吡嗪衍生物、使用方法以及其制备方法 【技术领域】
本发明涉及吡嗪衍生物，例如那些能于可见光谱和/或近红外光谱中吸收和/或发射光谱能量的吡嗪衍生物。此外，本发明还涉及在肾功能监测中使用非放射性的外源性试剂(例如前面提及的吡嗪衍生物)的方法。还提供了吡嗪衍生物的制备方法。
背景技术
目前，在临床中通过肾小球滤过率(GFR)持续监测肾功能的能力为一种未被满足的医学需求。[1-5]肾功能监测对于降低由于临床、生理和病理条件所造成急性肾功能衰竭的风险是重要的。这对于垂危或严重受伤的患者尤其重要，因为这些患者更易频繁地面临多器官功能衰竭和死亡的风险。[6，7]
目前，评估肾功能的最常用方法为在24小时内以较短时间间隔测量血清肌酸酐。[8，9]由于其浓度受年龄、水合状态、肾灌注、肌肉质量、饮食以及很多其它的人体测量和临床变量影响，这些结果通常会令人错误判断。[10]
使用外源性标记物对肾排泄率进行的精确、实时测量可代表目前实践的显著改善。还需要提供一种较少使用基于年龄、肌肉质量、血压等的主观解释的方法。诸如胰岛素、碘酞酸盐、51Cr-EDTA、Gd-DTPA和99mTc-DTPA的外源性标记物可用于测量GFR。[11-13]其它标记物例如123I和125I标记的邻碘马尿酸盐或99mTcMAG3可用于评价肾小管分泌过程。[14]不幸的是，这些标记物和方法具有例如使用放射性和/或电离辐射的缺点。这些局限性使得它们不能用于许多医疗用途(例如实时、临床肾功能监测)。
【发明内容】
在本发明的很多方面中，涉及可在体内被检测出并可用于许多种医疗操作(medical procedure)(例如肾功能监测)中的吡嗪衍生物。不受具体理论的限制，此处所述吡嗪衍生物可被设计为具有亲水性和/或具有刚性官能度，从而在提供肾功能监测所需要的药物代谢动力学性能时可进行快速肾清除。
本发明的第一方面涉及各自具有一个吡嗪环的吡嗪衍生物。吡嗪环的碳上具有一个结合到其上的取代基，该取代基包括一个选自脲、酰胺、磺酰胺、硫脲、氨基甲酸酯或它们的任意组合的基团。在该吡嗪衍生物中，上述基团中至少一个(occurrence)与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少两个原子。例如，该取代基可包括直接结合到碳上的上述基团之一，只要该取代基还具有至少一个与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少两个原子的上述基团。
对于本发明第一方面的吡嗪衍生物，至少一个所述基团可与吡嗪环中结合了该取代基的碳通过其它合适的原子间隔体(atom spacing)分隔。例如，在一些实施方案中，至少一个上述基团与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少三个原子。在其它实施方案中，至少一个上述基团与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少四个原子。在另外一些其它实施方案中，至少一个上述基团与吡嗪环中与结合了该取代基的碳间隔至少五个原子。在再一些其它实施方案中，至少一个上述基团与吡嗪环中与结合了该取代基的碳间隔至少六个原子。
本发明第一方面的吡嗪衍生物的另一些实施方案中，上述基团中的每个可与吡嗪环中结合了取代基的碳间隔至少两个原子。换句话说，在这些实施方案中，脲、酰胺、磺酰胺、硫脲、氨基甲酸酯或它们的任意组合中没有任何部分处于(该吡嗪环的)结合了取代基的两个碳原子之间。在一些实施方案中，每个所述基团可与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少三个、至少四个、至少五个或甚至至少六个原子。
在第一方面的一些实施方案中，吡嗪环中四个碳各自都具有结合到其上的一个取代基。在所述实施方案中，四个取代基中任意一个的每个上述基团都可与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少两个原子。在其它实施方案中，四个取代基中任意一个的每个上述基团都可与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少三个、至少四个、至少五个或甚至至少六个原子。
在本发明第一方面的吡嗪衍生物的另一些实施方案中，吡嗪环中第一碳具有结合到其上的第一取代基，该取代基包括一个选自脲、酰胺、磺酰胺、硫脲、氨基甲酸酯和它们的任意组合地第一基团。此外，吡嗪环中第二碳具有结合到其上的第二取代基，该取代基包括一个选自脲、酰胺、磺酰胺、硫脲、氨基甲酸酯和它们的任意组合的第二基团。在所述实施方案中，第一基团与吡嗪环中第一碳间隔至少两个原子，并且第二基团与吡嗪环中第二碳间隔至少两个原子。第一基团可与第二基团相同或不同。例如，在第一基团与第二基团相同的情况下，第一基团和第二基团可各自为酰胺。作为另一实例，第一基团和第二基团可各自为脲。在一些实施方案中，结合到吡嗪环中第一碳的第一取代基可与第二取代基相同或不同。
第一碳和第二碳可位于吡嗪环上的任何合适的位置。例如，在一些实施方案中，吡嗪环中第一碳位于吡嗪环中第二碳的对位。在其它实施方案中，吡嗪环中第一碳位于吡嗪环中第二碳的间位。
在具有结合到第一碳的第一取代基和结合到第二碳的第二取代基的实施方案中，第一和第二取代基除了各自包括至少一个上述基团(例如脲、酰胺、磺酰胺、硫脲、氨基甲酸酯和/或它们的任意组合)以外，还可包括许多其它任意合适基团。例如，在一些实施方案中，第一和第二取代基中的至少一个可包括至少一个聚乙二醇(PEG)单元(例如多个PEG单元)。顺便提及，此处“PEG单元”是指CH2CH2O单元。在一些实施方案中，第一和第二取代基各自包括至少一个PEG单元。例如，在一些实施方案中，第一取代基可包括多个PEG单元，并且第二取代基可包括多个PEG单元。
本发明的第二方面涉及吡嗪衍生物，所述各衍生物都包括一个含第一碳、第二碳、第三碳和第四碳的吡嗪环。第一碳具有结合到其上的第一取代基，第二碳具有结合到其上的第二取代基，第三碳具有结合到其上的第三取代基，并且第四碳具有结合到其上的第四取代基。第一、第二、第三和第四取代基各自都包括一个选自脲、酰胺、磺酰胺、硫脲、氨基甲酸酯和它们的任意组合的基团。
关于本发明的第二方面，给定取代基的结构可与该吡嗪衍生物的一个或多个其它取代基相同或不同。例如，在一些实施方案中，第一和第二取代基相同，第三和第四取代基相同但不同于第一和第二取代基。在所述实施方案中，第一和第二碳可位于彼此的对位(这意味着第三和第四碳也将位于彼此的对位)，或者第一和第二碳可位于彼此的间位(这意味着第三和第四碳也将位于彼此的间位)。
在第二方面的吡嗪衍生物的一些实施方案中，第一和第二取代基各自包括一个酰胺。例如，在一些实施方案中，第一、第二、第三和第四取代基各自都包括一个酰胺。
第二方面的吡嗪衍生物的一些实施方案可包括具有至少一个PEG单元的第一、第二、第三和第四取代基中的至少二者。例如，在一些实施方案中，第一和第二取代基各自包括至少一个PEG单元。作为另一实例，第一、第二、第三和第四取代基各自都可包括至少一个PEG单元。
还有本发明的第三方面涉及吡嗪衍生物，所述各衍生物都具有一个吡嗪环。吡嗪环的一个碳具有一个结合到其上的取代基，该取代基包括一个脲基团。此外，该脲基团与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少两个原子。因此，至少在理论上，该取代基可包括直接结合到该吡嗪环中碳的一个脲，只要该取代基还包括至少另外一个脲，该脲与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少两个原子。作为另一实例，一个取代基可包括一个直接结合到该吡嗪环中一个碳上的脲，并且另一个取代基可包括另一个脲，所述另一个脲与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少两个原子。
关于第三方面的吡嗪衍生物，至少一个脲基团可与吡嗪环中结合了该取代基的碳通过其它合适的原子间隔体分隔。例如，在一些实施方案中，至少一个脲基团与吡嗪环中结合了该相应取代基的碳间隔至少三个原子。在其它实施方案中，至少一个脲基团与吡嗪环中结合了该相应取代基的碳间隔至少四个原子。在另外一些其它实施方案中，至少一个脲基团与吡嗪环中结合了该相应取代基的碳间隔至少五个原子。在再一些其它实施方案中，至少一个脲基团与吡嗪环中结合了该相应取代基的碳间隔至少六个原子。
还关于本发明第三方面的吡嗪衍生物，在一些实施方案中，取代基包括多个脲基团，并且各个脲基团与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少两个原子。换句话说，在这些实施方案中，脲基团中没有任何部分处于(该吡嗪环中)结合了取代基的两个碳原子之间。在一些包括多个脲基团的实施方案中，各个脲基团可与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少三个、至少四个、至少五个或甚至至少六个原子。
还关于第三方面，在一些实施方案中，吡嗪环中四个碳各自都具有结合到其上的一个取代基。在这样的实施方案中，四个取代基中任意一个的各个脲基团都可与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少两个原子。在其它实施方案中，四个取代基中任意一个的各个脲都可与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少三个、至少四个、至少五个或甚至至少六个原子。
在第三方面的吡嗪衍生物中，一个或多个所述取代基除包括至少一个脲以外还可包括多个其它任意合适基团。例如，在一些实施方案中，包括脲的取代基也可包括至少一个PEG单元(例如多个PEG单元)。在一些实施方案中，多个(例如两个、三个或四个)取代基各自可包括至少一个PEG单元，所述各取代基各自结合到吡嗪环上的不同碳上。例如，在一些实施方案中，结合到吡嗪环中第一碳的第一取代基可包括一个脲和多个PEG单元，并且结合到吡嗪环中第二碳的第二取代基也可包括一个脲和多个PEG单元。在这些实施方案中，第一和第二碳可位于彼此的间位或对位。
本发明的第四方面涉及吡嗪衍生物，所述各衍生物都具有一个吡嗪环。吡嗪环的一个碳具有一个结合到其上的包括一个酰胺基团的取代基。此外，该酰胺基团与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少两个原子。因此，至少在理论上，该取代基可包括直接结合到该吡嗪环中碳上的一个酰胺，只要该取代基还另外包括至少一个与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少两个原子的酰胺。作为另一实例，一个取代基可包括一个直接结合到该吡嗪环中一个碳上的酰胺，并且另一个取代基可包括另一个与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少两个原子的酰胺。
关于第四方面的吡嗪衍生物，至少一个酰胺基团可与吡嗪环中结合了该取代基的碳通过其它合适的原子间隔体分隔。例如，在一些实施方案中，至少一个酰胺基团与吡嗪环中结合了该相应取代基的碳间隔至少三个原子。在其它实施方案中，至少一个酰胺基团与吡嗪环中结合了该相应取代基的碳间隔至少四个原子。在另外一些其它实施方案中，至少一个酰胺基团与吡嗪环中结合了该相应取代基的碳间隔至少五个原子。在再一些其它实施方案中，至少一个酰胺基团与吡嗪环中结合了该相应取代基的碳间隔至少六个原子。
还关于本发明第四方面的吡嗪衍生物，在一些实施方案中，所述取代基包括多个酰胺基团，并且各个酰胺基团与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少两个原子。换句话说，在这些实施方案中，酰胺基团中没有任何部分处于(该吡嗪环中)结合了取代基的两个碳原子之间。在包括多个酰胺基团的一些实施方案中，每个酰胺基团可与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少三个、至少四个、至少五个或甚至至少六个原子。
还关于第四方面，在一些实施方案中，吡嗪环中四个碳各自都具有一个结合到其上的取代基。在所述实施方案中，四个取代基中任意一个的每个酰胺基团都可与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少两个原子。在其它实施方案中，四个取代基中任意一个的每个酰胺都可与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少三个、至少四个、至少五个或甚至至少六个原子。
在第四方面的吡嗪衍生物中，一个或多个所述取代基除包括至少一个酰胺以外还可包括多个其它任意合适基团。例如，在一些实施方案中，包括酰胺的取代基也可包括至少一个PEG单元(例如多个PEG单元)。在一些实施方案中，多个(例如两个、三个或四个)取代基各自可包括至少一个PEG单元，所述各取代基结合到吡嗪环上的不同碳上。例如，在一些实施方案中，结合到吡嗪环中第一碳的第一取代基可包括酰胺和多个PEG单元，并且结合到吡嗪环中第二碳的第二取代基也可包括酰胺和多个PEG单元。在这些实施方案中，第一和第二碳可位于彼此的间位或对位。
还有本发明的第五方面涉及下式I和II的吡嗪衍生物。
式I式II
关于式I和II，X1和X2各自独立地为-CO2R1、-COR2、-SOR3、-SO2R4、-SO2OR5、-PO3R6R8或-CONR7R9。R1至R7各自独立地为-(CH2)a(CH2CH2O)b(CH2)cNR10CONR11(CH2)d(CH2CH2O)eR20、-(CH2)a(CH2CH2O)b(CH2)cNR12CSNR13(CH2)d(CH2CH2O)eR21、-(CH2)a(CH2CH2O)b(CH2)cCONR14(CH2)d(CH2CH2O)eR22、-(CH2)a(CH2CH2O)b(CH2)cNR15SO2(CH2)d(CH2CH2O)eR23、-(CH2)a(CH2CH2O)b(CH2)cSO2NR16(CH2)d(CH2CH2O)eR24、-(CH2)a(CH2CH2O)b(CH2)cNR17CO(CH2)d(CH2CH2O)eR25、-(CH2)a(CH2CH2O)b(CH2)cNR18CO2(CH2)d(CH2CH2O)eR26、-(CH2)a(CH2CH2O)b(CH2)cOC(O)NR19(CH2)d(CH2CH2O)eR27或它们的任意组合。R8至R19各自独立地为-H或-CH3。R20至R27各自独立地为-H、-CH3、-(CH2)fNR28C(O)NR29(CH2)g(CH2CH2O)hR38、-(CH2)fNR30CSNR31(CH2)g(CH2CH2O)hR39、-(CH2)fC(O)NR32(CH2)g(CH2CH2O)hR40、-(CH2)fS(O)2NR33(CH2)g(CH2CH2O)hR41、-(CH2)fNR34S(O)2(CH2)g(CH2CH2O)hR42、-(CH2)fNR35C(O)(CH2)g(CH2CH2O)hR43、-(CH2)fNR36C(O)O(CH2)g(CH2CH2O)hR44、-(CH2)fOC(O)NR37(CH2)g(CH2CH2O)hR45、-CO(AA)、-CONH(PS)或它们的任意组合。R28至R37各自独立地为-H或-CH3。R38至R45各自独立地为-H、-CH3、-CO(AA)或-CONH(PS)。
还关于以上式I和II的吡嗪衍生物，Y1和Y2各自独立地为-OR46、-SR47、-NR48R49、-N(R50)COR51、-P(R52)3、-P(OR53)3或Z1为单键、-CR54R55、-O、-NR56、-NCOR57、-S、-SO或-SO2。R46至R57各自独立地为-H、-(CH2)cOR68、-CH2(CHOH)cR69、-CH2(CHOH)cCO2H、-(CHCO2H)cCO2H、-(CH2)cNR70R71、-CH[(CH2)fNH2]cCO2H、-CH[(CH2)fNH2]cCH2OH、-CH2(CHNH2)cCH2NR72R73、-(CH2CH2O)eR74、-(CH2)cCO(CH2CH2O)eR75、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kNR58C(O)NR59(CH2)1(CH2CH2O)oR76、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kNR60C(S)NR61(CH2)1(CH2CH2O)oR77、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kC(O)NR62(CH2)1(CH2CH2O)oR78、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kS(O)2NR63(CH2)1(CH2CH2O)oR79、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kNR64S(O)2(CH2)1(CH2CH2O)oR80、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kNR65C(O)(CH2)1(CH2CH2O)oR81、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kNR66C(O)O(CH2)1(CH2CH2O)oR82、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kOC(O)NR67(CH2)1(CH2CH2O)oR83、-(CH2)aSO3H、-(CH2)aSO3-、-(CH2)aOSO3H、-(CH2)aOSO3-、-(CH2)aNHSO3H、-(CH2)aNHSO3-、-(CH2)aPO3H2、-(CH2)aPO3H-、-(CH2)aPO3＝、-(CH2)aOPO3H2、-(CH2)aOPO3H-、-(CH2)aOPO3或它们的任意组合。R58至R67各自独立地为-H或-CH3。R68至R83各自独立地为-H、-CH3、-(CH2)pNR81C(O)NR82(CH2)q(CH2CH2O)sR77、-(CH2)pC(O)NR83(CH2)q(CH2CH2O)sR79、-(CH2)pS(O)2NR84(CH2)q(CH2CH2O)sR81、-(CH2)pNR85S(O)2(CH2)q(CH2CH2O)sR83、-(CH2)pNR86C(O)(CH2)q(CH2CH2O)sR85、-(CH2)pNR86C(O)O(CH2)q(CH2CH2O)sR87、-(CH2)pOC(O)NR88(CH2)q(CH2CH2O)sR89或它们的任意组合。R81至R89各自独立地为-H或-CH3。
(AA)为包括通过肽键连接在一起的一个或多个天然或非天然α-氨基酸的多肽链。此外，(PS)为一种硫酸化或非硫酸化的包括通过糖苷键相连的一个或多个单糖单元的多糖链。
还关于以上式I和I I的吡嗪衍生物，“a”、“d”、“g”、“i”、“l”和“q”各自独立地为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。此外，“c”、“f”、“k”和“p”各自独立地为1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。“b”和“j”各自独立地为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或100。此外，“e”、“h”、“o”和“s”各自独立地为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或100。此外，“m”和“n”各自独立地为1、2或3。
关于第五方面的吡嗪衍生物，在一些实施方案中X1和X2各自独立地可为-CO2R1、-COR2或-CONR7R9。在其它一些实施方案中，X1和X2各自独立地可为-CO2R1或-CONR7R9。
在一些实施方案中Y1和Y2独立地可为-NR48R49或例如，在一些实施方案中Y1和Y2各自为-NR48R49。
在一些实施方案中，Z1可为-O、-NR56、-S、-SO或-SO2。例如，在一些实施方案中，Z1可为-O或-NR56。
在一些实施方案中，R1至R7各自独立地可为-(CH2)aNR10CONR11(CH2)b(CH2CH2O)cR20、-(CH2)aCONR14(CH2)b(CH2CH2O)cR22、-(CH2)aSO2NR15(CH2)b(CH2CH2O)cR23、-(CH2)aSO2NR16(CH2)b(CH2CH2O)cR24、-(CH2)aNR17CO(CH2)b(CH2CH2O)cR25、-(CH2)aNR18CO2(CH2)b(CH2CH2O)cR26或-(CH2)aOC(O)NR19(CH2)b(CH2CH2O)cR27。例如，在一些实施方案中，R1至R6各自可为-(CH2)aNR10CONR11(CH2)b(CH2CH2O)cR20。在其它一些实施方案中，R1至R7各自独立地可为-(CH2)a(CH2CH2O)b(CH2)cNR12CSNR13(CH2)d(CH2CH2O)eR21、-(CH2)a(CH2CH2O)b(CH2)cCONR14(CH2)d(CH2CH2O)eR22、-(CH2)a(CH2CH2O)b(CH2)cNR15SO2(CH2)d(CH2CH2O)eR23、-(CH2)a(CH2CH2O)b(CH2)cSO2NR16(CH2)d(CH2CH2O)eR24、-(CH2)a(CH2CH2O)b(CH2)cNR18CO2(CH2)d(CH2CH2O)eR26或-(CH2)a(CH2CH2O)b(CH2)cOC(O)NR19(CH2)d(CH2CH2O)eR27。
在一些实施方案中，R20至R27各自独立地可为-H、-CH3、-(CH2)fNR30CSNR31(CH2)g(CH2CH2O)hR39、-(CH2)fC(O)NR32(CH2)g(CH2CH2O)hR40、-(CH2)fS(O)2NR33(CH2)g(CH2CH2O)hR41、-(CH2)fNR34S(O)2(CH2)g(CH2CH2O)hR42、-(CH2)fNR36C(O)O(CH2)g(CH2CH2O)hR44、-(CH2)fOC(O)NR37(CH2)g(CH2CH2O)hR45、-CO(AA)或-CONH(PS)。
在一些实施方案中，R38至R45各自独立地可为-H或-CH3。
在一些实施方案中，R46至R57独立地可为-H、-(CH2)cOR68、-CH2(CHOH)cR69、-CH2(CHOH)cCO2H、-(CHCO2H)cCO2H、-(CH2)cNR70R71、-CH[(CH2)fNH2]cCO2H、-CH[(CH2)fNH2]cCH2OH、-CH2(CHNH2)cCH2NR72R73、-(CH2CH2O)eR74、-(CH2)cCO(CH2CH2O)eR75、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kNR58C(O)NR59(CH2)1(CH2CH2O)oR76、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kNR60C(S)NR61(CH2)1(CH2CH2O)oR77、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kC(O)NR62(CH2)1(CH2CH2O)oR78、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kS(O)2NR63(CH2)1(CH2CH2O)oR79、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kNR64S(O)2(CH2)1(CH2CH2O)oR80、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kNR65C(O)(CH2)1(CH2CH2O)oR81、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kNR66C(O)O(CH2)1(CH2CH2O)oR82、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kOC(O)NR67(CH2)1(CH2CH2O)oR83、-(CH2)aSO3H、-(CH2)aSO3-、-(CH2)aOSO3H、-(CH2)aOSO3-、-(CH2)aNHSO3H或-(CH2)aNHSO3-。
如上所述，(AA)为包括通过肽键连接在一起的一个或多个天然或非天然α-氨基酸的多肽链。多肽链(AA)可为同聚多肽链或杂聚多肽链(heteropolypeptide)，并且可具有任何合适的长度。例如，在一些实施方案中，该多肽链可包括1至100个α-氨基酸、1至90个α-氨基酸、1至80个α-氨基酸、1至70个α-氨基酸、1至60个α-氨基酸、1至50个α-氨基酸、1至40个α-氨基酸、1至30个α-氨基酸、1至20个α-氨基酸或甚至1至10个α-氨基酸。在一些实施方案中，该多肽链(AA)的α-氨基酸选自天冬氨酸、天冬酰胺(asparigine)、精氨酸、组氨酸、赖氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、丝氨酸和高丝氨酸。在一些实施方案中，该多肽链(AA)的α-氨基酸选自天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸和高丝氨酸。在一些实施方案中，多肽链(AA)是指单个氨基酸(例如天冬氨酸或丝氨酸)。
如上所述，(PS)为一种硫酸化或非硫酸化的包括通过糖苷键相连的一个或多个单糖单元的多糖链。多糖链(PS)可具有任何合适的长度。例如，在一些实施方案中，多糖链可包括1至100个单糖单元、1至90个单糖单元、1至80个单糖单元、1至70个单糖单元、1至60个单糖单元、1至50个单糖单元、1至40个单糖单元、1至30个单糖单元、1至20个单糖单元或甚至1至10个单糖单元。在一些实施方案中，该多糖链(PS)为由戊糖或己糖单糖单元组成的同多糖链。在其它一些实施方案中，该多糖链(PS)为由戊糖或/和己糖单糖单元组成的杂多糖链。在一些实施方案中，该多糖链(PS)的单糖单元选自葡萄糖、果糖、甘露糖、木糖和核糖。在一些实施方案中，多糖链(PS)是指单个单糖单元(例如葡萄糖或果糖)。
还关于以上式I和I I的吡嗪衍生物，在一些实施方案中，“a”、“d”、“g”、“i”、“l”和“q”各自独立地可为1、2、3、4、5或6。在一些实施方案中“e”、“h”、“o”和“s”各自独立地可为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20。类似地，在一些实施方案中，“b”和“j”各自独立地可为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20。在一些实施方案中，“m”和“n”各自独立地为1或2。
上述吡嗪衍生物中任意一个可具有任何合适的分子量。例如，在一些实施方案中，本发明的吡嗪衍生物可具有不高于约20000的分子量。在其它一些实施方案中，本发明的吡嗪衍生物可具有不高于约15000、14000、13000、12000、11000、10000、9000、8000、7000、6000、5000、4500、4000、3500、3000、2500、2000、1500、1000、900、800、700、600、500、400、300、200或甚至100的分子量。其它一些实施方案可具有高于约20000的分子量。
本发明的第六方面涉及使用本文所述吡嗪衍生物的方法。在所述方法中，将吡嗪衍生物施用于患者并用于医学照相诊断(photodiagnostic)和/或成像步骤(例如评估肾功能)。
本发明的第七方面涉及药物可接受的组合物，所述组合物各自包括本文所公开的一种或多种吡嗪衍生物。本文中短语“药物可接受的”是指这样的一些物质，它们在可靠的医学诊断范围内适于与人类和动物的有关组织接触使用而不产生不适当的毒性、刺激、过敏反应等，并且具有合理的收益/风险比。该第七方面的组合物可包括一种或多种合适的赋形剂，所述赋形剂例如但不限于合适的稀释剂、防腐剂、加溶剂、乳化剂、助剂和/或载体。该方面的组合物的一个实例可包括至少一种式I的吡嗪衍生物和/或至少一种式II的吡嗪衍生物。
本发明的第八方面涉及使用吡嗪衍生物确定肾功能的方法，所述吡嗪衍生物例如上述吡嗪衍生物(例如式I和II的吡嗪衍生物)。在这些方法中，将有效量的吡嗪衍生物施用于患者(例如，如人或动物的哺乳动物受试者)的身体中。顺便提及，此处“有效量”通常是指吡嗪衍生物的量足够分析肾清除速率。患者体内的吡嗪衍生物暴露于可见光和近红外光中的至少一种下。由于该吡嗪衍生物暴露于可见光和/或红外光下，吡嗪衍生物发射出可被合适的检测设备检测出来的光谱能量。这种由吡嗪衍生物发射出来的光谱能量可利用合适的检测装置如侵入性或非侵入性光学探针被检测出来。在此“发射”或类似表述是指由吡嗪衍生物放出和/或发荧光的光谱能量。肾功能可基于检测到的光谱能量来进行确定。例如患者体内所存在吡嗪衍生物的最初量可通过由所检测到(例如在血液中检测到的)的吡嗪衍生物发射出的光的强度来确定。随着吡嗪衍生物由体内清除，所检测到光的强度通常减小。因此，所检测到光强度减小的速率可与患者的肾清除速率相关。该检测可周期性地进行或基本实时性地进行(提供基本连续的肾功能监测)。事实上，本发明的方法使得能够通过检测尚存在于体内的吡嗪衍生物部分的光谱能量强度(指示尚未清除的吡嗪衍生物的量)的变化和所检测到强度变化的速率之一或二者来确定肾功能/肾清除速率。尽管这一方面已在本发明的单一吡嗪衍生物的用途中进行了描述，但应注意的是该方面的一些实施方案包括可含一种或多种本发明所公开吡嗪衍生物的本发明组合物的用途。
本发明的第九方面涉及制备吡嗪衍生物的方法。在该方法中，氨基吡嗪化合物和羰基化合物在还原剂的存在下混合。
在该方法的一些实施方案中，氨基吡嗪化合物为二氨基吡嗪，并且吡嗪衍生物为N，N’-烷基化二氨基吡嗪。
该方法的一些实施方案可包括将氨基吡嗪化合物、羰基化合物和溶剂在还原剂的存在下混合。
在该方法的一些实施方案中，氨基吡嗪化合物和羰基化合物可在约-20℃和约50℃之间的温度下混合。例如，在一些实施方案中，该混合可在约-5℃和约30℃之间的温度下发生。
该方法中所用的羰基化合物可为任何合适的羰基化合物。例如，在一些实施方案中，羰基化合物可具有下式III。
式III
在式III中，R1和R2各自独立地为氢、C1-C10烷基、C5-C20芳烷基、C1-C20羟烷基、C2-C20多羟基烷基、-(CH2)nCO2R3、-(CH2CH2O)mR4或者含1至50个单元的单糖或多糖。
关于式III的R1和R2，m和n可为任何合适的整数。例如，在一些实施方案中，m和n各自独立地为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49或50。在一些实施方案中，m和n各自独立地可为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30。在其它一些实施方案中，m和n独立地可为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20。在再一些其它的实施方案中，m和n独立地可为1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。
关于式III的R1和R2，R3和R4各自独立地为氢、C1-C10烷基、C5-C20芳烷基、C1-C10酰基、C1-C20羟烷基、C2-C20多羟基烷基或者含1至50个单元的单糖或多糖。例如，在一些实施方案中，R3和R4各自独立地为氢、C1-C10烷基、C1-C20羟烷基或C2-C20多羟基烷基。
该方法中所利用的氨基吡嗪化合物可为任何合适的氨基吡嗪化合物。例如，所利用的氨基吡嗪化合物可为以下式IV或V的化合物。
式IV式V
关于以上的式IV和V，X和Y各自独立地为氢、C1-C10烷基、-OR5、-SR6、-NR7R8、-N(R9)COR10、卤代、三卤代烷基、-CN、-NO2、-CO-Z-R11、-SOR12、-SO2R13、-SO2OR14或-PO3R15R16。Z为单键、-O-、-NR17-、-NH(CH2)pNH-、-NH(CH2)pO-、-NH(CH2)pCO-、-NH(CH2)pNHCO-、-NH(CH2)pCONH-、-NH(CH2)pNHCONH-、-NH(CH2)pNHCSNH-或-NH(CH2)pNHCO2-。R5至R17各自独立地为氢、C1-C10烷基、C5-C20芳烷基、C1-C10酰基、C1-C20羟烷基、C2-C20多羟基烷基、-(CH2CH2O)qR18或者含1至50个单元的单糖或多糖。R18为氢、C1-C10烷基、C5-C20芳烷基、C1-C10酰基、C1-C20羟烷基、C2-C20多羟基烷基或者含1至50个单元的单糖或多糖。整数p为0、1、2、3、4、5或6。此外，整数q为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49或50。
在一些上式IV和V的化合物中，X和Y在一些实施方案中各自可为-CN，在其它一些实施方案中各自可为-CO-Z-R11。在包括R11的式IV和V的化合物的实施方案中，一些实施方案的R11可为氢、C1-C10烷基、C1-C20羟烷基或C2-C20多羟基烷基。当X和Y各自为-CO-Z-R11时，Z在一些实施方案中可为-NR17-，在其它一些实施方案中可为-NH(CH2)pNH-，并且在其它一些实施方案中可为-NH(CH2)pCO-。在Z为-NR17-的情况下，一些实施方案的R17可为氢或C1-C10烷基。在Z为NH(CH2)pNH-或-NH(CH2)pCO-的情况下，一些实施方案中整数p可为0、1、2、3或4。
该方法中所利用的还原剂可为任何合适的还原剂。例如，在一些实施方案中，还原剂为甲酸铵、二酰亚胺、Zn/HCl、三乙酰氧基硼氢化钠、硼氢化钠、吡啶/硼烷、氢化铝锂、硼氢化锂、氰基硼氢化钠、钠汞齐、H2/Pd/C、H2/Pt/C、H2/Rh/C、H2/阮内镍(Nickle)或者它们的任意组合。在一些实施方案中，还原剂包括三乙酰氧基硼氢化钠或为三乙酰氧基硼氢化钠。在一些实施方案中，还原剂包括氰基硼氢化钠或为氰基硼氢化钠。
在该方法中利用溶剂的情况下，该溶剂可为任何合适的溶剂，例如水、C1-C8醇、C1-C8醚、C1-C8酯、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙酸、三氟乙酸、二甲亚砜或它们的任意组合。在一些实施方案中，该溶剂可为甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃、二噁烷、甘醇二甲醚(glyme)、二甲基甲酰胺、二甲亚砜或它们的任意组合。
本发明的相关领域涉及利用本文中所述方法制备的吡嗪衍生物。使用本文中所述方法制备的吡嗪衍生物可用于多种合适的方法和步骤(例如医疗操作)中。例如，使用本文中所述方法制备的吡嗪衍生物可用于评估患者(medical patient)的肾功能和/或作为用于制备吡嗪衍生物和/或包含吡嗪衍生物的组合物(例如用于评估患者的肾功能的组合物)的方法中的中间体。
结合以下的说明书、实施例和所附权利要求书，本教导的这些以及其它特征、方面和优点将变得更好理解。
本领域的普通技术人员将理解到下述附图仅为示例说明目的。这些附图不意欲以任何方式对本发明教导的范围进行限制。
【附图说明】
图1.用于评估肾功能的装置的框图。
图2.化合物18(式VI)的清除曲线图。
图3.化合物18与碘酞酸盐标准品的比较。
【具体实施方式】
缩写和定义
为了更容易地理解本发明，本文中所用的大量术语和缩写定义如下：
药物代谢动力学：本文所用的术语“药物代谢动力学”是指一种化合物如何被身体吸收、分布、代谢以及排出。
半衰期：本文所用的术语“半衰期”是指体内一种化合物的量降低一半所需要的时间。
清除速率：本文所用的术语“清除速率”描述了一种化合物由身体排出的效率。
一、一个和该：本文所用的词语“一”、“一个”和“该”意欲表示存在一个或多个该词语后引出的某物。
包括、包含和具有：本文所用的术语“包括”、“包含”以及“具有”意欲为包含性的并且表示除了提及之物之外可能还存在另外的事物(例如取代基、基团、元素、步骤等)。
吡嗪衍生物、使用吡嗪衍生物的方法以及制备吡嗪衍生物
本发明提供可在体内被检测出来并用于大量临床操作的化合物，所述临床操作包括肾功能监测。所述化合物可为具有这样一个吡嗪环的吡嗪衍生物，该吡嗪环可具有一个结合到该吡嗪环中碳上的取代基。所述吡嗪环的碳可具有一个结合到其上的取代基，该取代基包括一个选自脲、酰胺、磺酰胺、硫脲、氨基甲酸酯或它们的任意组合的基团。不受具体理论的限制，本发明的吡嗪衍生物被设计为亲水性的和/或具有刚性官能度(rigid functionality)，从而使得在提供用于监测肾功能的药物代谢动力学性能的同时可进行快速肾清除。本领域技术人员将认识到本文还考虑到其它用途。例如，本发明的吡嗪衍生物可根据专利申请PCT/US 2006/039732中提供的方法使用，该专利申请全文以引用的方式纳入本文中。
在电磁波谱的可见光区、NIR区和/或长波长(UV-A，＞300nm)区中的吸收、发射和/或散射的分子可用于光学测量。与荧光现象相关的高敏感性使其能够定量而无放射性或电离辐射的负面效果。下面通式A和B的吡嗪衍生物为少数几类具有可用于生物医学光学的光物理特性的小分子之一。
A B
这些化合物具有低分子量荧光支架体系，其在电磁波谱的黄至红区域中具有令人惊奇地明亮的发射。具体而言，在2，5位含有给电子基团(EDG)和在3，6位含有吸电子基团(EWG)的吡嗪衍生物A表现出在可见光区中吸收和发射并具有大的斯托克斯位移(Stokes shift)。[15-18]这些性能使得它们在将分子调整至想要的波长和将多种取代基引入以改善清除特性这两方面中都具有灵活性。
所设计的用于肾监测的分子必须通过肾从体内排出。亲水性、阴离子物质通常可由肾排泄出来。[19]肾清除通常通过以下两种途径进行：肾小球滤过和肾小管分泌。肾小管分泌的特征为一种主动转运过程，并且通过这种途径清除的物质在大小、电荷和亲油性方面表现出特别的特性。经过肾的大部分物质通过肾小球(肾的马尔皮基小体中小的毛细管缠绕基团)而滤去。一般而言，具有高亲水性且小(肌酸酐，分子量＝133)至适度大小(菊粉，分子量～5500)的分子通过肾小球滤过而从体循环中被快速清除。
除了这些特性外，理想的GFR药剂应不被肾小管重吸收也不被分泌，具有可忽略的与血浆蛋白的结合并具有极低的毒性。满足所有这些要求的光学探针在光物理特性以及化合物的分子大小和亲水性之间寻求平衡。
为了达到这些目标，可将聚乙二醇(PEG)单元纳入吡嗪核。如本文所述，“PEG单元”表示CH2CH2O单元。PEG单元通常为高可溶性的乙二醇寡聚体和聚合物的组分。此外，它们往往具有高生物相容性、非免疫原性且无毒。PEG聚合物已被主要用于修饰治疗性蛋白以提高其体内药物代谢动力学性能。PEG聚合物通常具有高分子量(20-500kDal)，并且可为支链的或直链的。已知聚乙二醇化显著提高了结合药物化合物的表观大小(Stokes-Einstein半径或流体力学体积)。对于一些治疗性蛋白，已显示结合物的极大的流体力学体积减慢了肾清除速率并延长了药物代谢动力学半衰期。Ikada已研究了PEG聚合物在静脉注射后的生物分布，发现随着PEG分子量由6000增加到190000，其在循环中终末半衰期由18分钟延长至1天。[21]该范围的下端对于肾功能药剂而言为可接受的。已知具有较低分子量的PEG聚合物(至少＜6000)可通过肾小球被过滤出来并不被肾小管重吸收。[21]
另外，在PEG单元之间插入刚性化(rigidifying)官能团可进一步改善肾监测药剂的药物代谢动力学性能。这些刚性化基团包括脲、酰胺、磺酰胺、硫脲、氨基甲酸酯或它们的任意组合。所述基团为良好的氢键供体和受体，并且具有部分双键特征，双键限制其周围的自由转动并使官能团位于平面内。不受具体理论的限制，认为这些刚性基团通过提高所得到的吡嗪衍生物的表观体积并调节其聚集情况而改善了肾药剂的药物代谢动力学性能。
在本发明的一个方面中，吡嗪衍生物可具有脲、酰胺、磺酰胺、硫脲、氨基甲酸酯或它们的任意组合中的至少一个。这“个”基团与吡嗪环上结合了取代基的碳通常间隔至少两个原子。例如，该取代基可包括直接结合到碳上的一个上述基团，只要该取代基还具有至少一个与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少两个原子的上述基团。
脲、酰胺、磺酰胺、硫脲、氨基甲酸酯或它们的任意组可与吡嗪环中结合了该取代基的碳通过其它合适的原子间隔体分隔。例如，至少一个所述取代基基团可与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少三个原子。在其它实施方案中，至少一个上述基团可与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少四个原子。在另外一些其它实施方案中，至少一个上述基团可与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少五个原子。在其它实施方案中，至少一个上述基团可与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少六个原子。
在一些实施方案中，每个任意所列基团可与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少两个原子。换句话说，在这些实施方案中，脲、酰胺、磺酰胺、硫脲、氨基甲酸酯或它们的任意组合中没有任何部分处于该吡嗪环中结合了取代基的两个碳原子之间。在这些实施方案中的一些中，每个所述基团可与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少三个、至少四个、至少五个或至少六个原子。
在一些实施方案中，吡嗪环中四个碳各自都具有结合到其上的一个取代基。在所述实施方案中，作为四个取代基中的一个或多个的组成部分的任意一个所列基团都可与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少两个原子。在其它实施方案中，四个取代基中任意一个的各个上述基团都可与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少三个、至少四个、至少五个或甚至至少六个原子。
在一些实施方案中，吡嗪环中第一碳具有结合到其上的第一取代基，该取代基包括一个选自脲、酰胺、磺酰胺、硫脲、氨基甲酸酯和它们的任意组合的第一基团。此外，吡嗪环中第二碳具有结合到其上的第二取代基，该取代基包括一个选自脲、酰胺、磺酰胺、硫脲、氨基甲酸酯和它们的任意组合的第二基团。在所述实施方案中，第一基团与吡嗪环中第一碳间隔至少两个原子，并且第二基团与吡嗪环中第二碳间隔至少两个原子。第一基团可与第二基团相同或不同。例如，在第一基团与第二基团相同的情况下，第一基团和第二基团可各自为酰胺。作为另一实例，第一基团和第二基团可各自为脲。在一些实施方案中，结合到吡嗪环中第一碳的第一取代基可与第二取代基相同或不同。第一碳和第二碳可位于吡嗪环上的任何合适的位置。例如，在一些实施方案中，吡嗪环中第一碳位于吡嗪环中第二碳的对位。在其它实施方案中，吡嗪环中第一碳位于吡嗪环中第二碳的间位。
在第一取代基结合到吡嗪环中第一碳上且第二取代基结合到吡嗪环中第二碳上的实施方案中，第一和第二取代基除了各自包括至少一个上述基团(例如脲、酰胺、磺酰胺、硫脲、氨基甲酸酯和/或它们的任意组合)以外还可包括多个其它合适的任意基团。例如，在一些实施方案中，第一和第二取代基中至少一个可包括至少一个PEG单元(例如多个PEG单元)。在一些实施方案中，第一和第二取代基各自包括至少一个PEG单元。例如，第一取代基可包括多个PEG单元，并且第二取代基也可包括多个PEG单元。
本发明的另一方面涉及吡嗪衍生物，所述各衍生物都包括一个含第一碳、第二碳、第三碳和第四碳的吡嗪环。第一碳具有结合到其上的第一取代基，第二碳具有结合到其上的第二取代基，第三碳具有结合到其上的第三取代基，第四碳具有结合到其上的第四取代基。第一、第二、第三和第四取代基各自都包括一个脲、酰胺、磺酰胺、硫脲、氨基甲酸酯或它们的任意组合。
在一些实施方案中，给定取代基的结构可与该吡嗪衍生物的一个或多个其它取代基相同或不同。例如，在一些实施方案中，第一和第二取代基相同，第三和第四取代基相同但不同于第一和第二取代基。在所述实施方案中，第一碳和第二碳可位于彼此的对位(这意味着第三和第四碳也将位于彼此的对位)，或者第一和第二碳可位于彼此的间位(这意味着第三和第四碳也将位于彼此的间位)。
在一些实施方案中，第一取代基和第二取代基各自包括一个酰胺。例如，第一、第二、第三和第四取代基各自都包括一个酰胺。
所述吡嗪衍生物可包括具有至少一个PEG单元的第一、第二、第三和第四取代基中的至少二者。例如，第一和第二取代基各自可包括至少一个PEG单元(例如多个PEG单元)。作为另一实例，第一、第二、第三和第四取代基各自都可包括至少一个PEG单元(例如多个PEG单元)。
在本发明的再一方面中，吡嗪衍生物可具有这样一个吡嗪环，其中吡嗪环的碳具有一个结合到其上的取代基，该取代基包括一个脲基团。该脲基团与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少两个原子。例如，该取代基可包括一个直接结合到该吡嗪环中碳上的脲，只要该取代基还包括至少一个另外的与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少两个原子的脲。作为另一实例，一个取代基可包括一个直接结合到该吡嗪环中一个碳的脲，并且另一个取代基可包括另一个与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少两个原子的脲。
在多种实施方案中，至少一个脲基团可与吡嗪环中结合了该取代基的碳通过其它合适的原子间隔体分隔。例如，在一些实施方案中，至少一个脲基团与吡嗪环中结合了该相应取代基的碳间隔至少三个原子。在其它实施方案中，至少一个脲基团与吡嗪环中结合了该相应取代基的碳间隔至少四个原子。在另外一些其它实施方案中，至少一个脲基团与吡嗪环中结合了该相应取代基的碳间隔至少五个原子。在再一些其它实施方案中，至少一个脲基团与吡嗪环中结合了该相应取代基的碳间隔至少六个原子。
在一些实施方案中，所述取代基包括多个脲基团，并且每个脲基团与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少两个原子。换句话说，在这些实施方案中，脲基团中没有任何部分处于(该吡嗪环中)结合了该取代基的两个碳原子之间。在一些包括多个脲基团的实施方案中，各个脲基团可与吡嗪环中结合了取代基的碳间隔至少三个、至少四个、至少五个或甚至至少六个原子。
在一些实施方案中，吡嗪环中四个碳各自都具有结合到其上的一个取代基。在这些实施方案中，四个取代基中任意一个的每个脲基团都可与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少两个原子。在其它实施方案中，四个取代基中任意一个的每个脲都可与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少三个、至少四个、至少五个或甚至至少六个原子。
在多种实施方案中，一个或多个所述取代基除了包括至少一个脲以外还可包括许多任意的其它合适基团。例如，在一些实施方案中，包括脲的取代基也可包括至少一个PEG单元(例如多个PEG单元)。在一些实施方案中，多个(例如两个、三个或四个)取代基各自可包括至少一个PEG单元，所述各取代基结合到吡嗪环的不同碳上。例如，在一些实施方案中，结合到吡嗪环中第一碳的第一取代基可包括一个脲和多个PEG单元，并且结合到吡嗪环中第二碳的第二取代基也可包括一个脲和多个PEG单元。在所述实施方案中，第一和第二碳可位于彼此的间位或对位。在其它一些实施方案中，结合到吡嗪环中第一碳的第一取代基可包括一个脲和多个PEG单元，并且结合到吡嗪环中第二碳的第二取代基可不包括脲但包括一个或多个PEG单元。
在本发明的又一方面中，吡嗪环的一个碳具有一个结合到其上的包括一个酰胺基团的取代基。该酰胺基团与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少两个原子。所以，例如，该取代基可包括直接结合到该吡嗪环中碳上的一个酰胺，只要该取代基还包括至少一个与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少两个原子其它酰胺。作为另一实例，一个取代基可包括一个直接结合到该吡嗪环中一个碳的酰胺，并且另一个取代基可包括另一个与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少两个原子的酰胺。
在多种实施方案中，至少一个酰胺基团可与吡嗪环中结合了该取代基的碳通过其它合适的原子间隔物分隔。例如，至少一个酰胺基团与吡嗪环中结合了该相应取代基的碳间隔至少三个原子。在其它实施方案中，至少一个酰胺基团与吡嗪环中结合了该相应取代基的碳间隔至少四个原子。在另外一些其它实施方案中，至少一个酰胺基团与吡嗪环中结合了该相应取代基的碳间隔至少五个原子。在其它一些实施方案中，至少一个酰胺基团与吡嗪环中结合了该相应取代基的碳间隔至少六个原子。
在一些实施方案中，所述取代基包括多个酰胺基团，并且各个酰胺基团与吡嗪环中结合了取代基的碳间隔至少两个原子。换句话说，在这些实施方案中，酰胺基团中没有任何部分处于(该吡嗪环中)结合了取代基的两个碳原子之间。在一些包括多个酰胺基团的取代基中，各个酰胺基团可与吡嗪环中结合了取代基的碳间隔至少三个、至少四个、至少五个或甚至至少六个原子。
在一些实施方案中，吡嗪环中四个碳各自都具有结合到其上的一个取代基。在所述实施方案中，四个取代基中任意一个的各个酰胺基团都可与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少两个原子。在其它实施方案中，四个取代基中任意一个的各个酰胺都可与吡嗪环中结合了该取代基的碳间隔至少三个、至少四个、至少五个或甚至至少六个原子。
一个或多个所述取代基除了包括至少一个酰胺以外还可包括多个其它任意的合适基团。例如，在一些实施方案中，包括酰胺的取代基也可包括至少一个PEG单元(例如多个PEG单元)。在一些实施方案中，多个(例如两个、三个或四个)取代基各自可包括至少一个PEG单元，所述各取代基结合到吡嗪环的不同碳上。例如，在一些实施方案中，结合到吡嗪环中第一碳的第一取代基可包括一个酰胺和多个PEG单元，并且结合到吡嗪环中第二碳的第二取代基也可包括一个酰胺和多个PEG单元。在所述实施方案中，第一和第二碳可位于彼此的间位或对位。在其它一些实施方案中，结合到吡嗪环中第一碳的第一取代基可包括一个酰胺和多个PEG单元，并且结合到吡嗪环中第二碳的第二取代基可不包括酰胺但包括一个或多个PEG单元。
本发明的另一方面涉及下式I和II的吡嗪衍生物。
式I式II
关于式I和II，X1和X2各自独立地可为-CO2R1、-COR2、-SOR3、-SO2R4、-SO2OR5、-PO3R6R8或-CONR7R9。R1至R7各自独立地可为-(CH2)a(CH2CH2O)b(CH2)cNR10CONR11(CH2)d(CH2CH2O)eR20、-(CH2)a(CH2CH2O)b(CH2)cNR12CSNR13(CH2)d(CH2CH2O)eR21、-(CH2)a(CH2CH2O)b(CH2)cCONR14(CH2)d(CH2CH2O)eR22、-(CH2)a(CH2CH2O)b(CH2)cNR15SO2(CH2)d(CH2CH2O)eR23、-(CH2)a(CH2CH2O)b(CH2)cSO2NR16(CH2)d(CH2CH2O)eR24、-(CH2)a(CH2CH2O)b(CH2)cNR17CO(CH2)d(CH2CH2O)eR25、-(CH2)a(CH2CH2O)b(CH2)cNR18CO2(CH2)d(CH2CH2O)eR26、-(CH2)a(CH2CH2O)b(CH2)cOC(O)NR19(CH2)d(CH2CH2O)eR27或它们的任意组合。R8至R19各自独立地可为-H或-CH3。R20至R27各自独立地可为-H、-CH3、-(CH2)fNR28C(O)NR29(CH2)g(CH2CH2O)hR38、-(CH2)fNR30CSNR31(CH2)g(CH2CH2O)hR39、-(CH2)fC(O)NR32(CH2)g(CH2CH2O)hR40、-(CH2)fS(O)2NR33(CH2)g(CH2CH2O)hR41、-(CH2)fNR34S(O)2(CH2)g(CH2CH2O)hR42、-(CH2)fNR35C(O)(CH2)g(CH2CH2O)hR43、-(CH2)fNR36C(O)O(CH2)g(CH2CH2O)hR44、-(CH2)fOC(O)NR37(CH2)g(CH2CH2O)hR45、-CO(AA)、-CONH(PS)或它们的任意组合。R28至R37各自独立地可为-H或-CH3。R38至R45各自独立地可为-H、-CH3、-CO(AA)或-CONH(PS)。
还关于以上式I和II的吡嗪衍生物，Y1和Y2各自独立地可为-OR46、-SR47、-NR48R49、-N(R50)COR51、-P(R52)3、-P(OR53)3或Z1可为单键、-CR54R55、-O、-NR56、-NCOR57、-S、-SO或-SO2。R46至R57各自独立地可为-H、-(CH2)cOR68、-CH2(CHOH)cR69、-CH2(CHOH)cCO2H、-(CHCO2H)cCO2H、-(CH2)cNR70R71、-CH[(CH2)fNH2]cCO2H、-CH[(CH2)fNH2]cCH2OH、-CH2(CHNH2)cCH2NR72R73、-(CH2CH2O)eR74、-(CH2)cCO(CH2CH2O)eR75、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kNR58C(O)NR59(CH2)1(CH2CH2O)oR76、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kNR60C(S)NR61(CH2)1(CH2CH2O)oR77、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kC(O)NR62(CH2)1(CH2CH2O)oR78、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kS(O)2NR63(CH2)1(CH2CH2O)oR79、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kNR64S(O)2(CH2)1(CH2CH2O)oR80、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kNR65C(O)(CH2)1(CH2CH2O)oR81、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kNR66C(O)O(CH2)1(CH2CH2O)oR82、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kOC(O)NR67(CH2)1(CH2CH2O)oR83、-(CH2)aSO3H、-(CH2)aSO3-、-(CH2)aOSO3H、-(CH2)aOSO3-、-(CH2)aNHSO3H、-(CH2)aNHSO3-、-(CH2)aPO3H2、-(CH2)aPO3H-、-(CH2)aPO3＝、-(CH2)aOPO3H2、-(CH2)aOPO3H-、-(CH2)aOPO3或它们的任意组合。R58至R67各自独立地可为-H或-CH3。R68至R83各自独立地可为-H、-CH3、-(CH2)pNR81C(O)NR82(CH2)q(CH2CH2O)sR77、-(CH2)pC(O)NR83(CH2)q(CH2CH2O)sR79、-(CH2)pS(O)2NR84(CH2)q(CH2CH2O)sR81、-(CH2)pNR85S(O)2(CH2)q(CH2CH2O)sR83、-(CH2)pNR86C(O)(CH2)q(CH2CH2O)sR85、-(CH2)pNR86C(O)O(CH2)q(CH2CH2O)sR87、-(CH2)pOC(O)NR88(CH2)q(CH2CH2O)sR89或它们的任意组合。R81至R89各自独立地可为-H或-CH3。
(AA)为包括通过肽键连接在一起的一个或多个天然或非天然α-氨基酸的多肽链。(PS)为一种硫酸化或非硫酸化的包括通过糖苷键相连的一个或多个单糖单元的多糖链。
还关于式I和II的吡嗪衍生物，“a”、“d”、“g”、“i”、“l”和“q”各自独立地可为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。此外，“c”、“f”、“k”和“p”各自独立地可为1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。“b”和“j”各自独立地可为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或100。此外，“e”、“h”、“o”和“s”各自独立地可为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或100。此外，“m”和“n”各自独立地可为1、2或3。
关于第五实施方案的吡嗪衍生物，在一些实施方案中X1和X2各自独立地可为-CO2R1、-COR2或-CONR7R9。在其它一些实施方案中，X1和X2各自独立地可为-CO2R1或-CONR7R9。
在一些实施方案中Y1和Y2独立地可为-NR48R49或例如，在一些实施方案中，Y1和Y2各自可为-NR48R49。
在一些实施方案中，Z1可为-O、-NR56、-S、-SO或-SO2。例如，在一些实施方案中，Z1可为-O或-NR56。
在一些实施方案中，R1至R7各自独立地可为-(CH2)aNR10CONR11(CH2)b(CH2CH2O)cR20、-(CH2)aCONR14(CH2)b(CH2CH2O)cR22、-(CH2)aSO2NR15(CH2)b(CH2CH2O)cR23、-(CH2)aSO2NR16(CH2)b(CH2CH2O)cR24、-(CH2)aNR17CO(CH2)b(CH2CH2O)cR25、-(CH2)aNR18CO2(CH2)b(CH2CH2O)cR26或-(CH2)aOC(O)NR19(CH2)b(CH2CH2O)cR27。例如，在一些实施方案中，R1至R6各自可为-(CH2)aNR10CONR11(CH2)b(CH2CH2O)cR20。在其它一些实施方案中，R1至R7各自独立地可为-(CH2)a(CH2CH2O)b(CH2)cNR12CSNR13(CH2)d(CH2CH2O)eR21、-(CH2)a(CH2CH2O)b(CH2)cCONR14(CH2)d(CH2CH2O)eR22、-(CH2)a(CH2CH2O)b(CH2)cNR15SO2(CH2)d(CH2CH2O)eR23、-(CH2)a(CH2CH2O)b(CH2)cSO2NR16(CH2)d(CH2CH2O)eR24、-(CH2)a(CH2CH2O)b(CH2)cNR18CO2(CH2)d(CH2CH2O)eR26或-(CH2)a(CH2CH2O)b(CH2)cOC(O)NR19(CH2)d(CH2CH2O)eR27。
在一些实施方案中，R20至R27各自独立地可为-H、-CH3、-(CH2)fNR30CSNR31(CH2)g(CH2CH2O)hR39、-(CH2)fC(O)NR32(CH2)g(CH2CH2O)hR40、-(CH2)fS(O)2NR33(CH2)g(CH2CH2O)hR41、-(CH2)fNR34S(O)2(CH2)g(CH2CH2O)hR42、-(CH2)fNR36C(O)O(CH2)g(CH2CH2O)hR44、-(CH2)fOC(O)NR37(CH2)g(CH2CH2O)hR45、-CO(AA)或-CONH(PS)。
在一些实施方案中，R38至R45各自独立地可为-H或-CH3。
在一些实施方案中，R46至R57独立地可为-H、-(CH2)cOR68、-CH2(CHOH)cR69、-CH2(CHOH)cCO2H、-(CHCO2H)cCO2H、-(CH2)cNR70R71、-CH[(CH2)fNH2]cCO2H、-CH[(CH2)fNH2]cCH2OH、-CH2(CHNH2)cCH2NR72R73、-(CH2CH2O)eR74、-(CH2)cCO(CH2CH2O)eR75、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kNR58C(O)NR59(CH2)1(CH2CH2O)oR76、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kNR60C(S)NR61(CH2)1(CH2CH2O)oR77、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kC(O)NR62(CH2)1(CH2CH2O)oR78、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kS(O)2NR63(CH2)1(CH2CH2O)oR79、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kNR64S(O)2(CH2)1(CH2CH2O)oR80、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kNR65C(O)(CH2)1(CH2CH2O)oR81、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kNR66C(O)O(CH2)1(CH2CH2O)oR82、-(CH2)i(CH2CH2O)j(CH2)kOC(O)NR67(CH2)1(CH2CH2O)oR83、-(CH2)aSO3H、-(CH2)aSO3-、-(CH2)aOSO3H、-(CH2)aOSO3-、-(CH2)aNHSO3H或-(CH2)aNHSO3-。
如上所述，(AA)为包括通过肽键连接在一起的一个或多个天然或非天然α-氨基酸的多肽链。多肽链(AA)可为同聚多肽链或杂聚多肽链，并且可具有任何合适的长度。例如，在一些实施方案中，该多肽链可包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或100个α-氨基酸、1至90个α-氨基酸、1至80个α-氨基酸、1至70个α-氨基酸、1至60个α-氨基酸、1至50个α-氨基酸、1至40个α-氨基酸、1至30个α-氨基酸、1至20个α-氨基酸或甚至1至10个α-氨基酸。在一些实施方案中，该多肽链(AA)的α-氨基酸选自天冬氨酸、天冬酰胺、精氨酸、组氨酸、赖氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、丝氨酸和高丝氨酸。在一些实施方案中，该多肽链(AA)的α-氨基酸选自天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸和高丝氨酸。在一些实施方案中，多肽链(AA)是指单个氨基酸(例如天冬氨酸或丝氨酸)。
如上所述，(PS)为一种硫酸化或非硫酸化的包括通过糖苷键相连的一个或多个单糖单元的多糖链。多糖链(PS)可具有任何合适的长度。例如，在一些实施方案中，多糖链可包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或100个单糖单元、1至90个单糖单元、1至80个单糖单元、1至70个单糖单元、1至60个单糖单元、1至50个单糖单元、1至40个单糖单元、1至30个单糖单元、1至20个单糖单元或甚至1至10个单糖单元。在一些实施方案中，该多糖链(PS)为由戊糖或己糖单糖单元组成的同多糖链。在其它一些实施方案中，该多糖链(PS)为由戊糖或/和己糖单糖单元组成的杂多糖链。在一些实施方案中，该多糖链(PS)的单糖单元选自葡萄糖、果糖、甘露糖、木糖和核糖。在一些实施方案中，多糖链(PS)是指单个单糖单元(例如葡萄糖或果糖)。
还关于式I和II的吡嗪衍生物，在一些实施方案中，“a”、“d”、“g”、“i”、“l”和“q”各自独立地可为1、2、3、4、5或6。在一些实施方案中“e”、“h”、“o”和“s”各自独立地可为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20。类似地，在一些实施方案中，“b”和“j”各自独立地可为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20。在一些实施方案中，“m”和“n”各自独立地可为1或2。
上述吡嗪衍生物中任意一个可具有任何合适的分子量。例如，在一些实施方案中，本发明的吡嗪衍生物可具有不高于约20000的分子量。在其它一些实施方案中，本发明的吡嗪衍生物可具有不高于约15000、14000、13000、12000、11000、10000、9000、8000、7000、6000、5000、4500、4000、3500、3000、2500、2000、1500、1000、900、800、700、600、500、400、300、200或甚至100的分子量。其它一些实施方案可具有高于约20000的分子量。
本发明的另一方面涉及使用本文所述吡嗪衍生物的方法。在所述方法中，将吡嗪衍生物施用于患者并用于医学照相诊断和/或成像步骤(例如评估肾功能)。
根据用于评估体细胞生理功能的一种试验方案，将有效量的本文所述吡嗪衍生物给药至患者体内。给药至患者的吡嗪衍生物的合适剂量可由本领域普通技术人员容易地确定，并且可根据所考虑的临床操作而变化(例如在约1纳摩尔至约100微摩尔之间变化)。可以多种合适方式中的任一种将该吡嗪衍生物给药至患者，所述多种合适的方式包括但不限于：(1)静脉内、腹膜内或皮下注射或注入；(2)口服；(3)穿过皮肤的经皮吸收；以及(4)吸入。
本发明的吡嗪衍生物可以溶于本领域已知的大部分药物可接受的静脉注射用载体的溶液的形式给药。本领域技术人员熟知的药物可接受的载体包括但不限于0.01-0.1M磷酸盐缓冲液或0.8％盐水。此外，药物可接受的载体可为水性或非水性溶液、悬浮液、乳液或它们的合适组合。非水性溶剂的实例为丙二醇、聚乙二醇、植物油如橄榄油以及可注射的有机酯如油酸乙酯。水性载体的实例为水、醇/水溶液、乳液或悬浮液，包括盐水和缓冲介质。示例性的肠胃外载体包括氯化钠溶液、林格氏葡萄糖溶液(Ringer’s dextrose)、葡萄糖和氯化钠、乳酸林格氏溶液或不挥发性油。示例性静脉载体包括流体和营养素补充剂、电解质补充剂如基于林格氏葡萄糖溶液的那些补充剂、以及类似物。可存在防腐剂和其它添加剂，例如抗微生物剂和抗氧化剂、collating剂、惰性气体和类似物。
合适的稀释剂、防腐剂、加溶剂、乳化剂、助剂和/或载体也为合适的赋形剂。所述组合物往往为液体或者冻干的或以其它方式干燥的制剂，并包括具有各种缓冲内含物(例如Tris-HCl、乙酸盐、磷酸盐)、pH和离子强度的稀释剂、用于阻止表面吸收的添加剂诸如白蛋白或明胶、洗涤剂(例如吐温20、吐温80、Pluronic F68、胆汁酸盐)、加溶剂(例如甘油、聚丙三醇(polyethylene glycerol))、抗氧化剂(例如抗坏血酸、偏亚硫酸钠)、防腐剂(例如硫柳汞、苄醇、对羟基苯甲酸酯)、填充物质或张度调节剂(例如乳糖、甘露醇)、与金属离子的络合物，或者将这些物质纳入聚合物颗粒制剂之内或之上或者纳入到脂质体、微乳剂、微粒、单层囊泡或多层囊泡、血影或球浆体之上，所述聚合物例如聚乳酸、聚乙醇酸、水凝胶等。所述组合物很可能会影响物理状态、溶解度、稳定性、体内释放的速率和/或体内清除的速率。
还是关于上述使用方法，将吡嗪衍生物暴露于可见光和/或近红外光下。该吡嗪衍生物于光下的暴露可在任何适合的时间发生，但优选在吡嗪衍生物位于体内时发生。由于该吡嗪衍生物暴露于可见光和/或红外光下，其发射出可被合适的检测设备检测出来的光谱能量(例如可见光和/或近红外光)。由吡嗪衍生物发射出来的光谱能量往往可具有比该吡嗪衍生物所暴露的光的波长范围更大的波长范围。例如，如果给定的吡嗪衍生物吸收约700nm的光，则该吡嗪衍生物可发出约745nm的光。
吡嗪衍生物(或更具体而言，由其所发射的光)的检测可通过本领域已知的光学荧光、吸光度和/或光散射方法完成。在一个实施方案中，对该发射光谱能量的检测的特征可为采集发射光谱能量和产生表示所采集光谱能量的电信号。用以检测来自存在于体内的给定吡嗪衍生物的光谱能量的装置可设计为仅检测选定波长(或波长范围)，并且/或者可包括一种或多种合适的滤光器。多种导管、内窥镜、耳夹、护腕、头带、表面线圈、试验指(finger probe)和类似物可用于将吡嗪衍生物暴露于光和/或用于探测由其所发射出的光。[22]该光谱能量的检测可一次或多次间歇地完成或者可基本连续地完成。
患者的肾功能可基于所检测到的光谱能量而确定。这可通过使用指示所检测到的光谱能量的数据和产生指示体内吡嗪衍生物的清除速率的强度/时间图像而完成。该图像可与生理条件或病理状态相关。例如，可将患者的清除图像和/或清除速率与已知清除图像和/或速率相比从而评估患者的肾功能并诊断患者的生理条件。对于分析体液中吡嗪衍生物的存在情况，浓度/时间曲线可使用合适的微处理器生成并分析(优选实时)以诊断肾功能。
生理功能可通过以下方式评估：(1)比较正常细胞和受损细胞从血液中移除本发明的吡嗪衍生物的方式的差异；(2)测量本发明吡嗪衍生物在器官或组织中的速率或累积；和/或(3)获得结合了本发明吡嗪衍生物的器官或组织的断层成像。例如，血池清除速率可由便于使用的表面毛细血管——如耳垂或手指中发现的那些表面毛细血管——非侵入性地测量，或者可使用合适的仪器如血管内导管进行侵入性测量。在所感兴趣的细胞内的本发明吡嗪衍生物的累积可以类似的方式评估。
特别地，经改良的肺动脉导管也可用于测量由本发明吡嗪衍生物发射出的光谱能量。[23]相对于目前的仅测量血管内压、心输出量和血流的其它衍生量度的肺动脉导管而言，肺导管检测由本发明吡嗪衍生物发射出来的光谱能量的能力是显著的进步。传统上，危重病人的管理仅使用上述参数，并且对他们的治疗往往取决于用于评估肾功能的间歇血液取样和试验。这些常规参数提供了不连续的数据并且往往在很多患者身上产生误判。
标准肺动脉导管的改良仅需要使其光纤传感器具有波长特异性即可。目前已存在使用用于测量混合静脉血氧饱和度的光纤传感技术的导管。在一种特征中，可以说经改良的肺动脉导管将具有波长特异性的光传感器纳入到标准肺动脉导管的尖端中。该具有波长特异性的光传感器可用于监测所设计的光学可检测化学体的肾功能-特异性消除，所述化学体如本发明的吡嗪衍生物。因此，通过类似于染料稀释曲线的方法，实时肾功能可通过光学检测的化合物的消失/清除情况来监测。
本发明的还有另一方面涉及药物可接受的组合物，所述各组合物包括本文所公开的一种或多种吡嗪衍生物。本文中短语“药物可接受的”是指这样的一些物质，它们在可靠的医学诊断范围内适于与人类和动物的有关组织接触使用而不产生不适当的毒性、刺激、过敏反应等，并且具有合理的收益/风险比。本发明的这些组合物可包括一种或多种合适的赋形剂，所述赋形剂例如但不限于合适的稀释剂、防腐剂、加溶剂、乳化剂、助剂和/或载体。本发明组合物的一个实例可包括至少一种式I的吡嗪衍生物和/或至少一种式II的吡嗪衍生物。
本发明的另一方面涉及使用吡嗪衍生物确定肾功能的方法，所述吡嗪衍生物例如上述吡嗪衍生物(例如式I和II的吡嗪衍生物)。在这些方法中，将有效量的吡嗪衍生物施用于患者(例如，如人或动物的哺乳动物受试者)的体内。顺便提及，此处“有效量”通常是指足够进行肾清除速率分析的吡嗪衍生物的量。患者体内的吡嗪衍生物暴露于可见光和近红外光中的至少一种。由于该吡嗪衍生物暴露于可见光和/或红外光下，其发射出可被合适的检测设备检测出来的光谱能量。这种由吡嗪衍生物发射出来的光谱能量可使用合适的检测装置如侵入性或非侵入性光学探针被检测出来。本文中“发射”或类似表述是指由吡嗪衍生物放出和/或发荧光的光谱能量。肾功能可基于检测到的光谱能量来进行确定。例如患者体内所存在吡嗪衍生物的最初量可通过由所检测的(例如在血液中检测到的)吡嗪衍生物发射出的光的强度来确定。随着吡嗪衍生物由体内清除，所检测到光的强度通常减小。因此，所检测到光强度减小的速率可与患者的肾清除速率相关。该检测可周期性地或基本实时性地进行(提供肾功能的基本连续监测)。实际上，本发明的方法使得能够通过检测所测光谱能量强度(指示尚未清除的吡嗪衍生物的量)的变化和变化速率之一或二者来确定肾功能/肾清除速率，所述光谱能量由尚在体内的吡嗪衍生物部分发出。
本发明的另一方面涉及制备吡嗪衍生物的方法。在该方法中，氨基吡嗪化合物和羰基化合物在还原剂的存在下混合。例如，在一些实施方案中，二氨基吡嗪化合物和羰基化合物可在还原剂的存在下混合以制备N，N’-烷基化二氨基吡嗪。
在一些实施方案中，氨基吡嗪化合物、羰基化合物和溶剂可在还原剂的存在下混合。在操作过程(例如混合)期间，所混合的多个组分可以是任何合适的温度。此外，该方法或它的一部分(例如多种组分的实际混合)可在任何合适温度的环境下进行。例如，在一些实施方案中的混合期间，多种组分中的一种或多种和/或环境的温度可在-20℃至50℃(包括在内)范围内。换句话说，所述温度可为-20、-19、-18、-17、-16、-15、-14、-13、-12、-11、-10、-9、-8、-7、-6、-5、-4、-3、-2、-1、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49或50摄氏度。在其它一些实施方案中，在混合期间多种组分中一种或多种和/或环境的温度可在-5℃至30℃(包括在内)范围内。换句话说，所述温度可为-5、-4、-3、-2、-1、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30摄氏度。
该方法中所用的羰基化合物可为任何合适的羰基化合物。例如，在一些实施方案中，羰基化合物可具有下式III。
式III
在式III中，R1和R2各自独立地为氢、C1-C10烷基、C5-C20芳烷基、C1-C20羟烷基、C2-C20多羟基烷基、-(CH2)nCO2R3、-(CH2CH2O)mR4或者含1至50个单元的单糖或多糖。
关于式III的R1和R2，m和n可为任何合适的整数。例如，在一些实施方案中，m和n各自独立地为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49或50。在一些实施方案中，m和n各自独立地可为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30。在其它一些实施方案中，m和n独立地可为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20。在再一些其它的实施方案中，m和n独立地可为1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。
还是关于式III的R1和R2，各个R3和R4独立地为氢、C1-C10烷基、C5-C20芳烷基、C1-C10酰基、C1-C20羟烷基、C2-C20多羟基烷基或者含1至50个单元的单糖或多糖。例如，在一些实施方案中，R3和R4各自独立地为氢、C1-C10烷基、C1-C20羟烷基或C2-C20多羟基烷基。
该方法中所利用的氨基吡嗪化合物可为任何合适的氨基吡嗪化合物。例如，所利用的氨基吡嗪化合物可为下式IV或V的化合物。
式IV式V
关于以上的式IV和V，X和Y各自独立地为氢、C1-C10烷基、-OR5、-SR6、-NR7R8、-N(R9)COR10、卤代、三卤代烷基、-CN、-NO2、-CO-Z-R11、-SOR12、-SO2R13、-SO2OR14或-PO3R15R16。Z为单键、-O-、-NR17-、-NH(CH2)pNH-、-NH(CH2)pO-、-NH(CH2)pCO-、-NH(CH2)pNHCO-、-NH(CH2)pCONH-、-NH(CH2)pNHCONH-、-NH(CH2)pNHCSNH-或-NH(CH2)pNHCO2-。R5至R17各自独立地为氢、C1-C10烷基、C5-C20芳烷基、C1-C10酰基、C1-C20羟烷基、C2-C20多羟基烷基、-(CH2CH2O)qR18或者含1至50个单元的单糖或多糖。R18为氢、C1-C10烷基、C5-C20芳烷基、C1-C10酰基、C1-C20羟烷基、C2-C20多羟基烷基或者含1至50个单元的单糖或多糖。整数p为0、1、2、3、4、5或6。此外，整数q为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49或50。
在一些以上式IV和V的化合物中，X和Y在一些实施方案中各自可为-CN并且在其它一些实施方案中各自可为-CO-Z-R11。在包括R11的式IV和V的化合物的实施方案中，一些实施方案的R11可为氢、C1-C10烷基、C1-C20羟烷基或C2-C20多羟基烷基。当X和Y各自为-CO-Z-R11时，Z在一些实施方案中可为-NR17-，在其它一些实施方案中可为-NH(CH2)pNH-，并且在其它一些实施方案中可为-NH(CH2)pCO-。在Z为-NR17-的情况下，一些实施方案的R17可为氢或C1-C10烷基。在Z为NH(CH2)pNH-或-NH(CH2)pCO-的情况下，一些实施方案的整数p可为0、1、2、3或4。
该方法中所利用的还原剂可为任何合适的还原剂。例如，在一些实施方案中，还原剂为甲酸铵、二酰亚胺、Zn/HCl、三乙酰氧基硼氢化钠、硼氢化钠、吡啶/硼烷、氢化铝锂、硼氢化锂、氰基硼氢化钠、钠汞齐、H2/Pd/C、H2/Pt/C、H2/Rh/C、H2/阮内镍或者它们的任意组合。在一些实施方案中，还原剂包括三乙酰氧基硼氢化钠或为三乙酰氧基硼氢化钠。在一些实施方案中，还原剂包括氰基硼氢化钠或为氰基硼氢化钠。
在该方法中利用溶剂的情况下，该溶剂可为任何合适的溶剂，例如水、C1-C8醇、C1-C8醚、C1-C8酯、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙酸、三氟乙酸、二甲亚砜或它们的任意组合。在一些实施方案中，该溶剂可为甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃、二噁烷、甘醇二甲醚、二甲基甲酰胺、二甲亚砜或它们的任意组合。
该方法中试剂的加入顺序可变化(例如取决于所用原料的性质)。例如，本发明的方法考虑到将还原剂加入到氨基吡嗪和羰基化合物的混合物中，并且同样考虑到将羰基化合物加入到氨基吡嗪和还原剂的混合物中，还有将氨基吡嗪加入到羰基化合物和还原剂的混合物中，只要还原剂基本上不分解羰基化合物。简而言之，可利用任何合适的加入顺序。
以下化合物18为使用本文所述方法制备的并且可用于评估肾功能的N，N’-烷基化二氨基吡嗪。
18
使用本文中所述方法制备的吡嗪衍生物可用于多种合适的方法和操作(例如医疗操作)中。例如，使用本文中所述方法制备的吡嗪衍生物可用于评估患者的肾功能和/或作为用于制备吡嗪衍生物和/或包含吡嗪衍生物的组合物(例如用于评估患者的肾功能)的方法中的中间体。
实施例
除非另外指明，所有试剂均以所提供的形式使用。有机萃取物经无水Na2SO4干燥并使用槽状滤纸(fluted filter paper)(P8)过滤。将溶剂在减压下通过旋转蒸发器移除。在装备有PDA探测器、使用BDSHypersil C18 3μm(50mm×4.6mm)柱或ThermoElectron HypersilGold C18 3μm(4.6mm×50mm)柱的Waters Micromass ZQ系统上进行RP-LC/MS(ESI，阳离子模式)分析。使用梯度条件(5至50-95％B/6分钟)并以1mL/分钟的流速注入化合物(流动相A：溶于水的0.05％TFA；流动相B：溶于CH3CN的0.05％TFA)。化学位移相对于作为内标的TMS(δ＝0)以份数每百万(δ)为单位表示，并且偶合常数(J)以Hz为单位。
实施例1-用于评估肾功能的试验方案
体内肾监测装置10的实例示于图1，其包括光源12和数据处理系统14。光源12通常包括用于将患者身体的至少一部分暴露于其所发出光的合适设备，或者与所述设备互相连接。可与光源12互相连接或为其一部分的合适设备的实例包括但不限于，导管、内窥镜、光导纤维、耳夹、护腕、头带、额传感器、表面线圈和试验指。实际上，能发出可见和/或近红外光的多种设备中的任意一种都可用于肾监测装置10中。
还关于图1，肾监测装置10的数据处理系统14可为能检测光谱能量并处理指示该光谱能量的数据的任何合适系统。例如，数据处理系统14可包括一个或多个镜片(例如以引导和/或聚集光谱能量)、一个或多个滤光片(例如以滤出光谱能量中不想要的波长)、光电二极管(例如以收集光谱能量并将其转化成指示所检测到的光谱能量的电信号)、放大器(例如以放大来自光电二极管的电信号)和处理单元(例如以处理来自光电二极管的电信号)。设置该数据处理系统14以处理所收集的光谱数据并生成指示患者20的本发明吡嗪衍生物的肾清除速率的强度/时间图像和/或浓度/时间曲线。实际上，可设置该数据处理系统14以通过比较正常细胞和受损细胞从血液中移除吡嗪衍生物的方式的差异而生成合适的肾功能数据，以确定该吡嗪衍生物在患者20的器官或组织中的速率或累积，和/或以提供结合了该吡嗪衍生物的器官或组织的断层成像。
图2提供了斯普拉-道来氏大鼠体内本发明化合物18的清除曲线，所述化合物在下文更详细地描述。使用四只斯普拉-道来氏大鼠获得图2中所示的实验结果，其中图表中的四条曲线分别表示由每个大鼠获得的数据。用2mmol的化合物18溶于磷酸盐缓冲盐水(PBS)的溶液1ml静脉注射这些大鼠，使得各动物体内化合物18的终浓度为约6μmol/kg。监测在各动物体内化合物18的存在情况随时间的变化并以相对荧光单位(RFU)量度。图2中清除曲线提供了每只大鼠的RFU随时间的变化。如图2中所示，各个动物体内化合物18的清除快速开始，并在约250分钟至约750分钟快速进行。然后清除速率趋向水平，化合物18的完全清除发生在约6000分钟时。
图3提供了碘酞酸盐参比标准品与化合物18的清除速率进行比较的条形图。斯普拉-道来氏大鼠再次被用作研究清除速率的动物模型。测量五只大鼠的碘酞酸盐清除速率，并测量六只大鼠的化合物18的清除速率。清除速率在图3中以毫升每分钟表示。正如可从附图中看到的，观察到碘酞酸盐和化合物18的清除速率几乎相同。因此，化合物18提供了与碘酞酸盐公认标准相当的清除速率，但不需要通常用于碘酞酸盐的放射成像或其它有害的成像方法。
在一种确定肾功能的试验方案中，将有效量的本发明吡嗪衍生物给药至患者(例如以药物可接受组合物的形式给药)。患者20的身体的至少一部分暴露于如箭头16所示的来自光源12的可见和/或近红外光下。例如，来自光源12的光可通过固定于患者20耳朵的光学纤维传输。在将吡嗪衍生物施用于患者20之前或之后可将患者暴露于来自光源12的光。在某些情况下，在将吡嗪衍生物给药至患者20之前生成由患者20的身体所发出光(由于暴露于来自光源12的光)的背景或基线读数可能是有益的。当患者20体内的吡嗪衍生物暴露于来自光源12的光时，吡嗪衍生物发射出由数据处理系统14所检测和/或收集的光(由箭头18所示)。最初，将吡嗪衍生物给药至患者20通常产生指示患者20体内吡嗪衍生物的初始含量的初始光谱信号。然后光谱信号随着吡嗪衍生物从患者20体内清除而随时间衰减。这个作为时间的函数的光谱信号的衰减指示了患者的肾功能。例如，在表现健康/正常肾功能的第一个患者体内，光谱信号可能在时间T时衰减至基线。然而，指示表现出肾功能缺陷的第二个患者的光谱信号可能在时间T+4小时衰减至基线。这样，患者20可暴露于来自光源12的光下任意适当长的时间以提供想要的肾功能数据。同样，可使得数据处理系统14收集/检测适于提供想要的肾功能数据的任意长的时间内的光谱能量。
实施例2-代表性吡嗪PEG类似物的合成
除非另外指明，本实施例中所有试剂以所提供的形式使用。有机萃取物经无水Na2SO4干燥并使用槽状滤纸(P8)过滤。将溶剂在减压下通过旋转蒸发器移除。在装备有PDA探测器的、使用BDS Hypersil C18 3μm(50mm×4.6mm)柱或ThermoElectron Hypersil Gold C18 3μm(4.6mm×50mm)柱的Waters Micromass ZQ系统上进行RP-LC/MS(ESI，阳离子模式)分析。使用梯度条件(5至50-95％B/6分钟)并以1mL/分钟的流速注入化合物(流动相A：溶于水的0.05％TFA；流动相B：溶于CH3CN的0.05％TFA)。化学位移相对于作为内标的TMS(δ＝0)以份数每百万(δ)为单位表示，并且偶合常数(J)以Hz为单位。
A.3，6-双(苄氨基)吡嗪-2，5-二甲酸二乙酯(7)
向充分搅拌的无水1，2-二氯乙烷(DCE，20mL)中的3，6-二氨基吡嗪-2，5-二甲酸二乙酯(0.127g，0.500mmol)2的红色悬浮液中加入苯甲醛(0.202mL，2.00mmol)，并将反应烧瓶浸没在冰浴中。然后加入HOAc(0.115mL，2.00mmol)，接着在15分钟的时间内小份加入三乙酰氧基硼氢化钠(0.424g，2.00mmol)。在氩气的气氛中将得到的悬浮液缓慢升温至室温并搅拌过夜(约16h；RP-LC/MS分析显示存在一些底物)。在这个阶段，用更多如上所述的苯甲醛(0.202mL，2.00mmol)、HOAc(0.115mL，2.00mmol)和三乙酰氧基硼氢化钠(0.424g，2.00mmol)处理反应混合物，并将该反应持续过夜(约24h；RP-LC/MS分析显示反应完全)。通过缓慢加入饱和的NaHCO3(20mL)同时在0℃下搅拌使反应停止。将该二相混合物搅拌30分钟并用CHCl3(3×25mL)萃取。合并的有机萃取物依次用饱和的NaHCO3、H2O和盐水(各30mL)洗涤。移除溶剂，得到0.200g红色固体，其通过硅胶闪式色谱(CHCl3)得到暗红色粉末状的实例1(0.174g，80％)：Rf 0.49；1H NMR(DMSO-d6)7.60(t，2，J＝5.9)，7.42(dd，4，J＝7.7，1.7)，7.28-7.18(m，6)，4.51(d，4，5.9)，4.32(q，4，J＝7.1)，1.30(t，6，J＝7.1)；13C NMR(DMSO-d6)165.36，146.28，140.07，128.08，128.03，126.65，124.80，61.35，44.39，44.29，14.13；RP-LC/MS(ESI)m/z435.3(M+H)+，457.2(M+Na)+(tR＝5.53min，5-95％B)。C24H26N4O4的分析计算值：C，66.34；H，6.03；N，12.89。实测值：C，66.10；H，5.98；N，12.67。
B.3，6-双(丙氨基)-N2，N5-双[2-(叔丁氧基羰基)氨基乙基]吡嗪-2，5-二甲酰胺(8)
在氩气氛、0℃下，向部分溶解于无水DCE(20mL)中的3，6-二氨基-N2，N5-双[2-(叔丁氧基羰基)氨基乙基]吡嗪-2，5-二甲酰胺(0.483g，1.00mmol)8的黄色悬浮液中，搅拌加入丙醛(0.290mL，4.02mmol)和HOAc(0.290mL，5.03mmol)。将得到的颜色稍浅的悬浮液搅拌5分钟，然后在10分钟的时间内小份加入三乙酰氧基硼氢化钠(0.848g，4.00mmol)。在氩气氛中将微红色悬浮液缓慢升温至室温并搅拌过夜(约19h)。通过在0℃下缓慢加入饱和的NaHCO3(20mL)使反应停止。将该二相混合物搅拌30分钟并用CHCl3(3×25mL)萃取。合并的有机萃取物依次用H2O和盐水(各50mL)洗涤。移除溶剂，得到0.680g红色固体，其通过硅胶闪式色谱[CH2Cl2-EtOAc(17∶3至3∶1，v/v)]得到绯红色固体状的实例2(0.454g，80％)：Rf 0.44[CH2Cl2-EtOAc(7∶3，v/v)]；1H NMR(CDCl3)8.13(br s，2)，7.78(t，2，J＝5.4)，4.87(br s，2)，3.53(q，4，J＝5.9)，3.39-3.34(五重峰，8)，1.70-1.63(六重峰，4)，1.42(s，18)，1.01(t，6，J＝7.4)；13C NMR(CDCl3)166.84，156.30，146.01，126.07，79.55，42.89，40.44，39.79，28.32，22.75，11.82；RP-LC/MS(ESI)m/z567.4(M+H)+，589.4(M+Na)+(tR＝5.17分钟，5-95％B)。C26H46N8O6的分析计算值：C，55.11；H，8.18；N，19.77。实测值：C，55.17；H，8.31；N，19.53。
C.3，6-双(苄氨基)-N2，N5-双[2-(叔丁氧基羰基)氨基乙基]吡嗪-2，5-二甲酰胺(9)
在DCE(10mL)中的HOAc(0.058mL，1.00mmol)和三乙酰氧基硼氢化钠(0.212g，1.00mmol)的存在下，3，6-二氨基-N2，N5-双[2-(叔丁氧基羰基)氨基乙基]吡嗪-2，5-二甲酰胺(0.121g，0.250mmol)8与苯甲醛(0.101mL，1.00mmol)的反应如实例2的制备中所述过夜(约16h)进行。在常规的处理后，使砖红色的粗产物(0.240g)经过硅胶闪式色谱[CHCl3-EtOAc(4∶1，v/v)]，并用无水Et2O研磨残余物得到橙色粉末状的实例3(0.119g，72％)：Rf 0.40[CHCl3-EtOAc(7∶3，v/v)]；1H NMR(CDCl3)8.20(br t，2，J＝5.0)，7.76(br t，2)，7.37-7.30(m，8)，7.25-7.21(m，2)，4.77(br s，2)，4.58(d，4，J＝5.4)，3.44-3.40(br q，4)，3.31-3.25(br q，4)，1.43(s，18)；RP-LC/MS(ESI)m/z663.2(M+H)+，685.2(M+Na)+(tR＝4.30分钟，50-95％B)。C34H46N8O6的分析计算值：C，61.61；H，7.00；N，16.91。实测值：C，61.72；H，7.07；N，16.89。
D.3，6-双(4-甲氧基苄氨基)-N2，N5-双[2-(叔丁氧基羰基)氨基乙基]吡嗪-2，5-二甲酰胺(10)
在DCE(25mL)中的HOAc(0.230mL，4.00mmol)和三乙酰氧基硼氢化钠(0.848g，4.00mmol)的存在下，3，6-二氨基-N2，N5-双[2-(叔丁氧基羰基)氨基乙基]吡嗪-2，5-二甲酰胺(0.483g，1.00mmol)8与4-甲氧基苯甲醛(0.485mL，4.00mmol)的反应如实例2的制备中所述过夜进行。在常规的处理后，使砖红色的粗产物(1.14g)经过硅胶闪式色谱[CHCl3-EtOAc(3∶1，v/v)]，并将所获得的物质用EtOAc-Et2O重结晶得到橙红色微晶固体状的实例4(0.615g，85％)：Rf 0.30[CHCl3-EtOAc(7∶3，v/v)]；1H NMR(CDCl3)8.14(br t，2，J＝5.0)，7.90(br t，2)，7.28(d，4，J＝8.5)，6.86(d，4，J＝8.5)，4.82(br t，2)，4.52(d，4，J＝5.4)，3.78(s，6)，3.46-3.43(br q，4)，3.33-3.28(br q，4)，1.42(s，18)；RP-LC/MS(ESI)m/z723.3(M+H)+，745.3(M+Na)+(tR＝4.08分钟，50-95％B)。C36H50N8O8的分析计算值：C，59.82；H，6.97；N，15.50。实测值：C，60.01；H，7.05；N，15.43。
E.3，6-双(4-硝基苄氨基)-N2，N5-双[2-(叔丁氧基羰基)氨基乙基]吡嗪-2，5-二甲酰胺(11)
在DCE(10mL)中的HOAc(0.058mL，1.00mmol)和三乙酰氧基硼氢化钠(0.212g，1.00mmol)的存在下，3，6-二氨基-N2，N5-双[2-(叔丁氧基羰基)氨基乙基]吡嗪-2，5-二甲酰胺(0.121g，0.250mmol)8与4-硝基苯甲醛(0.151mL，1.00mmol)的反应如实例2的制备中所述过夜(约18h)进行。在常规的处理后，使砖红色的粗产物(0.260g)经过硅胶闪式色谱[CHCl3-EtOAc(7∶3，v/v)]，并用EtOAc-Et2O重结晶残余物得到橙色微晶固体状的实例5(0.155g，82％)：Rf 0.33[CHCl3-EtOAc(1∶1，v/v)]；1H NMR(CDCl3)8.44(br t，2)，8.18(d，4，J＝8.7)，8.03(br s，2)，7.57(d，4，J＝8.5)，4.78(br m，6)，3.46-3.42(br q，4)，3.36-3.30(br m，4)，1.39(s，18)；RP-LC/MS(ESI)m/z 753.2(M+H)+，775.1(M+Na)+(tR＝4.02分钟，50-95％B)。C34H44N10O10的分析计算值：C，54.25；H，5.89；N，18.61。实测值：C，54.20；H，5.97；N，18.32。
F.3，6-双(环己基氨基)-N2，N5-双[2-(叔丁氧基羰基)氨基乙基]吡嗪-2，5-二甲酰胺(12)
向部分溶解于无水DCE(10mL)中的3，6-二氨基-N2，N5-双[2-(叔丁氧基羰基)氨基乙基]吡嗪-2，5-二甲酰胺(0.121g，0.250mmol)8的黄色悬浮液中，加入环己酮(0.104mL，1.00mmol)，并将反应烧瓶浸没在冰浴中。然后加入HOAc(0.058mL，1.00mmol)，接着在10分钟的时间内小份加入三乙酰氧基硼氢化钠(0.212g，1.00mmol)。在N2气氛中将得到的悬浮液缓慢升温至室温并搅拌过夜(约17h；RP-LC/MS分析显示未反应的底物)。在这个阶段，用更多如上所述的环己酮(0.104mL，1.00mmol)、HOAc(0.058mL，1.00mmol)和三乙酰氧基硼氢化钠(0.212g，1.00mmol)处理反应混合物，并将该反应持续48h(RP-LC/MS分析显示少量的底物)。再一次加入相近量的试剂并持续该反应过周末(RP-LC/MS分析显示完全反应)。通过实例2中所述常规处理后，将所获得的粗产物(0.456g)通过硅胶闪式色谱[CHCl3至CHCl3-EtOAc(17∶3，v/v)]得到绯红色粉末状的实例6(0.075g，46％)：Rf 0.58[CHCl3-EtOAc(7∶3，v/v)]；1H NMR(CDCl3)8.02(br t，2)，7.75(d，2，J＝7.7)，4.83(br t，2)，3.90-3.76(br m，2)，3.52(q，4，J＝5.9)，3.34(q，4，J＝5.9)，2.02-1.20(m，38，包括δ1.42处的Boc单峰)；13C NMR(CDCl3)166.51，156.35，144.79，125.75，79.42，48.90，40.36，39.52，32.82，28.27，25.92，24.58；RP-LC/MS(ESI)m/z 647.5(M+H)+(tR＝5.36分钟，30-95％B)。C32H55N8O6(M+H)+的HRMS(ESI)m/z计算值647.4239，实测值647.4238。
在以上色谱法中还分离出该反应的副产物——0.040g(27％)的3-(环己基氨基)-6-(乙氨基)-N2，N5-双[2-(叔丁氧基羰基)氨基乙基]吡嗪-2，5-二甲酰胺[1H NMR(CDCl3)8.16(br t，1)，8.01(br t，1)，7.79(d，1，J＝7.7)，7.63(t，1，J＝5.1)，4.83(br s，2)，3.83(br m，1)，3.55-3.34(m，10)，1.99-1.21(m，31，包括δ1.42处的Boc单峰和δ1.27处的Me三重峰)；RP-LC/MS(ESI)m/z593.4(M+H)+(tR＝4.88分钟，30-95％B)]和0.010g(7％)的3，6-双(乙氨基)-N2，N5-双[2-(叔丁氧基羰基)氨基乙基]吡嗪-2，5-二甲酰胺[1H NMR(CDCl3)8.17(br t，2)，7.67(t，2，J＝5.0)，4.86(br t，2)，3.55-3.33(m，12)，1.42(s，18)，1.27(t，6，J＝7.2)；RP-LC/MS(ES I)m/z 539.3(M+H)+，561.5(M+Na)+(tR＝4.34分钟，30-95％B)]。
G.4，4′-[3，6-双{2-(叔丁氧基羰基氨基)乙基氨基甲酰基}吡嗪-2，5-二基]双(氨二基)二丁酸二甲酯(13)
在DCE(40mL)中的HOAc(0.460mL，7.98mmol)和三乙酰氧基硼氢化钠(1.70g，8.00mmol)的存在下，3，6-二氨基-N2，N5-双[2-(叔丁氧基羰基)氨基乙基]吡嗪-2，5-二甲酰胺(0.965g，2.00mmo l)8与4-氧基丁酸甲酯(0.838mL，8.00mmo l)的反应如实例2的制备中所述过夜(约20h)进行。在常规的处理后，使橙色的粗产物(1.74g)经过硅胶闪式色谱[CHCl3-EtOAc(7∶3，v/v)]得到橙红色粉末状的实例7(1.30g，95％)：Rf 0.33[CHCl3-EtOAc(1∶1，v/v)]；1H NMR(CDCl3)8.66(t，2，J＝5.9)，7.93(t，2，J＝6.0)，5.21(br t，2)，3.67(s，6)，3.56(q，4，J＝5.8)，3.46-3.30(m，8)，2.42(t，4，J＝6.5)，1.99-1.89(五重峰，4)，1.41(s，18)；13C NMR(CDCl3)174.40，166.70，156.00，145.63，126.09，79.17，51.82，40.81，40.39，39.53，30.89，28.43，24.44；RP-LC/MS(ES I)m/z 683.3(M+H)+，705.3(M+Na)+(tR＝4.75分钟，15-95％B)。C30H51N8O10(M+H)+的HRMS(ESI)m/z计算值为683.3723，实测值为683.3719。
H.3，6-双[2-(叔丁氧基羰基氨基)乙氨基]-N2，N5-双[2-(叔丁氧基羰基)氨基乙基]吡嗪-2，5-二甲酰胺(14)
向部分溶解于无水DCE(20mL)中的3，6-二氨基-N2，N5-双[2-(叔丁氧基羰基)氨基乙基]吡嗪-2，5-二甲酰胺(0.483g，1.00mmol)8的黄色悬浮液中，加入N-叔丁氧羰基(Boc)-2-氨基乙醛(0.382g，2.40mmol)，并将反应烧瓶浸没在冰浴中。然后加入HOAc(0.120mL，2.08mmol)，接着在15分钟的时间内小份加入三乙酰氧基硼氢化钠(0.636g，3.00mmol)。在氩气氛中将得到的微红色悬浮液缓慢升温至室温并搅拌过夜(约16h；RP-LC/MS分析显示一些底物)。在这个阶段，用更多如上所述的N-叔丁氧羰基-2-氨基乙醛(0.191g，1.20mmol)、HOAc(0.120mL，2.08mmol)和三乙酰氧基硼氢化钠(0.212g，1.00mmol)处理反应混合物，并将该反应持续过夜(约25h；RP-LC/MS分析显示完全反应)。在进行实例2中所述常规处理后，将所获得的粗产物(1.04g)通过硅胶闪式色谱[CHCl3-EtOAc(1∶1，v/v)]得到砖红色固体状的实例8(0.813g，定量)：Rf 0.27；1H NMR(DMSO-d6)8.81(t，2，J＝5.9)，7.95(t，2，J＝5.9)，6.96(t，2，J＝5.6)，6.86(br t，2，J＝5.1)，3.41(q，4，J＝6.4)，3.35(q，4，J＝6.2)，3.15-3.08(五重峰，8)，1.38(s，18)，1.35(s，18)；13C NMR(DMSO-d6)165.43，155.79，155.50，145.03，125.70，77.67，77.52，40.24(与溶剂峰重叠)，39.05(与溶剂峰重叠)；RP-LC/MS(ESI)m/z769.3(M+H)+，791.3(M+Na)+(tR＝5.10分钟，15-95％B)。C 34H61N10O10(M+H)+的HRMS(ESI)m/z计算值为769.4567，实测值为769.4567。
I.3，6-双[3-(苄氧基羰基氨基)丙氨基]-N2，N5-双[2-(苄氧基羰基)氨基乙基]吡嗪-2，5-二甲酰胺(16)
步骤1.3，6-二氨基-N2，N5-双[2-(苄氧基羰基)氨基乙基]吡嗪-2，5-二甲酰胺(15)的合成.
在N2气氛中，将无水DMF(100mL)中的N-苄氧羰基-1，2-二氨基乙烷盐酸盐(4.61g，20.0mmol)悬浮液与DIPEA(3.50mL，20.1mmol)一起搅拌30分钟。然后加入3，6-二氨基吡嗪-2，5-二羧酸(1.98g，10.0mmol)，在15分钟之后加入HOBt.H2O(3.37g，22.0mmol)和EDC.HCl(4.22g，22.0mmol)，并将得到的深色悬浮液于室温下搅拌过夜(约16h)。高真空下移除大部分DMF，并将该浆液与无水Et2O-MeOH(1∶3，v/v；200mL)搅拌约30分钟。过滤收集沉淀，用MeOH和无水Et2O充分洗涤，并在高真空下干燥，得到黄色粉末状双酰胺15(4.37g，79％)：1H NMR(DMSO-d6)8.50(t，2，J＝5.5)，7.39-7.31(m，10)，6.50(br s，4)，5.02(s，4)，3.37-3.34(br q，4)，3.20-3.17(br q，4)；13C NMR(DMSO-d6)165.80，156.74，146.65，137.60，128.78，128.22，128.20，126.83，65.74，40.44(与溶剂峰重叠)，39.22(与溶剂峰重叠)；RP-LC/MS(ESI)m/z 551.2(M+H)+，573.2(M+Na)+(tR＝3.86分钟，25-95％B)。C26H30N8O6的分析计算值：C，56.72；H，5.49，N，20.35。实测值：C，56.79；H，5.49；N，20.30。
步骤2.向无水DCE(50mL)中的以上双酰胺15(1.10g，2.00mmol)的黄色悬浮液中加入3-[(苄氧基羰基)氨基]丙醛(1.24g，6.00mmol)，并将反应烧瓶浸没在冰浴中。然后加入HOAc(0.340mL，5.90mmol)，接着在30分钟的时间内小份加入三乙酰氧基硼氢化钠(1.27g，6.00mmol)。在N2气氛中将得到的微红色悬浮液缓慢升温至室温并搅拌过夜(约40h；RP-LC/MS分析显示一些底物)。在这个阶段，用无水DCE(30mL)稀释该反应混合物，并用更多如上所述的3-[(苄氧基羰基)氨基]丙醛(0.414g，2.00mmol)、HOAc(0.12mL，2.08mmol)和三乙酰氧基硼氢化钠(0.424g，2.00mmol)对其进行处理，并将该反应持续过周末(RP-LC/MS分析显示仅微量的底物)。在进行实例2中所述常规处理后，将所获得的粗产物悬浮于CH3CN-无水Et2O(1∶1，v/v；100mL)中并在室温下搅拌30分钟。过滤收集沉淀，用CH3CN-无水Et2O洗涤，并在高真空下干燥，得到橙红色粉末状实例9(1.35g)。浓缩滤液并使其通过硅胶闪式色谱[CHCl3-MeOH(49∶1，v/v)]得到另外0.09g产物，使总产量达到1.44g(77％)：Rf 0.42[CHCl3-MeOH(19∶1，v/v)]；1H NMR(DMSO-d6)8.53(t，2，J＝5.5)，7.86(br t，2)，7.42(t，2，J＝5.5)，7.36-7.21(m，20)，4.99(s，4)，4.98(s，4)，3.50-3.30(m，10)，3.18(q，4，J＝6.1)，3.07(q，4，J＝6.4)，1.66(五重峰，4)；RP-LC/MS(ESI)m/z 933.4(M+H)+(tR＝4.96分钟，15-95％B)。C42H68N8O12的分析计算值：C，61.79；H，6.05；N，15.01。实测值：C，61.53；H，5.92；N，14.96。
J.3，6-双(2-甲氧基乙基氨基)吡嗪-2，5-二甲酸二乙酯(17)
在DCE(20mL)中的HOAc(0.115mL，2.00mmol)和三乙酰氧基硼氢化钠(0.424g，2.00mmol)的存在下，3，6-二氨基吡嗪-2，5-二甲酸二乙酯(0.127g，0.500mmol)2与甲氧基乙醛(0.148g，2.00mmol)的反应如实例1的制备中所述进行。然而，这里应该提到第二批试剂在21h后加入并且该反应总共持续68h。在常规的处理后，使红色的粗产物(0.210g)经过硅胶闪式色谱[CH2Cl2至CH2Cl2-EtOAc(9∶1，v/v)]得到紫红色固体状的实例10(0.075g，41％)：Rf 0.29[CHCl3-EtOAc(19∶1，v/v)]；1H NMR(CDCl3)7.31(t，2，J＝5.3)，4.39(q，4，J＝7.1)，3.69-3.60(m，8)，3.41(s，6)，1.41(t，6，J＝7.1)；13C NMR(CDCl3)166.28，147.48，125.54，71.41，61.58，58.76，40.68，14.14；RP-LC/MS(ESI)m/z 371.2(M+H)+，393.2(M+Na)+(tR＝4.59分钟，15-95％B)。
K.3，6-双(38-氧-2，5，8，11，14，17，20，23，26，29，32，35-十二氧杂-39-氮杂四十一烷-41-基氨基)-N2，N5-双(38-氧-2，5，8，11，14，17，20，23，26，29，32，35-十二氧杂-39-氮杂四十一烷-41-基)吡嗪-2，5-二甲酰胺(18)。
18
以上化合物18为一种具有较长波长的化合物(激发～500nm，发射～600nm橙色)。为了在激发波长和发射波长方面都得到红移，通过在吡嗪环的氮上进行烷基取代而增加向环中的给电子能力。这些具有较长波长的类似物的合成策略包括：首先通过上述酰胺化学使羧基功能基化，接着对吡嗪氨基基团进行还原性胺化。由此上述化合物18的合成表示如下。使用EDC方法将MP-3064与叔丁氧羰基-乙二胺偶联，得到MP-3183。然后通过还原性胺化使用叔丁氧羰基-2-氨基乙醛和三乙酰氧基硼氢化钠将该物质转化为MP-3216。MP-3216通过闪式色谱纯化并用TFA脱保护，得到相应的四胺盐。然后将该物质用NHS-m-dPEG12乙酰化并通过HPLC纯化，得到化合物18：
18
将DMF(25mL)中的3，6-二氨基吡嗪-2，5-二甲酸钠(500mg，2.07mmol)、2-氨基乙基氨基甲酸叔丁酯(673mg，4.20mmol)、HOBt-H2O(836mg，5.46mmol)和EDC-HCl(1.05g，5.48mmol)的混合物搅拌16h并浓缩。将残余物分配在1N NaHSO4(200mL)和EtOAc(200mL)中。分离各层并用水(200mL)、饱和NaHCO3(200mL)和盐水(200mL)洗涤有机层。EtOAc溶液经干燥(Mg2SO4)、过滤并浓缩，得到770mg(76％产率)的橙色泡沫状的3，6-二氨基-N2，N5-双(2-(叔丁氧基羰基氨基乙基))吡嗪-2，5-二甲酰胺(MP-3183)：1NMR(300MHz，DMSO-d6)主要构象异构体，δ8.44(t，J＝5.7Hz，2H)，6.90(t，J＝5.7Hz，2H)，6.48(bs，4H)，2.93-3.16(复合m，8H)，1.37(s，9H)，1.36(s，9H)。13C NMR(75MHz，DMSO-d6)，构象异构体δ165.1(s)，155.5(bs)，155.4(bs)，146.0(s)，126.2(s)，77.7(bs)，77.5(bs)，45.2(bt)，44.5(bt)，28.2(q)。LCMS(10分钟期间0.1％TFA中15-95％梯度ACN)，30mm柱的单峰保留时间＝7.18分钟，(M+H)+＝483。
向部分溶解于无水DCE(20mL)中的MP-3183(0.483g，1.00mmol)的黄色悬浮液中，加入N-叔丁氧羰基-2-氨基乙醛(0.382g，2.40mmol)，并将反应烧瓶浸没在冰浴中。然后加入HOAc(0.120mL，2.08mmol)，接着在15分钟的时间内小份加入三乙酰氧基硼氢化钠(0.636g，3.00mmol)。将得到的微红色悬浮液缓慢升温至室温并搅拌过夜(约16h；LC/MS分析显示一些底物)。在这个阶段，用更多如上所述的N-叔丁氧羰基-2-氨基乙醛(0.191g，1.20mmol)、HOAc(0.120mL，2.08mmol)和三乙酰氧基硼氢化钠(0.212g，1.00mmol)处理反应混合物，并将该反应持续过夜(约25h；RP-LC/MS分析显示完全反应)。通过在0℃下缓慢加入饱和的NaHCO3(30mL)使反应停止。将该二相混合物搅拌30分钟并用CHCl3(3×40mL)萃取。合并的有机萃取物用H2O和盐水(各50mL)洗涤。移除溶剂，得到1.04g红色固体，其通过硅胶闪式色谱[CHCl3-EtOAc(1∶1，v/v)]得到砖红色固体状的MP-3216(0.813g，定量)：Rf 0.27；1H NMR(DMSO-d6)δ8.81(t，2，J＝5.9)，7.95(t，2，J＝5.9)，6.96(t，2，J＝5.6)，6.86(br t，2，J＝5.1)，3.41(q，4，J＝6.4)，3.35(q，4，J＝6.2)，3.15-3.08(五重峰，8)，1.38(s，18)，1.35(s，18)；13C NMR(DMSO-d6)δ165.43，155.79，155.50，145.03，125.70，77.67，77.52，40.24(与溶剂峰重叠)，39.05(与溶剂峰重叠)；LC/MS(ES I)m/z 769.3(M+H)+，791.3(M+Na)+(tR＝5.10分钟，15-95％B)。C34H61N10O10(M+H)+的HRMS(ESI)m/z计算值为769.4567，实测值为769.4567。
向无水CH2Cl2(15mL)中的MP-3216(0.769g，1.00mmol)的红色悬浮液中，小心加入TFA(15mL)同时在冰浴温度下搅拌。反应物立即变得均匀并成为浅黄色，然后在几分钟后变成红色。0℃下30分钟之后，移除冷却浴，并在N2气氛下持续反应1.5h。将反应混合物在真空下浓缩，用CH2Cl2(5×25mL)共蒸馏粘性的残余物，然后在高真空下干燥过夜，得到红棕色固体状的MP-3216-tfa盐(0.886g，对于四-TFA盐而言为107％)：1H NMR(DMSO-d6)δ8.75(t，2，J＝6.1)，8.06(br t，2)，7.97(br s，4)，7.86(br s，4)，3.73(br q，4)，3.55(q，4，J＝6.3)，3.04-2.95(m，8)；RP-LC/MS(ESI)m/z 369.4(M+H)+，737.4(2M+H)+(tR＝1.09分钟，H2O中5-95％ACN，0.1％TFA)。
0℃下向溶于DMF(8mL)中的MP-3216-tfa盐(0.543g粗产物，0.50mmol)的红色溶液中，加入NMM(1.10mL，10.0mmol)，并在N2气氛中搅拌30分钟。然后加入溶于CH2Cl2(2mL)中的NHS-m-dPEGTM12(7，1.58g，2.30mmol)的溶液，并在室温下搅拌该反应混合物过夜(约14h)。大部分溶剂在高真空下移除，并对红色浆状物进行制备型HPLC[柱：Waters XBrdigeTM Prep C18 OBDTM 5μm 10×150mm；λmax：PDA(200-600nm)；流速：50mL/min；梯度：5-50％B/10分钟(流动相A：溶于H2O的0.1％TFA；流动相B：溶于CH3CN的0.1％TFA)]，得到砖红色脂膏状的MP-3217(0.443g，33％)：1H NMR(DMSO-d6)的表征为聚乙二醇部分的δ3.50处宽单峰和δ3.23处单峰；HPLC(254nm)89％[tR＝14.4分钟，溶于水的20-80％ACN，0.1％TFA进行20分钟(柱：Phenomenex Luna 5μm C18(2)100250×4.6mm；流速：1mL/min；流动相A：溶于H2O的0.1％TFA；流动相B：溶于CH3CN的0.1％TFA]；LC/MS(ESI)m/z884.3(M+3H)3+，1325.4(M+2H)2+(tR＝3.81分钟，5-95％B)。C118H231N10O54(M+3H)3+的HRMS(ESI)m/z计算值为884.1874，实测值为884.1872；C118H230N10O54(M+2H)2+的计算值为1325.7774，实测值为1325.7769。
其它方面和实施方案
上述具体描述用于辅助本领域技术人员实践本发明。然而，本文所描述以及所要求保护的本发明不限于本文所公开的具体方面和实施方案的范围之内，因为这些方面和实施方案意欲说明本发明的几个方面。任何等同的方面和实施方案意欲包括在本发明的范围之内。实际上，除本文所示的和所描述的方案之外的不脱离本发明的精神或范围的本发明的多种变型，对于本领域技术人员而言，由上述说明书看来将是显而易见的。所述变型也意欲落入所附权利要求的范围之内。
所引用的参考文献
本文参考文献的引用不应解释为承认这些参考文献为本发明的现有技术。
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