¹⁸F-标记的叶酸类的制作方法

专利名称：¹⁸F-标记的叶酸类的制作方法
技术领域：
本发明涉及新的18F-叶酸(folate)放射性药物,其中氟-18是通过三唑-或四唑-连接基共价连接到叶酸或其衍生物，它们的制备方法，以及它们在诊断和监测癌症和炎症和自身免疫疾病及其治疗中的用途。背景用于递送效应物部分例如诊断或治疗剂的细胞特异性靶向作用是一个广泛研究的领域，并且已导致非侵入性诊断和/或治疗医学应用的发展。特别是，在核医学操作和治疗的领域，其应用放射活性物质发射电磁辐射如Y-射线或光子或粒子发射辐射，需要这 些放射活性物质在靶向的细胞或组织中的选择性定位，以实现用于特异性组织的显像的高信号强度、评价疾病和/或监测治疗性治疗的作用，或者实现高辐射剂量以用于给特定患病位置递送充足剂量的电离辐射，而在其它组织例如健康组织中无辐射损伤的风险。因此重要关注的是确定和评价细胞特异性结构，并且特别是肿瘤(即癌症)或者炎症和自身免疫性疾病中存在的结构，例如受体、抗原、半抗原等，它们能通过各自的生物学载体而特异性地被靶向。叶酸受体(FR)已被鉴定为是这些结构中的一种。FR是一种高度亲和性(Kd< 10_9M)的膜相关蛋白。在正常组织和器官中，FR-表达高度局限于仅仅很少数器官(例如肾、肺、脉络丛和胎盘)，在这些地方它大量地存在于上皮细胞的腔表面，并且因此在循环中无叶酸供应。FR-α通常在多种特定细胞类型中过表达，例如上皮性肿瘤(例如卵巢、颈脊、子宫内膜、乳房、结肠直肠、肾、肺、鼻咽)，而FR-β通常在白血病细胞中过表达(约70%的急性髓细胞性白血病(AML)为FR-β阳性)。因此两者均可用作有价值的肿瘤标记物以用于选择性肿瘤革巴向作用(Elnakat and Ratnam, Adv. Drug Deliv. Rev. 2004 ；56 1067-84)。此外，近来发现被诊断为患有类风湿性关节炎的患者中的活化的(但不是休眠的)滑液巨曬细胞具有功能上活化的FR-β (Nakashima-Matsushita et al,Arthritis & Rheumatism,1999,42(8) :1609-16)。因此，活化的巨噬细胞可以用叶酸缀合物选择性地靶向进入关节炎患者关节中，这开创了类风湿性关节炎的诊断和治疗的可能性(Paulos et al,Adv. DrugDeliv. Rev. 2004 ；56 :1205-17)。基于蝶啶骨架通过苯甲酰基氨基部分缀合结合到谷氨酸根上的叶酸，和其衍生物因此在过去15年被集中地作为靶向剂进行了研究以用于将治疗和/或诊断剂递送到具有叶酸受体的细胞群，以便使治疗和/或诊断剂在此类细胞中相比于正常细胞中而言达到选择性的浓度。多种叶酸衍生物和缀合物是已知的，并且已作临床或临床前评价，其包括叶酸放射性药物(Leamon and Low, Drug Discov. Today2001 ；6 :44-51 ;US4, 276，280)、氟化的叶酸化学治疗剂(US4，628，090)、与化学治疗剂的叶酸缀合物(Leamon and Reddy, Adv. DrugDeliv. Rev. 2004 ；56 :1127-41 ；Leamon et al, Bioconjugate Chem. 2005 ； 16 :803-11)、与蛋白和蛋白毒素的叶酸缀合物(Ward et al, . J. Drug Target. 2000 ；8 :119-23 ；Leamonet al, J. Biol.Chem. 1993 ；268 :24847-54 ；Leamon and Low, J.Drug Target. 1994；2 101-12)、与反义寡核苷酸(olicorucIeotides)的叶酸缀合物(Li et al,Pharm. Res. 1998 ；15 :1540-45 ；Zhao and Lee, Adv. Drug Deliv. Rev. 2004 ；56 :1193-204)、与脂质体的叶酸缀合物(Lee and Low, Biochim. Biophys. Acta-Biomembr. 1995 ；1233 :134-44 ；Gabizonet al, Adv. Drug Deliv. Rev. 2004 ;56 :1177-92)、与半抗原分子的叶酸缀合物(Paulos etal, Adv. Drug Deliv. Rev. 2004 ；56 :1205-17)、与 MRI 造影剂的叶酸缀合物(Konda et al,Magn. Reson. Mat. Phys. Biol. Med. 2001 ；12 :104-13)等等。通常所有的这些衍生物和缀合物在叶酸的谷氨酸根部分被修饰，这适用于已知的羧酸偶合法。叶酸放射性药物可以特别有用的，可用于改善癌症和炎症和自身免疫疾病治疗的效果的诊断和评价。其可包括治疗应答的评价和/或预测并且因此改善放射量测定。适用于放射成像的典型显像技术是本领域已知的，并且包括正电子发射断层摄影法(PET)、二维或单光子发射计算机断层摄影(SPECT)成像、Y照相法、闪烁法等。
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PET和SPECT均将放射性示踪剂用于成像、绘图和测定所选靶位置的活性。虽然PET仍使用正电子发射核素，其要求附近的回旋加速器；而SPECT使用通过发生器系统获得的单光子发射核素，这可以使它使用更方便。然而，SPECT提供了相对于PET更低的灵敏度，此外还缺乏少数近似定量方法。在PET的情况下，正电子湮没产生两个511keV的、射线，其为充分开发的定量方法提供了基础。因此PET是一种最精密的功能成像技术，以评价配体或代谢底物在脑和其它器官中的局部摄取和亲和性，并且因此提供了基于代谢活性的成像的测定方法。这是例如通过给受试者施用正电子发射同位素而实现的，由于其经历放射性衰变，由正电子/电子湮没而产生的Y射线是通过PET扫描机检测的。在适合用于PET的同位素的选择中需要考虑的因素包括正电子发射同位素的足够的半衰期以容许在施用于患者之前制备任选在药学可接受的载体中的诊断组合物，以及足够剩余的半衰期以产生足够的活性以容许PET扫描的体外测量。此外，适合的同位素应当具有足够短的半衰期以限制患者暴露于不必要的辐射。通常，用于PET的适合的放射性药物可以是以金属同位素为基础的，例如镓或铜。然而，这二者需要螯合剂以用于俘获该金属，其可能对立体和化学性质有作用。另外，放射性药物可以基于共价连接的同位素，其提供了最小的结构改变。用于共价连接并且适用于PET扫描的放射性核素通常是具有短半衰期的同位素，例如 11C(约 20min)、13N(约 IOmin)、150(约 2min)、18F(约 IlOmin)。迄今为止，许多基于螯合物的叶酸放射性药物已被合成并且被成功地评价为用于对叶酸受体-阳性肿瘤成像的诊断剂。最广泛研究的衍生物是用111In和99mTc标记的(Siegel et al. , J. Nucl. Med. 2003, 44 :700 ；Miiller et al. , J. Organomet. Chem. 2004,689 :4712)，其用于 SPECT ;或者是用 68Ga 标记的，其用于 PET (Mathias et al.，Nucl. Med.Biol. 2003，30 (7) :725)。然而，上述的所有均需要一种适宜的螯合剂，该螯合剂通常要通过其谷氨酸根部分与叶酸连接。因此具有共价连接的同位素的叶酸放射性药物将是非常感兴趣的。特别是18F-标记的叶酸放射性药物是最适合PET成像的，原因在于它的优异的成像特征将会满足所有上述考虑。与其它适宜的放射性核素(nC、13N、150)相比，18F是非常有用的，因为它们半衰期长，大约为110分钟，并且因为它通过发射具有最低正电子能的正电子而衰减，这可得到具有高分辨率PET的最清晰的影像。此外，18F的更长的半衰期允许更复杂并且伴随分配到PET中央而无需放射化学设备的合成法。然而，叶酸的结构不能适用于直接用18F放射标记。因此迄今为止，仅有非常少的18F-标记的叶酸衍生物报道于文献中(Bettio et al.，J. Nucl. Med.，2006，47 (7)，1153 ;W02006/071754)。此外，当前报道的放射合成是费时间的，并且仅得到低于5%的低放射化学产率(Bettio et al.，J. Nucl. Med.，2006，47 (7)，1153)。因此当前已知的 18F-标记的叶酸类或其衍生物不能够满足对适合于肿瘤代谢成像以改善癌症和炎症和自身免疫疾病的诊断和治疗的特异性放射性药物的需求。申请人:现已发现产生新的18F-标记的叶酸放射性药物的有效的和通用的方法，其中氟-18是通过三唑或四唑-连接基与叶酸或其衍生物连接的，例如与叶酸的谷氨酸根官能团连接。初步的体外研究表明了它们作为用于FR-阳性肿瘤的强有力诊断剂的适用性。
发明概述本发明在第一方面涉及新的18F-叶酸放射性药物(下文亦称为本发明化合物)，其中氟-18是通过三唑或四唑连接基连接到叶酸或其衍生物，例如连接到叶酸或衍生物的谷氨酸根官能团。在一个具体的实施方案中，该新的叶酸放射性药物是式I化合物，P-S1-Ar1-S2-18FI其中P是叶酸或其衍生物，S1, S2相互独立地是单键或间隔基，和Ar1是三唑或四唑。优选地，S1和S2相互独立地是单键或间隔基单元，例如直链或支链C1-C12烷基，其是未取代的或者被以下至少一个取代_CN、-Hal、-OH、-NH2, -SH、-SO3H或-NO2，并且其中一个或多个非-相邻的CH2基团可以独立地被以下代替-O-、-CO-、-C0-0-、-0-C0-、-NR''-N=、-·' -CO-、-CO-NR' -、-NR' -C0-0-, -O-CO-NR; -、-NR' -CO-NR; -、-CH =CH->-C = C->-S->-SO3R; -、-PR' _或者5-或6-兀芳香环,该芳香环是未取代的或者被以下取代-CN、-Hal、-NOy-COR'或-COOR'，其中R'表示H或C1-C6烷基，或者其组合。更特别地，本发明涉及具有式II的化合物
权利要求
1.具有式II的化合物
2.权利要求I的化合物，其中R6是直链或支链C1-C12烷基，其是未取代的或者被以下至少一个取代CN、Hal、或NO2，并且R7是式III的基团。
3.权利要求I的化合物，其中R7是直链或支链C1-C12烷基，其是未取代的或者被以下至少一个取代CN、Hal、或NO2，并且R6是式III的基团。
4.权利要求I的化合物，其中S1是单键或间隔基单元，选自直链或支链C1-C18烷基，其是未取代的或者被以下至少一个取代CN、Hal、或NO2，并且其中一个或多个非-相邻的CH2基团可以独立地被以下代替-0-、-CO-、-CO-O-、-NR' -、-NR' -CO-、-CO-NR' -CH =CH-> -C = C-,或者5-或6-兀芳香环，该芳香环是未取代的或者被以下取代CN、Hal、NO2>COR'或COOR'，其中R'表示H或C1-C6烷基。
5.权利要求4的化合物，其中S2是单键或者直链或支链C1-C12烷基，其是未取代的或者被以下至少一个取代CN、Hal、或NO2,或者5-或6-元芳香环,该芳香环是未取代的或者被以下取代CN、Hal、NO2、COR'或COOR'，其中V表示H或C1-C6烷基。
6.权利要求5的化合物，其中S2是单键或者直链或支链C1-C12烷基，其是未取代的或者被以下至少一个取代CN、Hal、或N02。
7.权利要求I的式IV化合物
8.权利要求7的化合物，其中S2和S3相互独立地是单键或者直链或支链C1-C12烷基，其是未取代的或者被以下至少一个取代CN、Hal、或NO2,或者5-或6-元芳香环,该芳香环是未取代的或者被以下取代=ClHaUNOy-CORi或-C00R'，其中V表示烷基。
9.权利要求7的化合物，其中S2和S3相互独立地是单键或者直链或支链C1-C12烷基，其是未取代的或者被以下至少一个取代CN、Hal、或NO2。
10.权利要求7的化合物，其中Ar1选自式V-c、V-d和V_e
11.权利要求7的化合物，其中R6是CN、Hal、NO2、或者基团R5并且R8和R9中的至少一个是式V的基团。
12.权利要求7的化合物，其中R6是^Hal、NO2、或者基团R5，R8是H或者直链或支链C1-C12烷基，其是未取代的或者被以下至少一个取代CN、Hal或NO2，其中一个或多个嵌入的、非_相邻的CH2基团可以独立地被以下代替_0-、-CO-、-C0-0-> -CO-NR' -、-CH =CH-、-C = C-,并且R9是式V的基团。
13.权利要求7的化合物，其中R6是^Hal、NO2、或者基团R5，R9是H或者直链或支链C1-C12烷基，其是未取代的或者被以下至少一个取代CN、Hal或NO2，其中一个或多个嵌入的、非_相邻的CH2基团可以独立地被以下代替_0-、-CO-、-C0-0-> -CO-NR' -、-CH =CH-、-C = C-,并且R8是式V的基团。
14.权利要求7的化合物，其中R8和R9相互独立地是H或者直链或支链C1-C12烷基，其是未取代的或者被以下至少一个取代CN、Hal或NO2，其中一个或多个嵌入的、非-相邻的 CH2 基团可以独立地被以下代替_0-、-CO-、-C0~0-> -CO-NR' -、-CH = CH-> -C = C-,并且R6是式V的基团。
15.权利要求I的化合物，其具有式VI、VIa或VIb，
16.权利要求15的化合物，其中S2和S3相互独立地是单键或者直链或支链C1-C12烷基，其是未取代的或者被以下至少一个取代CN、Hal、或NO2,或者5-或6-元芳香环,该芳香环是未取代的或者被以下取代CN、Hal、N02、C0R'或COOR'，其中V表示H或C1-C6烷基。
17.权利要求15的化合物，其中Ar1选自式V-c、V-d和V-e
18.权利要求I的化合物，其为式VIIa至VIIf或者VIIIa至VIIIf，
19.权利要求1，7，15或18的化合物，其中R1和R2相互独立地是H、C1-C12烷基、-OR'、-NHR'，其中R'表示H或C1-C6烷基。
20.权利要求1，7，15，18或24的化合物，其中R3是H、甲酰基、C1-C12烷基或C1-C12烧酸基。
21.权利要求1，7，15或18的化合物，其中R4是H、亚硝基、C1-C12烷氧基或C1-C12烷酰基。
22.权利要求1，7，15或18的化合物，其中R5是H、C1_C12烷基、C1-C12烷氧基、C1-C12烷酰基、(C1-C12烷氧基)羰基或(C1-C12烷基氨基)羰基。
23.权利要求I，7，15或18的化合物，其中R6是H、CN、Hal、NO2,C1-C12烷基、C1-C12烷氧基、C1-C12烷酰基或(C1-C12烷氧基)羰基。
24.权利要求I的化合物，其具有式X或Xa，
25.权利要求24的化合物，其中S2和S3相互独立地是直链或支链C1-C8烷基，其是未取代的或者被以下至少一个取代CN、Hal、或NO2,或者5-或6-元芳香环,该芳香环是未取代的或者被以下取代CN、Hal、N02、C0R'或COOR'，其中V表示H或C1-C6烷基。
26.制备权利要求I的化合物的方法，其包括步骤(a)使叠氮基衍生化的叶酸与18F-标记的炔或炔取代物在1，3-环加成作用中反应，和(b)分离该化合物。
27.权利要求26的方法，其中该18F-标记的炔或炔取代物是在取代反应中通过使具有离去基团的炔或炔取代物与[18F]氟化物反应得到该18F-标记的炔或炔取代物而制备的。
28.制备权利要求I的化合物的方法，其包括步骤(a)将用炔或炔取代物衍生化的叶酸与18F-标记的叠氮化物在1，3_环加成作用中反应，和(b)分离该化合物。
29.权利要求28的方法，其中该18F-标记的叠氮化物是在取代反应中通过使具有离去基团的叠氮化物与[18F]氟化物反应得到该18F-标记的叠氮化物而制备的。
30.权利要求26至29的方法，其中该环加成作用是在加热条件下或在催化剂存在下进行的。
31.权利要求26的方法，其包括步骤(a)使具有适宜离去基团的(C2-C12)炔-I或其取代物与[18F]氟化物反应，和(b)使所获得的产物与叠氮基-叶酸或衍生物在Cu (I)-催化的1，3_偶极环加成作用中偶合。
32.权利要求28的方法，其包括步骤(a)使具有适宜离去基团的(C1-C12)叠氮化物与[18F]氟化物反应，和(b)使所获得的产物与用炔基或其取代物衍生化的叶酸在Cu(I)-催化的1，3_偶极环加成作用中偶合。
33.权利要求I至25任一项的化合物在制备药物中的用途，其中所述药物在体外或体内用于表达叶酸-受体的细胞或细胞群的诊断成像。
34.权利要求I至25任一项的化合物在制备药物中的用途，其中所述药物方便且有效地施用于有诊断成像需要的受试者。
35.权利要求I至25任一项的化合物在制备药物中的用途，其中所述药物用于表达叶酸-受体的细胞或细胞群的诊断成像，所述用途包括以诊断成像的量施用至少一种权利要求I至25的化合物，和获得所述细胞或细胞群的诊断影像。
36.权利要求35的用途，其中在体外或体内进行表达叶酸-受体的细胞或细胞群的诊断成像。
37.体外检测组织样品中的表达叶酸受体的细胞的方法，其包括使所述组织样品与有效量的权利要求I至25的化合物接触足够的时间和条件以使得结合发生，和通过PET成像检测此结合。
38.权利要求I至25任一项的化合物在制备药物中的用途，其中所述药物用于诊断成像或监测受试者，其包括步骤(i)以诊断成像量施用至少一种权利要求I至25的化合物，和(ii)使用PET通过检测来自所述至少一种化合物的信号以进行诊断成像。
39.权利要求I至25任一项的化合物在制备药物中的用途，其中所述药物用于监测受试者的癌症和炎症和自身免疫疾病的治疗，其包括步骤(i)给有此需要的受试者施用诊断成像量至少一种权利要求I至25的化合物以及治疗活性剂，和(ii)使用PET通过检测来自所述至少一种化合物的信号进行诊断成像以观察癌症和炎症和自身免疫疾病的治疗病程。
40.权利要求38或39的用途，其中所述药物与癌症和炎症和自身免疫疾病的诊断或治疗的任何其它方法组合使用。
全文摘要
本发明涉及新的18F-叶酸放射性药物，其中氟-18是通过三唑-或四唑-连接基共价连接到叶酸或其衍生物，它们的制备方法，以及它们在诊断和监测癌症和炎症和自身免疫疾病的治疗中的用途。
文档编号A61K51/04GK102827166SQ20121029942
公开日2012年12月19日 申请日期2008年4月11日 优先权日2007年4月11日
发明者S·M·艾梅塔美, R·莫泽, T·L·罗斯, T·L·曼德, V·格罗恩 申请人:默克和西伊公司