一类含钆磁共振成像造影剂及其制备与应用的制作方法

本发明涉及磁共振成像领域，具体涉及一类含钆磁共振造影剂及其制备与应用。

背景技术：

自1973年lauterbur首次实现磁共振成像(magneticresonanceimaging，mri)以来，磁共振成像技术以其无创、无痛苦、精确定位与近似解剖图谱般的图像显示等特点受到科学界的高度重视，并在医学领域不断扩展，已成为影像学检查中最重要的医学影像设备之一。但是磁共振成像的分辨率在某些情况下达不到临床要求，为增强成像效果需要在进行磁共振检查之前给予磁共振造影剂。据文献报道，目前临床mri中，超过35％的mri检查需要使用造影剂。其中，钆类磁共振成像造影剂临床应用最为普遍。截止目前，美国fda已经批准的钆类磁共振造影剂共有九种，可大致分为两大类，一类是以dtpa为钆离子螯合基团的链状分子，一类是以dota为钆离子螯合基团的环状分子。

目前临床使用的造影剂大部分为非特异性细胞外液间隙造影剂，它们在脑部成像效果较好，同时也可用于血管成像，但无靶向性。gd-bopta和gd-eob-dtpa因含有亲脂性的芳基基团，是两种具有肝靶向的磁共振造影剂，它们均属于以dtpa为钆离子螯合基团的链状分子。但研究显示，链状分子造影剂比环状分子造影剂的热力学稳定性和动力学稳定性差，更容易导致部分病人的肾源性系统性纤维化，也更容易在病人脑部发生钆离子沉积。

因此，开发毒性更低的环状分子造影剂以及具有器官靶向性的造影剂，是目前磁共振成像造影剂的研究热点。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中的链状分子造影剂热力学稳定性和动力学稳定性相对较差，更容易导致部分病人的肾源性系统性纤维化以及在病人脑部发生钆离子沉积的问题，同时，也是为了解决现有技术中的大部分造影剂无器官靶向性的问题，从而提供一类毒性更低的具有器官靶向性尤其是肝靶向性的环状分子造影剂及其制备方法。

一类含钆磁共振成像造影剂，其结构式如下：

其中，r位于邻位、间位或对位，r表示氢、卤素、烷基、烷氧基、胺基、硝基或芳基；所述的一类含钆磁共振成像造影剂，其特征在于结构上含有两部分，一部分能够增强磁共振成像效果，其结构式如下：

一部分为含苯环的亲脂性基团，其结构式如下：

所述的一类含钆磁共振成像造影剂，其特征在于所述一类含钆磁共振成像造影剂包括如下具体化合物：

所述的一类含钆磁共振成像造影剂的制备方法，其特征在于该方法包括下列步骤：

(ⅰ)圆底烧瓶中依次加入化合物1和取代苯甲醛2，再加入甲醇溶解，加热回流，tlc监测反应进程，反应结束后，静置冷却，过滤，蒸除溶剂得产物粗品，经重结晶得到化合物3；

(ⅱ)氮气保护下，圆底烧瓶中将化合物3溶于二氯甲烷中，再加入三氟乙酸，室温下搅拌反应24～48h，反应结束后，减压蒸除未反应的三氟乙酸，重结晶得产品4；

(ⅲ)圆底烧瓶中，加入化合物4并溶于纯水中，加入gdcl3水溶液，用1mnaoh调节溶液ph值，60℃反应12～24h，冷却后过滤，将溶液置于c-18硅胶柱，先用大量水洗，后用甲醇-水淋洗液梯度洗脱得产品溶液，冻干机冻干溶液得产品5；

所述的制备方法步骤i中重结晶溶剂为乙酸乙酯；

所述的制备方法步骤ii中二氯甲烷和三氟乙酸比例为1:1，重结晶溶剂为乙酸乙酯；

所述的制备方法步骤iii中gdcl3水溶液浓度为0.05m，溶液ph值为6.0～7.2；

所述的一类含钆磁共振成像造影剂的用途，其特征在于该类造影剂可以用作磁共振对比剂进行体内成像；

所述的一类含钆磁共振成像造影剂的用途，其特征在于该类造影剂可以用于肝靶向成像。

本发明的有益效果：

1、本发明的一类磁共振成像造影剂分子不带电荷呈中性，为非离子型造影剂；

2、本发明的一类磁共振成像造影剂采用大环类dota作为钆离子螯合体，提高了造影剂的热力学和动力学稳定性，可克服dtpa链状类造影剂容易导致部分病人的肾源性系统性纤维化以及更容易在病人脑部发生钆离子沉积等问题；

3、本发明的一类磁共振造影剂其弛豫效率最高达5.3mm^-1s^-1，高于目前临床使用的造影剂(一般约3.5mm^-1s^-1)，因此实际使用中可在较低浓度下得到同样的成像效果，可降低造影剂对人体的伤害；

4、本发明的一类磁共振造影剂含有苯基取代基团，因引入了疏水基团从而增强了亲脂性能，尤其对肝脏具有选择性成像特性，可以作为肝靶向磁共振成像造影剂。

附图说明

图1-12为实施例1-12造影剂质谱图图13为造影剂肝靶向磁共振成像效果图。

具体实施方式

一类含钆磁共振成像造影剂，其结构式如下：

其中，r位于邻位、间位或对位，r表示氢、卤素、烷基、烷氧基、胺基、硝基或芳基；

所述的一类含钆磁共振成像造影剂的制备方法，其特征在于该方法包括下列步骤：

(ⅰ)圆底烧瓶中依次加入化合物1和取代苯甲醛2，再加入甲醇溶解，加热回流，tlc监测反应进程，反应结束后，静置冷却，过滤，蒸除溶剂得产物粗品，经重结晶得到化合物3；所述重结晶溶剂为乙酸乙酯；

(ⅱ)氮气保护下，圆底烧瓶中将化合物3溶于二氯甲烷中，再加入三氟乙酸，室温下搅拌反应24～48h，反应结束后，减压蒸除未反应的三氟乙酸，重结晶得产品4；所述二氯甲烷和三氟乙酸比例为1:1，重结晶溶剂为乙酸乙酯；

(ⅲ)圆底烧瓶中，加入化合物4并溶于纯水中，加入gdcl3水溶液，用1mnaoh调节溶液ph值，60℃反应12～24h，冷却后过滤，将溶液置于c-18硅胶柱，先用大量水洗，后用甲醇-水淋洗液梯度洗脱得产品溶液，冻干机冻干溶液得产品5；所述gdcl3水溶液浓度为0.05m，溶液ph值为6.0～7.2；最终产品结构经过质谱鉴定。

实施例1

(ⅰ)100ml圆底烧瓶中加入2mmol化合物1和2mmol苯甲醛，加入30ml甲醇溶解，加热回流，tlc监测反应进程(10％甲醇/二氯甲烷)，反应结束后，静置冷却，过滤，蒸除溶剂得产物粗品，乙酸乙酯重结晶得白色固体3a，收率85％；

(ⅱ)氮气保护下，100ml圆底烧瓶中，加入1.5mmol化合物3a并溶于10ml二氯甲烷，加入10ml三氟乙酸，室温下搅拌48h，反应结束后，减压蒸除未反应的三氟乙酸，乙酸乙酯重结晶得白色固体4a，收率98％；

(ⅲ)圆底烧瓶中，加入1.0mmol化合物4a并溶于20ml纯水中，加入0.05mgdcl3水溶液22ml，用1mnaoh调节溶液ph值至6.5，60℃反应12h，冷却后过滤，将溶液置于c-18硅胶柱，先用大量水洗，后用甲醇-水淋洗液梯度洗脱得产品溶液，冻干机冻干溶液得白色固体5a，收率90％；c23h31gdn6o7，esi-msm/z:684.2[m+na]⁺。

实施例2

(ⅰ)100ml圆底烧瓶中加入2mmol化合物1和2mmol间硝基苯甲醛，加入30ml甲醇溶解，加热回流，tlc监测反应进程(10％甲醇/二氯甲烷)，反应结束后，静置冷却，过滤，蒸除溶剂得产物粗品，乙酸乙酯重结晶得白色固体3b，收率90％；

(ⅱ)氮气保护下，100ml圆底烧瓶中，加入1.5mmol化合物3b并溶于10ml二氯甲烷，加入10ml三氟乙酸，室温下搅拌24h，反应结束后，减压蒸除未反应的三氟乙酸，乙酸乙酯重结晶得白色固体4b，收率99％；

(ⅲ)圆底烧瓶中，加入1.0mmol化合物4b并溶于20ml纯水中，加入0.05mgdcl3水溶液22ml，用1mnaoh调节溶液ph值至7.0，60℃反应24h，冷却后过滤，将溶液置于c-18硅胶柱，先用大量水洗，后用甲醇-水淋洗液梯度洗脱得产品溶液，冻干机冻干溶液得淡黄色固体5b，收率86％；c23h30gdn7o9，esi-msm/z:729.1[m+na]⁺。

实施例3

(ⅰ)100ml圆底烧瓶中加入2mmol化合物1和2mmol对硝基苯甲醛，加入30ml甲醇溶解，加热回流，tlc监测反应进程(10％甲醇/二氯甲烷)，反应结束后，静置冷却，过滤，蒸除溶剂得产物粗品，乙酸乙酯重结晶得白色固体3c，收率90％；

(ⅱ)氮气保护下，100ml圆底烧瓶中，加入1.5mmol化合物3c并溶于10ml二氯甲烷，加入10ml三氟乙酸，室温下搅拌36h，反应结束后，减压蒸除未反应的三氟乙酸，乙酸乙酯重结晶得白色固体4c，收率100％；

(ⅲ)圆底烧瓶中，加入1.0mmol化合物4c并溶于20ml纯水中，加入0.05mgdcl3水溶液22ml，用1mnaoh调节溶液ph值至7.2，60℃反应18h，冷却后过滤，将溶液置于c-18硅胶柱，先用大量水洗，后用甲醇-水淋洗液梯度洗脱得产品溶液，冻干机冻干溶液得淡黄色固体5c，收率85％；c23h30gdn7o9，esi-msm/z:729.1[m+na]⁺。

实施例4

(ⅰ)100ml圆底烧瓶中加入2mmol化合物1和2mmol对甲基苯甲醛，加入30ml甲醇溶解，加热回流，tlc监测反应进程(10％甲醇/二氯甲烷)，反应结束后，静置冷却，过滤，蒸除溶剂得产物粗品，乙酸乙酯重结晶得白色固体3d，收率85％；

(ⅱ)氮气保护下，100ml圆底烧瓶中，加入1.5mmol化合物3d并溶于10ml二氯甲烷，加入10ml三氟乙酸，室温下搅拌24h，反应结束后，减压蒸除未反应的三氟乙酸，乙酸乙酯重结晶得白色固体4d，收率99％；

(ⅲ)圆底烧瓶中，加入1.0mmol化合物4d并溶于20ml纯水中，加入0.05mgdcl3水溶液22ml，用1mnaoh调节溶液ph值至7.0，60℃反应24h，冷却后过滤，将溶液置于c-18硅胶柱，先用大量水洗，后用甲醇-水淋洗液梯度洗脱得产品溶液，冻干机冻干溶液得白色固体5d，收率88％；c24h33gdn6o7，esi-msm/z:698.2[m+na]⁺。

实施例5

(ⅰ)100ml圆底烧瓶中加入2mmol化合物1和2mmol对氯苯甲醛，加入30ml甲醇溶解，加热回流，tlc监测反应进程(10％甲醇/二氯甲烷)，反应结束后，静置冷却，过滤，蒸除溶剂得产物粗品，乙酸乙酯重结晶得白色固体3e，收率88％；

(ⅱ)氮气保护下，100ml圆底烧瓶中，加入1.5mmol化合物3e并溶于10ml二氯甲烷，加入10ml三氟乙酸，室温下搅拌48h，反应结束后，减压蒸除未反应的三氟乙酸，乙酸乙酯重结晶得白色固体4e，收率98％；

(ⅲ)圆底烧瓶中，加入1.0mmol化合物4e并溶于20ml纯水中，加入0.05mgdcl3水溶液22ml，用1mnaoh调节溶液ph值至7.0，60℃反应24h，冷却后过滤，将溶液置于c-18硅胶柱，先用大量水洗，后用甲醇-水淋洗液梯度洗脱得产品溶液，冻干机冻干溶液得白色固体5e，收率86％；c23h30clgdn6o7，esi-msm/z:718.2[m+na]⁺。

实施例6

(ⅰ)100ml圆底烧瓶中加入2mmol化合物1和2mmol2，4-二氯苯甲醛，加入30ml甲醇溶解，加热回流，tlc监测反应进程(10％甲醇/二氯甲烷)，反应结束后，静置冷却，过滤，蒸除溶剂得产物粗品，乙酸乙酯重结晶得白色固体3f，收率89％；

(ⅱ)氮气保护下，100ml圆底烧瓶中，加入1.5mmol化合物3f并溶于10ml二氯甲烷，加入10ml三氟乙酸，室温下搅拌24h，反应结束后，减压蒸除未反应的三氟乙酸，乙酸乙酯重结晶得白色固体4f，收率99％；

(ⅲ)圆底烧瓶中，加入1.0mmol化合物4f并溶于20ml纯水中，加入0.05mgdcl3水溶液22ml，用1mnaoh调节溶液ph值至7.2，60℃反应24h，冷却后过滤，将溶液置于c-18硅胶柱，先用大量水洗，后用甲醇-水淋洗液梯度洗脱得产品溶液，冻干机冻干溶液得白色固体5f，收率85％；c23h29cl2gdn6o7，esi-msm/z:729.2[m+h]⁺。

实施例7

(ⅰ)100ml圆底烧瓶中加入2mmol化合物1和2mmol对氟苯甲醛，加入30ml甲醇溶解，加热回流，tlc监测反应进程(10％甲醇/二氯甲烷)，反应结束后，静置冷却，过滤，蒸除溶剂得产物粗品，乙酸乙酯重结晶得白色固体3g，收率87％；

(ⅱ)氮气保护下，100ml圆底烧瓶中，加入1.5mmol化合物3g并溶于10ml二氯甲烷，加入10ml三氟乙酸，室温下搅拌48h，反应结束后，减压蒸除未反应的三氟乙酸，乙酸乙酯重结晶得白色固体4g，收率100％；

(ⅲ)圆底烧瓶中，加入1.0mmol化合物4g并溶于20ml纯水中，加入0.05mgdcl3水溶液22ml，用1mnaoh调节溶液ph值至6.5，60℃反应12h，冷却后过滤，将溶液置于c-18硅胶柱，先用大量水洗，后用甲醇-水淋洗液梯度洗脱得产品溶液，冻干机冻干溶液得淡黄色固体5g，收率90％；c23h30fgdn6o7，esi-msm/z:702.1[m+na]⁺。

实施例8

(ⅰ)100ml圆底烧瓶中加入2mmol化合物1和2mmol间氟苯甲醛，加入30ml甲醇溶解，加热回流，tlc监测反应进程(10％甲醇/二氯甲烷)，反应结束后，静置冷却，过滤，蒸除溶剂得产物粗品，乙酸乙酯重结晶得白色固体3h，收率88％；

(ⅱ)氮气保护下，100ml圆底烧瓶中，加入1.5mmol化合物3h并溶于10ml二氯甲烷，加入10ml三氟乙酸，室温下搅拌24h，反应结束后，减压蒸除未反应的三氟乙酸，乙酸乙酯重结晶得白色固体4h，收率99％；

(ⅲ)圆底烧瓶中，加入1.0mmol化合物4h并溶于20ml纯水中，加入0.05mgdcl3水溶液22ml，用1mnaoh调节溶液ph值至7.2，60℃反应24h，冷却后过滤，将溶液置于c-18硅胶柱，先用大量水洗，后用甲醇-水淋洗液梯度洗脱得产品溶液，冻干机冻干溶液得白色固体5h，收率87％；c23h30fgdn6o7，esi-msm/z:702.1[m+na]⁺。

实施例9

(ⅰ)100ml圆底烧瓶中加入2mmol化合物1和2mmol2-氟苯甲醛，加入30ml甲醇溶解，加热回流，tlc监测反应进程(10％甲醇/二氯甲烷)，反应结束后，静置冷却，过滤，蒸除溶剂得产物粗品，乙酸乙酯重结晶得白色固体3i，收率89％；

(ⅱ)氮气保护下，100ml圆底烧瓶中，加入1.5mmol化合物3i并溶于10ml二氯甲烷，加入10ml三氟乙酸，室温下搅拌24h，反应结束后，减压蒸除未反应的三氟乙酸，乙酸乙酯重结晶得白色固体4i，收率99％；

(ⅲ)圆底烧瓶中，加入1.0mmol化合物4i并溶于20ml纯水中，加入0.05mgdcl3水溶液22ml，用1mnaoh调节溶液ph值至7.0，60℃反应24h，冷却后过滤，将溶液置于c-18硅胶柱，先用大量水洗，后用甲醇-水淋洗液梯度洗脱得产品溶液，冻干机冻干溶液得白色固体5i，收率90％；c23h30fgdn6o7，esi-msm/z:702.1[m+na]⁺。

实施例10

(ⅰ)100ml圆底烧瓶中加入2mmol化合物1和2mmol3，4-二氟苯甲醛，加入30ml甲醇溶解，加热回流，tlc监测反应进程(10％甲醇/二氯甲烷)，反应结束后，静置冷却，过滤，蒸除溶剂得产物粗品，乙酸乙酯重结晶得白色固体3j，收率85％；

(ⅱ)氮气保护下，100ml圆底烧瓶中，加入1.5mmol化合物3j并溶于10ml二氯甲烷，加入10ml三氟乙酸，室温下搅拌36h，反应结束后，减压蒸除未反应的三氟乙酸，乙酸乙酯重结晶得白色固体4j，收率100％；

(ⅲ)圆底烧瓶中，加入1.0mmol化合物4j并溶于20ml纯水中，加入0.05mgdcl3水溶液22ml，用1mnaoh调节溶液ph值至6.8，60℃反应12h，冷却后过滤，将溶液置于c-18硅胶柱，先用大量水洗，后用甲醇-水淋洗液梯度洗脱得产品溶液，冻干机冻干溶液得浅黄色固体5j，收率88％；c23h29f2gdn6o7，esi-msm/z:720.1[m+na]⁺。

实施例11

(ⅰ)100ml圆底烧瓶中加入2mmol化合物1和2mmol对甲氧基苯甲醛，加入30ml甲醇溶解，加热回流，tlc监测反应进程(10％甲醇/二氯甲烷)，反应结束后，静置冷却，过滤，蒸除溶剂得产物粗品，乙酸乙酯重结晶得白色固体3k，收率87％；

(ⅱ)氮气保护下，100ml圆底烧瓶中，加入1.5mmol化合物3k并溶于10ml二氯甲烷，加入10ml三氟乙酸，室温下搅拌48h，反应结束后，减压蒸除未反应的三氟乙酸，乙酸乙酯重结晶得白色固体4k，收率100％；

(ⅲ)圆底烧瓶中，加入1.0mmol化合物4k并溶于20ml纯水中，加入0.05mgdcl3水溶液22ml，用1mnaoh调节溶液ph值至7.2，60℃反应24h，冷却后过滤，将溶液置于c-18硅胶柱，先用大量水洗，后用甲醇-水淋洗液梯度洗脱得产品溶液，冻干机冻干溶液得白色固体5k，收率85％；c24h33gdn6o8，esi-msm/z:714.1[m+na]⁺。

实施例12

(ⅰ)100ml圆底烧瓶中加入2mmol化合物1和2mmol对苯基苯甲醛，加入30ml甲醇溶解，加热回流，tlc监测反应进程(10％甲醇/二氯甲烷)，反应结束后，静置冷却，过滤，蒸除溶剂得产物粗品，乙酸乙酯重结晶得白色固体3l，收率89％；

(ⅱ)氮气保护下，100ml圆底烧瓶中，加入1.5mmol化合物3l并溶于10ml二氯甲烷，加入10ml三氟乙酸，室温下搅拌48h，反应结束后，减压蒸除未反应的三氟乙酸，乙酸乙酯重结晶得白色固体4l，收率99％；

(ⅲ)圆底烧瓶中，加入1.0mmol化合物4l并溶于20ml纯水中，加入0.05mgdcl3水溶液22ml，用1mnaoh调节溶液ph值至7.0，60℃反应24h，冷却后过滤，将溶液置于c-18硅胶柱，先用大量水洗，后用甲醇-水淋洗液梯度洗脱得产品溶液，冻干机冻干溶液得浅黄色固体5l，收率87％；c29h35gdn6o7，esi-msm/z:760.1[m+na]⁺。

弛豫效率测试：

所有制备造影剂样品原样配制浓度为0.15mmol/l，0.3mmol/l，0.6mmol/l，1.2mmol/l，3mmol/l的造影剂溶液，使用核磁共振分析软件，用ir序列采集样品信号，利用反演软件反演出相应弛豫信息，ir实验参数为：p90(us)＝16，p180(us)＝32，td＝31265，sw(khz)＝100，tw(ms)＝20000，rg1(db)＝10，drg1＝3，ns＝4，nti＝25。

表1实施例1-12中造影剂在0.5t磁场下弛豫率实验结果

所制备造影剂弛豫率普遍高于目前临床使用造影剂gd-dtpa(3.5mm^-1s^-1)，最高达5.3mm^-1s^-1，使得实际使用中可在相对较低的浓度下获得与目前临床用造影剂同样效果，降低了造影剂使用风险。

造影剂肝靶向磁共振成像效果测试：

选取实施例3、8、10、12所得造影剂产品5c、5h、5j、5l，以gd-dota作为对照药物组，取雄性sd大鼠(280～300g)，造影剂按钆浓度0.1mmol/kg尾静脉注射后再分别对大鼠肝脏进行ce-t1w扫描，扫描时间点为给药前和给药后2h；层厚3mm，间隔0.2mm，fov100×100cm²，矩阵224×192，nex2次；t1wse序列：tr550ms，te24ms，扫描后在geaw4.3工作站下处理数据，对比肝脏和正常肌肉成像效果，结果见附图1；由图可见，与gd-dota不同，对比给药前，给药后2小时均能观测到肝脏部位成像明显增强，说明注射造影剂后，肝脏吸收了部分造影剂且在肝脏停留时间较长，可用于肝脏靶向成像，所制备造影剂是一类潜在的肝靶向磁共振造影剂。