。顺便提及，本发明的“组合物”涉及包括一种或多种本发明的吡嗪衍生物的无菌制剂、水溶液制剂、非肠道制剂和任何其它制剂。本发明的这些组合物可以包括药学可接受的稀释剂、载体、辅料、防腐剂、赋形剂、缓冲剂等。词语“药学可接受”指那些在符合医药判断范围内的配方，其适合用于与人和动物的组织接触而无不适当的毒性、刺激、变态反应等，且与合理的利益/危险率是相称的。
改良的肺动脉导管也可用于且尤其是用于对本发明组合物发射的光谱能量做所需要的检测[32]。肺导管检测本发明组合物发射光谱能量的能力相对于现今仅测量血管内压、心输出量和血流测量获得的其它值的肺动脉导管有明显的改善。传统地，对危重病人仅使用上述参数，且对他们的治疗依据间断的血液样本和对肾功能评估的检测。传统的参数产生不连续的数据且在病人中经常引起误导。
标准肺动脉导管的改良仅需要装入其特征波长的纤维光学传感器。如今，为测量混和的静脉氧饱和量，与纤维光学技术合并的导管出现了。一个特点是，可以说改良的肺动脉导管将特定波长的光学传感器结合到标准肺动脉导管尖端中。这种特定波长的光学传感器可用于监测所设计的光学可检测的化学实体在肾的特定消除，所述化学实体如本发明组合物。因此，通过一种类似染料稀释曲线的方法，可以通过光学检测化合物的消失/清除实时监测肾功能。
下述实施例阐明了本发明的具体实施方案。对于技术人员是明显的，在本发明的范围中，不同的改变和改良是可能的且是包括在内的。
实施例13，6-二氰基-2，5-[N，N，N，N’，N’-四(羧甲基)氨基]吡嗪的制备 步骤1。在蒸馏的二甲基乙酰胺(25mL)中搅拌的2，5-二氨基-3，6-二氰基吡嗪(10mmol)和溴乙酸叔丁酯(42mmol)混和物用冰浴冷却，然后用粉末状氢氧化钠(50mmol)处理。在室温下搅拌约2小时后，用水(200mL)和二氯甲烷(100mL)处理反应混合物。用大量水洗涤混合物的有机层，再用硫酸钠干燥，然后过滤，然后滤液在真空中干燥。然后用快速色谱法纯化粗产物以得到四-叔丁基酯。
步骤2。用96％的甲酸(10mL)处理步骤1中的四酯(10mmol)，并加热至沸腾持续约1分钟，并在大约40-50℃保持大约16小时。将反应混和物倒入乙醚中引起沉淀生成。用倾析法将所得沉淀物从乙醚层分离，然后用色谱或重结晶的方法纯化。
实施例23，6-[N，N，N’，N’-四(2-羟乙基)氨基]吡嗪-2，5-二羧酸的制备
步骤1。除使用2-碘乙醇代替溴乙酸叔丁酯外，烷化方法与实施例中步骤1的方法一致。
步骤2。将步骤1中的二氰基化合物(10mmol)溶解于浓硫酸(10mL)中，并在室温下搅拌3小时。用水(100mL)小心稀释反应混合物，然后过滤收集产物，然后干燥以得到相应的羧酰胺中间体。
步骤3。将从步骤2中得到的二羧酰胺(10mmol)溶解于氢氧化钾溶液(25mL水中，25mmol)中，然后加热回流约3小时。冷却后，用1N HCl(25mL)将溶液酸化。过滤收集产物，干燥，且用重结晶或色谱法纯化。
可用相似的方法，使用2，6-二氨基-3，5-二氰基吡嗪作为起始原料完成3，5-[N，N，N’，N’-四(2-羟乙基)氨基]吡嗪-2，6-二羧酸的制备(式II化合物)。
可选择地，使用N-烷基化3，6-二氨基吡嗪-2，5-二羧酸(实施例16)和2-碘乙醇如步骤1中所述制备3，6-[N，N，N’，N’-四(2-羟乙基)氨基]吡嗪-2，5-二羧酸。
实施例33，6-二(N-氮杂环丁基)吡嗪-2，5-二羧酸的制备 步骤1。除使用1，3-二溴丙烷代替溴乙酸叔丁酯外，烷基化的方法与实施例1中步骤1的方法基本一致。
步骤2。除起始原料为3，6-二氰基-2，5-二(N-氮杂环丁基)吡嗪外，水解方法与实施例2中步骤2的方法基本一致。
步骤3。除起始原料为3，6-二(N-氮杂环丁基)-2，5-吡嗪二羧酰胺外，水解方法与实施例2中步骤3的方法基本一致。
以相似的方法，使用2，6-二氨基-3，5-二氰基吡嗪作为起始原料可以完成3，5-二(N-氮杂环丁基)吡嗪-2，6-二羧酸(式II化合物)的制备。
可选择地，使用N-烷基化3，6-二氨基吡嗪-2，5-二羧酸(实施例16)和1，3-二溴丙烷如步骤1中所述制备3，6-二(N-氮杂环丁基)吡嗪-2，5-二羧酸。
实施例43，6-二(N-吗啉代)吡嗪-2，5-二羧酸 步骤1。除使用二(2-氯乙基)醚代替溴乙酸叔丁酯外，烷基化的方法与实施例1中步骤1的方法一致。
步骤2。除起始原料为3，6-二氰基-2，5-二(N-吗啉代)吡嗪外，水解方法与实施例2中步骤2的方法一致。
步骤3。除起始原料为3，6-二(N-吗啉代)-2，5-吡嗪二羧酰胺外，水解方法与实施例2中步骤3的方法一致。
以相同的方法，使用2，6-二氨基-3，5-二氰基吡嗪作为起始原料可以完成3，5-二(N-吗啉代)吡嗪-2，5-二羧酸(属于式II的化合物)的制备。
可选择地，使用N-烷基化3，6-二氨基吡嗪-2，5-二羧酸(实施例16)和(2-氯乙基)醚如步骤1中所述制备3，6-二(N-吗啉代)吡嗪-2，5-二羧酸。
实施例53，6-二(N-哌嗪基)吡嗪-2，5-二羧酸 步骤1。除使用二(2-氯乙基)胺代替溴乙酸叔丁酯外，烷基化的方法与实施例1中步骤1的方法一致。
步骤2。除起始原料为3，6-二氰基-2，5-二(N-哌嗪基)吡嗪外，水解方法与实施例2中步骤2的方法一致。
步骤3。除起始原料为3，6-二(N-哌嗪基)-2，5-吡嗪二羧酰胺外，水解方法与实施例2中步骤3的方法一致。
以相同的方法，使用2，6-二氨基-3，5-二氰基吡嗪作为起始原料可以完成3，5-二(N-哌嗪基)吡嗪-2，6-二羧酸(属于式II的化合物)的制备。
可选择地，使用N-烷基化3，6-二氨基吡嗪-2，5-二羧酸(实施例16)和(2-氯乙基)胺如步骤1中所述制备3，6-二(N-哌嗪基)吡嗪-2，5-二羧酸。
实施例63，6-二(N-硫代吗啉代)吡嗪-2，5-二羧酸 步骤1。将实施例2步骤1的四醇产物(10mmol)和三乙胺(44mmol)在无水四氢呋喃(50mL)中的混合物冷却到0℃，用分次加入的甲磺酰氯(42mmol)处理，在这个过程中，保持温度在0到15℃。加入后，在室温下搅拌反应混合物16小时。然后将反应混合物过滤，将滤液减压干燥。然后将残余物重新溶解于甲醇(20mL)，且用硫化钠(22mmol)处理。然后将反应混合物加热回流16小时，并倒入水(100mL)中，然后用乙酸乙酯萃取。用大量水冲洗合并的有机层，用硫酸钠干燥，过滤，且将滤液在真空中干燥。使用快速色谱法纯化粗产物以得到二(硫代吗啉代)吡嗪二酯。
步骤2。除起始原料为3，6-二氰基-2，5-二(N-硫代吗啉代)吡嗪外，水解方法与实施例2中步骤2的方法一致。
步骤3。除起始原料为3，6-二(N-硫代吗啉代)-2，5-吡嗪二羧酰胺外，水解方法与实施例2中步骤3的方法一致。
以相同的方法，使用2，6-二氨基-3，5-二氰基吡嗪作为起始原料可以完成3，5-二(N-硫代吗啉代)吡嗪-2，6-二羧酸(属于式II的化合物)的制备。
实施例7
3，6-二(N-硫代吗啉代)吡嗪-2，5-二羧酸S-氧化物 步骤1。将实施例6步骤3获得的二(硫代吗啉代)吡嗪(5mmol)溶解于甲醇(20mL)并用间氯过氧苯甲酸(11mmol)处理，加热回流16小时。将反应混合物倒入饱和碳酸氢钠(20mL)，并用二氯甲烷萃取。用盐水冲洗合并的有机层，用硫酸钠干燥，过滤，滤液在真空中干燥。用色谱法或重结晶法纯化粗产物。
步骤2。除在此实验中使用硫代吗啉代-S-氧化物外，方法与实施例6中步骤2的方法一致。
以相同的方法，使用2，6-二氨基-3，5-二氰基吡嗪作为起始原料，然后通过实施例1的步骤2或实施例2中的步骤2和3所述的腈的水解，可以完成3，5-二(N-硫代吗啉代)吡嗪-2，6-二羧酸S-氧化物(属于式II的化合物)的制备。
实施例82，5-二氰基-3，6-二(N-硫代吗啉代)吡嗪S，S-二氧化物 步骤1。除在此实验中使用硫代吗啉代-S-氧化物外，此方法与实施例7的步骤1相同。
步骤2。除在此实验中使用硫代吗啉代-S，S-二氧化物外，此方法与实施例6的步骤2相同。
实施例9评估肾功能的实验方案体内肾监测装置10的实例见于图4，且其包括光源12和数据处理系统14。光源12大体上包括或互连有用于将病人身体的至少一部分暴露于光的合适的仪器。将互连有或是光源12的一部分的合适的仪器的实例，包括但不限于导管、内窥镜、光导纤维、耳夹、手带、头带、前额传感器、表面线圈和手指探针。的确，在肾监测装置10中，可以使用任何能够发出光源的可见和/或近红外光的仪器。
还涉及到图4，肾监测装置10的数据处理系统14可以是任何能够监测光谱能量且处理光谱能量的数据指标的合适的系统。例如，数据处理系统14可以包括一个或多个透镜(例如用以引导和/或聚焦光谱能量)，一个或多个滤波器(例如用以过滤掉不需要的波长的光谱能量)，光电二极管(例如用以收集光谱能量和将其转化为所检测的光谱能量的电信号指标)，放大器(例如用以放大来自光电二极管的电信号)，和处理单元(例如用以处理来自光电二极管的电信号)。优选将此数据处理系统14配置为处理所收集光谱数据并产生强度/时间图像和/或浓度/时间曲线，其为来自病人20的本发明吡嗪组合物的肾清除指标。事实上，可将数据处理系统14配置为通过比较正常和受损细胞从血流移除吡嗪组合物的差异产生合适的肾功能数据，以确定此组合物在病人20的器官或组织中的比例或累积，和/或产生吡嗪组合物相关的器官或组织的X射线断层摄影图像。
在一个用于确定肾功能的实验方案中，给予病人有效量的包括本发明吡嗪衍生物的组合物。病人20至少有一部分身体暴露于来自光源12(如箭头16所示)的可见和/或近红外光。例如，可以通过光导纤维传递来自光源12的光，此光导纤维附着在病人20的耳朵上。可在给予病人20此组合物之前和之后，将病人暴露于来自光源12的光。有时，在给予病人20此组合物之前，产生反映从病人20身体发出的光的背景或基线(由于暴露于来自光源12的光)是有利的。当病人20体内的组合物的吡嗪衍生物暴露于来自光源12的光时，吡嗪衍生物发射出可由数据处理系统14检测/收集的光(箭头18所示)。最初，给予病人20此组合物一般能够产生指示病人20中吡嗪衍生物的初始量的初始光谱信号。然后由于吡嗪衍生物从病人20清除，此光谱信号作为时间的函数而衰退。光谱信号作为时间函数而衰退是病人肾功能的指标。例如，呈现健康/正常肾功能的第一个病人中，光谱信号可能在T时间内衰退到基线。然而，指示第二个呈现肾功能缺陷的病人的光谱信号可能在T+4小时的时间衰退到基线。同样地，可将病人20暴露于来自光源12的光提供所需肾功能数据的任意合适的时间。同样地，允许数据处理系统14收集/检测对于提供所需肾功能数据的任意合适时间的光谱能量。
实施例10评估正常大鼠的肾功能将来自光导纤维束的波长约470nm的入射激光传递到麻醉的Sprague-Dawley大鼠的耳朵。当光正指向耳时，使用检测来自耳中的荧光的光电探测器获得数据。在给予吡嗪试剂之前获得反映荧光的背景。然后通过外侧尾静脉的快速注射给予大鼠吡嗪试剂(在此案例中，2ml 0.4mg/ml的3，6-二氨基吡嗪-2，5-二羧酸的PBS溶液)(实施例16)。如图5所示，注射后很短时间，所测得的荧光信号迅速增加到峰值。然后信号作为时间的函数衰退，表明染料从血流中清除(在此例中，持续时间为20分钟多一点)。
3，6-二氨基吡嗪-2，5-二羧酸将在此报道的血清除时间图像推定为药物代谢动力学的二室模型。因此，荧光信号(源于血液中的染料浓度)作为时间的函数拟合成双指数衰退关系。用于拟合数据的方程为S＝Ae-t/τ1+Be-t/τ2+C(1)其中S为所测荧光强度信号，t为测量的时间点，且e指的是数值为约2.71828182846的数学常数。衰退时间τ1和τ2，和常数A，B和C由拟合方法推出。使用SigmaPlot(Systat Software Inc.，Richmond，CA)中的非线性回归分析包拟合数据到方程(1)。在实施例10和11中，τ1表示对于血管-细胞外液体平衡的时间常数，而τ2表示染料从血的清除。
实施例11评估双侧肾切除大鼠的肾功能将已麻醉的Sprague-Dawley大鼠的双侧肾切除。将来自光导纤维束的波长470nm的入射激光传递到大鼠的耳朵。当光正指向耳时，使用检测来自耳中的荧光光的电探测器获得数据。在给予吡嗪试剂之前获得反映荧光的背景。然后通过外侧尾静脉的快速注射给予大鼠吡嗪试剂(在此例中，也是2ml0.4mg/ml的3，6-二氨基吡嗪-2，5-二羧酸的PBS溶液)。如图6所示，注射后很短时间，所测得的荧光信号迅速增加到峰值。然而，在此例中，吡嗪试剂不发生表明试剂能够在肾清除的清除。表现为正常肾功能的大鼠(图5)与双侧肾切除大鼠(图6)之间的比较见于图7。顺便提及，可以使用与实施例10和11相似的实验检测是否其它提出的试剂能够在肾清除。
实施例123，6-二氰基-2，5-[N，N，N，’N’-四(羧甲基)氨基]吡嗪的制备 步骤1。搅拌的2，5-二氨基-3，6-二氰基吡嗪(1mmol)和溴乙酸叔丁酯(16mmol)在二甲乙酰胺(5mL)中的混合物在冰水浴中冷却，然后用粉末状的NaOH(6mmol)处理。将此内容物1h加温到室温，然后用去离子水(50mL)处理反应混合物。用二氯甲烷(50mL)萃取含水混合物2次。用硫酸钠干燥合并的有机萃取物，过滤，且在真空中浓缩形成油状物。用快速色谱法纯化此油状物以生成四叔丁基酯。
步骤2。在冰醋酸(50mL)中加热步骤1的四酯(0.86mmol)24小时，然后冷却到室温。过滤溶液，并在真空中浓缩形成油状物。用制备性HPLC纯化此油状物得到标题化合物。
实施例132，6-二氰基-3，5-[N，N，N，’N’-四(羟乙基)氨基]吡嗪的制备
向搅拌的四氰基吡嗪(10mmol)的四氢呋喃(25mL)混和溶液中滴加二乙醇胺(50mmol)30分钟处理。加入后，在室温下再搅拌混合物1小时。通过过滤收集粗产物，并用色谱法或重结晶法纯化。
实施例142，6-二氰基-3，5-[N，N’-二(羟乙基)氨基]吡嗪的制备 除使用氨基丙二醇代替二乙醇胺外，此方法与实施例13一致。
实施例152，6-二氰基-3，5-[N，N’-二(脯氨酰基(prolyl))氨基]吡嗪的制备 除使用脯氨酸代替二乙醇胺外，此方法与实施例13一致。
实施例163，6-二氨基吡嗪-2，5-二羧酸的合成 2，4，6，8-四羟基-嘧啶并[4，5g]蝶啶二钾3，6-二氨基吡嗪-2，5-二羧酸如Taylor等在JACS，772243-2248(1995)所述，在氢氧化钾存在下，使用铁氰化钾处理5-氨基尿嘧啶制备2，4，6，8-四羟基嘧啶并[4，5g]蝶啶二钾。
在两个Teflon反应器中的每一个中放入0.5g 2，4，6，8-四羟基嘧啶并[4，5g]蝶啶二钾和含有0.3-0.4g氢氧化钠的10mL去离子水溶液。在微波反应器中保护反应器，并在170℃时反应1小时，产生约100psi的压力1小时。在微波中将反应器冷却到约50℃，并将内容物过滤以去除少量的固体残余物。将亮黄色滤液转移到250mL配有大磁力搅拌棒的圆底烧瓶中。随搅拌，用浓HCl将pH值调节为约3。产生大量红色沉淀。再加入几滴酸，在玻璃料上过滤收集固体，用冷的1×10mL 1N HCl，2×30mL乙腈和1×30mL二乙醚冲洗，抽气干燥并转移到真空干燥箱，在45-50℃过夜真空干燥。产量0.48g(79％)。13CNMR(D2O/NaOD，外部TMS参照)δ132.35，147.32，171.68。
在真空中浓缩等分试样亮黄色溶液，形成两组晶体红色针状和黄色块状。X射线晶体学表明两组晶体均为2，5-二氨基-3，6-(二羧酸基)吡嗪二钠。两组晶体的晶体数据和结构精修见于表1R-6R(红色晶体)和表1Y-6Y(黄色块状)，它们的结构见于图8A(具有50％热椭球体的分子投影图)和图8B(具有50％热椭球体和Na原子配位的分子投影图)。
实施例172，5-二氰基3，6-[N，N’-二(2，3-二羟基羟基丙基)氨基]-吡嗪的制备 除使用3-溴-1，2-丙二醇代替溴乙酸叔丁酯外，此烷基化方法与实施例1的步骤1相同。
实施例183，6-[N，N’-二(2，3-二羟丙基)氨基-吡嗪-2，5-二羧酸的制备
步骤1。除使用3-溴-1，2-丙二醇代替溴乙酸叔丁酯外，此烷基化方法与实施例1步骤1的方法相同。
步骤2。除起始原料为实施例17中的氰基化合物外，水解方法与实施例2步骤2的方法相同。
步骤3。水解方法与步骤3中的方法相同。
实施例192，5-二氰基3，6-[N，N’-二(2，3-二羟基羟基丙基)氨基-N，N’-二甲基氨基吡嗪的制备 将实施例17的氰基化合物(10mmol)溶解于二甲基甲酰胺(10mL)中，并用硫酸二甲酯(30mmol)处理。将混合物在100℃加热4小时，并用丙酮(100mL)研磨。然后收集粗产物并用重结晶或色谱法纯化。
实施例203，6-[N，N’-二(甲基氨基)吡嗪-2，5-二羧酸的制备
使用实施例2中步骤2和3所述方法通过水解相应的二氰基化合物制备标题化合物。
实施例212，5-二氰基3，6-[N，N’-二(2，-磺酸基乙基(sulfonatoethyl))氨基]-吡嗪的制备 除使用牛黄酸(2-氨基乙磺酸盐)代替溴乙酸叔丁酯外，此烷基化方法与实施例1步骤1的方法相同。
实施例222，5-二[N，N’-(2-磺酸基(sulfonato)乙基]氨基甲酰基-3，6-[N，N’-二(二甲基氨基)吡嗪的制备 将实施例20中的二酸(10mmol)，牛磺酸(22mmol)和水溶性碳二亚胺，EDC(乙基二甲基氨基丙基碳二亚胺)(25mmol)在水/DMF(1∶1)中的混合物在室温下搅拌16小时。在真空中挥发溶剂，并用色谱法纯化粗产物。
表1Y.dm16005(黄色)的晶体数据和结构精修识别码(Identification code) m16005/lt/B3401P021-黄色经验式 C3H8N2NaO5分子量 175.10温度100(2)K波长0.71073晶系单斜空间群(Space group) P21/c晶胞尺寸a＝10.5000(10)α＝90°.
b＝5.2583(5) β＝103.207(4)°.
c＝13.0181(11)γ＝90°.
体积699.75(11)3Z 4密度(计算值)1.662Mg/m3吸收系数0.204mm-1F(000) 364晶体大小0.23×0.19×0.13mm3收集数据的θ角范围 1.99to39.00°.
指标范围(Index range) -18≤h≤17，-9≤k≤9，-22≤l≤23收集的反射点(Reflections collected) 17310独立反射点(Independent reflections) 4040[R(int)＝0.04]θ＝39.00°的完整性 99.4％吸收校正由等效值的半经验校正(Semi-empirical from equivalents)最大和最小透射(transmission)0.9739和0.9545精修方法对F2的全矩阵最小二乘法(Full-matrix least-squares on F2)数据/约束(restraint)/参数 4040/0/132对F2的拟合优良度(Goodness-of fit on F2) 1.045最终R因子(Final R indices)[I＞2σ(I)] R1＝0.0365，wR2＝0.0924R因子(R indices)(全部数据) R1＝0.0514，wR2＝0.1005最大差异峰和穴(largest diff.peak and hole) 0.744和-0.309e.-3
表2Y.dm16005的原子坐标(×104)和等效的各向同性位移参数(2×103)U(eq)定义为正交的Uij张量的轨迹的1/3
表3Y.dm16005的键长[]和键角[°]
用于产生等效原子的对称变换#1-x+1，y+1/2，-z+1/2#2-x+1，-y，-z+1#3-x+1，y-1/2，-z+1/2#4-x+2，-y，-z+1
表4Y.dm16005的各向异性位移参数(anisotropic displacement parameter)(2×103)各向异性位移因子指数的形式为-2π2[h2a*2U11+...+2hka*b*U12]
表5Y.dm16005的氢坐标(×104)和各向同性位移参数(2×103)
表6Y.dm16005的扭转角[°]
用于产生等效原子的对称变换#1-x+1，y+1/2，-z+1/2#2-x+1，-y，-z+1#3-x+1，y-1/2，-z+1/2#4-x+2，-y，-z+1
表1R.dm16105的晶体数据和结构精修.
识别码m16105/lt/B3401P021-红色经验式C6H8N4Na2O6分子量278.14温度 100(2)K波长 0.71073晶系 单斜空间群C2/c晶胞尺寸 a＝20.549(6)α＝90°.
b＝3.5198(9)β＝100.56(2)°.
c＝13.289(4)γ＝90°.
体积 944.9(5)3Z 4密度(计算值) 1.955Mg/m3吸收系数 0.245mm-1F(000)568晶体大小 0.15×0.08×0.03mm3收集数据的θ角范围2.02至23.29°.
指标范围 -22≤h≤22，-3≤k≤3，-14≤1≤14收集的反射点 5401独立反射点673[R(int)＝0.11]θ＝23.29°的完整性 99.9％吸收校正 无最大和最小透射0.9927和0.9641精修方法 对F2的全矩阵最小二乘法数据/约束/参数673/1/94对F2的拟合优良度 1.128最终R因子[I＞2σ(I)] R1＝0.0656，wR2＝0.1678R因子(所有数据) R1＝0.1011，wR2＝0.1953最大差异峰和穴0.553和-0.459e.-3
表2R.dm16105的原子坐标(×104)和等效的各向同性位移参数(2×103)U(eq)定义为正交的Uij张量的轨迹的1/3
表3R.dm16105的键长[]键角[°]
用于产生等效原子的对称变换#1-x，y，-z-1/2#2-x，y-1，-z-1/2#3x，y-1，z#4x，y+1，z#5-x+1/2，-y+1/2，-z#6-x+1/2，-y+3/2，-z#7-x，-y+2，-z表4R.dm16105的各向异性位移参数(2×103)各向异性位移因子指数的形式为-2π2[h2a*2U11+...+2hka*b*U12]
表5R.dm16105的氢坐标(×104)和各向同性位移参数(2×103)
表6R.dm16105的扭转角[°]
用于产生等效原子的对称变换#1-x，y，-z-1/2#2-x，y-1，-z-1/2#3x，y-1，z#4x，y+1，z#5-x+1/2，-y+1/2，-z#6-x+1/2，-y+3/2，-z#7-x，-y+2，-z全说明书中的不同出版物参照括号中的阿拉伯数字。与数字对应的完整引文见下表。这些出版物在此全文引用作为参考。
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权利要求
1.如式I的化合物， 式I其中X1和X2均独立地选自-CN、-CO2R1、-CONR2R3、-COR4、-NO2、-SOR5、-SO2R6、-SO2OR7和-PO3R8R9；Y1和Y2均独立地选自-OR10、-SR11、-NR12R13、-N(R14)COR15和 Z1选自直接键，-CR16R17-、-O-、-NR18-、-NCOR19-、-S-、-SO-和-SO2-；R1到R19均独立的选自氢、C3-C6多羟基化烷基、-((CH2)2-O-(CH2)2-O)a-R40、C1-C10烷基、C5-C10芳基、C5-C10杂芳基、-(CH2)aOH、-(CH2)aCO2H、-(CH2)aSO3H、-(CH2)aSO3-、-(CH2)aOSO3H、-(CH2)aOSO3-、-(CH2)aNHSO3H、-(CH2)aNHSO3-、-(CH2)aO3H2、-(CH2)aPO3H-、-(CH2)aPO3-、-(CH2)aOPO3H2、-(CH2)aOPO3H-和-(CH2)aOPO3；R40选自氢、C1-C10烷基、C5-C10芳基、C5-C10杂芳基、-(CH2)aOH、-(CH2)aCO2H、-(CH2)aSO3H、-(CH2)aSO3-、-(CH2)aOSO3H、-(CH2)aOSO3-、-(CH2)aNHSO3H、-(CH2)aNHSO3-、-(CH2)aPO3H2、-(CH2)aPO3H-、-(CH2)aPO3-、-(CH2)aOPO3H2、-(CH2)aOPO3H-和-(CH2)aOPO3；且a、m和n范围为1到6；附带条件，如果X1和X2均独立地为-CN、-CO2R1或-CONR2R3；Y1和Y2均独立地为-NR12R13或 且Z1为直接键，那么R1、R2、R3、R12和R13均独立地不为氢、C1-C10烷基或C1-C10芳基；且m、n、N和Z1一起不形成5或6元环。
2.权利要求1的化合物，其中X1和X2均独立地选自-CN、-CO2R1和-CONR2R3；Y1和Y2均独立地为-NR12R13或 R1、R2、R3、R12和R13均独立地选自C3-C6多羟基化烷基、-((CH2)2-O-(CH2)2-O)a-R40、C5-C10杂芳基、-(CH2)aOH、-(CH2)aCO2H、-(CH2)aSO3H和-(CH2)aSO3-；R16到R19均独立地选自氢、C3-C6多羟基化烷基、-((CH2)2-O-(CH2)2-O)a-R40、C1-C10烷基、C5-C10芳基、C5-C10杂芳基、-(CH2)aOH、-(CH2)aCO2H、-(CH2)aSO3H和-(CH2)aSO3-；m为1或2；且n为1。
3.权利要求2的化合物，其中X1和X2均为-CN；Y1和Y2均独立地选自-NR12R13或 Z1选自直接键，-O-、NR18-、-NCOR19-、-S-、-SO-和-SO2-；R12和R13均独立地选自C3-C6多羟基化烷基、-((CH2)2-O-(CH2)2-O)a-R40、-(CH2)aOH、-(CH2)aCO2H、-(CH2)aSO3H和-(CH2)aSO3-；R18和R19均独立地选自氢、C3-C6多羟基化烷基、-((CH2)2-O-(CH2)2-O)a-R40、C1-C10烷基、-(CH2)aOH、-(CH2)aCO2H、-(CH2)aSO3H和-(CH2)aSO3-；m为1或2；且n为1。
4.权利要求3的化合物，其中Y1和Y2均为-NR12R13；且R12和R13均为-(CH2)aCO2H。
5.权利要求3的化合物，其中Y1和Y2均为
6.权利要求2的化合物，其中X1和X2均为-CO2R1；Y1和Y2均独立地选自-NR12R13和 Z1选自直接键、-O-、-NR18-、-NCOR19-、-S-、-SO-和-SO2-；R1为氢；R12和R13均独立地选自C3-C6多羟基化烷基、-((CH2)2-O-(CH2)2-O)a-R40、-(CH2)aOH、-(CH2)aCO2H、-(CH2)aSO3H和-(CH2)aSO3-；且R18和R19均独立地选自氢、C3-C6多羟基化烷基、-((CH2)2-O-(CH2)2-O)a-R40、C1-C10烷基、-(CH2)aOH、-(CH2)aCO2H、-(CH2)aSO3H和-(CH2)aSO3-。
7.权利要求6的化合物，其中Y1和Y2均为-NR12R13；且R12和R13均为-(CH2)aCO2H。
8.权利要求6的化合物，其中Y1和Y2均为
9.式II的化合物， 式II其中X3和X4均独立地选自-CN、-CO2R20、-CONR21R22、-COR23、-NO2、-SOR24、-SO2R25、-SO2OR26和-PO3R27R28；Y3和Y4均独立地选自-OR29、-SR30、-NR31R32、-N(R33)COR34和 Z2选自直接键、-CR35R36-、-O-、-NR37-、-NCOR38-、-S-、-SO-和-SO2-；R20到R38均独立地选自氢、C3-C6多羟基化烷基、-((CH2)2-O-(CH2)2-O)b-R40、C1-C10烷基、C5-C10芳基、C5-C10杂芳基、-(CH2)bOH、-(CH2)bCO2H、-(CH2)bSO3H、-(CH2)bSO3-、-(CH2)bOSO3H、-(CH2)bOSO3-、-(CH2)bNHSO3H、-(CH2)bNHSO3-、-(CH2)bPO3H2、-(CH2)bPO3H-、-(CH2)bPO3-、-(CH2)bOPO3H2、-(CH2)bOPO3H-和-(CH2)bOPO3；R40选自氢、C1-C10烷基、C5-C10芳基、C5-C10杂芳基、-(CH2)bOH、-(CH2)bCO2H、-(CH2)bSO3H、-(CH2)bSO3-、-(CH2)bOSO3H、-(CH2)bOSO3-、-(CH2)bNHSO3H、-(CH2)bNHSO3-、-(CH2)bPO3H2、-(CH2)bPO3H-、-(CH2)bPO3-、-(CH2)bOPO3H2、-(CH2)bOPO3H-和-(CH2)bOPO3；且b、p和q范围为1到6；附带条件，如果X3和X4均独立地为-CN、-CO2R20或-CONR21R22；Y3和Y4均独立地为-NR31R32或 且Z2为直接键，那么R20、R21、R22、R31和R32均独立地不为氢、C1-C10烷基或C1-C10芳基；且p、q、N和Z2一起不形成5或6元环。
10.权利要求9的化合物，其中X3和X4均选自-CN，-CO2R20和-CONR21R22；Y3和Y4均独立地为-NR31R32或 R20、R21、R22、R31和R32均独立地选自C3-C6多羟基化烷基、-((CH2)2-O-(CH2)2-O)b-R40、C5-C10杂芳基、-(CH2)bOH、-(CH2)bCO2H、-(CH2)aSO3H和-(CH2)aSO3-；R35到R38均独立地选自氢、C3-C6多羟基化烷基、-((CH2)2-O-(CH2)2-O)b-R40、C1-C10烷基、C5-C10芳基、C5-C10杂芳基、-(CH2)bOH、-(CH2)bCO2H、-(CH2)bSO3H和-(CH2)bSO3-；p为1或2；且q为1。
11.权利要求10的化合物，其中X3和X4均为-CN；Z2选自直接键、-O-、-NR37-、-NCOR38、-S-、-SO-和-SO2-；R31和R32均独立地选自C3-C6多羟基化烷基、-((CH2)2-O-(CH2)2-O)b-R40、-(CH2)bOH、-(CH2)bCO2H、-(CH2)bSO3H和-(CH2)bSO3-；且R37和R38均独立地选自氢、C3-C6多羟基化烷基、-((CH2)2-O-(CH2)2-O)b-R40、C1-C10烷基、-(CH2)bOH、-(CH2)bCO2H、-(CH2)bSO3H和-(CH2)bSO3-。
12.权利要求11的化合物，其中Y3和Y4均为-NR31R32；且R31和R32均为-(CH2)bCO2H。
13.权利要求11的化合物，其中Y3和Y4均为
14.权利要求10的化合物，其中X3和X4均为-CO2R20；Z2选自直接键、-O-、-NR37-、-NCOR38、-S-、-SO-和-SO2-；R20为氢；R31和R32均独立地选自C3-C6多羟基化烷基、-((CH2)2-O-(CH2)2-O)b-R40、-(CH2)bOH、-(CH2)bCO2H、-(CH2)bSO3H和-(CH2)bSO3-；且R37和R38均独立地选自氢、C3-C6多羟基化烷基、-((CH2)2-O-(CH2)2-O)b-R40、C1-C10烷基、-(CH2)bOH、-(CH2)bCO2H、-(CH2)bSO3H和-(CH2)bSO3-。
15.权利要求14的化合物，其中Y3和Y4均为-NR31R32；且R31和R32均为-(CH2)bCO2H。
16.权利要求14的化合物，其中Y3和Y4均为
17.一种评估肾功能的方法，该方法包括给予能经过肾从体内清除的有效量的吡嗪衍生物到病人体内，其中吡嗪衍生物为亲水性的且能够吸收和/或发射至少约400nm的光谱能量；将体内的吡嗪衍生物暴露于至少约400nm的光谱能量，其中曝光使吡嗪衍生物发射光谱能量；检测体内吡嗪衍生物发射的光谱能量；及根据所测的光谱能量评估病人的肾功能。
18.权利要求17的方法，其中吡嗪衍生物由式I表示， 式I其中X1和X2为吸电子取代基，其均独立地选自-CN、-CO2R1、-CONR2R3、-COR4、-NO2、-SOR5、-SO2R6、-SO2OR7和-PO3R8R9；Y1和Y2为供电子取代基，其均独立地选自-OR10、-SR11、-NR12R13、-N(R14)COR15和 Z1选自直接键、-CR16R17-、-O-、-NR18-、-NCOR19-、-S-、-SO-和-SO2-；R1到R19均独立地选自氢、C3-C6多羟基化烷基、-((CH2)2-O-(CH2)2-O)a-R40、C1-C10烷基、C5-C10芳基、C5-C10杂芳基、-(CH2)aOH、-(CH2)aCO2H、-(CH2)aSO3H、-(CH2)aSO3-、-(CH2)aOSO3H、-(CH2)aOSO3-、-(CH2)aNHSO3H、-(CH2)aNHSO3-、-(CH2)aPO3H2、-(CH2)aPO3H-、-(CH2)aPO3-、-(CH2)aOPO3H2、-(CH2)aOPO3H-和-(CH2)aOPO3；R40选自氢、C1-C10烷基、C5-C10芳基、C5-C10杂芳基、-(CH2)aOH、-(CH2)aCO2H、-(CH2)aSO3H、-(CH2)aSO3-、-(CH2)aOSO3H、-(CH2)aOSO3-、-(CH2)aNHSO3H、-(CH2)aNHSO3-、-(CH2)aPO3H2、-(CH2)aPO3H-、-(CH2)aPO3＝、-(CH2)aOPO3H2、-(CH2)aOPO3H-和-(CH2)aOPO3；且a、m和n范围均为1到6；
19.权利要求18的方法，其中X1和X2均独立地选自-CN、-CO2R1或-CONR2R3；Y1和Y2均独立地为-NR12R13或 R1、R2、R3、R12和R13均独立地选自氢、C3-C6多羟基化烷基、-((CH2)2-O-(CH2)2-O)a-R40、C5-C10杂芳基、-(CH2)aOH、-(CH2)aCO2H、-(CH2)aSO3H和-(CH2)aSO3-；R16到R19均独立地选自氢、C3-C6多羟基化烷基、-((CH2)2-O-(CH2)2-O)a-R40、C1-C10烷基、C5-C10芳基、C5-C10杂芳基、-(CH2)aOH、-(CH2)aCO2H、-(CH2)aSO3H和-(CH2)aSO3-；m为1或2；且n为1。
20.权利要求19的方法，其中X1和X2均为-CN；Z1选自直接键、-O-、-NR18-、-NCOR19-、-S-、-SO-和-SO2-；R12和R13均独立地选自-(CH2)aOH、-(CH2)aCO2H、-(CH2)aSO3H和-(CH2)aSO3-；并且R18和R19均独立地选自氢、C1-C10烷基、-(CH2)aOH、-(CH2)aCO2H、-(CH2)aSO3H和-(CH2)aSO3-。
21.权利要求20的方法，其中Y1和Y2均为NR12R13；且R12和R13均为-(CH2)aCO2H。
22.权利要求20的方法，其中Y1和Y2均为
23.权利要求19的方法，其中X1和X2均为-CO2R1；Z1选自直接键、-O-、-NR18-、-NCOR19-、-S-、-SO-和-SO2-；R1为氢；R12和R13均独立地选自C3-C6多羟基化烷基、-((CH2)2-O-(CH2)2-O)a-R40、-(CH2)aOH、-(CH2)aCO2H、-(CH2)aSO3H和-(CH2)aSO3-；且R18和R19均独立地选自氢、C3-C6多羟基化烷基、-((CH2)2-O-(CH2)2-O)a-R40、C1-C10烷基、-(CH2)aOH、-(CH2)aCO2H、-(CH2)aSO3H和-(CH2)aSO3-。
24.权利要求23的方法，其中Y1和Y2均为-NR12R13；且R12和R13均为-(CH2)aCO2H。
25.权利要求23的方法，其中Y1和Y2均为
26.权利要求17的方法，其中吡嗪衍生物由式II表示， 式II其中X3和X4均独立地选自-CN、-CO2R20、-CONR21R22、-COR23、-NO2、-SOR24、-SO2R25、-SO2OR26和-PO3R27R28；Y3和Y4均独立地选自-OR29、-SR30、-NR31R32、-N(R33)COR34和 Z2选自直接键、-CR35R36-、-O-、-NR37-、-NCOR38-，-S-，-SO-和-SO2-；R20到R38均独立地选自氢、C1-C10烷基、C5-C10芳基、C5-C10杂芳基、-(CH2)bOH、-(CH2)bCO2H、-(CH2)bSO3H、-(CH2)bSO3-、-(CH2)bOSO3H、-(CH2)bOSO3-、-(CH2)bNHSO3H、-(CH2)bNHSO3-、-(CH2)bPO3H2、-(CH2)bPO3H-、-(CH2)bPO3＝、-(CH2)bOPO3H2、-(CH2)bOPO3H-和-(CH2)bOPO3；且b、p和q范围为1到6；
27.权利要求26的方法，其中X3和X4均独立地选自-CN、-CO2R20和-CONR21R22；Y3和Y4均独立地为-NR31R32或 R20、R21、R22、R31和R32均独立地选自C3-C6多羟基化烷基、-((CH2)2-O-(CH2)2-O)b-R40、C5-C10杂芳基、-(CH2)bOH、-(CH2)bCO2H、-(CH2)aSO3H和-(CH2)aSO3-；R35到R38均独立地选自氢、C3-C6多羟基化烷基、-((CH2)2-O-(CH2)2-O)b-R40、C1-C10烷基、C5-C10芳基、C5-C10杂芳基、-(CH2)bOH、-(CH2)bCO2H、-(CH2)bSO3H和-(CH2)bSO3-；p为1或2；且q为1。
28.权利要求27的方法，其中X3和X4均为-CN；R31和R32均独立地选自C3-C6多羟基化烷基、-((CH2)2-O-(CH2)2-O)b-R40、-(CH2)bOH、-(CH2)bCO2H、-(CH2)bSO3H和-(CH2)bSO3-；且R37和R38均独立地选自氢、C3-C6多羟基化烷基、-((CH2)2-O-(CH2)2-O)b-R40、C1-C10烷基、-(CH2)bOH、-(CH2)bCO2H、-(CH2)bSO3H和-(CH2)bSO3-。
29.权利要求28的方法，其中Y3和Y4均为-NR31R32；且R31和R32均为-(CH2)bCO2H。
30.权利要求28的方法，其中Y3和Y4均为
31.权利要求27的方法，其中X3和X4均为-CO2R20；Z2选自直接键、-O-、-NR37-、-NCOR38、-S-、-SO-和-SO2-；R20为氢；R31和R32均独立地选自-(CH2)bOH、-(CH2)bCO2H、-(CH2)bSO3H和-(CH2)bSO3-；且R37和R38均独立地选自氢、C1-C10烷基、-(CH2)bOH、-(CH2)bCO2H、-(CH2)bSO3H和-(CH2)bSO3-。
32.权利要求31的方法，其中Y3和Y4均为-NR31R32；且R31和R32均为-(CH2)bCO2H。
33.权利要求31的方法，其中Y3和Y4均为
34.一种制备2，5-二氨基吡嗪-3，6-二羧酸的方法，该方法包括用微波照射包括2，4，6，8-四羟基嘧啶并(4，5-g)蝶啶或其盐的水解混合物。
35.权利要求34的方法，还包括在包含5-氨基尿嘧啶、铁氰化物和碱的反应混合物中制备4，6，8-四羟基嘧啶并(4，5-g)蝶啶或其盐。
36.权利要求35的方法，其中铁氰化物选自铁氰化钾、铁氰化锂、铁氰化钠、铁氰化钠钾、铁氰化锂钠、铁氰化锂钾。
37.权利要求35的方法，其中铁氰化物为铁氰化钾。
38.权利要求37的方法，其中铁氰化物为铁氰化钾，且碱为氢氧化钾。
39.权利要求34的方法，其中水解混合物包括碱金属氢氧化物碱。
40.权利要求34的方法，其中水解混合物包括氢氧化钠。
41.权利要求35的方法，其中水解混合物包括碱金属氢氧化物碱，且反应混合物包括铁氰化钾和氢氧化钾。
42.权利要求38的方法，其中照射包括将水解混合物加热到约120到180℃范围内的温度。
43.权利要求34的方法，其中照射包括将水解混合物加热到约120到180℃范围内的温度。
44.权利要求17的方法，其中吡嗪衍生物选自下列化合物或其盐
全文摘要
本发明涉及如式I和式II表示的吡嗪衍生物。式I和式II中的X
文档编号A61K31/4965GK101087767SQ200580044681
公开日2007年12月12日 申请日期2005年12月22日 优先权日2004年12月23日
发明者拉盖万·拉加戈帕兰, 理查德·B·多肖, 威廉·L·纽曼, 丹尼斯·A·穆尔 申请人:马林克罗特公司