Lanthanide complexes of DOTA-"trans"-diamide

Abstract

Macrocyclic complexes are of great interest due to their utilization in many medic- inal applications, such as MRI contrast agents and radiopharmaceuticals. These com- plexes overcome the toxicity of free heavy metal ions and, thus, enable their use in vivo. In this Thesis, diamide derivative of DOTA (tDODAM) and its lanthanide(III) complexes were prepared and characterised in solution and in the solid state. For cerium(III) com- plex, formation and dissociation kinetics were studied. Structure and dynamics of eu- ropium(III) complex were investigated by multinuclear NMR spectroscopy and various 2D NMR techniques. Similarly to Ln(III)-DOTA complexes, the complexes form square- antiprismatic (SA) and twisted-square-antiprismatic (TSA) isomers and their ratio in solution was determined across the lanthanide series. Structures of 7 lanthanide(III) complexes in the solid state were determined. Thermodynamic data were obtained for Cu(II), Zn(II), Pb(II), Ce(III), Eu(III) and Lu(III) complexes by potentiometric titration. 1

Makrocyklické ligandy se už dlouho těší značného zájmu, protože jsou používány v mnoha medicinálních aplikacích. Jejich komplexy jsou využívány jako kontrastní látky pro MRI a další zobrazovací metody, a také jako radiofarmaceutické preparáty. Tyto komplexy, často odvozené od těžkých kovů, jsou výrazně méně toxické než "volné" aqua-ionty těchto kovů, a umožňují tedy jejich použití in vivo. V této práci byl připraven diamidový derivát ligandu DOTA (tDODAM) a jeho komplexy s trojmocnými lan- thanoidy. Připravené látky byly charakterizovány v roztoku a v pevné fázi. V případě ceritého komplexu byla studována kinetika jak jeho vzniku, tak i rozkladu. Dále byla pomocí multinukleární spektroskopie NMR a různých metod 2D-NMR studována struk- tura a dynamika europitého komplexu v roztoku. Podobně jako komplexy DOTA s troj- mocnými lanthanoidy, i komplexy ligandu tDODAM tvoří dva izomery se čtvercově- antiprizmatickou (SA) a s deformovanou čtvercově- antiprizmatickou (TSA) geometrii. Vzájemný poměr těchto izomerů v roztoku byl stanoven napříč lanthanoidovou řadou. Struktury 7 komplexů s ionty Ln(III) byly stanoveny pomocí rentgenové difrakce. Po- tenciometrickými titracemi byla získána termodynamická data pro ligand samotný a pro jeho komplexy s ionty Cu2+ , Zn2+ , Pb2+ , Ce3+ , Eu3+ a Lu3+ . 1