三叔丁基1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷-1,4,7,10-四乙酸（DOTA-tris-t-Buester）為典型代表的DOTA三羧酸酯被廣泛應(yīng)用于多肽、蛋白質(zhì)﹑樹(shù)突狀大分子的標(biāo)記制備系列新型造影劑配體，也可以作為制備雙功能活性配體(BFCAs)的起始材料。

DOTA的MRI造影劑

磁共振成象(MRI)是充分確立的和有效的研究人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的技術(shù)。在MRI領(lǐng)域，基于大環(huán)多胺(cyclen)的大環(huán)鰲合劑的各種鑭系鰲合物已被提出作為造影劑。這些大環(huán)鰲合劑與產(chǎn)生造影的順磁金屬離子如釓或鏑絡(luò)合形成特別穩(wěn)定的鰲合絡(luò)合物，因此適于金屬離子的載體以確保適宜的生物分布和消除。

在大量這些大環(huán)鰲合劑的制備中，大環(huán)多胺(1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷）是關(guān)鍵的化合物。此類三-N-烷基化大環(huán)多胺構(gòu)成另一類用于制備這種大環(huán)鰲合劑的重要化合物。DO3A(1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷-N,N’,N”一三乙酸）是一種這樣的三-N-烷基化大環(huán)多胺化合物，其構(gòu)成磁共振(MR）造影劑的基礎(chǔ)。一類有關(guān)的化合物是受保護(hù)形式的DO3A化合物，如DO3A-三叔丁基酯（1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷-1,4,7-三乙酸三叔丁基酯)，其中這三個(gè)羧基是受保護(hù)的。

在基于DO3A的MR造影劑的制備中，受保護(hù)的DO3A化合物如DO3A-三叔丁基酯及其鹽是有價(jià)值的中間體，如 Gd(HP-DO3A)(ProHance"T")和Gd(DO3A-butrol)(GadovistT")。

目前臨床使用的大多是含Gd的T1類型對(duì)比劑，如Gd-DTPA·H20、Gd-DTPA-BMA·H20、Gd-DOTA·H20和Gd-HP-DO3A·H20(圖1)等。其中，線性分子DTPA(二乙三胺五乙酸)由于對(duì)釓離子的螯合能力相對(duì)較弱，游離出來(lái)的釓離子可能造成腎源性系統(tǒng)性纖維化，會(huì)對(duì)人體造成二次傷害，而環(huán)狀分子DOTA(三叔丁基-1，4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷-1,4,7,10-四乙酸)與釓離子螫合形成的化合物有著更好的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)穩(wěn)定性。因此，目前由線性分子DTPA構(gòu)成的磁共振對(duì)比劑正逐漸退出市場(chǎng)，從而使得對(duì)于由Gd-DOTA構(gòu)成的新型環(huán)狀磁共振對(duì)比劑的研究具有重要意義。^{[1、2、3]}

合成

Heppeler 等分3步制備了化合物三叔丁基1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷-1,4,7,10-四乙酸（DOTA-tris-t-Bu ester）24a，總產(chǎn)率達(dá)到了63%。為了有效避免脫除叔丁基使用的強(qiáng)酸性條件，設(shè)計(jì)并合成了替代叔丁基保護(hù)的DOTA三羧酸其他酯。例如，Anelli等以及Wangler等制備的DOTA-tris-芐基酯(24b)、DOTA-tris(4-硝基芐基)酯(24c)和DOTA-tris-烯丙基酯(24d)。但是此路線第一步存在需要大大過(guò)量的Cyclen 以及多烷基化的缺點(diǎn)。

Kohl 等依據(jù)Patinec等設(shè)計(jì)的合成方案，用Mo(CO)6。對(duì)3個(gè)環(huán)氮進(jìn)行保護(hù)，得到對(duì)空氣和水分敏感的三羰基鉬配合物，最后得到三叔丁基1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷-1,4,7,10-四乙酸（DOTA-tris-t-Bu ester）。Oliver等在固相上制備了三叔丁基1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷-1,4,7,10-四乙酸（DOTA-tris-t-Bu ester）和DOTA-tris-benzyl。具體方法為：在樹(shù)脂中加入Cyclen，Cyclen與樹(shù)脂結(jié)合后，其中游離的氮原子與溴乙酸叔丁酯或者芐基酯發(fā)生烷基化反應(yīng),用三氟乙醇在弱酸性條件下解離得到產(chǎn)物三叔丁基1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷-1,4,7,10-四乙酸（DOTA-tris-t-Bu ester）和DOTA-tris-benzyl。采用該合成方法，不僅可簡(jiǎn)便的經(jīng)過(guò)濾回收過(guò)量的Cyclen，而且經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后無(wú)需進(jìn)一步純化即可獲得所需的高純度產(chǎn)品。這種方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在類似高稀釋條件下反應(yīng)，可以防止多烷基化Cyclen的形成。Cyclen的單烷基化也被用來(lái)引入具有進(jìn)一步反應(yīng)能力的活性基團(tuán)。André等合成了DOTA-t-Bu-m-Et ester(23f)，然后與過(guò)量的乙二胺反應(yīng)得到化合物10a。

以輪環(huán)藤寧和溴乙酸叔丁酯為原料，制得中間體1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷-1,4,7-三乙酸叔丁酯溴酸鹽（2），然后利用中間體2設(shè)計(jì)了兩條合成路線：第一條合成路線為與溴乙酸反應(yīng)直接得到產(chǎn)物；第二條合成路線為先與溴乙酸乙酯反應(yīng)，再水解得到產(chǎn)物，最終目標(biāo)產(chǎn)物為三叔丁基1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷-1,4,7,10-四乙酸（4）。^[2、4]

應(yīng)用

三叔丁基1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷-1,4,7,10-四乙酸（DOTA-tris-t-Bu ester）可以與胺在酰胺偶聯(lián)劑作用下直接偶聯(lián)，也可以先將羧基活化制備成活化酯再與氨基反應(yīng)，最常見(jiàn)的是使用五氟苯酚(PFP)或N羥基琥珀酰亞胺(NHS)活化。^[5]

Wu等利用CLT1肽對(duì)腫瘤間質(zhì)中凝血血漿蛋白特異性親和能力，將4個(gè)DOTA鰲合單元鏈接在CLT1肽上獲得具有癌癥靶向潛力的CLT1-dL-(Gd-DOTA)4MRI造影劑，在小鼠乳腺癌模型中顯示出較強(qiáng)的腫瘤增強(qiáng)顯影效果。Notni等以類似的方式將3個(gè)DOTA鰲合單元與一個(gè)中心Ga(Ⅲ)整合單元鏈接，制備了雙模態(tài)響應(yīng)PET-MRI造影劑。^[6]

Zhu等用三叔丁基1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷-1,4,7,10-四乙酸（DOTA-tris-t-Bu ester）與氨基二苯乙烯衍生物偶聯(lián)制備了針對(duì)髓鞘蛋白成像的磁共振成像造影劑。

三叔丁基1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷-1,4,7,10-四乙酸（DOTA-tris-t-Bu ester）參與固相肽合成法合成的Ga-1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷-1,4,7,10-四乙酸D-苯丙氨酸-1-酪氨酸-3蘇氨酸-8奧曲肽(68Ga-DOTATATE, NETSPOTTM)于2016年被FDA批準(zhǔn)用于定位診斷表達(dá)生長(zhǎng)抑素受體(Somatostatin receptor, SSR)的神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤(Neuroendocrine neoplasms,NENs)PET影像探針，2018年Lu-DOTATATE被FDA批準(zhǔn)用于針對(duì)NENs進(jìn)行的肽受體放射性核素治療。^[7]

參考文獻(xiàn)

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[2]劉莎莉,李睿哲,周進(jìn),等.1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷-1,4,7,10-四乙酸三叔丁酯的合成[J].安徽化工,2021,47(03):27-30.

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[7]Frullano L, Zhu J, Miller R H, et al. Synthesis and characterization of a novel gadolinium-based contrast agent for magnetic resonance imaging of myelination[J]. Journal of medicinal chemistry, 2013, 56(4): 1629-1640.