專利名稱：F標(biāo)記正電子放射性示蹤劑前體的制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬化學(xué)合成領(lǐng)域，特別涉及一種18F標(biāo)記正電子放射性示蹤劑標(biāo)記過程前體(中間體)的合成方法。
背景技術(shù)：
目前臨床使用醫(yī)用回旋加速器生產(chǎn)的正電子核素15O、13N、11C、18F中18F具有110分鐘的半衰期而成為臨床最為重視的正電子放射性核素。18F標(biāo)記的正電子放射性示蹤劑是臨床PET/CT、PET和符合線路系統(tǒng)最常用的正電子放射性示蹤劑。比如，18F-FDG、18F-FLT、18F-乙酸鹽、18F-膽堿等作為正電放射型示蹤劑目前已經(jīng)被廣泛用于腫瘤、心血管和神經(jīng)系統(tǒng)疾病的早期診斷、治療方案制定和療效觀察。但是，目前臨床所用18F標(biāo)記的正電子放射性示蹤劑是采用18F親核取代反應(yīng)特異性取代特定化合物(分子)中元素、離子、官能團(tuán)、或離去基團(tuán)，這些特定化合物或分子被稱為正電子放射性示蹤劑前體或中間體。18F標(biāo)記正電子放射性示蹤劑與傳統(tǒng)99Tc通過螯合形式獲得的單光子放射性示蹤劑具有本質(zhì)的不同。假如對普通地化合物或化學(xué)分子直接進(jìn)行正電子放射性標(biāo)記，放射性核素有可能和所有官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，那樣我們就無法確定正電子放射性核素在化合物或分子中標(biāo)記的確切化學(xué)和空間位置，就無法確定標(biāo)記后地放射性化合物是否和原來的化合物或分子之間有化學(xué)及生物學(xué)上的差異。所以，一般的化合物或分子是不能直接用于18F標(biāo)記正電子放射性示蹤劑。從理論上來講，正電子放射性示蹤劑是真正具有生物學(xué)意義的示蹤劑。
可以看出，正電子放射性示蹤劑比單光子示蹤劑、熒光標(biāo)記物、核磁標(biāo)記物更具有臨床和科研應(yīng)用的價(jià)值，更具有發(fā)展的潛力和前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種多用途、產(chǎn)量大、效率高、方法穩(wěn)定、合成時(shí)間短及花費(fèi)低的18F標(biāo)記正電子放射性示蹤劑前體的制備工藝。
本發(fā)明采用離子液體作為前體合成化學(xué)反應(yīng)的選擇性催化劑，并采用引入離去基團(tuán)技術(shù)，獲得了正電子放射性示蹤劑前體(中間體)。
本發(fā)明的工藝路線可按如下步驟依次進(jìn)行18F標(biāo)記正電子放射性示蹤劑前體的制備工藝，可按如下步驟依次進(jìn)行1)[5’-O-(4，4’-雙甲氧基三苯甲基)-2’-脫氧-β-D-5呋喃]胸腺嘧啶的制備；采用離子液體作為催化劑，結(jié)合原料化合物進(jìn)行反應(yīng)；2)[5’-O-(4，4’-雙甲氧基三苯甲基)-2’-脫氧-3’-O-(4-硝基苯磺酰)-β-D-5呋喃]胸腺嘧啶的制備；對步驟1)所生成的中間產(chǎn)物進(jìn)行分離處理；3)3-N-tert-Butoxycarbonyl-(5’-O-(4，4’-dimethoxytripphenylmethyl)-2’-deoxy-3’-o-(4-nitrobenzenesulfonyl)-β-D-threopentofuranosyl)thymine的合成；在步驟2)所得產(chǎn)物中引入磺?；鳛殡x去基團(tuán)，采用離子液體進(jìn)行反應(yīng)處理；4)最終產(chǎn)物的分離。
作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明可對上述工藝路線中步驟1)的活性反應(yīng)基團(tuán)加以保護(hù)；本發(fā)明所述活性反應(yīng)基團(tuán)可選擇羥基、氨基。
本發(fā)明所述前體為3-N-t-Butoxycarbonyl-(5’-O-(4，4’-dimethoxytriphenymethyl)-2’-deoxy-3’-O-(4-nitrobenzensulfonyl)-b-D-threopento furanosyl)thymine，其原料化合物為胸腺嘧啶。
本發(fā)明所述步驟4)最終產(chǎn)物的分離采用萃取、洗劑、干燥和結(jié)晶的方式。
作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述步驟4)可采用高壓液相色譜(HPLC)柱對最終產(chǎn)物進(jìn)行分離。
另外，本發(fā)明可采用微波加熱/電爐加熱方式對步驟4)中的最終產(chǎn)物進(jìn)行分離。
本發(fā)明可在步驟1)中對羥基進(jìn)行?；Ｗo(hù)，其保護(hù)基為三苯甲基或4，4’-dimethoxytrityl。
本發(fā)明在步驟3)中可采用4-硝基苯磺酰4-nitrobenzenesulfony(nosyl)作為離去基團(tuán)。
為了達(dá)到設(shè)計(jì)出能夠滿足多用途、高產(chǎn)率、穩(wěn)定、高效和快速和低成本的合成18F標(biāo)記正電放射性示蹤劑中間體。我們在設(shè)計(jì)中采用以下幾個(gè)關(guān)鍵核心技術(shù)達(dá)到我們要求的技術(shù)解決方案。這些核心技術(shù)包括采用離子液體作為催化劑，提高保護(hù)基、活化基及阻斷基速度和效率；采用離子液體提高離去基團(tuán)進(jìn)入的化學(xué)選擇性、區(qū)域選擇性、立體選擇性，以達(dá)到縮短合成時(shí)間和提高合成效率的雙重目的；選擇最簡單試劑、獲得了最佳反應(yīng)條件，已達(dá)到獲得最高的效率、產(chǎn)率和多種正電子放射性示蹤劑劑中間體；采用微波加熱提高整體合成效率和縮短合成時(shí)間。
(一)采用離子液體作為催化劑提高保護(hù)基、活化基及阻斷基化學(xué)反應(yīng)的速度和效率從上述的背景分析資料可以看出離子液體具有很好的水溶性，它在空氣中具有非常高的穩(wěn)定性，并且沸點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、可以作為有機(jī)化學(xué)溶劑和催化劑等優(yōu)點(diǎn)。所以，選擇離子液體作為有機(jī)化學(xué)合成催化劑有利于反應(yīng)朝著產(chǎn)物方向反應(yīng)，提高提高保護(hù)基、活化基及阻斷基化學(xué)反應(yīng)的速度和效率。
(二)采用離子液體提高化學(xué)反應(yīng)選擇性、區(qū)域選擇性和立體選擇性離去基團(tuán)選擇性引入是正電子放射性示蹤劑中間體合成的關(guān)鍵和核心。由于多種因素影響離去基團(tuán)選擇性引入，所以正電子放射性示蹤劑中間體合成的效率是比較低的。最近更多的文獻(xiàn)報(bào)道離子液體可以提高化學(xué)反應(yīng)的選擇性、區(qū)域選擇性和立體選擇性性能。為此，我們采用離子液體提高正電子放射性示蹤劑中間體合成的化學(xué)選擇性、區(qū)域選擇性和立體選擇性能，以達(dá)到縮短合成時(shí)間、提高合成效率的目的。
(三)選擇最簡單試劑、獲得了最佳反應(yīng)條件采用組合化學(xué)原理選擇最簡單、性價(jià)比最佳的試劑和最佳反應(yīng)條件已達(dá)到獲得最佳合成效率目的。
(四)采用微波加熱技術(shù)提高合成效率微波不僅僅具有加熱均勻、快速升溫和降低溫度的特點(diǎn)，而且微波加熱明顯提高離子液體作為催化劑的能力。
(五)改進(jìn)產(chǎn)物分離技術(shù)提高整體合成效率由于在合成過程使用離子液體，所以我們優(yōu)化產(chǎn)物分離技術(shù)。提高整體化學(xué)合成和產(chǎn)物分離效率。
為了達(dá)到該技術(shù)具有實(shí)用性的目的我們在設(shè)計(jì)中特別重視采用綠色環(huán)保合成和產(chǎn)物分離、提取技術(shù)。
采用高效率方法和技術(shù)合成18F標(biāo)記正電放射性示蹤劑中間體具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，對于提高臨床工作的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是非常顯著的。在反應(yīng)試劑選擇上重視選擇綠色反應(yīng)試劑，提高環(huán)保效果。
歸納起來，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點(diǎn)1、快速、高效由于采用離子液體作為催化劑、采用離子液體提高化學(xué)反應(yīng)選擇性，所以明顯縮短反應(yīng)時(shí)間和合成效率。
2、最佳性價(jià)比采用組合化學(xué)合成原理，選擇最佳原料、反應(yīng)條件，采用離子液體提高了產(chǎn)物分離純度和效率。所以我們獲得化學(xué)合成工藝具有最佳的性價(jià)比。
3、選擇綠色反應(yīng)試劑提高對環(huán)境保護(hù)采用綠色反應(yīng)試劑減少對環(huán)境污染。
4、多用途采用該方法和技術(shù)能夠提高多種正電子放射性示蹤劑合成效率的同時(shí)，縮短合成時(shí)間。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的工藝路線不僅局限于下面所表述的內(nèi)容。
圖1為本發(fā)明的工藝流程圖；
圖2為用于標(biāo)記18F-FLT的兩種前體示意圖；圖3為2，3’-酐-5’-O-(4，4’-二甲氧基三苯甲基)胸腺嘧啶結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為3-N-t-Butoxycarbonyl-(5’-O-(4，4’-dimethoxytriphenymethyl)-2’-deoxy-3’-O-(4-nitrobenzensulfonyl)-β-D-threopentofuranosyl)thymine結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
(一)離子液概念、分類及在應(yīng)用1、離子液概念和分類離子液體，又稱室溫離子液體(room temperature ionicliquid)，即在室溫及相鄰溫度下完全由陰、陽離子組成的液體物質(zhì)。離子液體是由有機(jī)陽離子和無機(jī)陰離子組成的鹽，離子之間的靜電引力較弱，因而具有較小的晶格能，所以在常溫下呈現(xiàn)液態(tài)。簡單的講離子液體就是處于液體狀態(tài)的離子化合物。
第一個(gè)常溫離子液體[EtNH3][NO3](mp.12℃)于1914年發(fā)現(xiàn)，但僅在上世紀(jì)七十年后才有新的進(jìn)展。離子液體大體分為三大類AICI3型離子液體、非AICI3型離子液體和其他特殊離子液體。前兩類離子液主要的區(qū)別是陰離子不同。常規(guī)離子液體的陽離子一般為含氮或磷的有機(jī)大離子。離子液體按照有機(jī)陽離子不同將離子液體分成四大類咪唑鹽類、吡啶鹽類、季銨鹽類和季磷鹽類。離子液體具有增加反應(yīng)的活性、提高化學(xué)反應(yīng)選擇性及起著催化劑的穩(wěn)定性等獨(dú)特的特性。
AICI3型離子液體，比如AlCl3(III)和氯化1-甲基-3-乙基咪唑鹽的混合物，它含有幾種不同的離子系列，它們的熔點(diǎn)和性質(zhì)取決于組成，常用[C2mim]Cl-AlCl3來表示這個(gè)絡(luò)合物。在1992年以前主要研究的是由AlCl3等組成的離子液體，但是AICI3型離子液體對水、大氣不穩(wěn)定，以致于近年已研究不多。
非AICI3型離子液體是目前研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)。非AICI3型離子液體是由有機(jī)陽離子和陰離子組成，有機(jī)陽離子通常包括有季銨陽離子、季膦鹽陽離子、雜環(huán)芳香化合物及天然產(chǎn)物的衍生物等。而以季銨離子為主的正離子的離子液體的對水、大氣的穩(wěn)定性好，所以目前提到的離子液主要是指非AlCl3類的離子液。季銨離子為主的正離子主要包括一般的季銨離子(記法如二甲基乙基丁基銨記為N1124+)及咪唑離子(記為im+)、吡啶離子(記為Py+)等。咪唑離子的兩個(gè)N原子是相同的，N，N’(或1，3)取代的咪唑離子記為〔R1R3im〕+，如N-乙基-N’甲基咪唑離子記為〔emim〕+，若2位上還有取代基則記為〔R1R2R3im〕+。吡啶離子的N原子上有取代基R則記為〔RPy〕+。N，N-甲基乙基取代的四氫吡咯正離子記為P12+。另外研究較多的離子液體的負(fù)離子有BF4-、PF6-，還有OTf-(CF3SO3-)、NTf2-(N(CF3SO2)2)、CTf3-(C(CF3SO2)3-)、CF3COO-、C3F7COO-、C4F9SO3-、N(C2F5SO2)2-、及PO4-、NO3-等。目前常用的離子液體有[bmim][CF3CO2]、[bmim][OTf]、[bmim][PF6]、[bmim][BF4]、[bmim]Cl。
其他特殊離子液體是指一些性能、應(yīng)用特殊的離子液體。比如N-烷基-N乙烯基-2-吡咯烷酮的Br或BF4鹽的離子液體。
研究結(jié)果表明吡啶離子液體的粘度僅比同樣的咪唑類離子液體僅大一些。對于相同的陽離子而言，其陰離子的尺寸越大，粘度越高。[bmim][BF4]和[bmim][OTf]均具有水溶性，但是前者比后者要強(qiáng)。
離子液體的優(yōu)點(diǎn)包括在寬廣的溫度范圍(-100-200℃)內(nèi)處于液體狀態(tài)；幾乎無蒸汽壓；無可燃性，無著火點(diǎn)；高的熱穩(wěn)定性，400℃以上仍穩(wěn)定；離子導(dǎo)電率高，分解電壓大，達(dá)4V多；熱容量大；比較低的粘度；容易回收等。正因?yàn)殡x子液有如此多的優(yōu)點(diǎn)并易于回收，而被稱成為“綠色溶劑”。
2、離子液體混合物的性質(zhì)離子液體混合物性質(zhì)是指離子液體和有機(jī)物或無機(jī)物、或有機(jī)物與無機(jī)物混合后形成的混合物的物理化學(xué)性質(zhì)。離子液體與水、或乙醇混合后離子液體的粘度、比重、導(dǎo)電性均會(huì)發(fā)生變化。在含有離子液體的混合物中，離子的溶劑化主要是靠離子與分子溶劑之間的氫鍵、離子-偶極、離子-誘導(dǎo)偶極等相互作用來實(shí)現(xiàn)的。在離子液體的濃度被無限稀釋的極限條件下，離子-離子間的相互作用可以忽略。離子液混合物物理化學(xué)性質(zhì)的研究對于指導(dǎo)對離子液體在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用深入研究具有重要的價(jià)值。
3、離子液體應(yīng)用離子液體在化學(xué)合成、化學(xué)工業(yè)、制藥業(yè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。以下主要介紹其主要的應(yīng)用。
(1)在離子液體中的過渡金屬催化氫化和偶聯(lián)等反應(yīng)離子液體作溶劑的過渡金屬催化氫化反應(yīng)已有大量報(bào)導(dǎo)，它一方面作溶劑，又作助催化劑(cocatalyst)，與水和其它普通有機(jī)溶劑相比，離子液體是催化劑又是很好的溶劑，它使催化活性穩(wěn)定。離子液體在過度金屬類化學(xué)反應(yīng)和分離中具有重要價(jià)值。
(2)離子液體在萃取分離中的應(yīng)用以離子液體為萃取相，則離子液體應(yīng)與萃余相不相溶，目前的研究都是從水溶液中萃取有機(jī)或無機(jī)物，萃取物不同所選離子液體也應(yīng)不同。這些包括萃取有機(jī)物的研究、用超臨界CO2從離子液體中萃取有機(jī)物、用離子液體從水中萃取金屬離子、在離子液體上引入配位原子萃取金屬離子等。
(3)親核取代反應(yīng)及芳烴取代中的離子液體脂肪族親核取代反應(yīng)利用離子液體作為PTC是很好的選擇，但是通常要用到二氯甲烷、甲苯和氯苯作溶劑，由于鹵代烴的使用越來越受到限制，離子液體作溶劑及催化親核取代反應(yīng)自然受到重視，它一方面能活化陰離子，且離子液體的陽離子部分像PTC一樣是有效的催化劑，如氯芐與氰化物的反應(yīng)等。
近來，有關(guān)芳香重氮鹽被氟取代在離子液體中進(jìn)行，取得了相當(dāng)大的進(jìn)展，而且操作簡便，產(chǎn)率幾乎定量，離子液體可回收數(shù)次。在離子液體中的硝化也有效地改變經(jīng)典的硝化方法，克服了傳統(tǒng)反應(yīng)需要中和反應(yīng)后強(qiáng)酸性液體的弊病。有關(guān)芳香重氮鹽被氟取代在離子液體中進(jìn)行，取得了相當(dāng)大的進(jìn)展，而且操作簡便，產(chǎn)率幾乎定量，離子液體可回收數(shù)次。在離子液體中的硝化也有效地改變經(jīng)典的硝化方法，克服了傳統(tǒng)反應(yīng)需要中和反應(yīng)后強(qiáng)酸性液體的弊病。
(4)離子液體提高化學(xué)反應(yīng)的選擇性提高化學(xué)反應(yīng)的選擇性，減少付產(chǎn)物是化學(xué)工業(yè)研究的重要內(nèi)容。離子液體在提高化學(xué)反應(yīng)選擇性中發(fā)揮重要的作用。Park和Kazlauskas報(bào)道葡萄糖在[moemim][BF4]中的區(qū)域選擇性酰基化反應(yīng)產(chǎn)率高達(dá)99％，選擇性93％，此值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于通常使用的有機(jī)溶劑中的值。但是，有關(guān)離子液體在提高化學(xué)選擇反應(yīng)的機(jī)理仍然有待于進(jìn)一步研究。
離子液體不但可以作為很好PTC，而且還可以起著重要的溶劑、催化劑作用。離子液體作為反應(yīng)溶劑廣泛應(yīng)用于有機(jī)合成中，多數(shù)離子液體表現(xiàn)出中等極性有機(jī)溶劑的性質(zhì)，其極性相當(dāng)于醇和兩極非質(zhì)子溶劑。比如，[bmim][PF6]的極性大于乙腈而小于甲醇。目前，采用離子液體作為相轉(zhuǎn)移催化劑在主要應(yīng)用親核取代反應(yīng)的18F正電子放射性示蹤劑合成中，已經(jīng)取得很大的進(jìn)展。離子液體不僅能夠促進(jìn)反應(yīng)速度，而且能夠提高反應(yīng)的選擇性。
(二)有機(jī)合成中的保護(hù)基和化學(xué)選擇性反應(yīng)方法1、正電子放射性示蹤劑介紹所謂放射性示蹤劑是指無創(chuàng)傷性用于對疾病的早期診斷、治療方案制定及療效評價(jià)的具有放射性標(biāo)記化合物的臨床診斷試劑。用于人體的放射性示蹤劑如果也具有治療作用的話也被稱為放射性藥物。目前將放射性示蹤劑分成兩大類一類是用于SPECT(single photon emission computer tomography，SPECT)顯像的單光子放射性示蹤劑；另一類是用于PET(positron emissiontomography，PET)的正電子放射性示蹤劑。在我國獲得國家藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)的放射性藥物稱為放射性藥品?？梢钥闯鰧τ趩喂庾踊蛘娮臃派湫允聚檮┑囊笙鄬Φ陀诜派湫运幬铩?br> 標(biāo)記化合物是指分子中原子或原子基團(tuán)被相似或不同的具有放射性原子或原子基團(tuán)所取代，在標(biāo)記的過程中可以采用各種不同的物理化學(xué)條件以獲得某種特殊的標(biāo)記化合物。正電子放射性示蹤劑是指采用正電子放射核素標(biāo)記的標(biāo)記化合物，由于正電子放射性藥物大多數(shù)屬于短半衰期的核素，所以標(biāo)記原理、技術(shù)、方法和長半衰期核素標(biāo)記的藥物有一定的區(qū)別。對于短半衰期放射性藥物由于半衰期短，所以一般需要采用全自動(dòng)化學(xué)合成方法。而且正電子放射性核素標(biāo)記化合物和普通單光子放射性化合物具有本質(zhì)區(qū)別。這些區(qū)別主要在于正電子放射性核素標(biāo)記化合物(在PET/CT中心通常稱其為正電子放射性示蹤劑前體(precursor)或中間體(intermediate product)一般需要在合成前我們要對不參與離去或目標(biāo)反應(yīng)的化合物中化學(xué)部位或官能團(tuán)進(jìn)行有效的保護(hù)起來，在核素標(biāo)記后為了保證正電子放射性示蹤劑或藥物的生物化學(xué)活性需要去除這些有效的保護(hù)基團(tuán)。另外，為了提高在化合物分子上特定位置的標(biāo)記率，目前大多采用在保護(hù)化學(xué)物官能團(tuán)后再在化合物特定分子引入離去基團(tuán)以加速正電子放射性核素標(biāo)記過程。單光子放射性示蹤劑(比如99mTc)的標(biāo)記物一般采用形成螯合物的直接標(biāo)記法，在標(biāo)記后也不存在去除保護(hù)的問題。和單光子放射性藥物比較正電子放射性示蹤劑是嚴(yán)格意義上具有示蹤劑功能的示蹤劑，能夠真實(shí)從分子水平反映生命活動(dòng)過程和特征，所以具有廣闊發(fā)展前景。
2、有機(jī)合成中的化學(xué)選擇性、區(qū)域選擇性和立體選擇性反應(yīng)高選擇性的有機(jī)反應(yīng)是有機(jī)合成方法學(xué)研究中的重要課題之一。在選擇合適的反應(yīng)容積和反應(yīng)條件可以提高反應(yīng)的選擇性。有機(jī)合成的選擇性包括化學(xué)選擇性(chemoselectivity)、區(qū)域選擇性(regioselectivity)和立體選擇性(stereoselectivity)?；瘜W(xué)選擇性是取決于不同官能團(tuán)的反應(yīng)差異。區(qū)域選擇性是取決于活性基團(tuán)周圍不同位置的反應(yīng)性差異。立體選擇性涉及產(chǎn)物分子的相對或絕對立體化學(xué)問題。
1)有機(jī)化學(xué)合成中保護(hù)基團(tuán)使用在有機(jī)合成過程將不希望發(fā)生反應(yīng)的部位保護(hù)起來成為衍生物的形式，待達(dá)到目的之后再恢復(fù)原來的官能團(tuán)，這樣的方法被稱為“保護(hù)基團(tuán)”(protecting groups)法。為了達(dá)到化學(xué)選擇性和區(qū)域選擇性包括選用保護(hù)基、活化基和阻斷基的應(yīng)用。采用保護(hù)基團(tuán)方法提高了反應(yīng)的區(qū)域選擇性、提高了反應(yīng)的立體選擇性并有利于反應(yīng)產(chǎn)物的分離。目前使用的保護(hù)基按照官能團(tuán)區(qū)分有醇、酚羥基的保護(hù)常用的保護(hù)基主要有t-BuCO(Piv)、PhCO、CH3CO、CICH2CO和CF3CO等。羥基的保護(hù)是正電子放射性示蹤劑中間體合成過程最常使用的方法，其中又以對羥基的?；Ｗo(hù)最為常用。一般使用的?；瘎┯兴狒ⅤＢ?、乙酸、苯甲磺酰、苯甲磺酸、甲磺酸等。酰酐反應(yīng)活性要大于酰氯、乙酸等，在酸酐、酰氯?；磻?yīng)過程中如果加入高氯酸能夠加速反應(yīng)過程，提高?；a(chǎn)率。比如，從D-甘露糖合成三氟甘露糖合成過程就需要對D-甘露糖的羥基進(jìn)行有效的保護(hù)起來。目前普遍認(rèn)為對D-甘露糖羥基有效保護(hù)是采用酸酐。正電子放射性藥物主要用于研究人體組織臟器血流灌注，細(xì)胞糖、蛋白質(zhì)和脂肪酸的代謝，體內(nèi)抗原和抗體結(jié)合，受體以及基因表達(dá)的狀況。正電子放射性藥物對于在分子水平研究疾病病理和生理過程具有重要的價(jià)值。
羰基的保護(hù)對于醛、酮羰基最常用保護(hù)方法是將其轉(zhuǎn)換成縮醛、縮酮或硫代縮醛、縮酮等。常用的保護(hù)基團(tuán)有N-氯代琥酰亞胺、1，3二氧雜烷等。
羧基和巰的保護(hù)羧基保護(hù)主要是阻止堿性與羧酸質(zhì)子之間的反應(yīng)，最常用的方法是將羧酸轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的羧酸酯。巰基的保護(hù)主要是將其轉(zhuǎn)換成硫醚、硫代縮酮。
氨基的保護(hù)在有機(jī)合成中，特別是多肽合成過程中對氨基的保護(hù)是非常重要的。對于氨基保護(hù)有多種技術(shù)和方法可以供我們選擇。通常采用的氨基保護(hù)基有叔丁氧羥基(Boc)、9-茐甲氧羰基(Fmoc)、芐氧羰基(Cbz)、三氯乙氧羰基(Tceoc)等。其中Boc是最常選擇的氨基保護(hù)基。
末端炔C-H的保護(hù)和磷酸根的保護(hù)末端炔烴具有酸性，所以在合成中需要保護(hù)。在核酸的合成過程中需要對磷酸單酯或雙酯的保護(hù)。2-氰乙基是廣泛使用的膦酸酯保護(hù)基，另外2-(2-吡啶)乙基也是磷酸根較穩(wěn)定的保護(hù)基。
在實(shí)際工藝實(shí)施中，對保護(hù)基、活化基和阻斷基選擇需要考慮來源方便，成本低，達(dá)到保護(hù)效率高，保護(hù)基在高度專一的條件下能夠高選擇性、高效率被除去，離去基團(tuán)引入容易，付產(chǎn)物少，后處理過程簡單，在分離、純化、各種層析技術(shù)處理過程穩(wěn)定。所以在選擇對保護(hù)基、活化基和阻斷基選擇需要從綜合處理觀點(diǎn)出發(fā)選擇最佳的保護(hù)基和離去基團(tuán)。
2)單糖和核苷合成中的立體化學(xué)單糖是組成多糖和天然產(chǎn)物中糖組分的最基本單元，葡萄糖又是整個(gè)具有六元或五元的糖類化合物的母體化合物。葡糖糖中半縮醛環(huán)的生成造就了一個(gè)新的不對稱中心，即異頭碳中心，這種環(huán)狀半縮醛被稱之為端基異構(gòu)體，分別命名為α和β異構(gòu)體。端基異構(gòu)中心是指醛糖的C-1或酮糖的C-2，他們是單糖分子中最具有活性的部分。所于C-1和C-2也是具有高度的區(qū)域選擇性化學(xué)反應(yīng)。糖的羥基具有與一般醇的羥基類似的化學(xué)性質(zhì)。在葡萄糖分子中的羥基一級羥基的活性要明顯大于二級羥基的活性，因此能夠容易進(jìn)行一級羥基選擇性的脂化、醚化。對于一些阻位大的試劑，這種選擇性就更為明顯。除了化合物或分子自身因素影響立體構(gòu)象外，溶劑也發(fā)揮者重要的作用。比如，在四烷基銨鹵代物的崔化下，在二氯甲烷中，α-鹵代物總能快速地部分地異構(gòu)為β-異構(gòu)體。
核苷合成中的立體化學(xué)合成存在立體選擇和區(qū)域選擇。糖苷化的結(jié)果常形成α和β構(gòu)型核苷的混合物，需要對其純化才能獲得目的產(chǎn)物。Baker-Tipson的trans-規(guī)律揭示糖苷合成中的立體選擇性。該規(guī)律敘述為如果鹵代糖是1，2-順式(cis)-構(gòu)型(α-鹵代糖)，即鹵素和2位的酰氧取代基處于同側(cè)(cis)或說順式，則該糖和雜環(huán)堿基在C(1)位處產(chǎn)生-個(gè)SN2反應(yīng)轉(zhuǎn)換歷程，形成的核苷構(gòu)成1，2’-反式(trans)構(gòu)型，即連在糖C(1)位的堿基和糖上2’-取代基呈現(xiàn)反式構(gòu)型。該規(guī)律告訴我們核苷α和β構(gòu)型完全取決與參與反應(yīng)糖類型，這對于指導(dǎo)合成目的產(chǎn)物具有重要實(shí)際意義。也有發(fā)現(xiàn)采用3，5-保護(hù)的2-脫氧呋喃核糖-1-氯化物或溴化物時(shí)，大于95％的鹵素在糖環(huán)上處于α-構(gòu)型，根據(jù)SN2糖苷化反應(yīng)，理應(yīng)合成β-核苷，但是最后均為異構(gòu)化產(chǎn)物。這可能是由于糖環(huán)氧原子的孤對電子促進(jìn)1-位的鹵素脫除，而形成碳正離子，這樣雜環(huán)堿基從糖平面兩側(cè)進(jìn)攻的機(jī)率相等，必然會(huì)產(chǎn)生α-和β-混合核苷。
核苷的區(qū)域選擇性在核苷的合成過程同樣具有重要意義。當(dāng)自由或者硅烷化的有機(jī)氮雜環(huán)堿基上含有多于一個(gè)氮原子時(shí)，這些氮原子均有可能和糖基反應(yīng)形成C-N糖苷鍵，產(chǎn)生相應(yīng)的不同的核苷。嘧啶類似物核苷的合成，其區(qū)域選擇性受到氮雜環(huán)上羰基的影響。然而，不同位置上的氮原子和糖基形成糖苷，受到動(dòng)力學(xué)或熱力學(xué)原因的控制。對于嘧啶核苷的合成，要達(dá)到區(qū)域選擇性的目的，?？梢詫⒉幌Ｍ纬珊塑真I的N(1)或N(3)原子預(yù)先用一些基團(tuán)保護(hù)起來。常選擇N-烷基化的方法，這樣就很容易地在糖苷化過程中，僅得到一種高純度的核苷異構(gòu)體。
在上述有機(jī)化學(xué)合成采用保護(hù)基對官能團(tuán)進(jìn)行保護(hù)的過程，離子液體起著重要的催化和提高化學(xué)選擇性作用。比如，茐烯糖氧化成環(huán)氧化合物很容易，但是生成的環(huán)氧化合物也容易水解，在離子液體[bmim][BF4]中，在甲基三氧化錸催化下可以獲得穩(wěn)定的環(huán)氧化合物。乙酰乙酸乙酯可以在離子液體[bmim][BF4]、[bmim][NTf2]、[bmim][bpy]、[bmim][OTf]等中有效地進(jìn)行對成選擇性加氫。離子液體能夠選擇性提高?；俣群托室呀?jīng)廣泛引起有從事機(jī)化學(xué)合成者地關(guān)注。但是，目前在正電子放射性示蹤劑中間體合成研究中采用離子液體研究報(bào)道極少，更談不上規(guī)律可循。這也是我們需要研究的重點(diǎn)。
18F標(biāo)記胸腺嘧啶類示蹤劑(18F-FLT)前體(中間體)合成胸腺嘧啶是DNA合成的重要原料，它能夠間接或直接反映生物體細(xì)胞DNA代謝活躍程度，提供細(xì)胞增殖的信息。自從1991年首次報(bào)道采用18F標(biāo)記胸腺嘧啶類前體作為反應(yīng)細(xì)胞增殖的正電子放射性示蹤劑后。目前已經(jīng)有兩種用于18F-FLT合成前體(見圖2)。1997年Grierson等對胸腺嘧啶類前體選擇和合成方法進(jìn)行詳細(xì)的研究，并選擇2，3’-酐-5’-O-(4，4’-二甲氧基三苯甲基)胸腺嘧啶(2，3’-anhydro-5’-O-(4，4’-dimethoxytrityl)thymidine(DMTThy))(見圖3)作為合成18F-FLT前體。在5’位選擇保護(hù)基團(tuán)不同，可以獲得多種DMTThy衍生物。但是，從臨床實(shí)際應(yīng)用的情況來看DMTThy前體獲得18F-FLT的標(biāo)記率僅僅5％-10％，這樣的標(biāo)記率是無法作為常規(guī)正電子放射性示蹤劑使用的。另外，采用DMTThy作為18F-FLT標(biāo)記前體在標(biāo)記過程需要160度左右很高的溫度加熱，使標(biāo)記過程復(fù)雜化。
為此，Martin SJ，Grierson等人開始研究新的標(biāo)記18F-FLT前體的胸腺嘧啶衍生物和合成工藝。其基本思想還是在3’位置引入18F。為了達(dá)到此目的仍然需要對5’、嘧啶環(huán)N進(jìn)行保護(hù)，在3’位置引入離去基團(tuán)以提高標(biāo)記率及標(biāo)記后產(chǎn)物的放射化學(xué)純度。Grierson等報(bào)道以3-N-(2，4-dimethoxybenzyl)-1-[5-O-(4，4’-dimethoxytrityl)-3-O-nosyl-2-deoxy-β-D-lyxofuranosyl]thymine作為合成18F-FLT前體合成18F-FLT。但是，3位N上2，4-dimethoxybenzyl和5位O上4，4’-dimethoxytrityl保護(hù)基需要采用硝酸銨鈰去除。這樣由于鈰鹽存在，在保護(hù)基離去后需要采用過濾分離步驟而增加合成工藝的復(fù)雜性，對18F-FLT全自動(dòng)化合成過程實(shí)現(xiàn)增加困難。Martin SJ等提出對3位N采用Boc保護(hù)基以便于一步完成去保護(hù)基目的。另外，Martin SJ在5’O引入三苯甲基或4，4’-dimethoxytrityl作為保護(hù)基，3’位置引入4-硝基苯磺酰(4-nitrobenzenesulfony(nosyl))作為離去基團(tuán)。明顯提高了18F-FLT產(chǎn)率(19.8％)。Martin SJ等和kim等研究表明對3位N進(jìn)行保護(hù)和未進(jìn)行保護(hù)對18F-FLT合成效率并無顯著影響。
Martin SJ等研究從胸腺嘧啶合成3-N-t-Butoxycarbonyl-(5’-O-(4，4’-dimethoxytriphenymethyl)-2’-deoxy-3’-O-(4-nitrobenzensulfonyl)-β-D-threopentofuranosyl)thymine(見圖4)合成過程可以分成在5’位選擇性引入三苯甲基或4，4’-dimethoxytrityl類作為保護(hù)基；在3’位引入離去基團(tuán)，比如4-硝基苯磺酰(4-nitrobenzenesulfony(nosyl))作為離去基團(tuán)；對3位N進(jìn)行保護(hù)。從等研究從胸腺嘧啶合成3-N-t-Butoxycarbonyl-(5’-O-(4，4’-dimethoxytriphenymethyl)-2’-deoxy-3’-O-(4-nitrobenzensulfonyl)-β-D-threopentofuranosyl)thymine合成過程總體產(chǎn)率大約是31％。從不同作者報(bào)道結(jié)果綜合起來發(fā)現(xiàn)從胸腺嘧啶開始合成DMTThy產(chǎn)率在80％以上。由此可見，提高等研究從胸腺嘧啶合成3-N-t-Butoxycarbonyl-(5’-O-(4，4’-dimethoxytriphenymethyl)-2’-deoxy-3’-O-(4-nitrobenzensulfonyl)-β-D-threopentofuranosyl)thymine產(chǎn)率關(guān)鍵是提高3’位4-nitrobenzensulfonyl產(chǎn)率，也就是提高4-nitrobenzensulfonyl在3’位引入化學(xué)反應(yīng)的選擇性、區(qū)域選擇性和立體選擇性。只有這樣才能夠提高等研究從胸腺嘧啶合成3-N-t-Butoxycarbonyl-(5’-O-(4，4’-dimethoxytriphenymethyl)-2’-deoxy-3’-O-(4-nitrobenzensulfonyl)-β-D-threopentofuranosyl)thymine產(chǎn)率?？梢?，迄今在提高3’位引入4-nitrobenzensulfonyl類似基團(tuán)的報(bào)道很少。我們對采用離子液體作為催化羥基?；Ｗo(hù)基反應(yīng)和提高3’高選擇性離去基團(tuán)引入顯著提高了從胸腺嘧啶合成3-N-t-Butoxycarbonyl-(5’-O-(4，4’-dimethoxytriphenymethyl)-2’-deoxy-3’-O-(4-nitrobenzensulfonyl)-b-D-threopentofuranosyl)thymine效率方法和工藝進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)采用離子液體能夠顯著提高從胸腺嘧啶合成3-N-t-Butoxycarbonyl-(5’-O-(4，4’-dimethoxytriphenymethyl)-2’-deoxy-3’-O-(4-nitrobenzensulfonyl)-b-D-threopentofuranosyl)thymine及類似產(chǎn)物產(chǎn)率和合成效率，其合成產(chǎn)率可以達(dá)到60％，節(jié)約合成達(dá)到25％以上。
實(shí)施例13-N-叔丁基酰基-(5’-O-(4，4’-二甲氧三苯甲基)-2’-脫氧-3’-O-(4-硝基苯磺酰)-b-D-5呋喃)胸腺嘧啶[3-N-t-Butoxycarbonyl-(5’-O-(4，4’-dimethoxytriphenymethyl)-2’-deoxy-3’-O-(4-nitrobenzensulfonyl)-b-D-threopento furanosyl)thymine]的合成步驟3-N-叔丁基?；?(5’-O-(4，4’-二甲氧三苯甲基)-2’-脫氧-3’-O-(4-硝基苯磺酰)-b-D-5呋喃)胸腺嘧啶流程分為三個(gè)階段首先以胸腺嘧啶開始合成[5’-O-(4，4’-雙甲氧基三苯甲基)-2’-脫氧-β-D-5呋喃]胸腺嘧啶，然后[5’-O-(4，4’-雙甲氧基三苯甲基)-2’-脫氧-3’-O-(4-硝基苯磺酰)-β-D-5呋喃]胸腺嘧啶后，對嘧啶官能團(tuán)進(jìn)行保護(hù)后獲得最終產(chǎn)物即3-N-tert-Butoxycarbonyl-(5’-O-(4，4’-dimethoxytripphenylmethyl)-2’-deoxy-3’-o-(4-nitrobenzenesulfonyl)-β-D-threopentofuranosyl)thymine。也可以將通過第一步和第二步合成流程獲得的[5’-O-(4，4’-雙甲氧基三苯甲基)-2’-脫氧-3’-O-(4-硝基苯磺酰)-β-D-5呋喃]胸腺嘧啶直接作為前體(中間體)。
1、[5’-O-(4，4’-雙甲氧基三苯甲基)-2’-脫氧-β-D-5呋喃]胸腺嘧啶取胸腺嘧啶(1.5g，6.0mmol)+dimethoxy tritylchloride雙甲氧基三苯甲基氯(2.54克，7.4mmol)攪勻時(shí)加入30ml吡啶，[bmim][BF4]1ml，室溫下3小時(shí)。在0度情況時(shí)甲磺酰酐(1.16ml，16mmol)，反應(yīng)3小時(shí)。產(chǎn)物和甲苯一起供蒸餾(反應(yīng)和濃縮)。用二氯甲烷、碳酸氫鈉和水洗劑。用無水硫酸鈉干燥。有機(jī)物溶在120EtOH 120ml，和3ml 10N NaOH。加熱80度1.5小時(shí)，用乙酸中合和甲苯濃縮。
2、[5’-O-(4，4’-雙甲氧基三苯甲基)-2’-脫氧-3’-O-(4-硝基苯磺酰)-β-D-5呋喃]胸腺嘧啶將產(chǎn)物1(0.8g，1.48mmol)+10ml吡啶，在0度時(shí)4-硝基苯磺酰氯(0.92g，2.91mmol)+三氟甲磺酸銀(1.1g，2.9mmol)，[bmim][OTf]0.5ml。0度50分鐘，室溫40分鐘。加入EtOAc，過濾，水洗劑。再用Na2SO4干燥。
3、3-N-tert-Butoxycarbonyl-(5’-O-(4，4’-dimethoxytripphenylmethyl)-2’-deoxy-3’-o-(4-nitrobenzenesulfonyl)-β-D-threopentofuranosyl)thymine合成取產(chǎn)物3(1.41g，1.93mmol)+20ml THF t-BOC2O(二碳酸二叔丁酯，0.49g，2.12mmol)、[bmim][OTf]0.5ml后，攪勻再加入DMAP(二甲基氨基吡啶，dimethyaminopyridine)室溫下80分鐘。再室溫下放置4小時(shí)。后用乙酸乙脂稀釋。水、1N HCI、碳酸氫鈉稀后。用Na2SO4干燥。產(chǎn)物用柱分離(硅膠柱，洗脫液己烷∶乙酸乙脂1∶1)。
4、經(jīng)過分離獲得最終產(chǎn)物。合成效率可以達(dá)到60％以上。
5、也可以不對嘧啶官能團(tuán)進(jìn)行保護(hù)，直接將[5’-O-(4，4’-雙甲氧基三苯甲基)-2’-脫氧-3’-O-(4-硝基苯磺酰)-β-D-5呋喃]胸腺嘧啶作為18F-FLT的前體(中間體)。其產(chǎn)率可以達(dá)到70％以上。
權(quán)利要求
1.18F標(biāo)記正電子放射性示蹤劑前體的制備工藝，其特征在于，按如下步驟依次進(jìn)行1)[5’-O-(4，4’-雙甲氧基三苯甲基)-2’-脫氧-β-D-5呋喃]胸腺嘧啶的制備；采用離子液體作為催化劑，結(jié)合原料化合物進(jìn)行反應(yīng)；2)[5’-O-(4，4’-雙甲氧基三苯甲基)-2’-脫氧-3’-O-(4-硝基苯磺酰)-β-D-5呋喃]胸腺嘧啶的制備；對步驟1)所生成的中間產(chǎn)物進(jìn)行分離處理；3)3-N-tert-Butoxycarbonyl-(5’-O-(4，4’-dimethoxytripphenylmethyl)-2’-deoxy-3’-o-(4-nitrobenzenesulfonyl)-β-D-threopentofuranosyl)thymine的合成；在步驟2)所得產(chǎn)物中引入磺?；鳛殡x去基團(tuán)，采用離子液體進(jìn)行反應(yīng)處理；4)最終產(chǎn)物的分離。
2.按照權(quán)利要求1所述的18F標(biāo)記正電子放射性示蹤劑前體的合成工藝，其特征在于對步驟1)所述的活性反應(yīng)基團(tuán)加以保護(hù)。
3.按照權(quán)利要求2所述的18F標(biāo)記正電子放射性示蹤劑前體的合成工藝，其特征在于所述活性反應(yīng)基團(tuán)為羥基、氨基。
4.按照權(quán)利要求1～3之任一所述的18F標(biāo)記正電子放射性示蹤劑前體的合成工藝，其特征在于所述前體為3-N-t-Butoxycarbonyl-(5’-O-(4，4’-dimethoxytriphenymethyl)-2’-deoxy-3’-O-(4-nitrobenzensulfonyl)-b-D-threopentofuranosyl)thymine。
5.按照權(quán)利要求3所述的18F標(biāo)記正電子放射性示蹤劑前體的合成工藝，其特征在于所述原料化合物為胸腺嘧啶。
6.按照權(quán)利要求1或2所述的18F標(biāo)記正電子放射性示蹤劑前體的合成工藝，其特征在于所述步驟4)最終產(chǎn)物的分離采用萃取、洗劑、干燥和結(jié)晶的方式。
7.按照權(quán)利要求1或2所述的18F標(biāo)記正電子放射性示蹤劑前體的合成工藝，其特征在于所述步驟4)采用高壓液相色譜(HPLC)柱對最終產(chǎn)物進(jìn)行分離。
8.按照權(quán)利要求1或2所述的18F標(biāo)記正電子放射性示蹤劑前體的合成工藝，其特征在于采用微波加熱方式對步驟4)中的最終產(chǎn)物進(jìn)行分離。
9.按照權(quán)利要求1或2所述的18F標(biāo)記正電子放射性示蹤劑前體的合成工藝，其特征在于采用電爐加熱方式對步驟4)中的最終產(chǎn)物進(jìn)行分離。
10.按照權(quán)利要求2或3所述的18F標(biāo)記正電子放射性示蹤劑前體的合成工藝，其特征在于步驟1)中對羥基進(jìn)行?；Ｗo(hù)。
11.按照權(quán)利要求10所述的18F標(biāo)記正電子放射性示蹤劑前體的合成工藝，其特征在于所述保護(hù)基為三苯甲基或4，4’-dimethoxytrityl。
12.按照權(quán)利要求1或2所述的18F標(biāo)記正電子放射性示蹤劑前體的合成工藝，其特征在于在步驟3)中采用4-硝基苯磺酰4-nitrobenzenesulfony(nosyl)作為離去基團(tuán)。
全文摘要
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文檔編號A61K51/04GK1911952SQ20061004759
公開日2007年2月14日 申請日期2006年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月1日
發(fā)明者郭啟勇, 辛軍 申請人:郭啟勇, 中國醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院