专利名称：高速甲基化法、pet示踪剂制备用试剂盒以及pet用示踪剂的制造方法
技术领域：
本发明涉及以短时间进行芳香族化合物、链烯基化合物的甲基化、氟代甲基化的高速甲基化法。本发明可以适合用于对于正电子放射断层图像摄影(以下称为“PET”)重要的放射性示踪剂的合成。
背景技术：
所谓PET法，是将放出正电子、用短寿命放射核标记的标记化合物(以下称为“示踪剂”)给药于生物体内，利用PET照相机(由γ射线闪烁器和光电子增倍管组成的检测器)计测由该示踪剂产生的γ射线，并利用计算机将其在体内的分布制成图像的方法。该PET法作为核医学检查法用于癌细胞等肿瘤部位的确定、阿耳茨海默病和脑梗塞等的诊断、以及忧郁症等精神疾病的诊断、治疗评价、药物动力学和药效评价中。
作为PET法中使用的短寿命放射核种类，通常使用11C、18F。用11C标记的示踪剂利用了存在于全部有机化合物中的碳原子，因此适用范围极宽，成为理想的放射核种类。此外，作为用于合成用11C标记的示踪剂的前体的11CH3I、11CO、11CO2这样的化合物，制备法已充分地确立，能够稳定地得到精制的前体。因此，用11C标记的示踪剂能够称为PET法中优异的示踪剂。
但是，11C的半衰期只有20分钟左右，因此采用11C的标记化反应，合成、精制以及直到给药于生物体内必须在40分钟以内(半衰期的2倍以内)进行。因此，研究了各种使用11C而以短时间合成PET示踪剂的方法。
为了合成PET示踪剂，目前为止，尝试了将用11C标记化的甲基导入O、N、S等杂原子中。但是，该方法中，由于11C与代谢不稳定的O、N、S等杂原子结合，因此在生物体内到达靶脏器之前，11C甲基有可能因代谢而脱去。因此，可能不能进行正确的诊断、治疗评价。
对此，将用11C标记化的甲基直接结合到有机化合物的碳原子上时，可获得如下的优点。
首先，第1，甲基是在立体上最小、并且无极性的官能团，在导入后也能够使得对母体化合物的生物活性产生的影响为最小限度。
第2，用11C标记化的示踪剂的半衰期短达20分钟左右，因此使得1天中实施多个试行实验、临床试验成为可能，而且也不需要对合成反应后产生的放射标记化副产物的处理等施以特别的注意。
第3，C-甲基化物与O-甲基化物、N-甲基化物相比，在代谢过程中显示高稳定性，并且能够将11C甲基导入代谢关联化合物、代谢拮抗物质等重要化合物的碳母核中。如上所述，以稳定的形态使用用11C甲基将碳母核结构进行了标记的代谢关联化合物、代谢拮抗物质等，能够更正确地进行各种疾病的诊断、治疗评价。
对于合成用11C标记的化合物的方法，存在如下的文献。
即，专利文献1中公开了11C标记化甲基碘的制造方法，其包括在压力下将二氧化碳和氢混合而制成第1混合物的工序；使上述第1混合物在催化剂上通过而产生甲醇的工序；以及使上述甲醇在碘化试剂上通过而形成甲基碘的工序。
此外，专利文献2中公开了11C-L-蛋氨酸的合成方法，通过采用γ-氰基-α-氨基丁酸合成酶的酶反应而将11C甲硫醇转化为11C-L-蛋氨酸。
此外，专利文献3中公开了11C标记化光气的合成方法，其特征在于，由11C标记的四氯化碳合成11C标记化的光气时，使用氧化铁。
此外，专利文献4中公开了11C标记化甲基卤的合成方法，其特征在于，将溶解于有机溶剂中的LiAlH4导入细管内后，通过使惰性气体通过而使溶剂蒸发，在细管内面内形成残存的LiAlH4薄膜，接着，导入11CO2气体，与残存的该LiAlH4反应，进一步导入氢卤酸或卤化氢气体，在细管内制造11CH3X(X表示卤素原子)。
此外，专利文献5中公开了如下方法为了使用具有110分钟半衰期的18F，迅速合成监测大脑的多巴胺代谢的PET示踪剂，使用固相法得到氟标记多巴。即，为了缩短合成的标记化合物的精制过程，在固体支持体上介由连接物而使氟添加到用二甲基锡保护的多巴上，得到用18F标记的6-L-氟代多巴。
上述专利文献中公开的使用11C的PET示踪剂的制备方法，为了制备PET示踪剂，合成所需要的时间仍然长，在收率、纯度方面也不充分。因此，用于确实地进行诊断、药物动力学研究尚不充分。因此，希望出现更高速的反应，即高收率的11C放射核的导入方法。
在这样的状况下，本发明人等开发了使甲基碘和有机锡化合物进行Stille型偶联反应的高速甲基化法，引人注意(非专利文献1)。该方法使得在Stille型偶联反应中目前为止认为困难的芳香族环的碳和SP3碳的交叉偶联成为可能。例如，在铜盐、碳酸钾的存在下，在DMF溶剂中使甲基碘、过量的三丁基苯基锡烷、三邻甲苯基膦和不饱和钯在60℃反应5分钟，则甲基化以90％以上的收率进行。药剂、药剂候选化合物中，多是在其基本骨架中具有芳香族环、链烯基的化合物，使得芳香族环的碳和SP3碳的交叉偶联成为可能的该方法，能够将11C标记甲基导入芳香族环中，因此能够弄清生物体内的这些药剂、药剂候选化合物在生物体内的动态。实际上，本发明人等将该方法应用于前列腺素衍生物示踪剂，成功地实现了人脑内的前列腺素受体的图像化等，已证明了其有用性。
此外，非专利文献2中，对于使用了有机硼化合物的11C标记PET示踪剂的合成进行了报道。该方法是分类于铃木-宫浦型反应的方法，在Pd(dppf)Cl2和磷酸钾的存在下，在DMF溶剂中，边用微波将苯环与硼原子结合的化合物以及用11C标记的甲基碘加热，边进行交叉偶联，得到11C标记甲苯衍生物。
另一方面，18F的半衰期(110分钟)与11C的半衰期(约20分钟)比较，是5倍以上，具有能够延长PET示踪剂制备的时间、进行PET诊断的时间的优点。因此，希望有将芳香族化合物、链烯基化合物与18F标记氟代甲基进行交叉偶联的技术。尽管如此，迅速且高收率地通过18F标记氟代甲基来修饰芳香族化合物、链烯基化合物的方法迄今尚属未知。
专利文献1特开平07-165630号公报 专利文献2特开平11-332589号公报 专利文献3特开2002-308615号公报 专利文献4特开2005-53803号公报 专利文献5特表2005-502617号公报 非专利文献1Chem.Eur.J.1997，3(12)，2039-2042 非专利文献2Journal of Labelled Compounds andRadiopharmaceuticals 48，629-634(2005)。
发明内容
但是，上述非专利文献1中记载的高速甲基化法，存在使用毒性强的有机锡化合物作为基质的问题。此外，非专利文献2中记载的高速甲基化法虽然以毒性小的有机硼化合物为基质，但需要微波装置，条件也变得苛刻。
本发明是鉴于上述实际情况而完成的，其拟解决的课题是，提供芳香族化合物或链烯基化合物的高速甲基化法、其中使用的PET示踪剂制备用试剂盒、以及使用了其的PET用示踪剂的制造方法，所述高速甲基化法能够以毒性不那么强的有机硼化合物为基质，在温和的条件下，迅速且高收率地得到用11C标记甲基或18F标记氟代甲基标记的芳香族化合物、链烯基化合物。
本发明人等为了解决上述课题，对于能否将非专利文献1中记载的使甲基碘和有机锡化合物进行偶联反应的高速甲基化法应用于有机硼化合物进行了深入研究。其结果，发现了能够解决上述课题的划时代的新反应条件，从而完成了本发明。
即，本发明的芳香族化合物或链烯基化合物的高速甲基化法中的第1方面，其特征在于，在非质子性极性溶剂中，在钯(O)配合物、膦配体及碱的存在下，使甲基碘或X-CH2F(其中，X是能够容易地作为阴离子脱离的官能团)与在硼上结合了芳香族环或链烯基的有机硼化合物进行交叉偶联。
其中，所谓芳香族化合物，是除了包括苯及其衍生物以外、还包括杂环芳香族化合物的概念；所谓芳香族环，是除了包括苯环以外、还包含芳香族杂环的概念。
根据发明人等的试验结果，根据本发明的芳香族化合物或链烯基化合物的高速甲基化法，SP2-SP3碳之间的偶联反应顺利地进行，能够迅速且高收率地得到在芳香族化合物、链烯基化合物上结合有甲基、氟代甲基的化合物。推断该反应以如下的机理进行。
即，首先，立体上体积大的膦配体不饱和地配位于0价的钯配合物(以下称为“钯(O)配合物”)，创造出活性的反应场。然后，该膦配体配位的钯配合物进而与甲基碘或X-CH2F反应，形成膦配体配位于CH3PdI或FCH2PdX的2价钯配合物。
另一方面，在硼上结合了芳香族环或链烯基的有机硼化合物的硼上，碱配位而形成硼-碳间的极性提高的硼酸根型配合物(ate complex)。
然后，上述膦配体配位的2价钯配合物与硼酸根型配合物发生金属交换反应，进而I-、X-进行阴离子脱离，形成更稳定的硼酸根型配合物。
最后，发生还原脱离反应，得到甲基、氟代甲基结合到芳香族化合物、链烯基化合物上的化合物。
上述反应在DMF等非质子性极性溶剂中进行，因此非质子性极性溶剂配位于反应中途产生的钯配合物的钯原子的空轨道上，能够减轻它们的不稳定性，使分解等副反应为最小限度。
因此，根据本发明的芳香族化合物或链烯基化合物的高速甲基化法中的第1方面，能够以毒性不那么强的有机硼化合物为基质，在温和的条件下，迅速且高收率地得到用11C标记甲基或18F标记氟代甲基标记的芳香族化合物、链烯基化合物。
在本发明的第2方面中，甲基碘用12C以外的碳同位素及/或1H以外的氢同位素进行标记。这样，就能够得到用12C以外的碳同位素、1H以外的氢同位素标记的芳香族化合物、链烯基化合物，因此以这些化合物为分子探针，能够有效地在代谢研究、医药品的开发研究中使用。作为12C以外的碳同位素，可以列举例如11C、13C、14C等，作为1H以外的氢同位素，可以列举重氢等。特别是11C作为PET用的示踪剂有用。
本发明的第3方面中，X-CH2F用18F进行标记。18F的半衰期长达110分钟，因此具有能够延长PET示踪剂制备的时间、进行PET诊断的时间的优点。此外，对于用CH218F标记的PET示踪剂，还产生了进而使其转化为其他化合物的时间富裕。因此，例如，通过链接反应(click reaction)使用CH218F标记的PET示踪剂与酶、抗原、抗体等物质结合，进行PET摄影，则通过链接反应标记化的酶蛋白质的分布、抗原的受体的分布、抗体的分布被图像化。由此，能够对酶的作用、抗原抗体反应的阐明等生化研究给予重要的研究工具。
由上述反应机理的说明可知，X-CH2F中的X只要是阴离子脱离容易的取代基即可。本发明人等发现，X为I时，上述反应顺利地进行。因此，本发明的第4方面中，X为I。在X使用I以外的Br、对甲苯磺酰基、甲磺酰基、三氟甲磺酰基等时，同样的反应也顺利进行，这从有机化学的常识知识出发是当然可预想的范围。
本发明的第5方面中，在硼上结合了芳香族环或链烯基的有机硼化合物为芳香族硼酸酯或链烯基硼酸酯。本发明人等确认，使用芳香族硼酸酯或链烯基硼酸酯作为有机硼化合物，迅速且高收率地得到甲基、氟代甲基在芳香族化合物或链烯基化合物上的添加。
作为芳香族硼酸酯或链烯基硼酸酯，优选为频哪醇酯。这样，在本发明的芳香族化合物或链烯基化合物的高速甲基化法的最终阶段的还原脱离反应中，生成极性高的频哪醇硼酸酯。因此，采用反相液相色谱等从反应液中分离生成目标物质时，极性高的频哪醇硼酸酯的保留时间比目标物质、大量残存的起始基质的保留时间短，因此能够更完全地进行分离。
本发明的第6方面中，碱为含水或不含水的碳酸盐及/或含水或不含水的磷酸盐。本发明人等确认，使用这些碱，可迅速且高收率地得到甲基、氟代甲基在芳香族化合物或链烯基化合物上的添加。
本发明的第7方面中，膦配体是三邻甲苯基膦或(二叔丁基)甲基膦。本发明人等确认，通过使用这些膦配体，可更迅速且高收率地得到甲基链烯。其原因可以认为是，三邻甲苯基膦、(二叔丁基)甲基膦的大体积会形成活性高的反应场。此外，三邻甲苯基膦与(二叔丁基)甲基膦相比，是在空气中稳定的结晶化合物，具有容易处理的优点。
本发明的第8方面中，钯(O)配合物是三(二亚苄基丙酮)二钯(O)。本发明人等确认，通过使用该钯(O)配合物，迅速且高收率地进行甲基化。特别优选钯(O)配合物是三(二亚苄基丙酮)二钯(O)、且膦配体是三邻甲苯基膦或(二叔丁基)甲基膦。因此，本发明的第9方面中，钯(O)配合物是三(二亚苄基丙酮)二钯(O)，且膦配体是三邻甲苯基膦或(二叔丁基)甲基膦。
本发明的第10方面中，相对于甲基碘或X-CH2F，使用等当量以上的在硼上结合了芳香族环或链烯基的有机硼化合物、钯(O)配合物、膦配体及碱。根据本发明人等的试验结果确认，相对于X-CH2F，如果使用等当量以上的在硼上结合了芳香族环或链烯基的有机硼化合物、钯(O)配合物、膦配体及碱，可以高收率地得到目标化合物。
特别优选的是，膦配体相对于钯(O)配合物的摩尔比为4倍以上。因此，本发明的第11方面中，膦配体相对于钯(O)配合物的摩尔比为4倍以上。
本发明的高速甲基化法中，作为基质的在硼上结合了芳香族环的有机硼化合物，对芳香族环的种类并无特别限定，也可以是具有杂环的芳香族环。因此，本发明的第12方面中，芳香族环具有杂环。根据本发明人等的试验结果，芳香族环中不仅是噻吩基、呋喃基这样的杂环，对于吡啶基、异喹啉基这样具有强碱性的杂环，也可以以高收率进行甲基化，一般能够广泛地使用芳香族环。作为这样具有杂环的芳香族环，可以列举例如呋喃环、苯并呋喃环、噻吩环、苯并噻吩环、吡咯环、吡唑环、咪唑环、噁二唑环、吲哚环、咔唑环、吡咯并咪唑环、吡咯并吡唑环、吡咯并吡咯环、噻吩并吡咯环、噻吩并噻吩环、呋喃并吡咯环、呋喃并呋喃环、噻吩并呋喃环、苯并异噁唑环、苯并异噻唑环、苯并咪唑环、吡啶环、吡嗪环、哒嗪环、嘧啶环、三嗪环、喹啉环、异喹啉环、噌啉环、喹喔啉环、
啶环(perimidine)、喹唑啉环等。医药品中已知具有杂环作为基本骨架的多种化合物，能够制造这样的化合物的本发明的高速甲基化法，是作为用于进行医药品研究的PET用示踪剂的制造方法极其有用的方法。
通过准备预先将用于本发明的芳香族化合物或链烯基化合物的高速甲基化法的试剂混合的试剂盒，向其中加入非质子性极性溶剂，再导入甲基碘或X-CH2F，也能够进行芳香族化合物、链烯基化合物的甲基化、氟代甲基化。即，本发明的PET示踪剂制备用试剂盒，其特征在于，含有在硼上结合了芳香族环或链烯基的有机硼化合物、钯(O)配合物、膦配体及碱。准备这样的PET示踪剂制备用试剂盒，只需加入非质子性极性溶剂，再引入用11C标记的甲基碘、用11C标记的X-CH2F，就能够极其简便地合成PET用示踪剂。
优选还具备用于从反应结束后的溶液中分离目标化合物的柱。这样，就不必另外准备分离柱，能够制成更富于便利性的PET示踪剂制备用试剂盒。作为柱，优选HPLC用分离柱，更优选使用适于分离极性高的化合物的反相柱。最优选将反相前置柱和精制用的反相硅胶柱组合而试剂盒化。
通过制成相对于极微量用11C标记的甲基碘、用11C标记的X-CH2F1当量，以能够得到最佳收率的比例来计量配给其他试剂的试剂盒，则使用时不需要计量，只要当时混合并使其反应，便可以得到目标标记化合物。
如上所述，根据本发明的芳香族化合物或链烯基化合物的高速甲基化法，能够以毒性不那么强的有机硼化合物为基质，在温和的条件下，迅速且高收率地得到用11C标记甲基或18F标记氟代甲基标记的芳香族化合物、链烯基化合物。
图1表示采用高速液相色谱得到的11C标记二甲苯的分析结果。
具体实施例方式 以下对于将本发明具体化的实施例，在与比较例进行比较的同时进行详述。再有，在以下的记载中，Pd2(dba)3表示三(二亚苄基丙酮)二钯。此外，P(o-tolyl)3表示三邻甲苯基膦，P(t-Bu)2Me表示(二叔丁基)甲基膦，DMF表示N，N-二甲基甲酰胺。
此外，本说明书中，所谓膦配体，只要是对本发明的反应进行催化的化合物，就并无特别限定，例如，除了三邻甲苯基膦、(二叔丁基)甲基膦以外，是指因与P原子结合的取代基种类的不同而作为配体使电子、立体效果依次变化的全部化合物，是包括二配位点配体、多配位点配体和非对称型螯合物配体的概念。
比较例1～3和实施例1～6中，在各种条件下进行了下述表1所示的苯基硼酸频哪醇酯1的利用甲基碘的甲基化。进料量为苯基硼酸频哪醇酯1(400μmol)、钯配合物(10μmol)、甲基碘(10μmol)。以下示出详细情况。
(比较例1～3) 比较例1～3中，按照表1所示的公知的条件，进行苯基硼酸频哪醇酯1的利用甲基碘的甲基化。即，比较例1使用Pd(PPh3)4作为钯(O)配合物，使用碳酸钾作为碱，使用1，4-二噁烷作为溶剂。此外，比较例2中，使用PdCl2(PPh3)2作为钯(O)配合物，使用磷酸钾作为碱，使用二甘醇二甲醚/水＝9/1的溶剂作为溶剂。此外，比较例3中，使用PdCl2(dppf)2作为钯(O)配合物，使用磷酸钾作为碱，使用二甘醇二甲醚/水＝9/1的溶剂作为溶剂。此外，反应温度为60℃，反应时间为5分钟。其结果，在所有反应条件下收率都低(24～39％)(表1、比较例1～3)。
(实施例1～6) 另一方面，除了钯(O)配合物和碱以外，加入体积大的膦配体，使用DMF作为非质子性极性溶剂。表1的实施例1～6中，反应得到极大的促进，以87～94％的高收率得到了目标甲苯(表1、实施例1～6)。
[表1] 使用了苯基硼酸频哪醇酯的甲基碘的高速捕获反应
(表1的说明) b碱使用20μmol。
c产量使用GC分析，以甲基碘为基准算出。
DME二甘醇二甲醚，DMFN，N-二甲基甲酰胺，dba二亚苄基丙酮，dppf1，1’-双(二苯基膦)二茂铁。
甲基碘和苯基硼酸频哪醇酯1的偶联反应，在碳酸钾或碳酸钾/水的存在下，推测如下述反应式所示经由以下4个基本反应进行。
即， (1)甲基碘氧化添加到钯(O)配合物上，形成甲基钯(II)配合物2(式1)。
(2)此外，碳酸离子、碳酸钾/水的混合体系所产生的氢氧化物离子或COOK-，配位于苯基硼酸频哪醇酯1的硼原子，形成B-C间的极性提高的硼酸根型配合物3(式2)。
(3)然后，甲基钯(II)配合物2与硼酸根型配合物3进行金属交换反应，形成甲基苯基钯(II)配合物4，进而，此时生成的不稳定的B-(pin)(OZ)(I)5(Z＝COOK或H)转化为作为更稳定的硼酸根型配合物的B-(pin)(OZ)26和KI(式3)。
(4)最后，甲基苯基钯(II)配合物4发生还原脱离反应，生成目标甲苯(式4)。
为了促进该苯环的碳和SP3碳之间的偶联反应，反应过程中，形成以体积大的三邻膦(圆锥角为194度)为配体的配位不饱和钯(O)配合物和钯(II)配合物是重要的。此外，作为碱的碳酸钾、碳酸铯、磷酸钾，推测起到硼的活化和将金属交换反应后的反应系中和的协同效果的作用。此外，推测DMF也有助于反应系中形成的钯中间体的稳定化。
(实施例7～19) 实施例7～19中，作为芳香族硼酸频哪醇酯，使用下述表2所示的结合了各种芳香族环的硼酸频哪醇酯(400μmol)作为基质，其他条件与上述实施例1同样(即，甲基碘(10μmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯配合物(O)(5μmol)、三邻甲苯基膦(20μmol)、碳酸钾(20μmol)、作为溶剂使用DMF(不过，对于实施例12，在DMF/水＝9/1下进行))进行。
其结果，对于表2所示的各种芳香族环，能够以极高的收率使甲基结合。在这些芳香族环中，除了实施例7～13所示的结合了取代基的苯环以外，对于实施例14中所示的噻吩基和实施例15中所示的呋喃基这样的杂环，也可以以高收率高速甲基化。此外，特别值得一提的是，对于如实施例16的吡啶基和实施例17的异喹啉基这样具有强碱性的杂环，也可以以高收率甲基化，可知本发明的芳香族化合物的高速甲基化，其通用性极其优异。
此外，对在相对于甲基碘加入了5～10当量钯(O)配合物和碳酸钾的条件下的反应进行了研究。使CH3I/苯基硼酸频哪醇酯/Pd2(dba)3/P(o-tolyl)3/K2CO3的比为1∶40∶2.5∶10∶10或1∶40∶5∶20∶20，在60℃下进行反应5分钟，结果以92％和94％的收率得到了甲苯。如上所述，即使使用大量过剩的钯(O)配合物，也没有阻碍甲基化，相反还促进了反应。由于即便在实际的PET法中也只能得到极微量的标记化甲基碘，因此钯(O)配合物只能大量过剩，所以，上述结果可以说是理想的结果。
[表2] 芳基硼酸频哪醇酯的高速甲基化反应
(表2的说明) b产量通过GC分析以甲基碘为基准得到。
c使用了混合溶剂(DMF∶H2O＝9∶1)。
(实施例20～25) 实施例20～25中，作为链烯基硼酸频哪醇酯，使用表3所示的结合了各种链烯基的硼酸频哪醇酯(400μmol)作为基质，其他条件与上述实施例1同样(即，甲基碘(10μmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯配合物(O)(5μmol)、三邻甲苯基膦(20μmol)、碳酸钾(20μmol)、作为溶剂使用DMF(不过，对于实施例12，在DMF/水＝9/1下进行))进行。
其结果，对于表3所示的各种链烯基，也能够以极高的收率使甲基结合。此外，由使用了顺式体和反式体的链烯基化合物的实施例20和实施例21的结果可知，本发明的链烯基化合物的高速甲基化方法中，确证在顺式体和反式体的立体异构体中都保持了立体化学结构，得到了目标甲基化生成物，反应在完全的立体控制下进行。
[表3] 利用链烯基硼酸频哪醇酯的甲基碘的捕获反应
(表3的说明) 反应使用甲基碘(10μmol)、链烯基硼酸频哪醇酯(400μmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯配合物(O)(5μmol)、三邻甲苯基膦(20μmol)、碳酸钾(20μmol)进行。
b产量通过GC分析以甲基碘为基准得到。
<有机硼化合物在HPLC中的保留时间> 用标记化的甲基碘进行了高速甲基化后，用HPLC将甲基化的目标化合物分离时，优选使成为基质的有机硼化合物的保留时间和甲基化的目标化合物的保留时间尽可能分开。此外，由于大量过剩地使用成为基质的有机硼化合物，因此优选目标化合物的保留时间比成为基质的有机硼化合物的保留时间短。原因在于，如果目标化合物的保留时间比成为基质的有机硼化合物的保留时间长，则大量过剩的有机硼化合物的峰尾中会重叠有目标化合物的峰，因此目标化合物的分离变得困难。
作为在硼上结合了苯基的有机硼化合物，测定了下述所示的化合物((a)苯基硼酸，(b)～(d)各种频哪醇的苯基硼酸酯)在使用了反相硅胶的HPLC中的保留时间。
其结果，各自的保留时间为(a)2.1分钟、(b)10.0分钟、(c)21.5分钟、(d)43.1分钟。像这样，硼酸衍生物在HPLC中的保留时间随硼化合物脂溶性的上升而延长，通过选择脂溶性高的硼酸酯，能够更简便地进行示踪剂的精制。本实验中，作为甲基化物的甲苯的保留时间(5.9分钟)出现在硼酸(a)和硼酸酯(b)～(d)之间，表示在PET示踪剂的合成中，与硼酸相比，更理想的是硼酸酯。再有，化合物(a)、(c)、(d)的甲基化反应也顺利进行，分别以89、79、87％的高收率得到了甲基化物。
<利用FCH2I(氟碘甲烷)的芳香族化合物的高速甲基化>
利用苯基硼酸频哪醇酯的氟碘甲烷的捕获反应 如上述反应式所示，对于利用FCH2I(氟碘甲烷)的苯基硼酸频哪醇酯的高速氟甲基化进行了尝试。其结果，可知在5分钟期间反应以高收率进行。此外，判明为了进一步促进氟甲基化反应，以Pd∶P(o-tolyl)3＝1∶3的比率使其反应是有效的。该反应中，作为目标物质的苄基氟，最高以57％(平均收率47％)的收率得到。再有，使用锡化合物进行了同样的反应，结果只以更低收率(20-30％)得到了目标物。由以上的结果可知，以18F标记氟碘甲烷(18FCH2I)作为标记前体，不会失去18F的初期的高放射性比度，能够适用于18F-标记PET示踪剂的研究。
<11C标记二甲苯的合成> 考虑到在PET法中的应用，实际上使用用11C标记的甲基碘作为甲基化剂，进行了对甲苯基硼酸频哪醇酯的高速甲基化(反应条件是与实施例1的条件(参照表1)相同的条件)，结果以96％的高收率(由HPLC分析得到的值)得到了11C标记二甲苯(参照下述反应式)。图1中示出了11C甲基标记二甲苯的采用高速液相色谱得到的分析结果。此外，可知在该反应中，与使用KF或CsF相比，使用碳酸钾作为碱的收率高。由以上的结果可知，本发明的高速甲基化法作为11C标记PET示踪剂的制造用，是极其有用的。
利用高速甲基化反应的含有[11C]的化合物的合成 本发明中，作为标记化的甲基碘，不仅可以使用11C，还可以使用13C、14C、CD3等标记化合物。通过使用用11C、13C、14C、CD3中的任一个进行了标记的甲基碘，能够制备标记化的分子探针。使用该标记化的分子探针，能够有效地用于医药品的代谢研究、新的医药品的开发研究。
以下，设想使用本发明的用于制备含有甲基的化合物的高速甲基化法，能够提供具有高实现可能性的试剂盒和临床用给药溶液。基于本发明人等高度的专业知识，以下所示的实施方式可以判断为是当然可以实现的。
<PET示踪剂制备用试剂盒> (实施方式1) 在本发明的芳香族化合物或链烯基化合物的高速甲基化法中，能够提供PET示踪剂制备用试剂盒。例如，可以列举如下的PET示踪剂制备用试剂盒。即，实施方式1的PET示踪剂制备用试剂盒，是将三(二亚苄基丙酮)二钯(O)1.8mg(1.97μmol)、三邻甲苯基膦2.4mg(7.88μmol)、碳酸钾2.8mg(20μmol)和链烯基硼酸频哪醇酯(或芳香族硼酸频哪醇酯)(4.5μmol)计量，并封入安瓿管而成。
该试剂盒的使用方法如下所述。即，用玻璃刀切割安瓿管，加入规定量的DMF等非质子性极性溶剂，使安瓿管内的试剂溶解。然后，再向溶液内导入另外制备的11C标记甲基碘并混合，放入60℃的温浴中使其反应5分钟。然后，将从温浴中取出的安瓿管冷却后，用适当的固相提取柱将反应溶液过滤，将滤液供给HPLC。这样能够得到分离、精制的目标11C甲基标记化合物。
(实施方式2) 实施方式2的PET示踪剂制备用试剂盒中，在实施方式1的PET示踪剂制备用试剂盒中具备固相提取柱。这样，就不必另外准备用于前处理的固相提取柱。
(实施方式3) 实施方式3的PET示踪剂制备用试剂盒由安瓿管A和安瓿管B两种安瓿管构成。安瓿管A的容量为0.5ml，内部封入了三(二亚苄基丙酮)二钯(O)(1.97μmol)和三邻甲苯基膦(7.9μmol)。另一方面，安瓿管B的容量为1.0ml，内部封入了有机硼化合物(4.5μmol)和碳酸钾(20μmol)。
该试剂盒的使用方法如下所述。即，用玻璃刀切割安瓿管A，加入规定量的DMF等非质子性极性溶剂，使安瓿管A内的试剂溶解。同样地，用玻璃刀切割安瓿管B，加入规定量的DMF等非质子性极性溶剂，使安瓿管B内的试剂溶解。此外，在已将试剂溶解的安瓿管A中，向溶液内导入另外制备的11C标记甲基碘并混合，放入60℃的温浴中使其反应5分钟。然后，将从温浴中取出的安瓿管A冷却后，将反应液装入安瓿管B内，再用40μl的DMF将安瓿管A内洗涤，将该洗涤液装入安瓿管B内。然后，在65℃下将安瓿管B内的混合液加热5分钟后，使用DMF∶H2O(1∶5)溶液(300μl)，将反应溶液棉栓过滤或用SPE固相提取柱进行过滤。再用HPLC对滤液中的目标化合物进行分离、精制。用蒸发器将制备的11C标记化合物进行浓缩后，可以形成规定的临床用给药溶液。
本发明的高速甲基化法中，不仅使用单罐(one pot)合成法，还可以使用双罐(two pot)合成法。
其中，所谓单罐合成法，是指将甲基碘或X-CH2F(其中，X是能够容易地作为阴离子脱离的官能团)、在硼上结合了芳香族环或链烯基的有机硼化合物、钯(O)配合物、膦配体及碱在单一容器内一次性地使其反应的方法。
与其相对，所谓双罐合成法，是指具备以下工序的芳香族化合物或链烯基化合物的高速甲基化法 在非质子性极性溶剂中，使甲基碘或X-CH2F(其中，X是能够容易地作为阴离子脱离的官能团)、钯(O)配合物和膦配体反应，得到Pd配合物溶液的钯配合物制备工序； 在非质子性极性溶剂中，使在硼上结合了芳香族环或链烯基的有机硼化合物和碱反应，得到硼酸根型配合物溶液的硼酸根型配合物制备工序；以及 将该Pd配合物溶液和该硼酸根型配合物溶液混合，使其交叉偶联的偶联工序。
即，在双罐合成法中，是分别使用进行钯配合物制备工序和进行硼酸根型配合物制备工序的容器，将各容器内的反应液(即Pd配合物溶液和硼酸根型配合物溶液)混合，进行交叉偶联的方法。
此下，对于本发明的芳香族化合物或链烯基化合物的高速甲基化法，对进一步详述了反应条件的实施例进行说明。本发明不受下述实施例的任何限定，在不脱离本发明主旨的范围内可以进行各种改变变形。本发明的技术范围中还包括这些改良变形。
(实施例26) 使用干燥的10mL容积的希莱克(schlenk)管作为反应容器，在氩气氛下，加入三(二亚苄基丙酮)二钯(O)(5μmol)、三邻甲苯基膦(20μmol)和碳酸钾(20μmol)，加入DMF(N，N-二甲基甲酰胺)溶液0.5mL后，在室温下将混合物搅拌5分钟。接着依次加入苯基硼酸频哪醇酯(400μmol)的DMF(0.5mL)溶液和甲基碘(10μmol)的DMF溶液，在60℃反应5分钟。使用冰浴将反应容器迅速冷却而使反应停止后，向反应溶液中加入乙醚(1mL)后，将混合物装载于硅胶(0.5g)的短柱中，用乙醚(1mL)进行洗脱。接着，在洗脱液中加入作为内标物的正壬烷(50μL、0.01M DMF溶液、5.0μmol)，进行气相色谱分析。其结果，以甲基碘为基准，以91％的收率得到目标11C标记甲苯。
气相色谱分析条件 带有氢焰离子化检测器(FID检测器) 岛津制GC-2010；毛细管柱GLScience公司制TC-1701(长60m内径0.25mm) 载气氦；流速0.55mL/min；线速度14.2cm/min 试样导入部和检测器的温度280℃ 柱温度初期温度80℃、最终温度200℃。从第10分钟到第14分钟以5℃/分钟升温，从第20分钟到第25分钟以20℃/分钟升温。
保留时间甲苯(13.0分钟) (实施例27) 使用干燥的10mL容积的希莱克管作为反应容器，在氩气氛下，加入三(二亚苄基丙酮)二钯(O)(5μmol)、三邻甲苯基膦(30μmol)和碳酸钾(20μmol)，向其中加入DMF(N，N-二甲基甲酰胺)溶剂0.5mL，依次加入苯基硼酸频哪醇酯(400μmol)的DMF溶液和18F标记氟碘甲烷(10μmol)的DMF溶液，将它们混合并在60℃反应5分钟。
使用冰浴将反应容器迅速冷却而使反应停止后，向反应溶液中加入乙醚(1mL)，装载于硅胶(0.5g)的短柱中，用乙醚(1mL)作为洗脱溶剂进行洗脱。在洗脱液中加入作为内标物的正壬烷(50μL、0.10M DMF溶液、5.0μmol)，进行GLC分析。其结果，以氟碘甲烷为基准，以57％(平均收率47％)的收率得到目标苄基氟。
气相色谱分析条件 带有氢焰离子化检测器(FID检测器) 岛津制GC-2010；毛细管柱GLScience公司制TC-1701(长60m内径0.25mm)载气氦；流速0.55mL/min；线速度14.2cm/min 试样导入部和检测器的温度280℃ 柱温度初期温度70℃、最终温度200℃。从第5分钟到第9分钟以10℃/分钟升温，从第17分钟到第22分钟以20℃/分钟升温。
保留时间苄基氟(13.9分钟) (实施例28) 使用干燥的10mL容积的希莱克管作为反应容器，在氩气氛下，加入三(二亚苄基丙酮)二钯(O)(25μmol)、三邻甲苯基膦(100μmol)和碳酸钾(100μmol)，向其中加入DMF(N，N-二甲基甲酰胺)溶剂0.5mL，依次加入苯基硼酸频哪醇酯1(400μmol)的DMF(0.5mL)溶液和甲基碘(10μmol)的DMF溶液，将它们混合并在60℃反应5分钟。
使用冰浴将反应容器迅速冷却而使反应停止后，向反应溶液中加入乙醚(1mL)，装载于硅胶(0.5g)的短柱中，用乙醚(1mL)将其洗脱。在洗脱液中加入作为内标物的正壬烷(50μL、0.01M DMF溶液、5.0μmol)，进行气相色谱分析。其结果，以甲基碘为基准，以92％的收率得到甲苯。
气相色谱分析条件 带有氢焰离子化检测器(FID检测器) 岛津制GC-2010；毛细管柱GLScience公司制TC-1701(长60m内径0.25mm)载气氦；流速0.55mL/min；线速度14.2cm/min 试样导入部和检测器的温度280℃ 柱温度初期温度80℃、最终温度200℃。从第10分钟到第14分钟以5℃/分钟升温，从第20分钟到第25分钟以20℃/分钟升温。
保留时间甲苯(13.0分钟)。
(实施例29) 使用干燥的10mL容积的希莱克管作为反应容器，在氩气氛下，加入三(二亚苄基丙酮)二钯(O)(50μmol)、三邻甲苯基膦(200μmol)和碳酸钾(200μmol)，向其中加入DMF(N，N-二甲基甲酰胺)溶剂0.5mL，依次加入苯基硼酸频哪醇酯(400μmol)的DMF(0.5mL)溶液和甲基碘(10μmol)的DMF溶液，将它们混合并在60℃反应5分钟。使用冰浴将反应容器迅速冷却而使反应停止后，向反应溶液中加入乙醚(1mL)，将该溶液装载于硅胶(0.5g)的短柱中，用乙醚(1mL)进行洗脱。
在洗脱液中加入作为内标物的正壬烷(50μL、0.01M DMF溶液、5.0μmol)，进行气相色谱分析。其结果，以甲基碘为基准，以94％的收率得到目标甲苯。
气相色谱分析条件 带有氢焰离子化检测器(FID检测器) 岛津制GC-2010；毛细管柱GLScience公司制TC-1701(长60m内径0.25mm)载气氦；流速0.55mL/min；线速度14.2cm/min 试样导入部和检测器的温度280℃ 柱温度初期温度80℃、最终温度200℃。从第10分钟到第14分钟以5℃/分钟升温，从第20分钟到第25分钟以20℃/分钟升温。
保留时间甲苯(13.0分钟)。
(实施例30) 在0.5mL容积的反应容器中装入表2的实施例9中使用的对甲苯基硼酸频哪醇酯(1.7-1.8mg、8.0μmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(2.9mg、3.17μmol)、三邻甲苯基膦(3.8mg、12.7μmol)和碳酸钾(1.0mg、7.2μmol)的DMF(0.45mL)溶液，设置于室温。
在该反应容器中在室温下捕获11C甲基碘，静置1分钟。在65℃下将得到的混合溶液加热5分钟后，使用DMF∶H2O(1∶5)溶液(300μl)，将反应溶液棉栓过滤(或用SPE固相提取柱过滤)。将滤液供给HPLC，进行目标11C甲基化物的分离、精制。目标11C二甲苯的HPLC分析收率为96％。
(实施例31) 本反应采用上述的单罐操作、双罐操作法都可以合成。
上述的11C甲基化物的合成，可以使用溶液转移型合成装置或机械臂型合成装置等一般的PET示踪剂合成装置进行。此外，也可以制作用于合成上述11C甲基化物的PET示踪剂合成试剂盒。本合成试剂盒预先将必要量的反应剂、有机硼化合物和DMF溶剂设置在各反应容器中，通过远距离操作以隔板-套管(septum-cannulation)方式使溶液转移，进行目标11C甲基化物的合成。
本申请发明作为PET用的示踪剂的制造方法，能够在医药产业等中利用。
权利要求
1.一种芳香族化合物或链烯基化合物的高速甲基化法，其特征在于，在非质子性极性溶剂中，在钯(0)配合物、膦配体及碱的存在下，使甲基碘或X-CH2F与在硼上结合了芳香族环或链烯基的有机硼化合物进行交叉偶联，其中，所述X-CH2F中，X是能够容易地作为阴离子脱离的官能团。
2.根据权利要求1所述的芳香族化合物或链烯基化合物的高速甲基化法，其特征在于，甲基碘用12C以外的碳同位素及/或1H以外的氢同位素进行了标记。
3.根据权利要求1所述的芳香族化合物或链烯基化合物的高速甲基化法，其特征在于，X-CH2F用18F进行了标记。
4.根据权利要求1或3所述的芳香族化合物或链烯基化合物的高速甲基化法，其特征在于，X是I。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的芳香族化合物或链烯基化合物的高速甲基化法，其特征在于，在硼上结合了芳香族环或链烯基的有机硼化合物是芳香族硼酸酯或链烯基硼酸酯。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的芳香族化合物或链烯基化合物的高速甲基化法，其特征在于，碱是含水或不含水的碳酸盐及/或含水或不含水的磷酸盐。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的芳香族化合物或链烯基化合物的高速甲基化法，其特征在于，膦配体是三邻甲苯基膦或(二叔丁基)甲基膦。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的芳香族化合物或链烯基化合物的高速甲基化法，其特征在于，钯(0)配合物是三(二亚苄基丙酮)二钯(0)。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的芳香族化合物或链烯基化合物的高速甲基化法，其特征在于，钯(0)配合物是三(二亚苄基丙酮)二钯(0)，且膦配体是三邻甲苯基膦或(二叔丁基)甲基膦。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的芳香族化合物或链烯基化合物的高速甲基化法，其特征在于，相对于甲基碘或X-CH2F，使用等当量以上的在硼上结合了芳香族环或链烯基的有机硼化合物、钯(0)配合物、膦配体及碱。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的芳香族化合物或链烯基化合物的高速甲基化法，其特征在于，膦配体相对于钯(0)配合物的摩尔比为4倍以上。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的芳香族化合物或链烯基化合物的高速甲基化法，其特征在于，芳香族环具有杂环。
13.一种PET示踪剂制备用试剂盒，其特征在于，含有在硼上结合了芳香族环或链烯基的有机硼化合物、钯(0)配合物、膦配体及碱。
14.根据权利要求13所述的PET示踪剂制备用试剂盒，其特征在于，还具备用于分离目标生成物的柱。
15.根据权利要求13或14所述的PET示踪剂制备用试剂盒，其特征在于，在硼上结合了芳香族环或链烯基的有机硼化合物是芳香族硼酸酯或链烯基硼酸酯。
16.根据权利要求13～15中任一项所述的PET示踪剂制备用试剂盒，其特征在于，碱是含水或不含水的碳酸盐及/或含水或不含水的磷酸盐。
17.根据权利要求13～16中任一项所述的PET示踪剂制备用试剂盒，其特征在于，钯(0)配合物是三(二亚苄基丙酮)二钯(0)，且膦配体是三邻甲苯基膦或(二叔丁基)甲基膦。
18.根据权利要求13～17中任一项所述的PET示踪剂制备用试剂盒，其特征在于，膦配体相对于钯(0)配合物的摩尔比为4倍以上。
19.一种PET用示踪剂的制造方法，其特征在于，在非质子性极性溶剂中，在钯(0)配合物、膦配体及碱的存在下，使甲基碘或X-CH2F与在硼上结合了芳香族环或链烯基的有机硼化合物进行交叉偶联，其中，所述X-CH2F中，X是能够容易地作为阴离子脱离的官能团。
全文摘要
本发明涉及芳香族化合物或链烯基化合物的高速甲基化法、其中使用的PET示踪剂制备用试剂盒、以及使用其的PET用示踪剂的制造方法，该高速甲基化法能够在温和的条件下，以毒性不那么强的有机硼化合物为基质，迅速且高收率地得到用甲基或氟代甲基标记的芳香族化合物、链烯基化合物，其特征在于，在非质子性极性溶剂中，在钯(0)配合物、膦配体及碱的存在下，使甲基碘或X-CH2F(其中，X是能够容易地作为阴离子脱离的官能团)与在硼上结合了芳香族环或链烯基的有机硼化合物进行交叉偶联。
文档编号C07C15/08GK101506128SQ20078003156
公开日2009年8月12日 申请日期2007年8月24日 优先权日2006年8月25日
发明者铃木正昭, 土居久志, 塚田秀夫 申请人:国立大学法人岐阜大学, 独立行政法人理化学研究所, 滨松光子学株式会社