專利名稱：2-硝基咪唑衍生物及其用途和制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及放射性藥物及其制備方法，特別是一類具有放射性的2-硝基咪唑衍 生物及其制備方法。
背景技術(shù)：
全球十大致命疾病排行榜上，心血管疾病、惡性腫瘤(癌癥)、腦血管疾病占據(jù)前 幾位。就腫瘤治療而言，目前仍不能取得令人滿意的結(jié)果。乏氧是指組織的氧濃度介于正 常與無氧之間，且功能異常、而尚無明顯形態(tài)學(xué)變化，它是許多重大疾病的一個(gè)重要特征， 廣泛存在于心血管疾病、腫瘤、腦血管疾病等重大疾病中，組織氧水平的測(cè)定對(duì)于這些疾病 的臨床治療具有重大意義。放射性藥物最重要的應(yīng)用價(jià)值是研究生命過程中的生化變化；利用放射性核素標(biāo) 記的小分子進(jìn)行PET或SPECT顯像可以活體非侵入性診斷各種疾病，是近年來分子影像學(xué) 最活躍的研究領(lǐng)域。乏氧組織顯像劑是一類陽性顯像劑，能選擇性地滯留在乏氧組織或細(xì) 胞中，并通過核醫(yī)學(xué)PET或SPECT顯像探測(cè)組織缺氧及其程度，它是近年來放射性藥物的研 究熱點(diǎn)之一。理想的腫瘤乏氧顯像劑應(yīng)具備以下一些條件①有足夠的量選擇性濃集于乏 氧區(qū)并具有一定的滯留時(shí)間；②為探測(cè)組織氧壓的細(xì)微變化，能提供可靠的正常組織與缺 血組織的對(duì)照；③顯像質(zhì)量高，病人受輻照劑量小。在心血管疾病方面，心肌乏氧顯像能迅速、準(zhǔn)確地區(qū)分缺血/存活和缺血/壞死 (梗死)的心肌，用于臨床診斷能指導(dǎo)治療方案的確定，從而能有效地提高心血管病人的療 效，降低死亡率。腦細(xì)胞乏氧顯像能彌補(bǔ)灌注顯像只能辨認(rèn)低血流區(qū)域而無法區(qū)分疤痕和 局部缺血的缺點(diǎn)，特異性地確定乏氧狀態(tài)下存活的腦組織，這對(duì)腦血管病人的治療起到關(guān) 鍵的作用。腫瘤氧水平的測(cè)定則對(duì)腫瘤的早期診斷、治療方案的確定及療效評(píng)價(jià)意義重大。 腫瘤本身的異質(zhì)性給臨床放射治療造成極大的困難。運(yùn)用放射性藥物，結(jié)合分子影像學(xué)技 術(shù)，有助于勾畫生物學(xué)靶區(qū)，確定治療方案。迄今為止，已經(jīng)文獻(xiàn)報(bào)道的乏氧組織18F-PET顯像劑大多為2-硝基咪唑衍生物， 包括 18FMIS0、18FETNIM、18FETA、18F-EF5、18F-EF3、18F-EF1、18FRP-170、18FAZA 等(示 1)，其中 18FMISO已經(jīng)廣泛用于臨床研究，但是18FMISO的臨床顯像性能并不理想，主要的問題包括正 常背景組織攝取偏高，非特異性結(jié)合清除較慢導(dǎo)致注射和顯像時(shí)間間隔較長，具有神經(jīng)毒 性等。因此研究開發(fā)新型具有優(yōu)秀的臨床顯像效果的新型乏氧組織顯像劑仍是放射性藥物 研究領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。現(xiàn)有的18F-PET顯像劑參見式1。
式l發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種具有乏氧組織顯像潛力的氟一聚乙二醇一三唑環(huán)一亞甲基一2一硝基咪唑化合物及其制備方法。
本發(fā)明的化合物為氟一聚乙二醇一三唑環(huán)一亞甲基一2一硝基咪唑化合物，其結(jié)構(gòu)通式如下，其中n—l—l0，F(xiàn)為“F。
式2
本發(fā)明的化合物可用于制備心腦血管疾病及惡性腫瘤的乏氧組織顯像的藥物或試劑。
本發(fā)明的化合物制備方法(參見式3和式4)是
將2一硝基咪唑、炔丙基溴和K，C。，加入到CH，CN中，回流充分反應(yīng)后停止反應(yīng)，冷卻，固液分離后除去濾液內(nèi)的溶劑，再經(jīng)柱純化后得化合物l；
將化合物三縮四乙二醇的二對(duì)甲苯磺酸酯和NaN，加入到DMF中，沸水浴加熱充分反應(yīng)后冷卻，除去溶劑，殘余物經(jīng)柱純化后得到化合物2a(2一(2一(2一(2一aZid。eth。Xy)eth。Xy)eth。Xy)ethyl 4一methylbenZeneSulf。nate) ；
將化合物l、化合物2a、Cu工和Et，N加入到THF中，室溫?cái)嚢璩浞址磻?yīng)后，除去溶劑，殘余物經(jīng)柱純化，得到化合物3a(2一(2一(2一(2一(4一((2一nitr。一lH—imidaZ。l—l—y1)methyl)一lH—l，2，3一triaZ。l—l—y1)eth。Xy)eth。Xy)eth。Xy)ethyl4一methYlbenZeneSulf。nate)
式3用溶有Ilmg Kryptofix 222 和 3. 3mg K2CO3 的 ImL 水 / 乙腈(體積比 1/9)溶液 將QMA柱上的H18F淋洗至反應(yīng)瓶中，115°C油浴加熱蒸干溶劑，再次加入無水乙腈并于相同 條件下蒸干溶劑，重復(fù)該操作兩次；在干燥K18F/Krypt0fix222體系中加入溶于無水乙腈的 化合物3a溶液，密封反應(yīng)體系于95°C油浴充分反應(yīng)；敞開反應(yīng)體系，蒸干溶劑后，加入蒸餾 水，然后分別過一個(gè)Al2O3和一個(gè)C-18固相萃取小柱進(jìn)行純化得[18F]FPEG3-TAN溶液。其 反應(yīng)見式4。 式4以上反應(yīng)的具體步驟如下a.將2-硝基咪唑、炔丙基溴和K2CO3加入到CH3CN中，加熱回流，充分反應(yīng)后，冷 卻，濾除固體，濾液減壓除去溶劑并用硅膠柱過柱純化，得到褐色粘稠狀化合物1。b.將聚乙二醇的二對(duì)甲苯磺酸酯和NaN3加入到DMF中，沸水浴加熱反應(yīng)充分后除 去溶劑并用硅膠柱過柱純化，得化合物2 ；c.將化合物1、化合物2、CuI和Et3N加入到THF中，室溫?cái)嚢?，化合?和化合物 2發(fā)生“click”反應(yīng)；減壓除去溶劑并用硅膠柱過柱純化，得化合物3 ；d.用Kryptofix 222和K2CO3的水/乙腈溶液將QMA柱上的H18F淋洗至反應(yīng)瓶中， 115°C油浴加熱蒸干溶劑，再次加入無水乙腈并于相同條件下蒸干溶劑，重復(fù)該操作兩次； 在干燥K18F/Kryptof ix 222體系中加入化合物3的無水乙腈溶液，密封體系于95°C油浴反 應(yīng)IOmin ；敞開反應(yīng)體系，蒸干溶劑后，加入蒸餾水，然后分別過一個(gè)Al2O3和一個(gè)C-18固相 萃取小柱進(jìn)行純化得[18F] FPEGn-TAN溶液。以上制備方法中所用的聚乙二醇聚合度為1 10，優(yōu)選地本發(fā)明的氟-聚乙二 醇-三唑環(huán)-亞甲基-2-硝基咪唑化合物是η = 3，作為本發(fā)明的最佳實(shí)施例的氟-聚乙二 醇-三唑環(huán)-亞甲基-2-硝基咪唑化合物18FPEG3-TAN(n = 3)的制備方法是a.將 2-硝基咪唑(600mg、5. 31mmol)、炔丙基溴(756mg、6. 36mmol)和 K2CO3(878mg,6. 36mmol)加入到25mL CH3CN中，加熱回流，充分反應(yīng)后，冷卻，濾除固體，濾液 減壓除去溶劑并用硅膠柱過柱純化，得到褐色粘稠狀化合物1 ；
b.將化合物三縮四乙二醇的二對(duì)甲苯磺酸酯(1.5g、2. 99mmol)和NaN3(195mg、 3mmol)加入到ImL DMF中，沸水浴加熱反應(yīng)2h ；停止反應(yīng)，冷卻，減壓除去溶劑，殘余物用硅 膠柱過柱純化，得淺黃色粘稠狀化合物2a。c.將化合物 1 (195mg、1. 29mmol)、化合物 2a (530mg、1. 42mmol)、CuI (24. 6mg、 0. 129mmol)和Et3N(359 μ L、2. 58mmol)加入到8mL THF中，室溫?cái)嚢柽^夜，減壓除去溶劑， 殘余物用硅膠柱過柱純化，得黃色粘稠狀化合物3a。d.用溶有 Ilmg Kryptofix 222 和 3. 3mg K2CO3 的 ImL 水 / 乙腈(體積比 1/9)溶 液將QMA柱上的H18F淋洗至反應(yīng)瓶中，115°C油浴加熱蒸干溶劑，再次加入無水乙腈并于相 同條件下蒸干溶劑，重復(fù)該操作兩次；在干燥K18F/KryptofiX 222體系中加入IOmg化合物 3a溶于ImL無水乙腈的溶液，密封體系于95°C油浴反應(yīng)IOmin ；敞開反應(yīng)體系，蒸干溶劑 后，加入蒸餾水，然后分別過一個(gè)Al2O3和一個(gè)C-18固相萃取小柱進(jìn)行純化得化合物[18F] FPEG3-TAN 溶液。本發(fā)明以2-硝基咪唑?yàn)榉ρ跫?xì)胞靶向基團(tuán)，通過“click”反應(yīng)將三唑環(huán)和PEG基 團(tuán)引入到分子結(jié)構(gòu)中，設(shè)計(jì)合成新型氟-聚乙二醇_三唑環(huán)-亞甲基-2-硝基咪唑化合物， 該類硝基咪唑衍生物作為新型化合物有望通過優(yōu)化藥代動(dòng)力學(xué)和藥效學(xué)性質(zhì)，增加分子 水溶性和生物相容度，用于心腦血管疾病及惡性腫瘤的乏氧組織顯像研究?！癈lick”化學(xué)，是通過一系列可靠的化學(xué)反應(yīng)成功構(gòu)建新的藥效團(tuán)的一種方法。目 前，“Click”化學(xué)已在化合物庫的合成，特別是藥物先導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)和優(yōu)化中顯示出重要的作 用，受到人們的廣泛關(guān)注。聚乙二醇(PEG)已經(jīng)廣泛用于藥物的結(jié)構(gòu)修飾，PEG修飾策略 具有多種作用，包括提高化合物的水溶性及穩(wěn)定性，增加生物相容度，改善藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì) 等。本發(fā)明通過“Click”反應(yīng)，將三唑環(huán)引入到新型2-硝基咪唑化合物中，并通過PEG修 飾優(yōu)化其作為乏氧組織顯像劑的藥學(xué)性能。
具體實(shí)施例方式以下給出本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，在這一實(shí)施例中所用聚乙二醇連接基團(tuán)的聚 合度η為3。氟-聚乙二醇-三唑環(huán)-亞甲基-2-硝基咪唑化合物[18F]FPEG3-TAN(η = 3)的 合成化合物1 (2-nitro-l- (prop-2-ynyl) -lH-imidazole)將 2-硝基咪唑(600mg、 5. 31mmol)、炔丙基溴(756mg、6. 36mmol)和 K2CO3 (878mg、6. 36mmol)加入到 25mL CH3CN 中， 回流反應(yīng)2h，溶液顏色變?yōu)榘迭S色；停止反應(yīng)，冷卻，濾除固體，濾液減壓除去溶劑，并用硅 膠柱過柱純化，得到褐色粘稠狀產(chǎn)物770mg(5. IOmmol，96.5%)。1H NMR(400MHz, CDCl3) 2. 66 (t, 1H), 5. 27(d，2H)，7· 20 (s, 1H)，7. 47 (s, 1H)，ppm. ESI-MS 152. 2 (MH+)?；?合 物 2a(2-(2-(2-(2-azidoethoxy) ethoxy) ethoxy) ethyl4-methylbenzenesulfonate)將化合物三縮四乙二醇的二對(duì)甲苯磺酸酯 (Tetraethylene glycol di (p-toluenesulfonate))(1. 5g>2. 99mmol)禾口 NaN3(195mg、 3mmol)加入到ImL DMF中，沸水浴加熱反應(yīng)2h ；停止反應(yīng)，冷卻，減壓除去溶劑，殘余物用硅 膠柱過柱純化，得淺黃色粘稠狀產(chǎn)物537mg(1.44mmol，48. )。1H NMR(400MHz, CDCl3) 2. 46 (s，3H)，3. 39 (t,2H)，3. 53-3. 73 (m, 12H)，4. 16 (t,2H)，7. 35 (d, 2H)，7. 80 (d, 2H)，ppm.
6ESI-MS 374. 1 (MH+)，391. 2 (M+NH4+)，396. 1 (M+Na+)?；衔?a(2-(2-(2-(2-(4-((2-nitro-lH-imidazol-l-yl)methyl)-lH-l，2，
3-triazol-l-yl)ethoxy)ethoxy)ethoxy)ethyl 4-methylbenzenesulfonate) ^ it 合物 1 (195mg、l. 29mmol)、化合物 2a(530mg、l. 42mmol)、CuI (24. 6mg、0. 129mmol)和 Et3N(359 μ L,2. 58mmol)加入到8mL THF中，室溫?cái)嚢柽^夜；停止反應(yīng)，減壓除去溶劑，殘 余物用硅膠柱過柱純化，得黃色粘稠狀產(chǎn)物276mg(0. 526mmol，40. 8% )。1H NMR(400MHz, CDCl3) 2. 45(s，3H)，3· 59(m，8H)，3· 68(t，2H)，3· 86(t，2H)，4· 14(t，2H)，4· 56(t，2H)， 5. 70 (s，2H)，7. 14 (s, 1H)，7. 34 (d, 2H)，7. 37 (s, 1H)，7. 77 (d, 2H)，7. 95 (s, 1H)，ppm. ESI-MS 525. 1 (MH+)化合物 FPEG3-TAN (1- (2- (2~ (2~ (2-f luoroethoxy) ethoxy) ethoxy) ethyl)-
4-((2-nitro-lH-imidazol-l-yl)methyl)-lH-l,2,3-triazole)將化合物3a(20mg， 0. 038mmol)和NBu4F(19. 8mg，0. 076mmol)加入到ImL無水乙腈中，加熱回流2h ；停止反 應(yīng)，減壓除去溶劑，殘余物用硅膠柱過柱純化，得淺黃色油狀產(chǎn)物11. Smg(0. 0317mmol, 83.4%)。1H NMR (400MHz, CDCl3) :3· 61-3. 70 (m，10H)，3· 86 (m，2H)，4· 22 (t，2H)，4· 55 (t， 2Η)，5· 71 (s，2Η)，7. 16 (s, 1H)，7. 39 (s, 1H)，7. 94 (s, 1H)，ppm. ESI-MS 373. 2 (MH+)化合物[18F]FPEG3-TAN (1- (2~ (2~ (2~ (2~ [18F] f luoroethoxy) ethoxy) ethoxy) ethyl)-4-((2-nitro-lH-imidazol-l-yl)methyl)-1H-1,2,3-triazole)用溶有 Ilmg Kryptofix222和3. 3mg K2CO3的ImL水/乙腈(體積比1/9)溶液將QMA柱上的H18F淋洗至 反應(yīng)瓶中，115°C油浴加熱蒸干溶劑，再次加入無水乙腈并于相同條件下蒸干溶劑，重復(fù)該 操作兩次；在干燥K18F/KryptofiX 222體系中加入IOmg化合物3a溶于ImL無水乙腈的溶 液，密封體系于95°C油浴反應(yīng)IOmin ；敞開反應(yīng)體系，蒸干溶劑后，加入蒸餾水，然后分別過 一個(gè)Al2O3和一個(gè)C-18固相萃取小柱進(jìn)行純化得[18F]FPEG3-TAN溶液(合成時(shí)間約40min， 放化產(chǎn)率 40%，未衰變校正，放化純> 98% )?？傊?，本發(fā)明涉及到一類新型的氟-聚乙二醇_三唑環(huán)_亞甲基-2-硝基咪唑化 合物及制備方法。該類化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于(1)以2-硝基咪唑?yàn)榘邢蚧鶊F(tuán)，靶向濃集 于組織乏氧細(xì)胞；(2)通過“click”反應(yīng)形成三唑環(huán)，將聚乙二醇PEG基團(tuán)引入分子中；(3) PEG基團(tuán)可以改善化合物的藥代動(dòng)力學(xué)和藥物學(xué)性質(zhì)，提高水溶性及生物相容度；(4)放射 性18F標(biāo)記后可用于乏氧組織PET顯像，有潛力用于心腦血管疾病及惡性腫瘤的乏氧組織顯 像研究。本發(fā)明設(shè)計(jì)的2-硝基咪唑衍生物合成方法可靠，放射性標(biāo)記過程簡(jiǎn)單，放化產(chǎn)率 和放化純都很高，易于在商品化自動(dòng)化模塊中推廣。
權(quán)利要求
如式所示的化合物，其中n＝1～10，F(xiàn)為18F。FSA00000067860900011.tif
2.權(quán)利要求1所述的化合物用于制備心腦血管疾病及惡性腫瘤的乏氧組織顯像的藥 物或試劑。
3.權(quán)利要求1所述的化合物的制備方法，其特征是將2-硝基咪唑、炔丙基溴和K2CO3加入到CH3CN中，回流充分反應(yīng)后停止反應(yīng)，冷卻，固 液分離后除去濾液內(nèi)的溶劑，再經(jīng)柱純化后得化合物1 ；將聚乙二醇的二對(duì)甲苯磺酸酯和NaN3加入到DMF中，沸水浴加熱反應(yīng)充分后除去溶劑 并用硅膠柱過柱純化，得化合物2 ；將化合物1、化合物2、CuI和Et3N加入到THF中，室溫?cái)嚢?，化合?和化合物2發(fā)生 “click”反應(yīng)；減壓除去溶劑并用硅膠柱過柱純化，得化合物3 ；用Kryptofix 222和K2CO3的水/乙腈溶液將QMA柱上的H18F淋洗至反應(yīng)瓶中，115°C 油浴加熱蒸干溶劑，再次加入無水乙腈并于相同條件下蒸干溶劑，重復(fù)該操作兩次；在干 燥K18F/KryptofiX 222體系中加入化合物3的無水乙腈溶液，密封體系于95°C油浴反應(yīng) IOmin ；敞開反應(yīng)體系，蒸干溶劑后，加入蒸餾水，然后分別過一個(gè)Al2O3和一個(gè)C-18固相萃 取小柱進(jìn)行純化得[18F] FPEGn-TAN溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的化合物的制備方法，其特征是將2-硝基咪唑、炔丙基溴和K2CO3加入到CH3CN中，回流充分反應(yīng)后停止反應(yīng)，冷卻，固 液分離后除去濾液內(nèi)的溶劑，再經(jīng)柱純化后得化合物1 ；將化合物三縮四乙二醇的二對(duì)甲苯磺酸酯和NaN3加入到DMF中，沸水浴加熱充分反 應(yīng)后冷卻，除去溶劑，殘余物經(jīng)柱純化后得到化合物2a (2- (2- (2- (2-azidoethoxy) ethoxy) ethoxy)ethyl 4-methylbenzenesulfonate)；將化合物1、化合物2a、CuI和Et3N加入到THF中，室溫?cái)嚢璩浞址磻?yīng)后，除去溶劑，殘 余物經(jīng)柱純化，得到化合物3a ；用溶有Ilmg Kryptofix 222和3. 3mg K2CO3的ImL水/乙腈(體積比1/9)溶液將QMA 柱上的H18F淋洗至反應(yīng)瓶中，蒸干溶劑，再次加入無水乙腈并于相同條件下蒸干溶劑，重復(fù) 該操作兩次；在干燥K18F/KryptofiX 222體系中加入溶于無水乙腈的化合物3a溶液，密封 反應(yīng)體系于95°C油浴充分反應(yīng)；敞開反應(yīng)體系，蒸干溶劑后，加入蒸餾水，然后分別過一個(gè) Al2O3和一個(gè)C-18固相萃取小柱進(jìn)行純化得[18F]FPEG3-TAN溶液。
全文摘要
本發(fā)明公開一種放射性藥物及其制備方法。本發(fā)明的化合物為氟-聚乙二醇-三唑環(huán)-亞甲基-2-硝基咪唑化合物，其結(jié)構(gòu)通式如下式，其中n＝1～10，F(xiàn)為18F。本發(fā)明的制備方法是將2-硝基咪唑、炔丙基溴和K2CO3加入到CH3CN中，加熱回流，充分反應(yīng)得到的產(chǎn)物和將聚乙二醇的二對(duì)甲苯磺酸酯和NaN3加入到DMF中，沸水浴加熱反應(yīng)所得到的產(chǎn)物，以及CuI和Et3N加入到THF中，使前兩種產(chǎn)物發(fā)生“click”反應(yīng)，最終得到[18F]FPEGn-TAN溶液。
文檔編號(hào)C07D403/06GK101921263SQ20101014969
公開日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月16日
發(fā)明者吳王鎖, 楊晶, 段小江, 汪建軍, 牛婷婷 申請(qǐng)人:蘭州大學(xué)