超偏極分子水溶液の製造方法
本発明は、１段階で、超偏極分子を急速な相移動抽出により粗製溶液から分離し不純物を含まない水溶液を単離する、ヒトまたは動物の身体の器官、領域または組織のＭＲＩ診断イメージングに使用する超偏極分子の水溶液調製のためのワンステップ法に関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）の分野に関する。より具体的には、本発明は、in vivo ＭＲＩ画像診断法に使用することのできる超偏極分子水溶液の調製方法、ＭＲＩ造影剤の製造におけるその使用、およびヒトまたは非ヒト動物の身体の器官、領域または組織の診断用ＭＲ画像の作成に該水溶液を直接利用する診断法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージングは、in vitroとin vivoの両方で、医学的および生物学的研究のための十分確立された強力なツールである。この技術の主な欠点といえば、ＭＲＩが基礎とするＮＭＲ分光法の感受性がもともと低いということである。事実、ＮＭＲシグナルの強度は、造影する核の核スピン状態の集団間の差に依存する。よく知られているボルツマン式（ΔＮ＝γｈＢ0／（２πｋＴ））に従えば、この差は、温度と適用される磁場の関数であり、熱平衡状態では１０-5のオーダーであり、非常に低い。
【０００３】
近年、上述の欠点の有望な解決手段として超偏極分子の使用が提示されており、実行可能で且つ効果的なＭＲ超偏極の手法の開発が盛んに行われている。
【０００４】
これに関して最も端的なものとしては、「ブルー・フォース」法があり、これは目的分子を高い磁場（２０Ｔまで）で低い温度（絶対０度付近）に所定の時間保持するというものである。この方法は、一般的適用性はあるが、核の偏極を生じるのに必要な核の遷移を迅速に促進することを可能にし、その実施後直ちに除去されるか、さもなければ「消失する（turned off）」、適当な「緩和スイッチ（relaxation switch）」の適用を必要とする。しかしながら、このような目的に適した「緩和スイッチ」はこれまで見つかっておらず、このアプローチは現在のところ利用できない。
【０００５】
別の方法は、いわゆる「光ポンピング／スピン交換」と呼ばれるものであり、129Ｘｅや3Ｈｅ等の希ガスに適用することができる。この場合では、円偏光レーザービームを用い、選択されたガスとアルカリ金属上記のガス状混合物に照射する。これら核の長い緩和時間によって長時間維持することができる高度に偏極したＸｅおよびＨｅが得られる。
【０００６】
このようにして得られた超偏極ガスを使用して実施される呼吸器系のＭＲＩ試験は知られている。この点について、例えば、J. Thoracic Imag. 2004, vol. 19, pp. 250-258; Phys. Med. Biol. 2004, vol. 49 pp. 105-R153を参照。しかしながら、上述したように、この技術は一般的に適用可能なものではなく、希ガスの偏極に限定される。
【０００７】
核スピンレベル間の集団の差はまた、動的核偏極（即ち、ＤＮＰ）として知られる技術に従って、目的の核と、不対電子と共役した常磁性核種との間の「オーバーハウザー効果」によって増大させることができる。例えば、この技術は、ＭＲＩの使用によって行われる代謝プロファイルの試験に関して現在利用されている、尿素、ピルビン酸塩およびそれらの代謝誘導体を含む生物学的目的のいくつかの分子を超偏極させるために用いられている（例えば、Europ. Radiol. 2006, vol. 16, pp. 57-67, Magn. Res. in Med., vol 58, 2007, pp. 65-69; Appl. Magn. Res. 2008, vol. 34, pp. 533-544を参照）。
【０００８】
この技術は、原則として、いずれのタイプの分子にも適用できるが、低温で電子の照射を可能にする強力なクライオスタットと適当な「ハードウェア」が必要であり、実際には、一般的使用に制限が生じる。
【０００９】
さらなる問題は、超偏極後の基質の迅速な分解が可能な有効な手順、および超偏極基質のin vivo 投与前の毒性の高い常磁性ラジカルの分離が必要とされることである。
【００１０】
例えば、米国特許第６５７４４９５号には、Para Hydrogen Induced Polarization（PHIP）として知られる手順による、不飽和基質に対するパラ水素の付加により得られた超偏極分子の代替的使用が提示されている。
【００１１】
この手段の主な利点は、超低温およびＤＮＰ法で使用するような複雑な分解手段を用いる必要なしに、ボルツマン熱力学により決定されるものと比較して大きく変化した核スピンレベルの集団が得られることに依存している。したがって、この手段はＤＮＰ超偏極法に代わる、より単純でより安価な方法であるといえる。
【００１２】
上述のとおり、ＰＨＩＰ法は、不飽和基質（またはＭＲ剤前駆体）の、パラ異性体で豊富化された水素ガスによる触媒水素化に依っている。
【００１３】
水素分子は、実際には、２種類のスピン形態の異性体、即ちオルト−水素（ｏ−Ｈ2）およびパラ−水素（ｐ−Ｈ2）、で存在する。２個のプロトンの交換に関して対称的であるオルト異性体は三重縮退（トリプレット状態）であり、非対称のパラ異性体はシングレット状態である。さらに、オルト異性体はスピン＝１（Ｓ＝１）でＮＭＲアクティブであり、パラ異性体はスピン＝０（Ｓ＝０）でＮＭＲサイレントである。
【００１４】
２種類の形態が存在するこの平衡混合物（あるいはノーマル水素ともいう）は、室温で７５％のオルトと２５％のパラ異性体を含んでいるが、パラ状態が熱力学的に有利であると、Ｈ2分子の比較的高い回転温度に起因して、低温に維持することにより平衡混合物をパラ異性体で豊富化することが可能である。
【００１５】
例えば、７７Ｋ（液体のＮ2温度）では、５２％パラ：４８％オルトの比で２種類の形態が存在し、２０Ｋではパラ異性体が９９．８％の混合物が形成する。
【００１６】
通常の状態では、選択則によって禁じられるシングレット−トリプレット遷移が関与するため、２種類の異性体の間の平衡速度は非常に低い。しかし、例えば、Ｆｅ3Ｏ4、Ｆｅ2Ｏ3等のイオン酸化物や活性炭から選択される適当な触媒の存在下で迅速に相互変換される（例えば数時間で）。得られたパラ豊富化体は、次いで室温に維持するが、但し、変換触媒および他の常磁性不純物は完全に除去される。このやり方によって、数時間は安定を維持する非平衡混合物、即ちパラ異性体（あるいはパラ水素）で豊富化された水素混合物、を室温で得ることが可能である。
【００１７】
ＮＭＲサイレントであるが、パラ水素を不飽和分子に付加した場合、ＡＸスピン系の形成で対称性は崩れ超偏極が観察される、言い換えれば、超偏極したプロトン核に対応するパラ水素化化合物のＮＭＲスペクトルにおける有意に増強したシグナル、が観察される。一般に、1Ｈ ＮＭＲスペクトルにおいて、ＭＲシグナルの豊富化に関して測定される感受性の増大は１０5倍も高いものである（例えば、Sensitivity enhancement utilizing parahydrogen, C.R. Bowers, Encyclopedia of NMR Vol.9 2002 pp750- 770を参照）。
【００１８】
それでも、当業者は、in vivo ＭＲＩの目的には、プロトンの超偏極が非常に高いとしても、ヘテロ核（非プロトン）超偏極はそれより有用であることを認識している。それは、in vivo の条件では、パラ水素化された造影剤のプロトンシグナルが組織水の内因的な1Ｈシグナルと重複し得るためである。対称的に、非プロトン核についての内因的シグナルはほぼ存在せずバックグラウンドノイズが存在しないので、これにより、高いシグナル対ノイズ比で画像の記録が可能であり、コントラストは、超偏極分子が到達した領域とこれが存在しない領域との間のシグナル強度の差によって生じるのみである。
【００１９】
さらなる利点は、非プロトン核を特徴付ける長いＴ1値（緩和に起因する偏極の喪失が制限される）および、異なる分子に含まれる場合のこの非プロトン核の化学シフトレンジの幅、言い換えれば、与えられたヘテロ核に関連する化学シフトの値が異なる分子中では異なるという事実、によるものであり、このことにより一度に異なる分子を見ることが可能である。
【００２０】
したがって、主たる目的は、非プロトン核、特に核スピン＝１／２を有する核（例えば、13Ｃ、15Ｎおよび29Ｓｉ等）の偏極のための、実行可能で有効なＭＲ法、並びに非プロトン超偏極核、特に13Ｃ豊富化超偏極基質、を含んでなる造影剤に関する。
【００２１】
興味深いことに、ＰＨＩＰ超偏極法は、特にＤＮＰ法と組み合わせて、簡単で安価な方法で13Ｃおよび15Ｎ超偏極分子を提供することが可能である。
【００２２】
コントラストのため、in vivo ＭＲＩ医学用イメージングに使用するのに有効な13Ｃ超偏極分子を得るためには、以下の要件を満たさなければならない：
ｉ）基質分子は容易に水素化可能でなければならない；
ｉｉ）基質分子は、分子にパラ水素を付加したプロトンから３結合長の距離内に13Ｃ炭素原子を含んでいなければならない；
ｉｉｉ）緩和速度を制限するために、基質分子の分子量は小さくあるべきであり、好ましくは５００Ｄａよりも小さい；
ｉｖ）超偏極生成物は、水溶性で生理学的に許容されなければならない；
ｖ）１個のＨ2分子から両方のプロトンを、スピン相関を維持するように、この基質分子に移動させることが可能なパラ水素化触媒を用いなければならない；
ｖｉ）ＭＲＩイメージングにおいて有効とするために、パラ水素のスピンオーダーを13Ｃ巨視的磁化（net magnetization）に変換しなければならない；
ｖｉｉ）in vivo の適用にパラ水素化生成物の水溶液を用いるので、水素化反応は水の中で直接実行すべきであり、あるいは、水素化に用いる有機溶媒を完全に除去しなければならない。
【００２３】
同種の判断基準が、13Ｃと異なる非プロトン核で適切に豊富化された超偏極基質の調製に同等に当てはまることは、当業者には明かである。
【００２４】
ＰＨＩＰ超偏極法を使用する際に直面する主な問題が、毒性の超偏極触媒の使用と、超偏極触媒と水素がより可溶性である有機溶媒の使用に起因することから、コントラストのためには、in vivo ＭＲＩ適用のために、パラ水素化生成物の生理学的に許容し得る水溶液が必要である。
【００２５】
遷移金属に基づくいくつかの種類の水素化触媒がそれ故研究中である。
【００２６】
同種の遷移金属を基礎とする触媒が最も良好な活性と選択性を有することが示されている。特に、不飽和の前駆体へのパラ−Ｈ2付加後の13Ｃの高い偏極を可能にすることが示されている触媒として、好ましくは、キレート化ホスフィンリガンド（例えば、ＤＰＰＢ（ジフェニルホスフィンブタン）またはＤＰＰＥ（ジフェニルホスフィンエタン））と、ジエン分子（例えば、シクロオクタジエンまたはノルボルナジエン）を含む、Ｒｈ（Ｉ）カチオン性複合体がある（例えば、K. Goldman et al., Magn. Res. Med. 2001, 46 1-5参照）。
【００２７】
これら水素化触媒は、それらがより可溶性である、有機溶媒（好ましくはアセトン）中で最も有効である。しかしながら、in vivo 投与のためには、水性媒体中に入る前に有機溶媒を反応混合物から完全に除去しなければならないことは明らかである。
この作業は、例えば、反応器の直ぐ下流に設けた「スプレー乾燥機」により、溶液を固体の乾燥粒子に変換するための製薬技術で一般に用いられているものと同様のプロセスを介して行うことができる（例えば、米国特許第３６１５７２３号参照）。この場合、流体物を、それがキャリヤーガスにより噴霧され分散される乾燥チャンバー内へスプレーし；減圧により揮発性の溶媒を蒸留するとともに、混合物に予め添加した水は「乾燥機」に残存して加えた物質の水溶液が得られる。しかしながら、低分子量の分子（５００Ｄａ）がパラ水素化基質として好ましく用いられるので、上記手順の使用には、主に、有機溶媒とともに水素化生成物が喪失する可能性に起因する欠点が伴う。
【００２８】
一方、触媒の水溶解度、そしてそれによるそれらの水性媒体における有効性、を改善するために意図的に導入した、主にホスフィンリガンドにイオン性／極性基を含むＲｈ（Ｉ）カチオン性複合体と一緒に（例えば、ＷＯ９９／２４０８０）、水性溶媒が用いられてきた。
【００２９】
しかしながら、水性媒体で実施する際に対処しなければならない重要な欠点は、水における水素の低い溶解度に起因し、これにより、非常に高い圧力（５０〜１００ｂａｒ）または低い圧力（１０〜１５ｂａｒ）にて層流状態下で、記載した（例えば、Magn. Res. Mater. Phys. 2009, 22, 111）適当な反応器にて操作する必要がある。さらに、同種の触媒の使用は、触媒を含まない生成物溶液の単離と同時に触媒の回収と再生の困難があることが障害となる。
【００３０】
カチオン性Ｒｈ複合体を除去するために一般的に用いられる方法として、例えば、反応混合物を適当なカチオン交換樹脂に浸透させることがあるが、この方法は偏極の顕著な喪失につながる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
もう一つの方法として、固体表面（例えばシリカまたはポリマー）に担持されたＲｈ（Ｉ）をベースとする触媒が用いられてきた。しかしながら、担持された触媒で得られる正味偏極（net polarization）は、同種触媒で観察されるものよりも有意に低く、これは恐らく、中間体レベルで増大した緩和速度をもたらす基質−触媒付加物の移動度が低いためであろう。故に、上記の精製の問題を克服しヒトまたは非ヒトのＭＲイメージングにおいて使用する超偏極分子の水溶液を提供するための簡単で安価な手法に対する必要性が依然として存在する。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
本発明によって提供される解決手段は、相関移動による、in vivo ＭＲＩ診断イメージングにおいて使用することができる、水溶液中での、高度に偏極した分子のワンステップの製造と迅速な単離のための改善された手法に関する。
【００３３】
より具体的には、一実施形態では、本発明は、ヒトまたは非ヒト動物の身体の器官、領域または組織のＭＲＩ診断イメージングにおいて使用される超偏極分子水溶液の、ワンステップでの、粗製の有機溶液から前記超偏極分子が迅速な相関移動抽出により不純物を含まない水溶液中に単離される、製造方法に関する。
【００３４】
有利なことには、本発明の方法を用いることで、さらなる精製および／またはその後の調合を要することなく、in vivo ＭＲＩに用いる水溶液中で、有機溶媒、未反応の基質および超偏極触媒不純物を完全に含まない超偏極生成物が一度に得られる。
【００３５】
好ましくは、本発明の製造方法において、超偏極分子（即ち、ＭＲ造影剤）は、有機溶媒に可溶な適当な不飽和基質（即ち、「ＭＲ造影剤前駆体」または単純に、本明細書で同じ意味で用いる「前駆体」）へのパラ水素の付加により得られる。
【００３６】
本発明によれば、そして特に記載しない限り、本明細書において同じ意味で用いる「ＭＲ剤」または「ＭＲ造影剤」なる語は、少なくとも１つの、プロトンまたは非プロトンの、磁気共鳴シグナルを生じることが可能な超偏極核を含む基質または分子を意味する。
【００３７】
本発明の目的に適した有機溶媒は、水と混和しない、好ましくは塩素系有機溶媒（例えば、クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素等）、芳香族系溶媒（例えば、ベンゼンおよびトルエン等）、エーテル（例えば、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテルおよびブチルエーテル等）、脂肪族炭化水素（例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンおよびシクロヘキサン等）、酢酸エチル、長鎖アルコール（例えば、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール等）である。これらのうち、塩素系溶媒および上記炭化水素が好ましく、クロロホルムおよびジクロロメタンが特に好ましい。
【００３８】
水素化反応は、有機溶媒中で可溶であり水と水性溶媒中で不溶であるように適切に選択した水素化触媒の存在下で、ＰＨＩＰ法の使用により好ましく行う。一般的には、上記触媒を当業者に知られている触媒量、例えば、１０：１〜５：１の基質／触媒比、で用いる。本発明の使用に適当な触媒の例としては、式
[Ｒｈ（ジホスフィン）ジエン]+[アニオン]-
（式中、ジホスフィンは好ましくはＤＰＰＢ（１,４−ビス（ジフェニルホスフィノ）ブタン）、ＤＰＰＥ（１,２−ビス（ジフェニルホスフィノ）エタン）およびそれらの誘導体（例えば、ＤＩＮＡＰ（２,２’−ビス（ジフェニルホスフィノ）−１,１’−ビナフチル）、ＣＨＩＲＡＰＨＯＳ（２,３−ジフェニルホスフィノブタン）、ＤＩＯＰ（１,４−ビス（ジフェニルホスフィノ）−１,４−ビスデオキシ−２,３−Ｏ−イソプロピリデン−Ｌ−トレイトール）およびＤＩＰＡＭＰ（１,２−ビス［（２−メトキシフェニル）（フェニルホスフィノ)]エタン）等のキラルホスフィン）から選択され；
ジエンは好ましくは１，５−シクロオクタジエンおよびノルボルナジエンから選択され；アニオンは任意のアニオンであってよいが、好ましくはテトラフルオロボレートまたはトリフルオロメチルスルホネートである）
で示されるロジウム複合体が挙げられる。これらのうち、ホスフィン基がジフェニルホスフィノブタンであるものが好ましく、［ビス（ジフェニルホスフィノブタン）（１,５−シクロオクタジエン）］Ｒｈ（Ｉ）が特に好ましい。
【００３９】
本発明の使用に適したＭＲ剤前駆体は、一般的には１以上の不飽和結合（例えば、炭素−炭素二重または三重結合）を含み、有機溶媒中で十分に可溶性であり水中での溶解度が低い（即ち、難溶性）または好ましくは完全に不溶性であり、反対に増大した水溶性を示す対応するパラ水素化された分子を生じることが可能である、あるいは、好ましくは水単独または適当な水性溶媒の作用によって水溶性の分子に迅速且つ選択的に変換される、水素化可能な基質を含んでなる。
【００４０】
本発明によれば、特に記載しない限り、本明細書において、本発明のＭＲ剤前駆体を参照して同じ意味で用いられる「水に難溶性」または「ほとんど水に溶けない」なる表現は、水において最低限の溶解性、好ましくは前駆体の総量の２０％未満、より好ましくは５％未満、さらにより好ましくは１％未満、を有する化合物を意味する。
【００４１】
有利なことには、上記の条件は水と混和しない有機溶媒中の水素化反応を行い、粗製の反応混合物を、水でまたは適当な水溶液で、それぞれ図１および図４に示したように、単純に希釈することにより、超偏極生成物またはその水溶性誘導体を水相にて分離することが可能である。
【００４２】
in vivo 投与のために、不飽和基質は、生理学的に許容し得る超偏極生成物、あるいは粗製の反応物から単離可能であるその生理学的に許容される誘導体の形態を生じなければならないことは言うまでもない。
【００４３】
好ましい実施形態では、本発明は、適当な不飽和基質が、水と混和しない有機溶媒中で可溶化され、有機溶媒に可溶であるが水、より一般的には水性溶媒、には不溶である触媒の存在下で、パラ水素により水素化し、単純に水または適当な水溶液で希釈後、超偏極生成物を含有する水相を回収することにより有機反応媒体（粗製溶液）から迅速に抽出される対応するパラ水素化化合物を得る、製造方法に関する。
【００４４】
別の実施形態では、本発明は、適当な不飽和前駆体を、水と混和しない有機溶媒に溶解し、有機溶媒に可溶であるが水、より一般的には水性溶媒、には不溶である触媒の存在下で、パラ水素により水素化して対応するパラ水素化化合物を得、最後に、これを単純に水または適当な水溶液で希釈後、超偏極生成物を含有する水相を回収することにより有機反応媒体（粗製溶液）から迅速に抽出される水溶性の誘導体に迅速且つ選択的に変換する、製造方法に関する。
【００４５】
より好ましくは、好ましい実施形態では、本発明は、超偏極分子の水溶液の製造方法であって、
ａ）適当な不飽和基質を、水と混和しない有機溶媒に溶解し、有機溶媒に可溶で水には不溶である触媒の存在下、パラ水素で水素化して対応するパラ水素化化合物を得；
ｂ）該パラ水素化化合物を、該有機反応媒体を水または水性溶媒で希釈することにより単離しした後、超偏極生成物を含有する水相を回収するか、あるいは
ｃ）ステップａ）で得たパラ水素化化合物をその水溶性の誘導体に迅速且つ選択的に変換し、これは、有機反応媒体を水または適当な水溶液で希釈後、超偏極誘導体化合物を含有する水相を回収することにより有機反応媒体から単離される、
製造方法に関する。
【００４６】
本発明の好ましい実施形態では、上記製造方法のステップａ）に従って得られたパラ水素化分子は、有機反応媒体の水または適当な水溶液による希釈の作用によって単純にその水溶性の誘導体に迅速且つ選択的に変換した後、それを含んでなる水相を回収することにより、粗製の反応物から簡単に単離される。
【００４７】
したがって、特に好ましい実施形態では、本発明は、
ａ）適当な不飽和基質を、水と混和しない有機溶媒中に溶解し、有機溶媒に可溶であるが水には不溶である触媒の存在下で、パラ水素で水素化して対応するパラ水素化化合物を得る、および
ｃ’）ステップａ）で得たパラ水素化分子を、粗製の有機溶液を水または適当な水溶液で希釈することにより、その水溶性の誘導体に迅速且つ選択的に変換し、これは、これを含んでなる水相を回収することにより単離される、
製造方法に関する。
【００４８】
本発明によれば、特に記載しない限り、本明細書において同じ意味で用いられる「水溶液」または「適当な水溶液」なる語は、in vivo 診断適用ではいずれの場合でも生理学的に許容され且つ使用できる、場合により適当に緩衝化された、滅菌水または生理食塩水を指し、または、さらには、超偏極分子の水溶性誘導体への迅速且つ選択的変換を促進し、結果として、さらに精製することなくin vivo 診断イメージングにおける使用に適当な、生理学的に許容し得る該誘導体の水溶液を生じることが可能な、適切に選択された試薬の適当な量をさらに含有する、上で定義した水溶液を意味する。
【００４９】
これに関し、前記変換を促進するために用いる試薬がそれ自体生理学的に許容されるものでない場合、添加した水溶液中のその量は、パラ水素化分子のその水溶性で生理学的に適合する（生理学的ｐＨ条件で）誘導体への変換反応において完全に用いられ、in vivo 診断用ＭＲＩイメージングに使用されるその生理学的に許容し得る水溶液を生じるよう、その反応自身の化学量論に基づいて正確に決定しなければならない。
【００５０】
本発明の水溶液の適当な例には、水溶性で生理学的に適合する誘導体、例えば、生理学的に許容しうる塩（例えば酸の）または生理学的に許容し得るアミドを生じるための、水、生理食塩水、適当なパラ水素化基質の加水分解を促進することが可能な最小限の量の塩基（例えばＮａＯＨ）または酸（例えば、クエン酸または酢酸）を含有する水溶液、または生理学的に許容し得る試薬（例えば、アミンまたはアミノ酸（例えば、グリシン、ロイシン、アラニン、セリン））を含有してなるパラ水素化化合物基質のアミノ分解を促進することが可能な水溶液が挙げられる。
【００５１】
本発明の範囲に関して特に好ましいのは、水、生理学食塩水、ＮａＯＨの水溶液、およびクエン酸または酢酸の水溶液である。
【００５２】
本発明の好ましい実施形態では、有機反応媒体に添加する水溶液の体積は、不飽和基質と水素化触媒を可溶化するために用いた有機溶媒の体積と等しい。より好ましくは、水溶液は、さらなる濃縮を要することなく使用される目的の超偏極分子の水溶液が得られるよう適当な量で用いる。反対に、超偏極化合物を含有する回収された水相の適当な希釈は、場合により、適当な量の滅菌水または生理食塩水を用いることによって行う。
【００５３】
本発明の使用に適当なＭＲ剤前駆体は、一般に、１またはそれ以上の不飽和結合を含む水素化可能な基質を含んでなる。
【００５４】
一般に、本発明の使用のためのＭＲ剤前駆体は高度に偏極可能である。
【００５５】
好ましい前駆体試薬は、少なくとも５％、好ましくは少なくとも１０％、より好ましくは少なくとも３０％、またはそれ以上、に対応する程度まで偏極可能であり、それらが生じる超偏極分子は、造影手順を可能にするのに十分な時間、偏極を維持することが可能である。
【００５６】
さらに、本発明の好ましい前駆体は、低分子量、好ましくは５００Ｄ未満、より好ましくは１００〜３００Ｄである。
【００５７】
重要なことには、そして上述したように、本発明の使用のための基質分子は、有機相に十分に可溶であり、水相では難溶または不溶であり、反対に水での溶解性が良好な対応ずるパラ水素化分子、あるいは適当な化学反応、および好ましくは水のまたは適当な水溶液の単独の作用により水溶性分子に迅速且つ選択的に変換される対応ずるパラ水素化分子を生じることが可能である。
【００５８】
適当な例としては、例えば、パラ水素で部分的に飽和させるための、対応する置換されたアルケンを生じる置換されたアルキンが挙げられる。好ましくは、出発物質のアルキンとパラ水素化によって生じた対応するアルケンとの間の水溶性の差は、高い水溶性によって特徴付けられなければならないアルケンのほうが少なくとも６０％高い。
【００５９】
有用な基質のさらなるクラスとしては、パラ水素による水素化によって対応する置換されたアルカンを生じる、置換されたアルケンが挙げられ、水溶性の差は、水相でより高い水溶性によって特徴付けられなければならない飽和水素化生成物であるアルカンのほうが少なくとも６０％水溶性である。
【００６０】
パラ水素化の後に迅速且つ簡単に水溶性の誘導体に変換され得る前駆体の例としては、カルボン酸無水物、活性化エステルおよびケテンが挙げられる。
【００６１】
十分に安定な不飽和無水物は、実際には、有機溶媒中でパラ水素化した後、塩基性水溶液で加水分解（反応媒体の希釈により）し、好ましくはこれを水溶液中に通し、場合により生理学的に許容し得る塩の形態で、対応するカルボン酸を形成した後、水相自体の単純な分離によって単離することができる。（有機相に添加する）水溶液に含有させるべき塩基の正確な量は、好ましくは、誘導体（例えばカルボン酸）の抽出後、ＭＲＩによるin vivo 診断に用いる生理学的ｐＨを有するその水溶液が得られるよう計算する。
【００６２】
上で説明したとおり、本発明の使用のための適当な前駆体はいずれも、必然的に、パラ水素の付加により還元されて対応のパラ水素化化合物を生じる、少なくとも１つの不飽和部位（例えばＣ−Ｃ二重または三重結合）を含む。
【００６３】
しかしながら、上で説明した理由により、in vivo 磁気共鳴イメージングにおいて、非プロトン核にて超偏極した分子の使用が確かに好ましいと考えられる。
【００６４】
この特に好ましい実施形態では、本発明は、超偏極した非プロトン核（または本明細書において同じ意味で用いるヘテロ核）、例えば、19Ｆ、13Ｃ、15Ｎまたは29Ｓｉ核、特に13Ｃまたは15Ｎ超偏極核、を含んでなる超偏極した分子（ＭＲイメージング剤）の水溶液の製造のための手順に関する。
【００６５】
一般に、本発明の場合のように、ＰＨＩＰ法の使用によるヘテロ核の超偏極は、パラ水素のプロトンから目的のヘテロ核への偏極移動によって得られる。
【００６６】
さらに詳しく言えば、例えば、13Ｃ ＭＲＩ造影剤等のパラ水素化化合物を使用するために、パラ水素から連結した炭素への偏極移動により得られた超偏極炭素原子の「アンチ・フェーズ」シグナルは、画像取得に有用な「イン・フェーズ」シグナルに完全に変換される。このステップは、例えばGoldman M., Johannesson H., C.R.Phisique 2005, 6, 575に開示された適当なパルス配列を用いることにより、またはパラ水素化生成物に適当な磁場循環法を適用することにより行うことができる。これには、水素化されたサンプルを磁気遮蔽（磁界強度＝０．１μＴ）へ急速に導入（非断熱状態）した後、遮蔽をゆっくりと除いて（断熱的）サンプルを地球磁場（５０μＴ）に対応する値にすることが含まれる（これについては、例えば、C. R. Phisique 2004, 5, 315を参照）。
【００６７】
上記に沿って、および好ましい実施形態に従って、本発明の手段は、目的の非プロトン核へのプロトン核からの偏極移動（パラ水素化付加）を促進し、次いで相移動によって粗製の有機溶液から抽出し、前記製造方法のステップｂ）ｃ）またはｃ’）に従って水相中にて単離される対応するヘテロ核超偏極を得るために、例えば、ステップａ）で得られたパラ水素化生成物への適当な磁場循環法の適用を含んでなる。
【００６８】
より具体的には、特に好ましい実施形態では、本発明は、
ａ）適当な不飽和基質を水と混和しない有機溶媒に溶解し、有機溶媒中で可溶であるが水には不溶である触媒の存在下でパラ水素により水素化して対応するパラ水素化化合物を得る；
ａ’）適当な磁場循環法を適用する；
ｂ）得られたヘテロ核超偏極分子を、有機反応媒体を水で希釈するか、または水性溶媒で希釈した後、超偏極生成物を含有する水相を回収することにより単離するか；あるいは
ｃ）ステップａ’）にしたがって得られた超偏極分子を迅速且つ選択的にその水溶性の誘導体に変換し、これは、水でこれを希釈するかまたは適当な水溶液で希釈した後、目的のヘテロ核超偏極誘導体を含んでなる水相を回収することにより粗製溶液から単離される、
製造方法に関する。
【００６９】
本発明の好ましい実施形態に記載のヘテロ核超偏極分子の水溶液を製造するのに有用な適当な化合物は、不飽和結合とともに、自然界の同位体存在度で存在し得る、核スピン＝１／２を有する非プロトン核（例えば、13Ｃ、15Ｎ、29Ｓｉ、19Ｆ）含むか、または好ましくは、基質分子において意図的に豊富化され故に前記非プロトン核において豊富化されるまたは「標識される」。
【００７０】
in vivo での適用では、本発明の好ましい基質化合物は、15Ｎまたは13Ｃであり、特に13Ｃ豊富化され13Ｃ豊富化の程度が少なくとも１０％以上、好ましくは５０％以上、特に好ましくは９９％以上である。
【００７１】
パラ水素を分子に付加するプロトンから３結合の距離内に炭素原子、好ましくは13Ｃ豊富化されている、を含んでおり長いＴ1緩和時間を有するものが特に好ましい。
【００７２】
これらの要件を満たす炭素原子としては、例えば、カルボキシル基の炭素原子または４級炭素原子が挙げられる。
【００７３】
この場合、実際、パラ水素化により付加したプロトンと13Ｃ標識された適当なカルボキシル基（または４級炭素化合物）の間のスカラー結合は該ヘテロ核への偏極移動を可能にする一方、生理学的条件下で、その長い緩和時間は数十秒間の偏極の維持、さらに好ましくは６０秒間を超えた偏極の維持が可能になる。
【００７４】
したがって、本発明の使用のために選ばれた基質は、アルケニル基またはアルキニル基と13Ｃ豊富化されたカルボニル基質を含んでなる。
【００７５】
このタイプの適当な例は、それらの分子基質において適当な不飽和を含んでいる、カルボン酸の無水物を含んでなる。
【００７６】
本発明の好ましい無水物としては、少なくとも１つの不飽和部位を含み、内部無水物であってもそうでなくてもよく、混合無水物でもあってよく、即ちＲ1−ＣＯＯＣＯ−Ｒ2（Ｒ1はＲ2と異なるか、または対称、即ちＲ−ＣＯＯＣＯ−Ｒである）である。そして混合無水物は、２つの不飽和のカルボン酸によって、または不飽和の酸と飽和の酸によって形成することができる。
【００７７】
第１のケースでは、水素化反応によって、いずれも偏極した２種類の酸Ｒ1−ＣＯＯＨおよびＲ2−ＣＯＯＨが得られるが、第２のケースでは、水素化反応によって偏極した酸（例えば、Ｒ1−ＣＯＯＨ）のみと非偏極の「副生成物」（例えば、Ｒ2−ＣＯＯＨ）が得られる。但し、後者のケースでは、適当なパルス配列の使用が、不飽和に隣接するカルボニル基から別のカルボニル基への偏極移動に用いられる。
【００７８】
この手順を使用することにより、例えば図５に示すように、「間接的な」偏極手順により、不飽和を有しないカルボン酸、即ち直接水素化できない（即ち、例えば、上記のＲ2−ＣＯＯＨ残基）を偏極させることが可能である。
【００７９】
本発明の使用に特に好ましいのは、マレイン酸、クロトン酸、シス−ブテン酸（イソクロトン酸としても知られている）無水物および対応の混合無水物（シス−ブテン酸−酢酸およびシス−ブテン酸−エチルカルボニル無水物）である。
【００８０】
有機溶媒中で可溶であり、水素化後に水溶性の誘導体に迅速に変換される、本発明の基質化合物の第２のクラスは、活性化されたエステルとして示される。
【００８１】
例示として以下のものが挙げられる：
１）シリルエステル：例えば、式Ｒ−ＣＯＯ−ＳｉＲ3で示されるトリアルキルシリルエステル、式Ｒ−ＣＯＯ−ＳｉＡｒＲ2で示されるアリール−ジアルキルシリルエステル、式Ｒ−ＣＯＯ−ＳｉＡｒ2Ｒで示される式ビスアリール−アルキルシリルエステルおよび式Ｒ−ＣＯＯ−ＳｉＡｒ3で示されるトリス−アリールシリルエステル等。これらの化合物は、実際には、有機溶媒中で水素化後、弱酸性の水溶液でカルボキシル酸（ＲＣＯＯＨ）に加水分解し：得られたカルボン酸を直接水相中へ通じ、水相の分離によって容易に単離される。
２）スタンニルエステル：例えば、式Ｒ−ＣＯＯ−ＳｎＲ3で示される、水に不溶のトリス−アルキルスタンニルエステルの適当な加水分解を、フッ化物との反応による水素化後に行うことができる。
３）アシル−オキシアルキルエステル：例えば、一般式Ｒ−ＣＯＯ−ＣＨＲ’ＯＣＯＲ”（式中、Ｒ’はＨまたはＭｅであり、Ｒ”はＭｅまたはｔ−Ｂｕ）のエステルを酸性溶液または塩基性溶液のいずれかとの反応、または適当な酵素触媒の存在下で容易に加水分解することができる。
４）イソプレニル化エステル：これらのエステルは以下の反応式：
【化１】
による加熱分解によって分解する。
５）ｔｅｒｔ−アルキルエステル：式Ｒ−ＣＯＯ−ＣＲ’3（式中、Ｒ’はＰｈまたはＭｅである）で示され、例えば超酸樹脂の使用により加水分解が促進する。
【００８２】
本発明の不飽和基質のさらなるクラスは、ケテンである。実際に、以下の反応式に示すとおり、環に張力を与えると、パラ水素により容易に水素化され、その後、その張力により、酸に迅速に加水分解される。
【化２】
【００８３】
その後、この偏極は、目的のヘテロ核、例えば、加水分解により形成したカルボキシル基の炭素原子（ここで、この炭素とパラ水素から生じたプロトンとの間の結合定数は、十分に大きい）またはＲに存在する適当な炭素原子または窒素（好ましくは豊富化された13Ｃまたは15Ｎ）に適切に移動する。
【００８４】
本発明の特に好ましい基質化合物としては、水素化後、適当なヘテロ核への超偏極の移動、および、それに続く、場合により、加水分解（または異なる適当な化学的修飾）により医療／診断目的の水溶性の生物分子が迅速且つ選択的に得られる、診断目的の生物分子の前駆体が挙げられる。
【００８５】
この種の基質化合物としては、例えば、アミノ酸、神経伝達物質、および、一般に、代謝前駆体が挙げられる。例えば、適当な例としては、水素化および加水分解の後にコハク酸を生じる、マレイン酸無水物またはマレイン酸／フマル酸エステルが挙げられ、クエン酸サイクルの診断的評価における使用が有用である。
【００８６】
さらなる例としては、クロトン酸および／またはイソクロトン酸の無水物およびエステルが挙げられ、これば水素化および加水分解により酪酸を生じ、酪酸は、すべての動物種の大腸における炭化水素とタンパク質の微生物発酵によって通常産生されるＣ４酸であり、暴露のレベル、他の代謝基質の利用能、および細胞内環境等の因子に依存して、新生物形成促進(pro-neoplastic)または抗新生物形成(anti-neoplastic)であり得る細胞増殖、アポトーシスおよび分化に対する様々な影響を有すると考えられる。
【００８７】
適当なβ−γ不飽和カルボン酸誘導体は、水素化後、好ましくはカルボキシル原子で13Ｃ豊富化されている、適当なアミノ酸（例えばグルタミン酸）を生じ、グルタミン酸代謝（グルタミン酸デカルボキシナーゼ（ＧＡＤ）により触媒されるＧＡＢＡ作動性ニューロンにおける抑制性ＧＡＢＡの合成；グルタミン酸デヒドロゲナーゼにより触媒されるグルタメートの脱アミノ化による過剰または不要の窒素の処理）の評価および神経細胞およびグリア細胞膜のグルタミン酸トランスポーターの評価に用いることができる。
【００８８】
他方、適切に修飾された（例えば、有機溶媒におけるその溶解度を適切に増大する（減少させる）適当な官能基の導入による）不飽和基質の使用の可能性は、本発明の範囲に含まれるとされなければならない。例えば、有機溶媒における基質化合物の溶解度を増大させることができ、その後、パラ水素化反応の間に、例えば水素化分解によって脱離し、水溶性が増大した水素化化合物が得ることができる、ベンジルオキシ基等の官能基を用いることができる。
【００８９】
このようにして修飾された基質化合物は本発明のさらなる態様を構成する。
【００９０】
本発明の基質化合物、即ち、パラ水素化のための不飽和基質、好ましくは13Ｃ、15Ｎまたは核スピン１／２を有する他のヘテロ核はよく知られており商業的に入手可能であるか、またはこれらを既知の方法に従って容易に製造することができる。
【００９１】
同様に、本製造方法において使用される触媒は既知であるか、商業的に入手可能でない場合は、既知の方法により製造される。同様に、水と混和しない適当な有機溶媒は、これら上記に記載したものから選択し、商業的に容易に入手可能である。場合により、溶媒の適当な混合物により、溶媒系を構成することもできる。
【００９２】
本発明の製造方法を用いることによって得られる超偏極分子の不純物を含まない水溶液は、臨床的に許容し得る期間の間安定である。
【００９３】
本発明の水溶液は、０．００２〜１．０Ｍ、好ましくは０．０１〜０．５Ｍ、の範囲の濃度で超偏極分子を好ましく含有する。
【００９４】
本発明の製造方法を用いることによって得られる超偏極分子の不純物を含まない水溶液は、ヒトまたは動物の身体の器官、体液、領域または組織のin vitro、ex vivo、特にin vivo ＭＲ診断イメージング、並びに診断を目的とする生理学的パラメータの診断的評価のための使用に有効である。
【００９５】
例えば、カルボキシルの13Ｃ化学シフトが６．０〜７．０の範囲でｐＨ依存的であるマレイン酸は、アセチレンジカルボン酸エステルの水素化および加水分解により得られ、組織におけるｐＨ評価のためのプローブとして適用することができる。
【００９６】
さらに、本発明の製造方法を用いることによって得られる生物学的目的の超偏極分子水溶液は、ＭＲイメージング技術の使用によって診断目的の代謝プロファイルの評価に関する振興分野における使用に有効であり得る。
【００９７】
本発明の超偏極分子水溶液は、血管内（静脈内、動脈内、冠内、脳室内投与等）、髄腔内、腹腔内、リンパ管内および腔内に使用できるように、応用範囲が広い。本発明の溶液または懸濁液はまた、エアロゾル−気管支造影法および注入に用いる、エアロゾルとして調合することもできる。
【００９８】
上述したとおり、本発明の製造方法を用いて得られた超偏極分子の不純物を含有しない溶液は、さらなる精製および／または調合の必要なしに、それ自体としてin vivo ＭＲＩ診断イメージングにおいて使用可能である。
【００９９】
したがって、さらなる実施形態では、本発明は、本発明の製造方法を用いて得られた超偏極分子の不純物を含有しない水溶液を含んでなるＭＲ造影剤に関する。
【０１００】
異なる実施形態では、本発明は、ヒトまたは動物の身体の器官、組織または領域の診断評価において使用するためのＭＲ造影剤の製造のための、またはＭＲイメージング技術による生物学的データの評価または代謝評価のための、本発明の超偏極分子の水溶液の使用に関する。
【０１０１】
さらなる実施形態では、本発明は、ヒトまたは動物の身体の器官、領域または組織のＭＲ画像または生物学的パラメータ評価または代謝プロファイル評価が、ＭＲイメージング技術の使用によって得られる診断イメージングの方法において使用するための、本発明の製造方法により得られた超偏極分子の水溶液に関する。
【０１０２】
より具体的には、さらに別の観点から、本発明は磁気共鳴イメージングによるヒトまたは動物の身体の器官、領域、体液または組織の診断的可視化のための方法に関し、該方法は、
ｉ）ＰＨＩＰ技術の使用により、水と混和しない有機溶媒中、有機溶媒に可溶であるが水には不溶である触媒の存在下で、パラ水素化し、場合により適当な磁場循環を適用して非プロトン核に正味超偏極を有する対応のＭＲ剤を得、有機反応媒体を水または適当な水溶液で希釈し超偏極ＭＲ剤を含有する水相を回収し；
ｉｉ）前記水相をヒトまたは動物の身体に投与し；
ｉｉｉ）前記ヒトまたは動物の身体を、前記ＭＲ剤における超偏極核の励起を可能にする電磁波の周波数に暴露し；
ｉｖ）励起した核により生じたシグナルを記録し、該シグナルから、身体の領域の画像または目的の生物学的データを作成する
ことを含んでなる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】相移動によるパラ水素化生成物の抽出および単離のための本発明の手順の模式図を示す。
【図２】Ａのパラ水素化によって得られたＢ（13Ｃ−豊富化）の13Ｃ−ＮＭＲスペクトル（１４Ｔ，２９８Ｔ、アセトン−ｄ6）。ａ）パラ水素化および磁場循環の直後に記録したスペクトル；ｂ）緩和（５分）後に記録したスペクトル。スペクトル中のＳは溶媒を示し、ｉは不純物を示す。
【図３】Ａのパラ水素化によって得られたＢ（13Ｃ−豊富化）の13Ｃ−ＮＭＲスペクトル（１４Ｔ，２９８Ｔ、Ｄ2Ｏ）。ａ）パラ水素化、磁場循環および水（Ｄ2Ｏ）中での抽出の直後に記録したスペクトル；ｂ）緩和（５分）後に記録したスペクトル。
【図４】最初に水溶性の誘導体に変換することを含んでなる、相移動によるパラ水素化生成物の抽出および単離のための本発明の手段を模式的に示す。
【図５】混合無水物中でのカルボニルから他への偏極の移動およびさらなる加水分解によって得られた酸超偏極の例を示す。
【図６】13Ｃ−ＮＭＲスペクトル（１４Ｔ，２９８Ｋ）を示す。ａ）ＣＤＣｌ3中でのマレイン酸無水物のパラ水素化によって得られたコハク酸無水物（スペクトルはパラ水素化および磁場循環の直後に記録した）；ｂ）ＣＤＣｌ3中のマレイン酸無水物のパラ水素化、磁場循環およびコハク酸無水物のＤ2Ｏ中のＮａＯＤによる加水分解の後にコハク酸を含有する水溶液のスペクトル。
【図７】13Ｃ−ＮＭＲスペクトル（１４Ｔ，２９８Ｋ，アセトン−ｄ6）を示す。ａ）アセトン−ｄ6中でのアセチレンビスカルボン酸トリメチルシリルエステルＣのパラ水素化によって得られたアルケンＤ（実施例４）（スペクトルはパラ水素化および磁場循環の直後に記録した）；ｂ）アセトン−ｄ6中のＣのパラ水素化とそれに続くＤ2Ｏ中での酢酸溶液による加水分解によって得られたマレイン酸（得られたアセトンｄ6／Ｄ2Ｏ混合物について記録したスペクトル）。
【発明を実施するための形態】
【０１０４】
実験結果
本発明の製造方法をより説明するために、本発明の範囲の限定を何ら意図しない以下の実施例を記載する。
【実施例】
【０１０５】
実施例１
超偏極試験
対称性アルキンＡ（以下に式を示す）は、触媒としてＨ2ＳＯ4の存在下で、アセチレンビスカルボン酸ビスメチルエステルをジエチレングリコールモノメチルエーテルでトランスエステル化することにより合成した。（オリゴ）オキシエチレン鎖は、パラ非水素化生成物Ｂの水溶性を好ましく増大させるために、適当に選択したものである。実際、Ｂの水における溶解度はアルキンＡよりも高かった。触媒として、Ｈ2で予め活性化したアセトン−ｄ6（０．４ｍＬ）、［ビス（ジフェニルホスフィノ）ブタン］（１，５−シクロオクタジエン）ロジウム（Ｉ）テトラフルオロボラン（５ｍｇ）、基質Ａ（０．０２ｍｍｏｌ）および４ａｔｍのパラ水素Ｈ2（５２％豊富化）を入れた、Ｙｏｕｎｇバルブを設けた５ｍｍＮＭＲ管中で不飽和基質Ａをパラ水素化した。１０秒間管を振盪することにより反応を開始し（収率＝８５％）、パラ水素化直後に記録した13Ｃシグナルを１５００倍に増幅した。
インフェーズ13Ｃ共鳴の取得のため、米国特許第６５７４４９５号の開示に従い、磁場循環を水素化したサンプルに適用した。これは、管をμ−メタルシールド（磁場強度０．１μＴ）内へ急速に挿入した後、シールドをゆっくりと取り除くことにより行った。磁場循環手順全体で３〜５秒間要した。次いで、サンプルを分光器（１４Ｔ）内へ挿入し、約２５０倍13Ｃシグナルが豊富化された高分解能ＮＭＲスペクトル（図２に示す）を取得した。
【化３】
【０１０６】
実施例２
相移動による、実施例１の超偏極化合物の触媒および有機溶媒を含有しない水溶液
所望のパラ水素化された分子の触媒および有機溶媒を含有しない水溶液を生じる本発明の方法の能力を確認する試験は、実施例１に開示した、純粋なアセトン中で用いた水素化条件と同じ条件下、ＣＤＣｌ3／アセトン−ｄ6（６：１）中で対応する化合物Ａをパラ水素化することにより得、上記パラ水素化化合物Ｂの溶液を用いることにより行った。
磁場循環を適用した後、管を急速に開け、０．４ｍＬの脱気したＤ2Ｏを添加した。管を３秒間よく振盪した後、５秒間静置し、この間相分離が生じた。シリンジで水溶液を取り、ＮＭＲ取得のため管に移した。図３に示すように、13Ｃシグナルが１００倍増大した13Ｃスペクトルを取得した。生じたシグナルの増大は、純粋なアセトン中で得られたものよりも低かったが、これは恐らく、プロセス全体の間の緩和に起因する部分的な偏極の喪失によるものであろう。いずれにしろ、残存する偏極は、Ｄ2Ｏ中に溶解したＢに対応する増大したシグナルｔ165.99ｐｍの検出には十分である。水相に移動したＢの量は、全体の約１０％と推定された。
【０１０７】
実施例３
コハク酸の水溶液
【化４】
マレイン酸無水物を、５ｍｇの［ビス（ジフェニルホスフィノ）ブタン］（１，５−シクロオクタジエン）Ｒｈ（Ｉ）テトラフルオロボラン（Ｈ2との反応により活性化した）および５．５atmのパラ−Ｈ2（52％）の存在下で、６：１ＣＤＣｌ3／アセトン−ｄ6混合物（０．４ｍＬ）中でパラ水素化した。１０秒間反応させた後、磁場循環を適用し、Ｄ2Ｏ中の０．２５Ｍ ＮａＯＨ（０．４ｍＬ）を加えた。したがって、形成したコハク酸無水物はコハク酸に変換された。管をよく振盪した後、５秒間静置した。コハク酸を含有する水相をＮＭＲ取得のため別の管に移した。得られたスペクトルを図６ｂに示す：相抽出後に残存する偏極は、１７４．６５ｐｐｍにて、コハク酸について増大した放射シグナルの検出が可能である（約３０秒間のシグナル増幅）。すべてのコハク酸が水相に移動し、最終のｐＨは中性であった。最終の水溶液中での濃度が高い（約０．１２Ｍ）にもかかわらず、観察されたシグナルの強度が低いのは、非13Ｃ豊富化マレイン酸無水物の使用による。
【０１０８】
実施例４
活性化エステルの使用
【化５】
反応は、不飽和基質化合物としてアセチレンビスカルボン酸トリメチルシリルエステル（Ｃ）を用い、パラ水素による水素化の後、対応するアルケン（Ｄ）を得、弱酸性の水溶液を用いることにより対応するマレイン酸に変換した。図７は、ａ）パラ水素化および磁場循環の直後およびｂ）その後のＤ2Ｏ中の酢酸溶液による加水分解後、に得られたＤの13Ｃ−ＮＭＲスペクトル（１４Ｔ，２９８Ｋ，アセトン−ｄ6）を示す。得られた結果は、超偏極で非常に高いシグナルの増大が得られ（約７００倍）、加水分解後も偏極が観察されることが確認された。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）の分野に関する。より具体的には、本発明は、in vivo ＭＲＩ画像診断法に使用することのできる超偏極分子水溶液の調製方法、ＭＲＩ造影剤の製造におけるその使用、およびヒトまたは非ヒト動物の身体の器官、領域または組織の診断用ＭＲ画像の作成に該水溶液を直接利用する診断法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージングは、in vitroとin vivoの両方で、医学的および生物学的研究のための十分確立された強力なツールである。この技術の主な欠点といえば、ＭＲＩが基礎とするＮＭＲ分光法の感受性がもともと低いということである。事実、ＮＭＲシグナルの強度は、造影する核の核スピン状態の集団間の差に依存する。よく知られているボルツマン式（ΔＮ＝γｈＢ0／（２πｋＴ））に従えば、この差は、温度と適用される磁場の関数であり、熱平衡状態では１０-5のオーダーであり、非常に低い。
【０００３】
近年、上述の欠点の有望な解決手段として超偏極分子の使用が提示されており、実行可能で且つ効果的なＭＲ超偏極の手法の開発が盛んに行われている。
【０００４】
これに関して最も端的なものとしては、「ブルー・フォース」法があり、これは目的分子を高い磁場（２０Ｔまで）で低い温度（絶対０度付近）に所定の時間保持するというものである。この方法は、一般的適用性はあるが、核の偏極を生じるのに必要な核の遷移を迅速に促進することを可能にし、その実施後直ちに除去されるか、さもなければ「消失する（turned off）」、適当な「緩和スイッチ（relaxation switch）」の適用を必要とする。しかしながら、このような目的に適した「緩和スイッチ」はこれまで見つかっておらず、このアプローチは現在のところ利用できない。
【０００５】
別の方法は、いわゆる「光ポンピング／スピン交換」と呼ばれるものであり、129Ｘｅや3Ｈｅ等の希ガスに適用することができる。この場合では、円偏光レーザービームを用い、選択されたガスとアルカリ金属上記のガス状混合物に照射する。これら核の長い緩和時間によって長時間維持することができる高度に偏極したＸｅおよびＨｅが得られる。
【０００６】
このようにして得られた超偏極ガスを使用して実施される呼吸器系のＭＲＩ試験は知られている。この点について、例えば、J. Thoracic Imag. 2004, vol. 19, pp. 250-258; Phys. Med. Biol. 2004, vol. 49 pp. 105-R153を参照。しかしながら、上述したように、この技術は一般的に適用可能なものではなく、希ガスの偏極に限定される。
【０００７】
核スピンレベル間の集団の差はまた、動的核偏極（即ち、ＤＮＰ）として知られる技術に従って、目的の核と、不対電子と共役した常磁性核種との間の「オーバーハウザー効果」によって増大させることができる。例えば、この技術は、ＭＲＩの使用によって行われる代謝プロファイルの試験に関して現在利用されている、尿素、ピルビン酸塩およびそれらの代謝誘導体を含む生物学的目的のいくつかの分子を超偏極させるために用いられている（例えば、Europ. Radiol. 2006, vol. 16, pp. 57-67, Magn. Res. in Med., vol 58, 2007, pp. 65-69; Appl. Magn. Res. 2008, vol. 34, pp. 533-544を参照）。
【０００８】
この技術は、原則として、いずれのタイプの分子にも適用できるが、低温で電子の照射を可能にする強力なクライオスタットと適当な「ハードウェア」が必要であり、実際には、一般的使用に制限が生じる。
【０００９】
さらなる問題は、超偏極後の基質の迅速な分解が可能な有効な手順、および超偏極基質のin vivo 投与前の毒性の高い常磁性ラジカルの分離が必要とされることである。
【００１０】
例えば、米国特許第６５７４４９５号には、Para Hydrogen Induced Polarization（PHIP）として知られる手順による、不飽和基質に対するパラ水素の付加により得られた超偏極分子の代替的使用が提示されている。
【００１１】
この手段の主な利点は、超低温およびＤＮＰ法で使用するような複雑な分解手段を用いる必要なしに、ボルツマン熱力学により決定されるものと比較して大きく変化した核スピンレベルの集団が得られることに依存している。したがって、この手段はＤＮＰ超偏極法に代わる、より単純でより安価な方法であるといえる。
【００１２】
上述のとおり、ＰＨＩＰ法は、不飽和基質（またはＭＲ剤前駆体）の、パラ異性体で豊富化された水素ガスによる触媒水素化に依っている。
【００１３】
水素分子は、実際には、２種類のスピン形態の異性体、即ちオルト−水素（ｏ−Ｈ2）およびパラ−水素（ｐ−Ｈ2）、で存在する。２個のプロトンの交換に関して対称的であるオルト異性体は三重縮退（トリプレット状態）であり、非対称のパラ異性体はシングレット状態である。さらに、オルト異性体はスピン＝１（Ｓ＝１）でＮＭＲアクティブであり、パラ異性体はスピン＝０（Ｓ＝０）でＮＭＲサイレントである。
【００１４】
２種類の形態が存在するこの平衡混合物（あるいはノーマル水素ともいう）は、室温で７５％のオルトと２５％のパラ異性体を含んでいるが、パラ状態が熱力学的に有利であると、Ｈ2分子の比較的高い回転温度に起因して、低温に維持することにより平衡混合物をパラ異性体で豊富化することが可能である。
【００１５】
例えば、７７Ｋ（液体のＮ2温度）では、５２％パラ：４８％オルトの比で２種類の形態が存在し、２０Ｋではパラ異性体が９９．８％の混合物が形成する。
【００１６】
通常の状態では、選択則によって禁じられるシングレット−トリプレット遷移が関与するため、２種類の異性体の間の平衡速度は非常に低い。しかし、例えば、Ｆｅ3Ｏ4、Ｆｅ2Ｏ3等のイオン酸化物や活性炭から選択される適当な触媒の存在下で迅速に相互変換される（例えば数時間で）。得られたパラ豊富化体は、次いで室温に維持するが、但し、変換触媒および他の常磁性不純物は完全に除去される。このやり方によって、数時間は安定を維持する非平衡混合物、即ちパラ異性体（あるいはパラ水素）で豊富化された水素混合物、を室温で得ることが可能である。
【００１７】
ＮＭＲサイレントであるが、パラ水素を不飽和分子に付加した場合、ＡＸスピン系の形成で対称性は崩れ超偏極が観察される、言い換えれば、超偏極したプロトン核に対応するパラ水素化化合物のＮＭＲスペクトルにおける有意に増強したシグナル、が観察される。一般に、1Ｈ ＮＭＲスペクトルにおいて、ＭＲシグナルの豊富化に関して測定される感受性の増大は１０5倍も高いものである（例えば、Sensitivity enhancement utilizing parahydrogen, C.R. Bowers, Encyclopedia of NMR Vol.9 2002 pp750- 770を参照）。
【００１８】
それでも、当業者は、in vivo ＭＲＩの目的には、プロトンの超偏極が非常に高いとしても、ヘテロ核（非プロトン）超偏極はそれより有用であることを認識している。それは、in vivo の条件では、パラ水素化された造影剤のプロトンシグナルが組織水の内因的な1Ｈシグナルと重複し得るためである。対称的に、非プロトン核についての内因的シグナルはほぼ存在せずバックグラウンドノイズが存在しないので、これにより、高いシグナル対ノイズ比で画像の記録が可能であり、コントラストは、超偏極分子が到達した領域とこれが存在しない領域との間のシグナル強度の差によって生じるのみである。
【００１９】
さらなる利点は、非プロトン核を特徴付ける長いＴ1値（緩和に起因する偏極の喪失が制限される）および、異なる分子に含まれる場合のこの非プロトン核の化学シフトレンジの幅、言い換えれば、与えられたヘテロ核に関連する化学シフトの値が異なる分子中では異なるという事実、によるものであり、このことにより一度に異なる分子を見ることが可能である。
【００２０】
したがって、主たる目的は、非プロトン核、特に核スピン＝１／２を有する核（例えば、13Ｃ、15Ｎおよび29Ｓｉ等）の偏極のための、実行可能で有効なＭＲ法、並びに非プロトン超偏極核、特に13Ｃ豊富化超偏極基質、を含んでなる造影剤に関する。
【００２１】
興味深いことに、ＰＨＩＰ超偏極法は、特にＤＮＰ法と組み合わせて、簡単で安価な方法で13Ｃおよび15Ｎ超偏極分子を提供することが可能である。
【００２２】
コントラストのため、in vivo ＭＲＩ医学用イメージングに使用するのに有効な13Ｃ超偏極分子を得るためには、以下の要件を満たさなければならない：
ｉ）基質分子は容易に水素化可能でなければならない；
ｉｉ）基質分子は、分子にパラ水素を付加したプロトンから３結合長の距離内に13Ｃ炭素原子を含んでいなければならない；
ｉｉｉ）緩和速度を制限するために、基質分子の分子量は小さくあるべきであり、好ましくは５００Ｄａよりも小さい；
ｉｖ）超偏極生成物は、水溶性で生理学的に許容されなければならない；
ｖ）１個のＨ2分子から両方のプロトンを、スピン相関を維持するように、この基質分子に移動させることが可能なパラ水素化触媒を用いなければならない；
ｖｉ）ＭＲＩイメージングにおいて有効とするために、パラ水素のスピンオーダーを13Ｃ巨視的磁化（net magnetization）に変換しなければならない；
ｖｉｉ）in vivo の適用にパラ水素化生成物の水溶液を用いるので、水素化反応は水の中で直接実行すべきであり、あるいは、水素化に用いる有機溶媒を完全に除去しなければならない。
【００２３】
同種の判断基準が、13Ｃと異なる非プロトン核で適切に豊富化された超偏極基質の調製に同等に当てはまることは、当業者には明かである。
【００２４】
ＰＨＩＰ超偏極法を使用する際に直面する主な問題が、毒性の超偏極触媒の使用と、超偏極触媒と水素がより可溶性である有機溶媒の使用に起因することから、コントラストのためには、in vivo ＭＲＩ適用のために、パラ水素化生成物の生理学的に許容し得る水溶液が必要である。
【００２５】
遷移金属に基づくいくつかの種類の水素化触媒がそれ故研究中である。
【００２６】
同種の遷移金属を基礎とする触媒が最も良好な活性と選択性を有することが示されている。特に、不飽和の前駆体へのパラ−Ｈ2付加後の13Ｃの高い偏極を可能にすることが示されている触媒として、好ましくは、キレート化ホスフィンリガンド（例えば、ＤＰＰＢ（ジフェニルホスフィンブタン）またはＤＰＰＥ（ジフェニルホスフィンエタン））と、ジエン分子（例えば、シクロオクタジエンまたはノルボルナジエン）を含む、Ｒｈ（Ｉ）カチオン性複合体がある（例えば、K. Goldman et al., Magn. Res. Med. 2001, 46 1-5参照）。
【００２７】
これら水素化触媒は、それらがより可溶性である、有機溶媒（好ましくはアセトン）中で最も有効である。しかしながら、in vivo 投与のためには、水性媒体中に入る前に有機溶媒を反応混合物から完全に除去しなければならないことは明らかである。
この作業は、例えば、反応器の直ぐ下流に設けた「スプレー乾燥機」により、溶液を固体の乾燥粒子に変換するための製薬技術で一般に用いられているものと同様のプロセスを介して行うことができる（例えば、米国特許第３６１５７２３号参照）。この場合、流体物を、それがキャリヤーガスにより噴霧され分散される乾燥チャンバー内へスプレーし；減圧により揮発性の溶媒を蒸留するとともに、混合物に予め添加した水は「乾燥機」に残存して加えた物質の水溶液が得られる。しかしながら、低分子量の分子（５００Ｄａ）がパラ水素化基質として好ましく用いられるので、上記手順の使用には、主に、有機溶媒とともに水素化生成物が喪失する可能性に起因する欠点が伴う。
【００２８】
一方、触媒の水溶解度、そしてそれによるそれらの水性媒体における有効性、を改善するために意図的に導入した、主にホスフィンリガンドにイオン性／極性基を含むＲｈ（Ｉ）カチオン性複合体と一緒に（例えば、ＷＯ９９／２４０８０）、水性溶媒が用いられてきた。
【００２９】
しかしながら、水性媒体で実施する際に対処しなければならない重要な欠点は、水における水素の低い溶解度に起因し、これにより、非常に高い圧力（５０〜１００ｂａｒ）または低い圧力（１０〜１５ｂａｒ）にて層流状態下で、記載した（例えば、Magn. Res. Mater. Phys. 2009, 22, 111）適当な反応器にて操作する必要がある。さらに、同種の触媒の使用は、触媒を含まない生成物溶液の単離と同時に触媒の回収と再生の困難があることが障害となる。
【００３０】
カチオン性Ｒｈ複合体を除去するために一般的に用いられる方法として、例えば、反応混合物を適当なカチオン交換樹脂に浸透させることがあるが、この方法は偏極の顕著な喪失につながる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
もう一つの方法として、固体表面（例えばシリカまたはポリマー）に担持されたＲｈ（Ｉ）をベースとする触媒が用いられてきた。しかしながら、担持された触媒で得られる正味偏極（net polarization）は、同種触媒で観察されるものよりも有意に低く、これは恐らく、中間体レベルで増大した緩和速度をもたらす基質−触媒付加物の移動度が低いためであろう。故に、上記の精製の問題を克服しヒトまたは非ヒトのＭＲイメージングにおいて使用する超偏極分子の水溶液を提供するための簡単で安価な手法に対する必要性が依然として存在する。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
本発明によって提供される解決手段は、相関移動による、in vivo ＭＲＩ診断イメージングにおいて使用することができる、水溶液中での、高度に偏極した分子のワンステップの製造と迅速な単離のための改善された手法に関する。
【００３３】
より具体的には、一実施形態では、本発明は、ヒトまたは非ヒト動物の身体の器官、領域または組織のＭＲＩ診断イメージングにおいて使用される超偏極分子水溶液の、ワンステップでの、粗製の有機溶液から前記超偏極分子が迅速な相関移動抽出により不純物を含まない水溶液中に単離される、製造方法に関する。
【００３４】
有利なことには、本発明の方法を用いることで、さらなる精製および／またはその後の調合を要することなく、in vivo ＭＲＩに用いる水溶液中で、有機溶媒、未反応の基質および超偏極触媒不純物を完全に含まない超偏極生成物が一度に得られる。
【００３５】
好ましくは、本発明の製造方法において、超偏極分子（即ち、ＭＲ造影剤）は、有機溶媒に可溶な適当な不飽和基質（即ち、「ＭＲ造影剤前駆体」または単純に、本明細書で同じ意味で用いる「前駆体」）へのパラ水素の付加により得られる。
【００３６】
本発明によれば、そして特に記載しない限り、本明細書において同じ意味で用いる「ＭＲ剤」または「ＭＲ造影剤」なる語は、少なくとも１つの、プロトンまたは非プロトンの、磁気共鳴シグナルを生じることが可能な超偏極核を含む基質または分子を意味する。
【００３７】
本発明の目的に適した有機溶媒は、水と混和しない、好ましくは塩素系有機溶媒（例えば、クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素等）、芳香族系溶媒（例えば、ベンゼンおよびトルエン等）、エーテル（例えば、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテルおよびブチルエーテル等）、脂肪族炭化水素（例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンおよびシクロヘキサン等）、酢酸エチル、長鎖アルコール（例えば、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール等）である。これらのうち、塩素系溶媒および上記炭化水素が好ましく、クロロホルムおよびジクロロメタンが特に好ましい。
【００３８】
水素化反応は、有機溶媒中で可溶であり水と水性溶媒中で不溶であるように適切に選択した水素化触媒の存在下で、ＰＨＩＰ法の使用により好ましく行う。一般的には、上記触媒を当業者に知られている触媒量、例えば、１０：１〜５：１の基質／触媒比、で用いる。本発明の使用に適当な触媒の例としては、式
[Ｒｈ（ジホスフィン）ジエン]+[アニオン]-
（式中、ジホスフィンは好ましくはＤＰＰＢ（１,４−ビス（ジフェニルホスフィノ）ブタン）、ＤＰＰＥ（１,２−ビス（ジフェニルホスフィノ）エタン）およびそれらの誘導体（例えば、ＤＩＮＡＰ（２,２’−ビス（ジフェニルホスフィノ）−１,１’−ビナフチル）、ＣＨＩＲＡＰＨＯＳ（２,３−ジフェニルホスフィノブタン）、ＤＩＯＰ（１,４−ビス（ジフェニルホスフィノ）−１,４−ビスデオキシ−２,３−Ｏ−イソプロピリデン−Ｌ−トレイトール）およびＤＩＰＡＭＰ（１,２−ビス［（２−メトキシフェニル）（フェニルホスフィノ)]エタン）等のキラルホスフィン）から選択され；
ジエンは好ましくは１，５−シクロオクタジエンおよびノルボルナジエンから選択され；アニオンは任意のアニオンであってよいが、好ましくはテトラフルオロボレートまたはトリフルオロメチルスルホネートである）
で示されるロジウム複合体が挙げられる。これらのうち、ホスフィン基がジフェニルホスフィノブタンであるものが好ましく、［ビス（ジフェニルホスフィノブタン）（１,５−シクロオクタジエン）］Ｒｈ（Ｉ）が特に好ましい。
【００３９】
本発明の使用に適したＭＲ剤前駆体は、一般的には１以上の不飽和結合（例えば、炭素−炭素二重または三重結合）を含み、有機溶媒中で十分に可溶性であり水中での溶解度が低い（即ち、難溶性）または好ましくは完全に不溶性であり、反対に増大した水溶性を示す対応するパラ水素化された分子を生じることが可能である、あるいは、好ましくは水単独または適当な水性溶媒の作用によって水溶性の分子に迅速且つ選択的に変換される、水素化可能な基質を含んでなる。
【００４０】
本発明によれば、特に記載しない限り、本明細書において、本発明のＭＲ剤前駆体を参照して同じ意味で用いられる「水に難溶性」または「ほとんど水に溶けない」なる表現は、水において最低限の溶解性、好ましくは前駆体の総量の２０％未満、より好ましくは５％未満、さらにより好ましくは１％未満、を有する化合物を意味する。
【００４１】
有利なことには、上記の条件は水と混和しない有機溶媒中の水素化反応を行い、粗製の反応混合物を、水でまたは適当な水溶液で、それぞれ図１および図４に示したように、単純に希釈することにより、超偏極生成物またはその水溶性誘導体を水相にて分離することが可能である。
【００４２】
in vivo 投与のために、不飽和基質は、生理学的に許容し得る超偏極生成物、あるいは粗製の反応物から単離可能であるその生理学的に許容される誘導体の形態を生じなければならないことは言うまでもない。
【００４３】
好ましい実施形態では、本発明は、適当な不飽和基質が、水と混和しない有機溶媒中で可溶化され、有機溶媒に可溶であるが水、より一般的には水性溶媒、には不溶である触媒の存在下で、パラ水素により水素化し、単純に水または適当な水溶液で希釈後、超偏極生成物を含有する水相を回収することにより有機反応媒体（粗製溶液）から迅速に抽出される対応するパラ水素化化合物を得る、製造方法に関する。
【００４４】
別の実施形態では、本発明は、適当な不飽和前駆体を、水と混和しない有機溶媒に溶解し、有機溶媒に可溶であるが水、より一般的には水性溶媒、には不溶である触媒の存在下で、パラ水素により水素化して対応するパラ水素化化合物を得、最後に、これを単純に水または適当な水溶液で希釈後、超偏極生成物を含有する水相を回収することにより有機反応媒体（粗製溶液）から迅速に抽出される水溶性の誘導体に迅速且つ選択的に変換する、製造方法に関する。
【００４５】
より好ましくは、好ましい実施形態では、本発明は、超偏極分子の水溶液の製造方法であって、
ａ）適当な不飽和基質を、水と混和しない有機溶媒に溶解し、有機溶媒に可溶で水には不溶である触媒の存在下、パラ水素で水素化して対応するパラ水素化化合物を得；
ｂ）該パラ水素化化合物を、該有機反応媒体を水または水性溶媒で希釈することにより単離しした後、超偏極生成物を含有する水相を回収するか、あるいは
ｃ）ステップａ）で得たパラ水素化化合物をその水溶性の誘導体に迅速且つ選択的に変換し、これは、有機反応媒体を水または適当な水溶液で希釈後、超偏極誘導体化合物を含有する水相を回収することにより有機反応媒体から単離される、
製造方法に関する。
【００４６】
本発明の好ましい実施形態では、上記製造方法のステップａ）に従って得られたパラ水素化分子は、有機反応媒体の水または適当な水溶液による希釈の作用によって単純にその水溶性の誘導体に迅速且つ選択的に変換した後、それを含んでなる水相を回収することにより、粗製の反応物から簡単に単離される。
【００４７】
したがって、特に好ましい実施形態では、本発明は、
ａ）適当な不飽和基質を、水と混和しない有機溶媒中に溶解し、有機溶媒に可溶であるが水には不溶である触媒の存在下で、パラ水素で水素化して対応するパラ水素化化合物を得る、および
ｃ’）ステップａ）で得たパラ水素化分子を、粗製の有機溶液を水または適当な水溶液で希釈することにより、その水溶性の誘導体に迅速且つ選択的に変換し、これは、これを含んでなる水相を回収することにより単離される、
製造方法に関する。
【００４８】
本発明によれば、特に記載しない限り、本明細書において同じ意味で用いられる「水溶液」または「適当な水溶液」なる語は、in vivo 診断適用ではいずれの場合でも生理学的に許容され且つ使用できる、場合により適当に緩衝化された、滅菌水または生理食塩水を指し、または、さらには、超偏極分子の水溶性誘導体への迅速且つ選択的変換を促進し、結果として、さらに精製することなくin vivo 診断イメージングにおける使用に適当な、生理学的に許容し得る該誘導体の水溶液を生じることが可能な、適切に選択された試薬の適当な量をさらに含有する、上で定義した水溶液を意味する。
【００４９】
これに関し、前記変換を促進するために用いる試薬がそれ自体生理学的に許容されるものでない場合、添加した水溶液中のその量は、パラ水素化分子のその水溶性で生理学的に適合する（生理学的ｐＨ条件で）誘導体への変換反応において完全に用いられ、in vivo 診断用ＭＲＩイメージングに使用されるその生理学的に許容し得る水溶液を生じるよう、その反応自身の化学量論に基づいて正確に決定しなければならない。
【００５０】
本発明の水溶液の適当な例には、水溶性で生理学的に適合する誘導体、例えば、生理学的に許容しうる塩（例えば酸の）または生理学的に許容し得るアミドを生じるための、水、生理食塩水、適当なパラ水素化基質の加水分解を促進することが可能な最小限の量の塩基（例えばＮａＯＨ）または酸（例えば、クエン酸または酢酸）を含有する水溶液、または生理学的に許容し得る試薬（例えば、アミンまたはアミノ酸（例えば、グリシン、ロイシン、アラニン、セリン））を含有してなるパラ水素化化合物基質のアミノ分解を促進することが可能な水溶液が挙げられる。
【００５１】
本発明の範囲に関して特に好ましいのは、水、生理学食塩水、ＮａＯＨの水溶液、およびクエン酸または酢酸の水溶液である。
【００５２】
本発明の好ましい実施形態では、有機反応媒体に添加する水溶液の体積は、不飽和基質と水素化触媒を可溶化するために用いた有機溶媒の体積と等しい。より好ましくは、水溶液は、さらなる濃縮を要することなく使用される目的の超偏極分子の水溶液が得られるよう適当な量で用いる。反対に、超偏極化合物を含有する回収された水相の適当な希釈は、場合により、適当な量の滅菌水または生理食塩水を用いることによって行う。
【００５３】
本発明の使用に適当なＭＲ剤前駆体は、一般に、１またはそれ以上の不飽和結合を含む水素化可能な基質を含んでなる。
【００５４】
一般に、本発明の使用のためのＭＲ剤前駆体は高度に偏極可能である。
【００５５】
好ましい前駆体試薬は、少なくとも５％、好ましくは少なくとも１０％、より好ましくは少なくとも３０％、またはそれ以上、に対応する程度まで偏極可能であり、それらが生じる超偏極分子は、造影手順を可能にするのに十分な時間、偏極を維持することが可能である。
【００５６】
さらに、本発明の好ましい前駆体は、低分子量、好ましくは５００Ｄ未満、より好ましくは１００〜３００Ｄである。
【００５７】
重要なことには、そして上述したように、本発明の使用のための基質分子は、有機相に十分に可溶であり、水相では難溶または不溶であり、反対に水での溶解性が良好な対応ずるパラ水素化分子、あるいは適当な化学反応、および好ましくは水のまたは適当な水溶液の単独の作用により水溶性分子に迅速且つ選択的に変換される対応ずるパラ水素化分子を生じることが可能である。
【００５８】
適当な例としては、例えば、パラ水素で部分的に飽和させるための、対応する置換されたアルケンを生じる置換されたアルキンが挙げられる。好ましくは、出発物質のアルキンとパラ水素化によって生じた対応するアルケンとの間の水溶性の差は、高い水溶性によって特徴付けられなければならないアルケンのほうが少なくとも６０％高い。
【００５９】
有用な基質のさらなるクラスとしては、パラ水素による水素化によって対応する置換されたアルカンを生じる、置換されたアルケンが挙げられ、水溶性の差は、水相でより高い水溶性によって特徴付けられなければならない飽和水素化生成物であるアルカンのほうが少なくとも６０％水溶性である。
【００６０】
パラ水素化の後に迅速且つ簡単に水溶性の誘導体に変換され得る前駆体の例としては、カルボン酸無水物、活性化エステルおよびケテンが挙げられる。
【００６１】
十分に安定な不飽和無水物は、実際には、有機溶媒中でパラ水素化した後、塩基性水溶液で加水分解（反応媒体の希釈により）し、好ましくはこれを水溶液中に通し、場合により生理学的に許容し得る塩の形態で、対応するカルボン酸を形成した後、水相自体の単純な分離によって単離することができる。（有機相に添加する）水溶液に含有させるべき塩基の正確な量は、好ましくは、誘導体（例えばカルボン酸）の抽出後、ＭＲＩによるin vivo 診断に用いる生理学的ｐＨを有するその水溶液が得られるよう計算する。
【００６２】
上で説明したとおり、本発明の使用のための適当な前駆体はいずれも、必然的に、パラ水素の付加により還元されて対応のパラ水素化化合物を生じる、少なくとも１つの不飽和部位（例えばＣ−Ｃ二重または三重結合）を含む。
【００６３】
しかしながら、上で説明した理由により、in vivo 磁気共鳴イメージングにおいて、非プロトン核にて超偏極した分子の使用が確かに好ましいと考えられる。
【００６４】
この特に好ましい実施形態では、本発明は、超偏極した非プロトン核（または本明細書において同じ意味で用いるヘテロ核）、例えば、19Ｆ、13Ｃ、15Ｎまたは29Ｓｉ核、特に13Ｃまたは15Ｎ超偏極核、を含んでなる超偏極した分子（ＭＲイメージング剤）の水溶液の製造のための手順に関する。
【００６５】
一般に、本発明の場合のように、ＰＨＩＰ法の使用によるヘテロ核の超偏極は、パラ水素のプロトンから目的のヘテロ核への偏極移動によって得られる。
【００６６】
さらに詳しく言えば、例えば、13Ｃ ＭＲＩ造影剤等のパラ水素化化合物を使用するために、パラ水素から連結した炭素への偏極移動により得られた超偏極炭素原子の「アンチ・フェーズ」シグナルは、画像取得に有用な「イン・フェーズ」シグナルに完全に変換される。このステップは、例えばGoldman M., Johannesson H., C.R.Phisique 2005, 6, 575に開示された適当なパルス配列を用いることにより、またはパラ水素化生成物に適当な磁場循環法を適用することにより行うことができる。これには、水素化されたサンプルを磁気遮蔽（磁界強度＝０．１μＴ）へ急速に導入（非断熱状態）した後、遮蔽をゆっくりと除いて（断熱的）サンプルを地球磁場（５０μＴ）に対応する値にすることが含まれる（これについては、例えば、C. R. Phisique 2004, 5, 315を参照）。
【００６７】
上記に沿って、および好ましい実施形態に従って、本発明の手段は、目的の非プロトン核へのプロトン核からの偏極移動（パラ水素化付加）を促進し、次いで相移動によって粗製の有機溶液から抽出し、前記製造方法のステップｂ）ｃ）またはｃ’）に従って水相中にて単離される対応するヘテロ核超偏極を得るために、例えば、ステップａ）で得られたパラ水素化生成物への適当な磁場循環法の適用を含んでなる。
【００６８】
より具体的には、特に好ましい実施形態では、本発明は、
ａ）適当な不飽和基質を水と混和しない有機溶媒に溶解し、有機溶媒中で可溶であるが水には不溶である触媒の存在下でパラ水素により水素化して対応するパラ水素化化合物を得る；
ａ’）適当な磁場循環法を適用する；
ｂ）得られたヘテロ核超偏極分子を、有機反応媒体を水で希釈するか、または水性溶媒で希釈した後、超偏極生成物を含有する水相を回収することにより単離するか；あるいは
ｃ）ステップａ’）にしたがって得られた超偏極分子を迅速且つ選択的にその水溶性の誘導体に変換し、これは、水でこれを希釈するかまたは適当な水溶液で希釈した後、目的のヘテロ核超偏極誘導体を含んでなる水相を回収することにより粗製溶液から単離される、
製造方法に関する。
【００６９】
本発明の好ましい実施形態に記載のヘテロ核超偏極分子の水溶液を製造するのに有用な適当な化合物は、不飽和結合とともに、自然界の同位体存在度で存在し得る、核スピン＝１／２を有する非プロトン核（例えば、13Ｃ、15Ｎ、29Ｓｉ、19Ｆ）含むか、または好ましくは、基質分子において意図的に豊富化され故に前記非プロトン核において豊富化されるまたは「標識される」。
【００７０】
in vivo での適用では、本発明の好ましい基質化合物は、15Ｎまたは13Ｃであり、特に13Ｃ豊富化され13Ｃ豊富化の程度が少なくとも１０％以上、好ましくは５０％以上、特に好ましくは９９％以上である。
【００７１】
パラ水素を分子に付加するプロトンから３結合の距離内に炭素原子、好ましくは13Ｃ豊富化されている、を含んでおり長いＴ1緩和時間を有するものが特に好ましい。
【００７２】
これらの要件を満たす炭素原子としては、例えば、カルボキシル基の炭素原子または４級炭素原子が挙げられる。
【００７３】
この場合、実際、パラ水素化により付加したプロトンと13Ｃ標識された適当なカルボキシル基（または４級炭素化合物）の間のスカラー結合は該ヘテロ核への偏極移動を可能にする一方、生理学的条件下で、その長い緩和時間は数十秒間の偏極の維持、さらに好ましくは６０秒間を超えた偏極の維持が可能になる。
【００７４】
したがって、本発明の使用のために選ばれた基質は、アルケニル基またはアルキニル基と13Ｃ豊富化されたカルボニル基質を含んでなる。
【００７５】
このタイプの適当な例は、それらの分子基質において適当な不飽和を含んでいる、カルボン酸の無水物を含んでなる。
【００７６】
本発明の好ましい無水物としては、少なくとも１つの不飽和部位を含み、内部無水物であってもそうでなくてもよく、混合無水物でもあってよく、即ちＲ1−ＣＯＯＣＯ−Ｒ2（Ｒ1はＲ2と異なるか、または対称、即ちＲ−ＣＯＯＣＯ−Ｒである）である。そして混合無水物は、２つの不飽和のカルボン酸によって、または不飽和の酸と飽和の酸によって形成することができる。
【００７７】
第１のケースでは、水素化反応によって、いずれも偏極した２種類の酸Ｒ1−ＣＯＯＨおよびＲ2−ＣＯＯＨが得られるが、第２のケースでは、水素化反応によって偏極した酸（例えば、Ｒ1−ＣＯＯＨ）のみと非偏極の「副生成物」（例えば、Ｒ2−ＣＯＯＨ）が得られる。但し、後者のケースでは、適当なパルス配列の使用が、不飽和に隣接するカルボニル基から別のカルボニル基への偏極移動に用いられる。
【００７８】
この手順を使用することにより、例えば図５に示すように、「間接的な」偏極手順により、不飽和を有しないカルボン酸、即ち直接水素化できない（即ち、例えば、上記のＲ2−ＣＯＯＨ残基）を偏極させることが可能である。
【００７９】
本発明の使用に特に好ましいのは、マレイン酸、クロトン酸、シス−ブテン酸（イソクロトン酸としても知られている）無水物および対応の混合無水物（シス−ブテン酸−酢酸およびシス−ブテン酸−エチルカルボニル無水物）である。
【００８０】
有機溶媒中で可溶であり、水素化後に水溶性の誘導体に迅速に変換される、本発明の基質化合物の第２のクラスは、活性化されたエステルとして示される。
【００８１】
例示として以下のものが挙げられる：
１）シリルエステル：例えば、式Ｒ−ＣＯＯ−ＳｉＲ3で示されるトリアルキルシリルエステル、式Ｒ−ＣＯＯ−ＳｉＡｒＲ2で示されるアリール−ジアルキルシリルエステル、式Ｒ−ＣＯＯ−ＳｉＡｒ2Ｒで示される式ビスアリール−アルキルシリルエステルおよび式Ｒ−ＣＯＯ−ＳｉＡｒ3で示されるトリス−アリールシリルエステル等。これらの化合物は、実際には、有機溶媒中で水素化後、弱酸性の水溶液でカルボキシル酸（ＲＣＯＯＨ）に加水分解し：得られたカルボン酸を直接水相中へ通じ、水相の分離によって容易に単離される。
２）スタンニルエステル：例えば、式Ｒ−ＣＯＯ−ＳｎＲ3で示される、水に不溶のトリス−アルキルスタンニルエステルの適当な加水分解を、フッ化物との反応による水素化後に行うことができる。
３）アシル−オキシアルキルエステル：例えば、一般式Ｒ−ＣＯＯ−ＣＨＲ’ＯＣＯＲ”（式中、Ｒ’はＨまたはＭｅであり、Ｒ”はＭｅまたはｔ−Ｂｕ）のエステルを酸性溶液または塩基性溶液のいずれかとの反応、または適当な酵素触媒の存在下で容易に加水分解することができる。
４）イソプレニル化エステル：これらのエステルは以下の反応式：
【化１】
による加熱分解によって分解する。
５）ｔｅｒｔ−アルキルエステル：式Ｒ−ＣＯＯ−ＣＲ’3（式中、Ｒ’はＰｈまたはＭｅである）で示され、例えば超酸樹脂の使用により加水分解が促進する。
【００８２】
本発明の不飽和基質のさらなるクラスは、ケテンである。実際に、以下の反応式に示すとおり、環に張力を与えると、パラ水素により容易に水素化され、その後、その張力により、酸に迅速に加水分解される。
【化２】
【００８３】
その後、この偏極は、目的のヘテロ核、例えば、加水分解により形成したカルボキシル基の炭素原子（ここで、この炭素とパラ水素から生じたプロトンとの間の結合定数は、十分に大きい）またはＲに存在する適当な炭素原子または窒素（好ましくは豊富化された13Ｃまたは15Ｎ）に適切に移動する。
【００８４】
本発明の特に好ましい基質化合物としては、水素化後、適当なヘテロ核への超偏極の移動、および、それに続く、場合により、加水分解（または異なる適当な化学的修飾）により医療／診断目的の水溶性の生物分子が迅速且つ選択的に得られる、診断目的の生物分子の前駆体が挙げられる。
【００８５】
この種の基質化合物としては、例えば、アミノ酸、神経伝達物質、および、一般に、代謝前駆体が挙げられる。例えば、適当な例としては、水素化および加水分解の後にコハク酸を生じる、マレイン酸無水物またはマレイン酸／フマル酸エステルが挙げられ、クエン酸サイクルの診断的評価における使用が有用である。
【００８６】
さらなる例としては、クロトン酸および／またはイソクロトン酸の無水物およびエステルが挙げられ、これば水素化および加水分解により酪酸を生じ、酪酸は、すべての動物種の大腸における炭化水素とタンパク質の微生物発酵によって通常産生されるＣ４酸であり、暴露のレベル、他の代謝基質の利用能、および細胞内環境等の因子に依存して、新生物形成促進(pro-neoplastic)または抗新生物形成(anti-neoplastic)であり得る細胞増殖、アポトーシスおよび分化に対する様々な影響を有すると考えられる。
【００８７】
適当なβ−γ不飽和カルボン酸誘導体は、水素化後、好ましくはカルボキシル原子で13Ｃ豊富化されている、適当なアミノ酸（例えばグルタミン酸）を生じ、グルタミン酸代謝（グルタミン酸デカルボキシナーゼ（ＧＡＤ）により触媒されるＧＡＢＡ作動性ニューロンにおける抑制性ＧＡＢＡの合成；グルタミン酸デヒドロゲナーゼにより触媒されるグルタメートの脱アミノ化による過剰または不要の窒素の処理）の評価および神経細胞およびグリア細胞膜のグルタミン酸トランスポーターの評価に用いることができる。
【００８８】
他方、適切に修飾された（例えば、有機溶媒におけるその溶解度を適切に増大する（減少させる）適当な官能基の導入による）不飽和基質の使用の可能性は、本発明の範囲に含まれるとされなければならない。例えば、有機溶媒における基質化合物の溶解度を増大させることができ、その後、パラ水素化反応の間に、例えば水素化分解によって脱離し、水溶性が増大した水素化化合物が得ることができる、ベンジルオキシ基等の官能基を用いることができる。
【００８９】
このようにして修飾された基質化合物は本発明のさらなる態様を構成する。
【００９０】
本発明の基質化合物、即ち、パラ水素化のための不飽和基質、好ましくは13Ｃ、15Ｎまたは核スピン１／２を有する他のヘテロ核はよく知られており商業的に入手可能であるか、またはこれらを既知の方法に従って容易に製造することができる。
【００９１】
同様に、本製造方法において使用される触媒は既知であるか、商業的に入手可能でない場合は、既知の方法により製造される。同様に、水と混和しない適当な有機溶媒は、これら上記に記載したものから選択し、商業的に容易に入手可能である。場合により、溶媒の適当な混合物により、溶媒系を構成することもできる。
【００９２】
本発明の製造方法を用いることによって得られる超偏極分子の不純物を含まない水溶液は、臨床的に許容し得る期間の間安定である。
【００９３】
本発明の水溶液は、０．００２〜１．０Ｍ、好ましくは０．０１〜０．５Ｍ、の範囲の濃度で超偏極分子を好ましく含有する。
【００９４】
本発明の製造方法を用いることによって得られる超偏極分子の不純物を含まない水溶液は、ヒトまたは動物の身体の器官、体液、領域または組織のin vitro、ex vivo、特にin vivo ＭＲ診断イメージング、並びに診断を目的とする生理学的パラメータの診断的評価のための使用に有効である。
【００９５】
例えば、カルボキシルの13Ｃ化学シフトが６．０〜７．０の範囲でｐＨ依存的であるマレイン酸は、アセチレンジカルボン酸エステルの水素化および加水分解により得られ、組織におけるｐＨ評価のためのプローブとして適用することができる。
【００９６】
さらに、本発明の製造方法を用いることによって得られる生物学的目的の超偏極分子水溶液は、ＭＲイメージング技術の使用によって診断目的の代謝プロファイルの評価に関する振興分野における使用に有効であり得る。
【００９７】
本発明の超偏極分子水溶液は、血管内（静脈内、動脈内、冠内、脳室内投与等）、髄腔内、腹腔内、リンパ管内および腔内に使用できるように、応用範囲が広い。本発明の溶液または懸濁液はまた、エアロゾル−気管支造影法および注入に用いる、エアロゾルとして調合することもできる。
【００９８】
上述したとおり、本発明の製造方法を用いて得られた超偏極分子の不純物を含有しない溶液は、さらなる精製および／または調合の必要なしに、それ自体としてin vivo ＭＲＩ診断イメージングにおいて使用可能である。
【００９９】
したがって、さらなる実施形態では、本発明は、本発明の製造方法を用いて得られた超偏極分子の不純物を含有しない水溶液を含んでなるＭＲ造影剤に関する。
【０１００】
異なる実施形態では、本発明は、ヒトまたは動物の身体の器官、組織または領域の診断評価において使用するためのＭＲ造影剤の製造のための、またはＭＲイメージング技術による生物学的データの評価または代謝評価のための、本発明の超偏極分子の水溶液の使用に関する。
【０１０１】
さらなる実施形態では、本発明は、ヒトまたは動物の身体の器官、領域または組織のＭＲ画像または生物学的パラメータ評価または代謝プロファイル評価が、ＭＲイメージング技術の使用によって得られる診断イメージングの方法において使用するための、本発明の製造方法により得られた超偏極分子の水溶液に関する。
【０１０２】
より具体的には、さらに別の観点から、本発明は磁気共鳴イメージングによるヒトまたは動物の身体の器官、領域、体液または組織の診断的可視化のための方法に関し、該方法は、
ｉ）ＰＨＩＰ技術の使用により、水と混和しない有機溶媒中、有機溶媒に可溶であるが水には不溶である触媒の存在下で、パラ水素化し、場合により適当な磁場循環を適用して非プロトン核に正味超偏極を有する対応のＭＲ剤を得、有機反応媒体を水または適当な水溶液で希釈し超偏極ＭＲ剤を含有する水相を回収し；
ｉｉ）前記水相をヒトまたは動物の身体に投与し；
ｉｉｉ）前記ヒトまたは動物の身体を、前記ＭＲ剤における超偏極核の励起を可能にする電磁波の周波数に暴露し；
ｉｖ）励起した核により生じたシグナルを記録し、該シグナルから、身体の領域の画像または目的の生物学的データを作成する
ことを含んでなる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】相移動によるパラ水素化生成物の抽出および単離のための本発明の手順の模式図を示す。
【図２】Ａのパラ水素化によって得られたＢ（13Ｃ−豊富化）の13Ｃ−ＮＭＲスペクトル（１４Ｔ，２９８Ｔ、アセトン−ｄ6）。ａ）パラ水素化および磁場循環の直後に記録したスペクトル；ｂ）緩和（５分）後に記録したスペクトル。スペクトル中のＳは溶媒を示し、ｉは不純物を示す。
【図３】Ａのパラ水素化によって得られたＢ（13Ｃ−豊富化）の13Ｃ−ＮＭＲスペクトル（１４Ｔ，２９８Ｔ、Ｄ2Ｏ）。ａ）パラ水素化、磁場循環および水（Ｄ2Ｏ）中での抽出の直後に記録したスペクトル；ｂ）緩和（５分）後に記録したスペクトル。
【図４】最初に水溶性の誘導体に変換することを含んでなる、相移動によるパラ水素化生成物の抽出および単離のための本発明の手段を模式的に示す。
【図５】混合無水物中でのカルボニルから他への偏極の移動およびさらなる加水分解によって得られた酸超偏極の例を示す。
【図６】13Ｃ−ＮＭＲスペクトル（１４Ｔ，２９８Ｋ）を示す。ａ）ＣＤＣｌ3中でのマレイン酸無水物のパラ水素化によって得られたコハク酸無水物（スペクトルはパラ水素化および磁場循環の直後に記録した）；ｂ）ＣＤＣｌ3中のマレイン酸無水物のパラ水素化、磁場循環およびコハク酸無水物のＤ2Ｏ中のＮａＯＤによる加水分解の後にコハク酸を含有する水溶液のスペクトル。
【図７】13Ｃ−ＮＭＲスペクトル（１４Ｔ，２９８Ｋ，アセトン−ｄ6）を示す。ａ）アセトン−ｄ6中でのアセチレンビスカルボン酸トリメチルシリルエステルＣのパラ水素化によって得られたアルケンＤ（実施例４）（スペクトルはパラ水素化および磁場循環の直後に記録した）；ｂ）アセトン−ｄ6中のＣのパラ水素化とそれに続くＤ2Ｏ中での酢酸溶液による加水分解によって得られたマレイン酸（得られたアセトンｄ6／Ｄ2Ｏ混合物について記録したスペクトル）。
【発明を実施するための形態】
【０１０４】
実験結果
本発明の製造方法をより説明するために、本発明の範囲の限定を何ら意図しない以下の実施例を記載する。
【実施例】
【０１０５】
実施例１
超偏極試験
対称性アルキンＡ（以下に式を示す）は、触媒としてＨ2ＳＯ4の存在下で、アセチレンビスカルボン酸ビスメチルエステルをジエチレングリコールモノメチルエーテルでトランスエステル化することにより合成した。（オリゴ）オキシエチレン鎖は、パラ非水素化生成物Ｂの水溶性を好ましく増大させるために、適当に選択したものである。実際、Ｂの水における溶解度はアルキンＡよりも高かった。触媒として、Ｈ2で予め活性化したアセトン−ｄ6（０．４ｍＬ）、［ビス（ジフェニルホスフィノ）ブタン］（１，５−シクロオクタジエン）ロジウム（Ｉ）テトラフルオロボラン（５ｍｇ）、基質Ａ（０．０２ｍｍｏｌ）および４ａｔｍのパラ水素Ｈ2（５２％豊富化）を入れた、Ｙｏｕｎｇバルブを設けた５ｍｍＮＭＲ管中で不飽和基質Ａをパラ水素化した。１０秒間管を振盪することにより反応を開始し（収率＝８５％）、パラ水素化直後に記録した13Ｃシグナルを１５００倍に増幅した。
インフェーズ13Ｃ共鳴の取得のため、米国特許第６５７４４９５号の開示に従い、磁場循環を水素化したサンプルに適用した。これは、管をμ−メタルシールド（磁場強度０．１μＴ）内へ急速に挿入した後、シールドをゆっくりと取り除くことにより行った。磁場循環手順全体で３〜５秒間要した。次いで、サンプルを分光器（１４Ｔ）内へ挿入し、約２５０倍13Ｃシグナルが豊富化された高分解能ＮＭＲスペクトル（図２に示す）を取得した。
【化３】
【０１０６】
実施例２
相移動による、実施例１の超偏極化合物の触媒および有機溶媒を含有しない水溶液
所望のパラ水素化された分子の触媒および有機溶媒を含有しない水溶液を生じる本発明の方法の能力を確認する試験は、実施例１に開示した、純粋なアセトン中で用いた水素化条件と同じ条件下、ＣＤＣｌ3／アセトン−ｄ6（６：１）中で対応する化合物Ａをパラ水素化することにより得、上記パラ水素化化合物Ｂの溶液を用いることにより行った。
磁場循環を適用した後、管を急速に開け、０．４ｍＬの脱気したＤ2Ｏを添加した。管を３秒間よく振盪した後、５秒間静置し、この間相分離が生じた。シリンジで水溶液を取り、ＮＭＲ取得のため管に移した。図３に示すように、13Ｃシグナルが１００倍増大した13Ｃスペクトルを取得した。生じたシグナルの増大は、純粋なアセトン中で得られたものよりも低かったが、これは恐らく、プロセス全体の間の緩和に起因する部分的な偏極の喪失によるものであろう。いずれにしろ、残存する偏極は、Ｄ2Ｏ中に溶解したＢに対応する増大したシグナルｔ165.99ｐｍの検出には十分である。水相に移動したＢの量は、全体の約１０％と推定された。
【０１０７】
実施例３
コハク酸の水溶液
【化４】
マレイン酸無水物を、５ｍｇの［ビス（ジフェニルホスフィノ）ブタン］（１，５−シクロオクタジエン）Ｒｈ（Ｉ）テトラフルオロボラン（Ｈ2との反応により活性化した）および５．５atmのパラ−Ｈ2（52％）の存在下で、６：１ＣＤＣｌ3／アセトン−ｄ6混合物（０．４ｍＬ）中でパラ水素化した。１０秒間反応させた後、磁場循環を適用し、Ｄ2Ｏ中の０．２５Ｍ ＮａＯＨ（０．４ｍＬ）を加えた。したがって、形成したコハク酸無水物はコハク酸に変換された。管をよく振盪した後、５秒間静置した。コハク酸を含有する水相をＮＭＲ取得のため別の管に移した。得られたスペクトルを図６ｂに示す：相抽出後に残存する偏極は、１７４．６５ｐｐｍにて、コハク酸について増大した放射シグナルの検出が可能である（約３０秒間のシグナル増幅）。すべてのコハク酸が水相に移動し、最終のｐＨは中性であった。最終の水溶液中での濃度が高い（約０．１２Ｍ）にもかかわらず、観察されたシグナルの強度が低いのは、非13Ｃ豊富化マレイン酸無水物の使用による。
【０１０８】
実施例４
活性化エステルの使用
【化５】
反応は、不飽和基質化合物としてアセチレンビスカルボン酸トリメチルシリルエステル（Ｃ）を用い、パラ水素による水素化の後、対応するアルケン（Ｄ）を得、弱酸性の水溶液を用いることにより対応するマレイン酸に変換した。図７は、ａ）パラ水素化および磁場循環の直後およびｂ）その後のＤ2Ｏ中の酢酸溶液による加水分解後、に得られたＤの13Ｃ−ＮＭＲスペクトル（１４Ｔ，２９８Ｋ，アセトン−ｄ6）を示す。得られた結果は、超偏極で非常に高いシグナルの増大が得られ（約７００倍）、加水分解後も偏極が観察されることが確認された。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
適当な不飽和基質を、水と混和しない有機溶媒中、適当な触媒の存在下でパラ水素化し、粗製の反応媒体を水溶液で希釈し、超偏極分子を含有する水相を回収することを含んでなる、超偏極分子の水溶液の製造のためのワンステップ法。
【請求項２】
不飽和基質が水に不溶性または難溶性であり、対応する超偏極分子が水溶性である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
不飽和基質が適当なアルキニルまたはアルケニル基を含んでなり、対応するパラ水素化分子が、それぞれ、対応するアルケニル基または飽和アルキル基を含んでなる、請求項２記載の方法。
【請求項４】
不飽和基質がさらに加水分解可能な基を含んでなる、請求項３記載の方法。
【請求項５】
水と混和しない有機溶媒が有機塩素系溶媒、芳香族またはエーテル溶媒、または脂肪族炭化水素、酢酸エチルまたは長鎖アルコールから選択される、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
不飽和基質が、核スピン１／２を有する非プロトン核で標識されている、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
不飽和基質が13Ｃまたは15Ｎ豊富化されている、請求項６記載の方法。
【請求項８】
触媒が［ビス（ジフェニルホスフィノブタン）（１，５−シクロオクタジエン）］Ｒｈ（Ｉ）である、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
ａ）適当な不飽和基質を、水と混和しない有機溶媒に溶解し、有機溶媒に可溶で水には不溶である触媒の存在下、パラ水素で水素化して対応するパラ水素化化合物を得；
ｂ）該パラ水素化化合物を、有機反応媒体を水または水性溶媒で希釈した後、超偏極生成物を含有する水相を回収することにより、該有機反応媒体から単離するか、あるいは
ｃ）ステップａ）で得たパラ水素化化合物をその水溶性誘導体に迅速且つ選択的に変換し、これが有機反応媒体を水または適当な水溶液で希釈した後、超偏極生成物を含有する水相を回収することによりこの有機反応媒体から単離される、
請求項１記載の方法。
【請求項１０】
ステップａ）で得られたパラ水素化分子が、有機反応媒体の水または適当な水溶液による希釈によって、迅速且つ選択的にその水溶性の誘導体に変換される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
さらに、ステップａ）で得られたパラ水素化分子に、適当な磁場循環を適用して適当なヘテロ核に正味偏極を有する対応の分子を得る、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
ヘテロ核が13Ｃまたは15Ｎ豊富化された核である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ＭＲ造影剤の製造のための、請求項１〜１２のいずれかにしたがって得られた超偏極分子の水溶液の使用。
【請求項１４】
請求項１〜１１のいずれかにしたがって得られた超偏極分子の水溶液を含んでなるＭＲ造影剤。
【請求項１５】
磁気共鳴イメージングの使用によるヒトまたは動物の身体の器官、領域、体液または組織の診断的可視化のための方法であって、
ｉ）ＰＨＩＰ法の使用により、水と混和しない有機溶媒中、有機溶媒に可溶であるが水には不溶である触媒の存在下で、ＭＲ造影剤前駆体をパラ水素化し、場合により適当な磁場循環を適用して、非プロトン核に正味超偏極を有する対応のＭＲ剤を得、有機反応媒体を水または適当な水溶液で希釈し、超偏極ＭＲ剤を含有する水相を回収し；
ｉｉ）前記水相をヒトまたは動物の身体に投与し；
ｉｉｉ）前記ヒトまたは動物の身体を、前記ＭＲ剤における超偏極核の励起を可能にする電磁波の周波数に暴露し；
ｉｖ）励起した核により生じたシグナルを記録し、該シグナルから、身体の領域の画像または目的の生物学的データを作成する、
方法。
【請求項１】
適当な不飽和基質を、水と混和しない有機溶媒中、適当な触媒の存在下でパラ水素化し、粗製の反応媒体を水溶液で希釈し、超偏極分子を含有する水相を回収することを含んでなる、超偏極分子の水溶液の製造のためのワンステップ法。
【請求項２】
不飽和基質が水に不溶性または難溶性であり、対応する超偏極分子が水溶性である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
不飽和基質が適当なアルキニルまたはアルケニル基を含んでなり、対応するパラ水素化分子が、それぞれ、対応するアルケニル基または飽和アルキル基を含んでなる、請求項２記載の方法。
【請求項４】
不飽和基質がさらに加水分解可能な基を含んでなる、請求項３記載の方法。
【請求項５】
水と混和しない有機溶媒が有機塩素系溶媒、芳香族またはエーテル溶媒、または脂肪族炭化水素、酢酸エチルまたは長鎖アルコールから選択される、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
不飽和基質が、核スピン１／２を有する非プロトン核で標識されている、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
不飽和基質が13Ｃまたは15Ｎ豊富化されている、請求項６記載の方法。
【請求項８】
触媒が［ビス（ジフェニルホスフィノブタン）（１，５−シクロオクタジエン）］Ｒｈ（Ｉ）である、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
ａ）適当な不飽和基質を、水と混和しない有機溶媒に溶解し、有機溶媒に可溶で水には不溶である触媒の存在下、パラ水素で水素化して対応するパラ水素化化合物を得；
ｂ）該パラ水素化化合物を、有機反応媒体を水または水性溶媒で希釈した後、超偏極生成物を含有する水相を回収することにより、該有機反応媒体から単離するか、あるいは
ｃ）ステップａ）で得たパラ水素化化合物をその水溶性誘導体に迅速且つ選択的に変換し、これが有機反応媒体を水または適当な水溶液で希釈した後、超偏極生成物を含有する水相を回収することによりこの有機反応媒体から単離される、
請求項１記載の方法。
【請求項１０】
ステップａ）で得られたパラ水素化分子が、有機反応媒体の水または適当な水溶液による希釈によって、迅速且つ選択的にその水溶性の誘導体に変換される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
さらに、ステップａ）で得られたパラ水素化分子に、適当な磁場循環を適用して適当なヘテロ核に正味偏極を有する対応の分子を得る、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
ヘテロ核が13Ｃまたは15Ｎ豊富化された核である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ＭＲ造影剤の製造のための、請求項１〜１２のいずれかにしたがって得られた超偏極分子の水溶液の使用。
【請求項１４】
請求項１〜１１のいずれかにしたがって得られた超偏極分子の水溶液を含んでなるＭＲ造影剤。
【請求項１５】
磁気共鳴イメージングの使用によるヒトまたは動物の身体の器官、領域、体液または組織の診断的可視化のための方法であって、
ｉ）ＰＨＩＰ法の使用により、水と混和しない有機溶媒中、有機溶媒に可溶であるが水には不溶である触媒の存在下で、ＭＲ造影剤前駆体をパラ水素化し、場合により適当な磁場循環を適用して、非プロトン核に正味超偏極を有する対応のＭＲ剤を得、有機反応媒体を水または適当な水溶液で希釈し、超偏極ＭＲ剤を含有する水相を回収し；
ｉｉ）前記水相をヒトまたは動物の身体に投与し；
ｉｉｉ）前記ヒトまたは動物の身体を、前記ＭＲ剤における超偏極核の励起を可能にする電磁波の周波数に暴露し；
ｉｖ）励起した核により生じたシグナルを記録し、該シグナルから、身体の領域の画像または目的の生物学的データを作成する、
方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２０１２−５０４４３８（Ｐ２０１２−５０４４３８Ａ）
【公表日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２９５４２（Ｐ２０１１−５２９５４２）
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０６２６７４
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０３７７７１
【国際公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【出願人】（５０４４４８１６２）ブラッコ・イメージング・ソシエタ・ペル・アチオニ (34)
【氏名又は名称原語表記】ＢＲＡＣＣＯ ＩＭＡＧＩＮＧ Ｓ．Ｐ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０６２６７４
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０３７７７１
【国際公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【出願人】（５０４４４８１６２）ブラッコ・イメージング・ソシエタ・ペル・アチオニ (34)
【氏名又は名称原語表記】ＢＲＡＣＣＯ ＩＭＡＧＩＮＧ Ｓ．Ｐ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
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