一种葡萄糖衍生配体化合物及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于放射药物化学技术领域，具体涉及一种葡萄糖衍生配体化合物及其制备方法和应用。


背景技术：

2.葡萄糖是能量代谢所需重要物质，进入血液循环后，在体内依赖葡萄糖转运体进入细胞，肿瘤细胞的能量代谢异常，与正常细胞相比，其葡萄糖摄取较高。因此可以利用肿瘤组织对葡萄糖及其类似物的摄取，对葡萄糖分子进行放射性核素标记修饰，制备放射性的葡萄糖代谢分子探针，从而用于体内肿瘤的靶向诊断和治疗。
3.目前，
18
f-fdg是最常用的基于葡萄糖的放射性药物，被誉为分子成像领域的世纪分子。
18
f-fdg联合pet/ct在诊断、分期、监测治疗反应和评估预后方面具有重要价值。
18
f-fdg的强大影响促使人们对用于正电子发射断层扫描(pet)和单光子发射计算机断层扫描(spect)成像的其他基于葡萄糖的放射性药物进行深入研究。
4.其中，spect成像研究主要以
99m
tc标记葡萄糖及其衍生物为主，目前研究的
99m
tc标记的物质有
99m
tc-ec-dg、
99m
tc-dtpa-dg、
99m
tcn-dgdtc和
99m
tc-cn5dg等。2003年，yang等人研究
99m
tc-ec-dg肿瘤成像发现，虽然
99m
tc-ec-dg的肿瘤摄取比
18
f-fdg低，但是
99m
tc-ec-dg肿瘤/脑组织和肿瘤/肌肉组织的比值均优于
18
f-fdg(radiol,2003,226(2),465
–
473)。目前，
99m
tc-ec-dg已进入ii/iii期临床试验。2012年，yang等人使用
111
in对dota-dg进行放射性标记，其在肿瘤内摄取缓慢，代谢机制仍需进一步评估(j radioanal nucl ch,2013,295(2),1371
–
1375)。
5.pet成像还有
68
ga和
64
cu标记葡萄糖及其衍生物方面的研究。2008年，simon r等对
64
cu标记葡萄糖衍生物
64
cu-atse/a-g研究发现，该标记物有一定的肿瘤摄取，但在大脑和心脏中未观察到摄取现象，被认为不是葡萄糖代谢的取代物(j nucl med,2008,49(11),1862-1868)。2012年，yang等人将
68
ga标记dota-dg研究发现，其在肿瘤内的摄取远远低于
18
f-fdg(ajnucl med mol i,2012,2,499
–
507)。
6.因此，开发一种稳定性好、肿瘤摄取高以及显像效果好的放射性标记的葡萄糖衍生物是当前研究的重点。
7.鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

8.本发明的目的之一在于提供一种葡萄糖衍生配体化合物及其制备方法与应用。
9.本发明的目的之二在于提供一种放射性核素标记的葡萄糖衍生物及应用。
10.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
11.一种葡萄糖衍生配体化合物，其具有如式ii所示结构：
[0012][0013]
其中，m和n分别为0～10的整数，但两者不同时为0。
[0014]
优选地，m为2～5的整数，n为0～5。更优选地，n为3，n为0。
[0015]
具体地，所述葡萄糖衍生配体化合物结构为：
[0016][0017]
本发明还提供一种上述葡萄糖衍生配体化合物ii的制备方法，合成路线如下：
[0018][0019]
其中，r1为中的任意一种；r2选自boc、bn、cbz、fmoc、tos中的任意一种；m和n与化合物i中限定范围相同。
[0020]
该路线具体反应步骤如下：
[0021]
第一步，使用氨基保护试剂对化合物a的氨基进行保护，得化合物b。
[0022]
在第一步反应中，化合物a与保护试剂在碱性条件下反应；所述保护试剂选自boc酸酐、bn-br、cbz-cl、fmoc-cl、tos-cl中的任意一种。所述碱性条件通过氢氧化钠或碳酸氢钠控制ph在8～9之间。所述反应温度为-10～30℃。
[0023]
优选地，所述氨基保护试剂为boc酸酐。
[0024]
第二步，化合物b羧基使用活化酯基团r1修饰，得到化合物c。
[0025]
在第二步反应中，活化酯基团r1以r
1-oh形式参与反应。r
1-oh和化合物b在dcc作用下生成化合物c；所述r
1-oh选自n-羟基琥珀酰亚胺(nhs)、四氟苯酚(tfp)或五氟苯酚(pfp)
中的任意一种。所述反应温度为-10～30℃。
[0026]
优选地，所述r
1-oh为四氟苯酚。
[0027]
第三步，化合物c与葡萄糖胺在有机碱条件下缩合，得化合物d。
[0028]
在第三步反应中，所述有机碱选自三乙胺或dipea；优选有机碱为三乙胺。所述反应溶剂选自ch3cl、ch2cl2、dmf、dmso、thf或1，4-二氧六环中一种或两种以上组合溶剂；优选反应溶剂为ch2cl2或dmf。所述反应温度为0～30℃，优选温度为25℃。
[0029]
第四步，脱除化合物d上的氨基保护基，得化合物e。
[0030]
在第四步反应中，在酸性条件下脱除化合物d上的氨基保护基；所述酸为盐酸或三氟乙酸。
[0031]
第五步，化合物e与dota或dota衍生物反应缩合，得化合物ii。
[0032]
在第五步反应中，dota或dota衍生物直接或以活性酯形式与化合物e反应。优选dota活性酯形式参与反应；所述dota活性酯选自dota-tfp、dota-pfp或dota-nhs中的任意一种；更优选活性酯为dota-tfp。
[0033]
本发明还提供一种放射性核素标记的葡萄糖衍生物，其通过放射性核素m标记上述葡萄糖衍生配体化合物制得，具有如式i所示结构：
[0034][0035]
其中，m为放射性核素，m和n与化合物ii中限定范围相同。
[0036]
所述m选自
64
cu、
67
cu、
67
ga、
68
ga、
90
y、
111
in、
133
la、
135
la、
139
la、
140
la、
166
ho、
177
lu、
186
re、
188
re、
203
pb、
212
pb、
213
bi、
225
ac、
227
th中的任意一种。
[0037]
优选地，m为
68
ga、
177
lu或
133/135
la。
[0038]
具体地，放射性核素标记的葡萄糖衍生物结构选自：
[0039]
[0040]
所述放射性核素m标记葡萄糖衍生配体化合物的反应在酸性和加热条件下进行。
[0041]
所述酸性条件为ph 4～7；优选ph 4-5；酸性试剂选自盐酸或硝酸。所述加热温度为50～100℃；优选加热温度为90℃。
[0042]
本发明还提供一种放射性核素标记的葡萄糖衍生物在制备肿瘤诊断或治疗药物中的应用。
[0043]
进一步地，所述肿瘤诊断药物为pet或spect分子诊断显像剂。
[0044]
进一步地，所述治疗药物为放射性核素治疗药物。
[0045]
所述pet或spect分子诊断显像剂是指如使用
68
ga、
133
la或
177
lu标记的式(ii)化合物；治疗药物是指利用放射性核素在衰变过程中，释放出的α射线或β射线等，近距离精准杀伤病变细胞核组织，达到治疗的目的，如
135
la或
177
lu标记的式(ii)化合物。
[0046]
具体地，
68
ga或
133
la标记的式(ii)化合物为pet分子诊断显像剂；
177
lu标记的式(ii)化合物为spect分子诊断显像剂，
135
la和
177
lu标记的式(ii)化合物为核素治疗药物。
[0047]
本发明设计合成了一种新型葡萄糖衍生配体化合物，该化合物通过较长的链接剂将葡萄糖衍生物与双功能螯合剂dota连接在一起，原料易得，制备简单。该链接剂的引入可以降低螯合基团直接偶联葡萄糖基团的空间位阻，金属核素标记后的配合物也更加稳定，同时可以改善药代动力学特性。本发明提供的放射性核素标记的葡萄糖衍生物具有标记率高、体内外稳定性高、靶向性好。可用于制备肿瘤的核素诊断或治疗药物。
附图说明
[0048]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0049]
图1实施例2提供的化合物
68
ga-i及化合物ga-i标准品的hplc图。
[0050]
图2实施例4提供的化合物
133
la-i及化合物la-i标准品的hplc图。
[0051]
图3实施例6提供的化合物
68
ga-i与
18
f-fdg在荷瘤鼠的micropet显像对比图。
具体实施方式
[0052]
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0053]
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
[0054]
实施例1
[0055]
本实施例提供一种葡萄糖衍生配体化合物ii-1，其结构式如下所示：
[0056]
[0057]
本实施例还提供一种上述化合物ii-1的制备方法，合成路线如下：
[0058][0059]
具体操作如下：
[0060]
步骤1：取化合物a’(1mmol)在250ml圆底烧瓶中，加入10mlnaoh(1n)和20ml的1.4-二氧六环，冷却至0℃。加入二碳酸二叔丁基(boc酸酐)(1.1mmol)到反应混合物中。在室温下搅拌8小时。在减压下去除1，4-二氧六环。随后用饱和的khso4对溶液酸化，得到的溶液用乙酸乙酯(3x 40ml)萃取。收集有机层并旋蒸得物质b’，产率85％。
[0061]
步骤2：将物质b’(1mmol)和2,3,5,6-四氟苯酚(1.2mmol)在10ml的dmf中混合，混合物在冰浴中反应0.5h。然后，将dcc(1.5mmol)加入混合物中并在室温下搅拌过夜。反应结束，过滤反应混合物中的白色沉淀，滤液用二氯甲烷(50ml)和水(50ml)萃取两次。收集有机层并旋蒸得粗品。将粗品通过硅胶柱色谱法纯化得到产物c’，收率65％。
[0062]
步骤3：将化合物c’(1mmol)和葡萄糖胺(1.1mmol)溶于50ml的无水ch2cl2中，随后加入三乙胺(4.8mmol)。室温搅拌3h。旋干溶剂，粗产物用丙酮重结晶，得到产物d’，收率58％。
[0063]
步骤4：将化合物d’使用ch2cl2溶解，加入三氟乙酸，室温反应2h。反应结束，旋蒸除去溶剂，固体物质使用乙酸乙酯清洗3遍。得到的产物粗品使用硅胶柱色谱法纯化得到产物e’，产率87％。
[0064]
步骤3：将化合物e’(1mmol)和dota-tfp(1.1mmol)溶于无水ch2cl2中，随后加入三乙胺(4.8mmol)。室温搅拌3h，旋干溶剂，粗产物使用乙醚重结晶，硅胶柱色谱法纯化得到产物ii-1，收率60％。
[0065]
lc-ms：[m/2+h]
+
＝378.18。
[0066]1hnmr(500mhz,chloroform-d)δ7.49
–
7.43(m,1h),6.48(t,j＝5.7hz,1h),5.22(t,j＝5.9hz,1h),5.10(d,j＝5.7hz,1h),5.01(t,j＝7.3hz,1h),4.95(dd,j＝8.0,0.9hz,1h),4.49
–
4.39(m,2h),4.39
–
4.32(m,1h),3.90
–
3.81(m,2h),3.84
–
3.76(m,2h),3.79
–
3.65(m,6h),3.65
–
3.53(m,6h),3.47(d,j＝0.7hz,6h),3.22(s,2h),2.56(d,j＝3.0hz,16h),2.50(t,j＝7.7hz,2h)。
[0067]
实施例2
[0068]
本实施例提供一种放射性核素标记的葡萄糖衍生物，将实施例1制备得到的化合物ii-1用
68
ga进行标记得络合物
68
ga-i，其结构如下所示：
[0069][0070]
使用5ml 0.1m hcl淋洗[
68
ga]gacl2(300μci，100μl)至反应瓶，加入350μl 2mnaoac缓冲溶液将ph调节至4；加入到实施例1制备得到的化合物ii-1水溶液(20μl,1mg/ml)中，90℃反应15min。将反应粗品稀释10ml用c18柱吸附，10ml灭菌注射用水水洗；用0.5ml 80％乙醇淋洗c18柱，洗脱得到产品
68
ga-i，放化纯为97％。
[0071]
鉴定：
[0072]
标准品制备：取实施例1制备得到的化合物ii-1水溶液(5ml,10mg/ml)，与gacl3的醋酸钠缓冲液溶液(5ml,20mg/ml,ph 4-4.5)混合，90℃反应24h。经制备型hplc分离纯化得到稳定金属ga标记的金属络合物标准品ga-i。
[0073]
lc-ms：[m/2+h]
+
＝411.13。
[0074]
hplc：标准品uv峰rt＝6.128min，放射性峰rt＝6.308min，证实两者出峰位置一致。hplc谱图如图1。
[0075]
实施例3
[0076]
将标记产物
68
ga-i在室温下放置4h后，放射性化学纯度为97％；将其分别置于小鼠血清和生理盐水中，于37℃水浴箱中孵育4h后，放射性化学纯度分别为95％和97％，表明其具有良好的体外稳定性。
[0077]
实施例4
[0078]
本实施例提供一种放射性核素标记的葡萄糖衍生物，将实施例1制备得到的化合物ii-1用
133
la进行标记得络合物
133
la-i，其结构如下所示：
[0079][0080]
使用1ml 0.05m hcl淋洗[
133
la]lacl3(200μci，100μl)至反应瓶中，用50μl的naoac缓冲液(ph＝9.0)将溶液的ph值调节至4.5。加入到实施例1制备得到的化合物ii-1水溶液(50μl,0.4mg/ml)中，90℃反应30min。将反应液过c18柱，再用10ml水清洗c18柱，得到产品
133
la-i，放化纯99％。
[0081]
鉴定：
[0082]
标准品制备：取实施例1制备得到的化合物ii-1水溶液(2ml,5mg/ml),与lacl3的醋酸钠缓冲液溶液(2ml,10mg/ml,ph 4.5)混合，加热90℃反应15h，经制备型hplc分离纯化得到稳定金属la标记的金属络合物标准品la-i。
[0083]
lc-ms：[m/2+h]
+
＝446.12。
[0084]
hplc：标准品uv峰rt＝6.002min，放射性峰rt＝6.215min，证实两者出峰位置相对应。hplc谱图如图2。
[0085]
实施例5
[0086]
将标记产物
133
la-i在室温下放置24h后，放射性化学纯度为96％；将其分别置于小鼠血清和生理盐水中，于37℃水浴箱中孵育24h后，放射性化学纯度分别为95％和96％，表明其具有良好的体外稳定性。
[0087]
实施例6
[0088]
对实施例2的
68
ga-i(150μl，200μci)进行了a549荷瘤鼠模型micropet成像研究，同等剂量的
18
f-fdg作为对照，在给药的同时进行动态扫描60min(5
×
1min
–2×
2.5min
–2×
5min-4
×
10min)。影响数据利用3d map算法进行重建，感兴趣区域(roi)是在主要器官和肿瘤上手动绘制。实验结果如图3所示，肿瘤组织对
68
ga-i的摄取量高于
18
f-fdg，分析结果，在5-20min时，
68
ga-i的肿瘤/肌肉比值(tbr)显著高于
18
f-fdg，
68
ga-i的tbr值为1.89
±
0.2，
18
f-fdg为1.34
±
0.16(n＝7，p《0.002)，
68
ga-i具有更高的tbr值。此外，与
18
f-fdg相比，肝脏对
68
ga-i的摄取量较低。
[0089]
以上所述是本发明的具体实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。