專利名稱：新的成像劑及其前體與制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種新的成像劑、其前體以及制備方法。
背景技術：
短半衰期的放射性化合物可用作診斷癌和膿腫的成像劑。在常規(guī)生產(chǎn)這樣的成像劑時應該有安全與生產(chǎn)方面的考慮。有利的是在確?？焖俸头€(wěn)定生產(chǎn)成像劑的同時將接觸時間降至最低。
實施成像程序一般有兩類。在正電子發(fā)射斷層顯像法(PET)中，可檢測衰變放射性核素發(fā)射的兩種β射線。在單光子發(fā)射計算機斷層顯像法(SPECT)中，可檢測衰變放射性核素發(fā)射的一種β射線。PET可比較精確地定位腫瘤。但SPECT比較簡單又易于操作，因此使用得比較多。
一般來說，PET使用用如18F、11C、13N和15O之類正電子-發(fā)射體標記的放射性化合物，而SPECT使用用如18F、11C、13N和15O之類單-光子-發(fā)射體標記的發(fā)射性化合物，盡管75Br和124I也可以使用。另一方面，SPECT一般使用中子比質(zhì)子多的發(fā)射性核素，例如67Ga、77Br、123I、124I、125I、126I、131I和201T1。
在該技術中，曾使用以葡萄糖為主要成分和以氨基酸為主要成分的化合物作為成像劑。由于以氨基酸為主要成分的化合物比較快的攝取與進入蛋白質(zhì)合成，所以它們比較多地用于分析腫瘤細胞。在以氨基酸為主要成分的復合物中，成功地使用過含有11C和18F的化合物。適合成像的含有11C-放射性標記的氨基酸例如包括L-[1-11C]白氨酸(Keen等人，《J.Cereb.B1ood Flow Metab.》，1989(9)429-45)，L-[1-11C]酪氨酸(Wiesel等人，《J.Nucl.Med.》1991(32)2041-49)、L-[甲基-11C]蛋氨酸(Comar等人，《Eur.J.Nucl.Med.》1976(1)11-14)和L-[1-11C]蛋氨酸(Bolster等人，《Appl.Radiat.Isot.)》，1986(37)1069-70)。但是，含有11C-放射性標記氨基酸由于11C的短半衰期(T1/2＝20分鐘)而其應用性有限。因此，已在合成與評價其他放射性核素方面作出了許多的努力，例如前面列出的那些核素。兩種含有18F的放射性標記氨基酸，4-[18F]氟-L-苯基丙氨酸和2-[18F]氟-L-酪氨酸，顯示出蛋白質(zhì)的加入，但未校正的合成產(chǎn)率只有5％以下。參見Arnstein等人《生物化學雜志》(Biochem.J.)，1984(1)340-46，和Coenen等人，《Radioisot.Klinik.Forschung》，1988(18)402-40。
近來，曾采用親電子取代法合成出2-和3-L-[18F]氟-α-甲基酪氨酸(Tomiyoshi等人，《Nucl.Med.Commun.》，1997(18)169-75)。可惜，這樣一種生產(chǎn)方法的放射化學產(chǎn)額很低。另一個新近合成的化合物是o-(2-[18F]氟乙基)-L-酪氨酸(Wester等人，《J.Nucl.Med.》，1999(40)205-212)。這篇文章描述了采用親質(zhì)子反應合成靶化合物，其產(chǎn)率為40-60％。但是，該反應要求兩步合成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是研制適合在PET和SPECT中使用的新成像劑，這些成像劑克服了已知化合物的缺陷。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種采用一步合成，通過親質(zhì)子路徑生產(chǎn)這樣一些化合物的方法。
本發(fā)明的還一個目的是提供用于生產(chǎn)本發(fā)明新成像劑的前體化合物。
運用本發(fā)明可以達到這些目的。
本發(fā)明包括式(I)化合物，或在藥學上可接受的該化合物的鹽 式中有星號標記的C代表手性中心，該化合物以L-形式、D-形式存在或以外消旋混合物存在；R1選自單鍵、苯基和下式(a)、(b)、(c)或(d)基團 R2是C1-C7烷基；以及RE選自11C、13N、15O、18F、67Ga、75Br、77Br、123I、124I、125I、126I、131I和201T1，優(yōu)選地123I、125I和18F。
本發(fā)明還包括式(II)化合物，它們用于制備式(I)化合物。 式中R1是如式(I)化合物所指出的相同；R2是H或-R3-O-R4基團，其中R3是C1-C7烷基，R4是H或離去基團，優(yōu)選地磺?；缂妆交酋；?、三氟甲磺?；?、甲磺酰基、trimsyl、tripsyl、對溴苯磺?；騨osyl。
PG1是羧基保護基團；以及PG2是氨基保護基團。
本發(fā)明還包括一種合成式(I)化合物的方法，該方法是采用下述式(IIc)化合物 式中R1、R2、PG1和PG2是如式(I)化合物所指出的相同；R3是離去基團，優(yōu)選地磺?；缂妆交酋；⑷谆酋；⒓谆酋；rimsyl、tripsyl、對溴苯磺?；騨osyl，使該化合物與RE鹽反應，其中RE是如式(I)化合物所指出的相同，得到式(Ia)化合物 式中R1、R2、RE、PG1和PG2如前面相同；再除去保護基團。
附圖簡述

圖1表明活體外在乳腺癌細胞中細胞攝取本發(fā)明化合物(18F-FPAMT)與現(xiàn)有技術化合物(18F-FDG)的試驗比較。
圖2表明在有Fischer 344腫瘤的鼠中本發(fā)明化合物(18F-FPAMT)與現(xiàn)有技術化合物(18F-FDG)在活體內(nèi)組織分布的比較。
優(yōu)選的具體實施方案的描述在本發(fā)明中，研制出式I化合物 式中有星號標記的C代表手性中心，該化合物以L-形式、D-形式存在或以外消旋混合物存在；R1選自單鍵、苯基和下式(a)、(b)、(c)或(d)基團 R2是C1-C7烷基；以及RE選自11C、13N、15O、18F、67Ga、75Br、77Br、123I、124I、125I、126I、131I和201T1，優(yōu)選地123I、125I和18F。
優(yōu)選地，R1是苯基。R1是苯基時，-O-R2-RE基團可以是對-、間-或鄰位CH2基團。優(yōu)選的是-O-R2-RE基團為對位CH2基團。
R2優(yōu)選地是C2-C6烷基，更優(yōu)選地C2-C5烷基。最優(yōu)選的是R2為丙基。
式(I)化合物含有在α-C的手性中心。因此，本發(fā)明的化合物可以L-形式、D-形式或外消旋混合物形式存在。優(yōu)選的是該化合物以L-形式存在。
本發(fā)明還包括式(II)化合物 式中R1是如式(I)化合物所指出的相同；R2是H或-R3-O-R4基團，其中R3是C1-C7烷基，R4是H或離去基團，優(yōu)選地磺?；缂妆交酋；?、三氟甲磺?；?、甲磺酰基、trimsyl、tripsyl、對溴苯磺?；騨osyl；PG1是羧基保護基團；以及PG2是氨基保護基團。
式(II)化合物可用作制備式(I)化合物的中間體。
更特別地，式(II)化合物可以分成三小類(IIa)、(IIb)和(IIc)。 它們是制備式(I)化合物的重要中間體，式中，在每種情況下R1和R2是如式(I)化合物所指出的相同；R3是離去基團，優(yōu)選地磺?；?，例如甲苯磺酰基、三氟甲磺酰基、甲磺?；?、trimsyl、tripsyl、對溴苯磺?；騨osyl；PG1是羧基保護基團；以及PG2是氨基保護基團。
正如前面所指出的，式(II)化合物的離去基團優(yōu)選地是磺?；鶊F，但是如本技術領域的普通技術人員已知的任何合適的離去基團都可以使用。特別優(yōu)選的是甲苯磺?；?、三氟甲磺酰基、甲磺?；?、trimsyl、tripsyl、對溴苯磺?；騨osyl，更優(yōu)選是甲苯磺?；?、三氟甲磺酰基和甲磺酰基，最優(yōu)選是甲苯磺?；?br> 保護基團(PG1和PG2)可以是如本技術領域的普通技術人員已知的任何合適的羧基保護基團和氨基保護基團。可以參見J.F.W.McOmie編輯的《有機化學中的保護基團》，Plenum出版社出版，1973和T.W.Greene & P.G.M.Wuts，《有機合成中的保護基團》，John Wiley& Sons，1991，每篇都作為參考文獻引入本文。PG1例如可以是烷基，像甲基、乙基或丙基。PG2例如可以是叔丁氧羰基。
一般地，制備式(I)化合物的反應流程如下。采用式(III)原料化合物 式中R1和PG1是如式(I)化合物所指出的相同，例如α-甲基酪氨酸(C1-C3)烷基酯、α-甲基絲氨酸(C1-C3)烷基酯或α-甲基羥基色氨酸(C1-C3)烷基酯，使該化合物在合適的溶劑中與提供合適保護基團PG2的化合物如二-碳酸二叔丁酯(它提供叔丁氧羰基(Boc))反應以保護胺，得到式(IIa)化合物。
之后，式(IIa)化合物在合適的溶劑中與鹵化的C1-C7鏈烷醇反應得到式(IIb)化合物。
之后，式(IIb)化合物在合適的溶劑中與鹵化的離去基團如鹵素-甲苯磺?；磻玫绞?IIc)化合物。
式(IIc)化合物在合適的溶劑中與如前面定義的RE鹽如K-18F反應得到式(Ia)化合物。例如使用TFA通過除去保護基團(PG1和PG2)將式(Ia)化合物轉化成式(I)化合物。
在舉例說明的具體實施方案中，3-[18F]氟丙基-α-甲基酪氨酸，本發(fā)明化合物的放射化學產(chǎn)額比使用親電子方法合成的11C和18F-標記氨基酸高得多。另外，本發(fā)明的化合物是穩(wěn)定的，顯示出在腫瘤中的高攝取。本發(fā)明的化合物可用于鑒別腫瘤惡性程度(例如腦、乳房、前列腺、結腸、肺、肝臟、胰腺、胃、淋巴、子宮、子宮頸、肢、肉瘤和黑素瘤)。本發(fā)明的化合物還用于神經(jīng)系統(tǒng)疾病(例如阿爾茨海默氏病，亨特氏病)、膿腫、炎癥和感染疾病的成像。合適的劑量是已知的，或可以由本技術領域的普通技術人員很容易確定。
實施例實驗1N-叔-丁氧基羰基-α-甲基酪氨酸甲酯的合成α-甲基酪氨酸HCl甲酯 MW 245.7Wt 2.54克10.33毫摩爾二碳酸二-叔-丁酯 MW 218.25Wt 2.20克10.08毫摩爾三乙胺 MW 101Wt 2.50克，即3.6毫升24.8毫摩爾α-甲基酪氨酸甲酯(2.54克)溶于16毫升二甲基甲酰胺(DMF)中，加入三乙胺(3.6毫升)使其變得混濁。再加入二碳酸二-叔-丁酯(2.20克)，該混合物攪拌一夜。在高真空下蒸去DMF后，該物料用乙醚(30毫升)處理，生成了沉淀。這種沉淀經(jīng)過濾后棄去。蒸發(fā)濾液可得到3.38克(在真空下干燥)無色液體。使用己烷∶醋酸乙酯(1∶1)進行TLC分析表明，產(chǎn)品的Rf為0.7，而原料為0.1。
實驗2N-叔-丁氧基羰基-O-[3-羥丙基]-α-甲基酪氨酸甲酯的合成N-叔-丁氧基羰基-α-甲基酪氨酸甲酯 MW 309.2Wt 1.7克5.50毫摩爾3-溴丙醇 MW 138.9Wt 924毫克，即0.6毫升6.65毫摩爾乙醇鈉(NaOEt) MW 68.05Wt 742毫克10.90毫摩爾前面合成的N-叔-丁氧基羰基-α-甲基酪氨酸甲酯(1.70克)溶于25毫升無水乙醇中，再用無水乙醇鈉(742毫克)處理。然后加入3-溴丙醇(924毫克，0.6毫升)，該溶液回流5小時。然后蒸去乙醇，加入100毫升二氯甲烷，該溶液再用100毫升水洗滌。在用MgSO4干燥后，蒸去溶劑，用EtOAc∶己烷(1∶1)顯色，在TLC板上得到兩個斑點。第一個斑點是產(chǎn)品，第二個斑點是原料。該產(chǎn)物用硅膠柱純化，使用EtOAc∶己烷(1∶1)洗脫。得到的產(chǎn)量為620毫克(MW367.2，31％)。
實驗3N-叔-丁氧基羰基-O-[3-甲苯磺酰基丙基]-α-甲基酪氨酸甲酯的合成N-叔-丁氧基羰基-O-[3-羥丙基]-α-甲基酪氨酸甲酯 MW 367.2Wt 620毫克1.69毫摩爾對-甲苯磺酰氯(甲苯磺酰氯) MW 190.5Wt 400毫克2.10毫摩爾吡啶d＝0.98克/毫升 MW 79Wt 500毫克6.33毫摩爾前面合成的N-叔-丁氧基羰基-O-[3-羥丙基]-α-甲基酪氨酸甲酯(620毫克)溶于10毫升氯仿中，仔細地用對-甲苯磺酰氯(400毫克，它是甲苯磺酰氯)和0.5毫升吡啶(500毫克)處理。讓其反應一夜后，將溶劑的體積減少到2毫升，再加到硅膠柱進行純化。該柱用EtOAc∶己烷(2∶1)洗滌，第4-6個餾分合并得到400毫克，45.4％產(chǎn)物。采用TLC分析，用EtOAc∶己烷顯色表明原料與甲苯磺酰氯之間的產(chǎn)物。
實驗43-18F-氟丙基-α-甲基酪氨酸([18F]FPAMT)的合成在1.0毫升95％富含氧-18的水中的氟-18從回旋加速器靶轉移到陰離子交換柱(OH型)，在該柱中18F被捕獲，而18O-水通過，并收集在瓶中。用1.5毫升0.01摩爾碳酸鉀將柱中的18F洗滌到裝有26毫克2，2，2-六氧二氮雙環(huán)二十六烷的反應容器中。得到的氟化鉀/六氧二氮雙環(huán)二十六烷配合物，然后先在真空下蒸餾，然后余下的水與三份1.5毫升乙腈共沸蒸餾進行干燥。
讓18F配合物與4毫克溶于0.5毫升乙腈(1號管)的N-叔-丁氧基羰基-O-[3-甲苯磺酰基丙基]-α-甲基酪氨酸甲酯(甲苯磺?；绑w；PAMT-OTs)的甲苯磺?；粨Q。這種交換在95℃進行15分鐘。
冷卻的乙腈溶液通入干的標準500毫克硅膠柱(Sep-Pak柱(NotC-18))。用3毫升乙醚將這種材料洗脫到2號管中，在該管中將溶劑(乙醚/乙腈)蒸發(fā)到約1毫升。
在室溫下于20分鐘內(nèi)加入0.1毫升三氟乙酸除去保護基團。該溶液蒸發(fā)至干，再往該管(2號)加入2毫升水。在溫熱(40℃)后，讓該水溶液通過0.22微米過濾器滅菌。
最后的產(chǎn)物進行無菌分析，還采用高效液相色譜和TLC進行放射化學純度分析。
實驗5在活體外細胞攝取試驗裝有50 000乳腺癌細胞的每個穴中加入13762細胞系(0.5毫升/井)與2微居里18F-FDG和18F-FPAMT。0.5-4小時培養(yǎng)后，該細胞用硫酸鹽緩沖鹽溶液洗滌3次，接著用胰蛋白酶釋放細胞。該細胞使用γ計數(shù)器進行計數(shù)。
觀察到在乳腺癌細胞系中，18F-FDG和18F-FPAMT的攝取隨時間變化而增加。表明培養(yǎng)0.5小時和2小時后，18F-FPAMT攝取比18F-FDG稍微高些(圖1)。
實驗6在活體內(nèi)組織分布對有腫瘤體積為1.2厘米的Fischer 344腫瘤的鼠(體重150-155克)，其施用18F-FDG和18F-FPAMT(10微居里/鼠，靜脈內(nèi))。在30分鐘、2小時和4小時進行了生物學分布的研究。
18F-FDG和18F-FPAMT的腫瘤/血液和腫瘤/肌肉比隨時間變化而增加。在2小時骨攝取18F-FPAMT增加，認為在活體內(nèi)出現(xiàn)了去氟化作用(圖2)。表1和2列出每克組織重量的注入劑量％(列出的值代表3支動物的標準偏差)。表1在有乳腺癌的鼠中18F-FPAMT生物學分布每個器官或組織注入18F-FPAMT劑量％30分鐘 2小時 4小時血液 0.638±0.0210.298±0.0320.081±0.007肺 4.812±0.4570.541±0.0840.105±0.008肝臟 6.542±1.1423.587±0.5000.930±0.049胃 0.440±0.0520.190±0.0240.070±0.002脾 0.404±0.0230.215±0.0290.067±0.009腎 8.060±0.1017.721±1.0271.467±0.236甲狀腺 0.730±0.1260.860±0.0451.220±0.260肌肉 0.318±0.0430.154±0.0170.055±0.012腸 0.838±0.0580.627±0.2090.148±0.015腫瘤 0.454±0.0160.312±0.0240.069±0.003骨 0.447±0.0451.256±0.1171.502±0.214心臟 0.445±0.0190.219±0.0240.054±0.007腫瘤/血液0.712±0.0131.079±0.1710.853±0.036腫瘤/肌肉1.464±0.1382.057±0.1761.322±0.341腫瘤/肺 0.095±0.0060.599±0.0790.658±0.081
表2在有乳腺癌的鼠中18FDG生物學分布每個器官或組織注入18FDG劑量％30分鐘 2小時 4小時血液 0.58±0.0440.47±0.0720.25±0.017肺 0.62±0.0540.52±0.1370.23±0.022肝臟 0.88±0.1440.85±0.0400.79±0.0390.57±0.0680.45±0.0460.19±0.012腎 0.96±0.1230.85±0.1580.51±0.037肌肉 1.42±0.0870.69±0.0720.31±0.048骨 0.30±0.0360.28±0.0130.22±0.017腫瘤 0.90±0.1131.05±0.1110.69±0.097腫瘤/血液1.57±0.1882.24±0.2042.41±0.676腫瘤/肌肉0.66±0.0661.52±0.1752.20±0.158這里參照某些優(yōu)選的具體實施方案描述了本發(fā)明。但是其上一些明顯變化對本技術領域的技術人員來說將變得顯而易見時，并不認為本發(fā)明受其限制。
權利要求
1.一種式(I)的化合物，或在藥學上可接受的該化合物的鹽 式中有星號標記的C代表手性中心，該化合物以L-形式、D-形式存在或以外消旋混合物存在；R1選自單鍵，苯基和下式(a)、(b)、(c)或(d)基團 R2是C1-C7烷基；以及RE選自123I、125I和18F。
2.根據(jù)權利要求1所述的化合物，其中R1是苯基。
3.根據(jù)權利要求2所述的化合物，其中-O-R2-RE基團是在苯基上的對位CH2基團。
4.根據(jù)權利要求1所述的化合物，其中R2是C2-C6烷基。
5.根據(jù)權利要求1所述的化合物，其中該化合物呈L-形式。
6.根據(jù)權利要求1所述的化合物，其中該化合物呈外消旋混合物形式。
7.根據(jù)權利要求1所述的化合物，其中該化合物是3-[18F]氟(C2-C6)-α-甲基酪氨酸。
8.根據(jù)權利要求7所述的化合物，其中該化合物是3-[18F]氟丙基-α-甲基酪氨酸。
9.一種式(II)的化合物 式中有星號標記的C代表手性中心，該化合物以L-形式、D-形式存在或以外消旋混合物存在；R1選自單鍵，苯基和下式(a)、(b)、(c)或(d)基團 R2是H或-R3-O-R4基團，其中R3是C1-C7烷基，R4是H或離去基團；PG1是羧基保護基團；以及PG2是氨基保護基團。
10.根據(jù)權利要求9所述的化合物，其中PG2是叔丁氧羰基(Boc)。
11.根據(jù)權利要求9所述的化合物，其中R1是苯基。
12.根據(jù)權利要求11所述的化合物，其中-O-R2基團是在苯基上的對位CH2基團。
13.根據(jù)權利要求9所述的化合物，其中R2是H。
14.根據(jù)權利要求9所述的化合物，其中R2是-R3-O-R4基團。
15.根據(jù)權利要求14所述的化合物，其中R3是C2-C6烷基。
16.根據(jù)權利要求14所述的化合物，其中R4是H。
17.根據(jù)權利要求14所述的化合物，其中R4是磺酰基。
18.根據(jù)權利要求17所述的化合物，其中R4選自甲苯磺?；?、三氟甲磺?；⒓谆酋；?、trimsyl、tripsyl、對溴苯磺?；騨osyl。
19.根據(jù)權利要求18所述的化合物，其中R4是三氟甲磺?；?br> 20.根據(jù)權利要求19所述的化合物，其中R3是丙基。
21.一種合成下式(I)化合物的方法 式中有星號標記的C代表手性中心，該化合物以L-形式、D-形式存在或以外消旋混合物存在；R1選自單鍵，苯基和下式(a)、(b)、(c)或(d)基團 R2是C1-C7烷基，以及RE選自123I、125I和18F，該方法包括下述步驟(1)采用下式(IIc)化合物 式中R1、R2如前面相同，R3是離去基團，PG1是羧基保護基團，而PG2是氨基保護基團，使該化合物與RE鹽反應，其中RE是如前面相同，得到式(Ia)化合物 式中R1、R2、RE、PG1和PG2如前面相同；(2)除去保護基團。
22.根據(jù)權利要求21所述的方法，其中R3選自甲苯磺?；⑷谆酋；⒓谆酋；?、trimsyl、tripsyl、對溴苯磺?；騨osyl。
23.根據(jù)權利要求22所述的化合物，其中R3是三氟甲磺酰基。
24.一種采用正電子發(fā)射斷層顯像法(PET)或采用單光子發(fā)射計算機斷層顯像法(SPECT)使病人腫瘤成像的方法，該方法包括給病人施用對腫瘤成像有效量的式(I)化合物，或在藥學上可接受的該化合物的鹽 式中有星號標記的C代表手性中心，該化合物以L-形式、D-形式存在或以外消旋混合物存在；R1選自單鍵，苯基和下式(a)、(b)、(c)或(d)基團 R2是C1-C7烷基；以及RE選自123I、125I和18F，以及使用PET或SPECT顯像法將腫瘤成像。
25.根據(jù)權利要求24所述的方法，其中腫瘤選自腦、乳房、前列腺、結腸、肺、肝臟、胰腺、胃、淋巴、子宮、子宮頸、肢、肉瘤和黑素瘤。
全文摘要
一種本發(fā)明涉及一種式(I)和式(II)的化合物，其中R
文檔編號C07C303/28GK1401629SQ0212225
公開日2003年3月12日 申請日期2002年6月4日 優(yōu)先權日2001年6月4日
發(fā)明者田中 明, 井上登美夫, 富吉勝美, D·J·楊, E·E·金 申請人:住友重機械工業(yè)株式會社, 井上登美夫, 富吉勝美, 得克薩斯系統(tǒng)大學評議會