Complexes of cyclen-based macrocyclic ligands with a phosphinate pendant arm

Abstract

(česky) Komplexy lanthanoidů(III) s deriváty DOTA jsou využívány pro zobrazování pomocí magnetické tomografie (MRI), magnetické rezonanční angiografie (MRA) nebo magnetické rezonanční spektroskopie (MRS). Tyto komplexy jsou také používány v nukleární medicíně (PET a SPECT) a pro zobrazování pomocí optických metod (luminiscence). Je známo, že relaxometrické vlastnosti komplexů Gd(III) s deriváty DOTA obsahujících jednu fosfinovou skupinu jako pendantní rameno, Gd-DO3APR , mohou být blízké optimálním (např. rezidenční čas koordinované molekuly vody, τM, může dosáhnout optimální hodnoty ~10 ns). Relaxometrické parametry lze dále ladit pomocí substituentu na atomu fosforu. Je také známo, že tyto komplexy mají vysokou termodynamickou stabilitu a jsou kineticky inertní. Hlavním cílem této práce je zjistit, jak protonizace aminoskupiny přítomné v substituentu na atomu fosforu bude ovlivňovat vlastnosti těchto komplexů. V této práci byly připraveny a charakterizovány deriváty DOTA s jedním fosfinátovým pendantním ramenem obsahujícím aminoskupinu a jejich komplexy. Tyto komplexy by mohly posloužit jako kontrastní látky pro molekulární zobrazování pomocí MRI nebo 31 P MRS. První část této práce je věnována dvěma "fosfa-Mannichovým" reakcím, které probíhají za mírných podmínek. Amino-H-fosfinové kyseliny...

Lanthanide(III) complexes of DOTA derivatives are utilized in the medical imaging techniques such as magnetic resonance imaging (MRI), magnetic resonance angiography (MRA), and magnetic resonance spectroscopy (MRS), nuclear imaging (PET and SPECT), or optical methods (luminescence). It has been shown that relaxometric parameters of the Gd(III) complexes of DOTA derivatives with a phosphinic acid pendant arm (Gd-DO3APR ) can reach optimal values (e.g. water residence time, τM, being close to ~10 ns). The relaxometric parameters can be further modified through the phosphorus substituents. It is also known that the complexes possess a high thermodynamic stability and they are kinetically inert. The main goal of this Thesis is an investigation of the effect of pendant amino group protonation in substituents bound to the phosphorus atom on properties of the complexes. Thus in this Thesis, DOTA derivatives with the phosphinic acid pendant arm with an amino group and their complexes were prepared and characterized. The complexes are intended as contrast agents for molecular imaging techniques (mainly for MRI and 31 P MRS). The first part of the Thesis introduces two new versatile "phospha-Mannich" protocols performed under mild conditions. Amino-H-phosphinic acids (AHPAs) were synthesized with excess of...